電動機の送りねじ機構
【課題】油の粘性に起因したステッピングモータの位置制御の特性低下を解消しつつ、回転軸の支持点数の少なさに起因した軸ブレの低減を図ることができる電動機の送りねじ機構を提供する。
【解決手段】金属製の軸部32に雄ねじ42を切削加工し、樹脂製の外嵌部14に雌ねじ43を形成する。軸部32の雄ねじ42と外嵌部14の雌ねじ43間に間隙81を確保し、熱膨張差を吸収可能とする。外嵌部14の雌ねじ谷71の一部に、深さの異なる段差部91を設け、雄ねじ42と雌ねじ43間に間隙寸法の狭いガイド領域111を軸方向の一部に設定する。
【解決手段】金属製の軸部32に雄ねじ42を切削加工し、樹脂製の外嵌部14に雌ねじ43を形成する。軸部32の雄ねじ42と外嵌部14の雌ねじ43間に間隙81を確保し、熱膨張差を吸収可能とする。外嵌部14の雌ねじ谷71の一部に、深さの異なる段差部91を設け、雄ねじ42と雌ねじ43間に間隙寸法の狭いガイド領域111を軸方向の一部に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ステッピングモータに内蔵された電動機の送りねじ機構に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ステッピングモータには、ロータでの回転運動を直線運動に変換する送りねじ機構が設けられている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
この送りねじ機構では、金属製の雄ねじと樹脂製の雌ねじとによって構成されており、両者には、温度による線膨張係数差が生じ得る。
【0004】
このため、これを吸収する為に前記雄ねじと前記雌ねじ間には、所定のクリアランスが確保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−028861公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、前記雄ねじ及び前記雌ねじ間のクリアランスには、ねじ端部より引き込まれた油が貯留する。
【0007】
このため、低温環境時に始動する際には、内部の油の粘性抵抗が増大し、回転制御特性が低下してしまう。
【0008】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、油の粘性に起因したステッピングモータの位置制御の特性低下を解消しつつ、回転軸の支持点数の少なさに起因した軸ブレの低減を図ることができる電動機の送りねじ機構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】
【0009】
前記課題を解決するために本発明の請求項1の電動機の送りねじ機構にあっては、周面に雄ねじが形成された軸部と、該軸部に外嵌した状態で前記雄ねじと螺合する雌ねじを備えた外嵌部とで構成され、回転運動を直線運動に変換する電動機の送りねじ機構において、前記雄ねじ及び前記雌ねじ間に形成された間隙において間隙寸法の狭いガイド領域を軸方向の一部に設定した。
【0010】
すなわち、雄ねじ及び雌ねじ間に形成された間隙には、間隙寸法の狭いガイド領域が軸方向の一部に設定されており、クリアランスの広い部分と狭い部分とが形成されている。
【0011】
このため、軸方向全域に渡って間隙寸法が広く設定された箇所に油が貯留される場合と比較して、油の粘性抵抗の増大に伴う低温始動時での回転制御特性の低下が防止される。
【0012】
また、間隙寸法の狭いガイド領域を軸方向の一部に設定することで、軸部と外嵌部との支点が確保され、軸ブレが低減される。
【0013】
さらに、請求項2の電動機の送りねじ機構においては、前記軸部及び前記外嵌部のいずれか一方を樹脂で構成するとともに、他方を金属で構成した。
【0014】
これにより、樹脂部材及び金属部材間で生じ得る線膨張係数差は、クリアランスの広い部分にて吸収される。
【0015】
また、請求項3の電動機の送りねじ機構では、前記軸部の前記雄ねじを切削加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、該雌ねじの谷の一部に深さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成した。
【0016】
これにより、雌ねじの谷の一部に深さの異なる段差部を設けることで、雄ねじ及び雌ねじ間に形成された間隙に間隙寸法の狭いガイド領域が軸方向の一部に設定され、クリアランスの広い部分と狭い部分とが形成される。
【0017】
そして、雌ねじの材料強度によっては、雌ねじ谷部をガイド領域とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスが低減される。
【0018】
さらに、請求項4の電動機の送りねじ機構では、前記軸部の前記雄ねじを転造加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、該雌ねじのねじ山の一部に高さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成した。
【0019】
すなわち、転造加工される雄ねじは、ねじ山側が滑らかに仕上がらない。このため、外嵌部を構成する雌ねじのねじ山に段差部を設けてガイド領域を構成することで、転造加工によるバラツキがカバーされる。
【0020】
これにより、転造後の後加工が不要となり、加工コストが低減される。
【0021】
さらに、転造加工に限らず、雌ねじの材料強度によっては、雄ねじの谷部をガイド領域とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスが抑えられる。
【0022】
加えて、請求項5の電動機の送りねじ機構では、前記軸部の前記雄ねじを切削加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、前記雄ねじのねじ山の一部に高さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成した。
【0023】
これにより、雌ねじの谷径を拡大する一方、材料強度の高い雄ねじ側の歯高を高く設定できる。
【発明の効果】
【0024】
以上説明したように本発明の請求項1の電動機の送りねじ機構にあっては、軸方向全域に渡って間隙寸法が広く設定され、この間隙の全域に油が貯留される従来と比較して、油の粘性抵抗の増大に伴う低温始動時での回転制御特性の低下を防止することができる。
【0025】
また、間隙寸法の狭いガイド領域を軸方向の一部に設定することで、軸部と外嵌部との支点を確保でき、軸ブレを低減することができる。
【0026】
これにより、軸部と外嵌部との同軸度を確保できるので、雄ねじ及び雌ねじのせりを防止することができる。
【0027】
したがって、油の粘性に起因したステッピングモータの位置制御の特性低下を解消しつつ、軸部の支持点数の少なさに起因した軸ブレの低減を図ることができる。
【0028】
さらに、請求項2の電動機の送りねじ機構においては、樹脂部材と金属部材間で生じ得る線膨張係数差をクリアランスの広い部分で吸収することができる。
【0029】
また、請求項3の電動機の送りねじ機構では、雌ねじの谷の一部に深さの異なる段差部を設けることで、雄ねじ及び雌ねじ間に形成された間隙に間隙寸法の狭いガイド領域を軸方向の一部に設定でき、クリアランスの広い部分と狭い部分とを形成することができる。
【0030】
そして、雌ねじの材料強度によっては、雌ねじ谷部をガイド領域とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスを低減することができる。
【0031】
さらに、請求項4の電動機の送りねじ機構では、外嵌部を構成する雌ねじのねじ山に段差部を設けてガイド領域を構成することで、転造加工により生じ得るねじ山側のバラツキをカバーすることができる。これにより、転造後の後加工が不要となり、加工コストを抑えることができる。
【0032】
そして、転造加工に限らず、雌ねじの材料強度によっては、雄ねじの谷部をガイド領域とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスを抑えることができる。
【0033】
加えて、請求項5の電動機の送りねじ機構では、雌ねじの谷径を拡大する一方、材料強度の高い雄ねじ側の歯高を高く設定できる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す説明図である。
【図2】同実施の形態の要部を示す拡大図であり、(a)は第1の実施の形態を示す拡大図、(b)は第2の実施の形態を示す拡大図、(c)は第3の実施の形態を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
(第1の実施の形態)
【0036】
以下、本発明の第1の実施の形態を図に従って説明する。
【0037】
図1は、本実施の形態にかかる電動機の送りねじ機構1を備えたステッピングモータ2を示す断面図であり、該ステッピングモータ2は、例えば自動車の自動変速機の内部に配設され、自動変速機内の油圧の制御に利用される。
【0038】
このステッピングモータ2のケーシング11内には、回転駆動部12が設けられており、該回転駆動部12は、コイル13と該コイル13の内側に配設されたローターを構成する外嵌部14とにより構成されている。前記ケーシング11の側部には、コネクタ接続部15が設けられており、前記コイル13は、このコネクタ接続部15の電極16に接続されている。
【0039】
前記外嵌部14は、前部ベアリング21及び後部ベアリング22を介して前記ケーシング11に回動自在に支持されており、その中間部には、永久磁石23が外嵌した状態で設けられている。これにより、前記コネクタ接続部15の電極16に供給される信号を制御することで、前記コイル13から発生する磁力を可変して、前記永久磁石23を備えた前記外嵌部14の回転を制御できるように構成されている。
【0040】
この外嵌部14には、中空部31が形成されており、該中空部31には、作動軸を構成する軸部32が挿通されている。前記ケーシング11の前端及び後端には、前記軸部32が挿通する前部挿通孔33が設けられており、前記軸部32は、前部挿通孔33を介して前端部をケーシング11から突出できるように構成されている。これにより、当該ステッピングモータ2は、前記軸部32のケーシング11からの前端部の突出量を可変できるように構成されている。
【0041】
前記軸部32の後部側の周面には、雄ねじ42が形成されており、前記外嵌部14の後端部の内側面には、前記雄ねじ42と螺合する雌ねじ43が形成されている。また、前記軸部32の前部側の周面には、円柱の一部が欠損されてなる平面部44が形成されており、軸部32前部には、断面D字状の回転規制部45が形成されている。
【0042】
この軸部32の前端部が挿通する前記前部挿通孔33は、前記軸部32の前記平面部44に摺接する直線状の弦部51が形成されており、前記回転規制部45に適合した断面D字状に形成されている。
【0043】
これにより、前記軸部32の回転規制部45は、前記平面部44が前記前部挿通孔33の弦部51に摺動自在に係合することで、当該軸部32の中心軸46の延在方向への移動を許容しつつ回転を規制できるように構成されており、前記外嵌部14からの回転運動を前記軸部32の軸方向への直線運動に変換する前記電動機の送りねじ機構1が構成されている。
【0044】
また、前記軸部32の前部側には、ストッパ62が設けられており、該ストッパ62は側方へ向けて突出している。これにより、前記外嵌部14を回転制御して前記軸部32を図1中左側へ移動する際に、前記ストッパ62が前記ケーシング11前端部分に当接するまで、当該軸部32をを移動できるように構成されている。
【0045】
図2の(a)は、前記電動機の送りねじ機構1を構成する前記軸部32と前記外嵌部14との螺合部分を示す拡大図であり、前記軸部32の雄ねじ山72が前記外嵌部14の雌ねじ谷71内に配置されるとともに、前記外嵌部14の前記雌ねじ山73が前記軸部32の雄ねじ谷74内に配置されるように構成されている。
【0046】
すなわち、前記軸部32は、SUS等の金属で形成されており、当該軸部32の周面には、前記雄ねじ42が切削加工により形成されている。一方、前記外嵌部14は、樹脂製であり、前記雌ねじ43も樹脂で形成されている。これにより、前記軸部32及び前記外嵌部14のいずれか一方が樹脂で構成されており、他方が金属で構成されている。
【0047】
前記軸部32の前記雄ねじ42と前記外嵌部14の前記雌ねじ43との間には、所定の間隙寸法に設定された間隙81が確保されており、金属製の前記雄ねじ42と樹脂製の前記雌ねじ43との線膨張係数差によって膨張差が生じた場合であっても、これを吸収できるように構成されている。
【0048】
前記外嵌部14の前記雌ねじ谷71の一部には、深さを変更する為の段差部91が設けられている。
【0049】
具体的に説明すると、図2の(a)における右端の雌ねじ谷71a及び右端から二番目の雌ねじ谷71bの底面101には、前記軸部32側へ向けて突出した前記段差部91が形成されている。この段差部91は、右端から二番目の雌ねじ谷71bの底面101の中途部より右方へ向け前記雌ねじ谷71の底面101に沿って延設されており、当該雌ねじ43の少なくとも一周分は形成されている。
【0050】
これにより、前記軸部32の前記雄ねじ42と前記外嵌部14の前記雌ねじ43との間に形成された前記間隙81には、間隙寸法の狭いガイド領域111が前記軸部32の軸方向の一部に設定されており、当該ガイド領域111以外の一般領域では、前述した間隙寸法が確保されている。
【0051】
以上の構成にかかる本実施の形態において、このステッピングモータ2は、例えば自動車の自動変速機内の油中で使用されており、前記電動機の送りねじ機構1には、油が進入する。
【0052】
このとき、この電動機の送りねじ機構1を構成する雄ねじ42及び雌ねじ43間に形成された間隙81には、間隙寸法の狭いガイド領域111が軸方向の一部に設定されており、クリアランスの広い部分と狭い部分とが形成されている。
【0053】
このため、軸方向全域に渡って間隙寸法が広く設定され、この間隙の全域に油が貯留される従来と比較して、油の粘性抵抗の増大に伴う低温始動時での回転制御特性の低下を防止することができる。
【0054】
また、間隙寸法の狭い前記ガイド領域111を軸方向の一部に設定することで、前記軸部32と前記外嵌部14との支点を、当該ガイド領域111の前記段差部91で構成することができ、軸ブレを低減することができる。
【0055】
これにより、前記軸部32と前記外嵌部14との同軸度を確保できるので、前記雄ねじ42及び前記雌ねじ43のせりを防止することができる。
【0056】
したがって、油の粘性に起因したステッピングモータ2の位置制御の特性低下を解消しつつ、前記軸部32の支持点数の少なさに起因した軸ブレの低減を図ることができる。
【0057】
このとき、前記軸部32は金属で形成されており、前記外嵌部14は樹脂で形成されており、金属製の軸部32と樹脂性の外嵌部14間で生じ得る線膨張係数差をクリアランスの広い部位で吸収することができる。
【0058】
また、本実施の形態では、前記雌ねじ谷71の一部に深さの異なる段差部91を設けることで、前記雄ねじ42及び前記雌ねじ43間に形成された間隙81に間隙寸法の狭い前記ガイド領域111を軸方向の一部に設定することができ、これによりクリアランスの広い部分と狭い部分とを形成することができる。
【0059】
そして、前記雌ねじ43の材料強度によっては、前記雌ねじ谷71をガイド領域111とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスを低減することができる。
【0060】
(第2の実施の形態)
【0061】
図2の(b)は第2の実施の形態を示すものであり、第1の実施の形態と同一又は同等部分に付いては同符号を付して説明を割愛するとともに、異なる部分に付いてのみ説明する。
【0062】
すなわち、SUS等の金属からなる前記軸部32の前記雄ねじ42は転造加工で形成されており、前記外嵌部14の前記雌ねじ43は樹脂で形成されている。
【0063】
この雌ねじ43の雌ねじ山73の一部には、高さの異なる段差部201が形成されており、これにより前記ガイド領域111が形成されている。
【0064】
具体的に説明すると、図2の(b)における右端の雌ねじ山73a及び右端から二番目の雌ねじ山73b並びに右端から三番目の雌ねじ山73cの天面211には、前記軸部32側へ向けて突出した前記段差部201が形成されている。この段差部201は、右端から三番目の雌ねじ山73cの天面211の中途部より右方へ向け前記雌ねじ山73の天面211に沿って延設されており、当該雌ねじ43の少なくとも一周分は形成されている。
【0065】
以上の構成にかかる本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【0066】
加えて、本実施の形態では、前記軸部32の前記雄ねじ42が雄ねじ形成に適した転造加工で形成されており、雄ねじ山72が滑らかに仕上がらない。このため、前記外嵌部14を構成する前記雌ねじ山73に前記段差部201を設けて前記ガイド領域111を構成することで、転造加工によるバラツキをカバーすることができる。これにより、転造加工後の後加工が不要となり、加工コストを抑えることができる。
【0067】
そして、転造加工に限らず、前記雌ねじ43の材料強度によっては、前記雄ねじ42の雄ねじ谷74を前記ガイド領域111とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスを抑えることができる。
【0068】
(第3の実施の形態)
【0069】
図2の(c)は第3の実施の形態を示すものであり、第1の実施の形態と同一又は同等部分に付いては同符号を付して説明を割愛するとともに、異なる部分に付いてのみ説明する。
【0070】
すなわち、SUS等の金属からなる前記軸部32の前記雄ねじ42は切削加工で形成されており、前記外嵌部14の前記雌ねじ43は樹脂で形成されている。
【0071】
この雄ねじ42の雄ねじ山72の一部には、高さの異なる段差部301が形成されており、これにより前記ガイド領域111が形成されている。
【0072】
具体的に説明すると、図2の(c)における右端の雄ねじ山72a及び右端から二番目の雄ねじ山72bの天面311には、前記外嵌部14側へ向けて突出した前記段差部301が形成されている。この段差部301は、右端から二番目の雄ねじ山72bの前記天面311の中途部より右方へ向け前記雄ねじ山72の天面311に沿って延設されており、当該雄ねじ42の少なくとも一周分は形成されている。
【0073】
以上の構成にかかる本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【0074】
加えて、本実施の形態では、前記雌ねじ43の雌ねじ谷71の谷径を拡大する一方、材料強度の高い前記雄ねじ42の雄ねじ山72を構成する歯高を高く設定することで前記ガイド領域111を形成することができる。
【0075】
これにより、突出した前記段差部301の不用意な欠け等を確実に防止することができる。
【0076】
なお、本実施の形態では、前記段差部91,201,301の境界が段差で構成されたものを一例として挙げたが、これに限定されるものではなく、例えばスパイラル方向の滑らかな変化としても良い。
【符号の説明】
【0077】
1 電動機の送りねじ機構
2 ステッピングモータ
14 外嵌部
32 軸部
42 雄ねじ
43 雌ねじ
71 雌ねじ谷
72 雄ねじ山
73 雌ねじ山
81 間隙
91 段差部
111 ガイド領域
201 段差部
301 段差部
【技術分野】
【0001】
本発明は、ステッピングモータに内蔵された電動機の送りねじ機構に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ステッピングモータには、ロータでの回転運動を直線運動に変換する送りねじ機構が設けられている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
この送りねじ機構では、金属製の雄ねじと樹脂製の雌ねじとによって構成されており、両者には、温度による線膨張係数差が生じ得る。
【0004】
このため、これを吸収する為に前記雄ねじと前記雌ねじ間には、所定のクリアランスが確保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−028861公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、前記雄ねじ及び前記雌ねじ間のクリアランスには、ねじ端部より引き込まれた油が貯留する。
【0007】
このため、低温環境時に始動する際には、内部の油の粘性抵抗が増大し、回転制御特性が低下してしまう。
【0008】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、油の粘性に起因したステッピングモータの位置制御の特性低下を解消しつつ、回転軸の支持点数の少なさに起因した軸ブレの低減を図ることができる電動機の送りねじ機構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】
【0009】
前記課題を解決するために本発明の請求項1の電動機の送りねじ機構にあっては、周面に雄ねじが形成された軸部と、該軸部に外嵌した状態で前記雄ねじと螺合する雌ねじを備えた外嵌部とで構成され、回転運動を直線運動に変換する電動機の送りねじ機構において、前記雄ねじ及び前記雌ねじ間に形成された間隙において間隙寸法の狭いガイド領域を軸方向の一部に設定した。
【0010】
すなわち、雄ねじ及び雌ねじ間に形成された間隙には、間隙寸法の狭いガイド領域が軸方向の一部に設定されており、クリアランスの広い部分と狭い部分とが形成されている。
【0011】
このため、軸方向全域に渡って間隙寸法が広く設定された箇所に油が貯留される場合と比較して、油の粘性抵抗の増大に伴う低温始動時での回転制御特性の低下が防止される。
【0012】
また、間隙寸法の狭いガイド領域を軸方向の一部に設定することで、軸部と外嵌部との支点が確保され、軸ブレが低減される。
【0013】
さらに、請求項2の電動機の送りねじ機構においては、前記軸部及び前記外嵌部のいずれか一方を樹脂で構成するとともに、他方を金属で構成した。
【0014】
これにより、樹脂部材及び金属部材間で生じ得る線膨張係数差は、クリアランスの広い部分にて吸収される。
【0015】
また、請求項3の電動機の送りねじ機構では、前記軸部の前記雄ねじを切削加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、該雌ねじの谷の一部に深さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成した。
【0016】
これにより、雌ねじの谷の一部に深さの異なる段差部を設けることで、雄ねじ及び雌ねじ間に形成された間隙に間隙寸法の狭いガイド領域が軸方向の一部に設定され、クリアランスの広い部分と狭い部分とが形成される。
【0017】
そして、雌ねじの材料強度によっては、雌ねじ谷部をガイド領域とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスが低減される。
【0018】
さらに、請求項4の電動機の送りねじ機構では、前記軸部の前記雄ねじを転造加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、該雌ねじのねじ山の一部に高さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成した。
【0019】
すなわち、転造加工される雄ねじは、ねじ山側が滑らかに仕上がらない。このため、外嵌部を構成する雌ねじのねじ山に段差部を設けてガイド領域を構成することで、転造加工によるバラツキがカバーされる。
【0020】
これにより、転造後の後加工が不要となり、加工コストが低減される。
【0021】
さらに、転造加工に限らず、雌ねじの材料強度によっては、雄ねじの谷部をガイド領域とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスが抑えられる。
【0022】
加えて、請求項5の電動機の送りねじ機構では、前記軸部の前記雄ねじを切削加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、前記雄ねじのねじ山の一部に高さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成した。
【0023】
これにより、雌ねじの谷径を拡大する一方、材料強度の高い雄ねじ側の歯高を高く設定できる。
【発明の効果】
【0024】
以上説明したように本発明の請求項1の電動機の送りねじ機構にあっては、軸方向全域に渡って間隙寸法が広く設定され、この間隙の全域に油が貯留される従来と比較して、油の粘性抵抗の増大に伴う低温始動時での回転制御特性の低下を防止することができる。
【0025】
また、間隙寸法の狭いガイド領域を軸方向の一部に設定することで、軸部と外嵌部との支点を確保でき、軸ブレを低減することができる。
【0026】
これにより、軸部と外嵌部との同軸度を確保できるので、雄ねじ及び雌ねじのせりを防止することができる。
【0027】
したがって、油の粘性に起因したステッピングモータの位置制御の特性低下を解消しつつ、軸部の支持点数の少なさに起因した軸ブレの低減を図ることができる。
【0028】
さらに、請求項2の電動機の送りねじ機構においては、樹脂部材と金属部材間で生じ得る線膨張係数差をクリアランスの広い部分で吸収することができる。
【0029】
また、請求項3の電動機の送りねじ機構では、雌ねじの谷の一部に深さの異なる段差部を設けることで、雄ねじ及び雌ねじ間に形成された間隙に間隙寸法の狭いガイド領域を軸方向の一部に設定でき、クリアランスの広い部分と狭い部分とを形成することができる。
【0030】
そして、雌ねじの材料強度によっては、雌ねじ谷部をガイド領域とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスを低減することができる。
【0031】
さらに、請求項4の電動機の送りねじ機構では、外嵌部を構成する雌ねじのねじ山に段差部を設けてガイド領域を構成することで、転造加工により生じ得るねじ山側のバラツキをカバーすることができる。これにより、転造後の後加工が不要となり、加工コストを抑えることができる。
【0032】
そして、転造加工に限らず、雌ねじの材料強度によっては、雄ねじの谷部をガイド領域とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスを抑えることができる。
【0033】
加えて、請求項5の電動機の送りねじ機構では、雌ねじの谷径を拡大する一方、材料強度の高い雄ねじ側の歯高を高く設定できる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す説明図である。
【図2】同実施の形態の要部を示す拡大図であり、(a)は第1の実施の形態を示す拡大図、(b)は第2の実施の形態を示す拡大図、(c)は第3の実施の形態を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
(第1の実施の形態)
【0036】
以下、本発明の第1の実施の形態を図に従って説明する。
【0037】
図1は、本実施の形態にかかる電動機の送りねじ機構1を備えたステッピングモータ2を示す断面図であり、該ステッピングモータ2は、例えば自動車の自動変速機の内部に配設され、自動変速機内の油圧の制御に利用される。
【0038】
このステッピングモータ2のケーシング11内には、回転駆動部12が設けられており、該回転駆動部12は、コイル13と該コイル13の内側に配設されたローターを構成する外嵌部14とにより構成されている。前記ケーシング11の側部には、コネクタ接続部15が設けられており、前記コイル13は、このコネクタ接続部15の電極16に接続されている。
【0039】
前記外嵌部14は、前部ベアリング21及び後部ベアリング22を介して前記ケーシング11に回動自在に支持されており、その中間部には、永久磁石23が外嵌した状態で設けられている。これにより、前記コネクタ接続部15の電極16に供給される信号を制御することで、前記コイル13から発生する磁力を可変して、前記永久磁石23を備えた前記外嵌部14の回転を制御できるように構成されている。
【0040】
この外嵌部14には、中空部31が形成されており、該中空部31には、作動軸を構成する軸部32が挿通されている。前記ケーシング11の前端及び後端には、前記軸部32が挿通する前部挿通孔33が設けられており、前記軸部32は、前部挿通孔33を介して前端部をケーシング11から突出できるように構成されている。これにより、当該ステッピングモータ2は、前記軸部32のケーシング11からの前端部の突出量を可変できるように構成されている。
【0041】
前記軸部32の後部側の周面には、雄ねじ42が形成されており、前記外嵌部14の後端部の内側面には、前記雄ねじ42と螺合する雌ねじ43が形成されている。また、前記軸部32の前部側の周面には、円柱の一部が欠損されてなる平面部44が形成されており、軸部32前部には、断面D字状の回転規制部45が形成されている。
【0042】
この軸部32の前端部が挿通する前記前部挿通孔33は、前記軸部32の前記平面部44に摺接する直線状の弦部51が形成されており、前記回転規制部45に適合した断面D字状に形成されている。
【0043】
これにより、前記軸部32の回転規制部45は、前記平面部44が前記前部挿通孔33の弦部51に摺動自在に係合することで、当該軸部32の中心軸46の延在方向への移動を許容しつつ回転を規制できるように構成されており、前記外嵌部14からの回転運動を前記軸部32の軸方向への直線運動に変換する前記電動機の送りねじ機構1が構成されている。
【0044】
また、前記軸部32の前部側には、ストッパ62が設けられており、該ストッパ62は側方へ向けて突出している。これにより、前記外嵌部14を回転制御して前記軸部32を図1中左側へ移動する際に、前記ストッパ62が前記ケーシング11前端部分に当接するまで、当該軸部32をを移動できるように構成されている。
【0045】
図2の(a)は、前記電動機の送りねじ機構1を構成する前記軸部32と前記外嵌部14との螺合部分を示す拡大図であり、前記軸部32の雄ねじ山72が前記外嵌部14の雌ねじ谷71内に配置されるとともに、前記外嵌部14の前記雌ねじ山73が前記軸部32の雄ねじ谷74内に配置されるように構成されている。
【0046】
すなわち、前記軸部32は、SUS等の金属で形成されており、当該軸部32の周面には、前記雄ねじ42が切削加工により形成されている。一方、前記外嵌部14は、樹脂製であり、前記雌ねじ43も樹脂で形成されている。これにより、前記軸部32及び前記外嵌部14のいずれか一方が樹脂で構成されており、他方が金属で構成されている。
【0047】
前記軸部32の前記雄ねじ42と前記外嵌部14の前記雌ねじ43との間には、所定の間隙寸法に設定された間隙81が確保されており、金属製の前記雄ねじ42と樹脂製の前記雌ねじ43との線膨張係数差によって膨張差が生じた場合であっても、これを吸収できるように構成されている。
【0048】
前記外嵌部14の前記雌ねじ谷71の一部には、深さを変更する為の段差部91が設けられている。
【0049】
具体的に説明すると、図2の(a)における右端の雌ねじ谷71a及び右端から二番目の雌ねじ谷71bの底面101には、前記軸部32側へ向けて突出した前記段差部91が形成されている。この段差部91は、右端から二番目の雌ねじ谷71bの底面101の中途部より右方へ向け前記雌ねじ谷71の底面101に沿って延設されており、当該雌ねじ43の少なくとも一周分は形成されている。
【0050】
これにより、前記軸部32の前記雄ねじ42と前記外嵌部14の前記雌ねじ43との間に形成された前記間隙81には、間隙寸法の狭いガイド領域111が前記軸部32の軸方向の一部に設定されており、当該ガイド領域111以外の一般領域では、前述した間隙寸法が確保されている。
【0051】
以上の構成にかかる本実施の形態において、このステッピングモータ2は、例えば自動車の自動変速機内の油中で使用されており、前記電動機の送りねじ機構1には、油が進入する。
【0052】
このとき、この電動機の送りねじ機構1を構成する雄ねじ42及び雌ねじ43間に形成された間隙81には、間隙寸法の狭いガイド領域111が軸方向の一部に設定されており、クリアランスの広い部分と狭い部分とが形成されている。
【0053】
このため、軸方向全域に渡って間隙寸法が広く設定され、この間隙の全域に油が貯留される従来と比較して、油の粘性抵抗の増大に伴う低温始動時での回転制御特性の低下を防止することができる。
【0054】
また、間隙寸法の狭い前記ガイド領域111を軸方向の一部に設定することで、前記軸部32と前記外嵌部14との支点を、当該ガイド領域111の前記段差部91で構成することができ、軸ブレを低減することができる。
【0055】
これにより、前記軸部32と前記外嵌部14との同軸度を確保できるので、前記雄ねじ42及び前記雌ねじ43のせりを防止することができる。
【0056】
したがって、油の粘性に起因したステッピングモータ2の位置制御の特性低下を解消しつつ、前記軸部32の支持点数の少なさに起因した軸ブレの低減を図ることができる。
【0057】
このとき、前記軸部32は金属で形成されており、前記外嵌部14は樹脂で形成されており、金属製の軸部32と樹脂性の外嵌部14間で生じ得る線膨張係数差をクリアランスの広い部位で吸収することができる。
【0058】
また、本実施の形態では、前記雌ねじ谷71の一部に深さの異なる段差部91を設けることで、前記雄ねじ42及び前記雌ねじ43間に形成された間隙81に間隙寸法の狭い前記ガイド領域111を軸方向の一部に設定することができ、これによりクリアランスの広い部分と狭い部分とを形成することができる。
【0059】
そして、前記雌ねじ43の材料強度によっては、前記雌ねじ谷71をガイド領域111とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスを低減することができる。
【0060】
(第2の実施の形態)
【0061】
図2の(b)は第2の実施の形態を示すものであり、第1の実施の形態と同一又は同等部分に付いては同符号を付して説明を割愛するとともに、異なる部分に付いてのみ説明する。
【0062】
すなわち、SUS等の金属からなる前記軸部32の前記雄ねじ42は転造加工で形成されており、前記外嵌部14の前記雌ねじ43は樹脂で形成されている。
【0063】
この雌ねじ43の雌ねじ山73の一部には、高さの異なる段差部201が形成されており、これにより前記ガイド領域111が形成されている。
【0064】
具体的に説明すると、図2の(b)における右端の雌ねじ山73a及び右端から二番目の雌ねじ山73b並びに右端から三番目の雌ねじ山73cの天面211には、前記軸部32側へ向けて突出した前記段差部201が形成されている。この段差部201は、右端から三番目の雌ねじ山73cの天面211の中途部より右方へ向け前記雌ねじ山73の天面211に沿って延設されており、当該雌ねじ43の少なくとも一周分は形成されている。
【0065】
以上の構成にかかる本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【0066】
加えて、本実施の形態では、前記軸部32の前記雄ねじ42が雄ねじ形成に適した転造加工で形成されており、雄ねじ山72が滑らかに仕上がらない。このため、前記外嵌部14を構成する前記雌ねじ山73に前記段差部201を設けて前記ガイド領域111を構成することで、転造加工によるバラツキをカバーすることができる。これにより、転造加工後の後加工が不要となり、加工コストを抑えることができる。
【0067】
そして、転造加工に限らず、前記雌ねじ43の材料強度によっては、前記雄ねじ42の雄ねじ谷74を前記ガイド領域111とした方が摺動径が小さくなる分フリクションロスを抑えることができる。
【0068】
(第3の実施の形態)
【0069】
図2の(c)は第3の実施の形態を示すものであり、第1の実施の形態と同一又は同等部分に付いては同符号を付して説明を割愛するとともに、異なる部分に付いてのみ説明する。
【0070】
すなわち、SUS等の金属からなる前記軸部32の前記雄ねじ42は切削加工で形成されており、前記外嵌部14の前記雌ねじ43は樹脂で形成されている。
【0071】
この雄ねじ42の雄ねじ山72の一部には、高さの異なる段差部301が形成されており、これにより前記ガイド領域111が形成されている。
【0072】
具体的に説明すると、図2の(c)における右端の雄ねじ山72a及び右端から二番目の雄ねじ山72bの天面311には、前記外嵌部14側へ向けて突出した前記段差部301が形成されている。この段差部301は、右端から二番目の雄ねじ山72bの前記天面311の中途部より右方へ向け前記雄ねじ山72の天面311に沿って延設されており、当該雄ねじ42の少なくとも一周分は形成されている。
【0073】
以上の構成にかかる本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【0074】
加えて、本実施の形態では、前記雌ねじ43の雌ねじ谷71の谷径を拡大する一方、材料強度の高い前記雄ねじ42の雄ねじ山72を構成する歯高を高く設定することで前記ガイド領域111を形成することができる。
【0075】
これにより、突出した前記段差部301の不用意な欠け等を確実に防止することができる。
【0076】
なお、本実施の形態では、前記段差部91,201,301の境界が段差で構成されたものを一例として挙げたが、これに限定されるものではなく、例えばスパイラル方向の滑らかな変化としても良い。
【符号の説明】
【0077】
1 電動機の送りねじ機構
2 ステッピングモータ
14 外嵌部
32 軸部
42 雄ねじ
43 雌ねじ
71 雌ねじ谷
72 雄ねじ山
73 雌ねじ山
81 間隙
91 段差部
111 ガイド領域
201 段差部
301 段差部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
周面に雄ねじが形成された軸部と、該軸部に外嵌した状態で前記雄ねじと螺合する雌ねじを備えた外嵌部とで構成され、回転運動を直線運動に変換する電動機の送りねじ機構において、
前記雄ねじ及び前記雌ねじ間に形成された間隙において間隙寸法の狭いガイド領域を軸方向の一部に設定したことを特徴とする電動機の送りねじ機構。
【請求項2】
前記軸部及び前記外嵌部のいずれか一方を樹脂で構成するとともに、他方を金属で構成したことを特徴とする請求項1記載の電動機の送りねじ機構。
【請求項3】
前記軸部の前記雄ねじを切削加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、
該雌ねじの谷の一部に深さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成したことを特徴とする請求項2記載の電動機の送りねじ機構。
【請求項4】
前記軸部の前記雄ねじを転造加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、
該雌ねじのねじ山の一部に高さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成したことを特徴とする請求項2記載の電動機の送りねじ機構。
【請求項5】
前記軸部の前記雄ねじを切削加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、
前記雄ねじのねじ山の一部に高さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成したことを特徴とする請求項2記載の電動機の送りねじ機構。
【請求項1】
周面に雄ねじが形成された軸部と、該軸部に外嵌した状態で前記雄ねじと螺合する雌ねじを備えた外嵌部とで構成され、回転運動を直線運動に変換する電動機の送りねじ機構において、
前記雄ねじ及び前記雌ねじ間に形成された間隙において間隙寸法の狭いガイド領域を軸方向の一部に設定したことを特徴とする電動機の送りねじ機構。
【請求項2】
前記軸部及び前記外嵌部のいずれか一方を樹脂で構成するとともに、他方を金属で構成したことを特徴とする請求項1記載の電動機の送りねじ機構。
【請求項3】
前記軸部の前記雄ねじを切削加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、
該雌ねじの谷の一部に深さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成したことを特徴とする請求項2記載の電動機の送りねじ機構。
【請求項4】
前記軸部の前記雄ねじを転造加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、
該雌ねじのねじ山の一部に高さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成したことを特徴とする請求項2記載の電動機の送りねじ機構。
【請求項5】
前記軸部の前記雄ねじを切削加工された金属で構成するとともに、前記外嵌部の前記雌ねじを樹脂で構成し、
前記雄ねじのねじ山の一部に高さの異なる段差部を設けて前記ガイド領域を構成したことを特徴とする請求項2記載の電動機の送りねじ機構。
【図1】
【図2】
【図2】
【公開番号】特開2012−189099(P2012−189099A)
【公開日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−51461(P2011−51461)
【出願日】平成23年3月9日(2011.3.9)
【出願人】(000220505)日本電産トーソク株式会社 (189)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年3月9日(2011.3.9)
【出願人】(000220505)日本電産トーソク株式会社 (189)
【Fターム(参考)】
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