JP2017106583A

JP2017106583A - ボールねじ

Info

Publication number: JP2017106583A
Application number: JP2015241638A
Authority: JP
Inventors: 池田　良則; Yoshinori Ikeda; 良則池田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2017-06-15

Abstract

【課題】こま部材の形状を制限することなく、こま部材の脱落を防止するとともにこま部材を安定的に固定することができるボールねじの提供を目的とする。【解決手段】ねじ軸２がナット３に挿入され、軸側ねじ溝２ａとナット側ねじ溝３ａとから構成される転動路に複数のボール４が配置され、転動路を周回経路とする循環路の一部が形成された複数のこま部材５が軸方向に並んでナット３に設けられるボールねじ１において、こま部材５が挿入される複数のこま窓３ｃを通過するようにナット３の軸方向一側端から他側端までの貫通孔が形成され、貫通孔のうちこま窓３ｃ同士を連通している循環孔３ｆがこま部材５の連結路５ｂに対向するように設けられ、こま部材５の側壁面に対向している部分にこま部材５を前記こま窓３ｃ内部に固定する係合部材である圧入ピン６が挿入される。【選択図】図２

Description

本発明はボールねじに関する。詳しくはこま式ボールねじに関する。

従来、一般産業用の電動機、自動車のトランスミッションやパーキングブレーキ等の電動アクチュエータにおいて、電動モータの出力軸の回転運動を高効率で直線運動に変換して出力するためにボールねじが用いられている。ボールねじは、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸と内周面にねじ溝が形成されたナットとから構成されている。ボールねじは、ねじ軸がナットに挿入され、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝とから構成される転動路に複数のボールが配置されている。これにより、ボールねじは、ねじ軸またはナットのうち一方を回転運動させること他方が直動部材として直線運動する運動変換機構として構成されている。このように構成されるボールねじにおいて、ボールの循環路が形成されているこま部材がナット等に設けられているこま式ボールねじが知られている。こま式ボールねじは、リターンパイプ式ボールねじ等に比べてコンパクトに構成することができる。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載のボールねじは、ナットにこま部材が係合されつつ、こま部材の外側面が板状のばね鋼材からなる固定部材によって均一な力でナットに押圧されている。これにより、ボールねじは、ナットに取り付けられたこま部材の脱落が防止されるとともにこま部材のがたつきが抑制され、こま部材が安定的に固定される。しかし、特許文献１に記載の技術は、こま部材を均一な力で押圧するために外側面の形状を左右対称および上下対称に形成する必要がある。このため、ボールねじは、こま部材の脱落を防止するとともにこま部材を安定的に固定するために、こま部材の形状が制限される点で不利であった。

特開２００６−７７８３４号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、こま部材の形状を制限することなく、こま部材の脱落を防止するとともにこま部材を安定的に固定することができるボールねじの提供を目的とする。

即ち、ねじ軸がナットに挿入され、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝とから構成される転動路に複数のボールが配置され、転動路を周回経路とする循環路の一部が形成された複数のこま部材が軸方向に並んでナットに設けられるボールねじにおいて、前記こま部材が挿入される複数のこま窓を通過するように前記ナットの軸方向一側端から他側端までの貫通孔が形成され、前記貫通孔のうち、前記こま窓同士を連通している部分が前記こま部材の循環路に対向するように設けられ、前記貫通孔のうち、前記こま部材の側壁面に対向している部分に前記こま部材を前記こま窓内部に固定する係合部材が挿入されるものである。

前記こま部材の側面に前記係合部材が挿入される凹み部が形成されるものである。

記係合部材が圧入ピンまたはスプリングピンから構成されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、ボールねじは、ナットの軸方向に形成された貫通孔を利用してこま部材の側壁面がナットのこま窓の内周面に押圧される。つまり、こま部材には、その側壁面に密接するように形成されているこま窓の内周面との間に大きな摩擦力が発生している。これにより、こま部材の形状を制限することなく、こま部材の脱落を防止するとともにこま部材を安定的に固定することができる。

ボールねじは、こま部材が摩擦力に加えて係合部材との係合により固定される。これにより、こま部材の形状を制限することなく、こま部材の脱落を防止するとともにこま部材を安定的に固定することができる。

ボールねじは、係合部材が圧入によってナットに挿入される。これにより、こま部材の形状を制限することなく、こま部材の脱落を防止するとともにこま部材を安定的に固定することができる。

ボールねじの一実施形態における全体構成を示す斜視図。（ａ）ボールねじの一実施形態におけるこま部材の配置を示す平面図（ｂ）、図２（ａ）におけるＡ矢視断面図。ボールねじの一実施形態におけるナットのこま窓を示す断面図。（ａ）ボールねじの一実施形態におけるこま部材の平面図、正面図および側面図、（ｂ）ボールねじの他の実施形態におけるこま部材の平面図、正面図および側面図。ボールねじの一実施形態におけるナットに固定されるこま部材の態様を示す断面図。ボールねじの一実施形態におけるこま部材に加わる押圧力の態様を示す断面図。

以下に、図１と図２とを用いて、ボールねじの一実施形態であるボールねじ１について説明する。

図１に示すように、ボールねじ１は、回転運動を直線運動に変換して出力するものである。ボールねじ１は、ねじ軸２、ナット３、複数のボール４等から構成されている。

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、真空浸炭焼入れによって５５〜６２ＨＲＣ程度の硬化処理が施されている。ねじ軸２は、その外周面にボール４が転動するための一巻きの軸側ねじ溝２ａが複数形成されている。

ナット３は、ねじ軸２を挿入可能な中空円筒状に形成されている。ナット３は、ＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、真空浸炭焼入れによって５５〜６２ＨＲＣ程度の硬化処理が施されている。
図２（ｂ）に示すように、ナット３の内周面には、ボール４が転動するためのナット側ねじ溝３ａがねじ軸２の軸側ねじ溝２ａと同一のリードおよびピッチで形成されている。ナット３の外周面には、その外径を部分的に拡径した段付き部である鍔部３ｂが形成されている。ナット３には、軸側ねじ溝２ａとナット側ねじ溝３ａとが対向するようにしてねじ軸２が挿入されている。軸側ねじ溝２ａとナット側ねじ溝３ａとから構成される空間には、複数のボール４が転動自在に収容されている。つまり、軸側ねじ溝２ａとナット側ねじ溝３ａとは、ボール４が転動する転動路を構成している。ナット３は、複数のボール４を介してねじ軸２をナット３の軸回りに回転自在に支持している。

ボールねじ１は、ナット３が回転されると転動路に収容されている複数のボール４を介してねじ軸２に回転力が伝達される。ねじ軸２は、図示しない回り止め機構により軸回りの回転が規制されている場合、ナット３の回転運動が軸側ねじ溝２ａの傾きによってねじ軸２の軸方向の直線運動に変換される。同様にして、ボールねじ１は、ねじ軸２が回転されると転動路に収容されている複数のボール４を介してナット３に回転力が伝達される。ナット３は、図示しない回り止め機構により軸回りの回転が規制されている場合、ねじ軸２の回転運動が軸側ねじ溝２ａの傾きによってナット３の軸方向の直線運動に変換される。なお、本実施形態において、ねじ軸２の軸側ねじ溝２ａとナット側ねじ溝３ａとは一巻きとしたがこれに限定されるものではない。また、本実施形態において、ねじ軸２に形成されている軸側ねじ溝２ａは右ねじであるものとするがこれに限定されるものではない。

以下に、図２から図６を用いて、ボールねじ１のナット３に設けられている二つのこま部材５およびその固定の態様について詳細に説明する。

図２（ａ）と図３とに示すようにナット３の外周面より円筒中心に向かってこま部材５が挿入される二つのこま窓３ｃが軸方向に並んで形成されている。二つのこま窓３ｃは、ナット３の外周面から内周面に至る長穴状の貫通孔に形成されている。こま窓３ｃの内周面には、段差部３ｄが形成されている。段差部３ｄは、ナット３の外周面側が大きくなるように構成されている。さらに、ナット３には、二つのこま窓３ｃを通過するようにしてナット３の一側端から他側端に至る一つの貫通孔が軸方向にそって形成されている。つまり、ナット３は、ナット３の一側端とナット３の一側にあるこま窓３ｃとが貫通孔によって連通され、一側のこま窓３ｃとナット３の他側にあるこま窓３ｃとが貫通孔によって連通され、他側のこま窓３ｃとナット３の他側端とが連通されている。ナット３の一側端と一側のこま窓３ｃとを連通している貫通孔は、係合部材である圧入ピン６が挿入される一側ピン孔３ｅとして構成されている。一側のこま窓３ｃと他側のこま窓３ｃとを連通している貫通孔は、ボール４が通過する循環孔３ｆとして構成されている。他側のこま窓３ｃとナット３の他側端とを連通している貫通孔は、係合部材である圧入ピン６が挿入される他側ピン孔３ｇとして構成されている。

図２（ｂ）に示すように、二つのこま部材５は、軸側ねじ溝２ａとナット側ねじ溝３ａとから構成される転動路を周回経路にするものである。一方のこま部材５は、一側のこま窓３ｃに挿入され、他方のこま部材５は、他側のこま窓３ｃに挿入されている。
図４に示すように、こま部材５は、こま窓３ｃ（図３参照）に隙間なく挿入可能な長穴形状に形成されている。また、こま部材５の側壁面には、こま窓３ｃの段差部３ｄ（図３参照）に係合するように段差部５ａが形成されている。つまり、こま部材５は、ナット３の外周面から挿入され、その段差部５ａがこま窓３ｃの段差部３ｄと接触することでナット３の径方向の位置が定まるように構成されている。こま部材５のうち、ナット３の外周面側の側面である外側面は、こま部材５の加工時に必要な任意の形状に形成されている。こま部材５のうち、ナット３の内周面側の内側面は、ナット３のナット側ねじ溝３ａと循環孔３ｆとを接続する連結路５ｂが形成されている。一方のこま部材５のうち、一側ピン孔３ｅと対向する側壁面には、凹部５ｃが形成されている。同様にして、他方のこま部材５のうち、他側ピン孔３ｇと対向する側壁面には、凹部５ｃが形成されている。凹部５ｃは、圧入ピン６の端部が隙間なく挿入可能な大きさに形成されている。

また、図４（ｂ）に示すように、こま部材の別実施形態として、ナット３の内周面側から挿入するように構成されるこま部材７でもよい。こま部材７は、その側壁面にナット３の内周面側が大きい段差部７ａが形成されている。ナット３の内周面側の内側面は、ナット３のナット側ねじ溝３ａと循環孔３ｆとを接続する連結路７ｂが形成されている。一方のこま部材７のうち、一側ピン孔３ｅと対向する側壁面には、凹部７ｃが形成されている。同様にして、他方のこま部材７のうち、他側ピン孔３ｇと対向する側壁面には、凹部７ｃが形成されている。凹部７ｃは、圧入ピン６の端部が隙間なく挿入可能な大きさに形成されている。これにより、こま部材７はナット３のこま窓３ｃに係合されるので、ナット３からの脱落が確実に防止される。

図２（ｂ）に示すように、一方のこま部材５の連結路５ｂは、一側端がナット側ねじ溝３ａに接続され、他側端がナット３の循環孔３ｆの一側端に接続されている。他方のこま部材５の連結路５ｂは、一側端がナット３の循環孔３ｆの他側端に接続され、他側端がナット側ねじ溝３ａに接続されている。つまり、ナット３は、ナット側ねじ溝３ａのうち一側のこま窓３ｃの位置と他側のこま窓３ｃの位置とが二つのこま部材５と循環孔３ｆとによって接続されている。これにより、ナット３には、一方のこま部材５の連結路５ｂと循環孔３ｆと他方のこま部材５の連結路５ｂとから転動路を周回経路とする循環路が構成されている。

図５に示すように、一方のこま部材５は、ナット３の外周面側から一側のこま窓３ｃに挿入され、一側ピン孔３ｅに挿入された圧入ピン６によって固定されている。また、前記こま部材５は、一側ピン孔３ｅに圧入されている圧入ピン６の先端が一方のこま部材５の凹部５ｃに係合されている。同様にして、他方のこま部材５は、ナット３の外周面側から他側のこま窓３ｃに挿入され、他側ピン孔３ｇに圧入ピン６が挿入される（黒塗矢印参照）。他方のこま部材５は、他側ピン孔３ｇに圧入ピン６が挿入さることで圧入ピン６の先端が他方のこま部材５の凹部５ｃに係合される。

図６に示すように、一方のこま部材５は、圧入ピン６によってナット３の軸方向に押圧されている（黒塗矢印参照）。これにより、一方のこま部材５は、一側ピン孔３ｅに挿入されている圧入ピン６に係合されるとともにこま部材５の側壁面と一側のこま窓３ｃの内周面との間に発生している摩擦力によって固定されている。同様にして、他方のこま部材５は、圧入ピン６によってナット３の軸方向に押圧されている（黒塗矢印参照）。これにより、他方のこま部材５は、他側ピン孔３ｇに挿入されている圧入ピン６に係合されるとともにこま部材５の側壁面と他側のこま窓３ｃの内周面との間に発生している摩擦力によって固定されている。つまり、こま部材５は、外側面の押圧によってナット３に固定されていないので、均一な力で押圧可能な形状に制限されることがない。なお、本実施形態において、係合部材が圧入ピン６から構成されているがこれに限定するものではなく、こま部材５の側壁面に係合可能であって、こま部材５を押圧可能なスプリングピンから構成してもよい。このように構成することにより、ピン孔に容易に係合部材であるスプリングピンを挿入することができる。

以上のごとく構成することで、ボールねじ１は、二つのこま部材５の側壁面がナット３の軸方向から挿入される圧入ピン６に係合されるとともに、こま部材５の側壁面がこま窓３ｃの内周面に押圧されて固定されている。また、ボールねじ１は、二つのこま窓３ｃを通過する貫通孔を形成するだけで、こま部材５を固定するための圧入ピン６を挿入する一側ピン孔３ｅおよび他側ピン孔３ｇとボール４が通る循環孔３ｆとが一括して形成される。これにより、ボールねじ１は、こま部材５の形状を制限することなく、こま部材５と圧入ピン６との係合でこま部材５の脱落を防止するとともに、こま窓３ｃの内周面とこま部材５の側壁面との間に発生している摩擦力によってこま部材５のがたつきを抑制して安定的に固定することができる。さらに、ボールねじ１は、簡易な加工でこま部材５が固定されるので、ナット３へのこま部材５の配置の自由度が増大し、生産コストの低減や生産性を向上させることができる。

以上、上述した実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、本実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ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。

１ボールねじ
２ねじ軸
３ナット
３ｃこま窓
３ｆ循環孔
４ボール
５こま部材
５ｂ連結路
６圧入ピン

Claims

ねじ軸がナットに挿入され、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝とから構成される転動路に複数のボールが配置され、転動路を周回経路とする循環路の一部が形成された複数のこま部材が軸方向に並んでナットに設けられるボールねじにおいて、
前記こま部材が挿入される複数のこま窓を通過するように前記ナットの軸方向一側端から他側端までの貫通孔が形成され、
前記貫通孔のうち、前記こま窓同士を連通している部分が前記こま部材の循環路に対向するように設けられ、
前記貫通孔のうち、前記こま部材の側壁面に対向している部分に前記こま部材を前記こま窓内部に固定する係合部材が挿入されるボールねじ。
前記こま部材の側面に前記係合部材が挿入される凹み部が形成される請求項１に記載のボールねじ。
前記係合部材が圧入ピンまたはスプリングピンから構成される請求項１または請求項２に記載のボールねじ。