JP7095413B2 - ボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじに関し、より詳細には、電動ブレーキに使用可能なボールねじに関する。

ボールねじは、ねじ軸と、ねじ軸に外嵌するナットと、ねじ軸とナットによって形成される転走路内を転動する複数のボールと、転走路の一端から他端へとボールを循環させるボール戻し通路を有するコマと、を備えるものが知られている。コマは、ナットの孔内に埋め込まれて使用されるため、コマ式のボールねじは、コンパクトに構成できるという長所を有する。

また、従来のボールねじとしては、ナットのねじ溝、ナットの循環溝、又は、コマを装着するコマ孔等を、性能のばらつきなく加工するための加工基準を示したものが、種々考案されている（例えば、特許文献１～４参照）。例えば、特許文献１に記載のボールナットでは、キー溝が、ねじ溝や、デフレクタを装着する嵌合穴等を加工するための加工基準となることが記載されている。また、特許文献２及び３に記載のボールねじでは、キー溝が、ナットのねじ溝や循環溝の他、ナットに一体に形成される内輪の転動溝の加工基準となり、また、各部材の取付基準となることも記載されている。さらに、特許文献４に記載のボールねじ機構では、ナットの凸部がナットのボールねじ溝や循環溝の加工基準とすることが記載されている。

特開２００８－８７５６３号公報 中国実用新案第２０３１８９５２５号明細書 中国特許出願公開第１０３２１６５２３号公報 国際公開第２０１１／１３５８４９号

ところで、ボールねじでは、所定の直線運動の工程を越えた場合に、ねじ軸の移動によって駆動される装置の破損を防止するため、強制的に該直線運動の工程を制限する手段が望まれている。特許文献２や３に記載のボールねじでは、上記手段について考慮されておらず、さらなる改良が求められる。また、特許文献４に記載のボールねじ構造は、一対の軸受でナットを支持する構造であるが、内輪がナットの外周面に外嵌する構造であるため、部品点数が増加するという課題がある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、強制的に所定の直線運動の工程を制限することができ、また、ボールねじ支持軸受の部品点数を削減することができるボールねじを提供することにある。

本発明の上記目的は、
外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
対向する前記両ねじ溝により形成される転走路内に収容される複数のボールと、
前記ナットのコマ孔内に取り付けられ、該複数のボールを前記転走路の一端から他端へと循環させるためのボール戻し通路を有するコマと、
を有するボールねじであって、
前記ナットには、軸方向端面における円周方向の一部に突出する凸部と、外周面に動力伝達部材が係合可能なキー溝と、が形成されるとともに、
前記ナットの外周面には、ボールねじ支持軸受の内輪軌道溝が一体成形されている、ことで達成される。

本発明のボールねじによれば、ナットには、軸方向端面における円周方向の一部に突出する凸部が形成されるので、強制的に所定の直線運動の工程を制限することができ、また、ナットの外周面には、ボールねじ支持軸受の内輪軌道溝が一体成形されているので、ボールねじ支持軸受の部品点数を削減することができる。

本発明の一実施形態に係る、スリーブが装着される前のボールねじの斜視図である。 （ａ）は、図１に示すボールねじの主要部の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ部拡大図である。 （ａ）は、図１のボール支持軸受の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ部拡大図である。 凸部をチャックで固定した状態を示すナットの側面図である。 キー溝をチャックで固定した状態を示すナットの側面図である。

以下、本発明に係るボールねじの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るボールねじの斜視図であり、図２は、図１に示すボールねじの主要部の断面図である。

このボールねじ１は、内部循環方式であり、ねじ軸１０と、ナット２０と、複数のボール３０と、複数のコマ４０と、スリーブ５０と、を主に備えて構成されている。ねじ軸１０は、中心軸ＣＬを中心とした円柱形状に形成され、その外周面に所定のリードを有する螺旋状の第１ねじ溝１１が形成されている。なお、図２に示すボール３０は、その一部を仮想線で示している。

ナット２０は、略円筒状をなし、その内径はねじ軸１０の外径よりも大きく形成されており、ねじ軸１０に所定の隙間をもって外嵌している。ナット２０の内周面には、ねじ軸１０の第１ねじ溝１１と等しいリードを有し、第１ねじ溝１１と対向する螺旋状の第２ねじ溝２１が形成されている。そして、ねじ軸１０の第１ねじ溝１１とナット２０の第２ねじ溝２１とによって断面略円形状の転走路２３が形成されている。この転走路２３内に複数のボール３０が転動可能に充填配置されている。

また、ナット２０に形成された複数のコマ孔２４には、ボール３０を手前の転走路２３に戻すための複数のコマ４０が周方向に異なる位相でそれぞれ装着されている。各コマ４０には、転走路２３の一端と一巻き手前の転走路２３の他端とを連結するボール戻し通路４２が形成されている。このボール戻し通路４２により、各コマ４０に向かって転走路２３を転がってくるボール３０をねじ軸１０の径方向にすくい上げ、さらに、ねじ軸１０のねじ山１２を乗り越えさせ、一巻き手前（一リード手前）の転走路２３に戻すことでボール３０を循環可能にしている。

そして、このボール戻し通路４２及び転走路２３によってねじ軸１０の外側に略円環状の無限循環路が形成される。これにより、ナット２０のねじ軸１０に対する相対的な回転に伴って、複数のボール３０が無限循環路内を無限循環することによって、ナット２０とねじ軸１０が軸方向に相対的に直線運動することが可能となる。

ねじ軸１０の一端側には、中心軸ＣＬに沿って延び、第１ねじ溝１１が形成される部分より小径の軸部１３が形成されている。この軸部１３には、回り止め部材３５がねじ軸１０と一体回転可能に取り付けられている。
回り止め部材３５は、軸部１３に固定される円筒部３６と、円筒部３６の外周面に、互いに１８０°離れ、半径方向に突出する案内突起３７、３８と、を有する。案内突起３７、３８は、図示しないハウジングに形成された、中心軸ＣＬに沿って延在する一対の凹形状の溝に入り込んでおり、ねじ軸１０がナット２０に対して直線運動する際に、この溝内を摺動する。
また、案内突起３７は、案内突起３８に比べて軸方向に長く形成されており、ねじ軸１０のストロークエンドで、ナット２０の軸方向端面に形成されたストッパ部としての凸部２５と当接する。凸部２５は、ナット２０の軸方向端面における円周方向の一部に突出して形成される。

ナット２０の外周面には、スリーブ５０が外嵌する部分に隣接して、ボールねじ支持軸受６０の内輪軌道溝６１が一体に形成されており、また、軸方向他端側には、図示しないトルク伝達機構の動力伝達部材（例えば、ベルト部材が架け渡されるプーリ）が係合するキー溝２７が形成されている。キー溝２７は、内輪軌道溝６１に対してスリーブ５０が外嵌される外周面と反対側に形成されている。

また、図３に示すように、ボールねじ支持軸受６０は、上記内輪軌道溝６１と、図示しないハウジングに固定される外輪６２の外輪軌道溝６３との間に配置される複数の玉（転動体）６４を介して、ナット２０を回転自在に支持する。また、ボールねじ支持軸受６０は、外輪６２に装着される一対のシールド部材６５をさらに備える。

内輪軌道溝６１の軸方向外側に位置する、肩部６６の軸方向端部には、該肩部６６の外径より小さな外周面６７ａを有する段差部６７が形成されており、シールド部材６５の先端部と、段差部６７の外周面６７ａ及び側壁面６７ｂとの間で、適正な隙間を確保して、異物の侵入を防止している。

また、段差部６７の外周面６７ａと肩部６６の軸方向端面６６ａとの間には、面取り６８が施され、且つ、段差部６７の側壁面６７ｂと肩部６６の外周面との間には、曲面状の面取り（Ｒ面取り）６９が施されている。これにより、軸受組立時の玉６４の損傷を防止することができる。

図１及び図２に戻って、スリーブ５０は、ナット２０の外周面に外嵌され、コマ４０の径方向外方への移動を防止している。スリーブ５０は、鋼板などの板材を円筒状に丸めることで、周方向に継ぎ目５２を有して、円筒状に成形される。
また、図２（ｂ）にも示すように、コマ４０の両面には微小突起４７が設けられており、この微小突起４７がコマ孔２４の内面に軽圧入されることで、組立時の脱落防止を可能にする。なお、この場合、コマ孔２４の内面には凹部は予め形成されていない。
さらに、コマ４０には、座面４４が設けられており、この座面４４によりナット２０の内側へ侵入することが防止されている。

スリーブ５０は、軸方向一方側の端面における周方向複数箇所を、ナット２０の軸方向端部の外周面に形成された加締め溝２８に向けて加締めることで形成された複数の加締め部５１を有する。これにより、スリーブ５０は、ナット２０に対して軸方向に位置決め固定される。

ここで、本実施形態では、図４に示すように、凸部２５を加工基準として、ナット２０のねじ溝２１、コマ孔２４、キー溝２７、及び内輪軌道溝６１を形成している。具体的には、凸部２５をチャック７０で固定した状態で、ねじ溝２１、コマ孔２４、キー溝２７、及び内輪軌道溝６１を加工するので、同じ出来栄えの製品を作ることができ、性能のばらつきを抑えることができる。

さらに、本実施形態では、凸部２５を組立基準として、コマ４０をコマ孔２４に装着している。この場合も、凸部２５をチャック７０で固定した状態で、コマ４０がコマ孔２４に装着されるので、位相を合わせる作業時間を短縮することができる。

以上説明したように、本実施形態のボールねじ１によれば、外周面に螺旋状の第１ねじ溝１１が形成されたねじ軸１０と、ねじ軸１０の周囲に配置され、内周面に螺旋状の第２ねじ溝２１が形成されたナット２０と、対向する両ねじ溝１１，２１により形成される転走路２３内に収容される複数のボール３０と、複数のボール３０を１巻き以下の転走路２３で循環させるためのボール戻し通路４２を有するコマ４０と、を有する。そして、ナット２０には、軸方向端面における円周方向の一部に突出する凸部２５と、外周面に動力伝達部材が係合可能なキー溝２７と、が形成されるとともに、ナット２０の外周面には、ボールねじ支持軸受６０の内輪軌道溝６１が一体成形されている。したがって、上記凸部２５によって、強制的に所定の直線運動の工程を制限することができ、また、一体成形された内輪軌道溝６１によって、ボールねじ支持軸受６０の部品点数を削減することができる。

また、本実施形態のボールねじ１は、コマ４０の半径方向外方への移動を抑えるように、ナット２０の外面に嵌合するスリーブ５０を、さらに備え、キー溝２７は、内輪軌道溝６１に対して、スリーブ５０が嵌合する側と反対側のナット２０の外面に形成されている。これにより、ナット２０の外面に、内輪軌道溝６１、キー溝２７、スリーブ５０を設けることができる。また、内輪軌道溝６１が形成される軸方向端面を利用して、スリーブ５０を軸方向に容易に位置決めすることができる。

また、本実施形態のボールねじ１は、内輪軌道溝６１の軸方向外側に位置する、肩部６６の軸方向端部には、該肩部６６の外径より小さな外周面６７ａを有する段差部６７が形成されるので、ボールねじ支持軸受６０に設けた、シールド部材６５の先端部と、段差部６７の外周面６７ａ及び側壁面６７ｂとの間で、適正な隙間を確保して、異物の侵入を防止できる。

また、本実施形態のボールねじ１は、段差部６７の外周面６７ａと肩部６６の軸方向端面６６ａとの間には、面取り６８が施され、且つ、段差部６７の側壁面６７ｂと肩部６６の外周面との間には、Ｒ面取り６９が施されるので、軸受組立時の玉６４の損傷を防止することができる。

さらに、本実施形態では、凸部２５は、ナット２０のねじ溝２１、コマ孔２４、キー溝２７、及び内輪軌道溝６１の加工基準であるので、同じ出来栄えの製品を作ることができ、性能のばらつきを抑えることができる。
なお、凸部２５は、ナット２０のねじ溝２１、コマ孔２４、キー溝２７、及び内輪軌道溝６１の少なくとも一つの加工基準としてもよい。

また、凸部２５は、コマ４０の組立基準であるので、位相を合わせる作業時間を短縮することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

上記実施形態では、ナット２０の加工基準として凸部２５を用いているが、本発明はこれに限らず、キー溝２７が用いられてもよい。即ち、図５に示すように、キー溝２７をチャック７０で固定した状態で、ねじ溝２１、コマ孔２４、凸部２５、及び内輪軌道溝６１を加工するので、上記実施形態と同様に、同じ出来栄えの製品を作ることができ、性能のばらつきを抑えることができる。
なお、この場合も、キー溝２７は、ねじ溝２１、コマ孔２４、凸部２５、及び内輪軌道溝６１の少なくとも一つの加工基準としてもよい。

さらに、キー溝２７を組立基準として、コマ４０をコマ孔２４に、回り止め部材３５をねじ軸１０の軸部１３に、スリーブ５０をナット２０の外周面にそれぞれ装着するようにしてもよい。この場合、凸部２５をチャック７０で固定した状態で、コマ４０がコマ孔２４に、回り止め部材３５がねじ軸１０の軸部１３に、スリーブ５０がナット２０の外周面に装着されるので、位相を合わせる作業時間を短縮することができる。
特に、スリーブ５０は、板材から成形され、周方向に継ぎ目５２を有して円筒状に形成されるので、継ぎ目５２がコマ４０の位相と一致するのを防止することで、継ぎ目５２がコマ４０の位置決めに影響するのを抑制することができる。

また、スリーブ５０の形状は、上記実施形態の円筒形状に限定されず、角型形状であってもよい。即ち、スリーブ５０は、ナット２０の形状に合わせて、ナット２０に外嵌できるように成形されればよい。また、本発明のボールねじ１０は、スリーブ５０を用いない構成であってもよい。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
対向する前記両ねじ溝により形成される転走路内に収容される複数のボールと、
前記ナットのコマ孔内に取り付けられ、該複数のボールを前記転走路の一端から他端へと循環させるためのボール戻し通路を有するコマと、
を有するボールねじであって、
前記ナットには、軸方向端面における円周方向の一部に突出する凸部と、外周面に動力伝達部材が係合可能なキー溝と、が形成されるとともに、
前記ナットの外周面には、ボールねじ支持軸受の内輪軌道溝が一体成形されている、ボールねじ。
（２） 前記コマの半径方向外方への移動を抑えるように、前記ナットの外面に嵌合するスリーブを、さらに備え、
前記キー溝は、前記内輪軌道溝に対して、前記スリーブが嵌合する側と反対側の前記ナットの外面に形成されている、（１）に記載のボールねじ。
（３） 前記内輪軌道溝の軸方向外側に位置する、肩部の軸方向端部には、該肩部の外径より小さな外周面を有する段差部が形成される、（１）又は（２）に記載のボールねじ。
（４） 前記段差部の外周面と前記肩部の軸方向端面との間、及び、前記段差部の側壁面と前記肩部の外周面との間には、面取りがそれぞれ施される、（３）に記載のボールねじ。
（５） 前記凸部は、前記ナットのねじ溝、前記コマ孔、前記キー溝、及び前記内輪軌道溝の少なくとも一つの加工基準である、（１）～（３）のいずれかに記載のボールねじ。
（６） 前記凸部は、前記コマの組立基準である、（５）に記載のボールねじ。
（７） 前記キー溝は、前記ナットのねじ溝、前記コマ孔、前記凸部、及び前記内輪軌道溝の少なくとも一つの加工基準である、（１）～（４）のいずれか１項に記載のボールねじ。
（８） 前記ねじ軸の一端側には、前記ねじ軸に一体回転可能で、前記凸部と当接することで、前記ねじ軸を回り止めする回り止め部材が取り付けられ、
前記キー溝は、前記コマ及び前記回り止め部材の組立基準である、（７）に記載のボールねじ。
（９） 前記コマの半径方向外方への移動を抑えるように、前記ナットの外面に嵌合するスリーブを、さらに備え、
前記スリーブは、板材から成形され、周方向に継ぎ目を有して筒状に形成され、
前記キー溝は、前記スリーブの組立基準である、（７）又は（８）に記載のボールねじ。

１ ボールねじ
１０ ねじ軸
１１ 第１ねじ溝（ねじ溝）
２０ ナット
２１ 第２ねじ溝（ねじ溝）
２３ 転走路
２４ コマ孔
２５ 凸部
２７ キー溝
３０ ボール
４０ コマ
４２ ボール戻し通路
５０ スリーブ
５２ 継ぎ目
６０ ボールねじ支持軸受
６１ 内輪軌道溝

Claims (3)

1. 外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、
   前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
   対向する前記両ねじ溝により形成される転走路内に収容される複数のボールと、
   前記ナットのコマ孔内に取り付けられ、該複数のボールを前記転走路の一端から他端へと循環させるためのボール戻し通路を有するコマと、
   前記コマの半径方向外方への移動を抑えるように、前記ナットの外面に嵌合するスリーブと、
   を有するボールねじであって、
   前記ナットには、軸方向端面における円周方向の一部に突出する凸部と、外周面に動力伝達部材が係合可能なキー溝と、が形成されるとともに、
   前記ナットの外周面には、ボールねじ支持軸受の内輪軌道溝が一体成形されており、
   前記キー溝は、前記内輪軌道溝に対して、前記スリーブが嵌合する側と反対側の前記ナットの外面に形成されている、
   ボールねじ。
2. 前記内輪軌道溝の軸方向外側に位置する、肩部の軸方向端部には、該肩部の外径より小さな外周面を有する段差部が形成される、請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記段差部の外周面と前記肩部の軸方向端面との間、及び、前記段差部の側壁面と前記肩部の外周面との間には、面取りがそれぞれ施される、請求項２に記載のボールねじ。

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