JP5157625B2 - ボールねじ機構 - Google Patents

Description

本発明は、機械装置及び自動車部品（含む二輪車）、船舶用途に好適なデフレクタ式ボールねじ機構に適用する。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。

ボールねじ機構の一形態として、特許文献１に示すようなデフレクタ式ボールねじ機構が知られている。この特許文献１に開示されたデフレクタ式ボールねじ機構においては、ナットに固着させるデフレクタが、略長方形状の本体と、本体部の短手方向両端に外方に突出して設けられる一組のフランジ部を備えるものである。
特許３７３６９１２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたデフレクタは、ナットの取付孔に組み込む際に、デフレクタの長手および短手方向すきまが異なるため組み込み時の姿勢が安定せず、また調整のために組込み時間が長くかかるという間題があった。

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、組付性に優れ、組込み時間を低減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、
前記ナットの取付孔に取り付けられたデフレクタと、を有し、
前記デフレクタは、前記転走路の一端と他端とに接続する循環溝が形成された円筒状の本体と、前記本体の外周から前記ナットの周方向両側へ伸び、且つ前記ナットに取り付けた時に前記ナットの外径から突出しないように成形されたフランジ部とを備え、
前記ナットには、前記デフレクタを取り付けるために前記円筒状の本体を嵌合する円形状の取付孔と、前記フランジ部を嵌合する位置決め溝とが設けられ、前記位置決め溝の一部には、底部に向かうにつれて側壁の幅が広くなるアリ溝が設けられ、
前記デフレクタの円筒状の本体は、前記ナットの取付孔に嵌合し、且つ前記デフレクタのフランジ部が、前記ナットの外周に形成された直線状の位置決め溝に嵌合して、前記円筒状の本体を軸とした循環溝の位相を決めるようになっており、
前記デフレクタは、前記ナットの取付孔および前記位置決め溝に嵌合され、前記フランジ部のナット径方向外側面を加締めることで変形した部位が、前記アリ溝に当接固着することで、前記フランジ部が前記取付孔に固定されることを特徴とする。

本発明によれば、前記デフレクタが、前記転走路の一端と他端とに接続する循環溝が形成された円筒状の本体と、前記本体の外周から前記ナットの周方向両側へ伸び、且つ前記ナットに取り付けた時に前記ナットの外径から突出しないように成形されたフランジ部とを備えるので、前記ナットの取付孔とのすきまが均一になり、前記フランジ部が前記ナットの外周に形成された直線状の溝に嵌合することで、前記円筒状の本体を軸とした循環溝の位相決め機能が得られる。

前記デフレクタの円筒状の本体は、前記ナットの取付孔に嵌合し、且つ前記デフレクタのフランジ部が、前記ナットの外周に形成された直線状の溝に嵌合して、前記円筒状の本体を軸とした循環溝の位相を決めると好ましい。

前記ナットには、前記デフレクタを取り付けるために前記円筒状の本体を嵌合する円形状の取付孔と、前記フランジ部を嵌合する位置決め溝とが設けられ、前記位置決め溝の少なくとも一部には、前記フランジ部を加締めにより変形させたときに、その側壁に当接するアリ溝が設けられていると好ましい。

前記デフレクタは、前記ナットの取付孔および前記位置決め溝に嵌合され、前記フランジ部のナット外径面側を加締めることで変形した部位が、前記アリ溝に当接固着すると好ましい。

前記フランジ部は、前記デフレクタを前記ナットに取り付けた状態で、前記アリ溝の最も前記ナットの外表面に近い部位よりも前記アリ溝の底側に位置するように形成されていると好ましい。

前記フランジ部には凹部又は切欠が形成されており、前記凹部又は切欠に係合した工具を用いて前記凹部又は切欠を押し広げるように塑性変形することにより、前記フランジ部の少なくとも一部が、前記直線状の溝又は前記位置決め溝の側壁に向かって付勢されるようになっていると好ましい。

前記凹部は、前記デフレクタを前記ナットに取り付けた状態で、前記直線状の溝又は前記位置決め溝の底側に向かうにつれて、その側壁から離れるように傾いたテーパ面を有すると好ましい。

前記切欠は、前記フランジ部の先端から前記本体に向かって延在するスリットであると好ましい。

前記デフレクタの前記本体と、前記フランジ部との境界には、前記デフレクタを前記ナットに取り付けた状態で前記ナットの軸線に近い側に逃げ溝を形成していると好ましい。

前記デフレクタは、金属粉末射出成形又はプレス焼結により成形されると好ましいが、機械加工、精密鋳造、ダイキャストで形成されても良い。

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、２は、本実施の形態であるボールねじ機構の斜視図であり、図３は、第１の実施の形態にかかるデフレクタの上面図であり、図４は、図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。図５は、ナットにデフレクタを組み込む状態を示し、図６は、図５のナット２の外周を矢印VI方向に見た拡大図であり、図７は、更にデフレクタを組み付けた状態で見た図であるが、理解しやすいようにデフレクタのフランジ部の端面を濃色で示している。

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。

図５に示すように、ナット２の外周には、半径方向に貫通する円筒状の取付孔２ｂと、取付孔２ｂに対してナット２の周方向両方向に対向して直線状に延在する位置決め溝２ｃとが形成されている。位置決め溝２ｃの少なくとも一部（特に後述する加締めＣに対応する位置）には、図６に示すように、底部に向かうにつれて側壁の幅が広くなる、いわゆるアリ溝が設けられている。

取付孔２ｂに装着されるデフレクタ４は、図３，４に示すように、転走路の一端と他端とに接続する循環溝４ａが形成された円筒状の本体４ｂと、本体４ｂの外周からナット２の周方向へ対称的に伸び、且つナット２に取り付けた時にナット２の外径から突出しないように成形された矩形断面板状のフランジ部４ｃとを備えている。尚、本体４ｂの外表面と、それにつながるフランジ部４ｃの外表面とは、ナット２の外周面と同じ径の円筒面の一部であると好ましい。かかる場合、フランジ部４ｃは先端に行くほど薄くなる。このようなデフレクタ４は、金属粉末射出成形又はプレス焼結により成形できる。

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デフレクタ４の循環路４ａ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。

本実施の形態にかかるボールねじ機構のデフレクタ４の組付態様について説明する。図５において、ナット２の取付孔２ｂに、図３，４に示す形状のデフレクタ４をナット２の外周側から接近させ、円筒部４ｂを取付孔２ｂに嵌合させると共に、位置決め溝２ｃにフランジ部４ｃを突き当て嵌合させる。これにより、本体４ｂを軸として循環溝４ａの位相及び円筒部４ｂの嵌合深さを決めることができるので、転走路との位置決めを精度良く行うことが出来、ボール３の騒音や振動を抑制できる。

位置決め溝２ｃにフランジ部４ｃを突き当てた後、図５に示す加締め工具Ｊの二股状先端（外側にテーパ面を有する）Ｊ１を、デフレクタ４のフランジ部４ｃの上面に当接させ、更に衝撃力を与えて、フランジ部４ｃの上面両側を加締めて（図７のＣ）塑性変形させ、フランジ部４ｃの側壁を位置決め溝２ｃに固着させる。これにより、フランジ部４ｃの側面が位置決め溝２ｃの側壁に押し付けられ、デフレクタ４が取付孔２ｂから抜け出ることが抑制される。

本実施の形態によれば、デフレクタ４の本体を円筒状に形成することで、ナット２の取付孔２ｂも加工しやすくなり、さらに固着する場合には、フランジ部４ｂを複数箇所で同時に加締め固着させることが可能になることから、加締め固着も短時間に完了することが可能になる。

図８は、第２の実施の形態にかかるデフレクタ１４の斜視図であり、図９は、デフレクタ１４をナット２に取り付けた状態で示す図７と同様な図であり、同様にフランジ部１４ｃの端面を濃色で示している。

本実施の形態にかかるデフレクタ１４は、上述した実施の形態と同様に、転走路の一端と他端とに接続する循環溝１４ａが下面に形成された円筒状の本体１４ｂと、本体１４ｂの外周からナット２の周方向へ対称的に伸びる薄板状のフランジ部１４ｃとを備えているが、フランジ部１４ｃは本体１４ｂの上面から一段低い位置に設けられている。

従って、図９に示すように、デフレクタ１４をナット２に取り付けたとき、フランジ部１４ｃの上面は、位置決め溝２ｃ（アリ溝）の最もナット２の外表面に近い部位Ｘよりも、距離Δだけ位置決め溝２ｃの底側に寄せて形成されている。これにより、加締めＣによる塑性変形量が小さくても、アリ溝からフランジ部１４ｃが抜け出しにくく、製造容易性が向上することとなる。

図１０は、第３の実施の形態にかかるデフレクタ２４の斜視図であり、図１１は、図１０の構成をXI-XI線を通る面で切断した状態でナット２に組み付けて示す図であり、その切断面をハッチングで示している。

本実施の形態にかかるデフレクタ２４は、第１の実施の形態と同様な形状であるが、フランジ部２４ｃの上面に、一対の細く深い凹部２４ｄを形成した点が異なる。凹部２４ｄは、デフレクタ２４をナット２に取り付けたとき、位置決め溝（アリ溝）２ｃの側壁に近い面として、位置決め溝２ｃの底側に向かうにつれて、その側壁から離れるように傾いたテーパ面２４ｅを有する。凹部２４ｄ内で、テーパ面２４ｅに対向する面２４ｆは、本体２４ｂの軸線に平行な面である。

本実施の形態の組み付け時には、図１１に示すように、加締め工具Ｊの二股状先端Ｊ１を、フランジ部２４ｃの上面の凹部２４ｄに係合させ、更に衝撃力を与えることで、テーパ面２４ｅを外側に押し出すようにして（即ち凹部２４ｄを押し広げるようにして）塑性変形させ、これによりフランジ部２４ｃの側面が矢印で示すように位置決め溝２ｃの側壁に押圧される。こうしてフランジ部２４ｃが位置決め溝２ｃに固着され、デフレクタ２４が取付孔２ｂ（図５参照）から抜け出ることが抑制される。

図１２は、第４の実施の形態にかかるデフレクタ３４の斜視図であり、図１３は、図１２の構成をXIII-XIII線を通る面で切断した状態でナット２に組み付けて示す図であり、その切断面をハッチングで示している。

本実施の形態にかかるデフレクタ３４は、第１の実施の形態と同様な形状であるが、フランジ部３４ｃの先端中央から本体３４ｂに向かって、切欠であるスリット３４ｄを形成した点が異なっている。スリット３４ｄの内方端には、上下に貫通した円筒部３４ｅが形成されている。円筒部３４ｅは、塑性変形時に応力緩和を行って、フランジ部３４ｃが裂断しないように機能するものである。

本実施の形態の組み付け時には、図１３に示すように、薄い楔状の加締め工具Ｊの先端を、フランジ部３４ｃのスリット３４ｄに差し入れて、更に衝撃力を与えることで、スリット３４ｄを押し広げるようにして塑性変形させ、これによりフランジ部３４ｃの側面が位置決め溝２ｃの側壁に押圧される。こうしてフランジ部３４ｃが位置決め溝２ｃに固着され、デフレクタ３４が取付孔２ｂ（図５参照）から抜け出ることが抑制される。

図１４は、第５の実施の形態にかかるデフレクタ４４の下面図であり、図１５は、図１４の構成をXV-XV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デフレクタ４４は、第１の実施の形態と同様な形状であるが、フランジ部４４ｃの付け根（本体４４ｂとの境界であって、フランジ部４４ｃをナット２に取り付けた状態で、ナット２の軸線に近い側）に、本体４４ｂの外径に沿って延在する半円形断面の逃げ溝４４ｇを形成している。逃げ溝４４ｇは、ナット２の取付孔２ｂ（図５参照）の縁角部との干渉を避けるために設けられる。

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。 本実施の形態であるボールねじ機構の斜視図である。 第１の実施の形態にかかるデフレクタの上面図である。 図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。 ナットにデフレクタを組み込んだ状態を示す図である。 図５のナット２の外周を矢印VI方向に見た拡大図である。 デフレクタを組み付けた状態で見た位置決め溝の図である。 第２の実施の形態にかかるデフレクタ１４の斜視図である。 デフレクタ１４をナット２に取り付けた状態で示す図７と同様な図である。 第３の実施の形態にかかるデフレクタ２４の斜視図である。 図１０の構成をXI-XI線を通る面で切断した状態でナット２に組み付けて示す図である。 第４の実施の形態にかかるデフレクタ３４の斜視図である。 図１２の構成をXIII-XIII線を通る面で切断した状態でナット２に組み付けて示す図である。 第５の実施の形態にかかるデフレクタ４４の下面図である。 図１４の構成をXV-XV線で切断して矢印方向に見た図である。

符号の説明

１ ねじ軸
１ａ 雄ねじ溝
２ ナット
２ａ 雌ねじ溝
２ｂ 取付孔
２ｃ 位置決め溝
３ ボール
４、１４、１４、３４，４４ デフレクタ
４ａ、１４ａ、１４ａ、３４ａ，４４ａ 循環溝
４ｂ、１４ｂ、１４ｂ、３４ｂ，４４ｂ 本体
４ｃ、１４ｃ、１４ｃ、３４ｃ，４４ｃ フランジ部

Claims (8)

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、
   前記ナットの取付孔に取り付けられたデフレクタと、を有し、
   前記デフレクタは、前記転走路の一端と他端とに接続する循環溝が形成された円筒状の本体と、前記本体の外周から前記ナットの周方向両側へ伸び、且つ前記ナットに取り付けた時に前記ナットの外径から突出しないように成形されたフランジ部とを備え、
   前記ナットには、前記デフレクタを取り付けるために前記円筒状の本体を嵌合する円形状の取付孔と、前記フランジ部を嵌合する位置決め溝とが設けられ、前記位置決め溝の一部には、底部に向かうにつれて側壁の幅が広くなるアリ溝が設けられ、
   前記デフレクタの円筒状の本体は、前記ナットの取付孔に嵌合し、且つ前記デフレクタのフランジ部が、前記ナットの外周に形成された直線状の位置決め溝に嵌合して、前記円筒状の本体を軸とした循環溝の位相を決めるようになっており、
   前記デフレクタは、前記ナットの取付孔および前記位置決め溝に嵌合され、前記フランジ部のナット径方向外側面を加締めることで塑性変形した部位が、前記アリ溝に当接固着することで、前記フランジ部が前記取付孔に固定されることを特徴とするボールねじ機構。
2. 前記アリ溝は、前記円筒孔の近傍に設けられ、前記デフレクタは、前記ナットの周方向両側へ伸びたフランジ部を前記位置決め溝に嵌合することで、前記循環溝の位相決めを行うことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ機構。
3. 前記フランジ部は、前記デフレクタを前記ナットに取り付けた状態で、前記アリ溝の最も前記ナットの外表面に近い部位よりも前記アリ溝の底側に位置するように形成されてい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。
4. 前記フランジ部には凹部又は切欠が形成されており、前記凹部又は切欠に係合した工具を用いて前記凹部又は切欠を押し広げるように塑性変形することにより、前記フランジ部の少なくとも一部が、前記直線状の溝又は前記位置決め溝の側壁に向かって付勢されるようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボールねじ機構。
5. 前記凹部は、前記デフレクタを前記ナットに取り付けた状態で、前記直線状の溝又は前記位置決め溝の底側に向かうにつれて、その側壁から離れるように傾いたテーパ面を有することを特徴とする請求項４に記載のボールねじ機構。
6. 前記切欠は、前記フランジ部の先端から前記本体に向かって延在するスリットであることを特徴とする請求項４に記載のボールねじ機構。
7. 前記デフレクタの前記本体と、前記フランジ部との境界には、前記デフレクタを前記ナットに取り付けた状態で前記ナットの軸線に近い側に逃げ溝を形成していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のボールねじ機構。
8. 前記デフレクタは、金属粉末射出成形又はプレス焼結により成形されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のボールねじ機構。