JP4895329B2 - 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。

ところで、一般的なボールねじ機構は、ボールを介してナットにねじ軸が係合したシンプルな構成であり、従ってストッパ等を設けなければ、ねじ軸に対してナットは軸線方向に抜け出るまで移動可能となる。しかるに、ボールねじ機構を製品として出荷する場合、搬送時の振動等によりナットがねじ軸より脱落する恐れがあるので、これを阻止する必要がある。そこで、特許文献１においては、ボールねじ用抜け止め具を、ナットの両側においてねじ軸に係合させ、これによりナットの脱落を阻止している。
特開２００４−３１６８１７号公報

しかるに、特許文献１のボールねじ用抜け止め具は、ボールねじ機構を組立後に搬送中及び相手装置へ組み込む際に、ねじ軸が抜け出ることを防止するためのものであり、ボールねじ機構を相手装置へ組み込んだ後はその止め具を取り外す作業が必要となり、相手装置の組立上の工数を増大させるという問題があった。又、かかるボールねじ用抜け止め具は再利用が可能ではあるが、再利用を図るためには、相手装置の組立場所からボールねじ機構の組立場所へと戻す必要があり、搬送や管理の手間がかかるという問題もある。

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、ボールねじ用抜け止め具等を別に設けることなく、ナットの脱落を防止できる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、
外周面に形成した雄ねじ溝と、円筒軸部とを備えたねじ軸と、
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、
前記ナット内に挿入され、前記転走路の一端から他端へと前記ボールを循環させるチューブと、を有し、
前記ナットを挟んで前記円筒軸部と反対側において、前記雄ねじ溝が前記ねじ軸の端部まで形成され、前記ねじ軸の端部を軸線方向に見たときに前記雄ねじ溝の一部の内壁が露出しており、前記端部側に露出する前記雄ねじ溝の内壁とは異なる周方向位置において、前記雄ねじ溝の外周近傍を軸線方向に圧刻することにより溝断面で内方に突出した突出部を形成しており、これにより前記突出部は軸線方向に塑性変形されて、前記溝断面の半径の１／３以上突出しており、
前記ねじ軸の塑性変形後に、前記ナットを前記円筒軸部側から前記ねじ軸に取り付けた後、前記円筒軸部に軸受を組み付けることにより、前記ナットの抜け止めが可能となっていることを特徴とする。

いわゆるチューブ循環式のボールねじ機構の場合、ナット内にチューブを挿入することで、ナットの移動に応じて転走路の一端から他端へとボールを循環させるようになっている。このようなチューブの端部は、通常ボールを転走路からチューブ内に導くためにナットの内周から突出している。本発明は、このチューブを用いてナットの抜け止めを図るものである。

すなわち本発明のボールねじ機構によれば、前記ナットを挟んで前記円筒軸部と反対側において、前記雄ねじ溝の一部が塑性変形され溝断面で内方に突出した突出部を形成しているので、搬送時の振動等により前記ねじ軸に対して前記ナットが前記円筒軸部と反対側に移動したとしても、前記チューブが前記突出部に当接することで、それ以上の移動を阻止し、これにより前記ナットの抜け止めを図ることができる。また、前記円筒軸部側においては、相手装置で用いられることが多い軸受を前記ねじ軸に取り付けることで、前記ナットの抜け止めを図っている。かかる構成によれば、ボールねじ機構の組立後の搬送中に、ナットが脱落することがなく取り扱い性に優れる。更に、搬送時の状態でそのまま相手装置に組み付けることができるので、相手装置の組立時に手間がかからず工数低減を図れる。

前記突出部は軸線方向に塑性変形されていると好ましい。

前記突出部は、前記溝断面の半径の１／３以上突出していると好ましい。

前記ナットは、前記ねじ軸に対して前記ナットが移動したときに、前記突出部と干渉する干渉部を設けていると、ストロークを制限するストッパとしての効果を発揮できるので好ましい。

前記干渉部は、前記チューブであると、ストッパとして別部品を設ける必要がないので部品点数の削減を図れる。

但し、前記干渉部が前記チューブであると、前記チューブに前記突出部が強く衝接した場合に変形等が生じる恐れがあるが、前記干渉部が、前記チューブを取り付けるためのねじの一部であると、前記チューブの変形等を回避できる。

又、前記干渉部は、前記ナットに植設されたピンであると、前記チューブの変形等を回避できる。

前記干渉部は、前記ナットの雌ねじ溝の延長上にあり、且つ前記ナットの最小内径より内側に突出していると好ましい。

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斜視図である。図２は、図１の構成を矢印II方向から見た図である。

図１，２において、不図示のモータの回転軸に連結され且つ雄ねじ溝１ａ（図３，４参照）を有するねじ軸１の周囲に、ナット２が配置されている。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雄ねじ溝１ａに対応して雌ねじ溝２ａを形成している。ナット２は、不図示のハウジングに対して回転のみ可能に支持されている。複数のボール３が、対向する両ねじ溝１ａ、２ａとの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の外周面には、円筒を軸線に平行な面で削ぎ落としたような平面２ｂが形成されている。平面２ｂには、両ねじ溝１ａ、２ａとの間に形成された螺旋状の転走路の一端と他端とに連通する２つの穴２ｃが形成されている。略コ字状の循環用のチューブ４の両端が、穴２ｃにそれぞれ挿通されており、ナット２の内周から内方に突き出している。

チューブ４は、細長い板を折り曲げて形成されたチューブ抑え板５により抑えられ、このチューブ抑え板５の両端近傍は、平面２ｂに螺合する２つのネジ６により、ナット２に取り付けられるようになっている。ねじ軸１と、ナット２と、ボール３と、チューブ４とによりボールねじ機構を構成する。

図３は、ねじ軸１の加工工程の一部を示す図である。図４は、ねじ軸１を側方から見た図であり、図５は、ねじ軸１を矢印V方向から見た図である。図６は、図１のボールねじ機構においてナット２を透視した状態で示す斜視図である。

図３において、ねじ軸１は転造等により雄ねじ溝１ａを形成され、且つ機械加工等で端部側に雄ねじ溝１ａより小径の円筒軸部１ｂが形成される。その後、不図示の治具により雄ねじ溝１ａ及び円筒軸部１ｂ側の端部を固定された状態で、先端が三角錐状である工具Ｔを、円筒軸部１ｂとは反対側より軸線方向に平行に雄ねじ溝１ａに接近させ、その周壁の一部を塑性変形（圧刻）させて突出部１ｃを形成する。その後、ねじ軸１には焼き入れ処理が行われる。

突出部１ｃは、図４に示すように、雄ねじ溝１ａをふさぐようにして溝断面で内方に突出しており、その突出量ｐは、ボール３の外径（＝雄ねじ溝１ａの半径）ｄの１／３より大きいことが望ましい。

このようにして形成されたねじ軸１に、ボール３とナット２とチューブ４とを円筒軸部１ｂ側から組み入れた後、玉軸受７が円筒軸部１ｂに圧入されて組み付けられ（図４参照）、搬送状態が整う。

本実施の形態のボールねじ機構によれば、ナット２を挟んで一方の側において、雄ねじ溝１ａの一部が塑性変形され溝断面で内方に突出した突出部１ｃが形成されているので、搬送時の振動等によりねじ軸１に対してナット２が一方の側に移動したとしても、図６に示すように、干渉部としてのチューブ４が突出部１ｃに当接することで、それ以上の移動を阻止し、これによりナット２の抜け止めを図ることができる。

また、他方の側においては、相手装置で用いられることが多い軸受７をねじ軸１の円筒軸１ｂに取り付けることで、ナット２の抜け止めを図っている。かかる構成によれば、ボールねじ機構の組立後の搬送中に、ナット２が脱落することがなく取り扱い性に優れる。更に、搬送時の状態でそのまま相手装置（不図示）に組み付けることができるので、相手装置の組立時に手間がかからず工数低減を図れる。

相手装置に組み付けられたボールねじ機構は、不図示のモータによりねじ軸１が回転駆動されたとき、ねじ溝１ａ、２ａにより形成される転走路を転動し且つチューブ４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、かかる回転運動がナット２の軸線方向運動に効率よく変換されるように動作する。突出部１ｃは、モータ異常回転時におけるナット２のストッパとしても機能する。

ところで、上述した実施の形態においては、ボールねじ機構のストロークエンドで、チューブ４の先端を突出部１ｃに当接させてストッパの機能を与えているので、チューブ４が勢いよく突出部１ｃに衝接すると、その変形を招き、チューブ４内でボール３の詰まりを招く恐れがある。以下の実施の形態では、かかる不具合を回避できる。

図７は、別な実施の形態にかかるナットの上面図であり、図８は、図７のナットを矢印VIII方向に見た図であり、図９は、図８のナットをIX-IX線で切断して矢印方向に見た図であり、図１０は、本実施の形態にかかるナットを、ねじ軸と組み合わせて示す断面図であり、図１１は、図１０のナットを透視した状態で示す斜視図である。

上述した実施の形態に対し、本実施の形態のナット２’においては、チューブ抑え板５を取り付けるために、平面２ｂに形成された一方のねじ孔２ｄ（図１０）が、ナット２’を半径方向に貫通している。更に、ねじ孔２ｄに螺合するネジ６’は、図８に示すように、組み付けられた状態で、その先端がナット２’の最小内径よりも半径方向内側に突出しており、図１０に示すように、ねじ軸１の対向する雄ねじ溝１ａ内に侵入している。尚、ネジ６’の位置は、ナット２’の雌ねじ溝２ａ上にあれば、対向する雄ねじ溝１ａに侵入する位置に配置されることとなるので、ねじ軸１のランド部と干渉することは無い。

これに対し、組み立て時の循環路外にボールを誤って組み込むことを防止する為に、図９に示すように、ナット２’の雌ねじ溝２ａを実際にボール３が転動する範囲だけ形成し、チューブ抑え板５の取り付け用のねじ孔２ｄと干渉しないように切り上げる場合もある。その場合には、ナット２’の雌ねじ溝２ａを延長した仮想線上に、ねじ孔２ｄを配置すればよい。

本実施の形態によれば、図１１に示すように、ボールねじ機構のストロークエンドで、干渉部としてのネジ６’の先端を突出部１ｃに当接させてストッパの機能を与えているため、ナット２’とねじ軸１とが勢いよくストロークエンドで衝接した場合でも、チューブ４の変形等を回避できるので、ボールねじ機構の円滑な動作を確保できる。尚、ねじ軸１の突出部１ｃに当接するものは、チューブ抑え板５の固定用のねじ６’やチューブ４の先端部である必要はなく、後述する実施の形態のように、別部材であるピン等をナットに設けても良い。

図１２は、更に別な実施の形態にかかるナットの上面図であり、図１３は、図１２のナットを矢印XIII方向に見た図であり、図１４は、図１２のナットをねじ軸と共に透視した状態で示す斜視図である。

上述した実施の形態に対し、本実施の形態のナット２”においては、平面２ｂに貫通孔２ｅを形成し、ここにピン８を嵌合的に植設している。ピン８は、図１３に示すように、組み付けられた状態で、その内端がナット２”の最小内径よりも半径方向内側に突出しており、雌ねじ溝２ａの延長線上にあって、図示していないがねじ軸１の対向する雄ねじ溝１ａ内に侵入している。

本実施の形態によれば、図１４に示すように、ボールねじ機構のストロークエンドで、干渉部としてのピン８の内端を突出部１ｃに当接させてストッパの機能を与えているため、ナット２”とねじ軸１とが勢いよくストロークエンドで衝接した場合でも、チューブ４の変形等を回避できるので、ボールねじ機構の円滑な動作を確保できる。

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。

本実施の形態であるボールねじ機構の斜視図である。 図１の構成を矢印II方向から見た図である。 ねじ軸１の加工工程の一部を示す図である。 ねじ軸１を側方から見た図である。 ねじ軸１を矢印V方向から見た図である。 図１のボールねじ機構においてナット２を透視した状態で示す斜視図である。 別な実施の形態にかかるナットの上面図である。 図７のナットを矢印VIII方向に見た図である。 図８のナットをIX-IX線で切断して矢印方向に見た図である。 本実施の形態にかかるナットを、ねじ軸と組み合わせて示す断面図である。 図１０のナットを透視した状態で示す斜視図である。 更に別な実施の形態にかかるナットの上面図である。 図１２のナットを矢印XIII方向に見た図である。 図１２のナットをねじ軸と共に透視した状態で示す斜視図である。

符号の説明

１ ねじ軸
１ａ 雄ねじ溝
１ｂ 円筒軸
１ｃ 突出部
２、２’、２” ナット
２ａ 雌ねじ溝
２ｂ 平面
２ｃ 穴
２ｄ ねじ孔
２ｅ 貫通孔
３ ボール
４ チューブ
５ チューブ抑え板
６ ネジ
７ 玉軸受
８ ピン
Ｔ 工具

Claims (6)

1. 外周面に形成した雄ねじ溝と、円筒軸部とを備えたねじ軸と、
   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、
   前記ナット内に挿入され、前記転走路の一端から他端へと前記ボールを循環させるチューブと、を有し、
   前記ナットを挟んで前記円筒軸部と反対側において、前記雄ねじ溝が前記ねじ軸の端部まで形成され、前記ねじ軸の端部を軸線方向に見たときに前記雄ねじ溝の一部の内壁が露出しており、前記端部側に露出する前記雄ねじ溝の内壁とは異なる周方向位置において、前記雄ねじ溝の外周近傍を軸線方向に圧刻することにより溝断面で内方に突出した突出部を形成しており、これにより前記突出部は軸線方向に塑性変形されて、前記溝断面の半径の１／３以上突出しており、
   前記ねじ軸の塑性変形後に、前記ナットを前記円筒軸部側から前記ねじ軸に取り付けた後、前記円筒軸部に軸受を組み付けることにより、前記ナットの抜け止めが可能となっていることを特徴とするボールねじ機構。
2. 前記ナットは、前記ねじ軸に対して前記ナットが移動したときに、前記突出部と干渉する干渉部を設け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. 前記干渉部は、前記チューブであることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ機構。
4. 前記干渉部は、前記チューブを取り付けるためのねじの一部であることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ機構。
5. 前記干渉部は、前記ナットに植設されたピンであることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ機構。
6. 前記干渉部は、前記ナットの雌ねじ溝の延長上にあり、且つ前記ナットの最小内径より内側に突出していることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のボールねじ機構。

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