JP2018168909A

JP2018168909A - 直動アクチュエータの潤滑剤塗布方法

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Publication number: JP2018168909A
Application number: JP2017065666A
Authority: JP
Inventors: 田代　明義; Akiyoshi Tashiro; 明義田代; 治生木村; Haruo Kimura
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2018-11-01

Abstract

【課題】直動アクチュエータにおけるグリースの塗布作業を短時間で行うことを可能とする。【解決手段】直動アクチュエータ（ボールねじ装置１７）は、ねじ軸１８と、ナット１９と、有底筒形状であってナット１９が取り付けられているハウジング２１とを備えている。ナット１９及びねじ軸１８を一体とした組立体４３をハウジング２１に取り付ける前に、ハウジング２１内にグリース４４を設ける。組立体４３をハウジング２１に取り付けてから、ハウジング２１及びナット１９とねじ軸１８とを相対回転させてねじ軸１８の端部３３とハウジング２１の底部３２とを接近させることで端部３３によりグリース４４を押して流動させ、グリース４４をナット１９とねじ軸１８との間に侵入させる。【選択図】図６

Description

本発明は、直動アクチュエータの潤滑剤塗布方法に関する。

直動アクチュエータは、回転運動を直線運動に変換することができ、様々な分野で広く用いられている。直動アクチュエータは、ねじ軸と、このねじ軸の外周側に設けられているナットとを有しており、例えばモータによってねじ軸を回転させることで、ナットをねじ軸に沿って直線的に移動させることができる。このような直動アクチュエータのうち、回転運動を直線運動に効率良く変換する装置として、ボールねじ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、自動車のブレーキ装置の断面図である。このブレーキ装置が備えている直動アクチュエータは、ボールねじ装置９０からなり、ねじ軸９１と、このねじ軸９１の外周側に設けられているナット９２と、ねじ軸９１の螺旋溝とナット９２の螺旋溝との間に設けられている複数のボール９３と、ナット９２が取り付けられているハウジング９４とを備えている。ハウジング９４は、有底筒形状であり、開口側（図８の右側）においてナット９２が取り付けられており、ハウジング９４とナット９２とは一体となっている。ブレーキ装置が有する筒部（シリンダ）９８内において、ハウジング９４は軸方向に移動可能でありかつ周方向に回転不能となって設けられており、図外のモータによってねじ軸９１が回転すると、ナット９２及びハウジング９４が前進（又は後退）する。ブレーキ装置の場合、ハウジング９４にバックアッププレート９５を介してパッド９６が取り付けられており、ハウジング９４が前進することで、自動車の車輪と一体回転するディスク１００に対してパッド９６が接触し、制動力を生じさせることができる。

特開２０１６−３５３２２号公報

前記のような直動アクチュエータでは、ねじ軸９１とナット９２との間に潤滑剤が必要であり、潤滑剤としてグリースが塗布される。グリースの塗布は、従来、図９に示すように、直動アクチュエータ（ボールねじ装置９０）の組み立て後、ハウジング９４の開口側から、ねじ軸９１とナット９２との間の隙間９７にノズル９９を差し込み、このノズル９９からグリースを注入する方法で行われている。しかし、この隙間９７は狭いことから、用いられるノズル９９は細く、このノズル９９を通じて所定量のグリースを隙間９７に注入してねじ軸９１とナット９２との間に塗布するためには、長い時間を要する。また、ねじ軸９１とナット９２との間には複数のボール９３等が設けられていることから、ノズル９９を深く差し入れることはできず、作業性が悪い。なお、このような課題は、ボールねじ装置９０に限らず、他の形式の（例えば、台形ねじを有するナット及びねじ軸の組み合わせによる）直動アクチュエータにおいても生じる。

そこで、本発明は、直動アクチュエータにおけるグリースの塗布作業を短時間で行うことを可能とする方法を提供することを目的とする。

本発明は、ねじ軸と、当該ねじ軸の外周側に設けられているナットと、有底筒形状であって軸方向一方の底部側において前記ねじ軸の軸方向一方の端部を収容可能としかつ軸方向他方の開口側において前記ナットが取り付けられているハウジングと、を備えた直動アクチュエータの潤滑剤塗布方法であって、前記ナット及び前記ねじ軸を一体とした組立体を前記ハウジングに取り付ける前に、当該ハウジング内の前記底部側にグリースを設け、前記組立体を前記ハウジングに取り付けてから、当該ハウジング及び前記ナットと前記ねじ軸とを相対回転させて当該ねじ軸の前記端部と当該ハウジングの前記底部とを接近させることで当該端部により前記グリースを押して流動させ、当該グリースを前記ナットと前記ねじ軸との間に侵入させる。

この塗布方法によれば、直動アクチュエータの組み立てにおいて、ナット及びねじ軸を一体とした組立体をハウジングに取り付ける前に、このハウジング内にグリースを設け、そして、組立体をハウジングに取り付けてから、ハウジング及びナットとねじ軸とを相対回転させれば、前記グリースがねじ軸に押されて流動しナットとねじ軸との間に侵入するので、グリースの塗布作業を短時間で行うことが可能となる。

また、前記ねじ軸の外周に第一螺旋溝が形成され、前記ナットの内周に第二螺旋溝が形成され、前記直動アクチュエータは、更に、前記第一螺旋溝と前記第二螺旋溝との間に設けられている複数のボールを備えているボールねじ装置であって、前記ナット、前記ボール及び前記ねじ軸を一体とした前記組立体を前記ハウジングに取り付ける前に、当該ハウジング内の前記底部側にグリースを設け、前記組立体を前記ハウジングに取り付けてから、当該ハウジング及び前記ナットと前記ねじ軸とを相対回転させて当該ねじ軸の前記端部と当該ハウジングの前記底部とを接近させることで当該端部により前記グリースを押して流動させ、前記グリースを前記第一螺旋溝と前記第二螺旋溝との間に侵入させるのが好ましい。この塗布方法によれば、第一螺旋溝と第二螺旋溝との間であって複数のボールが存在する軌道路にグリースが充填され、この塗布方法は、ボールねじ装置にグリースを塗布する方法として好適である。

また、前記ハウジングは、前記ナットの外周面が嵌合する内周面と、当該ナットの軸方向一方の端面と接触する環状面と、前記ナットの軸方向他方の端面と接触する止め輪を取り付ける凹溝と、を有し、前記凹溝に前記止め輪を取り付けることで、前記ナットを前記ハウジングの軸方向他方側から脱落不能としかつ当該ナットを前記環状面に押し付けた状態とするのが好ましい。この場合、グリースが流動して、ナットとハウジングとの間に侵入するよりも優先して、ナットとねじ軸との間に侵入することができる。

本発明によれば、グリースの塗布作業を短時間で行うことが可能となり、直動アクチュエータの生産効率が向上する。

ブレーキ装置の一例を示す断面図である。ボールねじ装置の分解斜視図である。ボールねじ装置の断面図である。凹溝及び止め輪を拡大して示す断面図である。塗布方法の第一工程を示す断面図である。塗布方法の第二工程を示す断面図である。塗布方法の第三工程を示す断面図である。自動車のブレーキ装置が有する直動アクチュエータの断面図である。従来の塗布方法を説明する断面図である。

本発明の塗布方法によって潤滑剤であるグリースが塗布される対象となる直動アクチュエータは、例えば、車両（自動車）のブレーキ装置に用いられる。図１はブレーキ装置５の一例を示す断面図である。ブレーキ装置５は、自動車の車輪と一体回転するディスク６に対して摩擦による制動力を付与する。この制動力を発生させるために、ブレーキ装置５は直動アクチュエータを備えており、図１に示す直動アクチュエータはボールねじ装置１７により構成されている。なお、図１では、ブレーキ装置５は非制動状態にある。

ブレーキ装置５は、図外のナックル等に支持されたフローティングタイプのキャリパ７と、ディスク６を挟む一対のパッド８とを備えている。キャリパ７は、第一ボディ９と、この第一ボディ９と一体となっている第二ボディ１０と、第一ボディ９に取り付けられているカバー１１とを備えている。一方（図１では右側）のパッド８は、ボールねじ装置１７が有する後述のハウジング２１に取り付けられている第一バックアッププレート１２に支持されており、他方（図１では左側）のパッド８は、第二ボディ１０に取り付けられている第二バックアッププレート１３に支持されている。

第一ボディ９は、筒本体部１４と底板部１５とを含む筒形状（有底筒形状）を有しており、ディスク６側に向かって開口している。筒本体部１４の内側にボールねじ装置１７が設けられており、ボールねじ装置１７は、ねじ軸１８と、ナット１９と、複数のボール２０と、ハウジング２１とを備えている。ねじ軸１８の中心線Ｃがボールねじ装置１７の中心線となり、この中心線Ｃに平行な方向を軸方向と呼ぶ。

第一ボディ９の底板部１５に貫通孔１６が形成されている。この貫通孔１６に転がり軸受２２が取り付けられており、ねじ軸１８は、転がり軸受２２を介して、第一ボディ９により、中心線Ｃ回りの周方向に回転可能でかつ軸方向について移動不能として支持されている。ハウジング２１と筒本体部１４との間にはキー２４が設けられており、ハウジング２１は筒本体部１４に対して軸方向に往復移動可能であるが、中心線Ｃ回りの周方向に回転不能となっている。

ナット１９とハウジング２１とは後にも説明するが一体となっており、ねじ軸１８が一方向に回転（正回転）すると、ナット１９とハウジング２１とはねじ軸１８に沿って軸方向一方側（図１では左側）へ移動する。これに対して、ねじ軸１８が他方向に回転（逆回転）すると、ナット１９とハウジング２１とはねじ軸１８に沿って軸方向他方側（図１では右側）へ移動する。図１に示すブレーキ装置５では、移動するハウジング２１がピストンとして機能し、第一ボディ９（筒本体部１４）がハウジング２１を収容してガイドするシリンダとして機能する。

筒本体部１４の外側に、モータ（電動モータ）５１と、減速装置２３とが設けられている。モータ５１にはコントロールユニット５２から指令信号が入力され、この指令信号に基づいてモータ５１は正回転、逆回転、停止する。減速装置２３は、モータ５１の出力軸に固定されている第一のギヤ２５と、ねじ軸１８の軸方向他方側の端部に固定されている第二のギヤ２６と、これらギヤ２５，２６の間に設けられている中間ギヤ２７とを有している。なお、減速装置２３は他の構成であってもよい。

以上の構成により、モータ５１が回転するとナット１９及びハウジング２１が、軸方向に移動する。つまり、モータ５１から減速装置２３を介して伝達されるねじ軸１８の回転運動が、ボールねじ装置１７によって、ハウジング２１の軸方向の直線運動に変換される。これにより、一対のパッド８がディスク６を挟み制動力を発生させる。

図２は、ボールねじ装置１７の分解斜視図である。図３は、ボールねじ装置１７の断面図である。図２及び図３に示すように、ボールねじ装置１７は、入力部材としてのねじ軸１８と、ねじ軸１８の外周側に設けられている出力部材としてのナット１９とを備えている。ねじ軸１８の外周に第一螺旋溝２９が形成されており、ナット１９の内周に第二螺旋溝３０が形成されている。ねじ軸１８は、ナット１９よりも軸方向に長く、ナット１９（第二螺旋溝３０）よりも軸方向に広い範囲で第一螺旋溝２９が形成されている。複数のボール２０は、第一螺旋溝２９と第二螺旋溝３０との間に設けられている。なお、本実施形態では、後にも説明するが、第一螺旋溝２９と第二螺旋溝３０との間には、コイルスプリング５３も設けられている。

ハウジング２１は、筒部３１と底部３２とを含む有底筒形状であって、軸方向一方側である底部３２側においてねじ軸１８の軸方向一方側の端部３３を収容可能としており、かつ、軸方向他方側となる開口側においてナット１９が取り付けられている。ナット１９をハウジング２１に取り付ける（固定する）ために、ボールねじ装置１７は、ナット１９の軸方向他方の端面３８と接触するＣ形の止め輪２８を備えている。

図３において、ハウジング２１の筒部３１は、ナット１９の外周面３４が嵌合する内周面３５と、ナット１９の軸方向一方側の端面３６と接触する環状面３７と、止め輪２８を取り付けるための凹溝３９とを有している。ハウジング２１の内周面３５にナット１９を嵌め入れ、凹溝３９に止め輪２８を取り付けることで、ナット１９は、ハウジング２１の環状面３７と止め輪２８とによって軸方向に挟まれた状態となり、ナット１９はハウジング２１の軸方向他方側から脱落不能となる。ハウジング２１の内周側に形成される空間は、環状面３７（の内周縁）から軸方向一方側に位置する小径の穴部４９と、環状面３７を含みこの環状面３７から軸方向他方側（開口側）に位置する大径の穴部４８とによって構成されており、大径の穴部４８にナット１９が取り付けられている。

図４は、凹溝３９及び止め輪２８を拡大して示す断面図である。凹溝３９に止め輪２８を嵌め入れるためには、止め輪２８を縮径方向に弾性変形させる。また、止め輪２８は凹溝３９に嵌め入れられた状態で、（自然状態から）僅かに縮径方向に弾性変形しており、その復元力として拡径方向の弾性力が生じている。凹溝３９は、軸方向他方側に傾斜状である溝側面４１を有している。溝側面４１は、軸方向他方側に向かうにしたがって直径が小さくなるテーパ面である。止め輪２８は、この溝側面４１に対応した形状の傾斜面５０を軸方向他方側に有している。凹溝３９に止め輪２８が嵌め入れられた状態で、この止め輪２８には前記のとおり拡径方向の弾性力が生じていることから、止め輪２８の傾斜面５０が溝側面４１に接触することで、止め輪２８はナット１９を軸方向一方側へ付勢する。つまり、ナット１９を軸方向一方側へ押す力が生じる。このため、ナット１９は、ハウジング２１の環状面３７（図３参照）に強く押し付けられた状態となる。このように、本実施形態では、凹溝３９に止め輪２８が取り付けられることで、ナット１９をハウジング２１の軸方向他方側から脱落不能とすると共に、ナット１９をハウジング２１の環状面３７に押し付ける軸方向力を付与することができる。

また、図２に示すように、ナット１９の軸方向一方側の端部４０における外周形状は多角形となっており、ハウジング２１の内周面３５の軸方向一方側が、ナット１９の前記端部４０の形状に対応する多角形となっている。以上より、ナット１９とハウジング２１とは一体となっており、また、ナット１９とハウジング２１とは相対的に回転不能となる。

本実施形態のボールねじ装置１７は（図３参照）、ボール２０が循環しない非循環方式であり、第一螺旋溝２９と第二螺旋溝３０との間の軌道路４２には、複数のボール２０の他、コイルスプリング５３（図２参照）が設けられる。

以上の構成を備えている前記ボールねじ装置１７の潤滑方式はグリース潤滑であり、複数のボール２０が設けられている軌道路４２にはグリースが塗布されている。このグリースは、ボールねじ装置１７を組み立てる際に塗布される。以下、この塗布方法について説明する。

図５に示すように、ねじ軸１８の外周側にナット１９を設けると共に、これらねじ軸１８とナット１９との間に複数のボール２０（及び本実施形態では図２に示すコイルスプリング５３）を介在させる（第一工程）。これにより、ナット１９、ボール２０及びねじ軸１８を一体とした組立体４３が得られる。この組立体４３をハウジング２１に取り付ける前に、このハウジング２１内の底部３２側にグリース４４（グリース４４の塊）を設ける。ハウジング２１の姿勢は図５に示す姿勢以外であってもよいが、本実施形態では、ハウジング２１の軸方向一方側の底部３２を水平面上に載せ、ハウジング２１の軸方向他方側の開口が上に向く姿勢とする。

組立体４３が完成すると、この組立体４３をハウジング２１に取り付ける（第二工程：図６参照）。つまり、組立体４３に含まれるナット１９を、ハウジング２１の内周面３５に嵌合させ、凹溝３９に止め輪２８を取り付けて、ナット１９をハウジング２１と一体化する。この状態で、ハウジング２１に設けられていたグリース４４は、ハウジング２１の底部３２と、ねじ軸１８の端部３３との間に形成される空間５４に存在する。

図６に示すように、組立体４３のナット１９をハウジング２１に取り付けてから、このハウジング２１及びナット１９と、ねじ軸１８とを相対回転させる（第三工程：図７参照）。本実施形態では、固定状態としたハウジング２１に対してねじ軸１８を中心線Ｃ回りに回転させる。図７に示すように、この回転によってねじ軸１８を軸方向一方側（図７では下側）へ進め、ねじ軸１８の端部３３とハウジング２１の底部３２とを接近させることで、この端部３３によりグリース４４を押して流動させ、グリース４４を第一螺旋溝２９と第二螺旋溝３０との間（軌道路４２）に侵入させる。ねじ軸１８の端部３３が（押し潰されたグリース４４の一部を介して）ハウジング２１の底部３２に接触するストロークエンドまで、ねじ軸１８は進められる。グリース４４は、ねじ軸１８の端部３３の外周面４５とハウジング２１の軸方向一方側の内周面４６との間に形成される環状空間４７を通って、第一螺旋溝２９と第二螺旋溝３０との間に侵入する。このため、環状空間４７にもグリース４４の一部が充填された状態となる。環状空間４７にグリース４４が存在していても、ハウジング２１は有底筒形状であることから、そのグリース４４が外部へ流出することはない。

第一工程において（図５参照）ハウジング２１内に予め設けるグリース４４の容積（量）は、図７に示す、ねじ軸１８がストロークエンドまで進んだ状態で、ハウジング２１の小径の穴部４９及びナット１９と、ねじ軸１８との間に形成される空間の容積よりも（わずかに）大きい。このため、グリース４４は、ナット１９の軸方向他方側（つまり、ハウジング２１の開口側）にまで到達することができ、軌道路４２の全域にグリース４４が行き渡って塗布される。

本実施形態では、前記のとおり（図４参照）凹溝３９に止め輪２８を取り付けることで、ナット１９をハウジング２１の環状面３７（図６参照）に押し付けた状態としている。このため、ナット１９は環状面３７に密に接した状態となる。このため、図６から図７に示す間（第三工程）、ねじ軸１８の端部３３により押し潰されたグリース４４は流動して、ナット１９とハウジング２１（環状面３７）との間に侵入するよりも優先して、ナット１９とねじ軸１８との間に侵入することができる。

以上のように、本実施形態の潤滑剤塗布方法は、図５に示すように、ナット１９及びねじ軸１８を一体とした組立体４３をハウジング２１に取り付ける前に、このハウジング２１内の底部３２側にグリース４４を設ける。そして、この組立体４３をハウジング２１に取り付けてから（図６参照）、ねじ軸１８を回転させて、このねじ軸１８の端部３３をハウジング２１の底部３２に向けて進め、この端部３３を底部３２に接近させることで端部３３によりグリース４４を押して流動させ、このグリース４４をナット１９とねじ軸１８との間に侵入させる。

この塗布方法によれば、ボールねじ装置１７の組み立てにおいて、ハウジング２１内に予め設けられているグリース４４が、ねじ軸１８に押されて流動してナット１９とねじ軸１８との間に侵入する。このため、グリース４４の塗布作業を短時間で行うことが可能となり、ボールねじ装置１７の生産効率が向上する。特に、ボールねじ装置１７では、ナット１９とねじ軸１８との間の軌道路４２に比較的大きな隙間が生じているので、流動するグリース４４が侵入しやすく、グリース４４は軌道路４２の全体に広く行き渡る。すなわち、前記塗布方法は、ボールねじ装置１７にグリース４４を塗布する方法として好適である。

なお、直動アクチュエータとしてボールねじ装置１７を説明したが、これ以外であってもよい。つまり、直動アクチュエータは、ハウジング２１とねじ軸１８との内の一方の回転運動を、ハウジング２１とねじ軸１８との内の他方の直線運動に変換するものであればよく、例えば、図示しないが、ねじ軸の外周に台形ねじが形成され、ナットの内周にこの台形ねじと噛み合う台形ねじが形成された直動アクチュエータであってもよい。台形ねじを用いた直動アクチュエータの場合、ねじ部における軸方向隙間が比較的大きい方が、グリースの流動の容易性の点で好ましい。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の塗布方法は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態であってもよい。例えば、前記実施形態のボールねじ装置１７は、ボール２０が循環しない非循環方式であるが、循環方式であってもよい。また、ボールねじ装置１７が、ブレーキ装置に用いられる場合を説明したが、その他の機器にも適用可能である。

１７：ボールねじ装置（直動アクチュエータ）１８：ねじ軸
１９：ナット２０：ボール２１：ハウジング
２８：止め輪２９：第一螺旋溝３０：第二螺旋溝
３２：底部３３：端部３４：外周面
３５：内周面３６：端面３７：環状面
３８：端面３９：凹溝４３：組立体
４４：グリース

Claims

ねじ軸と、当該ねじ軸の外周側に設けられているナットと、有底筒形状であって軸方向一方の底部側において前記ねじ軸の軸方向一方の端部を収容可能としかつ軸方向他方の開口側において前記ナットが取り付けられているハウジングと、を備えた直動アクチュエータの潤滑剤塗布方法であって、
前記ナット及び前記ねじ軸を一体とした組立体を前記ハウジングに取り付ける前に、当該ハウジング内の前記底部側にグリースを設け、
前記組立体を前記ハウジングに取り付けてから、当該ハウジング及び前記ナットと前記ねじ軸とを相対回転させて当該ねじ軸の前記端部と当該ハウジングの前記底部とを接近させることで当該端部により前記グリースを押して流動させ、当該グリースを前記ナットと前記ねじ軸との間に侵入させる、直動アクチュエータの潤滑剤塗布方法。
前記ねじ軸の外周に第一螺旋溝が形成され、前記ナットの内周に第二螺旋溝が形成され、前記直動アクチュエータは、更に、前記第一螺旋溝と前記第二螺旋溝との間に設けられている複数のボールを備えているボールねじ装置であって、
前記ナット、前記ボール及び前記ねじ軸を一体とした前記組立体を前記ハウジングに取り付ける前に、当該ハウジング内の前記底部側にグリースを設け、
前記組立体を前記ハウジングに取り付けてから、当該ハウジング及び前記ナットと前記ねじ軸とを相対回転させて当該ねじ軸の前記端部と当該ハウジングの前記底部とを接近させることで当該端部により前記グリースを押して流動させ、前記グリースを前記第一螺旋溝と前記第二螺旋溝との間に侵入させる、請求項１に記載の直動アクチュエータの潤滑剤塗布方法。
前記ハウジングは、前記ナットの外周面が嵌合する内周面と、当該ナットの軸方向一方の端面と接触する環状面と、前記ナットの軸方向他方の端面と接触する止め輪を取り付ける凹溝と、を有し、
前記凹溝に前記止め輪を取り付けることで、前記ナットを前記ハウジングの軸方向他方側から脱落不能としかつ当該ナットを前記環状面に押し付けた状態とする、請求項１又は２に記載の直動アクチュエータの潤滑剤塗布方法。