JP2019210997A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブの位相を容易に管理することができ、スリーブをナットに組み付ける時間を短縮することができるボールねじを提供する。【解決手段】ボールねじ１は、外周面に螺旋状の第１ねじ溝１１が形成されたねじ軸１０と、ねじ軸１０の周囲に配置され、内周面に螺旋状の第２ねじ溝２１が形成されたナット２０と、対向する両ねじ溝１１，２１により形成される転走路２３内に収容される複数のボール３０と、ナットの孔内に取り付けられ、該複数のボールを前記転走路の一端から他端へと循環させるためのボール戻し通路４２を有するコマ４０と、コマ４０を半径方向外方への移動を抑えるように、ナット２０の外周面に嵌合するスリーブ５０と、を有する。スリーブ５０は、板材Ｂから成形され、周方向に継ぎ目５２を有して筒状に形成され、且つ、その軸方向端面に位相検出用の切欠き５３を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ボールねじに関し、より詳細には、電動ブレーキに使用可能なボールねじに関する。

ボールねじは、ねじ軸と、ねじ軸に外嵌するナットと、ねじ軸とナットによって形成される転走路内を転動する複数のボールと、転走路の一端から他端へとボールを循環させるボール戻し通路を有するコマと、を備えるものが知られている。コマは、ナットのコマ孔内に埋め込まれて使用されるため、コマ式のボールねじは、コンパクトに構成できるという長所を有する。

また、コマ式のボールねじとしては、スリーブをナットに嵌合させ、コマを径方向外方から押えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開２００６−９７８３２号公報 特開平１０−１４１４６５号公報

ところで、スリーブには、板材を円筒状に丸めて、互いに対向する周方向端面を繋ぎ合わせることで、周方向に継ぎ目を有して筒状に形成されているものがある。このため、そのような継ぎ目を有するスリーブをナットに組み付ける際には、ナットに対する継ぎ目の周方向の位相を管理する必要があり、さらなる改良が求められる。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スリーブの位相を容易に管理することができ、スリーブをナットに組み付ける時間を短縮することができるボールねじを提供することにある。

本発明の上記目的は、
外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
対向する前記両ねじ溝により形成される転走路内に収容される複数のボールと、
前記ナットのコマ孔内に取り付けられ、該複数のボールを前記転走路の一端から他端へと循環させるためのボール戻し通路を有するコマと、
前記コマの半径方向外方への移動を抑えるように、前記ナットの外面に嵌合するスリーブと、
を有するボールねじであって、
前記スリーブは、板材から成形され、周方向に継ぎ目を有して筒状に形成され、且つ、その軸方向端面に位相検出用の切欠きを備える、ことで達成される。

本発明のボールねじによれば、スリーブはその軸方向端面に位相検出用の切欠きを備えるので、スリーブの位相を容易に管理することができ、スリーブをナットに組み付ける時間を短縮することができる。

本発明の一実施形態に係る、スリーブ取り付け前のボールねじの斜視図である。 スリーブ取り付け後のボールねじの主要部の断面図である。 （ａ）は、図２のＩＩＩ部拡大図であり、（ｂ）は、図２のＩＩＩ´部拡大図である。 図１のスリーブの斜視図である。 （ａ）は、スリーブの素材を切断した状態を示す図であり、（ｂ）は、丸めた後のスリーブの側面図である。 （ａ）〜（ｌ）は、継ぎ目と切欠きの位置関係がそれぞれ異なる各スリーブの斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係るボールねじを図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、ボールねじ１は、内部循環方式であり、ねじ軸１０と、ナット２０と、複数のボール３０と、複数のコマ４０と、スリーブ５０と、を主に備えて構成されている。ねじ軸１０は、中心軸ＣＬを中心とした円柱形状に形成され、その外周面に所定のリードを有する螺旋状の第１ねじ溝１１が形成されている。なお、図２に示すボール３０は、その一部を仮想線で示している。

ナット２０は、略円筒状をなし、その内径はねじ軸１０の外径よりも大きく形成されており、ねじ軸１０に所定の隙間をもって外嵌している。ナット２０の内周面には、ねじ軸１０の第１ねじ溝１１と等しいリードを有し、第１ねじ溝１１と対向する螺旋状の第２ねじ溝２１が形成されている。そして、ねじ軸１０の第１ねじ溝１１とナット２０の第２ねじ溝２１とによって断面略円形状の転走路２３が形成されている。この転走路２３内に複数のボール３０が転動可能に充填配置されている。

また、ナット２０に形成された複数のコマ孔２４には、ボール３０を手前の転走路２３に戻すための複数のコマ４０が周方向に異なる位相でそれぞれ装着されている。各コマ４０には、転走路２３の一端と一巻き手前の転走路２３の他端とを連結するボール戻し通路４２が形成されている。このボール戻し通路４２により、各コマ４０に向かって転走路２３を転がってくるボール３０をねじ軸１０の径方向にすくい上げ、さらに、ねじ軸１０のねじ山１２を乗り越えさせ、一巻き手前（一リード手前）の転走路２３に戻すことでボール３０を循環可能にしている。

そして、このボール戻し通路４２及び転走路２３によってねじ軸１０の外側に略円環状の無限循環路が形成される。これにより、ナット２０のねじ軸１０に対する相対的な回転に伴って、複数のボール３０が無限循環路内を無限循環することによって、ナット２０とねじ軸１０が軸方向に相対的に直線運動することが可能となる。

ねじ軸１０の一端側には、中心軸ＣＬに沿って延び、第１ねじ溝１１が形成される部分より小径の軸部１３が形成されている。この軸部１３には、回り止め部材３５がねじ軸１０と一体回転可能に取り付けられている。

回り止め部材３５は、軸部１３に固定される円筒部３６と、円筒部３６の外周面に、互いに１８０°離れ、半径方向に突出する案内突起３７、３８と、を有する。案内突起３７、３８は、図示しないハウジングに形成された、中心軸ＣＬに沿って延在する一対の凹形状の溝に入り込んでおり、ナット２０がねじ軸１０に対して直線運動する際に、この溝内を摺動する。
また、案内突起３７は、案内突起３８に比べて軸方向に長く形成されており、ねじ軸１０のストロークエンドで、ナット２０の軸方向端面に形成されたストッパ部２５と当接する。

ナット２０の外周面には、スリーブ５０が外嵌する部分に隣接して、ボールねじ支持軸受６０の内輪軌道溝２６が一体に形成されており、また、軸方向他端側には、図示しないトルク伝達機構の動力伝達部材（例えば、ベルト部材が架け渡されるプーリ）が係合するキー溝２７が形成されている。
したがって、ナット２０は、ボールねじ支持軸受６０を介して、図示しないハウジングに回転自在に支持されている。

スリーブ５０は、ナット２０の外周面に外嵌され、コマ４０の径方向外方への移動を防止している。図３（ａ）にも示すように、コマ４０の両面には微小突起４７が設けられており、この微小突起４７がコマ孔２４の内面に軽圧入されることで、組立時の脱落防止を可能にする。なお、この場合、コマ孔２４の内面には凹部は予め形成されていない。
さらに、コマ４０には、座面４４が設けられており、この座面４４により、コマ４０がナット２０の内側へ侵入することが防止されている。

ここで、スリーブ５０は、軸方向一方側の端面における周方向複数箇所を、ナット２０の軸方向端部の外周面に形成された加締め溝２８に向けて加締めることで形成された複数の加締め部５１を有する。これにより、スリーブ５０は、ナット２０に対して軸方向に位置決め固定される。

また、スリーブ５０は、図４に示すように、鋼板などの板材Ｂを円筒状に丸めることで円筒状に成形され、その軸方向両端面に位相検出用の切欠き５３を周方向に２つずつ同位相で備える。板材Ｂは、図５（ａ）に示すように、複数のスリーブ素材Ｂ１が所定の方向（長手方向）に並び、且つ、所定の方向と直交する方向（幅方向）の一部の結合部分Ｃで繋がった状態で打ち抜かれている。スリーブ素材Ｂ１の幅方向両端部は、円筒状に丸めた際に、互いに係合して、周方向に継ぎ目５２を形成するように打ち抜かれる。なお、継ぎ目５２の形状は、図５に示すものに限らないが、スリーブ５０が方向性を持たないように形成されることが好ましい。

その後、板材Ｂは、複数のスリーブ素材Ｂ１が繋がった状態のまま、円筒状に丸められ、さらに、スリーブ素材Ｂ１間の結合部分Ｃの一部を切断することで、複数のスリーブ５０を形成する。

また、結合部分Ｃは、その幅方向両側で、スリーブ素材Ｂ１間の間隔よりも長手方向に長く形成されるように打ち抜かれている。このため、スリーブ素材Ｂ１間の間隔に合わせて、結合部分Ｃの一部を切断した際に、スリーブ５０は、軸方向両端面に、周方向に２つの位相検出用の切欠き５３をそれぞれ構成する。

特に、本実施形態では、鋼板（帯材）Ｂからスリーブ形状をプレスで打抜く際に、プレス機の刃形状を工夫することにより、同時に切欠き５３の形状を打抜きで形成するようにしており、プレスでスリーブ形状を打抜いた後に切欠き形状を形成する工程を増加することなく、切欠き５３を形成している。

また、結合部分Ｃは、幅方向において、スリーブ素材Ｂ１の幅方向両端部の中間位置に設けられている。上述したように、２つの切欠き５３は、結合部分Ｃの幅方向両側に位置するので、円筒状に丸められることで形成される継ぎ目５２は、２つの切欠き５３の周方向における略中点位置から１８０度ずれた位相に位置する（図４参照）。

このように、スリーブ５０は位相検出用切欠き５３を備えることで、スリーブ５０の位相を容易に管理することができ、スリーブ５０をナット２０に組み付ける時間を短縮することができる。例えば、位相検出用切欠き５３を図示しないセンサで検出して、継ぎ目５２の位相を管理することによって、継ぎ目５２の位相とコマ４０との位相とが一致しないように、スリーブ５０をナット２０に組み付けることができる。

また、本実施形態では、スリーブ５０は、軸方向他端部に複数の加締め部５１を有することから、スリーブ５０は、ナット２０に対して軸方向に位置決め固定される。この加締めの際、位相検出用切欠き５３によって、継ぎ目５２の位相を容易に管理することで、継ぎ目５２の加締めに伴うバレを防止することが可能になり、また、継ぎ目５２を加締めないようにするための位相合わせの時間を短縮できる。

また、本実施形態では、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、スリーブ５０の軸方向端面で、内周面との境界部分に面取り５４が施されている。スリーブ５０の境界部分が、鋭いエッジを持った形状の場合、スリーブ５０をナット２０に挿入する際、スリーブ５０がナット２０と接触してコンタミが発生したり、スリーブ５０とナット２０とがかじって挿入できなくなってしまう懸念がある。さらに、コンタミが、そのままコマ孔２４を通してボールねじ１の内部に侵入してしまう可能性がある。このため、スリーブ５０の軸方向端面に面取り５４を施す事で、スリーブ５０とナット２０とが擦れてコンタミが発生するのを抑制している。
なお、面取り５４をスリーブ５０の軸方向両端面に行うことで、いずれの方向からスリーブ５０をナット２０に挿入しても上記効果を奏することができる。
さらに、スリーブの軸方向端面に、面取り５４を設ける代わりに、型抜き時に断面曲面形状を形成するようにした場合も、挿入時のコンタミ防止やかじり防止の効果を見込める。

なお、本実施形態のスリーブ５０には、メッキ材が適用されている。即ち、板材Ｂの表面に、メッキ処理が施されることにより、金属の表面が覆われることとなり、空気と触れても錆びが発生しにくい。従来のスリーブでは、外周面だけでなく、内周面（スリーブとナットの間）にも錆びが発生してしまう可能性があり、それがコマ孔２４を通りボールねじ１の無限循環路内に異物として侵入してしまう場合があった。このため、本実施形態のように、メッキ材を使用することにより、上述した異物の侵入を防止することができる。
なお、メッキ材は、亜鉛メッキ鋼板など、防錆効果を有するものであればよく、また、メッキ処理の手法は、特に限定されない。例えば、メッキ処理は、鋼板を加工する前に行われても良いし、また、加工後に行われてよい。

以上説明したように、本実施形態のボールねじ１によれば、外周面に螺旋状の第１ねじ溝１１が形成されたねじ軸１０と、ねじ軸１０の周囲に配置され、内周面に螺旋状の第２ねじ溝２１が形成されたナット２０と、対向する両ねじ溝１１，２１により形成される転走路２３内に収容される複数のボール３０と、複数のボール３０を転走路２３の一端から他端へと循環させるためのボール戻し通路４２を有するコマ４０と、コマの半径方向外方への移動を抑えるように、ナット２０の外面に嵌合するスリーブ５０と、を有する。そして、スリーブ５０は、板材Ｂから成形され、周方向に継ぎ目５２を有して筒状に形成され、且つ、その軸方向端面に位相検出用の切欠き５３を備える。したがって、切欠き５３によって、スリーブ５０の位相を容易に管理することができ、スリーブ５０をナット２０に組み付ける時間を短縮することができる。

また、スリーブ５０の軸方向端面は、ナット２０の外周面に形成された加締め溝２８に加締められた加締め部５１を有する。このため、位相検出用切欠き５３によって、継ぎ目５２の位相を容易に検出できることにより、継ぎ目５２からずれた位置を容易に加締めることができ、継ぎ目５２の加締めに伴うバレを防止することが可能になる。また、継ぎ目５２を加締めないようにするための位相合わせの時間を短縮できる。

さらに、スリーブ５０の軸方向両端面には、内周面との境界部分に面取り５４が施されているので、スリーブ５０をいずれの軸方向からでもナット２０に挿入することができ、スリーブ５０をナット２０に挿入する際、スリーブ５０とナット２０とが擦れてコンタミが発生するのを抑制することができる。

また、板材Ｂの表面には、メッキ処理が施されているので、錆びが発生しにくくなり、無限循環路内に異物が浸入するのを抑制できる。

さらに、スリーブ５０は、その継ぎ目５２が、ナット２０のコマ孔２４と周方向において位相が異なるように、ナット２０の外面に嵌合されるので、継ぎ目５２を構成する周方向両端部のずれなどによる、コマ４０の位置ずれを確実に抑制できる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、スリーブ５０の切欠き５３は一方の軸方向端面のみに設けられても良いし、軸方向両端面に設けられてもよい。軸方向両端面に切欠き５３を有する場合は、左右対称の形状に作られることが好ましい。この場合、スリーブ５０の方向を考える必要がなくなり、スリーブ５０の挿入方向を確認する工程を減らすことができる。

図６（ａ）〜図６（ｌ）は、継ぎ目５２と切欠き５３の位置関係がそれぞれ異なるスリーブ５０の変形例を示している。
例えば、図６（ａ）〜（ｄ）のスリーブ５０Ａ〜５０Ｄでは、一方の軸方向端面に切欠き５３が周方向に１つの場合、または、軸方向両端面に切欠き５３が周方向に１つずつ同位相の場合、継ぎ目５２の位置は、切欠き５３と同じ位相、または、その位相から１８０度ずれた位相に位置してもよい。

また、図６（ｅ）〜（ｈ）のスリーブ５０、５０Ｆ〜５０Ｈでは、一方の軸方向端面に切欠き５３が周方向に２つの場合、または、軸方向両端面に切欠き５３が周方向に２つずつ同位相の場合、継ぎ目５２の位置は、周方向に並んだ２つの切欠き５３の周方向における略中点位置、または、その略中点位置から１８０度ずれた位相に位置してもよい。

特に、図６（ｅ）のスリーブ５０は、上記実施形態で説明したものであり、周方向に２つの切欠き５３が軸方向両端面に同位相で設けられ、継ぎ目５２の位置が、２つの切欠き５３の周方向における略中点位置から１８０度ずれた位相に位置している。この場合、製造工程において、２つの切欠き５３の間を複数の素材Ｂ１の結合部分Ｃとして、切欠き５３の形状と、結合部分Ｃ以外のスリーブ５０の形状を、同時に形成することができ、また、複数の素材Ｂ１を一度に丸めることができる。

さらに、図６（ｉ）〜（ｌ）のスリーブ５０Ｉ〜５０Ｌでは、切欠き５３が軸方向両端面に１つずつで、周方向に位相がずれている場合、継ぎ目５２の位置は、２つの切欠き５３の周方向における略中点位置、または、その略中点位置から１８０度ずれた位相に位置してもよい。
特に、継ぎ目５２が、点対称形状である場合には、切欠き５３も点対称となる位相、または、その位相から１８０度ずれた位相に位置することで、スリーブ５０の方向を考える必要がなくなる。

また、スリーブ５０の形状は、上記実施形態の円筒形状に限定されず、角型形状であってもよい。即ち、スリーブ５０は、ナット２０の形状に合わせて、ナット２０に外嵌できるように成形されればよい。

さらに、本実施形態では、加締め部５１によってスリーブ５０をナット２０に軸方向に固定する構造としているが、他の手法によって固定されてもよい。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
対向する前記両ねじ溝により形成される転走路内に収容される複数のボールと、
前記ナットのコマ孔内に取り付けられ、該複数のボールを前記転走路の一端から他端へと循環させるためのボール戻し通路を有するコマと、
前記コマの半径方向外方への移動を抑えるように、前記ナットの外面に嵌合するスリーブと、
を有するボールねじであって、
前記スリーブは、板材から成形され、周方向に継ぎ目を有して筒状に形成され、且つ、その軸方向端面に位相検出用の切欠きを備える、ボールねじ。
（２） 前記切欠きは、前記スリーブの軸方向端面において、周方向に１つ設けられ、
前記スリーブの継ぎ目は、前記切欠きと同じ位相、または、前記切欠きの位相から１８０度ずれた位相に位置する、（１）に記載のボールねじ。
（３） 前記切欠きは、前記スリーブの軸方向両端面において、周方向に１つずつ同位相で設けられ、
前記スリーブの継ぎ目は、前記切欠きと同じ位相、または、前記切欠きの位相から１８０度ずれた位相に位置する、（２）に記載のボールねじ。
（４） 前記切欠きは、前記スリーブの軸方向端面において、周方向に２つ設けられ、
前記スリーブの継ぎ目は、前記２つの切欠きの周方向における略中点位置、または、その略中点位置から１８０度ずれた位相に位置する、（１）に記載のボールねじ。
（５） 前記切欠きは、前記スリーブの軸方向両端面において、周方向に２つずつ同位相で設けられ、
前記スリーブの継ぎ目は、前記２つの切欠きの周方向における略中点位置、または、その略中点位置から１８０度ずれた位相に位置する、（４）に記載のボールねじ。
（６） 前記切欠きは、前記スリーブの軸方向両端面に、互いに異なる周方向位相で、１つずつ設けられ、
前記スリーブの継ぎ目は、前記２つの切欠きの周方向における略中点位置、または、その略中点位置から１８０度ずれた位相に位置する、（１）に記載のボールねじ。
（７） 前記スリーブの軸方向端面は、前記ナットの外周面に形成された加締め溝に加締められた加締め部を有する、（１）〜（６）のいずれかに記載のボールねじ。
（８） 前記スリーブの軸方向両端面には、内周面との境界部分に面取りが施されている、（１）〜（７）のいずれかに記載のボールねじ。
（９） 前記板材の表面には、メッキ処理が施されている、（１）〜（８）のいずれかに記載のボールねじ。
（１０） 前記スリーブは、その継ぎ目が、前記ナットのコマ孔と周方向において位相が異なるように、前記ナットの外面に嵌合される、（１）〜（９）のいずれかに記載のボールねじ。

１ ボールねじ
１０ ねじ軸
１１ 第１ねじ溝（ねじ溝）
２０ ナット
２１ 第２ねじ溝（ねじ溝）
２３ 転走路
２４ コマ孔
３０ ボール
４０ コマ
４２ ボール戻し通路
５０ スリーブ
５２ 継ぎ目
５３ 位相検出用の切欠き

Claims (10)

1. 外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、
   前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
   対向する前記両ねじ溝により形成される転走路内に収容される複数のボールと、
   前記ナットのコマ孔内に取り付けられ、該複数のボールを前記転走路の一端から他端へと循環させるためのボール戻し通路を有するコマと、
   前記コマの半径方向外方への移動を抑えるように、前記ナットの外面に嵌合するスリーブと、
   を有するボールねじであって、
   前記スリーブは、板材から成形され、周方向に継ぎ目を有して筒状に形成され、且つ、その軸方向端面に位相検出用の切欠きを備える、ボールねじ。
2. 前記切欠きは、前記スリーブの軸方向端面において、周方向に１つ設けられ、
   前記スリーブの継ぎ目は、前記切欠きと同じ位相、または、前記切欠きの位相から１８０度ずれた位相に位置する、請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記切欠きは、前記スリーブの軸方向両端面において、周方向に１つずつ同位相で設けられ、
   前記スリーブの継ぎ目は、前記切欠きと同じ位相、または、前記切欠きの位相から１８０度ずれた位相に位置する、請求項２に記載のボールねじ。
4. 前記切欠きは、前記スリーブの軸方向端面において、周方向に２つ設けられ、
   前記スリーブの継ぎ目は、前記２つの切欠きの周方向における略中点位置、または、その略中点位置から１８０度ずれた位相に位置する、請求項１に記載のボールねじ。
5. 前記切欠きは、前記スリーブの軸方向両端面において、周方向に２つずつ同位相で設けられ、
   前記スリーブの継ぎ目は、前記２つの切欠きの周方向における略中間位置、または、その略中点位置から１８０度ずれた位相に位置する、請求項４に記載のボールねじ。
6. 前記切欠きは、前記スリーブの軸方向両端面に、互いに異なる周方向位相で、１つずつ設けられ、
   前記スリーブの継ぎ目は、前記２つの切欠きの周方向における略中点位置、または、その略中点位置から１８０度ずれた位相に位置する、請求項１に記載のボールねじ。
7. 前記スリーブの軸方向端面は、前記ナットの外周面に形成された加締め溝に加締められた加締め部を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のボールねじ。
8. 前記スリーブの軸方向両端面には、内周面との境界部分に面取りが施されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のボールねじ。
9. 前記板材の表面には、メッキ処理が施されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のボールねじ。
10. 前記スリーブは、その継ぎ目が、前記ナットのコマ孔と周方向において位相が異なるように、前記ナットの外面に嵌合される、請求項１〜９のいずれか１項に記載のボールねじ。

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