JP2016188674A - Ball Screw - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の電動パワーステアリングのアクチュエータやトランスミッションの油圧切替を行うスプールバルブ駆動部等に使用されるボールねじに関し、特に、ねじ軸とナットとの間に配置したボール循環型のボールねじに関する。 The present invention relates to a ball screw used for an actuator of an electric power steering of an automobile or a spool valve drive unit for switching hydraulic pressure of a transmission, and more particularly to a ball circulation type ball screw disposed between a screw shaft and a nut. .
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た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、例えば、ナットを回転運動させることでねじ軸を直線運動させる運動変換機構として使用されている。 The ball screw is composed of a screw shaft having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface, a nut externally fitted to the screw shaft, and a spiral screw groove formed on the inner peripheral surface, and both opposing screw grooves. A plurality of balls accommodated in the formed rolling path and a circulation mechanism having the rolling path as a circulation path are used as, for example, a motion conversion mechanism that linearly moves the screw shaft by rotating the nut. ing.
こうしたボールねじのうちボール非循環型ボールねじとして、ボールがばらつかないように保持器でボールを保持し、ボールが循環しない非循環式のリテーナ付ボールねじが知られている。この種のボールねじでは、保持器のスペースの制約によりねじ溝が浅くなることから、接触角を大きく取れないと言う課題がある。この課題を解決したものとして図5に示すようなボールねじが知られている。このボールねじ51は、ねじ軸52とナット53およびボール54を有している。ねじ軸52の外周面には、その深さがボール54の半径より僅かに浅い2条の螺旋状のボール転動溝(ねじ溝)52aが形成されている。
Among these ball screws, as a non-circular ball screw, a non-circulating retainer ball screw is known in which a ball is held by a cage so that the ball does not vary, and the ball does not circulate. In this type of ball screw, there is a problem that the contact angle cannot be increased because the screw groove becomes shallow due to the restriction of the cage space. As a solution to this problem, a ball screw as shown in FIG. 5 is known. The
ナット53の内周面中央には、ねじ軸52の外径よりやや大きい内径を有する環状凸部55が設けられている。環状凸部55の軸方向両側には、環状のボール転動溝53aが形成されている。環状のボール転動溝53aの軸方向外側に位置するナット53の開口端部内には、係止溝56が形成され、この開口端部内にボール54と共にねじ軸52に対して公転する薄板リング状の保持器57を嵌入した後、係止溝56に止め輪58を装着して保持器57が位置決め固定されている。また、ナット53の外周には、ナット53をハウジング等に固定するためのキー溝59が形成されている。
An
ここで、図6に示すように、ボール54の直径をDa、ねじ軸52のボール転動溝52aの曲率半径をRs、ナット53のボール転動溝53aの曲率半径をRn、ボール54が両ボール転動溝52a、53aとアンギュラコンタクトする接触角をαとする。ここでは、Rs=Rn=0.52〜0.58Daに設定されている。
Here, as shown in FIG. 6, the diameter of the
ボール54のピッチサークルDp上に左右のボール54、54の中心があり、左右のボール54、54が両ボール転動溝52a、53aに接触角αで複列アンギュラコンタクトするように、左右それぞれに、接触角線上に接触点からRs、Rnの距離に両ボール転動溝52a、53aの曲率中心Os、Onがある。
The center of the left and
左右の曲率中心Os、Os間の距離Psおよび左右の曲率中心On、On間の距離Pnが決定され、このPsがねじ軸52のボール転動溝52aのピッチになり、Pnがナット53のボール転動溝53aのピッチとなる。左右のボール54、54が両ボール転動溝52a、53aに接触角αで外向きにアンギュラコンタクトするためには、Pn>Psの関係が必要である。
The distance Ps between the left and right curvature centers Os and Os and the distance Pn between the left and right curvature centers On and On are determined. This Ps is the pitch of the
ボール54は、ナット53の環状のボール転動溝53aの1回路に2個ずつ合計4個が、両ボール転動溝52a、53a間に介装された後、保持器60によって転動自在に保持されている。この保持器60は前述した保持器57と一部構成が異なり、4個の凹所61が等配に形成され、ボール54はこれらの凹所61内に当接保持され、ボール54と共にねじ軸52に対して公転する。
A total of four
凹所61の数はねじ軸52のボール転動溝52aの条数によって異なり、2条の場合は2個、3条の場合は3個になり、この例は、図7に示すように、凹所61の数は4個で、4条ねじの場合を示している。
The number of the
このように、ボール54がねじ軸52の螺旋状のボール転動溝52aおよびナット53の環状のボール転動溝53aと複列外向きのアンギュラコンタクトすると共に、環状のボール転動溝53aの軸方向外側に位置するナット53の開口端部内に、ボール54を転動自在に保持し、かつボール54と共にねじ軸52に対して公転する板リング状の保持器57、60が嵌着されているので、ねじ軸52の外周面とナット53の内周面との隙間を小さくすることができ、その結果、ねじ軸52のボール転動溝52aおよびナット53のボール転動溝53aの深さを深くすることができる。このため、ボール54が両ボール転動溝52a、53aとアンギュラコンタクトする接触角αを大きくでき、軸方向荷重に対する剛性が増大する(例えば、特許文献1参照。)。
In this way, the
この従来のボールねじ51は、保持器付きボールねじの保持器の制約によりねじ溝が浅くなることから接触角を大きく取れないという課題に対し、ナット53の溝(環状のボール転動溝53a)形状を片側のみ、つまり略4分の1円弧(4条ねじ)とし、空いたスペースに保持器57、60を配置したものであるが、ねじ軸52の螺旋状のボール転動溝52aに対し、ナット53のボール転動溝53aは環状であり、ねじ軸52と相対回転しながら軸方向に移動する非循環型のボールねじ51であるため、ナット53の回転が許容されるシステムのみに適用されるか、あるいはナット53の回転を受ける構造が別途必要となる課題がある。
In the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ナットの螺旋状のねじ溝を片側のみのねじ溝とし、1巻きのねじ溝の接続部をS字状のボール循環部とする循環型のボールねじを着想したもので、ボールねじの適用に制約がなくなると共に、ナットのねじ溝のアンダーカットをなくし、型物で製造することができる低コスト化を図ったボールねじを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a circulation in which a spiral thread groove of a nut is a thread groove on only one side and a connection part of a single thread groove is an S-shaped ball circulation part. Inspired by the ball screw of the mold, there are no restrictions on the application of the ball screw, and there is no need to undercut the thread groove of the nut, and to provide a low cost ball screw that can be manufactured with a mold. It is an object.
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円筒状のナットと、対向する前記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、を備えたボールねじにおいて、前記ナットの内周面の軸方向中央部に環状凸部が形成され、この環状凸部の軸方向両側に前記ねじ溝が形成され、このねじ溝が片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略4分の1円弧を螺旋状に1巻き2列に形成され、前記ねじ軸のねじ溝との間に収容される前記ボールが、複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されると共に、前記ナットのねじ溝の一部にボール循環部が設けられ、このボール循環部が前記ねじ軸のねじ溝の隣り合う1周分同士を滑らかに接続するようにS字状に湾曲し、前記ナットのねじ溝よりも溝深さが深く形成されている。
In order to achieve such an object, the invention according to
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円筒状のナットと、対向する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、を備えたボールねじにおいて、ナットの内周面の軸方向中央部に環状凸部が形成され、この環状凸部の軸方向両側にねじ溝が形成され、このねじ溝が片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略4分の1円弧を螺旋状に1巻き2列に形成され、ねじ軸のねじ溝との間に収容されるボールが、複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されると共に、ナットのねじ溝の一部にボール循環部が設けられ、このボール循環部がねじ軸のねじ溝の隣り合う1周分同士を滑らかに接続するようにS字状に湾曲し、ナットのねじ溝よりも溝深さが深く形成されているので、ねじ軸のねじ溝およびナットのねじ溝の深さを深くすることができ、ボールが両ねじ溝とアンギュラコンタクトする接触角を大きくできて軸方向荷重に対する剛性を増大させることができると共に、ナットのボール転動溝が環状で、ねじ軸と相対回転しながら軸方向に移動する従来の非循環型のボールねじのように、ボールねじの適用に制約が生じることがなく、ナットのねじ溝のアンダーカットをなくし、型物で製造することができる低コスト化を図ったボールねじを提供することができる。 Thus, a screw shaft having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface, a cylindrical nut externally fitted to the screw shaft and having a helical thread groove formed on the inner peripheral surface, and an opposing screw A ball screw having a plurality of balls housed in a rolling path formed by a groove, an annular convex portion is formed at an axially central portion of an inner peripheral surface of the nut, and both axial sides of the annular convex portion A thread groove is formed on the one side, and this thread groove is an undercut-free groove on only one side. A substantially 1/4 arc is spirally formed in two rows and accommodated between the thread groove of the screw shaft. The ball is configured to make double row outward angular contact, and a ball circulation part is provided in a part of the thread groove of the nut, and this ball circulation part corresponds to one round of the screw groove of the screw shaft. Curved in an S shape to smoothly connect each other, and the thread groove of the nut Since the depth of the groove is also deep, the depth of the screw shaft screw groove and nut screw groove can be increased, and the contact angle at which the ball makes angular contact with both screw grooves can be increased to increase the axial direction. It can increase the rigidity against the load, and the ball rolling groove of the nut is annular, and it can be applied to the ball screw like a conventional non-circulating ball screw that moves in the axial direction while rotating relative to the screw shaft. It is possible to provide a ball screw that can be manufactured with a mold without any restriction, undercutting of a thread groove of a nut, and capable of being manufactured with a mold.
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記ナットのボール循環部が片側のみのアンダーカットフリーに形成され、前記ナットの胴部に内外の周面に貫通し、前記ボール循環部の軸方向外側に位置する当該ナットの開口端部側に保持孔が穿設され、この保持孔にガイド部材が嵌合されると共に、このガイド部材に前記ナットのボール循環部に対して、それを補完するもう片方のS字状溝からなる保持溝が形成され、この保持溝と前記ボール循環部とで前記ボールが転動自在に保持されていれば、ナットを型物で製造することができ、低コスト化を図ると共に、ボール循環部が片側のみのアンダーカットフリーに形成されていても、転動路を転動するボールを安定して保持することができる。
Preferably, as in the invention described in
また、請求項3に記載の発明のように、前記ガイド部材が端部に舌片が形成された円柱状の嵌合部と、一方の端面に前記保持溝が形成され、前記嵌合部の基部となる矩形状の保持部とを備え、前記ナットの保持孔の外径側の開口部にテーパ状の座グリ部が形成され、この座グリ部に前記ガイド部材の舌片を塑性変形させ、密着した状態で当該ガイド部材が前記ナットに加締固定されていれば、簡単な作業で安定してガイド部材をナットに固定することができ、低コスト化を図ることができる。 According to a third aspect of the present invention, the guide member is formed with a cylindrical fitting portion in which a tongue piece is formed at an end portion, and the holding groove is formed on one end surface of the fitting portion. A rectangular holding portion serving as a base, and a tapered counterbore portion is formed in the opening on the outer diameter side of the holding hole of the nut. The tongue piece of the guide member is plastically deformed in the counterbore portion. If the guide member is caulked and fixed to the nut in a close contact state, the guide member can be stably fixed to the nut with a simple operation, and the cost can be reduced.
また、請求項4に記載の発明のように、前記ガイド部材の保持部の両端部外周面が、前記ナットの内径に沿った円弧状に形成されていれば、ガイド部材がナットの保持孔に嵌合された時、ナットの内径に密着された状態で衝合され、ナットに対してガイド部材をガタなく安定して位置決めされると共に、ガイド部材が保持孔から径方向外方に抜け出すのを防止することができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項5に記載の発明のように、前記ナットのねじ溝間のピッチに対し、前記ねじ軸のねじ溝のピッチが、前記ボールと両ねじ溝との間に形成される接触角に対応する設計上のピッチよりも小さく設定され、前記ボールに予圧が付与されていれば、ボールねじのガタを抑制することができると共に、軸方向荷重やモーメント荷重に対する剛性を高めることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項6に記載の発明のように、前記ナットがMIMによって成形された焼結金属からなっていれば、加工度が高く複雑な形状であっても容易に、かつ精度良く所望の形状・寸法に成形することができ、低コスト化を図ることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項7に記載の発明のように、前記ガイド部材がMIMによって成形された焼結金属からなっていれば、加工度が高く複雑な形状であっても容易に、かつ精度良く所望の形状・寸法に成形することができると共に、舌片を塑性変形させてナットの保持孔に加締固定することができる。
Further, as in the invention described in
本発明に係るボールねじは、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円筒状のナットと、対向する前記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、を備えたボールねじにおいて、前記ナットの内周面の軸方向中央部に環状凸部が形成され、この環状凸部の軸方向両側に前記ねじ溝が形成され、このねじ溝が片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略4分の1円弧を螺旋状に1巻き2列に形成され、前記ねじ軸のねじ溝との間に収容される前記ボールが、複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されると共に、前記ナットのねじ溝の一部にボール循環部が設けられ、このボール循環部が前記ねじ軸のねじ溝の隣り合う1周分同士を滑らかに接続するようにS字状に湾曲し、前記ナットのねじ溝よりも溝深さが深く形成されているので、ねじ軸のねじ溝およびナットのねじ溝の深さを深くすることができ、ボールが両ねじ溝とアンギュラコンタクトする接触角を大きくできて軸方向荷重に対する剛性を増大させることができると共に、ナットのボール転動溝が環状で、ねじ軸と相対回転しながら軸方向に移動する従来の非循環型のボールねじのように、ボールねじの適用に制約が生じることがなく、ナットのねじ溝のアンダーカットをなくし、型物で製造することができる低コスト化を図ったボールねじを提供することができる。 A ball screw according to the present invention includes a screw shaft having a helical thread groove formed on an outer peripheral surface, and a cylindrical nut that is fitted on the screw shaft and has a spiral thread groove formed on an inner peripheral surface thereof. A plurality of balls accommodated in a rolling path formed by the opposing thread grooves, and an annular convex portion is formed at an axially central portion of the inner peripheral surface of the nut. The screw groove is formed on both axial sides of the convex portion, and this screw groove is an undercut-free groove on only one side, and is formed in one row and two rows spirally with a quarter arc. The balls accommodated between the screw grooves are configured to make double-row outward angular contact, and a ball circulation part is provided in a part of the screw groove of the nut, and the ball circulation part is Smooth contact between adjacent ones of the thread groove on the screw shaft And the groove depth is deeper than the thread groove of the nut, so that the depth of the thread groove of the screw shaft and the thread groove of the nut can be increased, The angle of contact between the screw grooves and the angular contact can be increased to increase the rigidity against the axial load, and the ball rolling groove of the nut is annular and moves in the axial direction while rotating relative to the screw shaft. Provides a low-cost ball screw that can be manufactured in a mold without the restriction of the application of the ball screw and the undercut of the screw groove of the nut as in the case of a non-circulating ball screw can do.
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円筒状のナットと、対向する前記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、を備えたボールねじにおいて、前記ナットの内周面の軸方向中央部に環状凸部が形成され、この環状凸部の軸方向両側に前記ねじ溝が形成され、このねじ溝が片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略4分の1円弧を螺旋状に1巻き2列に形成され、前記ねじ軸のねじ溝との間に収容される前記ボールが、複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されると共に、前記ナットのねじ溝の一部にボール循環部が設けられ、このボール循環部が前記ねじ軸のねじ溝の隣り合う1周分同士を滑らかに接続するようにS字状に湾曲し、前記ナットのねじ溝よりも溝深さが深く、片側のみのアンダーカットフリーに形成されると共に、前記ナットの胴部に内外の周面に貫通し、前記ボール循環部の軸方向外側に位置する当該ナットの開口端部側に保持孔が穿設され、この保持孔にガイド部材が嵌合され、このガイド部材に前記ナットのボール循環部に対して、それを補完するもう片方のS字状溝からなる保持溝が形成されて前記ボール循環部とで前記ボールが転動自在に保持されている。 Formed by a screw shaft having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface, a cylindrical nut externally fitted to the screw shaft and having a spiral thread groove formed on the inner peripheral surface, and the opposing thread groove A plurality of balls accommodated in the rolling path, wherein an annular convex portion is formed at an axial central portion of the inner peripheral surface of the nut, and the annular convex portions are formed on both axial sides of the annular convex portion. A thread groove is formed, and this thread groove is an undercut-free groove on only one side, and is formed in two lines in one row and two rows spirally with a substantially 1/4 arc, and is accommodated between the thread grooves of the screw shaft. The balls are configured to make double row outward angular contact, and a ball circulation portion is provided in a part of the screw groove of the nut, and the ball circulation portion is adjacent to the screw groove of the screw shaft. Curved in an S shape to smoothly connect one circle The groove depth is deeper than the thread groove of the nut, and it is formed to be undercut free on only one side, penetrates the inner and outer peripheral surfaces of the nut body, and is located on the outer side in the axial direction of the ball circulation portion. A holding hole is formed on the opening end side of the nut, and a guide member is fitted into the holding hole. The other S-shape that complements the ball circulating portion of the nut with the guide member. A holding groove made of a groove is formed, and the ball is held by the ball circulating portion so as to roll freely.
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は、(a)は、本発明に係るボールねじの一実施形態を示す縦断面図、(b)は、(a)のI−Iに沿った横断面図、図2は、図1のナットにおける循環部を示す縦断面図、図3(a)は、図1のボール接触状態を示す要部断面図、(b)は、図1のボール循環部を示す要部断面図、図4は、本発明に係るガイド部材を示し、(a)は、下面図、(b)は、正面図、(c)は、上面図、(d)、(e)は、斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1A is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a ball screw according to the present invention, FIG. 1B is a transverse sectional view taken along line II of FIG. 1A, and FIG. FIG. 3A is a cross-sectional view of the main part showing the ball contact state of FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the main part showing the ball circulation part of FIG. 4 shows a guide member according to the present invention, (a) is a bottom view, (b) is a front view, (c) is a top view, and (d) and (e) are perspective views.
図1(a)、(b)に示すボールねじ1は、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収容された複数のボール4と、これらボール4の保持部材となるガイド部材5とを備えている。
A
ねじ軸2のねじ溝2aの断面形状は、サーキュラアーク形状であってもゴシックアーク形状であっても良いが、ここではボール4との接触角が大きくとれ、アキシアルすきまが小さく設定できるゴシックアーク形状に形成されている。これにより、軸方向荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動の発生を抑制することができる。
The cross-sectional shape of the
ここで、ナット3は、図1(a)に示すように、内周面の軸方向中央部に環状凸部10が形成され、この環状凸部10の内径10aは、ねじ軸2の外径よりも僅かに大径に設定されている。環状凸部10の軸方向両側には、螺旋状のねじ溝3aが形成されている。このねじ溝3aは片側のみ(アンダーカットフリー)の溝で、略4分の1円弧を螺旋状に1巻き2列に形成されている。そして、ねじ溝3aの溝底から端面方向に延びる内径3bが形成されている。
Here, as shown in FIG. 1A, the
図2に示すように、ナット3のねじ溝3aのボール循環部(溝)7は、ねじ軸2のねじ溝2aの隣り合う1周分同士を滑らかに接続するようにS字状に湾曲して形成され、このボール循環部7と後述するガイド部材5の保持溝5aとでボール4の転動路を構成している。
As shown in FIG. 2, the ball circulation portion (groove) 7 of the
ナット3のねじ溝3aとねじ軸2のねじ溝2a間に転動自在に収容されるボール4は、図3(a)に拡大して示すように、接触角θでもって複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されている。一方、図3(b)に示すように、ボール循環部7は、ナット3のねじ溝3aよりも溝深さが深くなるように形成され、溝底から端面方向に延びる内径3cが形成されている。そして、転動路内の内外のねじ溝2a、3a間に介在された複数のボール4は、ねじ溝2a、3aに沿って転動し、ナット3のボール循環部7とガイド部材5の保持溝5aで構成された転動路に案内されると共に、ねじ軸2のねじ山を乗り越えて隣り合うねじ溝2aに戻り、再びねじ溝2a、3aに沿って転動する。ナット3のボール循環部7とガイド部材5の保持溝5a間を転動するボール4は、ナット3のボール循環部7のS字状溝は片側のみ(アンダーカットフリー)の溝のため、このボール循環部7と、もう片方のS字状溝を補完するガイド部材5の保持溝5aとによって転動自在に保持されている。これにより、ボール循環部7が片側のみのアンダーカットフリーに形成されていても、転動路を転動するボール4を安定して保持することができる。
As shown in an enlarged view in FIG. 3 (a), the
図1(b)に示すように、円筒状のナット3の胴部には、内外の周面に貫通して断面略円形の保持孔6が穿設されている。この保持孔6は、ナット3のボール循環部7の軸方向外側に位置するナット3の開口端部側に穿設され、この保持孔6にガイド部材5が嵌合されている。ガイド部材5は、図4に示すように、ナット3の保持孔6に対応して断面略円形の嵌合部8と、この嵌合部8の基部となる保持部9とを備えている。
As shown in FIG. 1B, a holding
ガイド部材5の嵌合部8は円柱状に形成され、外周の対向する位置に平坦面8a、8aが形成されている。また、後述するガイド部材5をナット3に固定するために、嵌合部8の端部に直線状の凹溝8b、8bが形成され、これら凹溝8b、8bによって舌片8cが形成されている。
The
また、ガイド部材5の保持部9は蒲鉾状に形成され、対向する平行な平坦面9a、9aと、これら平坦面9a、9aを繋ぐ円弧面9bおよびS字状に形成された保持溝5aを備えている。また、嵌合部8側の外周面のうち平坦面9a側の両端部外周面9cが円弧状に形成されている。この外周面9cの曲率半径は、(b)に示すように、ナット3の内径3cと略同一の曲率半径に設定され、ガイド部材5がナット3の保持孔6に嵌合された時、ナット3の内径3cに密着された状態で衝合される(図3(b)参照)。これにより、ナット3に対してガイド部材5をガタなく安定して位置決めされると共に、ナット3に対してガイド部材5が保持孔6から径方向に抜け出すのを防止している。
The holding
図1(b)に示すように、ナット3の保持孔6の外径側の開口部には、テーパ状の座ぐり部6aが形成されている。そして、この座ぐり部6aにガイド部材5の舌片8cを塑性変形させ、密着した状態でガイド部材5がナット3に加締固定されている。これにより、簡単な作業で安定してガイド部材5をナット3に固定することができ、低コスト化を図ることができる。
As shown in FIG. 1B, a tapered counterbore 6 a is formed in the opening on the outer diameter side of the holding
本実施形態では、ガイド部材5は、金属粉末を可塑状に調整し、射出成形機で成形される焼結合金からなる。この射出成形に際しては、まず、金属粉と、プラスチックおよびワックスからなるバインダとを混練機で混練し、その混練物をペレット状に造粒する。造粒したペレットは、射出成形機のホッパに供給し、金型内に加熱溶融状態で押し込む、所謂MIM(Metal Injection Molding)により成形されている。こうしたMIMによって成形される焼結合金であれば、加工度が高く複雑な形状であっても容易に、かつ精度良く所望の形状・寸法に成形することができる。
In this embodiment, the
前記金属粉として、後に浸炭焼入が可能な材質、例えば、C(炭素)が0.13wt%、Ni(ニッケル)が0.21wt%、Cr(クロム)が1.1wt%、Cu(銅)が0.04wt%、Mn(マンガン)が0.76wt%、Mo(モリブデン)が0.19wt%、Si(シリコン)が0.20wt%、残りがFe(鉄)等からなるSCM415を例示することができる。ガイド部材5は、浸炭焼入れおよび焼戻し温度を調整して行われる。また、ガイド部材5の材料としてこれ以外にも、Niが3.0〜10.0wt%含有し、加工性、耐食性に優れた材料(日本粉末冶金工業規格のFEN8)、あるいは、Cが0.07wt%、Crが17wt%、Niが4wt%、Cuが4wt%、残りがFe等からなる析出硬化系ステンレスSUS630であっても良い。このSUS630は、固溶化熱処理で20〜33HRCの範囲に表面硬さを適切に上げることができ、強靭性と高硬度を確保することができる。
As the metal powder, a material that can be subsequently carburized and hardened, for example, C (carbon) is 0.13 wt%, Ni (nickel) is 0.21 wt%, Cr (chromium) is 1.1 wt%, Cu (copper) Exemplifies SCM415 which is 0.04 wt%, Mn (manganese) is 0.76 wt%, Mo (molybdenum) is 0.19 wt%, Si (silicon) is 0.20 wt%, and the rest is Fe (iron). Can do. The
また、ナット3は、前述したガイド部材5と同様、焼結合金からMIMにより成形されている。本発明に係るナット3は、ねじ溝3aが片側のみのアンダーカットフリーの溝で形成されているため、この種のMIMによる成形に好適である。なお、MIMに限らず、例えば、鍛造加工によって形成することもできる。一方、ねじ軸2はS55C等の中炭素鋼あるいはSCM415やSCM420等の肌焼き鋼からなり、高周波焼入れ、あるいは浸炭焼入れによってその表面に55〜62HRCの範囲に硬化処理が施されている。
Moreover, the
本発明に係るボールねじは、ナット3の螺旋状のねじ溝3aが片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略4分の1円弧を螺旋状に1巻き2列に形成され、ねじ軸2のねじ溝2aとの間に収容されるボール4が接触角θでもって複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されていると共に、S字状溝は片側のみのアンダーカットフリーの溝からなるナット3のボール循環部7に対して、それを補完するもう片方のS字状溝からなるガイド部材5の保持溝5aによって転動するボール4を保持するように構成されているので、ねじ軸2のねじ溝2aおよびナット3のねじ溝3aの深さを深くすることができ、ボール4が両ねじ溝2a、3aとアンギュラコンタクトする接触角θを大きくできて軸方向荷重に対する剛性を増大させることができると共に、ナットのボール転動溝が環状で、ねじ軸と相対回転しながら軸方向に移動する従来の非循環型のボールねじのように、ボールねじの適用に制約が生じることがなく、ナットのねじ溝のアンダーカットをなくし、型物で製造することができる低コスト化を図ったボールねじを提供することができる。
In the ball screw according to the present invention, the
ボールねじに予圧を付与する場合、予圧量に応じて設計寸法よりも大径のボールを介装しても良いが、図1(a)に示すように、ナット3のねじ溝3a間のピッチP1に対し、ねじ軸2のねじ溝2aのピッチP2を、その予圧量に応じて所望の接触角θに対応したピッチP1よりも小さく設定する、すなわち、接触角がθとなる設計上のピッチよりも小さく設定することにより、ボール4に容易に予圧を付与することができる。これにより、ボールねじのガタを抑制することができると共に、軸方向荷重やモーメント荷重に対する剛性を高めることができる。なお、ボール循環部7とガイド部材5の保持溝5aで構成される転動路内では、ボール4がねじ軸2のねじ山をスムーズに乗り越えるようにすきまが形成されている。
When preload is applied to the ball screw, a ball having a diameter larger than the design dimension may be interposed depending on the amount of preload, but as shown in FIG. The pitch P2 of the
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。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係るボールねじは、自動車の電動パワーステアリングのアクチュエータやトランスミッションの油圧切替を行うスプールバルブ駆動部等に使用されるボールねじに適用することができる。 The ball screw according to the present invention can be applied to a ball screw used for an actuator of an electric power steering of an automobile, a spool valve driving unit for switching a hydraulic pressure of a transmission, or the like.
1 ボールねじ
2 ねじ軸
2a、3a ねじ溝
3 ナット
3b、3c ナットの内径
4 ボール
5 ガイド部材
5a 保持溝
6 保持孔
6a 座ぐり部
7 ボール循環部
8 嵌合部
8a、9a 平坦面
8b 凹溝
8c 舌片
9 保持部
9b 円弧面
9c 外周面
10 環状凸部
10a 環状凸部の内径
51 ボールねじ
52 ねじ軸
52a、53a ボール転動溝
53 ナット
54 ボール
55 環状凸部
56 係止溝
57、60 保持器
58 止め輪
59 キー溝
61 凹所
Da ボールの直径
Dp ボールのピッチサークル
On ナットのボール転動溝の曲率中心
Os ねじ軸のボール転動溝の曲率中心
P1 ナットのねじ溝のピッチ
P2 ねじ軸のねじ溝のピッチ
Pn ナットのボール転動溝のピッチ
Ps ねじ軸のボール転動溝のピッチ
Rn ナットのボール転動溝の曲率半径
Rs ねじ軸のボール転動溝の曲率半径
α、θ 接触角
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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円筒状のナットと、
対向する前記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、を備えたボールねじにおいて、
前記ナットの内周面の軸方向中央部に環状凸部が形成され、この環状凸部の軸方向両側に前記ねじ溝が形成され、このねじ溝が片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略4分の1円弧を螺旋状に1巻き2列に形成され、前記ねじ軸のねじ溝との間に収容される前記ボールが、複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されると共に、
前記ナットのねじ溝の一部にボール循環部が設けられ、このボール循環部が前記ねじ軸のねじ溝の隣り合う1周分同士を滑らかに接続するようにS字状に湾曲し、前記ナットのねじ溝よりも溝深さが深く形成されていることを特徴とするボールねじ。 A screw shaft having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface;
A cylindrical nut externally fitted to the screw shaft and having a helical thread groove formed on the inner peripheral surface;
In a ball screw comprising: a plurality of balls housed in a rolling path formed by the thread grooves facing each other;
An annular convex portion is formed at the axially central portion of the inner peripheral surface of the nut, and the thread groove is formed on both sides of the annular convex portion in the axial direction. This thread groove is an undercut-free groove on only one side. A quarter arc is formed in a spiral and in two rows, and the balls received between the screw grooves of the screw shaft are configured to make double row outward angular contact,
A ball circulation portion is provided in a part of the screw groove of the nut, and the ball circulation portion is curved in an S shape so as to smoothly connect adjacent one rounds of the screw groove of the screw shaft, and the nut A ball screw characterized in that the groove depth is formed deeper than the thread groove.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015069047A JP2016188674A (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Ball Screw |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2015069047A JP2016188674A (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Ball Screw |
Publications (1)
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JP2016188674A true JP2016188674A (en) | 2016-11-04 |
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ID=57239792
Family Applications (1)
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JP2015069047A Pending JP2016188674A (en) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | Ball Screw |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2016188674A (en) |
-
2015
- 2015-03-30 JP JP2015069047A patent/JP2016188674A/en active Pending
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