JPH0552423U - ボール螺子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】戻しチューブや駒を不要として、小型化を可能
とする。 【構成】回転不能な出力軸２の外周面に雄螺子溝９を、
回転自在なナット筒１１の内周面に雌螺子溝１０を、そ
れぞれ設ける。両螺子溝９、１０の間に複数個のボール
８、８を、転動自在に設ける。前記雌螺子溝１０に沿っ
たボール８、８の移動は、螺旋状のデフレクタ１６、１
６により制限する。デフレクタ１６、１６により移動を
阻止されたボール８、８を、ナット筒１１内周面のポケ
ット１５により循環させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係るボール螺子装置は、例えば各種油圧回路の途中に設ける流量制 御弁等を駆動する為の電動式リニアアクチュエータに組み込んで、電動モータの 回転運動を直線運動に変換するのに利用する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば自動車の油圧回路に設ける流量制御弁等を、制御器からの指令に基づい て駆動する為には、電動式のリニアアクチュエータが必要となる。この為従来か ら、ソレノイドと圧縮ばねとを組み合わせた電動式リニアアクチュエータが使用 されている。

【０００３】 この従来から知られた電動式リニアアクチュエータは、ロッド等の変位部材を 前記圧縮ばねにより一方に付勢しておき、この変位部材を変位させる必要が生じ た場合には、前記ソレノイドに通電する事により前記変位部材を、前記圧縮ばね の弾力に抗して変位させる。変位部材の変位量は、前記ソレノイドへの通電量を 制御し、このソレノイドが前記変位部材を吸引する力の大きさを変える事で調節 する。即ち、前記変位部材は、前記圧縮ばねの弾力と前記ソレノイドの吸引力と が釣り合う位置迄変位して停止する。

【０００４】 ところが、上述の様なソレノイドを利用した従来の電動式リニアアクチュエー タの場合、変位部材を変位させる際に、ソレノイドに大きな電流を流す必要があ る為、例えば自動車の油圧回路の切り換えに使用した場合、バッテリーに負担を かける原因となり、好ましくない。

【０００５】 又、圧縮ばねの弾力とソレノイドの吸引力とを釣り合わせる事で、前記変位部 材の変位量を調節するが、圧縮ばねにより変位部材を付勢する構造はヒステリシ スが大きい為、前記ソレノイドに同じ電流を流したとしても、前記変位部材を一 方に変位させる場合と他方に変位させる場合とで変位量が大きく異なってしまう 。この為、流量制御弁の開度を微調節する事等が難しかった。

【０００６】 この様な問題を解消する為、本出願人は先に、図８〜９に示す様な電動式リニ アアクチュエータに関する出願を行なった（特願平３−２０１１４２号）。この 先考案に係る電動式リニアアクチュエータは、図９に示す様な係合部１により、 軸方向（図８の左右方向）に亙る変位のみ自在とされた出力軸２と、この出力軸 ２と同心に、且つ、この出力軸２を中心とする回転自在に設けられた円筒３と、 この円筒３とケーシング４との間に設けられ、この円筒３に回転方向の弾力を付 与する捩りコイルばね５と、前記出力軸２の外周面と前記円筒３の内周面との間 に設けられ、前記円筒３の回転に伴なって前記出力軸２を、軸方向に亙って変位 させる送り螺子部６と、前記ケーシング４の内側に設けられて、通電に伴なって 前記円筒３を、前記捩りコイルばね５の弾力に抗して回転させる電動モータ７と から構成される。

【０００７】 上述の様に構成される先考案に係る電動式リニアアクチュエータの場合、電動 モータ７への非通電時には円筒３が、捩りコイルばね５の弾力により一方向に回 転し、この回転に伴ない、前記送り螺子部６により出力軸２が、軸方向一端に迄 変位させられる。

【０００８】 又、電動モータ７に通電すると前記円筒３が、通電量に応じて定まる電動モー タ７の回転トルクと、前記捩りコイルばね５の弾力とが釣り合う状態に迄回転し 、釣り合った状態のまま停止する。そして、前記円筒３の回転に伴ない、前記送 り螺子部６により前記出力軸２が、軸方向他端に向けて変位する。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

上述の様に構成される、先考案に係る電動式リニアアクチュエータは、前述の ソレノイドを利用した従来の電動式リニアアクチュエータが有する問題は解消し ているが、依然として次に述べる様な解決すべき問題点を有する。

【００１０】 即ち、円筒３の回転に伴なって出力軸２を軸方向に亙って変位させる為の送り 螺子部６を、複数のボール８、８を含んで構成すると共に、このボール８、８を 、出力軸２の外周面に形成した断面円弧形の雄螺子溝９と、円筒３の内周面に形 成した断面円弧形の雌螺子溝１０、１０とに沿って移動自在としている為、両螺 子溝９、１０の一端部に迄移動したボール８、８を、螺子溝９、１０の他端部に 戻す為の戻しチューブが必要になる。この為、送り螺子部６が複雑化、大型化す る事が避けられず、狭い部分に設置する電動式リニアアクチュエータの設計が困 難になる。

【００１１】 又、前記戻しチューブの代りに、前記円筒３に形成した長孔に、ボール８、８ を戻す為の通路を備えた駒を装着する構造も知られているが、やはり戻しチュー ブを設ける場合と同様の問題を有する。

【００１２】 本考案のボール螺子装置は、上述の様な不都合を解消するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案のボール螺子装置は、円筒形外周面を有する軸と、この軸の外周面に形 成された雄螺子溝と、前記軸の周囲に、この軸と同心に、且つこの軸に対する相 対的回転を自在として支持された、円筒形内周面を有するナット筒と、このナッ ト筒の内周面に、前記雄螺子溝と同位相で形成された雌螺子溝と、この雌螺子溝 と前記雄螺子溝との間に設けられた複数のボールと、螺旋コイル状に形成され、 前記軸の外周面とナット筒の内周面との内の一方の周面に、当該周面に形成され た一方の螺子溝の両端部に嵌合した状態で固定された、１対のデフレクタと、こ の１対のデフレクタの不連続部分に於いて、前記一方の周面に形成され、前記一 方の螺子溝の異なる位相部分同士を連通させるポケットとを備える。

【００１４】 そして、前記軸とナット筒との相対的回転に基づいて前記一方の螺子溝に沿っ て転動するボールを、前記１対のデフレクタの内の一方のデフレクタの内端部に より、前記ポケットに送り込む様に機能する。

【００１５】

【作用】

上述の様に構成される本考案のボール螺子装置の場合、軸とナット筒との一方 の部材を回転させる事に伴ない他方の部材が、軸方向に亙って変位する。

【００１６】 この様に、一方の部材の回転運動を他方の部材の軸方向に亙る変位に変換する 場合に、本考案のボール螺子装置に於いては複数のボールが、転動しつつ雄螺子 溝と雌螺子溝とに沿って移動し、１対のデフレクタの内の一方のデフレクタの内 端部により、前記ポケットに送り込まれる。ポケットに送り込まれたボールは、 このポケットに沿って螺子溝の異なる位相部分に送られ、再び転動しつつ雄螺子 溝と雌螺子溝とに沿って移動する。

【００１７】 従って、ボールを元に戻す戻しチューブや駒が不要となり、ボール螺子装置の 小型化を図れる。

【００１８】

【実施例】

図１〜４は本考案の第一実施例を示している。円筒形外周面を有する出力軸２ は、前記図９に示す様な係合部により、軸方向（図１〜２の左右方向）に亙る変 位のみ自在とされている。そして、この出力軸２の外周面には、断面円弧形の雄 螺子溝９を形成している。

【００１９】 一方、前記出力軸２の周囲には円筒形のナット筒１１を、この出力軸２と同心 に、且つ回転自在に支持している。このナット筒１１は、図３に示す様なナット 筒本体１２とカバー筒１３とを組み合わせて成るもので、この内のナット筒本体 １２の内周面に断面円弧形の雌螺子溝１０を、前記雄螺子溝９と同位相で形成し ている。

【００２０】 又、前記ナット筒本体１２の中間部には、前記雌螺子溝１０とは逆方向に傾斜 した、長孔１４を形成している。この長孔１４の両端は、前記雌螺子溝１０の異 なる位相部分、即ち、前記雌螺子溝１０の一部で、軸方向に離隔した２個所位置 部分に達している。一方、前記カバー筒１３は、前記ナット筒本体１２の外径と 同じか、自由状態に於いてこの外径よりも僅かに小さな内径を有する。この様な カバー筒１３は、図１〜２に示す様に、前記ナット筒本体１２に外嵌固定する事 で、前記長孔１４の外周側開口部を塞いでいる。

【００２１】 この様にナット筒本体１２とカバー筒１３とを組み合わせた状態で、前記長孔 １４は、次述する様に、前記雄螺子溝９と雌螺子溝１０との間に設けられ、これ ら両螺子溝９、１０の間を一方向に送られて来たボール８、８を、元の位置に戻 す為のポケット１５を構成する。従って、前記ナット筒本体１２は、前記各ボー ル８、８の外径寸法よりも大きな厚さ寸法を有する。

【００２２】 前記雄螺子溝９と雌螺子溝１０との間には、複数のボール８、８を転動自在に 設けて、前記ナット筒１１が回転した場合に、前記出力軸２が軸方向に変位する 様にしている。

【００２３】 更に、前記ナット筒１１の内周面に形成された雌螺子溝１０には、図４に示す 様なデフレクタ１６、１６を、嵌合固定している。各デフレクタ１６、１６は、 前記各螺子溝９、１０と同じピッチの圧縮コイルばね状に形成されたもので、そ れぞれ前記雌螺子溝１０の両端部に内嵌固定されている。この状態で、前記雌螺 子溝１０の中間部で、両デフレクタ１６、１６の内端部同士の間には、デフレク タ１６、１６が嵌合しておらず、前記複数のボール８、８が移動自在な、案内部 分１７が存在する。前記ポケット１５の両端部は、この案内部分１７の両端部に 整合している。

【００２４】 前記各デフレクタ１６、１６の内端部には傾斜面１８を形成し、前記ナット筒 １１の回転に基づいて前記複数のボール８、８が、前記雌螺子溝１０の中間部に 存在する案内部分１７に沿って転動した場合、この案内部分１７の端部に迄送ら れたボール８、８が、この傾斜面１８により、前記ポケット１５に送り込まれる 様にしている。

【００２５】 上述の様に構成される本考案のボール螺子装置の場合、電動モータ等によりナ ット筒１１を回転させると、出力軸２が軸方向に亙って変位する。即ち、ナット 筒１１を回転させると、前記複数のボール８、８が、自転しつつナット筒１１内 周面の雌螺子溝１０に沿って移動する。この時出力軸２は回転する事がない為、 各ボール８、８は、前記出力軸２の外周面に形成した雄螺子溝９の側面を押圧し 、この出力軸２を軸方向に変位させる。

【００２６】 この様にナット筒１１の回転運動を出力軸２の直線運動に変換する際、前記各 ボール８、８は、前記雌螺子溝１０の中間部の案内部分１７を一方向に送られ、 この案内部分１７の一端に迄達する。この案内部分１７の両端は、前記１対のデ フレクタ１６、１６の内端部により仕切られている為、案内部分１７の端部に迄 達したボール８、８は、何れかのデフレクタ１６の内端部に形成された傾斜面１ ８に案内されて、前記ナット筒１１の内周面に設けられたポケット１５に送り込 まれる。

【００２７】 前記傾斜面１８によるポケット１５内へのボール８、８の送り込みは、ナット 筒１１が回転している限り継続して行なわれる為、前記ポケット１５に送り込ま れたボール８、８は、後から送り込まれるボール８、８に押され、このポケット １５に沿って前記雌螺子溝１０の異なる位相部分に送られ、再び転動しつつ雄螺 子溝９と雌螺子溝１０とに沿って移動する。

【００２８】 従って、ボール８、８を元に戻す戻しチューブや駒が不要となり、ボール螺子 装置の小型化を図れる。尚、前記雄螺子溝９及び雌螺子溝１０の断面形状は、円 弧形に限らず、ゴシックアーチ形やＶ字形でも良い。

【００２９】 次に、図５〜６は本考案の第二実施例を示している。前述の第一実施例が、１ 対のデフレクタ１６、１６を雌螺子溝１０の両端部に内嵌固定すると共に、ナッ ト筒１１の内周面にポケット１５を形成していたのに対して、本実施例の場合に は、前記１対のデフレクタ１６、１６を、雄螺子溝９の両端部に外嵌固定すると 共に、出力軸２の外周面を凹ませる事で、ポケット１９を形成している。その他 の構成及び作用は、前述した第一実施例の場合と同様である。

【００３０】 尚、前記第一実施例及び第二実施例に於いて、負荷能力の向上や、ナット筒１ １と出力軸２との傾き防止を目的として、前記デフレクタ１６やポケット１５を 、軸方向複数箇所に設ける事も出来る。

【００３１】 次に、図７は、本考案のボール螺子装置を、電動式リニアアクチュエータに組 み込んだ状態を示している。中心部に設けられた出力軸２は、連結ロッド２０と の係合に基づき、回転する事なく軸方向（図７の左右方向）にのみ変位し、流量 制御弁の弁体等を駆動する（平行移動させる）。この出力軸２の周囲には、円筒 ２１が、この出力軸２と同心に設けられており、更に、この円筒２１の周囲には 、ケーシング２２が設けられている。円筒２１はこのケーシング２２の内側に、 転がり軸受２３、２３を介して、回転のみ自在に支承されている。

【００３２】 又、前記出力軸２の外周面で、前記円筒２１の内側に位置する部分には雄螺子 溝９を形成し、この雄螺子溝９に対向させて、前記円筒２１の内周面に、ナット 筒１１を固定している。このナット筒１１と前記出力軸２とは、本考案のボール 螺子装置を構成するもので、前記円筒２１の回転に伴なって前記出力軸２を軸方 向に亙り変位させる。

【００３３】 更に、前記ケーシング２２の内側には、通電に伴なって前記円筒２１を回転さ せる為に、例えばステッピングサーボ型の電動モータ２４を設けている。即ち、 前記円筒２１の外周面に永久磁石２５を固定し、この永久磁石２５の外周面と、 ステータ鉄芯を兼ねる前記ケーシング２２の内側に設けられた、ステータ２６の 内周面とを対向させている。そして、このステータ２６に通電する事で、前記永 久磁石２５を所望の方向に所望角度だけ、回転駆動自在としている。

【００３４】 上述の様に構成される、本考案のボール螺子装置を組み込んだ電動式リニアア クチュエータに於いて、出力軸２を変位させる場合には、電動モータ２４を構成 するステータ２６に通電する。ステータ２６への通電に伴なって、このステータ ２６と対向する永久磁石２５を固定した円筒２１が回転し、この円筒２１の回転 に伴ない前記出力軸２が、軸方向に亙って変位する。

【００３５】

【考案の効果】

本考案のボール螺子装置は、以上に述べた通り構成され作用する為、送り螺子 部を構成するボールを循環させる為の戻しチューブや駒が不要となって、小型化 により、狭い部分に設置する電動式リニアアクチュエータ等の設計が容易となる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例を示す要部断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】ナット筒を、カバー筒を切断したした状態で示
す側面図。

【図４】デフレクタの拡大側面図。

【図５】本考案の第二実施例を示す要部断面図。

【図６】図５のＢ−Ｂ断面図。

【図７】本考案のボール螺子装置を組み込んだ電動式リ
ニアアクチュエータの半部断面図。

【図８】先考案の電動式リニアアクチュエータを示す断
面図。

【図９】図８の拡大Ｃ−Ｃ断面図。

【符号の説明】

１ 係合部 ２ 出力軸 ３ 円筒 ４ ケーシング ５ 捩りコイルばね ６ 送り螺子部 ７ 電動モータ ８ ボール ９ 雄螺子溝 １０ 雌螺子溝 １１ ナット筒 １２ ナット筒本体 １３ カバー筒 １４ 長孔 １５ ポケット １６ デフレクタ １７ 案内部分 １８ 傾斜面 １９ ポケット ２０ 連結ロッド ２１ 円筒 ２２ ケーシング ２３ 転がり軸受 ２４ 電動モータ ２５ 永久磁石 ２６ ステータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形外周面を有する軸と、この軸の外
   周面に形成された雄螺子溝と、前記軸の周囲に、この軸
   と同心に、且つこの軸に対する相対的回転を自在として
   支持された、円筒形内周面を有するナット筒と、このナ
   ット筒の内周面に、前記雄螺子溝と同位相で形成された
   雌螺子溝と、この雌螺子溝と前記雄螺子溝との間に設け
   られた複数のボールと、螺旋コイル状に形成され、前記
   軸の外周面とナット筒の内周面との内の一方の周面に、
   当該周面に形成された一方の螺子溝の両端部に嵌合した
   状態で固定された、１対のデフレクタと、この１対のデ
   フレクタの不連続部分に於いて、前記一方の周面に形成
   され、前記一方の螺子溝の異なる位相部分同士を連通さ
   せるポケットとを備え、前記軸とナット筒との相対的回
   転に基づいて前記一方の螺子溝に沿って転動するボール
   を、前記１対のデフレクタの内の一方のデフレクタの内
   端部により、前記ポケットに送り込むボール螺子装置。