特許 5938285 ボールねじ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5938285

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】ボールねじ装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/22 20060101AFI20160609BHJP

【ＦＩ】

   F16H25/22 C

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2012-153418(P2012-153418)

(22)【出願日】2012年7月9日

(65)【公開番号】特開2014-15972(P2014-15972A)

(43)【公開日】2014年1月30日

【審査請求日】2015年1月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(74)【代理人】

【識別番号】100137604

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100148231

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬 謙治

(72)【発明者】

【氏名】野口 恵伸

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 隆

(72)【発明者】

【氏名】河野 雄祐

【審査官】 稲葉 大紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０９０４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９０４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６４８６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ２５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面にねじ溝が形成されるねじ軸と、
前記ねじ軸に外嵌めされるとともに、内周面にねじ溝が形成されるナットと、
前記ねじ軸のねじ溝及び前記ナットのねじ溝により形成される転動通路に収容される複数のボールと、
前記ナットの胴部に形成される貫通孔内に設けられ、前記ボールを前記転動通路内で循環させる循環路を有するデフレクタと、を備え、
前記デフレクタには、収容凹部が形成されており、
前記収容凹部には、圧電素子が配設されることを特徴とするボールねじ装置。

【請求項2】

前記収容凹部は、前記デフレクタに形成された溝状のスリットであり、
前記ナットの貫通孔には、内側に突出する段部が形成され、
前記デフレクタは、前記スリットから突出した前記圧電素子が前記段部に載置された状態で前記貫通孔内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。

【請求項3】

前記スリットは、前記デフレクタの長手方向の両端位置に形成されることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボールねじ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、外周面にねじ溝を有するねじ軸と、ねじ軸に外嵌めされるとともに内周面にねじ溝を有するナットと、両ねじ溝により形成される転動通路に収容される複数のボールと、ナットに形成される貫通孔に嵌め込まれ、ボールを転動通路内で循環させる循環路を有するデフレクタと、を備えるボールねじ装置が開示されている。

【0003】

このボールねじ装置によれば、ナットを回転させることで、ねじ軸を軸方向に直線的に移動させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１３３０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このようなボールねじ装置においては、ボールがデフレクタの循環路を通過する時に、ボールからデフレクタに押圧力が作用するが、この押圧力を活用することは一切考慮されていない。

【0006】

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、デフレクタに作用する押圧力を電力に変換することができるボールねじ装置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】

本発明は、外周面にねじ溝が形成されるねじ軸と、前記ねじ軸に外嵌めされるとともに、内周面にねじ溝が形成されるナットと、前記ねじ軸のねじ溝及び前記ナットのねじ溝により形成される転動通路に収容される複数のボールと、前記ナットの胴部に形成される貫通孔内に設けられ、前記ボールを前記転動通路内で循環させる循環路を有するデフレクタと、を備える。そして、前記デフレクタには収容凹部が形成され、前記収容凹部には圧電素子が配設される。

【発明の効果】

【0008】

本発明のボールねじ装置によれば、ナットの貫通孔に嵌め込まれるデフレクタに収容凹部を形成し、当該収容凹部に圧電素子を配設する。ボールが循環路を通過する時に生じる押圧力により、デフレクタは撓んだり振動したりするので、収容凹部に収容された圧電素子にはデフレクタの撓みや振動に起因する外力が作用し、この外力に基づく圧電効果により圧電素子は発電する。このようにボールねじ装置では、圧電素子を用いて、ボールからデフレクタに作用する押圧力を電力に変換することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態によるボールねじ装置の概略構成図である。

【図2】ボールねじ装置の一部断面図である。

【図3A】ボールねじ装置のナットに設けられるデフレクタの正面図である。

【図3B】デフレクタの側面図である。

【図4】図１のＩＶ−ＩＶ面におけるナット及びデフレクタの一部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１〜図４を参照して、本発明の実施形態によるボールねじ装置１００について説明する。

【0011】

ボールねじ装置１００は、例えば車両の電動パワーステアリング装置に組み込まれ、電動モータ８１の回転を、車輪に連結されるラック軸の軸方向運動に変換するものとして使用される。

【0012】

図１及び図２に示すように、ボールねじ装置１００は、ラック軸の一部を構成するねじ軸１０と、複数のボール２０を介してねじ軸１０に外嵌めされるナット３０と、ナット３０を回転駆動させる電動モータ８１と、を備える。電動モータ８１には、車両に搭載されたバッテリ８２から電力が供給される。

【0013】

ねじ軸１０は、棒状の部材である。ねじ軸１０の外周面には、ねじ溝１１が形成されている。ねじ溝１１は、ねじ軸１０の軸方向に沿って螺旋状に形成されている。

【0014】

ナット３０は、両端が開口した円筒状部材である。ナット３０は、ねじ軸１０の軸心を回転中心として回転可能なように、ねじ軸１０に外嵌めされている。ナット３０の内周面には、螺旋状のねじ溝３１が軸方向に沿って形成されている。

【0015】

ねじ軸１０とナット３０とはねじ溝１１及びねじ溝３１が対向するように配置され、両ねじ溝１１，３１によりボール２０が転動可能な転動通路４０が形成される。転動通路４０は、ねじ溝１１，３１に対応する螺旋状の通路である。転動通路４０内には、複数のボール２０が充填される。

【0016】

ナット３０の胴部３２には、当該胴部３２を径方向に貫通する貫通孔３３が設けられる。貫通孔３３は、トラック形（角丸長方形）の長孔として形成されている。貫通孔３３は複数設けられ、これら貫通孔３３はナット３０の軸方向及び周方向において異なる位置に配置される。

【0017】

図１、図２、及び図４に示すように、貫通孔３３内には、貫通孔３３の形状に対応して形成されたトラック形のデフレクタ５０が嵌め込まれる。デフレクタ５０は、鋼材や鋳鉄等により形成される。貫通孔３３の長手方向の両端位置には内側に突出する段部３３Ａ（図４参照）が形成されており、デフレクタ５０は、後述する圧電素子７０が段部３３Ａ上に載置された状態で、貫通孔３３内に配設されている。デフレクタ５０の配設後、貫通孔３３内には接着剤６０が充填され、貫通孔３３は接着剤６０により閉塞される。

【0018】

図３Ａ、図３Ｂ、及び図４に示すように、デフレクタ５０は、転動通路４０内でボール２０を循環させるための循環路５１と、圧電素子７０を収容可能な収容凹部としてのスリット５２と、を備える。

【0019】

循環路５１は、デフレクタ５０の底面に凹設された通路である。循環路５１は、デフレクタ５０が貫通孔３３内に設置された状態で、隣接する２つのねじ溝１１を接続するように構成されている。循環路５１は、一方のねじ溝１１と他方のねじ溝１１を滑らかに接続するように湾曲形成されている。また、循環路５１の深さは、循環路５１を通過するボール２０が隣接するねじ溝１１の間に設けられたねじ軸１０のランド部１２（図２参照）を乗り越えることができる深さに設定されている。

【0020】

このようにデフレクタ５０の循環路５１がねじ軸１０の隣接するねじ溝１１を連通することで、転動通路４０はボール２０が循環可能な循環通路として構成される。

【0021】

スリット５２は、デフレクタ５０の長手方向の両端位置において、デフレクタ５０の一部を切り欠いて形成される。スリット５２は、貫通孔３３の段部３３Ａに対応して設けられる。スリット５２は、圧電素子７０の基端部分を収容可能な溝状の収容凹部として構成されている。

【0022】

圧電素子７０は、外力を受けた時に電圧を発生し、電圧が印加された時に伸縮する電気素子である。圧電素子７０は、デフレクタ５０の端部形状及びスリット５２の形状に対応して半円形の薄板として形成されている。圧電素子７０は、スリップリング等を備える電気配線を介して、バッテリ８２と電気的に接続されている（図１参照）。

【0023】

図４に示すように、デフレクタ５０は、圧電素子７０を介して貫通孔３３の段部３３Ａ上に載置され、貫通孔３３内に嵌め込まれる。圧電素子７０の基端部分は、デフレクタ５０のスリット５２内に収容されている。デフレクタ５０が貫通孔３３内に嵌め込まれた状態では、圧電素子７０の上面はスリット５２の上面５２Ａに当接しており、圧電素子７０の下面はスリット５２から突出した部分がナット３０の段部３３Ａに当接している。なお、スリット５２の上面５２Ａは、圧電素子７０の上面全体に接触するように半円形面として形成されている。

【0024】

ボールねじ装置１００では、電動モータ８１によってナット３０が正回転駆動されると、ナット３０の回転に応じて転動通路４０を転動するボール２０を介して、ねじ軸１０が図２中右方向に移動する。一方、電動モータ８１によってナット３０が逆回転駆動されると、ナット３０の回転に応じて転動通路４０を転動するボール２０を介して、ねじ軸１０が図２中左方向に移動する。

【0025】

転動通路４０を転動するボール２０がデフレクタ５０の循環路５１を通過する時には、ボール２０からデフレクタ５０に押圧力が作用する。この押圧力によりデフレクタ５０が撓んだり振動したりしてスリット５２に収容された圧電素子７０に外力が入力すると、圧電効果により圧電素子７０は電圧を発生する。このように圧電素子７０から出力される電力はバッテリ８２に供給される。

【0026】

上記した本実施形態のボールねじ装置１００によれば、以下の効果を得ることができる。

【0027】

ボールねじ装置１００では、ナット３０の貫通孔３３に嵌め込まれるデフレクタ５０に収容凹部としてのスリット５２を形成し、スリット５２内に圧電素子７０を配設する。デフレクタ５０はボール２０が循環路５１を通過する時に生じる押圧力により撓んだり振動したりするので、スリット５２に収容された圧電素子７０にはデフレクタ５０の撓みや振動に起因する外力が作用し、この外力に基づく圧電効果により圧電素子７０は発電する。このようにボールねじ装置１００では、圧電素子７０を用いて、ボール２０からデフレクタ５０に作用する押圧力を電力に変換することが可能となる。圧電素子７０で発生した電力をバッテリ８２等に供給すれば、ボールねじ装置１００におけるエネルギ効率を高めることができる。

【0028】

また、ボールねじ装置１００では、デフレクタ５０は、スリット５２から突出した圧電素子７０がナット３０の段部３３Ａに載置された状態で、貫通孔３３内に配置される。このように構成した場合にも、デフレクタ５０に作用する押圧力を電力に変換することが可能となる。一方、圧電素子７０にバッテリ８２等から所定電圧を印加して圧電素子７０をスリット５２の隙間方向（図３Ｂの縦方向）に伸縮させるようにすれば、貫通孔３３内におけるデフレクタ５０の高さ方向位置を調整することが可能となる。圧電素子７０によりデフレクタ５０の高さ方向位置を調整することで、ナット３０のねじ溝３１とデフレクタ５０の循環路５１との境界位置において段差が生じることを抑制できる。ナット３０が回転駆動されてねじ軸１０が軸方向に移動する場合にボール２０は転動通路４０を転動するが、ボール２０はねじ溝３１と循環路５１の境界位置を滑らかに転動するので、当該境界位置をボール２０が通過する時に発生する騒音及び振動を抑制することができる。

【0029】

さらに、ボールねじ装置１００では、圧電素子７０の基端部分をデフレクタ５０のスリット５２内に収容するようにしたので、デフレクタ５０の大型化を抑制でき、デフレクタ５０をコンパクトな構成とすることが可能となる。

【0030】

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。

【0031】

ボールねじ装置１００は、ナット３０を電動モータ８１で回転させ、ねじ軸１０を軸方向に移動させるように構成したが、これに限られるものではない。例えば、ボールねじ装置１００は、電動モータ８１でねじ軸１０を回転させ、ナット３０を軸方向に移動させるように構成してもよい。

【0032】

また、デフレクタ５０に作用する押圧力を利用して圧電素子７０で発電するという観点では、デフレクタ５０の両端部にスリット５２を形成するのではなく、デフレクタ５０の内部に収容空間を形成して、当該収容空間内に圧電素子７０を配設するようにしてもよい。なお、デフレクタ５０全体を圧電材料により形成してもよい。

【符号の説明】

【0033】

１００ ボールねじ装置
１０ ねじ軸
１１ ねじ溝
２０ ボール
３０ ナット
３１ ねじ溝
３２ 胴部
３３ 貫通孔
３３Ａ 段部
４０ 転動通路
５０ デフレクタ
５１ 循環路
５２ スリット（収容凹部）
６０ 接着剤
７０ 圧電素子

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】