JP2006077834A

JP2006077834A - ボールねじ機構

Info

Publication number: JP2006077834A
Application number: JP2004260776A
Authority: JP
Inventors: Daisaku Kawada; 大作川田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】
安価に且つ確実に循環部材をナットに固定できるボールねじ機構を提供する。
【解決手段】
ナット２０のＴ溝２２の一端に固定部材５０を位置させ、半径方向内方の部位２２ａに、係合部５３，５３を係合させながら、ナット２０の軸線方向にスライドさせる。それにより固定部材５０は、コマ４０の上面を滑動して、図１に示すように中央の位置に到達する。かかる状態では、より狭い幅の半径方向外方の部位２２ｂにより、係合部５３，５３が半径方向外方に移動することが阻止され、且つ固定部材５０の斜面５１，５１が、コマ４０のベース４１の上面を押圧するので、コマ４０のナット２０からの抜け防止が図られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般産業用機械に組付けられたり、或いは自動車に使用されたりするボールねじ機構に関するものである。

近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッションやパーキングブレーキなどを手動でなく、電動モータの力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いる電動アクチュエータには、電動モータから伝達される回転運動を高効率で軸線方向運動に変換するために、ボールねじ機構が用いられる場合がある。

しかるに、通常、ボールねじ機構は、ねじ軸と、ナットと、両者間に形成された転走路内を転動するボールとからなるが、いわゆるコマ式のボールねじ機構においては、転走路の一端から他端へとボールを戻すために、コマと呼ばれる循環部材をナットに取り付けている（特許文献１，２参照）。
特開２００３−３４３６８２号公報特開平３−３３１１５１号公報

ここで、特許文献１に記載の従来技術においては、ナットに対してコマを取り付けた後に樹脂で外方から覆って固定している。しかしながら、温度、油に対する耐性が十分である特殊な樹脂は高価であるため、これを用いてコマをナットに取り付けると、コストが増大するとなるという問題がある。これに対し、特許文献２に記載の従来技術のように、カシメによりコマを固定すると、振動などによりコマのゆるみなどが生じるおそれがあり、それを防ぐためには、カシメ力や寸法を厳密に管理しなくてはならず、コストが増大するという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、安価に且つ確実に循環部材をナットに固定できるボールねじ機構を提供することを目的とする。

第１の本発明のボールねじ機構は、外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構において、
前記ナットには、少なくとも半径方向外側の部位の寸法が半径方向内側の部位の寸法より小さくなっている凹部が形成されており、
変形しながら前記凹部の半径方向外側の部位を通過し、その後変形が復帰することで前記半径方向内側の部位に係合する固定部材を用いて、前記転走路の一端から他端へと前記ボールを循環させる循環部材を前記ナットに取り付けていることを特徴とする。

第２の本発明のボールねじ機構は、外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構において、
前記ナットの一端から、少なくとも半径方向外側の部位の寸法が半径方向内側の部位の寸法より小さくなっている凹部が形成されており、
前記一端よりスライドさせることによって前記半径方向内側の部位に係合する固定部材を用いて、前記転走路の一端から他端へと前記ボールを循環させる循環部材を前記ナットに取り付けていることを特徴とする。

第１の本発明によれば、前記半径方向内側の部位に係合した前記固定部材は、弾性変形しなければ、前記凹部の半径方向外側の部位を通過できないため、長期間にわたって安定して前記循環部材を保持することができる。

第２の本発明によれば、前記一端よりスライドさせることによって前記半径方向内側の部位に係合した前記固定部材は、前記凹部の半径方向外側の部位により半径方向外方への移動が阻止されるため、長期間にわたって安定して前記循環部材を保持することができる。

前記固定部材が前記ナットに組み付けられた後、塑性変形されると、前記固定部材が前記ナットに対してスライドできなくなり、さらに安定して前記循環部材を保持することができる。

前記循環部材は、前記転走路の一端から他端へと前記ボールを循環させる複数の循環路を有すると、たとえば単一の前記循環部材を前記ナットに取り付けるだけですむため、組み付けがより容易になる。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態であるボールねじ機構の上面図であり、図２は、図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図であり、図３は、図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。図４は、ナット単体の上面図であり、図５は、図４の構成を矢印V方向に見た図である。図６は、コマの上面図であり、図７は、コマの側面図であり、図８は、コマの下面図であり、図９は、図６の構成を矢印IX方向に見た図である。図１０は、固定部材の上面図であり、図１１は、図１０の構成をXI方向に見た図である。

図１〜３において、ボールねじ機構は、ねじ軸１０と，ナット２０と，ボール３０と，コマ４０と，固定部材５０とからなる。簡略化して図示しているが、ねじ軸１０の外周面には、螺旋状に雄ねじ溝１１が形成されている。略円筒状のナット２０は、ねじ軸１０を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝２１を形成している。複数のボール３０が、対向する両ねじ溝間に形成された螺旋状の転走路内を転動自在となるように配置されている。

図５に示すように、ナット２０の外周には、軸線方向の一端から他端にわたって、凹部であるＴ溝２２が形成されている。Ｔ溝２２は、断面がＴ字状に形成されており、より具体的には、溝底を形成する半径方向内側の部位２２ａの溝幅Ｗ２は、それより半径方向外側の部位２２ｂの溝幅Ｗ１より大きくなっている。このようなＴ溝２２は、ブローチ加工で形成できる。Ｔ溝２２の底面には、２つのコマ孔２３，２３が設けられている。なお、Ｔ溝２２は必ずしも一端から他端へとわたっている必要はなく、一端から途中までで終端していてもよい。

循環部材であるコマ４０は、図６〜９に示すように、長手方向からみて台形状の板材からなるベース４１の下面に、２つの短円筒部４２，４２を結合した形状を有しており、ベース４１の上面中央には、くぼみ４３が形成されている。また、２つの短円筒部４２，４２の下面には、それぞれ循環路を形成する蛇行溝４４，４４が形成されている。

固定部材５０は、図１０，１１に示すように、バネ鋼材を長手方向からみて山形に折り曲げてなり、具体的には、一対の斜面５１，５１と、斜面５１，５１間に形成された平坦部５２と、斜面５１，５１から側方へと延在する係合部５３，５３とからなる。平坦部５２と、係合部５３，５３とは平行である。また、固定部材５０の幅Ｗ３は、ナット２０のＴ溝２２における半径方向内方の部位２２ａの溝幅Ｗ２に等しいか、それよりわずかに大きいと好ましい。尚、固定部材５０は、上述した山形形状に限らず、コマ４０を抑えることができる限りその形状に制限はなく、例えば平板であっても良い。

本実施の形態の動作を説明すると、たとえば不図示の電動モータからの回転力が伝達されナット２が回転すると、転走路を転動し且つコマ４０の蛇行溝４４，４４を介して転走路の一端から他端へと循環するボール３０により、かかる回転運動がねじ軸１０の軸線方向運動に効率よく変換され、それに連結された不図示の被駆動部材を軸線方向に移動させることができる。

本実施の形態にかかるボールねじ機構の組立方法について説明する。まず、ナットのコマ孔２３，２３に、コマ４０の円筒部４２，４２を嵌合させるように取り付ける。それにより、コマ４０は、ナット２０に対して半径方向外方への抜けのみが許容される状態となる。

その後、ナット２０のＴ溝２２の一端に固定部材５０を位置させ、半径方向内方の部位２２ａに、係合部５３，５３を係合させながら、ナット２０の軸線方向にスライドさせる。それにより固定部材５０は、コマ４０の上面を滑動して、図１に示すように中央の位置に到達する。かかる状態では、より狭い幅の半径方向外方の部位２２ｂにより、係合部５３，５３が半径方向外方に移動することが阻止され、且つ固定部材５０の斜面５１，５１が、コマ４０のベース４１の上面を押圧するので、コマ４０のナット２０からの抜け防止が図られる。その後、不図示のポンチを用いた打刻Ｐ（図１，３参照）により、固定部材５０の平坦部５２を、コマ４０のくぼみ４３に入り込むように塑性変形させることで、固定部材５０はコマ４０に対してナット２０の軸線方向への移動が阻止される。従って、接着剤やカシメに頼ることなく、コマ４０を長期間にわたって安定して保持することが可能となる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。たとえば、固定部材５０を、ナット２０の一端から滑らせるのではなく、弾性変形させることで、その幅Ｗ３を半径方向外側の部位２２ｂの幅Ｗ１以下に縮小させて、Ｔ溝２２の半径方向外側の部位２２ｂを半径方向外方から通過させることができる。通過後には、弾性変形が復帰することで半径方向内側の部位２２ａに係合部５３，５３を係合させることができ、それにより同様な固定部材５０の抜け止め効果が発揮される。また、循環部材はコマに限られず、チューブなどでもよい。

本実施の形態であるボールねじ機構の上面図である。図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。ナット単体の上面図である。図４の構成を矢印V方向に見た図である。コマの上面図である。コマの側面図である。コマの下面図である。図６の構成を矢印IX方向に見た図である。固定部材の上面図である。図１０の構成をXI方向に見た図である。

符号の説明

１０ねじ軸
１１雄ねじ溝
２０ナット
２１雌ねじ溝
２２Ｔ溝
２２ａ半径方向内側の部位
２２ｂ半径方向外側の部位
２３コマ孔
３０ボール
４０コマ
４１ベース
４２短円筒部
４４蛇行溝
５０固定部材
５１斜面
５２平坦部
５３係合部

Claims

外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構において、
前記ナットには、少なくとも半径方向外側の部位の寸法が半径方向内側の部位の寸法より小さくなっている凹部が形成されており、
変形しながら前記凹部の半径方向外側の部位を通過し、その後変形が復帰することで前記半径方向内側の部位に係合する固定部材を用いて、前記転走路の一端から他端へと前記ボールを循環させる循環部材を前記ナットに取り付けていることを特徴とするボールねじ機構。
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構において、
前記ナットの一端から、少なくとも半径方向外側の部位の寸法が半径方向内側の部位の寸法より小さくなっている凹部が形成されており、
前記一端よりスライドさせることによって前記半径方向内側の部位に係合する固定部材を用いて、前記転走路の一端から他端へと前記ボールを循環させる循環部材を前記ナットに取り付けていることを特徴とするボールねじ機構。
前記固定部材が前記ナットに組み付けられた後、塑性変形されることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ機構。
前記循環部材は、前記転走路の一端から他端へと前記ボールを循環させる複数の循環路を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のボールねじ機構。