JP5304305B2

JP5304305B2 - ボールねじ装置

Info

Publication number: JP5304305B2
Application number: JP2009036986A
Authority: JP
Inventors: 伸吾齋藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-02-19
Also published as: JP2010190361A

Description

本発明は、雄ねじ溝を形成したボールねじ軸と、このボールねじ軸の雄ねじ溝に転動体を介して螺合するボールナットと、このボールナットの外周面に圧入嵌合された支持軸受とを備えたボールねじ装置に関する。

この種のボールねじ装置としては、例えばボールねじ軸にボールナットが螺合され、このボールナットの両端を転がり軸受を介してケーシングに回転自在に支持し、ボールナットの外周面にウォームに螺合するウォームホイールを外嵌するとともに、ボールナットとウォームホイールとの一方に切欠きを設け、他方に突起を設けて切欠き及び突起を係合させ、さらにウォームホイールとケーシングとの間に支持軸受を配設した構成を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１１０８００号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、外部から回転力が伝達される回転駆動部材としてのウォームホイールの体格が大きくなるために、このウォームホイールのボールナットとの外嵌部で高い寸法精度が要求されるという未解決の課題がある。
また、ウォームホイールとケーシングとの間にも支持軸受を配設しているので、この支持軸受は適度な内部すきまを確保するため嵌め合いに制限を設ける必要があり、過酷な使用条件によってはボールねじの位置ずれが生じるという未解決の課題がある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、外嵌部での高い寸法精度を確保することなく、ボールねじの位置ずれを確実に防止することができるボールねじ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係るボールねじ装置は、雄ねじ溝を形成したボールねじ軸と、該ボールねじ軸の雄ねじ溝に転動体を介して螺合するボールナットと、前記ボールナットの外周面に装着された支持軸受とを備えたボールねじ装置であって、
前記ボールナットの一端側に当該ボールナットに対する外部からの回転力が伝達される回転駆動部材を有し、前記回転駆動部材は、外周面に歯部が形成されるとともに、内周面に嵌合穴が形成され、さらに前記嵌合穴に連接して前記支持軸受に当接する円筒突出部が形成され、前記ボールナットのケーシングの外径φＤ０と前記回転駆動部材の嵌合穴の内径φｄ０と前記回転駆動部材の円筒突出部の内径φｄ１との関係をφｄ１＞φＤ０＞φｄ０として前記ボールナットに外嵌され、前記ボールナットの前記回転駆動部材の外嵌位置の内周面が前記雌ねじ溝のない円筒面に形成されていることを特徴としている。

この構成によると、回転駆動部材の内周側にボールナットのケーシングを挿通する際に、回転駆動部材の円筒突出部内にボールナットのケーシングを容易に挿通することでき、その後にボールナットのケーシングと嵌合穴とを嵌合させることができる。そして、回転駆動部材をボールナットにφｄ１＞φＤ０＞φｄ０の関係で外嵌されるので、外嵌部で高い寸法精度を必要とすることなくボールねじの軸方向の位置ズレを確実に防止することができる。
また、ボールナットの回転駆動部材の外嵌一の内周面が雄ねじ溝のない円筒面に形成されているので、回転駆動部材をボールナットに支持軸受の移動を規制する圧接力で外嵌することにより、この外嵌位置でボールナットの内周面に変形を生じたとしても、ボールナットの円筒面とボールねじ軸の雄ねじ溝とが干渉することを防止することができる。

また、請求項２に係るボールねじ装置は、前記支持軸受は、軸方向に間座を介して配設された一対の軸受で構成されていることを特徴としている。
この構成によると、ボールナットの外周面に一対の軸受が、間座を介して外嵌されているので、これら一対の軸受でボールナットを直接回転自在に支持することができる。

また、請求項３に係るボールねじ装置は、前記ボールナットは、前記支持軸受及び前記回転駆動部材が定位置に外嵌されたときに装着可能な止め輪を有することを特徴としている。
この構成によると、支持軸受及び回転駆動部材がボールナットの正規の位置に外嵌されたときに初めて止め輪が装着可能となることから、支持軸受及び回転駆動部材の装着が適正であるか否かを判定することができるとともに、支持軸受及び回転駆動部材の軸方向の移動を確実に規制することができる。

本発明によれば、ボールナットの一端側に当該ボールナットに対する外部からの回転力が伝達される回転駆動部材を、前記支持軸受の軸方向の移動を規制する強い圧接力で外嵌したので、外嵌部での高い寸法精度を必要しないとともに、過酷な使用条件下であってもボールねじの軸方向の位置ずれを確実に防止することができるという効果が得られる。

本発明の第１の実施形態を示すボールねじ装置の側面図である。図１の斜視図である。ボールねじ装置の分解斜視図である。ボールナットの一部を断面としたボールねじ装置の側面図である。ボールナットと回転駆動部材との寸法関係を示す説明図である。本発明の第２の実施形態を示すボールナットの一部を断面としたボールねじ装置の側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示すボールねじ装置の側面図であって、図中、１はボールねじ装置である。このボールねじ装置１は、先端に取付ねじ部２を有し、この取付ねじ部２を除く外周面に雄ねじ溝３を形成したボールねじ軸４と、このボールねじ軸４に転動体としてのボール（図示せず）を介して螺合するボールナット５とを少なくとも備えている。

ボールナット５は、図２〜図４に示すように、円筒状のケーシング１１を有し、このケーシング１１の外周面の右端部に外方に突出するフランジ部１２が形成されている。このケーシング１１の内周面にはフランジ部１２側の半部にねじ軸４の雄ねじ溝３と対向して転動路を形成する雌ねじ溝（図示せず）が形成されているとともに、転動路の前後端間に循環路１３が形成され、転動路及び循環路１３内に転動体としてのボールが多数配設されている。また、ケーシング１１の外周面におけるフランジ部１２とは反対側に軸方向に延長するキー１４が嵌合されている。さらにケーシング１１のフランジ部１２とは反対側の内周面が雌ねじ溝を形成せず、ボールねじ軸４の雄ねじ溝３に対して所定の隙間を有する円筒面１５が形成されている。

そして、ボールナット５のケーシング１１の外周面にフランジ部１２に当接するように第１の転がり軸受２１の内輪が圧入嵌合され、次いで間座２２を介して第２の転がり軸受２３の内輪が圧入嵌合され、これら第１の転がり軸受２１、間座２２及び第２の転がり軸受２３で支持軸受２４が構成されている。

そして、ボールナット５の左端側に回転駆動部材としての平歯車３１が支持軸受２４の軸方向の移動を規制する強い圧接力で外嵌されている。この平歯車３１は、外周面に歯部３２を形成し、内周面に嵌合穴３３を形成した円板部３４と、この円板部３４の嵌合穴３３側にこの嵌合穴３３に連接する内周面を有し右方に突出して形成された比較的短尺の円筒突出部３５とを有する。ここで、図５に示すように、ボールナット５のケーシング１１の外径φＤ０と平歯車３１の嵌合穴３３の内径φｄ０と円筒突出部３５の内径φｄ１との関係がφｄ１＞φＤ０＞φｄ０に設定されている。また、平歯車３１の嵌合穴３３及び円筒突出部３５の内周面には、図３及び図５に示すように、前述したケーシング１１に嵌合されたキー１４に係合するキー溝３６が形成されている。そして、平歯車３１がその円筒突出部３５をボールナット５のケーシング１１の外周面に対向させた状態で、嵌合穴３３をボールナット５のケーシング１１の外周面に強い圧接力で、円筒突出部３５の端面が支持軸受２４の第２の転がり軸受２３の内輪に当接する位置まで嵌合されている。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
先ず、ボールねじ軸４にボールナット５を転動体としてのボール（図示せず）を介して螺合させる。次いで、ボールナット５のケーシング１１の外周面にフランジ部１２とは反対側から第１の転がり軸受２１の内輪を圧入嵌合させて循環路１３を塞ぐように内輪をフランジ部１２に当接させる。次いで、間座２２をケーシング１１の外周面に第１の転がり軸受２１の内輪に当接するまで嵌合させてから第２の転がり軸受２３の内輪をケーシング１１の外周面に圧入嵌合させて、内輪を間座２２に当接させる。

その後、平歯車３１の円筒突出部３５の内周面内に、嵌合穴３３及び円筒突出部３５の内周面に形成されたキー溝３６をケーシング１１に嵌合されたキー１４に係合させながらケーシング１１の外周面を挿通させる。この場合の円筒突出部３５内へのケーシング１１の挿通は、円筒突出部３５の内径φｄ１がケーシング１１の外径φＤ０より大きく設定されているので、ケーシング１１を容易に挿通することができるとともに、キー溝３６とキー１４との係合を容易に行うことができる。

その後、嵌合穴３３をケーシング１１の外周面に所定の圧接力をもって嵌合させて、円筒突出部３５の端面を第２の転がり軸受２３の内輪に当接させる。
このため、支持軸受２４の軸方向の移動がフランジ部１２と平歯車３１とによって規制され、ボールナット４上での位置ずれが確実に防止され、過酷な使用条件下で使用してもボールねじ装置１の位置ずれを確実に防止することができる。このとき、嵌合穴３３とボールナット５のケーシング１１との嵌合が強固に行われることにより、嵌合の影響がケーシング１１の内径側に影響して内径側に変形する場合があるが、この平歯車３１の外嵌部の内周面には円筒面１５が形成されており、ボールねじ軸４の雄ねじ部３とは所定の隙間を有するので、内径側への変形部が雄ねじ部３に干渉することはなく、ボールねじ軸４の移動に影響を与えることはない。

このようにして、ボールねじ軸４にボールナット５を螺合させることができるものであるが、この状態で、ボールナット５の支持軸受２４の第１及び第２の転がり軸受２１及び２３の外輪を図示しないケーシングの内周面に固定し、且つ平歯車３１に電動モータ等の回転駆動源に連結された平歯車を噛合させる。これにより、回転駆動源の回転駆動力が平歯車３１に伝達されることにより、ボールナット５が回転駆動される。

このとき、ボールねじ軸４の取付ねじ部２に、例えばリニアガイドのスライダ等の回転方向が規制された直動機構や回転方向が規制されたアクチュエータを螺合させて固定することにより、ボールねじ軸４の回転が規制されるので、ボールナット５の回転駆動により、ボールねじ軸４が進退駆動され、直動機構やアクチュエータを進退駆動することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図６について説明する。
この第２の実施形態では、ボールナット５のケーシング１１の外周面に、支持軸受２４を構成する第１の転がり軸受２１、間座２２及び第２の転がり軸受２３が正規の位置に嵌合され、且つ平歯車３１がその円筒突出部３５の端面を第２の転がり軸受２３の内輪に当接させた正規の位置に嵌合されたときに露出する環状溝４１が形成され、この環状溝４１にＣリング等の止め輪４２を係合させるように構成されていることを除いては前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、図４との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

この第２の実施形態によると、支持軸受２４及び平歯車３１がボールナット５のケーシング１１の外周面に正規の位置で嵌合されているときのみ止め輪４２を環状溝４１に係合させることが可能となり、支持軸受２４及び平歯車３１のボールナット５に対する嵌合が正常であるか否かを判断することができる。このため、環状溝４１の一部又は全部が平歯車３１で覆われている場合には、支持軸受２４及び平歯車３１の少なくとも一方が規定位置まで嵌合されていないものと判断することができ、これらを規定位置まで嵌合させてから止め輪４２を環状溝４１に係合させる。また、止め輪４２によって平歯車３１の軸方向の抜け出しが確実に防止されるので、ボールねじ装置の位置ずれをより確実に防止することができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、回転駆動部材として平歯車３１を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、タイミングベルトを巻装した従動プーリ、ウォームホイール、傘歯車等の他の回転駆動部材を適用することができる。

１…ボールねじ装置、３…雄ねじ溝、４…ボールねじ軸、５…ボールナット、１１…ケーシング、１２…フランジ部、１４…キー、１５…円筒面、２１…第１の転がり軸受、２２…間座、２３…第２の転がり軸受、２４…支持軸受、３１…平歯車、３２…歯部、３３…嵌合穴、３４…円板部、３５…円筒突出部、３６…キー溝、４１…環状溝、４２…止め輪

Claims

雄ねじ溝を形成したボールねじ軸と、該ボールねじ軸の雄ねじ溝に転動体を介して螺合するボールナットと、前記ボールナットの外周面に装着された支持軸受とを備えたボールねじ装置であって、
前記ボールナットの一端側に当該ボールナットに対する外部からの回転力が伝達される回転駆動部材を有し、
前記回転駆動部材は、外周面に歯部が形成されるとともに、内周面に嵌合穴が形成され、さらに前記嵌合穴に連接して前記支持軸受に当接する円筒突出部が形成され、前記ボールナットのケーシングの外径φＤ０と前記回転駆動部材の嵌合穴の内径φｄ０と前記回転駆動部材の円筒突出部の内径φｄ１との関係をφｄ１＞φＤ０＞φｄ０として前記ボールナットに外嵌され、
前記ボールナットの前記回転駆動部材の外嵌位置の内周面が前記雌ねじ溝のない円筒面に形成されている
ことを特徴とするボールねじ装置。
前記支持軸受は、軸方向に間座を介して配設された一対の軸受で構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装置。
前記ボールナットは、前記支持軸受及び前記回転駆動部材が定位置に外嵌されたときに装着可能な止め輪を有す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装置。