JP4244291B2 - ボールねじ用ナット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじ軸にボールを介して組み付けられ、ボールが循環できるように戻し通路を設けたボールねじ用ナットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車分野等に向けて廉価なボールねじが製造されている。ボールねじを構成する部品の内、特にボールねじ用ナットには様々な加工が施される。具体的にはボールねじ用ナットには、ボールが転がる螺旋状のボール転走溝、及びボール転走溝を転がるボールを循環させるボール戻し路が必然的に形成される。こういった加工をいかに減らすかがコストダウンを考える上で最初の段階になる。
【０００３】
加工を減らしたボールねじ用ナットとして、以下に記載のボールねじ用ナットが知られている。このボールねじ用ナットは、内周面にねじ溝の形成されたナット本体と、ナット本体の両端に配置されたエンドキャップと、両エンドキャップとの間に配置された循環パイプと、両エンドキャップ同士を締め付けることにより、ナット本体、エンドキャップ及び循環パイプを相互に固定する締め付け手段とからなり、両エンドキャップに、それぞれねじ軸及びナットのねじ溝により形成されるボール通過路と循環パイプとを連通させるボールガイド溝が形成されている（特許文献１、請求項１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２０１０１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のボールねじにあっては、エンドキャップにボールを循環させるためのボールガイド溝、及びエンドキャップ同士を締め付けるための複数の穴を空けなければならない。ナットの内周に形成されるボール転走溝には必然的に加工の手間がかかるが、残りの穴加工にはなるべく手間をかけたくない。
【０００６】
そこで本発明は、複雑な穴加工がされたエンドキャップを設けることなく、ボールの循環経路を構成することができるボールねじ用ナットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【０００８】
本発明者は、ナット本体の軸線方向の端面に蓋部材を被せただけで、ボール転走溝を転がるボールをボール戻し路に導く方向転換路が形成できるように、ナット本体の軸線方向の端面の形状、及びナット本体の端面に形成された方向転換溝の形状を工夫した。
【０００９】
具体的には本発明は、内周に螺旋状のボール転走溝が形成されるナット本体と、前記ナット本体の外周に開放して形成され、軸線方向に伸び、ボールを循環させるためのボール戻し路と、前記ナット本体の軸線方向の端面に開放して形成され、前記ボール転走溝を転がるボールを前記ボール戻し路に導く方向転換溝と、前記ナット本体の軸線方向の端面に接触し、前記方向転換溝を覆う皿状の蓋部材とを備え、前記端面が前記ナット本体の側面から見て凸に湾曲され、前記ナット本体の軸線方向から見たボールの運動軌跡が、前記ボール戻し路に入る部分で前記ナット本体の半径方向を実質的に向くように、前記方向転換溝が形成され、前記ボール戻し路は、前記ナット本体の外周に開放して形成され、軸線方向に伸びるボール戻し溝と、前記ナット本体が嵌められ、前記ボール戻し溝を覆う外筒と、からなることを特徴とするボールねじ用ナットにより、上述した課題を解決した。
【００１０】
この発明によれば、ボールを方向転換溝と蓋部材との間で遊ばせることなく、方向転換溝及び蓋部材に接触させた状態でボール戻し路に導くことができる。したがって、ナット本体の軸線方向の端面に板状の蓋部材を被せるだけでボールねじ用ナットの循環経路を構成することができる。
【００１１】
前記ナット本体の軸線方向から見たボールの運動軌跡が、前記ボール転走溝から出る部分で前記ボール転走溝の接線方向を実質的に向くように、前記方向転換溝が形成されるのが望ましい。
【００１２】
この発明によれば、ボール転走溝を転がるボールを円滑に掬い上げることができる。
【００１３】
前記ナット本体の軸線方向から見たボールの運動軌跡が、前記ナット本体の中心から前記ボール戻し路に向かって前記ナット本体の半径方向に伸びる直線、及び前記ボール転走溝を転がるボールの運動軌跡の接線に実質的に接する弧になるように、前記方向転換溝が形成されるのが望ましい。
【００１４】
この発明によれば、方向転換溝の全ての位置においてボールを連続的に誘導することができる。
【００１５】
前記ボールねじ用ナットは、さらに前記ナット本体の外周に開放して形成され、軸線方向に伸びるボール戻し溝と、前記ナット本体が嵌められ、前記ボール戻し溝を覆う外筒と、を備えることが望ましい。
【００１６】
この発明によれば、ナット本体のボール戻し溝と外筒との間にボール戻し路を形成することができるので、ナット本体にボール戻し路用の貫通穴やパイプを設ける必要がなくなる。
【００１７】
前記外筒は、その軸線方向の一端に内径が狭められた係合部を有し、且つその軸線方向の他端にかしめられた折曲部を有し、前記外筒の係合部と前記折曲部との間に、前記ナット本体及び前記蓋部材が挟まれているのが望ましい。
【００１８】
この発明によれば、蓋部材に取付け用の穴を形成しなくても、蓋部材をナット本体に結合させることができる。
【００１９】
前記ナット本体は、前記外筒に圧入されているのが望ましい。
【００２０】
この発明によれば、ボール戻し溝が外筒を噛み込むので、より大きなトルクを負荷することができる。
【００２１】
前記ナット本体の前記ボール戻し溝は、ナット本体をダイスの型穴に通して引き抜く引抜加工により、形成されるのが望ましい。
【００２２】
この発明によれば、低コストでボール戻し路を形成することができる。
【００２３】
また本発明は、内周に螺旋状のボール転走溝が形成されるナット本体と、前記ナット本体の外周に開放して形成され、軸線方向に伸びるボール戻し溝と、前記ナット本体の軸線方向の端面に開放して形成され、前記ボール転走溝を転がるボールを前記ボール戻し溝に導く方向転換溝と、前記ナット本体の軸線方向の端面に接触し、前記方向転換溝を覆う皿状の蓋部材と、前記ナット本体が嵌められ、前記ボール戻し溝を覆う外筒と、を備えることを特徴とするボールねじ用ナットにより上述した課題を解決する。
【００２４】
この発明によれば、ナット本体の軸線方向の端面に蓋部材を被せ、外筒にナット本体を嵌め込むことで、穴加工をすることなくボールねじ用ナットに循環経路を形成することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態におけるボールねじ用ナット及びねじ軸を示す。ねじ軸１には、その周囲に一定のリードを備えた螺旋状のボール転走溝１ａが研削加工または転造加工によって形成される。
【００２６】
ボールねじナット２は、円筒状のナット本体３と、ナット本体３の軸線方向の両端面に被せられる一対の皿状の蓋部材４，４と、ナット本体３がその内部に嵌められる外筒５とから構成される。ねじ軸１のボール転走溝１ａとナット本体３のボール転走溝３ａには、複数のボールが転がり運動可能に介在される。この複数のボールは循環できるようになっている。
【００２７】
外筒５は円筒形状に形成されると共にフランジ５ａを有する。外筒５はその軸線方向の一端に内径が狭められた係合部５ｂを有する。外筒５内には蓋部材４，４が被せられたナット本体３が圧入される。蓋部材４，４は後述する爪部を有するので、ナット本体３に対してあらかじめ周方向に位置決めされている。ナット本体３及び蓋部材４，４を係合部５ｂに接触するまで圧入した後、外筒５の軸線方向の他端をかしめる。外筒５の係合部５ｂとかしめられた折曲部５ｃとの間にナット本体３及び蓋部材４，４が挟まれ、これにより、ねじ止めすることなく、ナット本体を製造することができる。なおナット本体３の圧入、又はかしめの必要がなければ、外筒５は金属製に限られず樹脂製であってもよい。また外筒５の形状も、フランジを設けない等、種々変更可能である。
【００２８】
蓋部材４は例えば、略一様な厚みを有する薄肉の板材をプレス加工して製造される。図２に示すように、蓋部材４は、後述するナット本体３の軸線方向の端面３ｂの曲面に対応した皿状に形成され、その中央部にねじ軸１が貫通できるような開口が空けられている。蓋部材４の内周側には、ボール転走溝３ａを転がるボールを掬い上げる爪部４ａ…が形成される。爪部４ａ…は、ナット本体３のボール転走溝３ａを転がるボールを掬い上げ、方向を変えてナット本体３の端面３ｂの方向転換溝３ｄに導く。なお打ち抜き加工の必要がなければ、蓋部材４も金属製に限られず樹脂製でもよい。
【００２９】
図３はナット本体３の詳細図を示す。ナット本体３の全体形状はその中央部をねじ軸１が貫通できるような円筒形状に形成される。ナット本体３の軸線方向の端面３ｂ，３ｂは、ナット本体３の側面から見て外側に向かって凸に湾曲される。この端面３ｂ，３ｂは、ナット本体３の中心線を含む断面において円弧に形成される。
【００３０】
ナット本体３の内周には、ねじ軸１のボール転走溝１ａに対向する螺旋状のボール転走溝３ａが形成され、外周には、ナット本体３の軸線方向に伸びるボール戻し溝３ｃ…が開放して形成される。またナット本体３の軸線方向の端面３ｂにはボール転走溝３ａを転がるボールをボール戻し溝３ｃ…に導く方向転換溝３ｄ…が開放して形成される。図１に示すように、ボール戻し溝３ｃ…は外筒５に覆われ、これによりボール戻し溝３ｃ…と外筒５との間にボール戻し路が形成される。また方向転換溝３ｄ…は蓋部材４に覆われ、これにより方向転換溝３ｄ…と蓋部材４との間に方向転換路が形成される。なおこの実施形態では４条のボール戻し溝３ｃ…及び方向転換溝３ｄ…が形成されているが、この条数はねじの条数に応じて適宜設定される。
【００３１】
図４はナット本体３の軸線方向から見たボールの運動軌跡を示す。ナット本体３の軸線方向から見たボールの運動軌跡は、ボール戻し路８に入る部分でナット本体３の半径方向▲１▼を実質的に向いている。またこのボールの運動軌跡は、ボール転走溝３ａから出る部分でボール転走溝３ａの接線方向▲２▼を実質的に向いている。より具体的には、ボールの運動軌跡は、ナット本体３の中心からボール戻し路８に向かってナット本体３の半径方向に伸びる直線▲１▼、及びボール転走溝３ａを転がるボールの運動軌跡の接線▲２▼に実質的に接する弧Ｒ１に形成される。
【００３２】
このようなボールの運動軌跡が得られるように方向転換溝３ｄを形成すると、ボールを方向転換溝３ｄと蓋部材４との間で遊ばせることなく、方向転換溝３ｄ及び蓋部材４に接触させた状態で図４中紙面と直交する方向に伸びるボール戻し路８に導くことができる。これに対し、図４中２点鎖線に示すように、ボール転走溝３ａの接線方向▲２▼に方向転換溝３ｄを伸ばしただけだと、ボール戻し路８に入る部分でボールの運動軌跡がナット本体３の半径方向に対して交差する。この場合、ナット本体３の端面３ｂが側面から見て湾曲しているので、一定の厚みの蓋部材４とボールとの間に隙間が空いてしまい、このためボール戻し路８に入る部分でボールがつまってしまうという問題が生じる。本発明者は実験でこの形状を製作したが、やはり蓋部材４とボールとの間に隙間が空き、ボールが詰まってしまうことが確認された。
【００３３】
図５はナット本体３の側面から見たボールの運動軌跡を示す。ナット本体３の側面から見たボールの運動軌跡も、ボール転走溝を転がるボールの運動軌跡の接線▲２▼（リードに合わせて斜めを向いている）、及びボール戻し路８の中心線▲３▼に実質的に接する弧Ｒ２に形成される。
【００３４】
なおボールの運動軌跡は、３次元的にはナット本体３の中心からボール戻し路８に向かってナット本体３の半径方向に伸びる直線▲１▼、及びボール転走溝３ａを転がるボールの運動軌跡の接線▲２▼に実質的に接する円弧に形成されるが、ナット本体３の軸線方向から見たボールの運動軌跡は、厳密には円弧でない弧Ｒ１に形成されることもあり、またナット本体３の側面から見たボールの運動軌跡も円弧でない弧Ｒ２に形成されることもある。このため、ナット本体３の側面から見たボールの運動軌跡の弧Ｒ２は、ナット本体の軸線方向から見たボールの運動軌跡の弧Ｒ１の曲率に必ずしも一致させる必要はない。
【００３５】
図６はナット本体の製造方法の一例を示す。まずダイスの型穴に材料を通して引き抜く引抜加工により長尺部材を製造する（Ｓ１）。この引抜工程において、長尺部材の外周にボール戻し路８が形成される。次に長尺部材を所定のナット本体３の長さに切断する（Ｓ２）。次にナット本体３の湾曲した端面３ｂを切削により形成する（Ｓ３）。次にナット本体３の内周にボール転走溝３ａを切削により形成する（Ｓ４）。最後に端面に方向転換溝３ｄをエンドミル等により形成する（Ｓ５）。なお上記ステップＳ３〜ステップＳ５までを複合機で連続加工することも可能である。
【００３６】
図７はナット本体３の製造方法の他の例を示す。この例では、まず冷間鍛造あるいは金属射出成形により、ナット本体３を個別に成形する（Ｓ１）。成形時にナット本体３には、方向転換溝３ｄ、ボール戻し溝３ｃが形成される。これらの溝が形成されたナット本体３の内周に、ボール転走溝３ａを切削により形成する（Ｓ２）。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ボールを方向転換溝と蓋部材との間で遊ばせることなく、方向転換溝及び蓋部材に接触させた状態でボール戻し路に導くことができる。したがって、ナット本体の軸線方向の端面に板状の蓋部材を被せるだけでボールねじ用ナットの循環経路を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるボールねじ用ナット及びねじ軸を示す斜視図。
【図２】上記図１の分解斜視図。
【図３】ナット本体の詳細図（図中（Ａ）は正面図を示し、図中（Ｂ）は側面図を示す）。
【図４】ナット本体の軸線方向から見たボールの運動軌跡を示す図。
【図５】ナット本体の側面から見たボールの運動軌跡を示す図。
【図６】ナット本体の製造方法の一例を示す工程図。
【図７】ナット本体の製造方法の他の例を示す工程図。
【符号の説明】
Ｒ１…弧
２…ボールねじ用ナット
３…ナット本体
３ａ…ボール転走溝
３ｂ…端面
３ｃ…ボール戻し溝
３ｄ…方向転換溝
４…蓋部材
５…外筒
５ｂ…係合部
５ｃ…折曲部
８…ボール戻し路

Claims (7)

1. 内周に螺旋状のボール転走溝が形成されるナット本体と、
   前記ナット本体の外周に開放して形成され、軸線方向に伸び、ボールを循環させるためのボール戻し路と、
   前記ナット本体の軸線方向の端面に開放して形成され、前記ボール転走溝を転がるボールを前記ボール戻し路に導く方向転換溝と、
   前記ナット本体の軸線方向の端面に接触し、前記方向転換溝を覆う皿状の蓋部材とを備え、
   前記端面が前記ナット本体の側面から見て凸に湾曲され、
   前記ナット本体の軸線方向から見たボールの運動軌跡が、前記ボール戻し路に入る部分で前記ナット本体の半径方向を実質的に向くように、前記方向転換溝が形成され、
   前記ボール戻し路は、前記ナット本体の外周に開放して形成され、軸線方向に伸びるボール戻し溝と、
   前記ナット本体が嵌められ、前記ボール戻し溝を覆う外筒と、からなることを特徴とするボールねじ用ナット。
2. 前記ナット本体の軸線方向から見たボールの運動軌跡が、
   前記ボール転走溝から出る部分で前記ボール転走溝の接線方向を実質的に向くように、前記方向転換溝が形成されることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ用ナット。
3. 前記ナット本体の軸線方向から見たボールの運動軌跡が、前記ナット本体の中心から前記ボール戻し路に向かって前記ナット本体の半径方向に伸びる直線、及び前記ボール転走溝を転がるボールの運動軌跡の接線に実質的に接する弧になるように、前記方向転換溝が形成されることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ用ナット。
4. 前記外筒は、その軸線方向の一端に内径が狭められた係合部を有し、且つその軸線方向の他端にかしめられた折曲部を有し、
   前記係合部と前記折曲部との間に、前記ナット本体及び前記蓋部材が挟まれていることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のボールねじ用ナット。
5. 前記ナット本体は、前記外筒に圧入されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のボールねじ用ナット。
6. 前記ナット本体の前記ボール戻し溝は、ナット本体をダイスの型穴に通して引き抜く引抜加工により、形成されることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のボールねじ用ナット。
7. 内周に螺旋状のボール転走溝が形成されるナット本体と、
   前記ナット本体の外周に開放して形成され、軸線方向に伸びるボール戻し溝と、
   前記ナット本体の軸線方向の端面に開放して形成され、前記ボール転走溝を転がるボールを前記ボール戻し溝に導く方向転換溝と、
   前記ナット本体の軸線方向の端面に接触し、前記方向転換溝を覆う皿状の蓋部材と、
   前記ナット本体が嵌められ、前記ボール戻し溝を覆う外筒と、を備えることを特徴とするボールねじ用ナット。

Images