JP4775629B2 - ボールねじ機構 - Google Patents

Description

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。

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。

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、あるタイプ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、循環部材をナットに取り付けている（特許文献１参照）。
特開２００５−９８３５６号公報

ここで、特許文献１に記載の従来技術においては、ボールを循環させるためのボール循環通路を有するボール循環部材を、ビスを用いてナットに取り付けている。しかるに、ナットにビスを螺合させるにあたっては、締め付けトルクの管理が必要であり、また長期間使用する間に、振動やボール循環部材のヘタリなどによって、締め付けトルクの低下を招く恐れがある。

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、簡素な構成であって製造が容易であり、振動等により部品の緩みなどの恐れがないボールねじ機構を提供することを目的とする。

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と、貫通孔と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、
貫通孔を備え、前記ナットに取り付けられる循環部材と、
前記ナットの貫通孔と前記循環部材の貫通孔に挿入された後、少なくとも一部を塑性変形することにより、前記循環部材を前記ナットに固定するリベットとを有し、
前記ナットの内周面側における前記リベットの一端は、前記ナットの雌ねじ溝内に配置されることを特徴とする。

本発明のボールねじ機構によれば、前記固定手段は、少なくとも一部が塑性変形することで、前記ナットに対して取り付けられるようになっているので、従来技術のごとくビス等を用いる必要がなく、ナットのねじ孔加工が不要になり、組立の手間も削減される。

前記固定手段は、前記循環部材と前記ナットとを連結するリベットとを含むと、前記循環部材を容易に組み付けることができるので好ましい。

前記ナットの内周面側に配置される前記リベットの一端は、前記ねじ軸の雄ねじ溝内に配置されると、前記リベットが前記ねじ軸と干渉しないので好ましい。

前記ナットの内周面側に配置される前記リベットの一端は、前記ねじ軸の外径外に配置されると、前記リベットが前記ねじ軸と干渉しないので好ましい。

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、本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II-II線で切断して矢印方向に見た図であり、図３は、図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図であり、図４は、図１のボールねじ機構の一部断面斜視図である。

図において、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。螺旋状に巻かれ軸線方向に並んだ雄ねじ溝１ａの間には、ねじ軸１の最外径を形成するランド部１ｂが介在している。

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（ここでは１回転弱の雌ねじ溝を２本）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。

ナット２の外周には、図４に示すように、軸線方向に延在する浅溝部２ｃが形成され、更に浅溝部２ｃの底面には円筒状のコマ孔（取り付け孔）２ｂが２つ、ナット２の軸線方向に離れて形成されている。なお、浅溝部２ｃの底面において、ナット２の両端近傍に、貫通孔２ｄ、２ｄが形成されているが、一方の貫通孔２ｄが、ねじ軸１の雄ねじ溝１ａ内にあるときには、他方の貫通孔２ｄも、雄ねじ溝１ａ内に位置する配置となっている。

図４に示すように、循環部材４は、矩形板状の本体４ａと、本体４ａの下面に設けられた２つの円筒状のコマ部４ｂ、４ｂとからなる。各コマ部４ｂの下面には、Ｓ字状の循環路４ｃが形成されている（図１参照）。なお、本体４ａの両端近傍には、貫通孔４ｄ、４ｄが形成されている。

ボールねじ機構の組み付け方法について説明する。まず、コマ部４ｂ、４ｂをコマ孔２ｂ、２ｂに挿入するようにして、本体４ａを浅溝部２ｃの底面に密着するように取り付けた後、ボール３を適宜装填する。かかる状態では、ナット２の貫通孔２ｄ、２ｄに、本体４ａの貫通孔４ｄ、４ｄが重合するので、固定手段である頭付きリベット５，５を、半径方向内方から貫通孔４ｄ、４ｄを介して突出させる。その状態で、頭付きリベット５，５の突出した先端５ｂ、５ｂを塑性変形することで、貫通孔４ｄ、４ｄを通過できない形状とすれば、ナット２に対して循環部材４が固定されることとなる。なお、塑性変形の態様としては、その端部を軸線方向に押しつぶして膨径させること、半径方向に薄く扁平化させること、曲げることなどを含む。また、頭付きリベット５，５は、ナット２の半径方向外方から貫通孔４ｄ、４ｄを介して挿入し、内径側端部をカシメるようにしても良い。その後、ねじ軸１を組み込むことでボールねじ機構が完成する。

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循環部材４のコマ部４ｂ、４ｂの循環路４ｃ、４ｃ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。

本実施の形態のボールねじ機構によれば、頭付きリベット５を、ナット２の貫通孔２ｄ、２ｄと、本体４ａの貫通孔４ｄ、４ｄとに挿通した後、その先端５ｂ、５ｂを塑性変形することで、ナット２に対して循環部材４を取り付けているので、従来技術のごとくビス等を用いる必要がなく、ナット２のねじ孔加工が不要になり、組立の手間も削減される。又、ナット２の内周面側に配置される２つの頭付きリベット５，５の頭部５ａ、５ａは、いずれもねじ軸１の雄ねじ溝１ａ内に配置されているので、ランド部１ｂとの干渉は生じず、ねじ軸１とナット２の円滑な相対回転を確保できる。特に、頭部５ａ、５ａの形状を、例えば若干のスキマをもって雄ねじ溝１ａに対向させることで、外部からの異物の侵入を阻止するシール機能を持たせることもできる。

図５は、別な実施の形態にかかるボールねじ機構の図３と同様な断面図である。本実施の形態が上述した実施の形態と異なる点は、頭付きリベットの形状及びナットの形状のみである。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。

本実施の形態においては、ナット２の内周全体に雌ねじ溝２ａ’が形成されており、その雌ねじ溝２ａ’の位相に合わせて（即ちいずれも雌ねじ溝２ａ’内に位置するように）、貫通孔２ｄ、２ｄが形成されている。又、頭付きリベット５，５の頭部５ａ’、５ａ’は、上述した実施の形態よりも薄い形状となっている。よって、頭部５ａ’、５ａ’はねじ軸１の外径外に配置されている。

本実施の形態によれば、ナット２に取り付けられた頭付きリベット５，５の頭部５ａ’、５ａ’と、ねじ軸１のランド部１ｂとの間には、常にスキマΔが生じることとなり、干渉が生じる恐れがない。

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。例えば、頭付きリベットを使用する代わりに、循環部材の本体の両端をナットに巻き付けるように塑性変形しても良い。この場合には、本体が固定手段を構成する。更に、コマ部の代わりにチューブを用いてもよい。更に、異なる部品を用いて、循環部材であるコマやチューブをナットに取り付ける場合、固定手段である異なる部品を塑性変形させることでナットに取り付けることもできる。

本実施の形態であるボールねじ機構の上面図である。 図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。 図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。 図１のボールねじ機構の一部断面斜視図である。 別な実施の形態にかかるボールねじ機構の図３と同様な断面図である。

符号の説明

１ ねじ軸
１ａ 雄ねじ溝
１ｂ ランド部
２ ナット
２ａ 雌ねじ溝
２ｂ コマ孔
２ｃ 浅溝部
２ｄ 貫通孔
３ ボール
４ 循環部材
４ａ 本体
４ｂ コマ部
４ｃ 循環路
４ｄ 貫通孔
５ リベット
５ａ 頭部
５ｂ 先端

Claims (3)

1. 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と、貫通孔と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、
   貫通孔を備え、前記ナットに取り付けられる循環部材と、
   前記ナットの貫通孔と前記循環部材の貫通孔に挿入された後、少なくとも一部を塑性変形することにより、前記循環部材を前記ナットに固定するリベットとを有し、
   前記ナットの内周面側における前記リベットの一端は、前記ナットの雌ねじ溝内に配置されることを特徴とするボールねじ機構。
2. 前記雌ねじ溝は、前記ナットの内周全体にわたって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ機構。
3. 前記ナットの内周面側に配置される前記リベットの一端は、前記ねじ軸の外径外に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ機構。

Images