JP5004304B2 - 駒式ボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、放電加工機やタッピングセンター等の各種工作機械、あるいは自動車の電動パワーステアリングやアクチュエータ等に使用されるボールねじに関し、特に、ボール循環部品である駒部材を使用した駒式ボールねじに関する。

ボールねじは、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成された転動路に収容された多数のボールと、転動路を周回経路とする循環機構とを備え、例えば、ナットを回転運動させることでねじ軸を直線運動させる運動変換機構として使用されている。

一般的にボールねじは、ボールの循環機構が異なる種々の形式のものがあり、その一つに駒式と呼ばれるものがある。この駒式ボールねじは、ナットの隣接するねじ溝間を接続する連結溝を有し、ボールの転動路を周回経路とする循環用の駒部材がナットに装着されているもので、構成が比較的簡素で、かつコンパクトに構成できる利点がある。また、循環部が円周方向に等配が可能なため、ナット回転で駆動される場合、動的バランスに優れ、採用されることが多い。特に、自動車用用途ではスペース的な制約が大きく、コンパクトな駒式ボールねじが有効である。

駒部材の連結溝はＳ字状に湾曲する複雑な３次元形状で、いかにしてこの駒部材を、低コストでしかも簡易な方法で固定できるようにするかについて各種の提案がなされている。

特許文献１には、図４及び図５に示すように、樹脂素材を用いた駒部材１１０をナット１００の駒窓１０１にスナップフィットさせて固定する構成が提案されている。すなわち、駒部材を合成樹脂の射出成形品とすることで軽量化及び製造コスト低減を図り、駒部材１１０に凸部１１１、１１１を設け、一方、ナット１００の駒窓１０１内径部に駒部材１１０の凸部１１１、１１１が係合するあり溝形状の凹部１０２、１０２を設け、樹脂材の弾性変形する性質を用いてスナップフィット固定するようになっていた。
実公平２−４１３８７号公報

しかし、上記特許文献１に記載のような構成によると、凸部１１１、１１１部の寸法は荷重的に駒部材１１０が破損しない程度に制限されなければならず、抜けに対する耐力は小さい。また、挿入性を考慮すると、図５（ｂ）に示すように、凹部１０２のあり溝角度は、鈍角にならざるを得ない。また、ナット１００にあり溝を加工するのは形状に応じたフライス工具や砥石をナット横方向に動かして加工する必要があり、高コストである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ナットの駒窓側に複雑な加工を施すことなく、駒部材を容易かつ確実に組み付けることができる駒式ボールねじを提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とし、前記ナットの隣接するねじ溝間を接続する連結溝が略Ｓ字状に湾曲して形成された駒部材とを備えた駒式ボールねじにおいて、前記駒部材が、前記駒窓にナット内径側から外径側に向けて挿入される駒本体と、前記駒窓にナット外径側から内径側に向けて挿入される頭部部材と、を備え、前記駒本体と頭部部材の互いに対向する端部に、互いに弾性的に係合して連結固定される弾性係合部を設けると共に、前記駒部材にナット内径部に係合する抜け止め凸部を設け、前記頭部部材と駒窓間に頭部部材の少なくともナット内径側への移動を規制する頭部移動規制部を設け、前記抜け止め凸部と頭部移動規制部とによって、前記弾性係合部を介して連結された前記駒本体と頭部部材とを駒窓の軸方向所定位置に固定可能とする固定手段を設けたことを特徴とする。
このように、駒本体と頭部部材を弾性係合部にて弾性係合させて連結固定するようにすれば、駒窓に特別な加工を施すことなく、駒部材を容易かつ簡単に組み付けることができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、弾性係合部は、互いに軸方向に嵌合可能の差込部と差込凹部とを備えた構成とし、差込部と差込凹部の嵌合面間に、駒窓の軸方向に対して交差する方向に互いに弾性的に係合離脱可能の係合溝と係合突起を設けた構成とすれば、差込部を差込凹部を差し込むだけで、係合突起と係合溝間が弾性係合するので、組み付けがきわめて簡単である。

また、請求項３に記載の発明のように、係合溝と係合突起が、前記駒本体と頭部部材とが駒窓に対して軸方向所定位置に固定される位置で、互いに軸方向に負のすきまを有する形状となっていれば、分割構成の駒本体と頭部部材とを、がたなく固定することができる。

また、請求項４に記載のように、抜け止め凸部が、ねじ溝の側縁から側方に張り出す張り出し部を備えていれば、抜け止め凸部のナットとの接触面積を可及的に大きくでき、より一層抜け止め強度を高めることができ、信頼性向上を図ることができる。
また、請求項５に記載のように、頭部移動規制部を駒窓のナット外径側からナット内径側へ挿入される頭部部材が突き当たる段部によって構成すれば、確実に固定することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、駒本体と頭部部材を樹脂部品とすれば、軽量で低コスト化を図ることができる。
また、請求項７に記載の発明のように、駒本体を金属部品、頭部部材を樹脂部品とすれば、高温時の機械的強度低下のおそれが無く、特に自動車用等の高温環境下での使用にも適用可能である。
さらに、請求項８に記載の発明のように、駒本体と頭部部材を円筒形状とすれば、駒窓の加工工数が削減できて低コスト化を図ることができると共に、駒部材がナットに対して軸方向に精度良く、かつ、容易に位置決めすることができ、信頼性を向上させることができる。

本発明に係る駒式ボールねじは、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とし、前記ナットの隣接するねじ溝間を接続する連結溝が略Ｓ字状に湾曲して形成された駒部材とを備えた駒式ボールねじにおいて、前記駒部材が、前記駒窓にナット内径側から外径側に向けて挿入される駒本体と、前記駒窓にナット外径側から内径側に向けて挿入される頭部部材と、を備え、前記駒本体と頭部部材の互いに対向する端部に、互いに弾性的に係合して連結固定される弾性係合部を設けると共に、前記駒部材にナット内径部に係合する抜け止め凸部を設け、前記頭部部材と駒窓間に頭部部材の少なくともナット内径側への移動を規制する頭部移動規制部を設け、前記抜け止め凸部と頭部移動規制部とによって、前記弾性係合部を介して連結された前記駒本体と頭部部材とを駒窓の軸方向所定位置に固定可能とする固定手段を設けたので、駒窓に特別な加工をすることなく、駒部材の組立を簡単かつ確実に行うことができる。

外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とし、前記ナットの隣接するねじ溝間を接続する連結溝が略Ｓ字状に湾曲して形成された駒部材とを備えた駒式ボールねじにおいて、前記駒部材が、前記駒窓にナット内径側から外径側に向けて挿入される駒本体と、前記駒窓にナット外径側から内径側に向けて挿入される頭部部材と、を備え、前記駒本体と頭部部材の互いに対向する端部に、互いに弾性的に係合して連結固定される弾性係合部を設けると共に、前記駒部材にナット内径部に係合する抜け止め凸部を設け、前記頭部部材と駒窓間に頭部部材の少なくともナット内径側への移動を規制する頭部移動規制部を設け、前記抜け止め凸部と頭部移動規制部とによって、前記弾性係合部を介して連結された前記駒本体と頭部部材とを駒窓の軸方向所定位置に固定可能とする固定手段を設けた。

以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は本発明に係る駒式ボールねじの一実施形態を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、図２（ａ）は図１のナットの駒部材周辺の拡大断面図、図２（ｂ）は（ａ）の頭部部材を断面にして示す斜視図、図３（ａ）は図１のナットの駒部材を斜めから見る方向の拡大断面図、図３（ｂ）は（ａ）の頭部を断面にして示す斜視図である。

この駒式ボールねじ１は、図１（ａ）に示すように、外周面に螺旋状のねじ溝２ａが形成されたねじ軸２と、このねじ軸２に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝３ａが形成されたナット３と、対向する両ねじ溝２ａ、３ａにより形成された転動路に転動自在に収容された多数のボール４と、これらボール４の循環用部材となる駒部材５とを備えている。

円筒状のナット３の胴部には、内外の周面に貫通してねじ溝３ａの一部を切欠く断面略円形の駒窓６が穿設され、この駒窓６に対応して断面略円形の駒部材５が嵌合されている。駒窓６の内周面は、内径部から外方に向かって円筒状にストレートに延びている。

駒部材５のナット内方側の端部には、ねじ溝３ａの隣合う１周分同士を連結する連結溝５ａが形成され、この連結溝５ａとねじ溝３ａの略１周の部分とでボール４の転動路を構成している。転動路内の内外のねじ溝２ａ、３ａ間に介在された多数のボール４は、ねじ溝２ａ、３ａに沿って転動し、そして、駒部材５の連結溝５ａに案内され、ねじ軸２のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝３ａに戻り、再びねじ溝２ａ、３ａに沿って転動する。

駒部材５の連結溝５ａは、ナット３の隣接するねじ溝３ａ、３ａ間を滑らかに接続するように略Ｓ字状に湾曲して形成されている。連結溝５ａの深さは、ボール４が連結溝５ａ内でねじ軸２におけるねじ溝２ａのねじ山を越えることができる深さとされている。

本発明は、駒部材５を、駒窓６にナット内径側から外径側に向けて挿入される円筒形状の駒本体５１と、駒窓６にナット外径側から内径側に向けて挿入される頭部部材としての円筒形状のキャップ５２と、に分割構成されている。
この実施例では、図２、図３に示すように、駒本体５１が金属部品、キャップ５２が樹脂部品で成形されている。このように、駒本体５１を金属部品としているので、高温時の機械的強度低下のおそれが無く、特に自動車用等の高温環境下での使用にも適用可能である。もっとも、駒本体５１とキャップ５２の双方を樹脂部品とすれば、軽量で低コスト化を図ることができる。

そして、駒本体５１とキャップ５２の互いに対向する端部に、互いに弾性的に係合して連結固定される弾性係合部８が設けられ、この弾性係合部８を介して連結された駒本体５１とキャップ５２とが駒窓６の軸方向所定位置に固定するようになっている。
この実施例では、駒本体５１にはナット内径部に係合する抜け止め凸部としてのウィング部７、７が設けられ、駒窓６にはナット外径側からナット内径側へ挿入されるキャップ５２が突き当たる段部６１が設けられている。上記ウィング部７、７と駒窓の段部６１によって、弾性係合部８を介して連結された駒本体５１とキャップ５２とを、駒窓６の軸方向所定位置に位置決め固定する固定手段を構成する。

駒本体５１のウィング部７、７は、駒本体５１のナット内径側端部両側からナットの周方向互いに反対向きに突出し、連結溝５ａで連結されるナット３の隣合うねじ溝３ａ、３ａに係合する。一方のねじ溝３ａから他方のねじ溝３ａに向けて方向を変える連結溝５ａに対して、方向を変えないでねじ溝３ａに沿って延びている。

この実施形態では、駒本体５１が円筒形状なので、ウィング部７、７は駒本体５１の回り止めとしても機能し、ナットのねじ溝３ａと連結溝５ａとの位置ズレを防止している。
また、特に図示しないが、ウィング部７、７に、ねじ溝３ａ、３ａの側縁から側方に張り出す張り出し部を設けることにより、ウィング部７、７のナット内径部との接触面積を可及的に大きくでき、より一層抜け止め強度を高めることができ、信頼性向上を図ることができる。

弾性係合部８は、互いに軸方向に嵌合可能の差込部８１と差込凹部８２とを備えた構成で、差込部８１と差込凹部８２の嵌合面間に、駒窓６の軸方向に対して交差する方向、図示例では直交方向に互いに弾性的に係合離脱可能の係合溝８２ａと係合突起８１ａを設けた構成となっている。

この実施例では、差込部８１が駒本体５１のキャップ対向面から突出形成される凸軸で、この差込部８１の先端部にドーナッツ状に突出する係合突起８１ａが突設されている。
一方、差込凹部８２はキャップ５２の駒本体との対向面に設けられた穴で、この差込凹部８２の底部周縁に環状の係合溝８２ａが形成されている。
この係合溝８２ａと係合突起８１ａは、駒本体５１とキャップ５２とが駒窓６に対して軸方向所定位置に固定される位置、この例では、駒本体５１のウィング部７、７が、ねじ溝３ａに係合し、キャップ５２が駒窓６の段部６１に突き当てられた位置にて、互いに軸方向に負のすきまを有する形状となっており、互いの係合面間に作用する弾性力の軸方向分力が、駒本体５１とキャップ５２を互いに軸方向に引き込む方向に作用する。これにより、分割構成の駒本体５１とキャップ５２とを、がたなく固定することができる。

本実施例の駒式ボールねじの駒部材５の組み込みは、駒本体５１を駒窓６のナット内径側の開口部から挿入し、キャップ５２を駒窓６のナット外径側の開口部から挿入し、駒本体５１の差込部８１をキャップ５２の差込凹部８２を差込む。差し込む段階で、係合突起８１ａによってキャップ５２の差込凹部８２の径が拡大する方向に弾性変形し、最終的に係合溝８２ａに係合すると小径に弾性復帰し連結が終了する。このように、差込部８１を差込凹部８２を差し込むだけで、容易に連結を終了することができる。したがって、従来のようにナットの駒窓側にあり溝等の特別の加工を施す必要がなく、組立を簡単かつ確実に行うことができる。

また、係合突起８１ａは断面円弧状で、一方、係合溝８２ａも断面円弧形状なので、係合突起８１ａの頂部が係合溝８２ａの最深部に向けた傾斜面に当接した時点では、軸方向に負のすきまを有し、係合面間に作用する弾性力の軸方向分力が、駒本体５１とキャップ５２を互いに軸方向に引き込む方向に作用する。この軸方向分力が作用している段階で、駒本体５１のウィング部７がねじ溝３aに係合し、キャップ５２が段部６１に当接するようにすれば、駒本体５１とキャップ５２とを、がたなく固定することができる。

なお、上記実施例では、駒本体５１側に差込部８１を、キャップ５２側に差込凹部８２を設けたが、反対に、駒本体５１側に差込凹部、キャップ５２側に差込部を設けてもよい。
また、駒本体５１のウィング部７をナット３の内径部に係合し、キャップ５２を駒窓６の段部６１に突き当てて軸方向に位置決め固定するようになっているが、たとえば、駒本体とキャップの少なくともいずれか一方を、駒窓に対して圧入固定して軸方向に位置決め固定するようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る駒式ボールねじは、自動車の電動アクチュエータ等に使用される駒式ボールねじに適用することができる。

本発明に係る駒式ボールねじの一実施形態を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 （ａ）は図１のナットの駒部材周辺の拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の頭部部材を断面にして示す斜視図である。 （ａ）は図１のナットの駒部材を斜めから見る方向の拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の頭部を断面にして示す斜視図である。 従来の駒式ボールねじのナットの一例を示す斜視図である。 （ａ）は従来の駒部材の一例を示す斜視図、（ｂ）はナットの半断面図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・・駒式ボールねじ
２・・・・・・・・・・ねじ軸
２ａ・・・・・・・・・ねじ溝
３・・・・・・・・・・ナット
３ａ・・・・・・・・・ねじ溝
４・・・・・・・・・・ボール
５・・・・・・・・・・駒部材
５ａ・・・・・・・・・連結溝
５１・・・・・・・・・駒本体
５２・・・・・・・・・キャップ（頭部部材）
６・・・・・・・・・・駒窓
６１・・・・・・・・・段部
７・・・・・・・・・・ウィング部
８・・・・・・・・・・弾性係合部
８１・・・・・・・・・差込部
８１ａ・・・・・・・・係合突起
８２・・・・・・・・・差込凹部
８２ａ・・・・・・・・係合溝

Claims (8)

1. 外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とし、前記ナットの隣接するねじ溝間を接続する連結溝が略Ｓ字状に湾曲して形成された駒部材とを備えた駒式ボールねじにおいて、
   前記駒部材が、前記駒窓にナット内径側から外径側に向けて挿入される駒本体と、前記駒窓にナット外径側から内径側に向けて挿入される頭部部材と、を備え、
   前記駒本体と頭部部材の互いに対向する端部に、互いに弾性的に係合して連結固定される弾性係合部を設けると共に、前記駒部材にナット内径部に係合する抜け止め凸部を設け、前記頭部部材と駒窓間に頭部部材の少なくともナット内径側への移動を規制する頭部移動規制部を設け、前記抜け止め凸部と頭部移動規制部とによって、前記弾性係合部を介して連結された前記駒本体と頭部部材とを駒窓の軸方向所定位置に固定可能とする固定手段を設けたことを特徴とする駒式ボールねじ。
2. 前記弾性係合部は、互いに軸方向に嵌合可能の差し込み部と差し込み凹部とを備えた構成とし、差し込み部と差し込み凹部の嵌合面間に、駒窓の軸方向に対して交差する方向に互いに弾性的に係合離脱可能の係合溝と係合突起を設けた構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の駒式ボールねじ。
3. 前記係合溝と係合突起は、前記駒本体と頭部部材とが駒窓に対して軸方向所定位置に固定される位置で、互いに軸方向に負のすきまを有する形状となっていることを特徴とする請求項２に記載の駒式ボールねじ。
4. 前記抜け止め凸部が、ねじ溝の側縁から側方に張り出す張り出し部を備えている請求項１に記載の駒式ボールねじ。
5. 前記頭部移動規制部は、駒窓のナット外径側からナット内径側へ挿入される頭部部材が突き当たる段部である請求項１に記載の駒式ボールねじ。
6. 駒本体と頭部部材は樹脂部品である請求項１又は３に記載の駒式ボールねじ。
7. 駒本体が金属部品であり、頭部部材が樹脂部品である請求項１又は３に記載の駒式ボールねじ。
8. 駒本体と頭部部材は、ほぼ円筒形状であることを特徴とする請求項１又は３に記載の駒式ボールねじ。
   

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