JP2009162313A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】ナット外径と連結部材との接触部の摩耗の進行を抑制し得るボールねじを提供する。
【解決手段】外周面に螺旋状のねじ溝２ａが形成されたねじ軸２と、このねじ軸２に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝３ａが形成されたナット３と、対向する両ねじ溝２ａ、３ａにより形成される転動路に収容された複数のボール４と、転動路を周回経路とする循環機構とを備え、ナット３の中心軸を隔てて互いに反対側の両側面に立設されるピン７に連結部材１０がナット外径面に接触状態で回転自在に連結されるボールねじにおいて、ナット外径面の連結部材１０との接触部にピン７に直交する二面幅を構成する平面部１１を設け、連結部材１０が平面部１１に面接触する構成となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、放電加工機やタッピングセンター等の各種工作機械、あるいは自動車の電動パワーステアリング等の各種アクチュエータに使用されるボールねじに関し、特に、ナットに連結部材を連結するためのピン穴が設けられたボールねじに関する。

従来のこの種のボールねじとしては、たとえば特許文献１に記載のようなものが知られている。このボールねじは、ナットの外径面の中心軸を隔てて互いに反対側の両側面に、連結部材を連結するための溝穴が対称的に設けられている。溝穴はナットの一方の軸端面から軸方向中央部まで延びる有底の穴で、各溝穴の終端にピンを立て、ピンの溝穴終端と反対側の側面をナット外周に係合させた止め輪で止めて、ピンの軸方向へのずれ止めを図っていた。止め輪にはテーパーが設けられ、止め輪の締まりに伴ってピンを溝穴の終端に押し付けることにより軸方向ガタを無くす構成となっている。
特開２００４−１６９７１３号公報

しかしながら、上記従来技術の場合には、ナットと連結部材とのガタに対しては、一定の効果が得られるが、ナット外径は単純円筒形状であるので、二股の連結部材の内側端面とナット外径は線接触した状態で摺動を繰り返すこととなる。この場合、接触面積がきわめて小さいので、ナット外径の接触部が摩耗して、発生した摩耗粉がナット内部に侵入してボールねじの作動は耐久性を低下させることがある。従来技術では、この点に対する着目が一切無く、なお、課題を有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ナット外径と連結部材との接触部の摩耗の進行を抑制し得るボールねじを提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、転動路を周回経路とする循環機構とを備え、ナットの中心軸を隔てて互いに反対側の両側面に立設されるピンに連結部材がナット外径面に接触状態で回転自在に連結されるボールねじにおいて、前記ナット外径面の連結部材との接触部にピンに直交する二面幅を構成する平面部を設け、連結部材が平面部に面接触する構成となっている。

このように、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、転動路を周回経路とする循環機構とを備え、ナットの中心軸を隔てて互いに反対側の両側面に立設されるピンに連結部材がナット外径面に接触状態で回転自在に連結されるボールねじにおいて、前記ナット外径面の連結部材との接触部にピンに直交する二面幅を構成する平面部を設け、連結部材が平面部に面接触する構成となっているので、接触面圧が低下してナット外径の摩耗の進行を抑制することができる。また、平面部はピン穴の仕上げ加工時の基準面となるので、加工時のワークの姿勢が安定して、加工精度が向上する。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、ピンは平面部に設けられたピン穴に固定される構成となっていれば、平面部の加工が容易である。
また、請求項３に記載の発明のように、ナットの中心軸に対して直交方向の平面部の側縁部分が部分的に径方向外方に盛り上がった厚肉部となっており、厚肉となっている分だけ平面部の幅を拡大し面積を増加させれば、より一層接触面圧を低下させて磨耗の進行を抑えることができる。
また、請求項４に記載の発明のように、平面部はナット外径面を鍛造加工によって部分的に押し潰して成形したもので、厚肉部はナット外径面の肉を平面部の側縁側に塑性流動させて形成されていれば、厚肉部を容易に成形することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、ナットの軸方向一端部若しくは両端部に加工チャック用の円筒形状部を設けておけば、チャック形状が複雑にならず、低コストな加工が可能である。

また、請求項６に記載の発明のように、循環機構は駒方式で、駒部材の位置を二面幅を構成する平面部と同一位相としておけば、駒加工深さを軽減させることができる。

本発明に係る駒式ボールねじは、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、転動路を周回経路とする循環機構とを備え、ナットの中心軸を隔てて互いに反対側の両側面に立設されるピンに連結部材がナット外径面に接触状態で回転自在に連結されるボールねじにおいて、前記ナット外径面の連結部材との接触部にピンに直交する二面幅を構成する平面部を設け、連結部材が平面部に面接触する構成となっているので、接触面圧が低下してナット外径の摩耗の進行を抑制することができる。また、平面部はピン穴の仕上げ加工時の基準面となるので、加工時のワークの姿勢が安定して、加工精度が向上する。

外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、転動路を周回経路とする循環機構とを備え、ナットの中心軸を隔てて互いに反対側の両側面に立設されるピンに連結部材がナット外径面に接触状態で回転自在に連結されるボールねじにおいて、前記ナット外径面の連結部材との接触部にピンに直交する二面幅を構成する平面部を設け、連結部材が平面部に面接触する構成となっている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明に係るボールねじの一実施形態を示す断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の平面図、図２（ａ）は図１のナットの平面図、図２（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

このボールねじ１は、図１（ａ）に示すように、外周面に螺旋状のねじ溝２ａが形成されたねじ軸２と、このねじ軸２に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝３ａが形成されたナット３と、対向する両ねじ溝２ａ、３ａにより形成された転動路に転動自在に収容された多数のボール４と、転動路を周回経路とする循環機構とを備え、ナット３の中心軸を隔てて互いに反対側の両側面に連結部材１０を連結するためのピン穴８が設けられている。ピン穴８にはピン７が固定され、このピン７に連結部材１０がナット外径面に対して接触状態で回転自在に連結されている。循環機構の循環方式は駒方式で、軸方向に所定間隔離間した位置に２列のボール循環列９、９が設けられ、ピン穴８は、２列のボール循環列９、９の軸方向中央に位置している。

各ボール循環列９、９を構成する駒部材５、５は、ナット３に設けられた駒窓６、６に嵌合されている。駒窓６は、ナット３の胴部の内外周面を貫通してねじ溝３ａの一部を切欠く断面略円形の貫通穴で、内径部から外方に向かって円筒状にストレートに延び、外径側の開口端縁に段部６ａが形成されている。

駒部材５のナット内方側の端部には、ねじ溝３ａの隣り合う１周分同士を連結する連結溝５ａが形成され、この連結溝５ａとねじ溝３ａの略１周の部分とでボール４の転動路を構成している。転動路内の内外のねじ溝２ａ、３ａ間に介在された多数のボール４は、ねじ溝２ａ、３ａに沿って転動し、そして、駒部材５の連結溝５ａに案内され、ねじ軸２のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝３ａに戻り、再びねじ溝２ａ、３ａに沿って転動する。駒部材５の連結溝５ａは、ナット３の隣接するねじ溝３ａ、３ａ間を滑らかに接続するように略Ｓ字状に湾曲して形成されている。連結溝５ａの深さは、ボール４が連結溝５ａ内でねじ軸２におけるねじ溝２ａのねじ山を越えることができる深さとされている。

ピン穴８、８は、２列のボール循環列９、９の軸方向中央に設けられるもので、ナット３の中心軸線に対して直交する直線に沿って同軸的に貫通形成されている。各ピン穴８、８は、外径側端部から内径側端部まで全長にわたって同一径の単純な円筒形状となっている。このピン穴８に固定されるピン７も円柱形状で、一端がピン穴８に圧入固定され、他端がナット３の外周面から所定長さだけ外方に突出している。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ナット３の外径面には、ピン穴８の中心軸線に直交する二面幅を構成する平面部１１、１１が設けられ、連結部材１０の内側面が平面部１１、１１に面接触する構成となっている。平面部１１の幅ａはピン穴８の直径より僅かに大きく、また、一方の平面部１１には、ピン穴８を中心として軸方向両側に駒窓６、６が直列に配置され、駒部材５の位置が二面幅を構成する平面部１１と同一位相となっている。
連結部材１０は二股形状で、ナット３の外径面を挟持する一対の腕部１０ａ、１０ａを有し、この腕部１０ａ、１０ａがピン７に回転自在に連結され、腕部１０ａ、１０ａ内側面が平面部１１、１１に摺動自在に接触している。

この実施形態のボールねじによれば、２つのピン穴８、８の中心軸に直交する二面幅が設けられているので、連結部材１０の各腕部１０ａ、１０ａは二面幅の平面部１１、１１と接触して接触面積が大きくなり、接触面圧が低下して磨耗の進行を抑制することができる。また、平面部１１、１１はピン穴８、８の仕上げ加工時の基準面となるので、加工時のワークの姿勢が安定して、加工精度が向上する。

次に、図３には、ボールねじに使用されるナットの他の実施形態を示している。
図３（ａ）はナットの平面図、図３（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。以下の説明では、上記実施形態と異なる点についてのみ説明するものとし、同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、この実施形態では、ナット３の中心軸に対して直交方向の平面部１１の側縁部分が、部分的に径方向外方に盛り上がった厚肉部１２となっており、厚肉となっている分だけ平面部１１の幅ｂを拡大し面積を増加させている。ナット３の基本的な形状は円筒形状で、その内外径差の肉厚ｃに対して、厚肉部１２はαだけ寸法が大きくなっている。このようにすれば、より一層接触面圧を低下させて磨耗の進行を抑えることができる。したがって、上記した実施形態よりもさらに接触面圧が低下し、摩耗の進行を抑制してアクチュエータの作動と耐久性向上を図ることができる。

厚肉部１２は、平面部１１の平面加工前に、ナット外径面の平面部１１に対応する円弧部分を鍛造加工によって押し潰し、円弧部分の肉を平面部の側縁側に塑性流動させることにより形成される。

一方、厚肉部１２があると、ナット３のねじ溝などを切削加工する際に、チャックすることが困難になるので、図３（ａ）に示すように、ナット３の軸方向一方側の端部に円筒形状部１３が設けられている。このように円筒形状部１３を設けておくことで、チャック形状が複雑にならず、低コストで加工が可能である。円筒形状部１３はナット３の両端に設けてもよい。また、平面部１１はナット３のピン穴８研削仕上げ加工時の基準面となるが、上記実施形態に対して面積が広くなるので、加工時のワークの姿勢が安定し、加工精度が向上する効果もある。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係るボールねじは、自動車の電動アクチュエータ等に使用されるボールねじに適用することができる。

（ａ）は、本発明に係るボールねじの一実施形態を示す正面断面図、（ｂ）は、（ａ）の平面図である。 （ａ）は、図１におけるボールねじのナットの平面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１のボールねじに用いられるナットの他の実施形態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・・ボールねじ
２・・・・・・・・・・ねじ軸
２ａ・・・・・・・・・ねじ溝（ねじ軸側）
３・・・・・・・・・・ナット
３ａ・・・・・・・・・ねじ溝（ナット側）
４・・・・・・・・・・ボール
５・・・・・・・・・・駒部材
５ａ・・・・・・・・・連結溝
６・・・・・・・・・・駒窓
６ａ・・・・・・・・・段部
７・・・・・・・・・・ピン
８・・・・・・・・・・ピン穴
９・・・・・・・・・・ボール循環列
１０・・・・・・・・・連結部材
１０ａ・・・・・・・・腕部
１１・・・・・・・・・平面部
１２・・・・・・・・・厚肉部
１３・・・・・・・・・円筒形状部

Claims (6)

1. 外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、転動路を周回経路とする循環機構とを備え、ナットの中心軸を隔てて互いに反対側の両側面に立設されるピンに連結部材がナット外径面に接触状態で回転自在に連結されるボールねじにおいて、
   前記ナット外径面の連結部材との接触部にピンに直交する二面幅を構成する平面部を設け、連結部材が平面部に面接触する構成となっていることを特徴とするボールねじ。
2. ピンは平面部に設けられたピン穴に固定される請求項１に記載のボールねじ。
3. ナットの中心軸に対して直交方向の平面部の側縁部分が部分的に径方向外方に盛り上がった厚肉部となっており、厚肉となっている分だけ平面部の幅を拡大し面積を増加させた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。
4. 厚肉部は、平面部の平面加工前に、ナット外径面の平面部に対応する円弧部分を鍛造加工によって押し潰し、円弧部分の肉を平面部の側縁側に塑性流動させることにより形成される請求項１乃至３のいずれかの項に記載のボールねじ。
5. ナットの軸方向一端部若しくは両端部に加工チャック用の円筒形状部を設けた請求項３または４に記載のボールねじ。
6. 循環機構は駒方式で、駒部材の位置を二面幅を構成する平面部と同一位相としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの項に記載のボールねじ。

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