KR0158289B1 - 볼나사 - Google Patents

Abstract

나사측(10)과 너트(20)사이에 볼(30)을 개재시켜 볼(30)이 전동하면서 순환하는 볼나사에 있어서, 상기 볼(30)이 전동하는 너트(20)의 홈에 볼(30)을 배출하는 배출단(41)과 일정회수로 전동된 볼(30)을 다시 유입하는 유입단(42)를 갖는 중공의 튜브(40)와, 상가 나사축(10)과 너트(20)사이에 설치되어 상기 일정회수로 전동된 볼(30)을 상기 튜브(40)의 유입단(42)로 유도하기 위한 강체의 립가이드(60)를 구비하는 볼나사.

Description

볼나사

제1도는 일반적인 볼나사의 부분절결단면도.

제2도는 종래의 볼나사에서 볼을 제거한 너트의 부분 사시도.

제3도는 종래의 볼나사의 너트의 단면도.

제4도는 종래의 볼나사의 튜브의 부분절결단면도.

제5도는 본 발명에 따른 볼나사의 너트부의 조립사시도로서,

(a)도는 본 발명의 립가이드가 미조립된 상태도.

(b)도는 본 발명의 립가이드가 조립된 상태도.

제6도는 본 발명에 따른 볼나사의 너트의 단면도.

제7도는 본 발명에 따른 볼나사의 튜브의 단면도.

제8도는 본 발명에 따른 볼나사의 립가이드를 나타낸 도면으로,

(a)도는 평면도.

(b)도는 정면도.

(c)도는 (b)도의 A-A′선에 따른 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 나사측 20 : 너트

20a : 순환홈 23 : 너트골

30 : 볼 40 : 튜브

41 : 배출단 42 : 유입단

50 : 사이홈 60 : 립가이드

61b: 제2 가이드 63 : 립부

65 : 나사형성부 61 : 가이드

61a : 제1가이드 61b : 제2가이드

63 : 립부

본 발명은 볼나사에 관한 것으로, 특히 고속에서도 오랜수명을 유지할 수 있도록 한 볼나사에 관한 것이다.

볼나사는 나사측과 너트사이에 강구를 개재시키고, 강구를 전동하면서 순환하는 구조로 되어 있다.

즉, 나사측의 상당한 부분과 너트의 상당한 부분에 모두 헬릭스상의 골을 파고, 그 2개의 골들을 맞대어 향하도록 맞추고, 그 골과 골에 의해 형성된 홈 사이에 수많은 볼을 배치한 나사로서 나사축과 너트와는 보통의 미끄럼 나사의 경우와 같이 상호간에 직선운동과 회전운동을 행한다.

나사축에 대하여 너트를 회전시키면 볼은 상기 홈속을 굴러 이동하여 너트 중에 설치된 순환로를 통과하여 순환한다.

일반적인 볼나사의 순환방식으로 순한부로서 중공의 튜브를 사용하고 있다.

이 방식은 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 너트(2)의 순환홈(2a)에 튜브(4)가 삽입되어 있다.

튜브(4)의 배출단부 (4a)로부터 나사축(1)의 골(1a)과 너트(2)의 골(2b)에 의해 형성되는 사이홈(5)로 배출된 볼(3)을, 예를 들면, 1바퀴반, 2바퀴반 또는 3바퀴반 회전시킨 후 다시 튜브의 유입단부(4b)로 유도(유입)기 튜브(4)의 내부를 통하여 다시 튜브(4)의 배출단부(4a)로 유도하는 하나의 써키트를 구성하고 있다.

그런데, 제3도 및 제4도에 도시 된 바와 같이, 상기튜브(4)의 유입단부(4b)에는, 사이홈(5)내에서 예를 들면 3바퀴반 회전된 볼(3)이 더 이상 회전하지 못하고 튜브(4)의 유입단부(4b)내부로 유입되도록 하기 위하여, 너트(2)의 안지름(r1)보다 너트(2)의 중심(0)쪽으로 돌출되는 립부분(4c)이 형성되어 있다.

따라서, 나사측(1)과 너트(2)사이의 사이홈(5)에서 전동하던 볼(3)이 상기튜브(4)의 유입단부(4b)의 립부분(4c)에 부딪쳐서 더 이상 전동하지 못하고 상기튜브의 내부로 유도(유입)되는 것이다.

제3도에서, r2는 볼과 너트의 골과의 접촉점을 연결하는 가상선의 반경이고, r3는 너트의 골반경이다.

그런데 상기튜브(4)의 립부분(4c)은 구조적으로 그 형상이 단면상 급변하는 노치부에 해당될 수밖에 없다.

따라서, 볼(3)에 의한 계속적인 반복하중으로 인하여, 특히 고속에서는, 쉽게 피로파괴되는 문제점이 있었다.

또한 피로파과된 립부분에 의해 볼나사자체를 손상시키게 되는 문제점도 있었다.

이러한 문제점에 의해 결국 볼나사의 수명의 단축을 초래하게 되었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 튜브의 피로파괴를 방지하여, 특히 고속에서도 긴수명을 유지할 수 있는 볼나사의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 볼나사는, 나사축과 너트사이의 홈에 볼을 개재시켜볼이 전동하면서 순환하는 볼나사에 있어서, 볼이 전동하는 나사축과 너트사이의 홈에 볼을 배출하는 배출단과 상기 홉을 따라 일정회수로 전동된 볼을 다시유입하는 유입단를 갖은 중공의 튜브와, 나사축과 너트사이의 홈에 럴치되어 상기 일정회수로 전동된 볼을 상기튜브의 유입단으로 유도하기 위한 강체의 립가이드를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 볼나사는 제1도 및 제5도 및 제6도에 도시된 바와 같이 나사축(10)의 나사골(10a)과 맞대어 향하도록 위치된 나사골(23)을 갖는 너트(20)의 순환홈(20a)에 중공의 튜브(40)가 삽입설치 되어 있다.

상기튜브(40)는 제1도 및 제6도및 제7도에 도시된 바와 같이, 나사축(10)과 너트(20)사이의 홈(50)으로 볼(30)을 배출하는 배출단(41)와, 나사축(10)과 너트(20)사이의 홈(50)에서, 예를 들면, 1바퀴반, 2바퀴반 또는 3바퀴반 회전시킨 볼(30)을 다시 튜브(40)의 내부로 유도(유입) 하는 유입단(42)와 상기 배출단(41)와 유입단 (42)를 연결하는 통로(43)로 구성된다.

상기 튜브의 유입단은 너트의 골반경(r3)의 안쪽으로 돌출되지 않도록 너트의 순환홈(20a)에 삽입되어 있다.

한편, 상기 사이홈(50)을 따라서 예를 들면 3바퀴반 회전된 볼(30)이 더 이상회전하지 못하고 튜브(40)의 유입단(42)부를 통하여 튜브(40)내부로 유입되도록 하기 위하여, 제5도, 제6도 및 제8도에 도시된 바와 같이, 너트(20)의 골(23)에 립가이드(60)가 설치된다.

상기 립가이드(60)는, 상기 튜브(40)의 유입단 (42)이 삽입된 너트(20)의 골(23)에 대응하는 형상으로 형성되고, 또한 상기너트의 골부에 삽입 설치되는 가이드(61)와, 상기 가이드(61)의 일단에 형성되어 상기튜브(40)의 유입단(42)에 대향하는 위치에 설치되는 립부(63)와, 상기 가이드(61)에서 돌출하여 상기가이드(61)를 너트(20)에 고정시키기 위한 나사형성부(65)로 구성된다.

상기 가이드(61)는, 너트(20)의 골(23)부에 삽입되는 제1가이드(61a)와, 상기 제1가이드(61a)와 일체로 형성되어 너트(20)의 안반경(r1)의 내측으로 돌출되어 너트(20)와 나사축(10)의 사이홈(50)내에 설치되는 제2가이드(61b)로 구성된다.

즉, 상기가이드(61)가, 나사축(10)의 골(10a)과 너트(20)의 골(23)사이에 적어도 틈새를 갖고 설치될 수 있도록, 상기 제1가이드 (61a)는 상기너트(20)의 골반경(r3)에 대응하는 외측골률반경(r′3)을 갖고 볼의 BCD(ball contact diameter)의 1/2에 대응하는 내측골률반경(r′1)을 갖는다.

상기 제2가이드(61b)는 볼의 BCD(ball contact diameter)의 1/2에 대응하는 외측곡률반경(r′1)을 갖고, 볼의 BCD(ball contact diameter)의 1/2보다는 작고 상기나사축(10)의 골반경(r)보다는 큰 내측곡률반경(r′4)를 갖는다.

또한 제1가이드(61a)의 원호길이 (11)보다 제2가이드(61b) 의 원호길이(12)가 크게 형성되고, 제1가이드(61a)의 반경(R1)은 제2가이드(61b)의 반경(R2)보다 약간크다.

왜냐하면 제1가이드는 너트의 골에 삽입밀착되고 제2가이드는 나사축의 골에 밀착되지 않고 삽입되어 나사축과 간섭을 일으키지 않아야 하기 때문이다.

상기가이드(61)의 일단부에 형성된 상기립(63)부는 너트(20)의 리드각()에 수직한 면에서 볼(30)의 반경보다는 더 큰 일정 곡률(R)을 갖도록 구성된다.

상기 립가이드(60)는 주조에 의해 강체(RIGIO BODY)로 형성하되 볼(30)보다 표면경도가 낮은 재료로 제작되어 볼의 손상을 방지할 필요가 있다.

본 발명의 볼나사의 작용, 효과를 설명한다.

나사축(10)에 대하여 너트(20)를 회전하면, 볼(30)은 나사축과 너트사이의 사이홈(50)속을 굴러 이동하여 너트(20)중에 설치된 튜브(40)를 통과하여 순환한다.

즉, 너트(20)의 순환홈(20a)에 튜브(40)가 삽입되어 튜브(40)의 배출단(41)로부터 나사축(10)과 너트(20)사이의 홈(50)으로 배출된 볼(30)을 예를 들면, 1바퀴반, 2바퀴반 또는 3바퀴반 전동시킨 후 다시 튜브(40)의 유입된 (42)로 유도(유입)하여 튜브(40)내부로 통하여 다시 튜브(40)의 배출단(41)로 유도된다.

즉, 사이홈(50)를 따라 3바퀴반 전동하여 상기튜브(40)의 유입단(42)부위에 도달한 볼(30)은 너트(20)의 안반경(r1)보다 너트(20)의 중심(0)쪽으로 돌출된 상기립가이드(60)의 립부(63)에 부딪친다.

이때, 상기립(63)부가 너트(20)의 리드각에 수직한 면에서 일정곡률반경(R)으로 형성되어 있으며 상기제1가이드(61a)의 원호길이보다 제2가이드(61b)의 언호길이가 크므로 상기 립(63)부에 부딪친 볼(30)은, 전동했던 힘이 튜브(40)의 내부로 유입되는 것이다.

한편, 튜브의 유입단(42)은 너트의 골밖으로 돌출되어 있지 않고, 너트의 골부와 같은 형성으로 형성되어 볼의 유입을 부드럽게 안내한다.

이와 같이 상기 립가이드(60)의 일단부인 립부(63)에는 볼(30)의 충격하중이 반복하여 작용되나 상기립가이드(60)는 강체적으로 형성되어 종래의 경우보다 훨씬 큰 피로강도를 갖게 되어 긴수명을, 특히 고속에서도, 긴 수명을 유지할 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 볼나사에 따르면, 볼의 반복충격하증을 받는 부분이 일체로 형성되어 피로강도가 향상되어 긴수명을 유지할 수 있다.

Claims (3)

1. 나사축(10)과 너트(20)사이의 홈(50)에 볼(30)을 개재시켜 볼(30)이 전동하면서 순환하는 볼나사에 있어서, 상기 볼(30)이 전동하는 나사축(10)과 너트(20)사이의 홈(50)에 볼(30)을 배출하는 배출단(41)과 상기 홈을 따라 일정회수로 전동된 볼(30)을 다시 유입하는 유입단(42)를 갖는 중공의 튜브(40)와, 상기 나사축(10)과 너트(20)사이의 홈에 설치되어 상기 일정회수로 전동된 볼(30)을 상기튜브(40)의 유입단(42)로 유도하기 위한 강체의 립가이드(60)를 구비함을 특징으로 하는 볼나사.
2. 제1항에 있어서, 상기 튜브(40)의 유입단(42)은 상기너트(20)의 골반경(r3) 까지 삽입되고, 상기 립가이드(60)는, 상기튜브(40)의 유입단(42)이 삽입된 너트(20)의 골에 대응하는 형성으로 형성되어 상기골에 삽입 설치되는 가이드(61)부와, 상기 가이드(61)의 알단에 형성되어 상기 튜브(40)의 유입단(42)부에 대향하는 위치에 설치되어 상기볼(30)을 상기튜브(40)의 유입단(42)로 유도하는 립부(63)를 구비함을 특징으로 하는 볼나사.
3. 제2항에 있어서, 상기 가이드(61)부는, 너트(20)의 골부에 삽입설치되는 제1가이드(61a)와, 상기 제1가이드(61a)와 일체로 형성되어 상기 너트(20)와 나사측(10)의 홈(50)에 설치되는 제2가이드(61b)로 구성되고 , 상기 나사축(10)의 골과 너트(20)의 골사이에 적어도 틈새를 갖고 설치될 수 있도록, 상기 제1가이드(61a)는 상기너트(20)의 골반경(r3)에 대응하는 외측골률반경을 갖고, 제2가이드(61b)는 나사축의 골반경(r3)보다 큰 내축골률반경(r′4)를 갖고, 또한 제1가이드(61a)의 원호길이보다 제2가이드(61b)의 원호길이가 크게 형성되고, 상기 립(63)부는 너트(20)의 리드각에 수직한 면에 대하여 볼(30)의 반경보다는 큰 일정곡률(R)을 갖는 것을 특징으로 하는 볼나사.