JP2022166703A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直線運動要素であるナットの回り止めを低コストで実現できる、ボールねじ装置を提供する。【解決手段】ハウジング５に備えられた挿通孔７の内側に、軸方向に伸長した軸状部材であり、ハウジング５に支持固定された回り止め部材６を配置する。ナット３の外周面に、回り止め部材６と円周方向に係合可能な案内凹溝１８を設け、案内凹溝１８に対して回り止め部材６を軸方向に摺動可能に係合させる。【選択図】図２

Description

本発明は、ボールねじ装置に関する。

ボールねじ装置は、ねじ軸とナットとの間でボールを転がり運動させるため、ねじ軸とナットとを直接接触させる滑りねじ装置に比べて、高い効率が得られる。このため、ボールねじ装置は、たとえば電動モータなどの駆動源の回転運動を直線運動に変換するために、自動車の電動ブレーキ装置やオートマチックマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）、工作機械の位置決め装置など、各種機械装置に組み込まれている。

ボールねじ装置は、外周面に螺旋状の軸側ボールねじ溝を有するねじ軸と、内周面に螺旋状のナット側ボールねじ溝を有するナットと、軸側ボールねじ溝とナット側ボールねじ溝との間に配置された複数のボールとを有する。ボールねじ装置は、用途に応じて、ねじ軸とナットとのうちの一方を回転運動要素とし、ねじ軸とナットとのうちの他方を直線運動要素として用いられる。

ボールねじ装置においては、直線運動要素が回転運動要素と供回りすることを防止するために、直線運動要素の回転を阻止することが行われている。図１１及び図１２は、特開２００７－３０３５１５号公報（特許文献１）に記載された、直線運動要素の回転を阻止する構造を備えた従来構造のボールねじ装置１００を示している。

ボールねじ装置１００は、ねじ軸１０１と、ナット１０２と、複数のボール１０３と、進退部材１０４と、ハウジング１０５とを備える。

ねじ軸１０１は、外周面に螺旋状の軸側ボールねじ溝１０６を有しており、使用時に回転運動する。このため、ねじ軸１０１は、回転運動要素であり、ハウジング１０５に対して回転自在に支持されている。

ナット１０２は、内周面に螺旋状のナット側ボールねじ溝１０７を有しており、使用時に直線運動する。このため、ナット１０２は、直線運動要素であり、後述するようにハウジング１０５に対する相対回転が阻止されている。

ねじ軸１０１は、ナット１０２の内側に挿通され、ナット１０２と同軸に配置されている。軸側ボールねじ溝１０６とナット側ボールねじ溝１０７とは、径方向に互いに対向するように配置され、螺旋状の負荷路１０８を構成している。

負荷路１０８の始点と終点とは、図示しない循環手段により接続されている。負荷路１０８の終点にまで達したボール１０３は、循環手段を介して、負荷路１０８の始点にまで戻される。なお、負荷路１０８の始点と終点とは、ねじ軸１０１とナット１０２との軸方向に関する相対変位の方向（相対回転方向）に応じて入れ替わる。

進退部材１０４は、有底円筒形状を有しており、ナット１０２に対し相対回転不能に外嵌固定されている。進退部材１０４は、ナット１０２の外径よりも大きな外径を有している。進退部材１０４は、外周面に、軸方向に伸長したキー溝１０９を有している。

ハウジング１０５は、ナット１０２及び進退部材１０４を軸方向に挿通可能な挿通孔１１０を有する。挿通孔１１０は、内周面に、径方向内側に向けて突出したキー１１１を有する。キー１１１は、進退部材１０４の外周面に備えられたキー溝１０９に対して軸方向に摺動可能に係合されている。このような構成により、ナット１０２が、ハウジング１０５に対して相対回転することを阻止し、ナット１０２の直線運動を可能としている。

特開２００７－３０３５１５号公報

特開２００７－３０３５１５号公報に記載された従来構造のボールねじ装置１００においては、キー１１１を挿通孔１１０の内周面に一体成形している。このため、キー１１１の形状精度を確保することが困難になる。キー１１１を挿通孔１１０の内周面に一体成形し、かつ、キー１１１の形状精度を確保するためには、製造コストが嵩みやすくなる。たとえば、キーを削り出しにより加工すれば、キーを挿通孔の内周面に一体成形し、かつ、キーの形状精度を確保することができるが、歩留まりが悪くなり、製造コストが嵩みやすくなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、直線運動要素であるナットの回り止めを低コストで実現できる、ボールねじ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、ハウジングと、回り止め部材とを備える。
前記ねじ軸は、外周面に螺旋状の軸側ボールねじ溝を有し、使用時に回転運動する。
前記ナットは、内周面に螺旋状のナット側ボールねじ溝を有し、使用時に直線運動する。
前記複数のボールは、前記軸側ボールねじ溝と前記ナット側ボールねじ溝との間に配置される。
前記ハウジングは、前記ナットを軸方向に挿通可能な挿通孔を有する。
前記回り止め部材は、前記ハウジングに対する前記ナットの相対回転を阻止する。
本発明の一態様にかかるボールねじ装置では、前記ナットは、外周面に、前記回り止め部材と円周方向に係合可能な案内凹溝をさらに有する。
前記回り止め部材は、軸方向に伸長した軸状部材であり、前記ハウジングに対して支持固定された状態で前記挿通孔の内側に配置され、前記案内凹溝に対して軸方向に摺動可能に係合している。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置では、前記回り止め部材を、軸方向両側から挟持することで、前記ハウジングに対して支持固定することができる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置では、前記ハウジングに対して軸方向の相対変位を不能に固定される、固定部材をさらに備えることができる。そして、前記ハウジングを、前記固定部材と軸方向に対向する対向面をさらに有するものとし、前記回り止め部材を、前記固定部材と前記対向面との間で軸方向両側から挟持することで、前記ハウジングに対して支持固定することができる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置では、前記固定部材を、円環形状を有するものとし、前記ハウジングに対して内嵌固定することができる。
この場合には、前記固定部材を、転がり軸受とすることができる。
あるいは、前記固定部材を、ねじ筒、スペーサ、密封装置又はその他の部材とすることもできる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置では、前記対向面を、前記ハウジングの内面に備えられた、軸方向を向いた段差面又は底面とすることができる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置では、前記ナットを、内周面に循環溝をさらに有するものとし、前記案内凹溝を、前記循環溝から円周方向に位置（位相）をずらして配置することができる。
この場合には、前記ナットを、円周方向に関して等間隔複数個所に、前記循環溝を有するものとし、前記案内凹溝を、円周方向位置の近い２つの前記循環溝に対して、円周方向に関して反対側に同じ角度だけ位置をずらして配置することができる。別の言い方をすれば、前記案内凹溝を、円周方向に関して隣り合う２つの前記循環溝同士の円周方向中央位置に配置することができる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置では、循環溝を有し、かつ、前記ナットに固定される循環部品をさらに備え、前記案内凹溝を、前記循環部品から円周方向に位置をずらして配置することができる。
さらにこの場合には、前記循環部品を、円周方向に関して等間隔複数個所に備え、前記案内凹溝を、円周方向位置の近い２つの前記循環部品に対して、円周方向に関して反対側に同じ角度だけ位置をずらして配置することができる。別の言い方をすれば、前記案内凹溝を、円周方向に関して隣り合う２つの前記循環部品同士の円周方向中央位置に配置することができる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置では、前記案内凹溝を複数備え、前記回り止め部材を、前記案内凹溝と同数備えることができる。
あるいは、前記案内凹溝及び前記回り止め部材を、１本ずつ備えることもできる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置では、前記ナットを、径方向外側に向けて突出した外向フランジ部を備えるものとし、前記案内凹溝を、前記外向フランジ部にのみ備えることができる。

本発明のボールねじ装置によれば、直線運動要素であるナットの回り止めを、低コストで実現することができる。

図１は、実施の形態の第１例にかかるボールねじ装置を軸方向一方側から見た正面図である。 図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。 図３は、実施の形態の第１例にかかるボールねじ装置の部分断面斜視図である。 図４は、実施の形態の第１例にかかるボールねじ装置を、ハウジング及び回り止め部材を省略して示す斜視図である。 図５は、実施の形態の第１例にかかるボールねじ装置からナットを取り出して示す断面斜視図である。 図６は、実施の形態の第１例に関して、循環溝と案内凹溝との円周方向に関する位置関係を説明するために示す模式図である。 図７は、図２のＢ－Ｂ線断面に相当する模式図である。 図８は、実施の形態の第２例を示す、図４に相当する図である。 図９は、実施の形態の第３例を示す、図７に相当する図である。 図１０は、実施の形態の第４例を示す、図７に相当する図である。 図１１は、従来構造のボールねじ装置を示す断面図である。 図１２は、従来構造のボールねじ装置からハウジングを取り出して示す斜視図である。

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１～図７を用いて説明する。

〔ボールねじ装置の全体構成〕
本例のボールねじ装置１は、たとえば電動ブレーキブースター装置に組み込まれ、駆動源である図示しない電動モータの回転運動を、後述するピストン３４の直線運動に変換する用途で使用される。

ボールねじ装置１は、ねじ軸２と、ナット３と、複数のボール４と、ハウジング５と、回り止め部材６とを備える。

ねじ軸２は、図示しない駆動源により回転駆動され、使用時に回転運動する回転運動要素である。ねじ軸２は、ナット３の内側に挿通され、ナット３と同軸に配置されている。ナット３は、回り止め部材６により、ハウジング５に対する相対回転が阻止されている。ナット３は、ナット３に固定した後述のピストン３４とともに、ハウジング５に備えられた挿通孔７の内側を直線運動する、直線運動要素である。このため、本例のボールねじ装置１は、ねじ軸２を回転駆動し、ナット３を直線運動させる態様で使用する。

ねじ軸２の外周面とナット３の内周面との間には、螺旋状の負荷路８が備えられている。負荷路８には、複数のボール４が転動可能に配置されている。ねじ軸２とナット３とを相対回転させると、負荷路８の終点に達したボール４は、ナット３の内周面に形成された循環溝９（図５参照）を通じて、負荷路８の始点へと戻される。以下、ボールねじ装置１の各構成部品の構造について説明する。
以下の説明において、軸方向、径方向及び円周方向とは、特に断らない限り、ねじ軸に関する軸方向、径方向及び円周方向をいう。また、軸方向一方側とは、図２～図５の右側を指し、軸方向他方側とは、図２～図５の左側を指す。

〈ねじ軸〉
ねじ軸２は、金属製で、ねじ部１０と第１嵌合軸部１１と第２嵌合軸部１２とを有する。ねじ部１０と第１嵌合軸部１１と第２嵌合軸部１２とは、同軸に配置されており、一体に構成されている。

ねじ部１０は、外周面に螺旋状の軸側ボールねじ溝１３を有する。軸側ボールねじ溝１３は、ねじ部１０の外周面に、研削加工（切削加工）又は転造加工を施すことにより形成されている。本例では、軸側ボールねじ溝１３の条数を１条としている。軸側ボールねじ溝１３の断面の溝形状（溝底形状）は、ゴシックアーチ溝又はサーキュラアーク溝である。

第１嵌合軸部１１は、ねじ部１０の軸方向一方側に隣接配置されており、ねじ部１０よりも小径である。すなわち、第１嵌合軸部１１は、軸側ボールねじ溝１３の溝底径よりも小さい外径を有する。第１嵌合軸部１１は、外周面に雄スプライン歯１４を全周にわたり有している。このため、第１嵌合軸部１１は、スプライン軸部である。雄スプライン歯１４には、インボリュートスプライン歯又は角スプライン歯を採用することができる。第１嵌合軸部１１は、外周面に雄セレーション歯を全周にわたり有する、セレーション軸部とすることもできる。

第２嵌合軸部１２は、第１嵌合軸部１１の軸方向一方側に隣接配置されており、第１嵌合軸部１１よりも小径である。第２嵌合軸部１２は、円筒面状の外周面を有する。

ねじ軸２は、ねじ部１０をナット３の内側に挿通した状態で、ナット３と同軸に配置されている。

〈ナット〉
ナット３は、金属製で、全体が円筒状に構成されている。ナット３は、内周面に螺旋状のナット側ボールねじ溝１５及び循環溝９を有する。

ナット側ボールねじ溝１５は、螺旋形状を有しており、ナット３の内周面に、たとえば研削加工（切削加工）又は転造タップ加工（切削タップ加工）を施すことにより形成されている。ナット側ボールねじ溝１５は、軸側ボールねじ溝１３と同じリードを有する。このため、ねじ軸２のねじ部１０をナット３の内側に挿通配置した状態で、軸側ボールねじ溝１３とナット側ボールねじ溝１５とは径方向に対向するように配置され、螺旋状の負荷路８を構成する。ナット側ボールねじ溝１５の条数は、軸側ボールねじ溝１３と同様に１条である。ナット側ボールねじ溝１５の断面の溝形状も、軸側ボールねじ溝１３と同様に、ゴシックアーチ溝又はサーキュラアーク溝である。

循環溝９は、略Ｓ字形状を有しており、ナット３の内周面に、たとえば鍛造加工（冷間鍛造加工）によって形成されている。循環溝９は、ナット側ボールねじ溝１５のうち、軸方向に隣り合う部分同士をなめらかに接続し、負荷路８の始点と終点とをつないでいる。このため、負荷路８の終点にまで達したボール４は、循環溝９を通じて、負荷路８の始点にまで戻される。なお、負荷路８の始点と終点とは、ねじ軸２とナット３との軸方向に関する相対変位の方向（相対回転方向）に応じて入れ替わる。

循環溝９は、略半円形の断面形状を有する。循環溝９は、ボール４の直径よりもわずかに大きな溝幅を有し、循環溝９を移動するボール４が、軸側ボールねじ溝１３のねじ山を乗り越えることができる溝深さを有している。本例では、ナット３の内周面に、円周方向に関して等間隔に（９０度等配で）、４つの循環溝９を備えている。このため、本例のボールねじ装置１は、４つの回路を備えている。なお、本例のボールねじ装置１では、循環溝９をナット３の内周面に直接形成しているが、循環溝をナットとは別体の循環部品（たとえばコマ）に形成し、該循環部品をナットに対して固定することもできる。

ナット３は、軸方向にわたり外径の変化しない円筒面状の外周面を有している。また、本例ではナット３の内周面を、段付き円筒面により構成している。具体的には、ナット３は、内周面にナット側ボールねじ溝１５が形成された小径面部１６と、小径面部１６から軸方向他方側に外れた部分に備えられた、小径面部１６よりも内径の大きい円筒面状の大径面部１７とを有する。

本例のボールねじ装置１は、ナット３を直線運動要素として用いる。このため、ナット３の回り止めを図るために、ナット３の外周面に、回り止め部材６と円周方向に係合可能な案内凹溝１８を有している。案内凹溝１８は、ナット３の外周面の円周方向複数個所（本例では２個所）に備えられている。

案内凹溝１８は、軸方向に伸長した凹溝であり、ナット３の軸方向の全長にわたり備えられている。このため、案内凹溝１８は、ナット３の外周面及び軸方向両側の端面のそれぞれに開口している。案内凹溝１８の中心軸は、ナット３の中心軸と平行に配置されている。

案内凹溝１８は、回り止め部材６のうちの径方向に関する内側部分と円周方向に係合可能な断面形状を有する。本例では、後述するように、回り止め部材６を円柱形状に構成しているため、図７に示すように、ナット３の中心軸に直交する仮想平面に関する案内凹溝１８の断面形状を、円弧形としている。具体的には、案内凹溝１８の断面形状を、中心角がおよそ１８０度の半円弧形としている。このため、案内凹溝１８の円周方向幅（図７の左右方向幅）は、径方向外側に向かうほど大きくなる。

なお、本発明を実施する場合に、案内凹溝の断面形状は、回り止め部材との円周方向に関する係合により、ナットの回り止めを図ることができれば、中心角が１８０度よりも小さい円弧形としても良いし、中心角が１８０度よりも大きい円弧形としても良い。

案内凹溝１８は、回り止め部材６の直径Ｄの１／２と同じか又は該直径Ｄの１／２よりもわずかに大きい曲率半径を有する。ナット３の外周面における案内凹溝１８の円周方向に関する開口幅は、回り止め部材６の直径Ｄとほぼ同じである。また、案内凹溝１８のうちで最も径方向の深さが大きくなった部分を通る内接円直径は、大径面部１７の内径よりも大きい。

案内凹溝１８は、ナット３の外周面に、円周方向に関して等間隔に配置されている。本例では、案内凹溝１８を２つ備えているため、２つの案内凹溝１８は、位相が１８０度異なる位置に配置されている。また、案内凹溝１８のそれぞれは、ナット３の内周面に備えられたすべての循環溝９から円周方向に位置（位相）をずらして配置されている。

具体的には、２つの案内凹溝１８のうち、一方の案内凹溝１８（図５の下方の案内凹溝１８）を、ナット３の内周面に備えられた循環溝９のうち、円周方向位置の近い１つの循環溝９の中央部から、円周方向一方側に４５度だけ位置をずらして配置している。また、２つの案内凹溝１８のうち、他方の案内凹溝１８（図５の上方の案内凹溝１８）を、前記１つの循環溝９の中央部から、円周方向他方側に１３５度だけ位置をずらして配置している。このため、図６に示すように、ナット３を軸方向から見た場合に、丸印で表した２つの案内凹溝１８のそれぞれは、×印で表した、円周方向位置の近い２つの循環溝９に対して、円周方向に関して反対側に４５度ずつ位置をずらして配置されている。別の言い方をすれば、一方の案内凹溝１８は、４つの循環溝９のうち、円周方向に隣り合う２つの循環溝９の円周方向中央位置に配置され、かつ、他方の案内凹溝１８は、残り２つの循環溝９の円周方向中央位置に配置されている。なお、循環溝を有するコマなどの循環部品を、ナットに対して固定する構成を採用した場合には、案内凹溝を、循環部品から円周方向に位置をずらして配置することができる。さらに、循環部品を、円周方向に関して等間隔複数個所に備える場合には、案内凹溝を、円周方向位置の近い２つの循環部品に対して、円周方向に関して反対側に同じ角度だけ位置をずらして配置することができる。別の言い方をすれば、案内凹溝を、円周方向に関して隣り合う２つの循環部品同士の円周方向中央位置に配置することができる。

ナット３は、軸方向一方側の端部に、第１係合部１９を有する。第１係合部１９は、ナット３の軸方向一方側の側面の円周方向一部に備えられており、軸方向一方側に向けて突出している。第１係合部１９は、扇柱形状を有している。図示の例では、第１係合部１９は、ナット３と一体に備えられているが、本発明を実施する場合には、ナットとは別体に構成した第１係合部を、ナットに対して固定することもできる。

〈ボール〉
ボール４は、所定の直径を有する鋼球であり、負荷路８及び循環溝９に転動可能に配置されている。負荷路８に配置されたボール４は、圧縮荷重を受けながら転動するのに対し、循環溝９に配置されたボール４は、圧縮荷重を受けることなく、後続のボール４に押されて転動する。

〈ハウジング〉
ハウジング５は、有底円筒形状を有しており、内部に、段付き孔である挿通孔７を備える。挿通孔７の中心軸は、ねじ軸２の中心軸と同軸に配置されている。

挿通孔７は、軸方向中間部に、ナット３を軸方向に挿通可能なナット挿通部２０を有する。このため、ナット挿通部２０は、ナット３の外径よりも大きな内径を有している。具体的には、ナット挿通部２０は、ナット挿通部２０の内周面に対して回り止め部材６を接触させた状態で、回り止め部材６のうちの径方向に関する内側部分が、ナット３の外周面に形成された案内凹溝１８に対して、軸方向に摺動可能に係合できる程度、すなわち、回り止め部材６が案内凹溝１８に近接対向するか、軽く接触する程度の内径を有している。ナット挿通部２０は、円筒面状の内周面を有している。ナット挿通部２０の軸方向寸法は、ナット３の軸方向寸法よりも十分に大きい。

挿通孔７は、ナット挿通部２０よりも軸方向一方側に位置する軸方向一方側部に、ナット挿通部２０よりも大径の固定孔部２１を有する。固定孔部２１は、内周面の軸方向一部に、係止凹溝２２を有する。係止凹溝２２には、後述する転がり軸受２９が、固定孔部２１から軸方向一方側に抜け出ることを防止するための、図示しない止め輪が係止される。

挿通孔７は、ナット挿通部２０よりも軸方向他方側に位置する軸方向他方側部に、ナット挿通部２０よりも小径のシリンダ孔部２３を有する。本例では、シリンダ孔部２３は、ナット３の内周面を構成する大径面部１７とほぼ同じ大きさの内径を有する。シリンダ孔部２３の内周面のうちの軸方向一方側部には、複数（図示の例では２つ）のシール凹溝２４ａ、２４ｂが備えられている。シール凹溝２４ａ、２４ｂは、円環形状を有している。シール凹溝２４ａ、２４ｂのそれぞれには、シリンダ孔部２３の内周面と後述するピストン３４の外周面との間を密封するためのＯリング２５ａ、２５ｂが装着されている。シリンダ孔部２３は、軸方向他方側の端部に円形状の底面２６を有する。このため、シリンダ孔部２３は、軸方向一方側にのみ開口している。

挿通孔７は、ナット挿通部２０と固定孔部２１との間に、軸方向一方側を向いた大径段差面２７を有しており、ナット挿通部２０とシリンダ孔部２３との間に、軸方向一方側を向いた小径段差面２８を有している。つまり、ナット挿通部２０の軸方向一方側の端部と固定孔部２１の軸方向他方側の端部とは、大径段差面２７を介して接続されており、ナット挿通部２０の軸方向他方側の端部とシリンダ孔部２３の軸方向一方側の端部とは、小径段差面２８を介して接続されている。大径段差面２７及び小径段差面２８のそれぞれは、挿通孔７の中心軸に直交する仮想平面上に存在する、円環状の平坦面である。本例では、小径段差面２８が、特許請求の範囲に記載した対向面に相当する。

なお、本例では、ハウジング５を有底円筒形状に構成しているが、本発明を実施する場合には、ハウジングの形状は適宜変更することができる。また、本例では、ハウジング５は、内部に挿通孔７のみを備えた構成としているが、本発明を実施する場合には、ハウジングの内部に、モータを収容するモータ収容部やギヤを収容するギヤ収容部などを備えることもできる。

本例のボールねじ装置１は、ねじ軸２をハウジング５に対して回転自在に支持し、かつ回り止め部材６をハウジング５に対して支持するための転がり軸受２９をさらに備える。

〈転がり軸受〉
転がり軸受２９は、円環形状を有しており、ハウジング５に対して内嵌固定されている。転がり軸受２９は、内周面に外輪軌道３０ａを有する円環状の外輪３０と、外周面に内輪軌道３１ａを有する円環状の内輪３１と、外輪軌道３０ａと内輪軌道３１ａとの間に転動自在に配置された複数の転動体（玉）３２と、転動体３２を円周方向に関して等間隔に保持する保持器３３とを有する。

本例では、転がり軸受２９を構成する外輪３０を、挿通孔７を構成する固定孔部２１に圧入により内嵌することで、転がり軸受２９を、ハウジング５に対して軸方向の相対変位を不能に固定している。また、この状態で、外輪３０の軸方向他方側の側面を、挿通孔７の内周面に備えられた大径段差面２７に対して突き当てている。外輪３０は、大径段差面２７の内径よりも小さな内径を有している。このため、外輪３０の軸方向他方側の側面のうちの径方向内側部分は、大径段差面２７よりも径方向内側に張り出している。したがって、外輪３０の軸方向他方側の側面のうちの径方向内側部分は、小径段差面２８と軸方向に対向する。

また、転がり軸受２９を構成する内輪３１を、ねじ軸２に備えられた第２嵌合軸部１２に圧入により外嵌することで、内輪３１を、第２嵌合軸部１２に対して相対回転を不能に外嵌固定している。本例では、このような構成により、ねじ軸２をハウジング５に対して回転自在に支持している。

〈回り止め部材〉
回り止め部材６は、ナット３がハウジング５に対して相対回転するのを阻止するための部材であり、軸方向に伸長した軸状部材である。本例では、回り止め部材６は、金属製で、円柱形状を有している。このため、回り止め部材６は、円形の断面形状を有している。回り止め部材６は、挿通孔７の内周面を構成する小径段差面２８の径方向幅よりも小さな直径を有する。回り止め部材６は、挿通孔７を構成するナット挿通部２０の軸方向寸法よりもわずかに大きい軸方向寸法を有する。

回り止め部材６は、中心軸を挿通孔７の中心軸と平行に配置した状態で、挿通孔７を構成するナット挿通部２０の内側に配置されている。本例では、案内凹溝１８をナット３の外周面に２本備えているため、回り止め部材６を、ナット挿通部２０の内側に、案内凹溝１８と同数の２本備えている。２本の回り止め部材６は、ナット挿通部２０の直径方向反対側に配置されている。

回り止め部材６は、挿通孔７の内周面を構成する小径段差面２８と、転がり軸受２９を構成する外輪３０の軸方向他方側の側面のうちの径方向内側部分との間で、軸方向両側から挟持されることで、ハウジング５に対して支持固定されている。別な言い方をすれば、回り止め部材６は、小径段差面２８と外輪３０の軸方向他方側の側面との間で軸方向に突っ張っており、ナット挿通部２０の内周面に対して接着や凹凸嵌合などの固定手段により固定されていない。本例では、回り止め部材６の外周面の一部は、ナット挿通部２０の内周面に対して接触している。

回り止め部材６のうちの径方向に関する内側部分（図７の下側部分）は、案内凹溝１８に対して、軸方向に摺動可能に係合している。

本例のボールねじ装置１は、ナット３に固定され、ナット３とともに直線運動するピストン３４を備える。

〈ピストン〉
ピストン３４は、金属製で、円筒形状を有している。ピストン３４は、ナット３に対して内嵌固定されている。ピストン３４は、ナット３と同軸に配置されている。ピストン３４は、シリンダ孔部２３とナット挿通部２０との間に掛け渡されるように配置されており、ピストン３４のうちの軸方向他方側部が、シリンダ孔部２３に軸方向の移動可能に嵌装されている。ピストン３４は、円筒部３５と、円筒部３５の内部空間を仕切る隔壁部３６とを有する。

円筒部３５は、ナット３の小径面部１６とほぼ同じ大きさの内径を有しており、ナット３の大径面部１７の内径よりもわずかに大きい外径を有している。円筒部３５の内径は、ねじ軸２を構成するねじ部１０の外径よりも大きい。円筒部３５は、軸方向にわたり内径及び外径が一定である。

円筒部３５は、軸方向一方側の端部を、ナット３の大径面部１７に圧入により内嵌固定している。円筒部３５の内側の空間３７ａ、３７ｂのうち、隔壁部３６よりも軸方向一方側の空間３７ａには、ねじ部１０の軸方向他方側部が挿入可能であり、隔壁部３６よりも軸方向他方側の空間３７ｂには、コイルばね３８の軸方向一方側部が配置されている。コイルばね３８は、隔壁部３６の軸方向他方側の側面とシリンダ孔部２３の底面２６との間で、弾性的に挟持されている。コイルばね３８は、ピストン３４を軸方向一方側に向けて押圧し、ピストン３４及びナット３を所定の位置（たとえば初期位置）に戻す役割を有する。

本例のボールねじ装置１は、ナット３のストロークエンドを規制するためのストッパ３９をさらに備える。

〈ストッパ〉
ストッパ３９は、円環形状を有するボス部４０と、突起形状を有する第２係合部（爪部）４１とを有する。

ボス部４０は、ねじ軸２の第１嵌合軸部１１に対して相対回転不能に外嵌されている。ボス部４０は、径方向中央部に、第１嵌合軸部１１を軸方向に挿通可能な係合孔４２を有する。本例では、係合孔４２を、内周面に雌スプライン歯４３が形成されたスプライン孔としている。ボス部４０は、係合孔４２の内周面に形成された雌スプライン歯４３を、第１嵌合軸部１１の外周面に形成された雄スプライン歯１４に対してスプライン係合させることで、第１嵌合軸部１１に対して相対回転不能に外嵌されている。なお、第１嵌合軸部１１をセレーション軸部とした場合には、係合孔４２を、内周面に雌セレーション歯が形成されたセレーション孔とすることができる。

ボス部４０は、円筒面状の外周面を有している。第２係合部４１は、ボス部４０の外周面の円周方向一部に備えられており、径方向外側に向けて突出している。

〈ボールねじ装置の動作説明〉
本例のボールねじ装置１は、図示しない駆動源によりねじ軸２を回転駆動すると、回り止め部材６によりハウジング５に対する相対回転が阻止されたナット３が、ピストン３４とともに、挿通孔７の内側を直線運動する。具体的には、ナット３は、挿通孔７を構成するナット挿通部２０の内側を直線運動し、ピストン３４は、挿通孔７を構成するシリンダ孔部２３及びナット挿通部２０の内側を直線運動する。これにより、シリンダ孔部２３の内側に充填した液体又は気体を、たとえば底面２６に形成した図示しない連通孔を通じて排出又は吸入する。また、ナット３及びピストン３４を直線運動させる際には、コイルばね３８を弾性変形させる。

ナット３がねじ軸２に対して軸方向一方側に相対移動してストロークエンドに達すると、ナット３に備えられた第１係合部１９と、ストッパ３９に備えられた第２係合部４１とが円周方向に係合する。これにより、ねじ軸２の回転が阻止される。このように、本例のボールねじ装置１は、ストッパ３９により、ナット３がねじ軸２に対して軸方向一方側に相対移動することに関するストロークエンドを規制することができる。なお、ナット３がねじ軸２に対して軸方向他方側に相対移動することに関するストロークエンドは、ナット３の軸方向他方側の端面を、ハウジング５の小径段差面２８に突き当てることで規制することもできるし、あるいは、従来から知られた各種のストローク制限機構を利用して規制することもできる。

以上のような本例のボールねじ装置１によれば、直線運動要素であるナット３の回り止めを低コストで実現することができる。

すなわち、本例では、ハウジング５に対してナット３が相対回転することを阻止するための回り止め部材６を、ハウジング５と一体に構成せずに、ハウジング５とは別体に構成し、ハウジング５に対して支持固定している。このため、回り止め部材６の形状精度を、低コストで良好にできる。したがって、本例のボールねじ装置１によれば、ナット３の回り止めを、低コストで実現できる。

しかも本例では、回り止め部材６を、ねじ軸２をハウジング５に対して回転自在に支持するための転がり軸受２９と、ハウジング５の内周面に備えられた小径段差面２８との間で軸方向両側から挟持することで、ハウジング５に対して支持固定している。これにより、回り止め部材６をハウジング５に支持固定するための専用の部品が不要になるため、さらなる低コスト化を図れる。また、回り止め部材６をハウジング５に対して支持固定するために、挿通孔７の内周面に特別な加工を施す必要もないため、加工コストの低減を図れるとともに、ハウジング５の薄肉化を図れる。

また、回り止め部材６を、ハウジング５に対して支持固定する作業は、ナット３の外周面に備えられた案内凹溝１８によって回り止め部材６を保持した状態で、ハウジング５の固定孔部２１に転がり軸受２９（外輪３０）を内嵌固定し、転がり軸受２９と小径段差面２８との間で軸方向両側から挟持することにより行える。このため、回り止め部材６の固定作業も容易に行うことができる。

本例では、案内凹溝１８のそれぞれを、ナット３の内周面に備えられたすべての循環溝９から円周方向に位置をずらして配置している。具体的には、ナット３を軸方向から見た場合に、２つの案内凹溝１８のそれぞれを、円周方向位置の近い２つの循環溝９に対して、円周方向に関して反対側に同じ角度だけ（本例では４５度ずつ）位置をずらして配置している。このため、案内凹溝１８を形成することによる、ナット３の強度低下を抑制することができる。したがって、ナット３の外径をいたずらに大きくしなくて済み、ボールねじ装置１の大型化を防止できる。

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図８を用いて説明する。

本例では、ナット３ａの外周面の軸方向他方側の端部に、径方向外側に向けて突出した外向フランジ部４４を設けている。そして、外向フランジ部４４に、回り止め部材６（図２等参照）と円周方向に係合可能な案内凹溝１８を設けている。本例では、ナット３ａの外周面のうち、外向フランジ部４４の外周面にのみ、案内凹溝１８を設けている。案内凹溝１８は、外向フランジ部４４の外周面に、円周方向に関して等間隔に配置されている。

また、本例では、ねじ軸２の第１嵌合軸部１１ａに対するストッパ３９ａのボス部４０ａの固定構造を、実施の形態の第１例の構造から変更している。

具体的には、第１嵌合軸部１１ａを、断面長円形（小判形）で、外周面に互いに平行な１対の平坦外面４５を有する二面幅形状としている。また、ボス部４０ａの係合孔４２ａを、長円形孔（小判形孔）とし、内周面に互いに平行な１対の平坦内面４６を有する二面幅形状としている。

本例では、ねじ軸２の第１嵌合軸部１１ａをストッパ３９ａの係合孔４２ａの内側に緩く挿通した状態で、係合孔４２ａの内周面に備えらえた１対の平坦内面４６のそれぞれと、第１嵌合軸部１１ａの外周面に備えられた１対の平坦外面４５のそれぞれとを係合（面接触）させている。これにより、ストッパ３９ａを第１嵌合軸部１１ａに対して相対回転不能に非円形嵌合させている。なお、ストッパ３９ａを構成するボス部４０ａは、第１嵌合軸部１１ａに対して圧入状態で非円形嵌合させても良い。

以上のような構成を有する本例では、案内凹溝１８の軸方向寸法を、実施の形骸の第１例の構造に比べて短くすることができる。このため、案内凹溝１８の加工工数の低減を図れる。したがって、ボールねじ装置１（図２等参照）の製造コストを低減できる。また、ナット３ａの外径を、外向フランジ部４４から軸方向に外れた部分で小さくできるため、ボールねじ装置１の小型化を図ることもできる。

また、第１嵌合軸部１１ａの外面形状及び係合孔４２ａの内面形状を、スプライン歯を形成する場合と比較して、簡略化することができる。このため、加工コストの低減を図ることができ、製造コストの低減を図れる。また、実施の形態の第１例の構造に比べて、第１嵌合軸部１１ａと係合孔４２ａとの嵌合長さを確保しやすいため、ストッパ３９ａの軸方向の厚さを小さくすることができる。したがって、ボールねじ装置１の軸方向寸法を小型化できる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第３例］
実施の形態の第３例について、図９を用いて説明する。

本例では、ナット３の外周面に備えられた案内凹溝１８ａの断面形状のみを、実施の形態の第１例の構造から異ならせている。

具体的には、ナット３の中心軸に直交する仮想平面に関する案内凹溝１８ａの断面形状を矩形状としている。つまり、案内凹溝１８ａを角溝としている。このため、案内凹溝１８ａの円周方向幅は、径方向にわたり一定である。

案内凹溝１８ａは、回り止め部材６の直径Ｄの１／２とほぼ同じ大きさの溝深さを有する。また、ナット３の外周面における案内凹溝１８ａの円周方向に関する開口幅は、回り止め部材６の直径Ｄと同じである。

以上のような構成を有する本例では、案内凹溝１８ａを、フライス盤を利用して容易に加工することができる。このため、ボールねじ装置１（図２等参照）の製造コストの低減を図る上で有利になる。また、案内凹溝１８ａの隅角部に、断面略三角形状の隙間４７を形成することができる。このため、隙間４７に十分な量のグリースを保持することができる。したがって、案内凹溝１８ａに対する回り止め部材６の摺動抵抗を低くできる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第４例］
実施の形態の第４例について、図１０を用いて説明する。

本例では、回り止め部材６ａの形状のみを、実施の形態の第３例の構造から異ならせている。

具体的には、回り止め部材６ａを四角柱形状に構成している。そして、回り止め部材６ａのうちの径方向に関する内側部分を、矩形状の断面形状を有する案内凹溝１８ａの内側にほぼ隙間なく配置している。つまり、回り止め部材６ａの周面のうち、径方向に関する内側面を、案内凹溝１８ａの径方向底面に面接触させ、かつ、回り止め部材６ａの円周方向に関する両側面を、案内凹溝１８ａの周方向側面に面接触させている。

以上のような構成を有する本例では、回り止め部材６ａを安価に製造することができる。このため、ボールねじ装置１の製造コストの低減を図る上で有利になる。また、案内凹溝１８ａの内側で、回り止め部材６ａががたつくことを抑制できる。このため、ハウジング５に対してナット３が円周方向にがたつくことを防止できる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、発明の技術思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、実施の形態の各例の構造は、矛盾を生じない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。

実施の形態の各例では、ハウジングに対して軸方向の相対変位を不能に固定された固定部材である転がり軸受と、転がり軸受と軸方向に対向した対向面である小径段差面との間で、回り止め部材を軸方向両側から挟持することで、回り止め部材をハウジングに対して支持固定する構造について説明した。ただし、本発明を実施する場合に、固定部材は、転がり軸受に限定されず、たとえば、ねじ筒、スペーサ、密封部材など、その他の部材を採用することもできる。また、対向面は、段差面に限定されず、底面など、その他の面を採用することもできる。

また、本発明を実施する場合に、回り止め部材を軸方向両側から挟持する２つの部材は、ハウジングと固定部材に限定されない。たとえば、ハウジングを構成する２つの部材同士の間で回り止め部材を軸方向両側から挟持することもできるし、ハウジングに対して軸方向の変位を不能に固定された２つの固定部材同士の間で回り止め部材を軸方向両側から挟持することもできる。

さらに、本発明を実施する場合に、ハウジングに対する回り止め部材の固定構造は、回り止め部材を軸方向両側から挟持する構造に限定されない。追加的又は代替的に、回り止め部材の軸方向端部を、ハウジング又は固定部材に形成した支持孔に挿通支持する構造などを採用することもできる。

実施の形態の各例では、回り止め部材を、円柱形状又は角柱形状とした場合について説明したが、本発明を実施する場合には、回り止め部材を、半円柱状や三角柱状とすることもできるし、その他の形状とすることもできる。

実施の形態の各例では、案内凹溝の断面形状を、円弧形及び矩形とした場合について説明したが、本発明を実施する場合には、案内凹溝の断面形状は、適宜変更することができる。

実施の形態の各例では、案内凹溝及び回り止め部材を２本ずつ備える場合について説明したが、本発明を実施する場合には、案内凹溝及び回り止め部材を１本ずつ備える構成を採用することもできるし、案内凹溝及び回り止め部材を３本以上ずつ備える構成を採用することもできる。案内凹溝及び回り止め部材を複数本ずつ備える場合には、案内凹溝及び回り止め部材を、円周方向に関して等間隔に配置することもできるし、円周方向に関して不等間隔に配置することもできる。

１ ボールねじ装置
２ ねじ軸
３、３ａ ナット
４ ボール
５ ハウジング
６ 回り止め部材
７ 挿通孔
８ 負荷路
９ 循環溝
１０ ねじ部
１１、１１ａ 第１嵌合軸部
１２ 第２嵌合軸部
１３ 軸側ボールねじ溝
１４ 雄スプライン歯
１５ ナット側ボールねじ溝
１６ 小径面部
１７ 大径面部
１８、１８ａ 案内凹溝
１９ 第１係合部
２０ ナット挿通部
２１ 固定孔部
２２ 係止凹溝
２３ シリンダ孔部
２４ａ、２４ｂ シール凹溝
２５ａ、２５ｂ Ｏリング
２６ 底面
２７ 大径段差面
２８ 小径段差面
２９ 転がり軸受
３０ 外輪
３０ａ 外輪軌道
３１ 内輪
３１ａ 内輪軌道
３２ 転動体
３３ 保持器
３４ ピストン
３５ 円筒部
３６ 隔壁部
３７ａ、３７ｂ 空間
３８ コイルばね
３９、３９ａ ストッパ
４０、４０ａ ボス部
４１ 第２係合部
４２、４２ａ 係合孔
４３ 雌スプライン歯
４４ 外向フランジ部
４５ 平坦外面
４６ 平坦内面
４７ 隙間
１００ ボールねじ装置
１０１ ねじ軸
１０２ ナット
１０３ ボール
１０４ 進退部材
１０５ ハウジング
１０６ 軸側ボールねじ溝
１０７ ナット側ボールねじ溝
１０８ 負荷路
１０９ キー溝
１１０ 挿通孔
１１１ キー

Claims (11)

1. 外周面に螺旋状の軸側ボールねじ溝を有し、使用時に回転運動する、ねじ軸と、
   内周面に螺旋状のナット側ボールねじ溝を有し、使用時に直線運動する、ナットと、
   前記軸側ボールねじ溝と前記ナット側ボールねじ溝との間に配置された、複数のボールと、
   前記ナットを軸方向に挿通可能な挿通孔を有する、ハウジングと、
   前記ハウジングに対する前記ナットの相対回転を阻止する、回り止め部材と、を備え、
   前記ナットは、外周面に、前記回り止め部材と円周方向に係合可能な案内凹溝を有し、
   前記回り止め部材は、軸方向に伸長した軸状部材であり、前記ハウジングに対して支持固定された状態で前記挿通孔の内側に配置され、前記案内凹溝に対して軸方向に摺動可能に係合している、
   ボールねじ装置。
2. 前記回り止め部材は、軸方向両側から挟持されることで、前記ハウジングに対して支持固定されている、請求項１に記載したボールねじ装置。
3. 前記ハウジングに対して軸方向の相対変位を不能に固定される固定部材を備え、
   前記ハウジングは、前記固定部材と軸方向に対向する対向面を有し、
   前記回り止め部材は、前記固定部材と前記対向面との間で軸方向両側から挟持されることで、前記ハウジングに対して支持固定されている、
   請求項２に記載したボールねじ装置。
4. 前記固定部材は、円環形状を有し、前記ハウジングに対して内嵌固定される、請求項３に記載したボールねじ装置。
5. 前記固定部材は、転がり軸受である、請求項４に記載したボールねじ装置。
6. 前記ナットは、内周面に循環溝を有し、
   前記案内凹溝は、前記循環溝から円周方向に位置をずらして配置されている、
   請求項１～５のうちのいずれか１項に記載したボールねじ装置。
7. 前記ナットは、円周方向に関して等間隔複数個所に、前記循環溝を有しており、
   前記案内凹溝は、円周方向位置の近い２つの前記循環溝に対して、円周方向に関して反対側に同じ角度だけ位置をずらして配置されている、
   請求項６に記載したボールねじ装置。
8. 循環溝を有し、かつ、前記ナットに固定される循環部品を備え、
   前記案内凹溝は、前記循環部品から円周方向に位置をずらして配置されている、
   請求項１～５のうちのいずれか１項に記載したボールねじ装置。
9. 前記循環部品を、円周方向に関して等間隔複数個所に備えており、
   前記案内凹溝は、円周方向位置の近い２つの前記循環部品に対して、円周方向に関して反対側に同じ角度だけ位置をずらして配置されている、
   請求項８に記載したボールねじ装置。
10. 前記案内凹溝は、複数備えられており、
    前記回り止め部材は、前記案内凹溝と同数備えられている、
    請求項１～９のうちのいずれか１項に記載したボールねじ装置。
11. 前記ナットは、径方向外側に向けて突出した外向フランジ部を備えており、
    前記案内凹溝は、前記外向フランジ部にのみ備えられている、
    請求項１～１０のうちのいずれか１項に記載したボールねじ装置。

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