ボールねじアクチュエータ
【課題】ナットの外周に電動モータの回転子が嵌合されているにもかかわらずナットの真円度が高く、且つ少ない工程数で製造可能であり、十分な強度を有するナットを備えるボールねじアクチュエータを提供する。
【解決手段】ボールねじアクチュエータは、電動モータとボールねじとを備える。ボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、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、両ねじ溝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と、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とを備え、ナットが電動モータにより回転駆動されるようになっている。そして、ボール循環路はナットと一体に形成され、ナットの外周には、電動モータの回転子が圧入嵌合されている。
【解決手段】ボールねじアクチュエータは、電動モータとボールねじとを備える。ボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、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、両ねじ溝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と、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とを備え、ナットが電動モータにより回転駆動されるようになっている。そして、ボール循環路はナットと一体に形成され、ナットの外周には、電動モータの回転子が圧入嵌合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車部品、位置決め装置・機械に用いられる、ボールねじを備えるアクチュエータであり、特にブレーキ装置に好適に使用できるアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ボールねじを用いたアクチュエータとして、回転軸を介してナットを回転駆動する構成が知られている（例えば特許文献１を参照）。これに対し、コンパクト化の観点から、ボールねじのボールの循環を内部循環方式（コマ式）で行うことが好ましいとされ、また、電動モータの回転子をナットの外周に直接取り付けることが好ましいとされてきた。
このナットへの回転子の取付については、圧入や、ロックナットによる固定（例えば特許文献２を参照）、スプライン嵌合（例えば特許文献３を参照）等により、回転子をコマ式のボールねじナットに直接取り付けることが行われてきた。
【０００３】
しかしながら、圧入やロックナットによる固定では、回転子をナットに固定すると、ナットに圧縮荷重が負荷される。コマ式ボールねじの場合、ナットの内周と外周を貫通するコマ孔が設けられているため、前記荷重による変形はナットの周方向及び軸方向に一様ではない。この周方向における変形の不均一のため、ナットの真円度が変化して、ボールねじの耐久性や音響性が損なわれる危険性があった。また、これを避けるために工数が必要となり、コマの外周に回転子を設けないようにする等の設計上の不自由が生じる場合があった。これに対し、スプライン嵌合の場合には上記の懸念は少ないが、加工工程が増加するという問題があった。
【０００４】
また、特許文献４のように、循環溝一体のナットを焼結により形成すれば、コマ孔による圧縮荷重の不均一は生じない。しかしながら、焼結体は通常のボールねじ用鋼材に比べて変形しやすく、圧入嵌合には適さないという問題があった。また、材料欠陥や不純物が多いため転動面がフレーキングし易く、長寿命且つ高信頼性を要求されるブレーキ用途には不適当であるという問題があった。
さらに特許文献４の製造方法では、型抜きでナットを製造するため、ナットの内周面全周に渡り雌ねじ溝が形成されている。即ち、ボールが転走しない雌ねじ溝が存在する。そのため、その雌ねじ溝が存在しない場合と比べて、ナットの強度が低くなるという問題があった。なお、上記と同様のことが、軸受をナットに嵌合する場合にも言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１８２７２６号公報
【特許文献２】特開平１１−２７０６４１号公報
【特許文献３】特開２００７−１３２４９３号公報
【特許文献４】特開２０００−２９７８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記に鑑み、本発明は、ナットの外周に電動モータの回転子が嵌合されているにもかかわらずナットの真円度が高く、且つ少ない工程数で製造可能であり、十分な強度を有するナットを備えるボールねじアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
すなわち、本発明の一態様に係るボールねじアクチュエータは、電動モータとボールねじとを備えるボールねじアクチュエータにおいて、前記ボールねじは、螺旋状のねじ溝を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、前記両ねじ溝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と、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、前記ナットが前記電動モータにより回転駆動されるようになっており、前記ボール循環路は前記ナットと一体に形成され、前記ナットの外周には、前記電動モータの回転子が圧入嵌合されていることを特徴とする。なお、「ボール循環路はナットと一体に形成されている」とは、「ボール循環路が、ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている」ことを意味する。
【０００８】
また、このボールねじアクチュエータは、前記ねじ軸の軸方向運動によりブレーキ装置の摩擦パッドを移動させることが好ましい。
さらに、このボールねじアクチュエータは、前記ボール循環路を塑性加工により形成したものであることが好ましい。
この塑性加工は、円筒状のナット素材に内挿され、その軸方向に沿って移動するカムドライバと、前記ナット素材と前記カムドライバとの間に配置され、前記ボール循環路に対応する凸部が形成され、前記カムドライバの移動により前記凸部が前記ナットの径方向に移動するカムスライダと、を有するカム機構の金型を用いたプレス法を用いて行うことができる。
【０００９】
また、前記ナットがクロム鋼、クロムモリブデン鋼、又は炭素の含有量が０．４質量％以上０．６質量％以下の炭素鋼のいずれかで形成されることが好ましい。
また、前記ボール循環路の一端から他端までを連結する部分にのみ前記ナットのねじ溝が形成されていることが好ましい。
さらに、前記ナットの外周面のうち、前記ナットの内周面に形成されている前記ねじ溝および前記ボール循環路に対向する部分を全て覆うように、前記電動モータの回転子が前記ナットの外周に圧入嵌合されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のボールねじアクチュエータは、コマ式ナットのようにナットの内外周面を貫通するコマ孔がないため、ナットの外周に電動モータの回転子が圧入嵌合されているにもかかわらずナットの真円度が高く、且つ少ない工程数で製造可能であり、十分な強度を有するナットを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るボールねじアクチュエータ及びブレーキ装置の軸方向断面図である。
【図２】ボール循環路の形成方法を説明する図である。
【図３】ボール循環路の形成に用いる金型を説明する図である。
【図４】ボール循環路の形成に用いる金型を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１は、本実施形態に係るボールねじアクチュエータを用いたブレーキ装置の構成を示す断面図である。図中、符号１は、車両の非回転部分に設けられる取付部材としてのキャリアである。該キャリア１は、例えば車両の非回転部分（図示せず）にボルト等を介して固着され、ディスク２の軸方向（インナ側からアウタ側）に向けて延びる一対の腕部（図示せず）を有している。
【００１３】
キャリア１の各腕部は、車両の車輪（図示せず）と一体に回転するディスク２の外周側を跨ぎ、該ディスク２の軸方向両側で後述の各摩擦パッド２４を摺動可能に支持する構成となっている。また、キャリア１には、ディスク２のアウタ側で各腕部間を一体に連結するアーチ状の補強部１Ｂが設けられ、該補強部１Ｂはキャリア１全体の剛性を高めるものである。
【００１４】
キャリパ６は、キャリア１に対してディスク２の軸方向に変位可能に取付られ、ディスク２の一側（インナ側）に位置したインナ脚部７と、ディスク２の他側（アウタ側）に位置するアウタ脚部としての爪部８と、ディスク２の外周側を跨いでインナ脚部７をアウタ側の爪部８に一体に連結したブリッジ部９とから大略構成され、インナ脚部７の一端側には蓋体１０が設けられている。
【００１５】
本実施形態に係るボールねじアクチュエータ１１はキャリパ６のインナ脚部７内に設けられ、該ボールねじアクチュエータ１１は電動モータ１２と後述のボールねじ機構１７等とから構成されている。そして、電動モータ１２は例えば直動型のモータ（ＤＤモータ（ダイレクトドライブモータ））からなり、インナ脚部７の内壁側に固定された巻線等からなる固定子１３と、該固定子１３の径方向内側に設けられた回転子１４とによって構成されている。
また、電動モータ１２の回転子１４は、後述のナット筒１９の外周側に設けられたマグネット１５等から構成されている。そして、電動モータ１２は、外部配線１６を介して固定子１３側に通電を行うことにより、回転子１４をインナ脚部７内で正方向，逆方向に回転駆動するものである。
【００１６】
即ち、車両の運転者がブレーキペダル（図示せず）を踏込み操作すると、このときの操作量に対応した信号がブレーキ制御用のコントローラ（図示せず）に出力される。このコントローラは、前記操作量に対応した回転角または回転トルクをもって電動モータ１２を回転させるように制御信号を出力し、固定子１３の巻線には外部配線１６を通じて給電が行われる。そして、電動モータ１２の固定子１３は、コントローラからの給電により回転子１４を回転駆動し、ピストン２１をディスク２の軸方向に変位させるものである。
【００１７】
ボールねじ機構１７は、電動モータ１２と共に押圧力発生手段としてインナ脚部７内に設けられている。該ボールねじ機構１７は、インナ脚部７内に軸受１８を介して回転可能に設けられ、螺旋状をなすねじ溝１９Ｄが内周側に形成された段付筒状のナット筒１９と、循環可能な複数のボール（図示せず）を介してナット筒１９のねじ溝１９Ｄに螺合された筒状のねじ軸からなるピストン２１とによって構成されている。
【００１８】
回転子１４を外周面に圧入嵌合させたナット筒１９は、その一端側は蓋体１０に近接する位置までインナ脚部７内を軸方向に延びている。また、ナット筒１９の他端側には、径方向外向きに突出し、固定子１３の内径寸法にほぼ対応する外径を有した環状の鍔部１９Ｂが設けられている。そして、該鍔部１９Ｂの外周側には軸受１８が配されており、この軸受１８は鍔部１９Ｂとインナ脚部７との間に圧入固定されている。
【００１９】
一方、ピストン２１の外周面には、ねじ溝１９Ｄに対応する一定のリード角度をもった螺旋状溝２１Ａが形成され、該螺旋状溝２１Ａとナット筒１９のねじ溝１９Ｄとの間には、各ボールが転動可能に収容されている。そして、ボールねじ機構１７は、電動モータ１２によりナット筒１９が回転されるときに、該ナット筒１９の回転をピストン２１の軸方向変位に変換し、ナット筒１９の回転に対してピストン２１に大きな軸方向駆動力を発生させるものである。
【００２０】
なお、ピストン２１の軸方向駆動力をより大きくする場合には、螺旋状溝２１Ａ等のリード角度を小さくすればよく、これによって電動モータ１２の回転負荷（トルク）をより小さくすることが可能となる。このピストン２１がインナ側の摩擦パッド２４に背面側から当接し、ピストン２１の軸方向変位に従ってインナ側の摩擦パッド２４をディスク２の一側面に押圧する構成となっている。
【００２１】
摩擦パッド２４，２４はディスク２の両面側に配設され、ブレーキ操作を行ったときには、各摩擦パッド２４のうちインナ側の摩擦パッド２４が、ピストン２１によりディスク２の一側面に向けて押圧される。また、アウタ側の摩擦パッド２４は、このときの押圧反力でキャリパ６全体がキャリア１に対して図１中の矢示Ａ方向に摺動変位することにより、キャリパ６の爪部８と共にディスク２の他側面に向けて押圧される。そして、各摩擦パッド２４はディスク２を両面側から強く挟持することにより、回転しているディスク２に対して制動力を与えるものである。
【００２２】
次に、上述の構成のブレーキ装置のボールねじアクチュエータ１１における特徴部分を説明する。
ボールねじアクチュエータ１１のナット筒１９は、前述のように、ピストン２１の外周に形成された螺旋状溝２１Ａに対向する螺旋状のねじ溝１９Ｄを、ねじ穴１９Ａの内周面に有する。また、螺旋状溝２１Ａとねじ溝１９Ｄとの間に転動自在に装填された複数のボール（図示せず）を、ボール転動領域の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１９Ｃを備える。
【００２３】
ボール循環路１９Ｃは、ナット筒１９の内側から見た場合はＳ字状の凹溝であり、ナット筒１９と一体に形成されている。なお、「ボール循環路１９Ｃがナット筒１９と一体に形成されている」とは、「ボール循環路１９Ｃが、ナット筒１９の内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている」ことを意味する。
ボールは、ボール転動領域を移動しつつピストン２１の回りを回ってボール転動領域の終点に至り、そこでボール循環路１９Ｃの一方の端部から掬い上げられてボール循環路１９Ｃ内を通り、ボール循環路１９Ｃの他方の端部からボール転動領域の始点に戻されるようになっている。
【００２４】
ボール循環路１９Ｃをナット筒１９と一体とすることにより、コマ式ナットのようなナット筒１９の内外周面を貫通するコマ孔がない。そのため、回転子１４をナット筒１９に圧入しても、ナット筒１９の真円度が損なわれ難いため、真円度の変化に対し特別注意を要さない構成が可能となる。また、ナット筒１９の真円度が高いため、ナット筒１９や回転子１４の回転による振れ回りが抑制され、ナット筒１９の耐久性・音響性が損なわれにくい。
さらに、ボール循環路１９Ｃがナット筒１９と一体に形成されているので、ナット筒１９は薄肉である場合でも剛性が高い。そのため、従来のナットと比較すると、コンパクト化や軽量化が可能であるため、コンパクトなボールねじアクチュエータを簡単に得ることができる。
【００２５】
さらに、ナット筒１９にはコマ孔（貫通孔）が形成されていないため、後述する熱処理による変形が生じにくい。
ここで、前述のナット筒１９に形成されたねじ溝１９Ｄは、ボール転動領域以外には設けられていない。すなわち、必要な部分にのみねじ溝１９Ｄが形成されており、全周にねじ溝１９Ｄを形成した場合のように不要な部分（ボールが転走しない部分）にはねじ溝１９Ｄは形成されていないので、ナットは十分な強度を有している。
【００２６】
図１のような、キャリパ６にボールねじを内蔵するタイプのブレーキ装置では、小さなスペースに収納可能なボールねじアクチュエータが求められているが、上記のような構成のナット筒１９を備えるボールねじアクチュエータを用いることにより、省スペース化を実現できる。
なお、ボールねじアクチュエータ１１においては、ナット筒１９の外周面のうち、ナット筒１９の内周面に形成されているねじ溝１９Ｄおよびボール循環路１９Ｃに対向する部分を全て覆うように、電動モータ１２の回転子１４がナット筒１９の外周に圧入嵌合されている構成としてもよい。
【００２７】
回転子１４の圧入により、ねじ溝１９Ｄおよびボール循環路１９Ｃに寸法変化（変形）が生じるおそれがあるが、上記のような構成とすれば、全てのねじ溝１９Ｄおよびボール循環路１９Ｃの寸法変化をほぼ同一とできる。そのため、ねじ溝１９Ｄとボールとの接触状態を全てのねじ溝１９Ｄにおいてほぼ同一とすることができるとともに、ボール循環路１９Ｃとボールとの接触状態を全てのボール循環路１９Ｃにおいてほぼ同一とすることができる。その結果、ボールねじアクチュエータ１１の作動性の悪化、寿命の低下、音響性・振動の悪化が抑制される。
【００２８】
（製造方法）
次に、上述のナット筒１９を形成する方法を説明する。
まず、円筒素材に塑性加工、除去加工等を施すことにより、外周形状を成形したナット素材を形成し、その後、図２、３、４に示す方法で冷間鍛造によりナット素材にボール循環路１９Ｃを形成する。以下、この鍛造方法を説明する。
【００２９】
この方法で使用する金型は、図２に示すように、ナット素材１０１を保持する凹部１２１を有する素材ホルダ１０２と、ナット素材１０１の内部に挿入する筒状部材（後述のカムスライダの保持部材）１０５と、筒状部材１０５の中心穴１５１に挿入するカムドライバ１０６と、筒状部材１０５の貫通穴１５２，１５３に配置されるカムスライダ１０７，１０８とを有する。
【００３０】
カムドライバ１０６は、図３に示すように、長尺な板状に形成された本体部１６１と円柱状の先端部１６２とからなる。本体部１６１の一側面は、先端部１６２側から、軸方向と平行な第一の平行面１６１ａ、軸方向に対して傾斜している斜面１６１ｂ、第二の平行面１６１ｃとなっている。本体部１６１の他側面は、先端部１６２側から、軸方向に対して傾斜している斜面１６１ｄ、軸方向と平行な平行面１６１ｅとなっている。他側面の斜面１６１ｄと平行面１６１ｅとの境界は、一側面の平行面１６１ａと斜面１６１ｂとの境界より少し先端部１６２側にある。先端部１６２をなす円柱の直径は、本体部１６１の下端（先端部６２側）の幅と同じである。
【００３１】
筒状部材１０５は、ナット素材１０１の内周面よりも直径が僅かに小さい外周面を有する。図４（ａ），（ｂ）に示すように、筒状部材１０５の中心穴１５１は、軸方向で形状が変化する矩形の断面形状を有する。この中心穴１５１を形成する面として、軸方向と平行な平行面１５１ａ〜１５１ｅが形成されている。
平行面１５１ａ〜１５１ｃは、カムドライバ１０６の一側面が配置される面であり、平行面１５１ａと平行面１５１ｂとの間に、段部１５１ｆが形成されている。貫通穴１５２は、この段部１５１ｆを下端として筒状部材１０５の径方向に貫通している。平行面１５１ｄ，１５１ｅは、カムドライバ１０６の他側面が配置される面であり、平行面１５１ｄの平行面１５１ｃと対向する位置に、筒状部材１０５の径方向に貫通する貫通穴１５３が形成されている。平行面１５１ｄと平行面１５１ｅとの境界をなす段部１５１ｇが、貫通穴１５３の下端となっている。
【００３２】
カムスライダ１０７，１０８は略台形柱状の部材であって、カムドライバ１０６の斜面１６１ｂ，１６１ｄに平行な斜面１７１，１８１を有し、斜面１７１，１８１の反対側が、図４（ｃ）に示すように、ナット素材１０１の内周面１１１をなす円１１１ａに対応する円周面１７２，１８２となっている。この円周面１７２，１８２に、ボール循環路１９Ｃに対応するＳ字状凸部１７３，１８３が形成されている。
【００３３】
カムドライバ１０６の本体部１６１の軸方向寸法は、筒状部材１０５の軸方向寸法より長い。カムスライダ１０７の斜面１７１とカムドライバ１０６の斜面１６１ｂ、およびカムスライダ１０８の斜面１８１とカムドライバ１０６の斜面１６１ｄが、金型のカム機構を構成する。
カムドライバ１０６の平行面１６１ｃと筒状部材１０５の平行面１５１ａ、カムドライバ１０６の平行面１６１ａと筒状部材１０５の平行面１５１ｃ、カムドライバ１０６の平行面１６１ｅと筒状部材１０５の平行面１５１ｄが、それぞれ互いに接触する荷重受け面となっている。
【００３４】
素材ホルダ１０２の底板部の中心に、カムドライバ１０６の先端部１６２が入る円穴１２２ｂと、カムドライバ１０６の本体部１６１の先端部１６２側が入る矩形穴１２２ｃが、連続する貫通穴として形成されている。
この金型を用い、以下の方法で、ナット素材１０１の内面にボール循環路１９Ｃを形成する。
【００３５】
先ず、素材ホルダ１０２の凹部１２１にナット素材１０１を配置した後、ナット素材１０１の内部に、カムスライダ１０７，１０８が凸部１７３，１８３を外側に向けて貫通穴１５２，１５３に保持された筒状部材１０５を挿入する。次に、筒状部材１０５の中心穴１５１に先端部１６２側からカムドライバ１０６を挿入し、カムドライバ１０６の先端部１６２を、素材ホルダ１０２の貫通穴１２２ｂ，１２２ｃに入れる。図２（ａ）はこの状態を示す。
【００３６】
次に、プレス圧を掛けてカムドライバ１０６を上から押すと、カムドライバ１０６の斜面１６１ｂからカムスライダ１０７の斜面１７１に、カムドライバ１０６の斜面１６１ｄからカムスライダ１０８の斜面１８１に、それぞれ力が伝達される。これに伴い、カムドライバ１０６の下向きの力がカムスライダ１０７，１０８をそれぞれ径方向外側へ動かす力に変換されて、カムスライダ１０７，１０８に形成されたＳ字状凸部１７３，１８３が、ナット素材１０１の内周面１１１を押して塑性変形させる。図２（ｂ）は、この状態を示す。
【００３７】
これにより、ナット素材１０１の内周面１１１に、Ｓ字状凸部１７３，１８３の形状に対応するＳ字状の凹溝が形成されて、二つのボール循環路１９Ｃ、１９Ｃが形成される。その際に、カムドライバ１０６の先端部１６２は素材ホルダ１０２の底部材１２２の貫通穴１２２ｂに案内される。また、カムスライダ１０７に伝達された径方向の力の反力を、筒状部材１０５の平行面１５１ｄとカムドライバ１０６の平行面１６１ｅが接触することで受ける（反力の延長線上の、反力に垂直な面で受ける）。また、カムスライダ１０８に伝達された径方向の力の反力を、筒状部材１０５の平行面１５１ｃとカムドライバ１０６の平行面１６１ａとの接触、および筒状部材１０５の平行面１５１ａとカムドライバ１０６の平行面１６１ｃとの接触で受ける（反力の延長線上の、反力に垂直な面で受ける）。そのため、カムドライバ１０６が受ける曲げモーメントを小さくすることができる。
【００３８】
この方法によれば、軸方向寸法が長く内径が小さいナットを製造する場合でも、カムドライバ１０６に破損を生じさせずに、二つのボール循環路１９Ｃ，１９Ｃを同時に形成することができる。なお、簡単のために、ボール循環路を二つ形成する場合を例にとり説明したが、カムスライダを三つ以上にして、三つ以上のボール循環路を形成することもできる。また、カムスライダを一つのみ用い、上述のような金型を用いて複数のボール循環路を一つずつ形成しても良い。
【００３９】
また、ナット素材１０１の内径が同じであれば円筒部材１０５とカムドライバ１０６は共通部品として使用でき、Ｓ字状凸部１７３，１８３の形状等が異なるカムスライダ１０７，１０８を用意することで、形状が異なる多種のボール循環路を形成できるため、少量多品種を生産する方法としても好適である。また、摩耗、変形が最も生じ易いＳ字状凸部の交換をカムスライダ１０７，１０８のみの交換で行えるため、メンテナンスの面での利点も有する。
さらに、上述のような方法に限らず、冷間鍛造でボール循環路を形成することによる加工硬化により、ボール循環路周辺の強度を向上することができる。また、金型の表面の粗さを小さくすることで、内面の粗さの小さいボール循環路を形成することができる。そのため、仕上げ加工を要することなく、ボールの循環性を向上できる。
【００４０】
上記のような方法で、冷間鍛造によりボール転走領域にのみボール循環路を形成した後、切削加工によりナット筒１９の内周面にねじ溝１９Ｄを形成する。その後、ナット筒１９に熱処理を施す。この熱処理が浸炭処理又は浸炭窒化処理である場合は、ナット筒１９の材質は、炭素の含有量が０．１０質量％以上０．２５質量％以下のクロム鋼又はクロムモリブデン鋼（例えばＳＣＭ４２０、ＳＣＭ４１５）であることが好ましい。また、熱処理が高周波焼入れである場合は、炭素の含有量が０．４質量％以上０．６質量％以下の炭素鋼（例えばＳ５３Ｃ，ＳＡＥ４１５０）であることが好ましい。このような材料を用いることにより、十分な強度のナットを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明では、コマ孔のような貫通孔がなく、ナット筒の外周は均一な円筒形状であるため、ナット筒に磁性材を使用しても、磁束の乱れを小さくすることができる。また、必要に応じて着磁、脱磁することもできる。
本発明に係るボールねじアクチュエータは、上述のブレーキ装置以外にも好適に用いることができる。また、当業者が容易に想到できる範囲内で、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１ キャリア
１Ｂ 補強部
２ ディスク
２４ 摩擦パッド
６ キャリパ
７ インナ脚部
８ 爪部
９ ブリッジ部
１０ 蓋体
１１ 電動アクチュエータ
１２ 電動モータ
１３ 固定子
１４ 回転子
１５ マグネット
１６ 外部配線
１７ ボールねじ機構
１８ 軸受
１９ ナット筒
１９Ａ ねじ穴
１９Ｂ 鍔部
１９Ｃ ボール循環路
１９Ｄ ねじ溝
２１ ピストン
２１Ａ 螺旋状溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車部品、位置決め装置・機械に用いられる、ボールねじを備えるアクチュエータであり、特にブレーキ装置に好適に使用できるアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ボールねじを用いたアクチュエータとして、回転軸を介してナットを回転駆動する構成が知られている（例えば特許文献１を参照）。これに対し、コンパクト化の観点から、ボールねじのボールの循環を内部循環方式（コマ式）で行うことが好ましいとされ、また、電動モータの回転子をナットの外周に直接取り付けることが好ましいとされてきた。
このナットへの回転子の取付については、圧入や、ロックナットによる固定（例えば特許文献２を参照）、スプライン嵌合（例えば特許文献３を参照）等により、回転子をコマ式のボールねじナットに直接取り付けることが行われてきた。
【０００３】
しかしながら、圧入やロックナットによる固定では、回転子をナットに固定すると、ナットに圧縮荷重が負荷される。コマ式ボールねじの場合、ナットの内周と外周を貫通するコマ孔が設けられているため、前記荷重による変形はナットの周方向及び軸方向に一様ではない。この周方向における変形の不均一のため、ナットの真円度が変化して、ボールねじの耐久性や音響性が損なわれる危険性があった。また、これを避けるために工数が必要となり、コマの外周に回転子を設けないようにする等の設計上の不自由が生じる場合があった。これに対し、スプライン嵌合の場合には上記の懸念は少ないが、加工工程が増加するという問題があった。
【０００４】
また、特許文献４のように、循環溝一体のナットを焼結により形成すれば、コマ孔による圧縮荷重の不均一は生じない。しかしながら、焼結体は通常のボールねじ用鋼材に比べて変形しやすく、圧入嵌合には適さないという問題があった。また、材料欠陥や不純物が多いため転動面がフレーキングし易く、長寿命且つ高信頼性を要求されるブレーキ用途には不適当であるという問題があった。
さらに特許文献４の製造方法では、型抜きでナットを製造するため、ナットの内周面全周に渡り雌ねじ溝が形成されている。即ち、ボールが転走しない雌ねじ溝が存在する。そのため、その雌ねじ溝が存在しない場合と比べて、ナットの強度が低くなるという問題があった。なお、上記と同様のことが、軸受をナットに嵌合する場合にも言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１８２７２６号公報
【特許文献２】特開平１１−２７０６４１号公報
【特許文献３】特開２００７−１３２４９３号公報
【特許文献４】特開２０００−２９７８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記に鑑み、本発明は、ナットの外周に電動モータの回転子が嵌合されているにもかかわらずナットの真円度が高く、且つ少ない工程数で製造可能であり、十分な強度を有するナットを備えるボールねじアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
すなわち、本発明の一態様に係るボールねじアクチュエータは、電動モータとボールねじとを備えるボールねじアクチュエータにおいて、前記ボールねじは、螺旋状のねじ溝を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、前記両ねじ溝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と、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、前記ナットが前記電動モータにより回転駆動されるようになっており、前記ボール循環路は前記ナットと一体に形成され、前記ナットの外周には、前記電動モータの回転子が圧入嵌合されていることを特徴とする。なお、「ボール循環路はナットと一体に形成されている」とは、「ボール循環路が、ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている」ことを意味する。
【０００８】
また、このボールねじアクチュエータは、前記ねじ軸の軸方向運動によりブレーキ装置の摩擦パッドを移動させることが好ましい。
さらに、このボールねじアクチュエータは、前記ボール循環路を塑性加工により形成したものであることが好ましい。
この塑性加工は、円筒状のナット素材に内挿され、その軸方向に沿って移動するカムドライバと、前記ナット素材と前記カムドライバとの間に配置され、前記ボール循環路に対応する凸部が形成され、前記カムドライバの移動により前記凸部が前記ナットの径方向に移動するカムスライダと、を有するカム機構の金型を用いたプレス法を用いて行うことができる。
【０００９】
また、前記ナットがクロム鋼、クロムモリブデン鋼、又は炭素の含有量が０．４質量％以上０．６質量％以下の炭素鋼のいずれかで形成されることが好ましい。
また、前記ボール循環路の一端から他端までを連結する部分にのみ前記ナットのねじ溝が形成されていることが好ましい。
さらに、前記ナットの外周面のうち、前記ナットの内周面に形成されている前記ねじ溝および前記ボール循環路に対向する部分を全て覆うように、前記電動モータの回転子が前記ナットの外周に圧入嵌合されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のボールねじアクチュエータは、コマ式ナットのようにナットの内外周面を貫通するコマ孔がないため、ナットの外周に電動モータの回転子が圧入嵌合されているにもかかわらずナットの真円度が高く、且つ少ない工程数で製造可能であり、十分な強度を有するナットを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るボールねじアクチュエータ及びブレーキ装置の軸方向断面図である。
【図２】ボール循環路の形成方法を説明する図である。
【図３】ボール循環路の形成に用いる金型を説明する図である。
【図４】ボール循環路の形成に用いる金型を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１は、本実施形態に係るボールねじアクチュエータを用いたブレーキ装置の構成を示す断面図である。図中、符号１は、車両の非回転部分に設けられる取付部材としてのキャリアである。該キャリア１は、例えば車両の非回転部分（図示せず）にボルト等を介して固着され、ディスク２の軸方向（インナ側からアウタ側）に向けて延びる一対の腕部（図示せず）を有している。
【００１３】
キャリア１の各腕部は、車両の車輪（図示せず）と一体に回転するディスク２の外周側を跨ぎ、該ディスク２の軸方向両側で後述の各摩擦パッド２４を摺動可能に支持する構成となっている。また、キャリア１には、ディスク２のアウタ側で各腕部間を一体に連結するアーチ状の補強部１Ｂが設けられ、該補強部１Ｂはキャリア１全体の剛性を高めるものである。
【００１４】
キャリパ６は、キャリア１に対してディスク２の軸方向に変位可能に取付られ、ディスク２の一側（インナ側）に位置したインナ脚部７と、ディスク２の他側（アウタ側）に位置するアウタ脚部としての爪部８と、ディスク２の外周側を跨いでインナ脚部７をアウタ側の爪部８に一体に連結したブリッジ部９とから大略構成され、インナ脚部７の一端側には蓋体１０が設けられている。
【００１５】
本実施形態に係るボールねじアクチュエータ１１はキャリパ６のインナ脚部７内に設けられ、該ボールねじアクチュエータ１１は電動モータ１２と後述のボールねじ機構１７等とから構成されている。そして、電動モータ１２は例えば直動型のモータ（ＤＤモータ（ダイレクトドライブモータ））からなり、インナ脚部７の内壁側に固定された巻線等からなる固定子１３と、該固定子１３の径方向内側に設けられた回転子１４とによって構成されている。
また、電動モータ１２の回転子１４は、後述のナット筒１９の外周側に設けられたマグネット１５等から構成されている。そして、電動モータ１２は、外部配線１６を介して固定子１３側に通電を行うことにより、回転子１４をインナ脚部７内で正方向，逆方向に回転駆動するものである。
【００１６】
即ち、車両の運転者がブレーキペダル（図示せず）を踏込み操作すると、このときの操作量に対応した信号がブレーキ制御用のコントローラ（図示せず）に出力される。このコントローラは、前記操作量に対応した回転角または回転トルクをもって電動モータ１２を回転させるように制御信号を出力し、固定子１３の巻線には外部配線１６を通じて給電が行われる。そして、電動モータ１２の固定子１３は、コントローラからの給電により回転子１４を回転駆動し、ピストン２１をディスク２の軸方向に変位させるものである。
【００１７】
ボールねじ機構１７は、電動モータ１２と共に押圧力発生手段としてインナ脚部７内に設けられている。該ボールねじ機構１７は、インナ脚部７内に軸受１８を介して回転可能に設けられ、螺旋状をなすねじ溝１９Ｄが内周側に形成された段付筒状のナット筒１９と、循環可能な複数のボール（図示せず）を介してナット筒１９のねじ溝１９Ｄに螺合された筒状のねじ軸からなるピストン２１とによって構成されている。
【００１８】
回転子１４を外周面に圧入嵌合させたナット筒１９は、その一端側は蓋体１０に近接する位置までインナ脚部７内を軸方向に延びている。また、ナット筒１９の他端側には、径方向外向きに突出し、固定子１３の内径寸法にほぼ対応する外径を有した環状の鍔部１９Ｂが設けられている。そして、該鍔部１９Ｂの外周側には軸受１８が配されており、この軸受１８は鍔部１９Ｂとインナ脚部７との間に圧入固定されている。
【００１９】
一方、ピストン２１の外周面には、ねじ溝１９Ｄに対応する一定のリード角度をもった螺旋状溝２１Ａが形成され、該螺旋状溝２１Ａとナット筒１９のねじ溝１９Ｄとの間には、各ボールが転動可能に収容されている。そして、ボールねじ機構１７は、電動モータ１２によりナット筒１９が回転されるときに、該ナット筒１９の回転をピストン２１の軸方向変位に変換し、ナット筒１９の回転に対してピストン２１に大きな軸方向駆動力を発生させるものである。
【００２０】
なお、ピストン２１の軸方向駆動力をより大きくする場合には、螺旋状溝２１Ａ等のリード角度を小さくすればよく、これによって電動モータ１２の回転負荷（トルク）をより小さくすることが可能となる。このピストン２１がインナ側の摩擦パッド２４に背面側から当接し、ピストン２１の軸方向変位に従ってインナ側の摩擦パッド２４をディスク２の一側面に押圧する構成となっている。
【００２１】
摩擦パッド２４，２４はディスク２の両面側に配設され、ブレーキ操作を行ったときには、各摩擦パッド２４のうちインナ側の摩擦パッド２４が、ピストン２１によりディスク２の一側面に向けて押圧される。また、アウタ側の摩擦パッド２４は、このときの押圧反力でキャリパ６全体がキャリア１に対して図１中の矢示Ａ方向に摺動変位することにより、キャリパ６の爪部８と共にディスク２の他側面に向けて押圧される。そして、各摩擦パッド２４はディスク２を両面側から強く挟持することにより、回転しているディスク２に対して制動力を与えるものである。
【００２２】
次に、上述の構成のブレーキ装置のボールねじアクチュエータ１１における特徴部分を説明する。
ボールねじアクチュエータ１１のナット筒１９は、前述のように、ピストン２１の外周に形成された螺旋状溝２１Ａに対向する螺旋状のねじ溝１９Ｄを、ねじ穴１９Ａの内周面に有する。また、螺旋状溝２１Ａとねじ溝１９Ｄとの間に転動自在に装填された複数のボール（図示せず）を、ボール転動領域の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１９Ｃを備える。
【００２３】
ボール循環路１９Ｃは、ナット筒１９の内側から見た場合はＳ字状の凹溝であり、ナット筒１９と一体に形成されている。なお、「ボール循環路１９Ｃがナット筒１９と一体に形成されている」とは、「ボール循環路１９Ｃが、ナット筒１９の内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている」ことを意味する。
ボールは、ボール転動領域を移動しつつピストン２１の回りを回ってボール転動領域の終点に至り、そこでボール循環路１９Ｃの一方の端部から掬い上げられてボール循環路１９Ｃ内を通り、ボール循環路１９Ｃの他方の端部からボール転動領域の始点に戻されるようになっている。
【００２４】
ボール循環路１９Ｃをナット筒１９と一体とすることにより、コマ式ナットのようなナット筒１９の内外周面を貫通するコマ孔がない。そのため、回転子１４をナット筒１９に圧入しても、ナット筒１９の真円度が損なわれ難いため、真円度の変化に対し特別注意を要さない構成が可能となる。また、ナット筒１９の真円度が高いため、ナット筒１９や回転子１４の回転による振れ回りが抑制され、ナット筒１９の耐久性・音響性が損なわれにくい。
さらに、ボール循環路１９Ｃがナット筒１９と一体に形成されているので、ナット筒１９は薄肉である場合でも剛性が高い。そのため、従来のナットと比較すると、コンパクト化や軽量化が可能であるため、コンパクトなボールねじアクチュエータを簡単に得ることができる。
【００２５】
さらに、ナット筒１９にはコマ孔（貫通孔）が形成されていないため、後述する熱処理による変形が生じにくい。
ここで、前述のナット筒１９に形成されたねじ溝１９Ｄは、ボール転動領域以外には設けられていない。すなわち、必要な部分にのみねじ溝１９Ｄが形成されており、全周にねじ溝１９Ｄを形成した場合のように不要な部分（ボールが転走しない部分）にはねじ溝１９Ｄは形成されていないので、ナットは十分な強度を有している。
【００２６】
図１のような、キャリパ６にボールねじを内蔵するタイプのブレーキ装置では、小さなスペースに収納可能なボールねじアクチュエータが求められているが、上記のような構成のナット筒１９を備えるボールねじアクチュエータを用いることにより、省スペース化を実現できる。
なお、ボールねじアクチュエータ１１においては、ナット筒１９の外周面のうち、ナット筒１９の内周面に形成されているねじ溝１９Ｄおよびボール循環路１９Ｃに対向する部分を全て覆うように、電動モータ１２の回転子１４がナット筒１９の外周に圧入嵌合されている構成としてもよい。
【００２７】
回転子１４の圧入により、ねじ溝１９Ｄおよびボール循環路１９Ｃに寸法変化（変形）が生じるおそれがあるが、上記のような構成とすれば、全てのねじ溝１９Ｄおよびボール循環路１９Ｃの寸法変化をほぼ同一とできる。そのため、ねじ溝１９Ｄとボールとの接触状態を全てのねじ溝１９Ｄにおいてほぼ同一とすることができるとともに、ボール循環路１９Ｃとボールとの接触状態を全てのボール循環路１９Ｃにおいてほぼ同一とすることができる。その結果、ボールねじアクチュエータ１１の作動性の悪化、寿命の低下、音響性・振動の悪化が抑制される。
【００２８】
（製造方法）
次に、上述のナット筒１９を形成する方法を説明する。
まず、円筒素材に塑性加工、除去加工等を施すことにより、外周形状を成形したナット素材を形成し、その後、図２、３、４に示す方法で冷間鍛造によりナット素材にボール循環路１９Ｃを形成する。以下、この鍛造方法を説明する。
【００２９】
この方法で使用する金型は、図２に示すように、ナット素材１０１を保持する凹部１２１を有する素材ホルダ１０２と、ナット素材１０１の内部に挿入する筒状部材（後述のカムスライダの保持部材）１０５と、筒状部材１０５の中心穴１５１に挿入するカムドライバ１０６と、筒状部材１０５の貫通穴１５２，１５３に配置されるカムスライダ１０７，１０８とを有する。
【００３０】
カムドライバ１０６は、図３に示すように、長尺な板状に形成された本体部１６１と円柱状の先端部１６２とからなる。本体部１６１の一側面は、先端部１６２側から、軸方向と平行な第一の平行面１６１ａ、軸方向に対して傾斜している斜面１６１ｂ、第二の平行面１６１ｃとなっている。本体部１６１の他側面は、先端部１６２側から、軸方向に対して傾斜している斜面１６１ｄ、軸方向と平行な平行面１６１ｅとなっている。他側面の斜面１６１ｄと平行面１６１ｅとの境界は、一側面の平行面１６１ａと斜面１６１ｂとの境界より少し先端部１６２側にある。先端部１６２をなす円柱の直径は、本体部１６１の下端（先端部６２側）の幅と同じである。
【００３１】
筒状部材１０５は、ナット素材１０１の内周面よりも直径が僅かに小さい外周面を有する。図４（ａ），（ｂ）に示すように、筒状部材１０５の中心穴１５１は、軸方向で形状が変化する矩形の断面形状を有する。この中心穴１５１を形成する面として、軸方向と平行な平行面１５１ａ〜１５１ｅが形成されている。
平行面１５１ａ〜１５１ｃは、カムドライバ１０６の一側面が配置される面であり、平行面１５１ａと平行面１５１ｂとの間に、段部１５１ｆが形成されている。貫通穴１５２は、この段部１５１ｆを下端として筒状部材１０５の径方向に貫通している。平行面１５１ｄ，１５１ｅは、カムドライバ１０６の他側面が配置される面であり、平行面１５１ｄの平行面１５１ｃと対向する位置に、筒状部材１０５の径方向に貫通する貫通穴１５３が形成されている。平行面１５１ｄと平行面１５１ｅとの境界をなす段部１５１ｇが、貫通穴１５３の下端となっている。
【００３２】
カムスライダ１０７，１０８は略台形柱状の部材であって、カムドライバ１０６の斜面１６１ｂ，１６１ｄに平行な斜面１７１，１８１を有し、斜面１７１，１８１の反対側が、図４（ｃ）に示すように、ナット素材１０１の内周面１１１をなす円１１１ａに対応する円周面１７２，１８２となっている。この円周面１７２，１８２に、ボール循環路１９Ｃに対応するＳ字状凸部１７３，１８３が形成されている。
【００３３】
カムドライバ１０６の本体部１６１の軸方向寸法は、筒状部材１０５の軸方向寸法より長い。カムスライダ１０７の斜面１７１とカムドライバ１０６の斜面１６１ｂ、およびカムスライダ１０８の斜面１８１とカムドライバ１０６の斜面１６１ｄが、金型のカム機構を構成する。
カムドライバ１０６の平行面１６１ｃと筒状部材１０５の平行面１５１ａ、カムドライバ１０６の平行面１６１ａと筒状部材１０５の平行面１５１ｃ、カムドライバ１０６の平行面１６１ｅと筒状部材１０５の平行面１５１ｄが、それぞれ互いに接触する荷重受け面となっている。
【００３４】
素材ホルダ１０２の底板部の中心に、カムドライバ１０６の先端部１６２が入る円穴１２２ｂと、カムドライバ１０６の本体部１６１の先端部１６２側が入る矩形穴１２２ｃが、連続する貫通穴として形成されている。
この金型を用い、以下の方法で、ナット素材１０１の内面にボール循環路１９Ｃを形成する。
【００３５】
先ず、素材ホルダ１０２の凹部１２１にナット素材１０１を配置した後、ナット素材１０１の内部に、カムスライダ１０７，１０８が凸部１７３，１８３を外側に向けて貫通穴１５２，１５３に保持された筒状部材１０５を挿入する。次に、筒状部材１０５の中心穴１５１に先端部１６２側からカムドライバ１０６を挿入し、カムドライバ１０６の先端部１６２を、素材ホルダ１０２の貫通穴１２２ｂ，１２２ｃに入れる。図２（ａ）はこの状態を示す。
【００３６】
次に、プレス圧を掛けてカムドライバ１０６を上から押すと、カムドライバ１０６の斜面１６１ｂからカムスライダ１０７の斜面１７１に、カムドライバ１０６の斜面１６１ｄからカムスライダ１０８の斜面１８１に、それぞれ力が伝達される。これに伴い、カムドライバ１０６の下向きの力がカムスライダ１０７，１０８をそれぞれ径方向外側へ動かす力に変換されて、カムスライダ１０７，１０８に形成されたＳ字状凸部１７３，１８３が、ナット素材１０１の内周面１１１を押して塑性変形させる。図２（ｂ）は、この状態を示す。
【００３７】
これにより、ナット素材１０１の内周面１１１に、Ｓ字状凸部１７３，１８３の形状に対応するＳ字状の凹溝が形成されて、二つのボール循環路１９Ｃ、１９Ｃが形成される。その際に、カムドライバ１０６の先端部１６２は素材ホルダ１０２の底部材１２２の貫通穴１２２ｂに案内される。また、カムスライダ１０７に伝達された径方向の力の反力を、筒状部材１０５の平行面１５１ｄとカムドライバ１０６の平行面１６１ｅが接触することで受ける（反力の延長線上の、反力に垂直な面で受ける）。また、カムスライダ１０８に伝達された径方向の力の反力を、筒状部材１０５の平行面１５１ｃとカムドライバ１０６の平行面１６１ａとの接触、および筒状部材１０５の平行面１５１ａとカムドライバ１０６の平行面１６１ｃとの接触で受ける（反力の延長線上の、反力に垂直な面で受ける）。そのため、カムドライバ１０６が受ける曲げモーメントを小さくすることができる。
【００３８】
この方法によれば、軸方向寸法が長く内径が小さいナットを製造する場合でも、カムドライバ１０６に破損を生じさせずに、二つのボール循環路１９Ｃ，１９Ｃを同時に形成することができる。なお、簡単のために、ボール循環路を二つ形成する場合を例にとり説明したが、カムスライダを三つ以上にして、三つ以上のボール循環路を形成することもできる。また、カムスライダを一つのみ用い、上述のような金型を用いて複数のボール循環路を一つずつ形成しても良い。
【００３９】
また、ナット素材１０１の内径が同じであれば円筒部材１０５とカムドライバ１０６は共通部品として使用でき、Ｓ字状凸部１７３，１８３の形状等が異なるカムスライダ１０７，１０８を用意することで、形状が異なる多種のボール循環路を形成できるため、少量多品種を生産する方法としても好適である。また、摩耗、変形が最も生じ易いＳ字状凸部の交換をカムスライダ１０７，１０８のみの交換で行えるため、メンテナンスの面での利点も有する。
さらに、上述のような方法に限らず、冷間鍛造でボール循環路を形成することによる加工硬化により、ボール循環路周辺の強度を向上することができる。また、金型の表面の粗さを小さくすることで、内面の粗さの小さいボール循環路を形成することができる。そのため、仕上げ加工を要することなく、ボールの循環性を向上できる。
【００４０】
上記のような方法で、冷間鍛造によりボール転走領域にのみボール循環路を形成した後、切削加工によりナット筒１９の内周面にねじ溝１９Ｄを形成する。その後、ナット筒１９に熱処理を施す。この熱処理が浸炭処理又は浸炭窒化処理である場合は、ナット筒１９の材質は、炭素の含有量が０．１０質量％以上０．２５質量％以下のクロム鋼又はクロムモリブデン鋼（例えばＳＣＭ４２０、ＳＣＭ４１５）であることが好ましい。また、熱処理が高周波焼入れである場合は、炭素の含有量が０．４質量％以上０．６質量％以下の炭素鋼（例えばＳ５３Ｃ，ＳＡＥ４１５０）であることが好ましい。このような材料を用いることにより、十分な強度のナットを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明では、コマ孔のような貫通孔がなく、ナット筒の外周は均一な円筒形状であるため、ナット筒に磁性材を使用しても、磁束の乱れを小さくすることができる。また、必要に応じて着磁、脱磁することもできる。
本発明に係るボールねじアクチュエータは、上述のブレーキ装置以外にも好適に用いることができる。また、当業者が容易に想到できる範囲内で、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１ キャリア
１Ｂ 補強部
２ ディスク
２４ 摩擦パッド
６ キャリパ
７ インナ脚部
８ 爪部
９ ブリッジ部
１０ 蓋体
１１ 電動アクチュエータ
１２ 電動モータ
１３ 固定子
１４ 回転子
１５ マグネット
１６ 外部配線
１７ ボールねじ機構
１８ 軸受
１９ ナット筒
１９Ａ ねじ穴
１９Ｂ 鍔部
１９Ｃ ボール循環路
１９Ｄ ねじ溝
２１ ピストン
２１Ａ 螺旋状溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータとボールねじとを備えるボールねじアクチュエータにおいて、
前記ボールねじは、螺旋状のねじ溝を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、前記両ねじ溝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と、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、前記ナットが前記電動モータにより回転駆動されるようになっており、
前記ボール循環路は前記ナットと一体に形成され、前記ナットの外周には、前記電動モータの回転子が圧入嵌合されていることを特徴とするボールねじアクチュエータ。
【請求項２】
前記ねじ軸の軸方向運動によりブレーキ装置の摩擦パッドを移動させることを特徴とする請求項１に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項３】
前記ボール循環路を塑性加工により形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項４】
円筒状のナット素材に内挿され、その軸方向に沿って移動するカムドライバと、
前記ナット素材と前記カムドライバとの間に配置され、前記ボール循環路に対応する凸部が形成され、前記カムドライバの移動により前記凸部が前記ナットの径方向に移動するカムスライダと、
を有するカム機構の金型を用いたプレス法により、前記ボール循環路を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項５】
前記ナットがクロム鋼、クロムモリブデン鋼、または炭素の含有量が０．４質量％以上０．６質量％以下の炭素鋼のいずれかで形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項６】
前記ボール循環路の一端から他端までを連結する部分にのみ前記ナットのねじ溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項７】
前記ナットの外周面のうち、前記ナットの内周面に形成されている前記ねじ溝および前記ボール循環路に対向する部分を全て覆うように、前記電動モータの回転子が前記ナットの外周に圧入嵌合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項１】
電動モータとボールねじとを備えるボールねじアクチュエータにおいて、
前記ボールねじは、螺旋状のねじ溝を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、前記両ねじ溝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と、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、前記ナットが前記電動モータにより回転駆動されるようになっており、
前記ボール循環路は前記ナットと一体に形成され、前記ナットの外周には、前記電動モータの回転子が圧入嵌合されていることを特徴とするボールねじアクチュエータ。
【請求項２】
前記ねじ軸の軸方向運動によりブレーキ装置の摩擦パッドを移動させることを特徴とする請求項１に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項３】
前記ボール循環路を塑性加工により形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項４】
円筒状のナット素材に内挿され、その軸方向に沿って移動するカムドライバと、
前記ナット素材と前記カムドライバとの間に配置され、前記ボール循環路に対応する凸部が形成され、前記カムドライバの移動により前記凸部が前記ナットの径方向に移動するカムスライダと、
を有するカム機構の金型を用いたプレス法により、前記ボール循環路を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項５】
前記ナットがクロム鋼、クロムモリブデン鋼、または炭素の含有量が０．４質量％以上０．６質量％以下の炭素鋼のいずれかで形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項６】
前記ボール循環路の一端から他端までを連結する部分にのみ前記ナットのねじ溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項７】
前記ナットの外周面のうち、前記ナットの内周面に形成されている前記ねじ溝および前記ボール循環路に対向する部分を全て覆うように、前記電動モータの回転子が前記ナットの外周に圧入嵌合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のボールねじアクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７６４６２（Ｐ２０１３−７６４６２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６２８６８（Ｐ２０１２−１６２８６８）
【出願日】平成２４年７月２３日（２０１２．７．２３）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２３日（２０１２．７．２３）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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