(57)【要約】【課題】 ねじ軸が回転せずに軸方向に直線移動する形態で使用される際に好適なボールねじ装置を提供する。【解決手段】  ボールねじナット3と中空軸4との間および転がり軸受7とハウジング6との間に、ねじ軸(2)の左方への移動が停止してボールねじナット3に回転慣性力が作用した場合にボールねじナット3に回転余裕度を与える皿ばね11,12が配置されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、これにボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ボールねじナットと一体に回転する中空軸と、転がり軸受を介して中空軸を回転可能に支持するハウジングとを備え、ボールねじナットが回転して、ねじ軸が軸方向に直線移動するボールねじ装置において、
ボールねじナットと中空軸との間および転がり軸受とハウジングとの間の少なくとも一方に、弾性部材が配置されていることを特徴とするボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボールねじ装置に関し、特に、ねじ軸が回転せずに軸方向に直線移動する形態で使用されるボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ軸およびこれにボールを介してねじ合わされたボールねじナットを備えているボールねじ装置は、電動アクチュエータ用や緩衝器用としてよく使用されており、例えば、特許文献１には、ボールねじナットにモータを接続し、ねじ軸が直進移動する形態とされたボールねじ装置を緩衝器に適用することが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２６４９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
緩衝器では、通常、外部から強い力を受けた場合のねじ軸の所定量以上の移動を防止するために、ストッパが設けられる。ストッパによってねじ軸が停止する直前は、ねじ軸が高速で移動し、ボールねじナットが高速で回転しているため、ねじ軸の急激な停止によって、ボールねじナットに大きい回転慣性力が発生し、この回転慣性力によってボールねじの軌道部に圧痕が発生する可能性がある。
【０００４】
この発明の目的は、ねじ軸が回転せずに軸方向に直線移動する形態で使用される際に好適なボールねじ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明によるボールねじ装置は、ねじ軸と、これにボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ボールねじナットと一体に回転する中空軸と、転がり軸受を介して中空軸を回転可能に支持するハウジングとを備え、ボールねじナットが回転して、ねじ軸が軸方向に直線移動するボールねじ装置において、ボールねじナットと中空軸との間および転がり軸受とハウジングとの間の少なくとも一方に、弾性部材が配置されていることを特徴とするものである。
【０００６】
弾性部材は、皿ばねなどのばねとされることがあり、合成樹脂またはゴムからなる弾性体とされることがある。
【０００７】
ボールねじナットと中空軸との間に弾性部材が配置されていることにより、ボールねじナットは、弾性部材を弾性変形させることで、中空軸に対して移動することができ、これにより、ねじ軸が停止した場合に、ボールねじナットに回転余裕度が付与される。また、中空軸を支持している転がり軸受とハウジングとの間に弾性部材が配置されていることにより、ボールねじナットは、中空軸および転がり軸受を弾性部材に抗して移動させることで、ハウジングに対して移動することができ、これにより、ねじ軸が停止した場合に、ボールねじナットに回転余裕度が付与される。
【０００８】
この発明によるボールねじ装置は、アクチュエータ（モータによって中空軸およびボールねじナットが回転させられ、これにより、ねじ軸が直線移動する形態）として使用されることがあり、緩衝器（ねじ軸が外部からの力によって直線移動させられ、これにより、中空軸およびボールねじナットが回転し、モータが発生する電磁力が減衰力となる形態）として使用されることがある。
【０００９】
いずれの場合でも、ねじ軸は、往復直線移動し、通常、その所定方向（この明細書では「前進方向」と称す。この「前進方向」は、ストッパに衝突する移動方向を意味し、具体的には、上下、前後、左右およびその他の方向のいずれであってもよい。）の所定量以上の移動を防止するためのストッパが設けられる。ストッパは、例えば、ねじ軸が所定量以上移動した際にハウジングに当接するフランジ部をねじ軸に設けることで形成することができ、また、ストッパは、ねじ軸と一体に直線移動する部材に形成してもよく、直線移動しない方の部材（ハウジングや中空軸）に設けることもできる。ストッパによってねじ軸の前進方向の極限位置が規定されていることで、極限位置に達すると、ねじ軸が強制的に停止させられる。この際のねじ軸の移動速度が速い場合、ねじ軸の急停止時におけるナットの回転慣性力が大きいため、ボールねじ軌道に圧痕が生じることがある。
【００１０】
この発明のボールねじ装置によると、ボールねじナットと中空軸との間に弾性部材が配置されていることにより、ボールねじナットに回転余裕度が付与されており、ねじ軸の前進運動が停止してボールねじナットに回転慣性力が作用した場合、ボールねじナットは、この回転慣性力によって、弾性部材を弾性変形させながら、ねじ軸に対して回転することができる。この結果、ボールねじ軌道部に圧痕が生じるような大きい力が作用することが防止される。同様に、転がり軸受とハウジングとの間に弾性部材が配置されていることにより、ボールねじナットに回転余裕度が付与されており、ねじ軸の前進運動が停止してボールねじナットに回転慣性力が作用した場合、ボールねじナットは、この回転慣性力によって、軸受を介して弾性部材を弾性変形させながら、ねじ軸に対して回転することができる。この結果、ボールねじ軌道部に圧痕が生じるような大きい力が作用することが防止される。
【００１１】
ボールねじ装置は、ねじ軸に設けられたスプラインみぞおよびこれに嵌め合わされたスプライン外筒によって、ねじ軸の直線移動が案内されるものであることが好ましく、この場合、スプラインは、ボールスプラインであってもよく、例えばインボリュートスプラインのような嵌合式のスプラインであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のボールねじ装置によると、ねじ軸が強制的に停止させられた際の衝撃荷重を小さくすることができ、ボールねじ軌道部に圧痕が発生することを防止できる。これにより、強度確保のために全体を大きくした場合の慣性モーメント増加という問題が解消し、ボールねじ装置を小型化および軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、左右は、図の左右をいうものとし、また、左方を前進方向とする。
【００１４】
図１は、この発明によるボールねじ装置の１実施形態を示している。
【００１５】
ボールねじ装置(1)は、ねじみぞ(2a)および左右方向にのびるスプラインみぞ(2b)が設けられた左右にのびる鋼製ねじ軸(2)と、ねじ軸(2)のねじみぞ(2a)にボールを介してねじ合わされたボールねじナット(3)と、ボールねじナット(3)とともに回転する左方にのびる中空軸(4)と、ねじ軸(2)のスプラインみぞ(2b)にボールを介して嵌め合わされてねじ軸(2)の左右方向（軸方向）直線運動を案内するボールスプライン外筒(5)と、転がり軸受(7)(8)を介して中空軸(4)を回転可能に支持するとともにボールスプライン外筒(5)を移動不可能に支持するハウジング(6)と、ボールねじを保護するためのボールねじ保護手段(10)とを備えている。
【００１６】
ねじ軸(2)と中空軸(5)とは、同心状に配置されており、ボールねじ装置(1)は、中空軸(5)がモータのロータを兼ねさせられることにより、中空軸(4)およびボールねじナット(3)を回転させて、ねじ軸(2)を直線移動させる形態で使用される。
【００１７】
転がり軸受(7)(8)としては、中空軸(4)の右端部を支持する１対のアンギュラ玉軸受(7)と、中空軸(4)の中間部を支持する深溝玉軸受(8)とが使用されている。
【００１８】
中空軸(4)は、従来のボールねじ装置では、ボールねじナット(3)に一体に固定されるとともに、ハウジング(6)に軸方向移動不可能に支持されていたが、後述するように、弾性部材の付勢力によってボールねじナット(3)に結合されているとともに、ハウジング(6)に対して左方移動可能とされている。
【００１９】
このボールねじ装置(1)は、例えば、自動車の電磁サスペンション用として使用するのに適している。電磁サスペンションは、タイヤから伝わる軸方向運動をボールねじ機構により回転運動に変換し、この回転運動をモータに取り込んで、モータで発生する電磁力を減衰力として利用する緩衝器であり、突起乗り越し等のサスペンションオーバストローク時には、ねじ軸(2)が左方に速い速度で移動（前進）し、直線移動部分に設けられたバンプストッパがモータフランジ等に衝突することにより、高速回転していたモータが急停止し、モータの慣性トルクにより過大軸力がボールねじ(2)(3)の軌道部に負荷されることがあり、この場合のボールねじ機構の保護が課題となっている。
【００２０】
ボールねじ保護手段(10)は、ボールねじナット(3)に回転余裕度を与えて大荷重を吸収することで、ボールねじを保護するもので、ボールねじナット(3)と中空軸(4)との間に配置された弾性部材としての皿ばね(11)と、１対のアンギュラ玉軸受(7)とハウジング(6)との間に配置された弾性部材としての皿ばね(12)とからなる。
【００２１】
ボールねじナット(3)と中空軸(4)との間の皿ばね(11)は、ボールねじナット(3)に設けられたフランジ部(3a)と中空軸(4)の右端面とによって受け止められている。アンギュラ玉軸受(7)とハウジング(6)との間の皿ばね(12)は、ハウジング(6)に設けられた環状凹所(6a)に嵌め入れられており、環状凹所(6a)内の皿ばね(12)とこれより右方においてハウジング(6)に固定された止め輪(13)とによって、１対のアンギュラ玉軸受(7)の両外輪(7a)が左右両側から挟持されている。１対のアンギュラ玉軸受(7)の両内輪(7b)は、ボールねじナット(3)に固定された押さえリング(14)と中空軸(4)に設けられた段差部(4a)とによって挟持されている。
【００２２】
上記のボールねじ装置(1)によると、ボールねじナット(3)と中空軸(4)との間に弾性部材としての皿ばね(11)が配置されていることにより、ねじ軸(2)の左方への移動（前進運動）が停止してボールねじナット(3)に回転慣性力が作用した場合、ボールねじナット(3)は、この回転慣性力によって、皿ばね(11)を左方に弾性変形させて、回転することができる。この結果、ボールねじ軌道部に圧痕が生じるような大きい力が作用することが防止される。また、転がり軸受(7)とハウジング(6)との間に弾性部材としての皿ばね(12)が配置されていることにより、中空軸(4)は、転がり軸受(7)とともに左方移動可能となっており、ねじ軸(2)の左方への移動（前進運動）が停止してボールねじナット(3)に回転慣性力が作用した場合、ボールねじナット(3)は、この回転慣性力によって、皿ばね(12)を転がり軸受(7)を介して左方に弾性変形させて、回転することができる。この結果、ボールねじ軌道部に圧痕が生じるような大きい力が作用することが防止される。
【００２３】
上記において、弾性部材としての皿ばね(11)(12)は、ボールねじナット(3)と中空軸(4)との間およびアンギュラ玉軸受(7)とハウジング(6)との間の２カ所に設けられているが、いずれか１カ所だけとしてもよい。また、弾性部材は、皿ばね(11)(12)以外のばねでもよく、また、ばねに代えて、合成樹脂またはゴムからなる環状の弾性体とすることもできる。
【００２４】
なお、上記のボールねじ装置(1)は、電動アクチュエータとして使用することもできる。この場合、モータの回転駆動力をボールねじナット(3)を介してねじ軸(2)の軸方向推力に変換し、推力の軸方向反力を軸受(7)(8)で支持してねじ軸(2)を直線運動させ、ねじ軸(2)に作用する軸方向荷重をボールねじナット(3)で負荷するとともに、トルクをボールスプライン外筒(5)で支持した形態での使用となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、この発明のボールねじ装置の１実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
(1)     ボールねじ装置
(2)     ねじ軸
(3)     ボールねじナット
(4)     中空軸（中空軸）
(6)     ハウジング
(7)(8)  転がり軸受
(11)(12)皿ばね（弾性部材）
【図１】
2009168098.tif 000003