JP2010190335A

JP2010190335A - ボールねじ装置

Info

Publication number: JP2010190335A
Application number: JP2009036059A
Authority: JP
Inventors: Katsura Koyagi; 桂小八木; Tadashi Fukao; 正深尾; Satoshi Kondo; 諭士近藤; Takahiro Kondo; 卓宏近藤
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd; JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp; KYB Corp
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】部品点数を削減するとともに、体格および質量を小さくすることも可能としたボールねじ装置を提供する。
【解決手段】ボールねじナット3が転がり軸受5の内輪を兼ねるものとされている。ボールねじナット3とボールスプライン外筒4との間に、環状のスペーサ6が介在されている。スペーサ6は、外周縁部がハウジング7に固定されている大径部11と、ボールスプライン外筒4の端面に当接する小径部12と、大径部11と小径部12とを連結する連結部13とを有している。スペーサ6の大径部11は、その内周縁部がボールねじナット3にラビリンスシールSを形成するための間隙をおいて対向させられることで、転がり軸受5のシール部として使用されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ボールねじ装置に関し、特に、ボールスプラインが付加されたボールねじ装置に関する。

ボールねじ装置として、ボールねじ軌道およびスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸のスプライン軌道にボールを介して嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えているものが知られており、電動アクチュエータなどで使用されている（特許文献１参照）。

特開平６−３００１０６号公報

上記特許文献１のボールねじ装置では、ボールねじナットを回転可能に支持するために転がり軸受が使用されており、この転がり軸受には、グリースを保持するためのシール部材が設けられている。

この種のボールねじ装置では、質量低減、部品点数削減などが求められており、上記特許文献１のボールねじ装置では、転がり軸受にシール部材が必要なことから、体格および質量が大きく、また、部品点数も多くなっており、それらの低減が課題となっている。

この発明の目的は、部品点数を削減するとともに、体格および質量を小さくすることも可能としたボールねじ装置を提供することにある。

この発明によるボールねじ装置は、ボールねじ軌道およびスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸のスプライン軌道にボールを介して嵌め合わされたボールスプライン外筒と、ボールねじナットを回転可能に支持する転がり軸受とを備えているボールねじ装置において、ボールねじナットが転がり軸受の内輪を兼ねるものとされるとともに、ボールねじナットとボールスプライン外筒との間に、環状のスペーサが介在されており、スペーサは、外周縁部がハウジングに固定されている大径部と、ボールスプライン外筒の端面に当接する小径部と、大径部と小径部とを連結する連結部とを有し、スペーサの大径部は、その内周縁部がボールねじナットにラビリンスシールを形成するための間隙をおいて対向させられることで、転がり軸受のシール部として使用されていることを特徴とするものである。

ボールねじ装置は、ねじ軸が直線移動、ボールねじナットが回転する形態で使用される。ボールねじナットを回転可能に支持するために、転がり軸受が使用され、ボールねじナットが転がり軸受の内輪を兼ねるものとされる。転がり軸受は、例えば、１つの４点接触の玉軸受からなるものとされる。

ボールねじナットとボールスプライン外筒との間には、環状のスペーサが介在され、スペーサは、周縁部がハウジングに固定されている大径部と、ボールスプライン外筒の端面に当接する小径部と、大径部と小径部とを連結する連結部とを有しているものとされていることで、ボールスプライン外筒の軸方向移動を規制することができる。

さらに、スペーサの大径部は、その内周縁部が転がり軸受の内輪を兼ねるボールねじナットにラビリンスシール形成用間隙をおいて対向させられていることで、転がり軸受のシール部として使用され、これにより、転がり軸受のシール部材をなくすことができる。

スペーサの連結部は、弾性変形させられており、その弾性力によって小径部を介してボールスプライン外筒を押圧していることが好ましい。このようにすると、スナップリングによるボールスプライン外筒の抜け止めを不要とすることができ、しかも、ボールスプライン外筒の抜け止めおよびガタ防止を両立させることができる。

この発明によるボールねじ装置は、アクチュエータ（モータによってボールねじナットが回転させられ、これにより、ねじ軸が直線移動する形態）として使用されることがあり、緩衝器（ねじ軸が外部からの力によって直線移動させられ、これにより、ボールねじナットが回転し、モータが発生する電磁力が減衰力となる形態）として使用されることがある。

ねじ軸は、往復直線移動し、通常、その所定量以上の移動を防止するためのストッパが設けられる。ストッパは、例えば、ねじ軸が所定量以上移動した際にハウジングに当接するフランジ部をねじ軸に設けることで形成することができ、また、ストッパは、ねじ軸と一体に直線移動する部材に形成してもよく、直線移動しない方の部材（ハウジングなど）に設けることもできる。

ねじ軸、ボールねじナットおよびボールスプライン外筒は、例えば、Ｓ４５Ｃ，Ｓ５５Ｃなどの炭素鋼製あるいはＳＡＥ４１５０鋼製とされ、また、ボールは、例えば、軸受鋼（ＳＵＪ２）製とされる。ボールねじナットは、軸受鋼（ＳＵＪ２）製としてもよい。

この発明のボールねじ装置によると、ボールねじナットが転がり軸受の内輪を兼ねるものとされるとともに、ボールねじナットとボールスプライン外筒との間に環状のスペーサが介在されており、スペーサは、外周縁部がハウジングに固定されている大径部と、ボールスプライン外筒の端面に当接する小径部と、大径部と小径部とを連結する連結部とを有し、スペーサの大径部は、その内周縁部がボールねじナットにラビリンスシールを形成するための間隙をおいて対向させられることで、転がり軸受のシール部として使用されているので、スペーサによって、ボールスプライン外筒の軸方向移動を規制することができるとともに、スペーサの大径部によって、ラビリンスシールを形成することができ、転がり軸受のシール部材をなくすことができる。これにより、部品点数を削減することができるだけでなく、ボールねじ装置の体格および質量も小さくすることができる。

図１は、この発明のボールねじ装置の実施形態を示す縦断面図である。図２は、ボールねじ装置の比較例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、左右は、各図の左右をいうものとする。

図１は、この発明によるボールねじ装置(1)の実施形態を示し、図２は、その比較例となるボールねじ装置(21)を示している。

図１および図２において、ボールねじ装置(1)(21)は、ボールねじ軌道(2a)および左右方向にのびるスプライン軌道(2b)が設けられた左右にのびる鋼製ねじ軸(2)と、ねじ軸(2)のボールねじ軌道(2a)にボールを介してねじ合わされた回転自在の鋼製ボールねじナット(3)と、ねじ軸(2)の下端部側においてスプライン軌道(2b)にボールを介して嵌め合わされてねじ軸(2)の左右方向（軸方向）直線運動を案内する鋼製ボールスプライン外筒(4)と、ボールねじナット(3)を回転可能に支持する鋼製転がり軸受(5)(25)と、ボールスプライン外筒(4)および転がり軸受(5)(25)を支持するハウジング(7)とを備えている。

そして、図２に示す比較例では、ボールスプライン外筒(4)の軸方向移動を規制するためにスナップリング(26)が使用されており、図１に示すこの発明のものでは、このスナップリング(26)に代えて、ボールねじナット(3)とボールスプライン外筒(4)との間に環状の鋼製スペーサ(6)が介在させられている。

ボールねじナット(3)は、転がり軸受(5)(25)の内輪を兼ねるものとされており、その外周面の中央部分には、左端部の外径よりも径が大きくかつ軌道溝を有する内輪形成部(3a)が設けられている
ハウジング(7)は、転がり軸受(5)(25)を支持する円筒状大径部(7a)と、ボールスプライン外筒(4)を支持する円筒状小径部(7b)と、大径部(7a)と小径部(7b)とを連結するテーパ状連結部(7c)とを有している。

転がり軸受(5)(25)の外輪(14)(34)は、ハウジング(7)の大径部(7a)の左端部内周に形成されためねじにねじ合わされた環状のおねじ部材(8)によってハウジング(7)に固定されている。

スペーサ(6)は、外周縁部がハウジング(7)に固定されている円板状大径部(11)と、ボールスプライン外筒(4)の右端面に当接する円板状小径部(12)と、大径部(11)と小径部(12)とを連結するテーパ状連結部(13)とを有している。

ハウジング(7)の連結部(7c)と大径部(7a)との境界部分には、軸方向に対して直交する平坦面(7d)が形成されており、スペーサ(6)の大径部(11)の外周縁部は、この平坦面(7d)と転がり軸受(5)の外輪(14)の左端面とで挟持されることで、ハウジング(7)に固定されている。

図１において、ボールスプライン外筒(4)は、ハウジング(7)の小径部(7b)の左端部に設けられた内向きフランジ部(7e)によって、左方への軸方向移動が規制されており、上記スペーサ(6)によって、右方への軸方向移動が規制されている。ボールスプライン外筒(4)は、また、キー(9)によって、ハウジング(7)に対して回転不可能とされている。

図２に示す比較例のボールねじ装置(21)において、スナップリング(26)は、図の右側から装着されるが、この装着位置がハウジング(7)の開口端（図の右端）から深い位置にあることから、円筒状小径部(7b)に形成された溝内に装着しにくいものとなっており、また、ボールスプライン外筒(4)を押圧していないことから、ボールスプライン外筒(4)のガタ発生の懸念がある。圧入することでボールスプライン外筒(4)を固定することが可能であるが、ボールスプライン外筒(4)を支持する円筒状小径部(7b)がハウジング(7)の開口端から深い位置にあることから、圧入が困難であり、また、万一圧入力が無くなった場合には、大きなガタが発生するという懸念もある。

これに対し、この発明によるボールねじ装置(1)のスペーサ(6)によると、その装着位置がハウジング(7)の円筒状小径部(7b)よりも開口端に近い側にあり、しかも、転がり軸受(5)の外輪(14)をハウジング(7)の開口端側から圧入することで、スペーサ(6)を溝内に装着することなく固定することができ、スナップリング(26)に比べて、装着作業が容易なものとなる。しかも、スペーサ(6)の連結部(13)は、弾性変形可能であるので、装着前のスペーサ(6)の軸方向寸法を装着時のものより若干大きく形成しておくことで、連結部(13)が撓んで、小径部(12)がボールスプライン外筒(4)を軸方向に押圧することになる。これにより、スナップリング(26)の欠点であるガタ防止機能不足が解消され、ボールスプライン外筒(4)のハウジング(7)からの抜け止めとガタ防止とを両立して実現することができる。

また、比較例のボールねじ装置(21)の転がり軸受(25)は、４点接触の玉軸受で、ボールねじナット(3)の外周部（内輪）と、外輪(34)と、両輪(3)(34)間に配置された複数の玉(35)と、両輪(3)(34)の左端部（ボールスプライン外筒(4)に近い側の端部）間に配置されたシール部材(36)とを有している。

これに対し、この発明によるボールねじ装置(1)の転がり軸受(5)は、４点接触の玉軸受で、ボールねじナット(3)の外周部（内輪）と、外輪(14)と、両輪(3)(14)間に配置された複数の玉(15)とを有しており、比較例のもので使用されているシール部材(36)が省略されて、スペーサ(6)がシール部材を兼ねるものとされている。

この発明によるボールねじ装置(1)では、スペーサ(6)にシール部材を兼ねさせるため、スペーサ(6)の大径部(11)の内径が転がり軸受(5)の内輪の外径（ボールねじナット(3)の外径）にほぼ等しくされており、スペーサ(6)の大径部(11)の内周縁部がわずかな間隙をおいてボールねじナット(3)の内輪形成部(3a)の左端部に対向させられることにより、スペーサ(6)の大径部(11)の内周縁部とボールねじナット(3)の内輪形成部(3a)左端部とによってラビリンスシール(S)が形成されている。このラビリンスシール(S)によって、転がり軸受(5)のグリースの保持がなされることで、転がり軸受(5)自体はシール部材を有しない構成となっている。

こうして、この発明のボールねじ装置(1)によると、シール部材の省略で部品点数を削減することができ、その分、質量も小さくすることができ、また、シール部材に相当する転がり軸受(5)部分の軸方向長さを短縮することで、ボールねじ装置(1)の体格を小さくすることも可能となる。このボールねじ装置(1)は、電動アクチュエータとして使用することができ、また、電磁緩衝器用として使用することもできる。

(1) ボールねじ装置
(2) ねじ軸
(2a) ボールねじ軌道
(2b) スプライン軌道
(3) ボールねじナット
(4) ボールスプライン外筒
(5) 転がり軸受
(6) スペーサ
(7) ハウジング
(11) 大径部
(12) 小径部
(13) 連結部
(S) ラビリンスシール

Claims

ボールねじ軌道およびスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸のスプライン軌道にボールを介して嵌め合わされたボールスプライン外筒と、ボールねじナットを回転可能に支持する転がり軸受とを備えているボールねじ装置において、
ボールねじナットが転がり軸受の内輪を兼ねるものとされるとともに、ボールねじナットとボールスプライン外筒との間に、環状のスペーサが介在されており、スペーサは、外周縁部がハウジングに固定されている大径部と、ボールスプライン外筒の端面に当接する小径部と、大径部と小径部とを連結する連結部とを有し、スペーサの大径部は、その内周縁部がボールねじナットにラビリンスシールを形成するための間隙をおいて対向させられることで、転がり軸受のシール部として使用されていることを特徴とするボールねじ装置。
スペーサの連結部は、弾性変形させられており、その弾性力によって小径部を介してボールスプライン外筒を押圧していることを特徴とする請求項１のボールねじ装置。