JP2006090421A - ボールねじ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】
コンパクトでありながら円滑な動作を確保できるボールねじ機構を提供する。
【解決手段】
ＢＣＤよりランド部１ｃの外径φを大きくしているため、ボール３が循環路１ｂの深い部分（ねじ軸１の軸線Ｏに近い部分）に入ろうとする際、ねじ軸１のランド部１ｃがボール３の案内となり、ボール３の循環をスムーズに行うことができる。
【選択図】 図６

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、コマやチューブをナットに取り付けている。ところが、コマやチューブをナットに設けると、ナットの肉厚が増大し、周囲部品との干渉が問題になることがある。

これに対し、特許文献１には、ねじ軸に循環路を形成したボールねじ構造が開示されている。かかるボールねじ構造によれば、ナットの肉厚を薄くすることができる。
特開２００３−９７６６３号公報

ここで、特許文献１に記載の従来技術においては、ボールがねじ溝から循環路に移動する際、その循環路に沿ってねじ軸の軸線に近づくように沈みこむ。しかし、特許文献１の図１０〜１２に示す構造だと、ねじ軸のリード角に沿って転動していたボールが偏向する際、ボールが沈み込む為、ねじ軸のランド部がボールを案内できず、その結果ナットのランド部とねじ軸の循環路の間にボールが挟まることで、ねじ軸とナットとがロックする虞がある。

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、コンパクトでありながら円滑な動作を確保できるボールねじ機構を提供することを目的とする。

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、を有し、
前記ねじ軸は、前記雄ねじ溝の一端と他端とを連結する循環路を形成しており、前記ボールが、前記雄ねじ溝の一端から前記循環路に向かうときは前記ねじ軸の軸線に近づき、また前記循環路から前記雄ねじ溝の他端へと向かうときは前記ねじ軸の軸線から遠ざかるようになっており、
前記ねじ軸の軸線から前記循環路の端部における側壁の縁までの距離は、前記ボール中心間距離（以下、ＢＣＤという）の１／２より大きいことを特徴とする。

従来技術のボールねじ構造の場合、ねじ軸の外径がＢＣＤより小さくなっているので、ねじ軸のランド部がボールを案内できず、ロックが生じやすい。これに対し、本発明によれば、ＢＣＤの１／２より前記ねじ軸の軸線から前記循環路の端部における側壁の縁までの距離を大きくしているため、ボールが循環路の深い部分（ねじ軸の軸線に近い部分）に入ろうとする際、例えばねじ軸のランド部（雄ねじ溝の間であり循環路の側壁）がボールの案内となり、ボールの循環をスムーズに行うことができる。ねじ軸のランド部がＢＣＤより大きくなる範囲は、少なくともボールが循環を開始する部分（例えば前記一端及び前記他端の近傍）であれば、ボールを案内するのに十分であるが、全周にわたって設けられていてもボールねじの作動に影響はなく、又その方が加工しやすいことから、全周にわたっている方が望ましい。また、本発明の作用効果を発揮するには、ねじ軸のランド部がＢＣＤより大きくなる場合に限らず、少なくともねじ軸の軸線から循環路の端部における側壁の縁までの距離が、ＢＣＤの１／２より大きければ足りる。

前記循環路の幅は、前記雄ねじ溝の溝幅より大きいと好ましい。

前記循環路は、前記ねじ軸の外周面に直接形成されていると好ましい。

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断面図であり、図２は、図１の構成の矢印IIで示す部位を拡大して示す図であり、図３は、本実施の形態のボールねじ機構の分解斜視図である。

図１、３において、被駆動部材に連結され、回転不能且つ軸線方向にのみ移動可能に支持されたねじ軸１の外周面には、雄ねじ溝１ａが形成されている。不図示のハウジングに対して回転のみ可能に支持された円筒状のナット２は、ねじ軸１を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝２ａを形成している。複数のボール３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３に示すように、複数本（図では２本のみ図示）設けられた雄ねじ溝１ａは、ねじ軸１の周囲を１周弱巻き回したところで終端しており、その一端と他端とを循環路１ｂが連結している。なお、隣接する雄ねじ溝１ａ間には、ランド部１ｃが形成されている。

図４は、循環路１ｂをねじ軸１の側面から見た図であり、図５は、図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た図であり、図６は、図４の構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。

図４に示すように、ねじ軸１の外周面に直接形成された循環路１ｂは、ねじ軸１の側面からみて、雄ねじ溝１ａの一端と他端とを連結すべく蛇行溝形状を有しており、且つ図６に示すように、中心に向かうにつれて深くなる（ねじ軸１の軸線Ｏに近づく）形状を有している。なお、図６では小さすぎて明瞭でないが、雄ねじ溝１ａの一端Ｅ１及び他端Ｅ２と循環路１ｂとの間は滑らかな曲面で接続され、ボール３の循環をスムーズに行うようにしている。

図６に示すように、ボール３の中心間距離ＢＣＤは、ねじ軸１のランド部１ｃの外径φより小さくなっている。更に、図４、５に示すように、循環路１ｂの溝幅Ｗ２は、雄ねじ溝１ａの溝幅Ｗ１より大きくなっている。

本実施の形態のボールねじ機構の動作を説明すると、不図示の電動モータによりナット２が回転駆動されると、転走路を転動し且つ循環路１ｂを介して転走路の一端から他端へと循環するボール３により、かかる回転運動がねじ軸１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。

本実施の形態によれば、ボールねじ機構の動作時に、ボール３は、雄ねじ溝１ａの一端Ｅ１から循環路１ｂに向かうときはねじ軸１の軸線Ｏに近づき、また循環路１ｂから雄ねじ溝１の他端Ｅ２へと向かうときはねじ軸１の軸線Ｏから遠ざかるように転動する。このとき、ランド部１ｃ（ここでは循環路１ｂの側壁を形成する）の外径φがＢＣＤより小さいと、ねじ軸１のランド部１ｃがボールを適切に案内できず、ナット２のランド部との間で噛み込みが生じやすくなる。これに対し、本実施の形態によれば、ＢＣＤよりランド部１ｃの外径φを大きくしているため、ボール３が循環路１ｂの深い部分（ねじ軸１の軸線Ｏに近い部分）に入ろうとする際、ねじ軸１のランド部１ｃがボール３の案内となり、それによりボール３の循環をスムーズに行うことができる。以上より明らかであるが、ねじ軸１のランド部１ｃが全周にわたってＢＣＤより大きくなる必要はなく、少なくともねじ軸１の軸線Ｏから循環路１ｂの端部における側壁の縁までの距離（図６でφ／２）が、ＢＣＤの１／２より大きければ足りる。

又、図４，５において、循環路１ｂの溝幅Ｗ２は、雄ねじ溝１ａの溝幅Ｗ１より大きくなっているので、循環路１ｂ内でボール３の軌道空間を確保することで容易に無負荷領域を形成でき、それによりスムーズな循環を確保できる。

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。図５に示す循環路１ｂの断面形状は、本実施の形態では単一Ｒ（ただしＢＣＤより外方は直線または単一Ｒより大きな曲線）であるが、ゴシックアーク形状とすることも可能である。

本実施の形態であるボールねじ機構の断面図である。 図１の構成の矢印IIで示す部位を拡大して示す図である。 本実施の形態のボールねじ機構の分解斜視図である。 循環路１ｂをねじ軸１の側面から見た図である。 図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た図である。 図４の構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。

符号の説明

１ ねじ軸
１ｂ 循環路
２ ナット
３ ボール

Claims (3)

1. 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、を有し、
   前記ねじ軸は、前記雄ねじ溝の一端と他端とを連結する循環路を形成しており、前記ボールが、前記雄ねじ溝の一端から前記循環路に向かうときは前記ねじ軸の軸線に近づき、また前記循環路から前記雄ねじ溝の他端へと向かうときは前記ねじ軸の軸線から遠ざかるようになっており、
   前記ねじ軸の軸線から前記循環路の端部における側壁の縁までの距離は、前記ボール中心間距離の１／２より大きいことを特徴とするボールねじ機構。
2. 前記循環路の幅は、前記雄ねじ溝の溝幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ機構。
3. 前記循環路は、前記ねじ軸の外周面に直接形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のボールねじ機構。
   
   

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