JP2011133016A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】座金とねじ軸との間の芯ずれを防止して、品質を向上させるボールねじ装置を提供する。
【解決手段】ボールねじ装置は、中空状のねじ軸4と、ねじ軸4にねじ合わされたボールねじナットと、外周面におねじを有し一端部をねじ軸4から突出させてねじ軸4に挿通されたロッド10と、ロッド10の突出部10aにねじ合わされた締結ナット11と、締結ナット11とねじ軸4端部との間に配された座金12とを備えている。座金12は、ロッド10が通される挿通孔12aを有し締結ナット11とねじ軸4端面4aとの間に介在させられた板状本体部16と、板状本体部16の内径に形成され軸方向内方に突出する円筒部17とから構成され、前記円筒部17が、ねじ軸4の内周面に圧入されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、ボールねじ装置に関し、特に、ロッドがねじ軸に挿通されたボールねじ装置に関する。

ねじ軸およびこれにボールを介してねじ合わされたボールねじナットを備えているボールねじ装置は、電動アクチュエータ用やショックアブソーバ用としてよく使用されており、例えば、特許文献１には、ボールねじナットにモータを接続し、ねじ軸が直進移動する形態とされたボールねじ装置を電磁ショックアブソーバに適用することが開示されている。

電磁ショックアブソーバは、タイヤからの軸方向（上下方向）振動をボールねじを用いて回転方向振動に変換し、モータを用いて減衰力制御を行うものである。

ボールねじは、車体側に設けられて、ねじ軸とタイヤからの力を受けるロッドとが結合されるものとされる。

上記のような電磁ショックアブソーバにおいてボールねじのねじ軸とロッドとを結合する場合、工具を使用した作業がねじ軸の上端側からしか行えないということがある。この場合、ねじ軸を中空状とするとともに、ロッドを長くし、ねじ軸内にロッドを挿通して、ロッドの上端部をねじ軸から突出させ、ねじ軸の下端部を固定しておいて、ねじ軸の上端部において、ロッドの上端部に形成されたおねじ部に締結ナットをねじ合わせることで、ねじ軸とロッドとを結合する構成とすることが考えられる。

特開２００８―１４３４３６号公報

上記のボールねじ装置では、ねじ軸の上端部に、ロッドが通された座金が配されており、座金の内径は、ロッドの径よりも大きく形成されていることがある。この場合、締結ナットでねじ軸とロッドとを締め付けていくと、座金がねじ軸に対して径方向にずれ、座金とねじ軸との間で、芯ずれが生じるおそれがある。

この発明の目的は、座金とねじ軸との間の芯ずれを防止して、品質を向上させる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、ボールねじ軌道が外周面に形成された中空状のねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道に対向するボールねじ軌道を有しねじ軸にねじ合わされたボールねじナットと、外周面におねじを有し一端部をねじ軸から突出させてねじ軸に挿通されたロッドと、ロッドの突出部にねじ合わされた締結ナットと、締結ナットとねじ軸端部との間に配された座金とを備えているボールねじ装置において、座金は、ロッドが通される挿通孔を有し締結ナットとねじ軸端面との間に介在させられた板状本体部と、板状本体部の内径に形成され軸方向内方に突出する円筒部とから構成され、前記円筒部が、ねじ軸の内周面に圧入されていることを特徴とするものである。

ねじ軸の下端部はロッドと共に固定され、ロッドはねじ軸よりも長く形成される。

座金は、プレスで成形され、板状本体部は、例えば、円環状に形成される。

ねじ軸端部の内径は、ねじ軸の中央部の内径に比べて大きく形成され、座金の円筒部の外径は、ねじ軸端部の内径よりも若干大きく形成される。座金の円筒部の内径は、ねじ軸の中央部分の内径と同じ大きさで形成される。そして、ロッドがねじ軸に挿通され、ロッドのおねじを有する突出部に締結ナットがねじ合わされる。締結ナットは、ねじ軸の上側で座金の板状本体部を介してねじ軸とロッドとを締め付ける。

従来のボールねじ装置において、座金は、板状本体部のみで構成されねじ軸の端面に配されており、板状本体部の内径は、ロッドの径よりも大きく形成されていた。これにより、ねじ軸の上側で座金を介して締結ナットを締め付けた場合、座金がねじ軸に対し径方向にずれ、ねじ軸と座金との間で芯ずれが生じるおそれがある。

これに対し、この発明のボールねじ装置によると、ねじ軸の上側で締結ナットを締め付ける際、座金の円筒部がねじ軸の内周面に圧入されて固定されているので、座金とねじ軸との間での芯ずれを防止することができる。

この発明において、板状本体部に、ボールねじ軌道が形成されていることで薄肉となっている薄肉部分との接触を回避する切り欠きが、形成されていることが好ましい。

薄肉部分は、ボールねじ軌道がねじ軸の先端まで形成されることにより、ボールねじ軌道の側壁の肉厚が薄くなって形成されるものである。

板状本体部に切り欠きが形成されていない場合、板状本体部は、ねじ軸の薄肉部分と接触し、薄肉部分は十分な耐久性を有していない可能性があるので、締結ナットを強く締め付けると、薄肉部分が破損するおそれがある。これに対し、板状本体部に切り欠きが形成されていると、板状本体部と薄肉部分との接触を防ぐことができ、薄肉部分の破損を防止することができる。

また、従来のボールねじ装置のように、座金が板状本体部のみで構成されている場合、板状本体部に切り欠きが形成されていても、座金の位相ずれにより板状本体部と薄肉部分とが接触するおそれがあるが、この発明では、座金に円筒部が設けられ、その円筒部がねじ軸に圧入されているので、座金とねじ軸との摩擦係数の方が、ナットと座金との間の摩擦係数よりも大きくなり、座金の位相ずれが防止される。これにより、座金の位相ずれによる、板状本体部と薄肉部分との接触を回避することができ、薄肉部分の破損を防止することができる。

この発明のボールねじ装置は、例えば、電磁ショックアブソーバとして、ねじ軸およびボールねじナットのいずれか一方がボールねじ回転部材、同他方がボールねじ直進部材とされて、ボールねじ回転部材がモータロータに結合され連動して回転し、これによって、ボールねじ直進部材が軸方向（上下方向）に直線移動する形式で使用される。このようなボールねじ装置は、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、または、モータによってねじ軸が回転させられ、これにより、ボールねじナットが直線移動する形態）として使用されることがある。

この発明のボールねじ装置によると、座金は、ロッドが通される挿通孔を有し締結ナットとねじ軸端面との間に介在させられた板状本体部と、板状本体部の内径に形成され軸方向内方に突出する円筒部とから構成され、前記円筒部が、ねじ軸の内周面に圧入されているので、座金とねじ軸との間における、芯ずれを防止し、ボールねじ装置の品質を向上させることができる。

図１は、この発明のボールねじ装置の第１実施形態を示す縦断面図である。 図２は、図１の部分拡大図である。 図３は、ねじ軸の端部を示す斜視図である。 図４は、座金の平面図である。 図５は、従来の座金が設けられたボールねじ装置の部分拡大図である。

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、上下は、図１の上下をいうものとする。

図１は、この発明によるボールねじ装置の第１実施形態を示している。図２は、座金が圧入されている状態を示すボールねじ装置の部分拡大図である。図３は、ねじ軸の端部を示す斜視図である。図４は、この発明の特徴部分である座金の平面図を示している。図５は、従来の座金が設けられたボールねじ装置の部分拡大図である。
ボールねじ装置(1)は、２条のボールねじ軌道(2)および上下方向（軸方向）にのびるスプラインみぞ(3)が交差して外周面に設けられた中空状の鋼製ねじ軸(4)と、ねじ軸(4)にボールを介して嵌め合わされたボールねじナット(5)と、ねじ軸(4)にボールを介して嵌め合わされてねじ軸(4)の上下方向直線運動を案内するスプラインナット(6)と、軸受(7)を介して中空軸(8)を回転可能に支持するとともにスプラインナット(6)を支持する円筒状のハウジング(9)と、おねじを有し一端部をねじ軸(4)から突出させてねじ軸(4)に挿通された中実状のロッド(10)と、ロッド(10)の突出部(10a)にねじ合わされた締結ナット(11)と、ねじ軸(4)の端面(4a)と締結ナット(11)との間に介在させられた座金(12)とを備えている。

ねじ軸(4)とロッド(10)とは、同心状に配置されており、ボールねじ装置(1)は、ハウジング(9)に対してスプラインナット(6)を軸方向の一定位置に回転も移動もしないように固定し、ボールねじナット(5)を軸方向の一定位置において回転はするが移動はしないように支持した状態で使用されている。また、ボールねじ装置(1)は、中空軸(8)の上部にモータロータ（図示略）が固定されることにより、中空軸(8)およびボールねじナット(5)を回転させて、ねじ軸(4)を直線移動させる形態で使用されている。

ボールねじ軌道(2)は、ねじ軸(4)の全長にわたって形成されている。ねじ軸(4)の先端は、ボールねじ軌道(2)が形成されることで、ボールねじ軌道(2)の側壁の肉厚が薄くなった薄肉部(13)となっている。

ねじ軸(4)の下端部(4c)は、ロッド(10)と共に固定具(14)によって固定されている。

ボールねじナット(5)は、略円筒状に成形され、その内周には、ボールねじ軌道(2)に対応する２条のボールねじ軌道(15)が形成されている。ボールねじナット(5)は、ねじ軸(4)の外周に径方向に若干の隙間を空けて嵌められており両ボールねじ軌道(2)(15)の空間を、ボールが転動するようになっている。

スプラインナット(6)は、ねじ軸(4)の外周に径方向に若干の隙間を空けて嵌められている。

座金(12)は、プレスにより成形され、ロッド(10)が通される挿通孔(12a)を有しねじ軸(4)の端面(4a)に接触する略円環状の板状本体部(16)と、板状本体部(16)の内径に形成され軸方向内方に突出する円筒部(17)とから構成されている。座金(12)は、円筒部(17)がねじ軸(4)の内周面に圧入されることで、ねじ軸(4)に固定されている。図４に示すように、板状本体部(16)の２箇所に切り欠き(18)が形成されている。切り欠き(18)は、座金(12)がねじ軸(4)に設けられた際、座金(12)の板状本体部(16)がねじ軸(4)の薄肉部(13)との接触を回避するように形成されている。

ねじ軸(4)の端部(4b)の内径は、ねじ軸(4)の中央部分の内径に比べて大きく形成されており、座金(12)の円筒部(17)の外径がねじ軸(4)の端部(4b)の内径よりも若干大きく形成されている。座金(12)の円筒部(17)の内径は、ねじ軸(4)の中央部分の内径と同じ大きさで形成される。そして、ロッド(10)がねじ軸(4)に挿通され、ロッド(10)のおねじを有する突出部(10a)に締結ナット(11)がねじ合わされている。締結ナット(11)は、座金(12)の板状本体部(16)を介してねじ軸(4)とロッド(10)とを締め付けている。

従来のボールねじ装置において、座金は、板状本体部のみで構成されねじ軸の端面に配されており、板状本体部の内径は、ロッド(10)の径よりも大きく形成されていた。これにより、ねじ軸の上側で締結ナット(11)を締め付けた場合、座金がねじ軸に対し径方向にずれ、ねじ軸と座金との間で芯ずれが生じるおそれがある。そして、芯ずれが生じると、締め付けによりねじ軸にかかる力がねじ軸の端面上で異なり、ねじ軸の下端部は、ロッド(10)と共に固定されているので、ねじ軸に反りが生じるおそれがある。また、締結ナット(11)の締め付けにより、座金とねじ軸との間に位相ずれが生じるおそれがある。さらに、図５に示すように、座金とねじ軸の薄肉部(13)とが接触しているので、締結ナット(11)を強く締め付けると、薄肉部(13)が破損するおそれがある。

これに対し、この発明のボールねじ装置(1)によると、ねじ軸(4)の上側で締結ナット(11)を締め付ける際、座金(12)の円筒部(17)がねじ軸(4)の内周面に圧入されているので、ねじ軸(4)と座金(12)との間での芯ずれを防止することができる。また、座金(12)の円筒部(17)がねじ軸(4)に圧入されて固定されているので、座金(12)とねじ軸(4)との摩擦係数の方が、締結ナット(11)と座金(12)との間の摩擦係数よりも大きくなり、位相ずれを防止することができる。さらに、座金(12)には、２箇所の切り欠き(18)が形成されているので、板状本体部(16)と薄肉部(13)とが接触することを防ぐことができ、薄肉部(13)の破損を防止することができる。

このボールねじ装置(1)は、例えば、自動車の電磁サスペンション用として使用するのに適している。電磁サスペンションは、タイヤから伝わる軸方向の運動をボールねじ機構により回転運動に変換し、この回転運動をモータに取り込んで、モータで発生する電磁力を減衰力として利用する緩衝器である。この場合、モータの回転駆動力をボールねじナット(5)を介してねじ軸(4)の軸方向推力に変換し、推力の軸方向反力を軸受で支持してねじ軸(4)を直線運動させ、ねじ軸(4)に作用する軸方向荷重をボールねじナット(5)で負荷するとともに、トルクをスプラインナット(6)で支持した状態での使用となる。

(1) ボールねじ装置
(2) ボールねじ軌道
(4) ねじ軸
(4a) 端面
(4b) 端部
(5) ボールねじナット
(10) ロッド
(10a) 突出部
(11) 締結ナット
(12) 座金
(12a) 挿通孔
(13) 薄肉部
(16) 板状本体部
(17) 円筒部
(18) 切り欠き

Claims (2)

1. ボールねじ軌道が外周面に形成された中空状のねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道に対向するボールねじ軌道を有しねじ軸にねじ合わされたボールねじナットと、外周面におねじを有し一端部をねじ軸から突出させてねじ軸に挿通されたロッドと、ロッドの突出部にねじ合わされた締結ナットと、締結ナットとねじ軸端部との間に配された座金とを備えているボールねじ装置において、
   座金は、ロッドが通される挿通孔を有し締結ナットとねじ軸端面との間に介在させられた板状本体部と、板状本体部の内径に形成され軸方向内方に突出する円筒部とから構成され、前記円筒部が、ねじ軸の内周面に圧入されていることを特徴とするボールねじ装置。
2. 前記板状本体部に、ボールねじ軌道が形成されていることで薄肉となっている薄肉部分との接触を回避する切り欠きが、形成されていることを特徴とする請求項１のボールねじ装置。

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