JP5198183B2 - ボールねじ及びボールねじの給油方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車用アクチュエータに用いられる軸循環タイプのボールねじ及びその給油方法に関し、詳しくは、グリースを使用した潤滑構造に関するものである。

従来の軸循環タイプのボールねじとしては、例えば、図４（ａ）に示すようなＶベルト式無段変速機のアクチュエータに使用されるものが知られている（特許文献１参照）。このアクチュエータは、プーリ５１に巻掛られるベルト５４の巻掛径を変更するために、プーリ５１に設けられた一対の第１、第２フランジ５２、５３間の軸方向離隔距離を変更するものである。第１フランジ５２は、回転軸５５に対して軸心回りに回転一体に設けられ、第２フランジ５３は軸心回りに回転一体かつ軸方向に沿って摺動自在に配置される。

ボールねじ５９は、内周面に、両端部間で連続した所定のリード角を有する一条のねじ溝６１ａが形成されたナット６１と、このナット６１に内挿されて外周に前記ねじ溝６１ａのリード角と同一のリード角からなる複数のねじ溝６３ａが形成されたねじ軸６３と、両ねじ溝６１ａ、６３ａ間に転動自在に収容された多数のボール６４とを備えた構造となっている。ねじ軸６３の軸方向で隣り合うねじ溝６３ａの間に存在するランド部には、複数のねじ溝６３ａを個別に閉ループとする複数のボール循環溝６５が設けられ、このボール循環溝６５が、前記ねじ溝６３ａの下流のボールを内径側へ沈み込ませると共にナット６１のランド部を乗り越えさせて上流側へ戻す複数のボール循環列を構成する。

ねじ軸６３は中空構造で、中空穴に回転軸５５が挿入され、ねじ軸６３と回転軸５５が、転がり軸受５８を介して相対回転自在に支持されている。

また、ナット６１は連結部材６６を介して歯車５６と連結され、歯車５６が駆動歯車６０と軸方向に移動可能に噛合されている。また、連結部材６６はプーリ５１の第２フランジ５３と一体に形成された筒軸５３ａと、転がり軸受５７を介して回転自在に組み付けられている。

駆動歯車６０が回転するとナット６１が回転し、軸方向及び回転方向に不動に支持されているねじ軸６３に対して、ナット６１が軸方向に移動する。このナット６１の軸方向移動によって連結部材６６及び転がり軸受５８を介して、プーリ５１の第２フランジ部５３が軸方向に移動し、第１、第２フランジ５２、５３間の軸方向離隔距離が変化してベルト５４の巻き掛け径が変化する。

ボールねじ６３の回転量は限られており、また、回転速度も回転軸と比べて小さいので、ボール６４とねじ溝６１ａ、６３ａ間の潤滑はグリース潤滑となっており、図４（ｂ）に示すように、ねじ軸６３のねじ溝６３ａの溝底に、グリース６９を保持するための溝６７を設け、この溝６７に滞留したグリース６９を徐々にボール６４とねじ溝６１ａ、６３ａの転走面間に供給するのが一般的であった。
特開２００４−２３９４１７号公報

しかしながら従来の潤滑構造では、グリース６９を滞留させるべき空間はごく少なく、長期にわたって潤滑補助効果を望めるものではなかった。

本発明は、こうした従来の問題に鑑みてなされたもので、滞留させるグリースの量を可及的に多くし、しかも潤滑補助効果を長期にわたって維持し得るボールねじ及びその給油方法を提供することを目的とする。

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、内周に螺旋状のねじ溝が形成された円筒状のナットと、このナットに内挿され、外周に前記ねじ溝のリード角と同一のリード角からなる複数のねじ溝が形成されたねじ軸と、前記両ねじ溝間に転動自在に収容された多数のボールとを備え、前記ねじ軸の軸方向で隣り合うねじ溝の間に存在するランド部に、当該複数のねじ溝を個別に閉ループとする複数のボール循環溝が設けられ、このボール循環溝が、前記ねじ溝の下流のボールを内径側へ沈み込ませ、前記ナットのランド部を乗り越えさせて上流側へ戻す複数のボール循環列を構成する軸循環タイプのボールねじにおいて、前記隣り合うボール循環列の間に位置する軸のランド部とナット内径部との間の循環列間空間にグリースを充填塗布する構成で、前記ねじ軸を中空構造とし、前記循環列空間に面するねじ軸のランド部にねじ軸の中空内部に貫通する給油穴を設け、この給油穴が、当該循環列間空間を構成するボール循環列間の間隔を、少なくとも周方向の一部において１ピッチより大きく離間させ、この１ピッチより大きく離間させたボール循環列間に設けられていることを特徴とする。

循環列間空間は、従来のグリース溜まりであるねじ溝のボール転動面の底に位置する僅かな溝空間に対して大きな空間となり、滞留するグリース量がきわめて大きく、寿命向上を図ることができる。
また、循環列空間の隣り合うボール循環列によって、外部へのグリースの漏れ出しを防ぐことができ、グリース漏れが少なくなる。
さらに、給油穴を形成しやすくなると共に、給油がきわめて容易となり、また、ナット側のねじ溝に何の影響もない。

また、請求項２に記載の発明のように、グリースが循環列間空間の概ね１００％となるように充填塗布されていれば、より一層の、長寿命化を図ることができる。

さらに、請求項３に記載の発明のように、給油穴に鋼球を圧入して封止することにより、容易に封止することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、ランド部に溝を設けておけば、保持グリース量をより多くすることができる。

一方、請求項５に記載のボールねじの給油方法は、内周に螺旋状のねじ溝が形成された円筒状のナットと、このナットに内挿され、外周に前記ねじ溝のリード角と同一のリード角からなる複数のねじ溝が形成されたねじ軸と、前記両ねじ溝間に転動自在に収容された多数のボールとを備え、前記ねじ軸の軸方向で隣り合うねじ溝の間に存在するランド部に、当該複数のねじ溝を個別に閉ループとする複数のボール循環溝が設けられ、このボール循環溝が、前記ねじ溝の下流のボールを内径側へ沈み込ませ、前記ナットのランド部を乗り越えさせて上流側へ戻す複数のボール循環列を構成する軸循環タイプのボールねじにおいて、前記ねじ軸を中空構造とし、循環列空間に面するねじ軸のランド部にねじ軸の中空内部に貫通する給油穴を設け、この給油穴が、前記循環列間空間を構成するボール循環列間の間隔を、少なくとも周方向の一部において１ピッチより大きく離間させ、この１ピッチより大きく離間させたボール循環列間に設けられると共に、グリース封入時は、ねじ軸とナットを相対回転させながら、給油穴から循環列間空間内にグリースを充填することを特徴とする。
このように、回転させながら、供給穴からグリースを充填することにより、循環列空間に均等にグリースを充填することができる。

本発明に係るボールねじは、ねじ軸の軸方向で隣り合うねじ溝の間に存在するランド部に、当該複数のねじ溝を個別に閉ループとする複数のボール循環溝が設けられ、このボール循環溝が、前記ねじ溝の下流のボールを内径側へ沈み込ませ、前記ナットのランド部を乗り越えさせて上流側へ戻す複数のボール循環列を構成する軸循環タイプのボールねじにおいて、隣り合うボール循環列の間に位置する軸のランド部とナット内径部との間の循環列間空間にグリースを充填塗布する構成で、前記ねじ軸を中空構造とし、前記循環列空間に面するねじ軸のランド部にねじ軸の中空内部に貫通する給油穴を設け、この給油穴が、当該循環列間空間を構成するボール循環列間の間隔を、少なくとも周方向の一部において１ピッチより大きく離間させ、この１ピッチより大きく離間させたボール循環列間に設けられているので、循環列間空間は、従来のグリース溜まりであるねじ溝のボール転動面の底に位置する僅かな溝空間に対して大きな空間となり、滞留するグリース量がきわめて大きく、寿命向上を図ることができる。また、循環列空間の隣り合うボール循環列によって、外部へのグリースの漏れ出しを防ぐことができ、グリース漏れが少なくなる。
さらに、給油穴を形成しやすくなると共に、給油がきわめて容易となり、また、ナット側のねじ溝に何の影響もない。

また、本発明に係るボールねじの給油方法は、ねじ軸の軸方向で隣り合うねじ溝の間に存在するランド部に、当該複数のねじ溝を個別に閉ループとする複数のボール循環溝が設けられ、このボール循環溝が、前記ねじ溝の下流のボールを内径側へ沈み込ませ、前記ナットのランド部を乗り越えさせて上流側へ戻す複数のボール循環列を構成する軸循環タイプのボールねじにおいて、ねじ軸を中空構造とし、循環列空間に面するねじ軸のランド部にねじ軸の中空内部に貫通する給油穴を設け、この給油穴が、前記循環列間空間を構成するボール循環列間の間隔を、少なくとも周方向の一部において１ピッチより大きく離間させ、この１ピッチより大きく離間させたボール循環列間に設けられると共に、グリース封入時は、ねじ軸とナットを相対回転させながら、給油穴から循環列間空間内にグリースを充填することにより、循環列空間に均等にグリースを充填することができる。

本発明は、内周に螺旋状のねじ溝が形成された円筒状のナットと、このナットに内挿され、外周に前記ねじ溝のリード角と同一のリード角からなる複数のねじ溝が形成されたねじ軸と、前記両ねじ溝間に転動自在に収容された多数のボールとを備え、前記ねじ軸の軸方向で隣り合うねじ溝の間に存在するランド部に、当該複数のねじ溝を個別に閉ループとする複数のボール循環溝が設けられ、このボール循環溝が、前記ねじ溝の下流のボールを内径側へ沈み込ませ、前記ナットのランド部を乗り越えさせて上流側へ戻す複数のボール循環列を構成する軸循環タイプのボールねじにおいて、隣り合うボール循環列の間に位置する軸のランド部とナット内径部との間の循環列間空間にグリースを充填塗布する構成で、ねじ軸を中空構造とし、循環列空間に面するねじ軸のランド部にねじ軸の中空内部に貫通する給油穴を設け、循環列間空間を構成するボール循環列間の間隔を、周方向の一部において１ピッチより大きく離間させ、この１ピッチより大きく離間させたボール循環列間に給油穴を設けた。

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（ａ）は、本発明の実施形態に係るボールねじを示す概略縦断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のボールを誇張して大きく記載したボール循環路の模式的断面図、図２（ａ）は図１（ａ）の給油穴の部分の拡大断面図、図２（ｂ）は、図１（ａ）の拡大し半断面にして示す拡大半断面図である。

ボールねじ１０は、内周面に、両端部間で連続した所定のリード角を有する一条のねじ溝１１ａが形成されたナット１１と、このナット１１に内挿されて外周に前記ねじ溝１１ａのリード角と同一のリード角からなる複数のねじ溝１３ａ、１３ｂが形成されたねじ軸１３と、両ねじ溝１１ａ、１３ａ、１３ｂ間に転動自在に収容された多数のボール１２とを備えた構造となっている。

ねじ軸１３の軸方向で隣り合うねじ溝１３ａ、１３ｂの間に存在するランド部１４には、複数のねじ溝１３ａ、１３ｂを個別に閉ループとする複数のボール循環溝１５、１６が設けられ、このボール循環溝１５、１６が、前記ねじ溝１３ａ、１３ｂの下流のボールを内径側へ沈み込ませると共にナット１１のランド部１７を乗り越えさせて上流側へ戻す複数のボール循環列２１、２２を構成する。

なお、上記ナット１１の一端側の内周には、転がり軸受４０が組み付けられる。この転がり軸受は、図４のようなＶベルト式無段変速機のアクチュエータに用いる場合には、プーリの可動側フランジ側の軸筒に組み付けられる。もっとも、アクチュエータの構造が限定されるものではない。
また、ねじ溝１１ａ、１３ａ、１３ｂは、断面がボール１２の半径よりも僅かに大きい曲率半径からなる２つの円弧を組み合わせた、所謂ゴシックアーク形状に形成されている。無論、ねじ溝１１ａ、１３ａ、１３ｂは、このゴシックアーク形状以外にも、ボール１２の半径よりも僅かに大きい曲率半径からなり、ボール１２とアンギュラコンタクトするサーキュラアーク形状であっても良い。

さらに、このボールねじは、図１（ｂ）に示すように、各列のボール１２を周方向等配に保持する保持器リング２３を備えている。保持器リング２３は、ねじ軸１３に対して軸方向にほぼ不動に位置決めされた状態で、かつ相対回転可能な状態で取り付けられている。

本発明では、この隣り合うボール循環列２１、２２の間に位置するねじ軸１３のランド部１４とナット内径部との間の循環列間空間２０にグリースｇを充填塗布する構成となっている。また、ナット１１とねじ軸１３との間に形成される環状空間の開口部にシール部材２４が装着され、ボールねじ１０の内部に封入されたグリースｇの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等の異物が内部に侵入するのを防止している。

この発明では、ねじ軸１３を中空構造とし、循環列間空間２０に面するねじ軸１３のランド部１４にねじ軸１３の中空穴１３ｃに貫通する給油穴３０を設けている。
この実施例では、循環列間空間２０を構成するボール循環列２１、２２間の間隔を、周方向の一部において１ピッチより大きく離間させ、この１ピッチより大きく離間させたボール循環列２１、２２間に給油穴３０を設けている。

この実施例では、各ボール循環列２１、２２のボール循環溝１５、１６の円周方向の位相が、１８０°反対方向に位置しており、ボール循環列２１、２２間のピッチは、半周分が１ピッチ離間しており、残りの半周分が２ピッチ分離間している。この２ピッチ分離間した部分に給油穴３０が設けられている。このように、ボール循環列２１、２２間を１ピッチより大きくしてランド部１４を拡げ、給油穴３０を設けやすくしたものである。

なお、図示例では一対のボール循環溝１５、１６の位相を１８０°離しているが、給油穴３０を設けるスペースを確保できればよく、位相差は１８０°以下でもよい。もちろん、１８０°以上としてもよいが、あまりボール循環列２１、２２間の間隔を大きくすると、ねじ軸１３の長さが長くなってスペース効率が悪くなるし、いたずらにグリース量が増大するだけなので、適正なグリース量を確保できる程度でよく、１８０°程度が好適である。

グリース封入時は、ねじ軸１３とナット１１間にボール１２を組み込んだアッセンブリ状態で、ナット１１を一回転させながら、供給穴３０からグリースｇを定配してグリースを充填塗布する。グリースｇは、循環列間空間２０のおおむね１００％となるように充填塗布される。
供給穴３０には、図３（ａ）に示すように、鋼球３１を圧入し、グリース漏れしないように封止することが好ましい。
また、図３（ｂ）に示すように、ランド部１４に溝３２を設け、保持グリース量を多くするようにしてもよい。図３（ｂ）の断面は、給油穴３０と異なる位相での断面であり、給油穴３０は示されていない。

このように循環列間空間２０にグリースｇを充填塗布すれば、先行例のようにねじ溝の底の僅かな空間に対して格段に大きな空間となるため、保持できるグリース量はきわめて大きい。また、ボール循環列２１、２２をあえて離して配置することで、ボール循環列２１、２２間にグリースｇを保持することができ、外部への漏れ出しを防ぐことができる。

なお、上記実施例では、ねじ軸１３が中空構造の場合について説明したが、中空構造に限定されるものではなく、中実のねじ軸にグリース供給路を設けて供給穴に連通するような構造としてもよいし、給油穴についてはナット側に設け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。

本発明に係るボールねじは、自動車のＶベルト式無段変速機のプーリ駆動機構等に適用できる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係るボールねじを示す概略縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のボールを誇張して大きく記載したボール循環路の模式的断面図である。 （ａ）は、図１（ａ）の給油穴の部分の拡大断面図、（ｂ）は、図１（ａ）を拡大し半断面にして示す拡大半断面図である。 （ａ）は図２（ａ）の給油穴を鋼球で塞いだ状態を示す図、（ｂ）はランド部にさらに溝を設けた形態を示す図である。 （ａ）は従来のボールねじが適用されたＶベルト式無段変速機のプーリ駆動機構の構成例を示す図、（ｂ）は従来のグリース溜まりの拡大断面図である。

符号の説明

１０・・・・・・・・・・ボールねじ
１１・・・・・・・・・・ナット
１１ａ・・・・・・・・・ねじ溝
１２・・・・・・・・・・ボール
１３・・・・・・・・・・ねじ軸
１３ａ、１３ｂ・・・・・ねじ溝
１３ｃ・・・・・・・・・中空穴
１４、１７・・・・・・・ランド部
１５、１６・・・・・・・ボール循環溝
２０・・・・・・・・・・循環列間空間
２１、２２・・・・・・・ボール循環列
２３・・・・・・・・・・保持器リング
２４・・・・・・・・・・シール部材
３０・・・・・・・・・・給油穴

Claims (5)

1. 内周に螺旋状のねじ溝が形成された円筒状のナットと、このナットに内挿され、外周に前記ねじ溝のリード角と同一のリード角からなる複数のねじ溝が形成されたねじ軸と、前記両ねじ溝間に転動自在に収容された多数のボールとを備え、前記ねじ軸の軸方向で隣り合うねじ溝の間に存在するランド部に、当該複数のねじ溝を個別に閉ループとする複数のボール循環溝が設けられ、このボール循環溝が、前記ねじ溝の下流のボールを内径側へ沈み込ませ、前記ナットのランド部を乗り越えさせて上流側へ戻す複数のボール循環列を構成する軸循環タイプのボールねじにおいて、前記隣り合うボール循環列の間に位置する軸のランド部とナット内径部との間の循環列間空間にグリースを充填塗布する構成で、前記ねじ軸を中空構造とし、前記循環列空間に面するねじ軸のランド部にねじ軸の中空内部に貫通する給油穴を設け、この給油穴が、当該循環列間空間を構成するボール循環列間の間隔を、少なくとも周方向の一部において１ピッチより大きく離間させ、この１ピッチより大きく離間させたボール循環列間に設けられていることを特徴とするボールねじ。
2. グリースは循環列間空間の概ね１００％となるように充填塗布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。
3. 給油穴に鋼球を圧入して封止したことを特徴とする請求項１または２に記載のボールねじ。
4. ランド部に溝を設けたことを特徴とする請求項１乃至３に記載のボールねじ。
5. 内周に螺旋状のねじ溝が形成された円筒状のナットと、このナットに内挿され、外周に前記ねじ溝のリード角と同一のリード角からなる複数のねじ溝が形成されたねじ軸と、前記両ねじ溝間に転動自在に収容された多数のボールとを備え、前記ねじ軸の軸方向で隣り合うねじ溝の間に存在するランド部に、当該複数のねじ溝を個別に閉ループとする複数のボール循環溝が設けられ、このボール循環溝が、前記ねじ溝の下流のボールを内径側へ沈み込ませ、前記ナットのランド部を乗り越えさせて上流側へ戻す複数のボール循環列を構成する軸循環タイプのボールねじにおいて、
   前記ねじ軸を中空構造とし、循環列空間に面するねじ軸のランド部にねじ軸の中空内部に貫通する給油穴を設け、
   この給油穴が、前記循環列間空間を構成するボール循環列間の間隔を、少なくとも周方向の一部において１ピッチより大きく離間させ、この１ピッチより大きく離間させたボール循環列間に設けられると共に、
   グリース封入時は、ねじ軸とナットを相対回転させながら、給油穴から循環列間空間内にグリースを充填することを特徴とするボールねじの給油方法。
   

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