JP4671113B2 - Ball screw mechanism - Google Patents
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本発明は、一般産業用機械に組付けられたり、或いは自動車に使用されたりするボールねじ機構に関するものである。 The present invention relates to a ball screw mechanism that is assembled to a general industrial machine or used in an automobile.
近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッションやパーキングブレーキなどを手動でなく、電動モータの力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いる電動アクチュエータには、電動モータから伝達される回転運動を高効率で軸線方向運動に変換するために、ボールねじ機構が用いられる場合がある。 In recent years, labor saving of vehicles and the like has progressed, and for example, a system has been developed in which a transmission, a parking brake, and the like of an automobile are performed not by hand but by the power of an electric motor. An electric actuator used for such an application may use a ball screw mechanism in order to convert the rotational motion transmitted from the electric motor into the axial motion with high efficiency.
しかるに、通常、ボールねじ機構は、ねじ軸と、ナットと、両者間に形成された転走路内を転動するボールとからなるが、いわゆるコマ式のボールねじ機構においては、転走路の一端から他端へとボールを戻すために、コマと呼ばれる部材をナットに取り付けている。一般的には、コマは切削加工、焼結、鍛造等により形成されているため、コストが高いという問題がある。これに対し、特許文献1には、金属製の薄板をプレス加工することで形成されたコマが開示されている。
ここで、特許文献1に記載のコマにおいては、係止部の係止端部が、ナットに形成された被係止部に対して楔作用により食い込むことで、ナットの変形方向の力を受けるようになっている。しかしながら、かかる従来技術のコマは、薄板をプレスすることで形成されているため、係止部もたわみやすい薄板状であることから、例えば転動するボールから、径方向の大きな力を受けたときに、コマが変位しやすくなり、それによりナットの騒音や振動などを発生させる恐れがある。
Here, in the top described in
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、コストを抑えることができ且つ確実にコマをナットに固定できるボールねじ機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a ball screw mechanism that can suppress the cost and can securely fix the top to the nut.
本発明のボールねじ機構は、
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、
前記ナットの取り付け孔内に挿入されたコマと、を有し、
前記コマは、薄板からプレスによって形成されており、前記ナットの半径方向外側に向かう力を支持する外方力支持部と、前記ナットの半径方向内側に向かう力を支持する内方力支持部とを有し、
前記外方力支持部は、前記ナットの取り付け孔に形成された溝部における前記ナットの半径方向内側に向いた面に当接し、前記内方力支持部は、前記溝部における前記ナットの半径方向外側に向いた面に当接することを特徴とする。
The ball screw mechanism of the present invention is
A screw shaft having a male screw groove formed on the outer peripheral surface;
A nut disposed so as to surround the screw shaft and having an internal thread formed on an inner peripheral surface thereof;
A plurality of balls arranged to freely roll along a rolling path formed between opposing screw grooves;
Having a piece inserted into the mounting hole of the nut,
The top is formed by pressing from a thin plate, and an outward force support portion that supports a force toward the radially outer side of the nut, and an inward force support portion that supports a force toward the radially inner side of the nut. I have a,
The outward force support portion abuts against a radially inward surface of the nut in a groove formed in the nut mounting hole, and the inward force support portion is radially outward of the nut in the groove portion. It is characterized by abutting on the surface facing the surface .
本発明のボールねじ機構によれば、前記コマが、薄板からプレスによって形成されているので、コストを低く抑えることができ、更に前記コマが、前記ナットの半径方向外側に向かう力を支持する外方力支持部と、前記ナットの半径方向内側に向かう力を支持する内方力支持部とを有するので、前記コマが半径方向両方向に大きな力を受けた場合でも、前記ナットに対して確実に固定することができる。 According to the ball screw mechanism of the present invention, since the piece is formed from a thin plate by pressing, the cost can be kept low, and further, the piece supports an outer force that supports a force directed radially outward of the nut. Since it has a direction force support portion and an inward force support portion that supports a force directed radially inward of the nut, even when the top receives a large force in both radial directions, the nut is reliably Can be fixed.
前記外方力支持部は、前記ナットの取り付け孔に形成された溝部における前記ナットの半径方向内側に向いた面に当接し、前記内方力支持部は、前記溝部における前記ナットの半径方向外側に向いた面に当接すると、前記ナットに対して前記コマを前記外方力支持部と前記内方力支持部とで半径方向に確実に固定できるので好ましい。 The outward force support portion abuts against a radially inward surface of the nut in the groove portion formed in the nut mounting hole, and the inward force support portion is radially outward of the nut in the groove portion. It is preferable that the top is in contact with the surface facing to the nut, since the top can be reliably fixed to the nut in the radial direction by the outward force support portion and the inward force support portion.
前記外方力支持部と前記内方力支持部の少なくとも一方の先端は、折り曲げられていると、その折り曲げにより弾性力が付与されるので好ましい。 It is preferable that at least one tip of the outward force support portion and the inward force support portion is bent because an elastic force is applied by the bending.
かかる場合、前記コマは、前記ナットの外側から組み付けられると好ましい。 In such a case, the top is preferably assembled from the outside of the nut.
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、第1の実施の形態であるボールねじ機構の上面図であり、図2は、図1の構成を矢印II-II線で切断して矢印方向に見た図であり、図3は、コマの上面図であり、図4は、図3のコマを矢印IV方向に見た図であり、図5は、コマを組み付ける状態を示すナットの断面図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view of the ball screw mechanism according to the first embodiment, and FIG. 2 is a view of the configuration of FIG. 1 taken along the line II-II and viewed in the direction of the arrow. FIG. 4 is a top view of the top, FIG. 4 is a view of the top of FIG. 3 viewed in the direction of arrow IV, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the nut showing a state where the top is assembled.
図1において、被駆動部材に連結され、回転不能且つ軸線方向にのみ移動可能に支持されたねじ軸1の外周面には、雄ねじ溝1aが形成されている。不図示のハウジングに対して回転のみ可能に支持された円筒状のナット2は、ねじ軸1を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝2aを形成している。複数のボール3が、対向する両ねじ溝間に形成された螺旋状の転走路内を転動自在となるように配置されている。
In FIG. 1, a
ナット2の外周には、半径方向に貫通するコマ孔(取り付け孔)2bが形成されており、ここにコマ4が後述する態様で取り付けられるようになっている。取り付け孔2bは、その内周側に一段狭くなる一対の段部2cを有している。コマ4は、金属製の薄板をプレスすることで形成されており、図3,4に示すように、内側がボール3が転動するS字状の循環溝となる半チューブ状の本体4aと、本体4aの縁から平面上に対向して延在する4つの爪部(外方力支持部)4bと、同じ側にある爪部4b間に形成された爪部(内方力支持部)4cとを有している。爪部4cは、爪部4bに対して約90度の角度で交差している。
A frame hole (attachment hole) 2b penetrating in the radial direction is formed on the outer periphery of the
本実施の形態の動作を説明すると、不図示の電動モータによりナット2が回転駆動されると、転走路を転動し且つコマ4の循環路を介して転走路の一端から他端へと循環するボール3により、かかる回転運動がねじ軸1の軸線方向運動に効率よく変換され、それに連結された不図示の被駆動部材を軸線方向に移動させることができる。
The operation of the present embodiment will be described. When the
本実施の形態にかかるボールねじ機構のコマ4の組み付けについて説明する。図5において、ナット2の取り付け孔2bに、図3,4に示す形状のコマ4をナット2の内周側から挿入し、爪部4bをナット2の内周面に突き当てる。かかる状態で、爪部4cは、取り付け孔2bの段部2cの近傍に位置している。ここで、図5に矢印Cで示すように、爪部4cの先端をカシメると、かかる先端が折り曲げられて段部2cの表面に倣って密着するので、半径方向内側に向かう力を支持できる。
The assembly of the
本実施の形態によれば、コマ4が、金属製の薄板からプレスによって形成されているので、コストを低く抑えることができる。更にコマ4は、ナット2の半径方向外側に向かう力を支持する爪部4bと、ナット2の半径方向内側に向かう力を支持する爪部4cとを有するので、コマ4が半径方向両方向に大きな力を受けた場合でも、ナット2に対して確実に固定することができる。
According to the present embodiment, since the
ところで、上述の実施の形態においては、コマ4はナット2の内周側から組み付けられるようになっているが、例えば自動組立などの場合において、コマをナット2の外周側から組み付けたい場合もある。以下の実施の形態は、かかる場合に有効である。
By the way, in the above-mentioned embodiment, although the
図6は、第2の実施の形態であるボールねじ機構の上面図であり、図7は、図6の構成を矢印VII-VII線で切断して矢印方向に見た図であり、図8は、コマを図4と同じ方向から見た図であり、図9は、図7の矢印IX部を拡大して示す図である。 6 is a top view of the ball screw mechanism according to the second embodiment, and FIG. 7 is a view of the configuration of FIG. 6 taken along the line VII-VII and viewed in the direction of the arrow. FIG. 9 is a view of the frame viewed from the same direction as in FIG. 4, and FIG.
上述した実施の形態に対して、第2の実施の形態が異なるのは、ナット12及びコマ14の形状である。より具体的には、ナット12に取り付け孔12bの軸線方向両側壁には、一対の溝状の段部(溝部)12cが形成されている。一方、コマ14は、図8に示すように、本体14aの下縁から上方に延在する4つのL字状の爪部(内方力支持部)14bと、同じ側にある爪部14b間に形成された斜めにストレートに延在する爪部(外方力支持部)14cとを有している。なお、対になった(図8では左右の)爪部14b及び爪部14cの最大幅は、取り付け孔12bの短手方向の幅より大きくなっている。それ以外の構成に関しては、上述した実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
The second embodiment differs from the above-described embodiment in the shapes of the
本実施の形態にかかるボールねじ機構のコマ14の組み付けについて説明する。図7を参照して、ナット12の取り付け孔12bに、図8に示す形状のコマ14を、対になった爪部14bと爪部14cとを互いに近接するように弾性変形させながらナット12の外周側から挿入すると、まず爪部14bが弾性変形から復帰して段部12cに落ち込み、更に挿入を続けると、爪部14cも弾性変形から復帰して段部12cに落ち込むこととなる。
The assembly of the
本実施の形態によれば、図9に示すように、コマ14の爪部14cが、段部12cの外周側(即ち半径方向内向き)の面12eに当接することで、ナット12の半径方向外側に向かう力を支持することができ、爪部14bが、段部12cの内周側(即ち半径方向外向き)の面12dに当接することで、ナット12の半径方向内側に向かう力を支持することができ、それによりナット12に対してコマ14を確実に固定することができる。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 9, the
図10は、本実施の形態の変形例にかかるコマを図4と同じ方向から見た図である。本変形例においては、コマ14の爪部14c’の先端に曲率を与えて曲げており、それにより段部12cへの係合性を高めている。それ以外の構成に関しては、上述した実施の形態と同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
FIG. 10 is a view of a frame according to a modification of the present embodiment as seen from the same direction as FIG. In this modification, the tip of the
図11は、本実施の形態の変形例にかかるコマを図4と同じ方向から見た図である。本変形例においては、コマ14の爪部14c”の先端を直角に曲げてL字状としており、それにより段部12cへの係合性を高めている。それ以外の構成に関しては、上述した実施の形態と同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
FIG. 11 is a view of a frame according to a modification of the present embodiment viewed from the same direction as FIG. In the present modification, the tip of the
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。 The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate.
1 ねじ軸
1a 雄ねじ溝
2、12 ナット
2a、12a 雌ねじ溝
2b、12b 取り付け孔
2c、12c 段部
3 ボール
4、14 コマ
4a、14a 本体
4c、14c、14c’、14c” 爪部
4b、14b 爪部
1
Claims (3)
前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、
前記ナットの取り付け孔内に挿入されたコマと、を有し、
前記コマは、薄板からプレスによって形成されており、前記ナットの半径方向外側に向かう力を支持する外方力支持部と、前記ナットの半径方向内側に向かう力を支持する内方力支持部とを有し、
前記外方力支持部は、前記ナットの取り付け孔に形成された溝部における前記ナットの半径方向内側に向いた面に当接し、前記内方力支持部は、前記溝部における前記ナットの半径方向外側に向いた面に当接することを特徴とするボールねじ機構。 A screw shaft having a male screw groove formed on the outer peripheral surface;
A nut disposed so as to surround the screw shaft and having an internal thread formed on an inner peripheral surface thereof;
A plurality of balls arranged to freely roll along a rolling path formed between opposing screw grooves;
Having a piece inserted into the mounting hole of the nut,
The top is formed by pressing from a thin plate, and an outward force support portion that supports a force toward the radially outer side of the nut, and an inward force support portion that supports a force toward the radially inner side of the nut. I have a,
The outward force support portion abuts against a radially inward surface of the nut in a groove formed in the nut mounting hole, and the inward force support portion is radially outward of the nut in the groove portion. A ball screw mechanism that abuts on a surface facing the surface .
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