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技術 ボールねじ機構

出願人 日本精工株式会社
発明者 阿部泰明
出願日 2014年9月26日 (6年3ヶ月経過) 出願番号 2014-196301
公開日 2016年5月9日 (4年7ヶ月経過) 公開番号 2016-070281
状態 特許登録済
技術分野 伝動装置
主要キーワード ボールねじアクチュエータ 軸方向ストローク 捻り方向 衝突反力 原点位置決め ブレーキ用アクチュエータ ナット内 ストローク端
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

ストッパが受ける衝突エネルギーの影響がボールねじに作用しにくいボールねじ機構を提供する。

解決手段

螺旋状のねじ溝外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸と前記ナットとの両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路転動自在に装填された複数のボールと、前記ナット内部に形成されており、且つ、前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備え、先端部にナットの突起と嵌め合うフランジ部を設け、内周部に前記ねじ軸を挿入される円筒型ストッパ部を少なくとも一方の前記ねじ軸の端部に有し、前記先端部には、衝突吸収部材を設け、前記先端部と前記衝突吸収部材は接着剤により固定する。

概要

背景

自動車二輪車ブレーキの駆動や、船舶変速機を駆動する用途に用いられるアクチュエータとして、モータ等の回転運動直線運動に変換するボールねじ機構を用いたものが知られている。このようなボールねじアクチュエータの中には、直線運動側の原点位置決めのために、ボールねじの回転運動側と、直線運動側の双方にストローク端規制するストッパ部材を設けたものがある。このようなボールねじ機構としては、特許文献1には、弾性体ストッパ部に設け衝撃エネルギーを吸収する構成が示されている。また、特許文献2には、はじめに軸方向衝突面に設けた弾性体で衝撃エネルギーを吸収し、弾性体が所定量変位した後に回転方向で接触する構成が示されている。上記の特許文献は、いずれもストッパ部材衝突時のエネルギーは弾性体を設けることで緩和することを目的としている。

概要

ストッパが受ける衝突エネルギーの影響がボールねじに作用しにくいボールねじ機構を提供する。螺旋状のねじ溝外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸と前記ナットとの両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路転動自在に装填された複数のボールと、前記ナット内部に形成されており、且つ、前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備え、先端部にナットの突起と嵌め合うフランジ部を設け、内周部に前記ねじ軸を挿入される円筒型ストッパ部を少なくとも一方の前記ねじ軸の端部に有し、前記先端部には、衝突吸収部材を設け、前記先端部と前記衝突吸収部材は接着剤により固定する。

目的

本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ストッパが受ける衝突エネルギーの影響がボールねじに作用しにくいボールねじ機構を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

螺旋状のねじ溝外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸と前記ナットとの両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路転動自在に装填された複数のボールと、前記ナット内部に形成されており、且つ、前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備え、先端部にナットの突起と嵌め合うフランジ部を設け、内周部に前記ねじ軸を挿入される円筒型ストッパ部を少なくとも一方の前記ねじ軸の端部に有し、前記先端部には、衝突吸収部材を設け、前記先端部と前記衝突吸収部材は接着剤により固定されているボールねじ機構

技術分野

0001

本発明は、自動車二輪車ブレーキ用アクチュエータや、DCTやAMTなどのクラッチ機構船舶向けの電動アクチュエータ等に用いられるボールねじ機構に関する。

背景技術

0002

自動車や二輪車のブレーキの駆動や、船舶の変速機を駆動する用途に用いられるアクチュエータとして、モータ等の回転運動直線運動に変換するボールねじ機構を用いたものが知られている。このようなボールねじアクチュエータの中には、直線運動側の原点位置決めのために、ボールねじの回転運動側と、直線運動側の双方にストローク端規制するストッパ部材を設けたものがある。このようなボールねじ機構としては、特許文献1には、弾性体ストッパ部に設け衝撃エネルギーを吸収する構成が示されている。また、特許文献2には、はじめに軸方向衝突面に設けた弾性体で衝撃エネルギーを吸収し、弾性体が所定量変位した後に回転方向で接触する構成が示されている。上記の特許文献は、いずれもストッパ部材衝突時のエネルギーは弾性体を設けることで緩和することを目的としている。

先行技術

0003

特許第3919070号公報
特開2014−173624号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、一般的にアクチュエータにおいてストローク端でのストッパ部材の衝突時はモータや減速機イナーシャが作用し、ストローク端に過大なエネルギーが発生するため、変形や破損を防ぐ為にストッパとその周辺強度確保が必要となる。

0005

しかしながら、特許文献1では衝撃のエネルギーを全て弾性体の変位で吸収する機構のため、弾性体にかかる負荷が大きく、弾性体の破損を考慮すると弾性体の繰り返し衝突による強度確保が困難であり、弾性体のへたりが懸念されるという課題がある。
また、特許文献2では弾性体を軸方向に設け衝撃エネルギーを吸収する機構のため、衝撃時のエネルギーが反力としてボールねじへも入力されるため、ボールねじのねじ軸やナット部材及び、転動体などの、ボールねじを構成する部材には、その反力を考慮した強度設計が必要となる。さらに、衝突位置をシステムの制御などに適用する場合に、衝突するエネルギーが少なく、弾性体を十分に潰しきらない場合は位置精度が悪化するという課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ストッパが受ける衝突エネルギーの影響がボールねじに作用しにくいボールねじ機構を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するために、本発明に係るボールねじ機構は、
螺旋状のねじ溝外周面に有するねじ軸と、
前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、
前記ねじ軸と前記ナットとの両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路転動自在に装填された複数のボールと、
前記ナット内部に形成されており、且つ、前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備え、
先端部にナットの突起と嵌め合うフランジ部を設け、内周部に前記ねじ軸を挿入される円筒型ストッパ部を少なくとも一方の前記ねじ軸の端部に有し、
前記先端部には、衝突吸収部材を設け、前記先端部と前記衝突吸収部材は接着剤により固定されている。
これにより、ねじ軸の端部に設けたストッパ部の先端と、ナットの突起とを、互いの回転方向で当接させる構成とすることで、衝突時には、ねじ軸とナットにはねじり方向の力のみが作用し、衝突時の軸方向の反力がねじ軸やナット、ボールに作用しないため、衝突反力をボールねじの強度設計に適用する必要がない。
また、ストッパ部の先端に設けた緩衝部材弾性変形することで、衝突時のエネルギーを吸収するため、ボールねじ及びストッパの入力トルクを低減することが出来る。
さらに、緩衝部材が一定以上変位した場合は、先端部に設けた当接部が接触し位置決めされるため、過トルクが入力されても設定以上の潰れが発生せず、緩衝部材の強度設計が容易であり、金属加工面で位置決めできるため、位置精度が悪化しない。

発明の効果

0007

本発明によれば、位置決め精度を確保したまま、ボールねじを小型化することが出来る
ため、アクチュエータとしてモータの小型化や周辺部品の簡略化ができる。

図面の簡単な説明

0008

本発明に係るボールねじ機構の実施形態を示す斜視図である。
本発明に係るボールねじ機構の要部を拡大した図である。

実施例

0009

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るボールねじ機構の一実施形態を示す斜視図、図2はボールねじ機構の要部を拡大した図である。
図1に示すボールねじ機構10は、螺旋状のねじ溝1aを外周面に有するねじ軸1と、ねじ軸1のねじ溝に対向するねじ溝2aを内周面に有するナット2と、両ねじ溝1a、2aにより形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に装填された複数のボール(非図示)と、前記ナット内部に形成されており、且つ、ボールをボール転動路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路(非図示)から構成される。
ねじ軸1の軸方向の端部には、ストッパ部4が設けられている。ストッパ部4は、ねじ軸に対して軸方向及び回転方向に対して相対移動しないように固定されている。本実施形態では、ねじ軸1に形成したスプライン部1bにストッパ部4を嵌合することにより固定している。一方、ナット3の軸方向端部には、突起3aが形成されている。

0010

図1図2に示すように、ストッパ部4の外周には凸状のフランジ部4aが形成され、フランジ部4aの一部には、緩衝部材5が接着固定されている。緩衝部材5は、ナット3の突起3aの周方向端面の一部と当接するために、フランジ部4aから突出するように固定されている。緩衝部材5は突起3aとの衝突により、弾性変形して衝突のエネルギーを吸収するようになっている。また、緩衝部材5の変形量が一定以上に大きくなった場合には、フランジ部4aに設けた当接部4bが突起3aと当接して緩衝部材5の破損を防止する。緩衝部材5は、弾性体であれば、ゴムエラストマーまたはバネ部材が適宜使用可能である。また、突起3aとの衝突の際の音を低減するために、低剛性とすることが好ましい。

0011

ねじ軸1側の緩衝部材5及び当接部4bと、ナット3側の突起3aとは、ボールねじ機構10の軸方向ストローク端で、互いの回転方向で当接するように設けられている。このような構成によれば、当接時の衝突エネルギーは捻り方向にのみ作用し、軸方向の力は作用しない。また、互いの当接時に緩衝部材が弾性変形することで、衝撃エネルギーを吸収する。また、接触面の一部にのみ緩衝部材を設けることで、衝突エネルギーによる変形量が一定以上になった場合は、緩衝部材のない金属部材に接触し緩衝部材の破壊を防ぐ。このような構成によれば、互いの当接時に衝突音を低減することができる。
なお、本実施例においては、緩衝部材5はフランジ部4aに接着固定されているが、緩衝部材5をフランジ部に別部品として挿入し、別途固定部材で固定する構成としてもよい。

0012

1 ねじ軸
3ナット
3a突起
4ストッパ部4
4a 先端部
4b 当接部
5緩衝部材
10 ボールねじ機構

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