JP3881206B2

JP3881206B2 - Ball screw device

Info

Publication number: JP3881206B2
Application number: JP2001310233A
Authority: JP
Inventors: 昌弘井上; 功雄臼杵
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; JTEKT Corp
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; JTEKT Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: JP2003113919A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナット部材とねじ軸との間でトルクを推力に変換させたり、推力をトルクに変換させたりする構成のボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人は、ボールねじ装置として、特開２００１−１１６０９５号公報に示すようなものを提案している。
【０００３】
この構造では、ねじ軸を軸心方向不動かつ回転不可能に支持して、ナット部材をモータおよび入力歯車でもって回転駆動することにより軸心方向に往復移動させるようにしており、ナット部材とねじ軸との総長さを縮める方向にナット部材を移動させたときに、ナット部材の一部を、ねじ軸の一部に対して軸心方向から当接させることで、強制的に停止させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、ナット部材を縮み方向の所定位置で停止させる形態として、ナット部材の一部をねじ軸の一部に対して軸心方向で当接させることにより、物理的に強制停止させる形態にしているために、次のような不具合が発生する。
【０００５】
つまり、通常、ナット部材が縮み方向で強制停止されたとき、所定のタイムラグを経てモータを停止させるように制御している。これでは、ナット部材が強制停止された状態でも、所定時間についてモータの駆動トルクがナット部材に対して付与され続けるために、前記ナット部材とねじ軸との当接部位が食い込む形で強く密着して摩擦抵抗が増大した状態になってしまう。
【０００６】
このため、上記状態からナット部材を伸び方向に移動させる初期段階においてモータの駆動トルクを過剰に増加させる必要が生じるとともに、ナット部材をねじ軸から引き離して移動開始させるまでの時間がロスするなど、動作応答性が低下することになる。
【０００７】
但し、例えばモータを位相制御することにより、ナット部材に対するモータの駆動トルクの入力を遮断させて、ナット部材を停止させる形態にすれば、上記不具合は回避できるけれども、例えば経年劣化によってナット部材とねじ軸との間でボールが滑るなどして動力伝達ロスが発生することを考慮すると、ナット部材の停止位置が経時的にばらつくことが懸念される。
【０００８】
このような事情に鑑み、本発明は、ボールねじ装置において、ナット部材またはねじ軸を縮み方向の所定位置で物理的な当接によって強制停止させる形態をとりながら、前記停止位置から伸び方向へ動かすときにナット部材とねじ軸とを抵抗なく素早く引き離せるようにして、動作応答性を高めることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のボールねじ装置は、請求項１に示すように、ナット部材の内周面に設けられるねじ溝とねじ軸の外周面に設けられるねじ溝との間に複数のボールが介装され、前記ナット部材とねじ軸との間でトルクを推力に変換させたり、推力をトルクに変換させたりする構成であって、前記ねじ軸が円筒形状とされ、前記ナット部材が、前記ねじ軸の中心孔に非接触に挿通される軸体に対してブラケットを介して支持されており、前記ブラケットが、径方向内外に同心状に設けられて軸心方向一端側で連接される内筒部および外筒部を有し、前記内筒部が前記ねじ軸の中心孔内に非接触状態で配置されて前記軸体に対して支持され、また、前記外筒部が前記ナット部材の軸心方向一端側の領域外周に一体的に嵌合されており、前記ブラケットとねじ軸とにおいて軸心方向で対向する領域に対して、ナット部材とねじ軸とを縮み方向に相対的に移動させたときに所定位置で停止させるためのストッパおよび切欠きが、周方向で当接、離隔する状態で振り分けて設けられている。
【００１０】
本発明のボールねじ装置は、請求項２に示すように、上記請求項１において、前記ねじ軸が固定部分に対して非回転かつ軸心方向不動に、また、前記ナット部材が前記軸体に対して転がり軸受を介して回転自在にそれぞれ取り付けられているとともに、前記軸体が軸心方向移動可能に配置されており、前記ブラケットに対してトルクが付与されることにより、当該ブラケットと前記ナット部材と前記軸体の三者が一体になってねじ軸に沿って軸心方向に移動される形態とされている。
【００１１】
本発明のボールねじ装置は、請求項３に示すように、上記請求項１または２において、前記ストッパが、前記ねじ軸において前記ブラケットの内筒部に対して軸心方向で対向する円周上の所定領域に設けられており、前記切欠きが、前記ブラケットの内筒部において前記ねじ軸に対して軸心方向で対向する領域に設けられている。
【００１２】
本発明のボールねじ装置は、請求項４に示すように、上記請求項１から３のいずれかにおいて、前記ストッパと切欠きとの当接によって前記ナット部材が強制停止された状態で、前記ナット部材と一体のブラケットとねじ軸とが軸心方向で非接触となる関係で配置されている。
【００１３】
本発明のボールねじ装置は、請求項５に示すように、上記請求項１から４のいずれかにおいて、前記ブラケットが、金属材で形成されており、その外筒部の外周面に樹脂製のギヤが一体に成形されている。
【００１４】
本発明のボールねじ装置は、請求項６に示すように、上記請求項１から５のいずれかにおいて、前記ねじ軸とナット部材との対向環状空間に、前記各ボールを回転可能に保持する保持器リングが相対回転可能に介装されている。
【００１５】
要するに、本発明では、円筒形状のねじ軸の中心孔に挿通される軸体に対してねじ軸の外径側に配置されるナット部材を二重筒形状のブラケットを介して支持させることにより軸心方向でコンパクトにした構造を前提とし、ナット部材とねじ軸を縮み方向の所定位置で物理的に当接させて強制停止させる形態をとりながら、ナット部材が強制停止されてから所定時間について駆動トルクが付与され続けるような状況でもナット部材と一体のブラケットとねじ軸との当接部分が周方向に押しつけられるだけで従来例のように食い込むように作用しない構造にしている。これにより、前記停止位置から伸び方向へ動かすときにナット部材とねじ軸とが抵抗なく素早く引き離されるようになる。
【００１６】
特に、上記請求項２の発明では、ナット部材およびブラケットを、非回転かつ軸心方向不動のねじ軸に沿って回転させながら進退移動させる使用形態、つまりトルクを推力に変換する正効率での使用形態に特定している。また、請求項３の発明では、ストッパと切欠きの配設対象を特定している。
【００１７】
また、上記請求項４の発明では、ナット部材が強制停止された状態でナット部材と一体のブラケットとねじ軸との干渉を避けるようにしている。
【００１８】
また、上記請求項５の発明では、ブラケットにギヤを設けているから、このブラケットと一体のナット部材と外部装置との間でトルク伝達できるようになり、しかも、このギヤを樹脂製としているから、インサート成形などで容易に製造できるようになる。
【００１９】
また、上記請求項６の発明では、保持器リングを用いることにより、複数のボール個々を干渉させないようにしているから、ボールの挙動が安定する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細について図面に示す実施形態を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１から図９に本発明の一実施形態を示している。図１は、ボールねじ装置の縦断面図、図２は、図１の状態からナット部材を軸心方向一方へ移動させた状態を示す縦断面図、図３は、ボールねじ装置の分解斜視図、図４は、ボールねじ装置において一部を断面にした平面図、図５は、図４の（５）−（５）線断面の矢視図、図６は、ボール循環経路を模式的に示す側面図、図７は、図６のボール循環経路の正面図、図８は、ナット部材の縮み方向での強制停止構造を示す斜視図、図９は、ストッパピンに対して切欠きが係入する様子を示す平面展開図である。
【００２２】
図例のボールねじ装置１では、ナット部材２と、ねじ軸３と、複数のボール４と、保持器リング５とを備えており、ナット部材２とねじ軸３との対向面間でボール４群を循環させるようになっている。
【００２３】
ナット部材２には、その一方軸端から他方軸端まで連続する１本のねじ溝２１が形成されており、また、ねじ軸３には、その軸心方向途中領域に不連続の約２巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂが形成されている。これらナット部材２のねじ溝２１とねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとは、互いに同じリード角に設定されている。これら両ねじ溝２１，３１ａ，３１ｂの断面形状は、ゴシックアーク形状とされているが、半円形状とすることもできる。
【００２４】
ところで、この実施形態では、ナット部材２とねじ軸３とを最大に引き離した最大伸長状態で軸心方向所定長さの重合領域を確保して、この重合領域にねじ軸３の約２巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂを配置させるように設定し、この２巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂをそれぞれ独立した閉ループとし、この閉ループにした２巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂ内に配置されるボール４群をそれぞれ独立して転動循環させるようにしている。
【００２５】
具体的に、ねじ軸３の軸心方向で隣り合う２巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂの間に存在するねじ山（ランド部）３２には、２巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂを個別に閉ループとするボール循環溝３３，３４が設けられている。この２つのボール循環溝３３，３４は、それぞれ、２巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂの上流側と下流側とを個別に連通連結するものであり、各巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂの下流のボール４群を内径側へ沈みこませてナット部材２のねじ山（ランド部）２２を乗り越えさせて上流へ戻すように蛇行した形状になっている。
【００２６】
保持器リング５は、複数のボール４それぞれを円周等間隔に離隔配置して回転可能に保持するものである。この保持器リング５は、薄肉の円筒部材からなり、その円周数ヶ所には、軸心方向に沿う長孔形状のボールポケット５１が設けられており、このボールポケット５１に対してそれぞれ２つずつボール４が収納される。
【００２７】
また、上記保持器リング５は、ねじ軸３の外径側に対して軸心方向でほぼ不動に位置決めされた状態で、かつ相対回転可能な状態で取り付けられている。そのために、ねじ溝３の自由端側に縮径部３５を、また、保持器リング５の一端に径方向内向きのフランジ５２をそれぞれ設け、ねじ軸３の縮径部３５に対して保持器リング５のフランジ５２をはめ込み、さらにねじ軸３の縮径部３５に設けてある周溝に対して止め輪７を係合させている。但し、止め輪７は、ねじ軸３の縮径部３５とねじ溝２１の形成部分との境にできる段壁面３６から離れた位置に取り付けられていて、これら止め輪７と段壁面３６との間に対して保持器リング５のフランジ５２が軸心方向に若干の遊びを持つ状態で配置されている。これにより、保持器リング５が、ねじ軸３に対して軸心方向ほぼ不動で、相対回転が許容される状態になる。
【００２８】
なお、上記ナット部材２は、ブラケット８に対して一体的に結合されている。このブラケット８は、図示しないモータなどの回転動力源が減速歯車１０を介して噛合されるとともに、円筒形状のねじ軸３の中心孔に軸心方向移動可能に挿通される筒軸１１に対して転がり軸受１２を介して支持される。また、上記ねじ軸３は、筒軸１１の内径側に対してスプライン嵌合されている回転軸１３に対して転がり軸受１４を介して支持されている。この回転軸１３は、図示しないが、ケースなどの固定部分に対して軸心方向不動にかつ回転自在に支持されている。なお、筒軸１１と回転軸１３の軸心方向一端側には、対向面がテーパ状とされた一対のフランジ１５，１６が振り分けられて設けられており、これらフランジ１５，１６の対向面の間隔が、ナット部材２の軸心方向往復移動に伴い大小調節されることになって、このフランジ１５，１６の対向面間に巻き掛けられるベルト１７の巻き掛け径が変更されるようになる。
【００２９】
上記ブラケット８は、上半分の断面がほぼ逆向きコ字形の金属材で形成されている。つまり、このブラケット８は、径方向内外に同心状に設けられる内筒部８１および外筒部８２の軸心方向一端側を連接した形状である。内筒部８１は、ねじ軸３の中心孔内に非接触状態で配置されて上記筒軸１１に対して転がり軸受１２を介して支持されている。また、外筒部８２は、ナット部材２の軸心方向一端側の領域外周に一体的に嵌合されており、図３に示すように、外筒部８２の付け根側の内周面に設けられるセレーション８３とナット部材２の嵌入方向奥側の外周面に設けられるセレーション２３とを嵌合することにより、ブラケット８とナット部材２とを周方向で一体的に結合するようになっている。この外筒部８２の外周面には、樹脂製のギヤ９が一体に成形されている。
【００３０】
ちなみに、上記ブラケット８にギヤ９を成形するときには、ブラケット８の外筒部８２の内径面においてセレーション部分を除く領域、つまりナット部材２が嵌合される面を金型に対する基準面として行う。このようにすれば、前記嵌合面の真円度や面粗さが高精度に仕上げられているので、ギヤの歯形状を高精度に形成できるようになり、好ましい。
【００３１】
また、ブラケット８とナット部材２との結合工程において両者の位相合わせを容易とするために、両セレーション８３，２３の１つの歯をなくすことにより、ブラケット８とナット部材２とを所定の位相でしか結合できないようにすることができる。
【００３２】
ところで、上述したボールねじ装置１の組み立て手順を説明する。まず、ねじ軸３に対して保持器リング５を取り付けてから、保持器リング５のボールポケット５１に対して、それを埋め尽くす状態にグリースを塗布しておいて、このボールポケット５１に対して必要数のボール４を入れる。ここでのグリースは、ボール４が自重落下しない粘性を有するウレア系のグリースとされ、このグリースでもってボール４がボールポケット５１内に保持される。このようにしてから、保持器リング５をねじ軸３に対して回さないようにした状態で、ナット部材２に組み込む。
【００３３】
次に、上述したボールねじ装置１の動作を説明する。まず、図示しないモータを駆動することによりブラケット８およびナット部材２を回転させると、このナット部材２自身が回転しながらねじ軸３に沿って軸心方向一方へ向けて直線的に移動させられることによって、例えば図１に示す状態から図２に示す状態になる。一方、上記モータを前記と逆回転方向に駆動すると、ナット部材２が前述と逆向きに回転しながら軸心方向他方へ向けて移動させられることによって、例えば図２に示す状態から図１に示す状態になる。
【００３４】
このように、ナット部材２を軸心方向に往復移動させることにより、ナット部材２とねじ軸３とが軸心方向で重合する範囲が大小変化するが、ねじ軸３においてボール循環溝３３，３４により個別に閉ループとしたねじ軸３の２巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂ内でそれぞれボール群４が保持器リング５にガイドされながら転動循環することにより、ナット部材２の螺旋運動が円滑にガイドされるとともに、ナット部材２が所定の移動ストローク範囲を往復移動する過程において、ボール４が抜け出す現象を確実に防止できるようになる。
【００３５】
ここで、本発明の特徴部分について説明する。つまり、上記ブラケット８とねじ軸３に対して、ナット部材２を縮み方向の所定位置で強制停止させるためのストッパピン１８および切欠き１９を振り分けて設けている。
【００３６】
具体的に、図８に示すように、ストッパピン１８は、ねじ軸３において径方向内向きに膨出する厚肉部３７の内端面に対して軸心方向に沿う姿勢で突出する状態に埋設されており、また、切欠き１９は、ブラケット８の内筒部８２における径方向内向きのフランジ８５の内径側端縁で円周上所定角度範囲に対して設けられている。この切欠き１９は、ブラケット８の縮み側への回転方向上流から下流へ向けて軸心方向幅が漸次幅広となっており、平面から見てほぼ三角形状とされている。
【００３７】
また、上記ストッパピン１８と切欠き１９との当接によってナット部材２が縮み方向の所定位置に強制停止された状態では、ナット部材２と一体のブラケット８とねじ軸３とが軸心方向で非接触となる関係で配置されている。
【００３８】
このように構成すれば、上記動作説明において、ナット部材２を縮み方向に移動させたとき、ナット部材２が所定の停止位置に近づくことに伴い、図９に示すように、ナット部材２と一体回転するブラケット８の切欠き１９が、その幅狭側の端縁からねじ軸３のストッパピン１８に対して径方向で重合し始めて、最後に切欠き１９の幅広側の奥壁１９ａがストッパピン１８の周面に対して周方向から当接することになり、これで、ナット部材２およびブラケット８が物理的に強制停止されることになる。
【００３９】
これに伴い、一般的に、図示しないモータの駆動電流が規定値より上昇することになるので、この現象を制御装置などが検知してモータを停止させるようになる。このように、ナット部材２およびブラケット８が強制停止された時点からモータを駆動停止させるまでにタイムラグが発生する場合、ナット部材２およびブラケット８が強制停止された後、所定時間だけモータからの駆動トルクがブラケット８およびナット部材２に対して付与され続けるために、ブラケット８の切欠き１９がストッパピン１８に対して周方向から押し付けられた状態になるが、押し付けられているだけで従来例のように食い込まずに済む。そのため、上記停止状態から上記モータを逆回転方向に駆動させると、ストッパピン１８からブラケット８の切欠き１９が抵抗なくすぐに離れて、ブラケット８およびナット部材２が伸び方向に移動することになる。
【００４０】
以上説明したように、この実施形態では、円筒形状のねじ軸３の中心孔に挿通される筒軸１１に対してねじ軸３の外径側に配置されるナット部材２を二重筒形状のブラケット８を介して支持させることにより軸心方向でコンパクトにした構造のボールねじ装置１において、ナット部材２を縮み方向の所定位置で停止させるために、ねじ軸３に設けたストッパピン１８に対してナット部材２と一体のブラケット８に設けた切欠き１９の奥壁１９ａを周方向から当接させる形態として、ナット部材２の動きを物理的に強制停止させるようにしている。これにより、従来例と同様にナット部材２とねじ軸３を縮み方向の所定位置で物理的に当接して強制停止させる構造をとりながら、停止後、所定時間についてブラケット８およびナット部材２に対してモータから駆動トルクが付与され続けるような状況でもストッパピン１８と切欠き１９との当接部分の摩擦抵抗が増大しない構造にしているから、ナット部材２を前記停止位置から伸び方向へ動かすときにナット部材２とねじ軸３とが抵抗なく素早く引き離されるようになる。したがって、ボールねじ装置１の動作応答性が大きく向上することになって、信頼性向上に貢献できる。
【００４１】
ところで、上記実施形態のように、ねじ軸３のねじ山３２に２つのボール循環溝３３，３４を設けることにより軸心方向で隣り合う２巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂの個々を独立した閉ループとし、この閉ループ内でボール群４を転動循環させる構造にしていれば、従来周知の循環こまという高精度な部品を排除できて、ナット部材２に循環こま取付用の貫通孔を形成する手間や循環こまの組み付けの手間を省くことができるなど、製造コストの低減に貢献できるうえ、循環こまのボール循環溝とねじ溝との位置合わせが不要になるなど、その万一の位置ずれによる品質低下を回避できるようになる。しかも、上記２つのボール循環溝３３，３４を、図６に示すように、ほぼ同一位相にかつ軸心方向に隣り合わせに設けていれば、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂを軸心方向に詰めて配置できるようになって、軸心方向での占有面積を縮小するうえで有利となる。但し、この場合、ボール循環溝３３，３４に位置するボール４は、ラジアル荷重やアキシャル荷重を受けることができないので、２つのボール循環溝３３，３４を周方向および軸心方向で接近して設けると、円周上の所定角度範囲に荷重無負担領域ができることになる。しかしながら、上記実施形態のように、ナット部材２およびねじ軸３の軸心方向寸法を短くしたうえで外径寸法を大きく設定していれば、図７に示すように、円周上においてボール循環溝３３，３４が存在する領域の角度θ範囲が小さくて済むとともにボール循環溝３３，３４内に位置するボール４の数が少なくて済むから、荷重負担能力の低下を抑制できて、実用上支障ないものとなる。
【００４２】
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、いろいろな応用や変形が考えられる。
【００４３】
まず、上記実施形態では、ナット部材２を縮み方向の所定位置で強制停止させるために、ねじ軸３にストッパピン１８を、ブラケット８に切欠き１９を設けているが、その逆の配置にしてもよいし、また、図１０に示すように、ブラケット８の内筒部８２の付け根外周にストッパピン１８の替わりに凸部１８Ａを設ける一方で、ねじ軸３の一方軸端に切欠き１９Ａを設け、これらの当接によりナット部材２を縮み方向の所定位置で強制停止させるようにすることができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、ナット部材２に対するブラケット８の結合をセレーション８３，２３でもって行わせるようにしているが、図１１に示すように、ブラケット８における外筒部８２の付け根側円周数ヶ所に凸部８４を、ナット部材２の嵌入方向奥側の円周数ヶ所に凹部２４をそれぞれ設け、これらを軸心方向から嵌合することにより、ブラケット８とナット部材２とを相対回転不可能に結合するようにしてもよい。この場合、ブラケット８とナット部材２との結合工程において両者の位相合わせを容易とするために、ブラケット８に設ける複数の凸部８４のうちの１つと、ナット部材２に設ける複数の凹部２４のうちの１つの周方向幅を他の凸部８４や凹部２４よりも大きく設定することにより、ブラケット８とナット部材２とを所定の位相でしか結合できないようにするのが好ましい。
【００４５】
この他、上記ボールねじ装置１については、ナット部材２またはねじ軸３の一方を回転させることで他方を軸心方向に移動させる使用形態、あるいはナット部材２またはねじ軸３の一方を軸心方向に移動させることで他方を回転させる使用形態にすることができる。前者の使用形態については、トルクを推力に変換する正効率と言い、後者の使用形態については、推力をトルクに変換する逆効率と言う。以下で、正効率での使用形態に係る４パターン（Ａ−１〜Ａ−４）と、逆効率での使用形態に係る４パターン（Ｂ−１〜Ｂ−４）を説明する。
【００４６】
（Ａ−１）上記実施形態で説明したように、ナット部材２を回転させながら軸心方向に移動させる。この場合、ねじ軸３を非回転かつ軸心方向不動にしておいて、ナット部材２を回転駆動させればよい。
【００４７】
（Ａ−２）ナット部材２を回転させずに軸心方向に移動させる。この場合、ねじ軸３を軸心方向不動にする一方で、ナット部材２を非回転にしておいて、ねじ軸３を回転駆動させればよい。
【００４８】
（Ａ−３）ねじ軸３を回転させながら軸心方向に移動させることができる。この場合、ナット部材２を非回転かつ軸心方向不動にしておいて、ねじ軸３を回転駆動させればよい。
【００４９】
（Ａ−４）ねじ軸３を回転させずに軸心方向に移動させる。この場合、ねじ軸３を非回転にする一方で、ナット部材２を軸心方向不動にしておいて、ナット部材２を回転駆動させればよい。
【００５０】
（Ｂ−１）ナット部材２を軸心方向不動で回転させる。この場合、ナット部材２を軸心方向不動にする一方で、ねじ軸３を非回転にしておいて、ねじ軸３を軸心方向に移動させればよい。
【００５１】
（Ｂ−２）ナット部材２を軸心方向に移動させながら回転させる。この場合、ねじ軸３を軸心方向不動かつ非回転にしておいて、ナット部材２を軸心方向に移動させればよい。
【００５２】
（Ｂ−３）ねじ軸３を軸心方向不動で回転させる。この場合、ねじ軸３を軸心方向不動にする一方で、ナット部材２を非回転にしておいて、ナット部材２を軸心方向に移動させればよい。
【００５３】
（Ｂ−４）ねじ軸３を軸心方向に移動させながら回転させる。この場合、ナット部材２を軸心方向不動かつ非回転にしておいて、ねじ軸３を軸心方向に移動させればよい。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１から６の発明に係るボールねじ装置は、ナット部材を縮み方向の所定位置で強制停止させるにあたって、従来例のようにナット部材と一体のブラケットとねじ軸とを軸心方向から当接させる形態とせずに、周方向で当接させる形態にしているから、前記ナット部材が強制停止された後、所定時間について駆動トルクが付与され続けるような状況でも、ナット部材と一体のブラケットとねじ軸との当接部分が周方向に押しつけられるだけで従来例のように食い込むように作用せずに済み、結果的に、ナット部材を前記停止位置から伸び方向に移動させるときに、抵抗なく素早く移動させることができるようになるなど、動作応答性ならびに信頼性を向上できるようになる。
【００５５】
特に、上記請求項４の発明では、ナット部材が強制停止された状態でナット部材と一体のブラケットとねじ軸との干渉を避けるようにしているから、ナット部材の縮み方向での停止位置を安定させるうえで有利となる。
【００５６】
また、請求項５の発明では、ブラケットにギヤを設けているから、このブラケットと一体のナット部材と外部装置との間でトルク伝達できるようになり、しかも、このギヤを樹脂製としているから、インサート成形などで容易に製造できて、低コスト化が可能となる。
【００５７】
また、請求項６の発明では、保持器リングを用いることにより、複数のボール個々を干渉させないようにしているから、ボールの挙動が安定し、ナット部材とねじ軸との相対回転が円滑に保たれるなど、動作安定性の向上に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボールねじ装置の縦断面図
【図２】図１の状態からナット部材を軸心方向一方へ移動させた状態を示す縦断面図
【図３】ボールねじ装置の分解斜視図
【図４】ボールねじ装置において一部を断面にした平面図
【図５】図４の（５）−（５）線断面の矢視図
【図６】ボール循環経路を模式的に示す側面図
【図７】図６のボール循環経路の正面図
【図８】ナット部材の縮み方向での強制停止構造を示す斜視図
【図９】ストッパピンに対して切欠きが係入する様子を示す平面展開図
【図１０】ナット部材の縮み方向での強制停止構造の他の例を示す斜視図
【図１１】ナット部材とブラケットとの結合部分の他の例を示す正面図
【符号の説明】
１ボールねじ装置
２ナット部材
２１ナット部材のねじ溝
３ねじ軸
３１ａ，３１ｂねじ軸のねじ溝
３３，３４ねじ軸のボール循環溝
４ボール
５保持器リング
８ブラケット
８１ブラケットの内筒部
８２ブラケットの外筒部
９ブラケットのギヤ
１１筒軸
１２転がり軸受
１８ストッパピン
１９ブラケット内筒部の切欠き[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ball screw device configured to convert torque into a thrust between a nut member and a screw shaft, or to convert a thrust into torque.
[0002]
[Prior art]
The applicant of the present application has proposed a ball screw device as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-116095.
[0003]
In this structure, the screw shaft is supported so as not to be axially rotatable and non-rotatable, and the nut member is reciprocated in the axial direction by rotationally driving with a motor and an input gear. When the nut member is moved in a direction to reduce the total length with the shaft, a part of the nut member is brought into contact with a part of the screw shaft from the axial direction to forcibly stop. ing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above conventional example, as a form in which the nut member is stopped at a predetermined position in the contraction direction, a form in which the nut member is physically forcibly stopped by contacting a part of the nut member with a part of the screw shaft in the axial direction. Therefore, the following problems occur.
[0005]
That is, normally, when the nut member is forcibly stopped in the contraction direction, the motor is controlled to stop after a predetermined time lag. In this case, even when the nut member is forcibly stopped, the driving torque of the motor continues to be applied to the nut member for a predetermined time, so that the contact portion between the nut member and the screw shaft is in close contact with the nut member. As a result, the frictional resistance is increased.
[0006]
For this reason, it is necessary to excessively increase the driving torque of the motor in the initial stage of moving the nut member in the extending direction from the above state, and the time until the nut member is moved away from the screw shaft to start moving is lost. The operation responsiveness is lowered.
[0007]
However, if the nut member is stopped by, for example, controlling the phase of the motor to block the input of the driving torque of the motor to the nut member, the above problem can be avoided. Considering that a power transmission loss occurs due to the ball sliding between the shaft and the like, there is a concern that the stop position of the nut member varies over time.
[0008]
In view of such circumstances, in the ball screw device, the present invention moves the nut member or the screw shaft from the stop position to the extension direction while forcing the nut member or the screw shaft by physical contact at a predetermined position in the contraction direction. Sometimes, the nut member and the screw shaft can be quickly separated without resistance to improve the operation response.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the ball screw device of the present invention, as shown in claim 1, a plurality of balls are interposed between a screw groove provided on the inner peripheral surface of the nut member and a screw groove provided on the outer peripheral surface of the screw shaft, The torque is converted into thrust between the nut member and the screw shaft, or the thrust is converted into torque. The screw shaft is cylindrical, and the nut member is the center of the screw shaft. The shaft is inserted through the hole in a non-contact manner, and is supported via a bracket. The bracket is provided concentrically inside and outside in the radial direction and connected to one end side in the axial direction. A cylindrical portion, wherein the inner cylindrical portion is disposed in a non-contact state in the center hole of the screw shaft and is supported with respect to the shaft body, and the outer cylindrical portion is one axial end of the nut member Is integrally fitted to the outer periphery of the side region and A stopper and a notch for stopping at a predetermined position when the nut member and the screw shaft are moved relatively in the contraction direction with respect to a region facing the shaft in the axial direction on the shaft, contact in the circumferential direction , Provided in a separated state.
[0010]
According to a ball screw device of the present invention, as shown in claim 2, in the above-mentioned claim 1, the screw shaft is non-rotating with respect to the fixed portion and does not move in the axial direction, and the nut member is attached to the shaft body. The shaft body is rotatably mounted via a rolling bearing, and the shaft body is arranged so as to be movable in the axial direction. When torque is applied to the bracket, the bracket and the nut The member and the shaft body are integrated and moved in the axial direction along the screw shaft.
[0011]
According to a ball screw device of the present invention, as shown in claim 3, the ball screw device according to claim 1 or 2, wherein the stopper is on the circumference of the screw shaft facing the inner cylinder portion of the bracket in the axial direction. The notch is provided in a region facing the screw shaft in the axial direction in the inner cylinder portion of the bracket.
[0012]
According to a ball screw device of the present invention, as shown in claim 4, the nut member according to any one of claims 1 to 3, wherein the nut member is forcibly stopped by contact between the stopper and the notch. The bracket integrated with the member and the screw shaft are arranged in a non-contact relationship in the axial direction.
[0013]
According to a ball screw device of the present invention, as shown in claim 5, in any one of claims 1 to 4, the bracket is made of a metal material, and is made of a resin on the outer peripheral surface of the outer cylinder portion. The gear is integrally formed.
[0014]
As shown in claim 6, the ball screw device of the present invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the balls are rotatably held in the opposed annular space between the screw shaft and the nut member. A vessel ring is interposed so as to be relatively rotatable.
[0015]
In short, in the present invention, the shaft member is supported by supporting the nut member disposed on the outer diameter side of the screw shaft with respect to the shaft body inserted through the center hole of the cylindrical screw shaft through the double cylindrical bracket. Based on the premise of a compact structure in the center direction, the nut member and the screw shaft are brought into physical contact with each other at a predetermined position in the contracting direction, and the nut member is forcibly stopped. Even in a situation where torque is continuously applied, the contact portion between the nut member and the bracket integrated with the screw shaft is merely pressed in the circumferential direction, and the structure does not act like a conventional example. As a result, the nut member and the screw shaft are quickly pulled apart without resistance when moving in the extending direction from the stop position.
[0016]
In particular, in the invention of claim 2 above, the nut member and the bracket are used to move forward and backward while rotating along the screw shaft that is non-rotating and stationary in the axial direction, that is, use with a positive efficiency that converts torque into thrust. Specific to form. Further, in the invention of claim 3, the arrangement object of the stopper and the notch is specified.
[0017]
In the invention of claim 4, interference between the nut member and the bracket and the screw shaft is avoided while the nut member is forcibly stopped.
[0018]
In the invention of claim 5, since the gear is provided on the bracket, torque can be transmitted between the nut member integral with the bracket and the external device, and the gear is made of resin. It can be easily manufactured by insert molding or the like.
[0019]
Further, in the invention of the sixth aspect, since the cage ring is used to prevent the plurality of balls from interfering with each other, the behavior of the ball is stabilized.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The details of the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
[0021]
1 to 9 show an embodiment of the present invention. 1 is a longitudinal sectional view of the ball screw device, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a state in which the nut member is moved in one axial direction from the state of FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the ball screw device. 4 is a plan view of a part of the ball screw device, FIG. 5 is a sectional view taken along line (5)-(5) in FIG. 4, and FIG. 6 is a schematic view of the ball circulation path. FIG. 7 is a front view of the ball circulation path of FIG. 6, FIG. 8 is a perspective view showing a forcible stop structure in the shrinking direction of the nut member, and FIG. 9 is a notch with respect to the stopper pin. It is a plane expanded view which shows a mode that it enters.
[0022]
In the illustrated ball screw device 1, a nut member 2, a screw shaft 3, a plurality of balls 4, and a cage ring 5 are provided, and a ball 4 is interposed between opposing surfaces of the nut member 2 and the screw shaft 3. It is designed to circulate the group.
[0023]
The nut member 2 is formed with one screw groove 21 continuous from one shaft end to the other shaft end, and the screw shaft 3 has approximately two discontinuous windings in the middle region in the axial direction. Thread grooves 31a and 31b are formed. The screw groove 21 of the nut member 2 and the screw grooves 31a and 31b of the screw shaft 3 are set to have the same lead angle. The cross-sectional shapes of these screw grooves 21, 31a, 31b are gothic arc shapes, but they may be semicircular.
[0024]
By the way, in this embodiment, an overlap region having a predetermined length in the axial direction is secured in a maximum extension state where the nut member 2 and the screw shaft 3 are separated to the maximum, and about two turns of the screw shaft 3 are secured in the overlap region. The screw grooves 31a and 31b are set to be arranged, and the two-turn screw grooves 31a and 31b are set as independent closed loops, and the four groups of balls arranged in the two-turn screw grooves 31a and 31b in the closed loop are arranged. Each of them is circulated independently.
[0025]
Specifically, the two screw grooves 31a and 31b are individually closed loops in the thread (land portion) 32 existing between the two screw grooves 31a and 31b adjacent in the axial direction of the screw shaft 3. Ball circulation grooves 33 and 34 are provided. The two ball circulation grooves 33 and 34 individually connect the upstream side and the downstream side of the two-turn screw grooves 31a and 31b, respectively. The four groups are sunk to the inner diameter side so as to pass over the thread (land portion) 22 of the nut member 2 and return to the upstream side.
[0026]
The cage ring 5 holds the plurality of balls 4 so as to be rotatable by being spaced apart from each other at equal circumferential intervals. The retainer ring 5 is formed of a thin cylindrical member, and is provided with ball holes 51 having a long hole shape along the axial direction at several places on the circumference thereof. The balls 4 are stored one by one.
[0027]
The cage ring 5 is attached in a state where it is positioned so as to be substantially immovable in the axial direction with respect to the outer diameter side of the screw shaft 3 and is relatively rotatable. For this purpose, a reduced diameter portion 35 is provided on the free end side of the screw groove 3, and a radially inward flange 52 is provided at one end of the retainer ring 5. The flange 52 of the ring 5 is fitted, and the retaining ring 7 is engaged with a circumferential groove provided in the reduced diameter portion 35 of the screw shaft 3. However, the retaining ring 7 is attached to a position away from the step wall surface 36 that is formed at the boundary between the reduced diameter portion 35 of the screw shaft 3 and the portion where the screw groove 21 is formed. The flange 52 of the cage ring 5 is disposed with a slight play in the axial direction. As a result, the cage ring 5 is substantially immovable in the axial direction with respect to the screw shaft 3 and is allowed to rotate relatively.
[0028]
The nut member 2 is integrally coupled to the bracket 8. The bracket 8 is connected to a cylindrical shaft 11 in which a rotational power source such as a motor (not shown) is engaged via a reduction gear 10 and is inserted into the central hole of the cylindrical screw shaft 3 so as to be movable in the axial direction. It is supported via a rolling bearing 12. The screw shaft 3 is supported via a rolling bearing 14 with respect to a rotating shaft 13 that is spline-fitted to the inner diameter side of the cylindrical shaft 11. Although not shown, the rotary shaft 13 is supported so as to be axially stationary and rotatable with respect to a fixed part such as a case. In addition, a pair of flanges 15 and 16 whose opposing surfaces are tapered are provided on one end side in the axial direction of the cylindrical shaft 11 and the rotating shaft 13, and the opposing surfaces of the flanges 15 and 16 are arranged. The distance is adjusted in accordance with the reciprocation of the nut member 2 in the axial direction, so that the winding diameter of the belt 17 wound between the opposing surfaces of the flanges 15 and 16 is changed.
[0029]
The bracket 8 is formed of a metal material whose upper half section is substantially U-shaped in the reverse direction. That is, the bracket 8 has a shape in which one end side in the axial direction of the inner cylinder part 81 and the outer cylinder part 82 provided concentrically inside and outside in the radial direction is connected. The inner cylinder portion 81 is disposed in a non-contact state in the center hole of the screw shaft 3 and is supported via the rolling bearing 12 with respect to the cylinder shaft 11. Moreover, the outer cylinder part 82 is integrally fitted to the outer periphery of the region on one end side in the axial direction of the nut member 2 and is provided on the inner peripheral surface on the base side of the outer cylinder part 82 as shown in FIG. The bracket 8 and the nut member 2 are integrally coupled in the circumferential direction by fitting the serration 83 and the serration 23 provided on the outer peripheral surface on the back side in the insertion direction of the nut member 2. A resin gear 9 is integrally formed on the outer peripheral surface of the outer cylindrical portion 82.
[0030]
Incidentally, when the gear 9 is formed on the bracket 8, the region excluding the serration portion on the inner diameter surface of the outer cylinder portion 82 of the bracket 8, that is, the surface on which the nut member 2 is fitted is used as a reference surface for the mold. In this way, since the roundness and surface roughness of the fitting surface are finished with high accuracy, the gear tooth shape can be formed with high accuracy, which is preferable.
[0031]
Further, in order to facilitate phase matching between the bracket 8 and the nut member 2, the bracket 8 and the nut member 2 are brought into a predetermined phase by eliminating one tooth of the serrations 83 and 23. Can only be combined.
[0032]
By the way, an assembly procedure of the above-described ball screw device 1 will be described. First, after attaching the cage ring 5 to the screw shaft 3, grease is applied to the ball pocket 51 of the cage ring 5 so as to fill the ball pocket 51. Insert the required number of balls 4. The grease here is urea grease having a viscosity that prevents the ball 4 from falling by its own weight, and the ball 4 is held in the ball pocket 51 with this grease. After that, the cage ring 5 is assembled into the nut member 2 in a state where the cage ring 5 is not rotated with respect to the screw shaft 3.
[0033]
Next, the operation of the above-described ball screw device 1 will be described. First, when the bracket 8 and the nut member 2 are rotated by driving a motor (not shown), the nut member 2 itself is linearly moved along the screw shaft 3 toward one axial direction while rotating. For example, the state shown in FIG. 1 is changed to the state shown in FIG. On the other hand, when the motor is driven in the reverse rotation direction, the nut member 2 is moved toward the other axial direction while rotating in the opposite direction to the above, for example, from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. It becomes a state.
[0034]
Thus, by reciprocating the nut member 2 in the axial direction, the range in which the nut member 2 and the screw shaft 3 overlap in the axial direction changes in size, but the ball circulation grooves 33 and 34 in the screw shaft 3 change. As a result, the ball group 4 rolls and circulates while being guided by the cage ring 5 in the two-turn thread grooves 31a and 31b of the screw shaft 3 individually closed loops, thereby smoothly guiding the helical motion of the nut member 2. In addition, the phenomenon that the ball 4 comes out can be reliably prevented in the process in which the nut member 2 reciprocates within a predetermined movement stroke range.
[0035]
Here, the characteristic part of this invention is demonstrated. That is, the stopper pin 18 and the notch 19 for forcibly stopping the nut member 2 at a predetermined position in the contraction direction are provided separately from the bracket 8 and the screw shaft 3.
[0036]
Specifically, as shown in FIG. 8, the stopper pin 18 is embedded in a state of projecting in an attitude along the axial direction with respect to the inner end surface of the thick portion 37 bulging radially inward on the screw shaft 3. In addition, the notch 19 is provided with respect to a predetermined angular range on the circumference at an inner diameter side edge of the radially inward flange 85 in the inner cylindrical portion 82 of the bracket 8. The notch 19 has a gradually increasing width in the axial direction from the upstream side to the downstream side in the rotational direction of the bracket 8 toward the contraction side, and is substantially triangular as viewed from the plane.
[0037]
When the nut member 2 is forcibly stopped at a predetermined position in the contraction direction by the contact between the stopper pin 18 and the notch 19, the bracket 8 integrated with the nut member 2 and the screw shaft 3 are in the axial direction. They are arranged in a non-contact relationship.
[0038]
If comprised in this way, in the said operation | movement description, when the nut member 2 is moved to a shrinking direction, as the nut member 2 approaches a predetermined stop position, as shown in FIG. The notch 19 of the rotating bracket 8 starts to overlap in the radial direction with respect to the stopper pin 18 of the screw shaft 3 from the end on the narrow side, and finally the inner wall 19a on the wide side of the notch 19 is the stopper pin. It will contact | abut from the circumferential direction with respect to the surrounding surface of 18, and the nut member 2 and the bracket 8 will be physically forcedly stopped by this.
[0039]
Along with this, the drive current of a motor (not shown) generally rises from a specified value, and this phenomenon is detected by the control device and the motor is stopped. In this way, when a time lag occurs from when the nut member 2 and the bracket 8 are forcibly stopped until the motor is stopped, driving from the motor for a predetermined time after the nut member 2 and the bracket 8 are forcibly stopped. Since the torque continues to be applied to the bracket 8 and the nut member 2, the notch 19 of the bracket 8 is pressed from the circumferential direction against the stopper pin 18. So you do n’t have to dig in. Therefore, when the motor is driven in the reverse rotation direction from the stopped state, the notch 19 of the bracket 8 is immediately separated from the stopper pin 18 without resistance, and the bracket 8 and the nut member 2 are moved in the extending direction. .
[0040]
As described above, in this embodiment, the nut member 2 disposed on the outer diameter side of the screw shaft 3 with respect to the tube shaft 11 inserted through the center hole of the cylindrical screw shaft 3 is formed in a double cylindrical shape. In the ball screw device 1 having a structure that is compact in the axial direction by being supported via the bracket 8, in order to stop the nut member 2 at a predetermined position in the contraction direction, a stopper pin 18 provided on the screw shaft 3 is stopped. As a form in which the rear wall 19a of the notch 19 provided in the bracket 8 integrated with the nut member 2 is brought into contact with the circumferential direction, the movement of the nut member 2 is physically forcibly stopped. Thus, as in the conventional example, the nut member 2 and the screw shaft 3 are physically brought into contact with each other at a predetermined position in the contracting direction to forcibly stop, and after the stop, the bracket 8 and the nut member 2 are fixed for a predetermined time. When the nut member 2 is moved in the extending direction from the stop position, the frictional resistance of the contact portion between the stopper pin 18 and the notch 19 does not increase even in a situation where the driving torque is continuously applied from the motor. Thus, the nut member 2 and the screw shaft 3 are quickly separated without resistance. Therefore, the operation responsiveness of the ball screw device 1 is greatly improved, which can contribute to the improvement of reliability.
[0041]
By the way, by providing two ball circulation grooves 33 and 34 in the thread 32 of the screw shaft 3 as in the above embodiment, each of the two winding screw grooves 31a and 31b adjacent in the axial direction is made an independent closed loop. If the ball group 4 is configured to roll and circulate in the closed loop, it is possible to eliminate a highly accurate part such as a conventionally known circulation top, and to form a through-hole for attaching the circulation top in the nut member 2. Reduces quality due to misalignment, such as eliminating the need for assembly of the circulating top, contributing to reduction in manufacturing costs, and eliminating the need to align the ball circulating groove and screw groove of the circulating top. Can be avoided. Moreover, if the two ball circulation grooves 33 and 34 are provided in substantially the same phase and adjacent to each other in the axial direction as shown in FIG. 6, the screw grooves 31a and 31b of the screw shaft 3 are provided in the axial direction. It becomes possible to reduce the occupied area in the axial direction, because it can be arranged in a packed manner. However, in this case, since the ball 4 positioned in the ball circulation grooves 33 and 34 cannot receive a radial load or an axial load, the two ball circulation grooves 33 and 34 are provided close to each other in the circumferential direction and the axial direction. As a result, a load-unloading region is formed in a predetermined angular range on the circumference. However, as shown in FIG. 7, if the outer diameter dimension is set large while shortening the axial direction dimension of the nut member 2 and the screw shaft 3 as in the above embodiment, the ball circulation is performed on the circumference. Since the angle θ range of the region where the grooves 33 and 34 are present can be small and the number of balls 4 located in the ball circulation grooves 33 and 34 can be small, it is possible to suppress a decrease in load bearing capacity, which is a practical problem. It will not be.
[0042]
In addition, this invention is not limited only to embodiment mentioned above, Various application and deformation | transformation can be considered.
[0043]
First, in the above-described embodiment, the stopper pin 18 is provided on the screw shaft 3 and the notch 19 is provided on the bracket 8 in order to forcibly stop the nut member 2 at a predetermined position in the contraction direction. Alternatively, as shown in FIG. 10, a convex portion 18 </ b> A is provided instead of the stopper pin 18 on the outer periphery of the base of the inner cylindrical portion 82 of the bracket 8, while a notch 19 </ b> A is provided at one shaft end of the screw shaft 3. By providing them, the nut member 2 can be forcibly stopped at a predetermined position in the contraction direction.
[0044]
In the above embodiment, the bracket 8 is coupled to the nut member 2 by the serrations 83 and 23. However, as shown in FIG. Protrusions 84 are provided at locations, and recesses 24 are provided at several locations on the inner side of the nut member 2 in the insertion direction, and these are fitted from the axial direction, so that the bracket 8 and the nut member 2 are not relatively rotated. You may make it couple | bond together. In this case, in order to facilitate phase matching between the bracket 8 and the nut member 2, one of the plurality of convex portions 84 provided on the bracket 8 and the plurality of concave portions 24 provided on the nut member 2 are provided. It is preferable that the bracket 8 and the nut member 2 can be coupled only in a predetermined phase by setting one of the circumferential widths to be larger than that of the other convex portions 84 and the concave portions 24.
[0045]
In addition, with respect to the ball screw device 1, a usage mode in which one of the nut member 2 and the screw shaft 3 is rotated to move the other in the axial direction, or one of the nut member 2 and the screw shaft 3 is axially moved. It can be made into the usage form which rotates the other by moving to. The former usage pattern is referred to as normal efficiency for converting torque into thrust, and the latter usage pattern is referred to as reverse efficiency for converting thrust into torque. Hereinafter, four patterns (A-1 to A-4) according to the usage pattern at the normal efficiency and four patterns (B-1 to B-4) according to the usage pattern at the reverse efficiency will be described.
[0046]
(A-1) As explained in the above embodiment, the nut member 2 is moved in the axial direction while rotating. In this case, the nut member 2 may be rotationally driven while the screw shaft 3 is non-rotating and stationary in the axial direction.
[0047]
(A-2) The nut member 2 is moved in the axial direction without rotating. In this case, the screw shaft 3 is fixed in the axial direction, while the nut member 2 is not rotated, and the screw shaft 3 is driven to rotate.
[0048]
(A-3) The screw shaft 3 can be moved in the axial direction while rotating. In this case, the screw member 3 may be rotationally driven while the nut member 2 is non-rotating and stationary in the axial direction.
[0049]
(A-4) The screw shaft 3 is moved in the axial direction without rotating. In this case, the nut member 2 may be rotationally driven while the screw shaft 3 is not rotated and the nut member 2 is fixed in the axial direction.
[0050]
(B-1) The nut member 2 is rotated without moving in the axial direction. In this case, the nut member 2 is fixed in the axial direction, while the screw shaft 3 is not rotated, and the screw shaft 3 is moved in the axial direction.
[0051]
(B-2) The nut member 2 is rotated while being moved in the axial direction. In this case, the nut member 2 may be moved in the axial direction while keeping the screw shaft 3 stationary and non-rotating in the axial direction.
[0052]
(B-3) The screw shaft 3 is rotated without moving in the axial direction. In this case, the screw shaft 3 is fixed in the axial direction, while the nut member 2 is not rotated, and the nut member 2 is moved in the axial direction.
[0053]
(B-4) The screw shaft 3 is rotated while being moved in the axial direction. In this case, the screw member 3 may be moved in the axial direction while the nut member 2 is stationary and non-rotating in the axial direction.
[0054]
【The invention's effect】
In the ball screw device according to the first to sixth aspects of the present invention, when the nut member is forcibly stopped at a predetermined position in the contraction direction, the bracket integrated with the nut member and the screw shaft are contacted from the axial direction as in the conventional example. Since the nut member is forced to stop in the circumferential direction, the bracket and screw integral with the nut member can be applied even after the nut member is forcibly stopped for a predetermined time. Just by pressing the contact portion with the shaft in the circumferential direction, it is not necessary to act like a conventional example, and as a result, when the nut member is moved in the extending direction from the stop position, it can be quickly performed without resistance. As a result, it becomes possible to improve the operation response and reliability.
[0055]
In particular, in the invention according to the fourth aspect, since the interference between the nut member and the bracket integrated with the screw shaft is avoided in a state where the nut member is forcibly stopped, the stop position of the nut member in the contracting direction is stabilized. It is advantageous to make it.
[0056]
Further, in the invention of claim 5, since the gear is provided in the bracket, torque can be transmitted between the nut member integrated with the bracket and the external device, and the gear is made of resin. It can be easily manufactured by insert molding and the cost can be reduced.
[0057]
Further, in the invention of claim 6, since the cage ring is used to prevent the plurality of balls from interfering with each other, the behavior of the balls is stabilized and the relative rotation between the nut member and the screw shaft is smoothly maintained. It is advantageous for improving operational stability such as sagging.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a ball screw device according to the present invention.
2 is a longitudinal sectional view showing a state in which the nut member is moved in one axial direction from the state of FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the ball screw device.
FIG. 4 is a plan view of a part of the ball screw device in cross section.
5 is a cross-sectional view taken along line (5)-(5) in FIG.
FIG. 6 is a side view schematically showing a ball circulation path.
7 is a front view of the ball circulation path of FIG.
FIG. 8 is a perspective view showing a forced stop structure in a direction in which the nut member is contracted.
FIG. 9 is a developed plan view showing a state in which a notch is engaged with a stopper pin.
FIG. 10 is a perspective view showing another example of a forced stop structure in the direction of contraction of the nut member.
FIG. 11 is a front view showing another example of a coupling portion between a nut member and a bracket.
[Explanation of symbols]
1 Ball screw device
2 Nut member
21 Thread groove of nut member
3 Screw shaft
31a, 31b Screw shaft thread groove
33, 34 Ball circulation groove on screw shaft
4 balls
5 Cage ring
8 Bracket
81 Inner tube of bracket
82 Outer tube of bracket
9 Bracket gear
11 Tube shaft
12 Rolling bearing
18 Stopper pin
19 Notch in the inner cylinder of the bracket

Claims

A plurality of balls are interposed between a screw groove provided on the inner peripheral surface of the nut member and a screw groove provided on the outer peripheral surface of the screw shaft, and torque is converted into thrust between the nut member and the screw shaft. Or a ball screw device that converts thrust into torque,
The screw shaft has a cylindrical shape, and the nut member is supported via a bracket with respect to a shaft body that is inserted in a central hole of the screw shaft in a non-contact manner.
The bracket has an inner cylinder part and an outer cylinder part that are concentrically provided inside and outside in the radial direction and are connected to one end side in the axial center direction, and the inner cylinder part is in a non-contact state in the center hole of the screw shaft And is supported with respect to the shaft body, and the outer cylinder portion is integrally fitted to the outer periphery of the region on one end side in the axial direction of the nut member,
A stopper and a notch for stopping at a predetermined position when the nut member and the screw shaft are moved relative to each other in the contraction direction with respect to a region facing the bracket and the screw shaft in the axial direction, A ball screw device, wherein the ball screw device is provided so as to be in contact with and separated from each other in a direction.

The ball screw device according to claim 1, wherein
The screw shaft is non-rotating with respect to the fixed portion and is not axially fixed, and the nut member is attached to the shaft body via a rolling bearing, and the shaft body is a shaft. It is arranged so that it can move in the heart direction,
When torque is applied to the bracket, the bracket, the nut member, and the shaft body are integrally moved along the screw shaft in the axial direction. A ball screw device.

The ball screw device according to claim 1 or 2,
The stopper is provided in a predetermined region on the circumference of the screw shaft that faces the inner tube portion of the bracket in the axial direction, and the notch is formed on the screw shaft in the inner tube portion of the bracket. A ball screw device characterized in that the ball screw device is provided in a region facing in the axial direction.

The ball screw device according to any one of claims 1 to 3,
The nut member and the bracket integrated with the nut member are arranged in a non-contact relationship in the axial direction in a state where the nut member is forcibly stopped by contact between the stopper and the notch. And ball screw device.

The ball screw device according to any one of claims 1 to 4,
2. The ball screw device according to claim 1, wherein the bracket is made of a metal material, and a resin gear is integrally formed on the outer peripheral surface of the outer cylinder portion.

The ball screw device according to any one of claims 1 to 5,
A ball screw device, wherein a cage ring for rotatably holding each ball is interposed in an opposed annular space between the screw shaft and the nut member so as to be relatively rotatable.