KR20210015953A

KR20210015953A - 디플렉터식 볼 나사

Info

Publication number: KR20210015953A
Application number: KR1020207037932A
Authority: KR
Inventors: 게이타로 오카
Original assignee: 닛본 세이고 가부시끼가이샤
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2021-02-10
Also published as: JP2019158135A; TWI708902B; CN112513501B; CN112513501A; JP7151180B2; KR102510139B1; US20210207693A1; EP3805609B1; WO2019230976A1; EP3805609A1; US11415205B2; EP3805609A4; TW202004057A

Abstract

디플렉터식 볼 나사는, 외주면에 나선상의 외측 나사홈이 형성된 나사축과, 나사축에 외측에서 끼워지고 내주면에 나선상의 내측 나사홈을 갖는 너트와, 외측 나사홈과 내측 나사홈 사이에 형성된 궤도로에 배치된 복수의 볼과, 너트에 장착되어 내측 나사홈끼리를 연결하는 디플렉터 부재를 구비한다. 디플렉터 부재는, 내측 나사홈을 연결하는 리턴홈이 형성된 디플렉터 본체와, 디플렉터 본체에 형성되고 너트의 원주 방향의 서로 반대 방향으로 연장되어 너트의 내측 나사홈에 걸어맞춰지는 한 쌍의 걸어맞춤부를 갖는다. 디플렉터 본체와 걸어맞춤부의 접합부는 필렛 형상으로 되어 있다.

Description

디플렉터식 볼 나사

본 발명은, 디플렉터식 볼 나사에 관한 것이다.

나사축, 너트 및 전동체를 갖고, 나사축과 너트 사이에 개재되는 복수의 전동체를 순환시키는 디플렉터 부재를 구비한 내부 순환 방식의 볼 나사가 알려져 있다 (예를 들어 특허문헌 1 참조).

도 21 에 나타내는 볼 나사는, 내부 순환 방식의 일례로서, 나선홈 (1a) 을 갖는 볼 나사축 (1) 과, 나사홈 (2a) 을 갖는 너트 (2) 와, 복수의 볼 (3) 과, 디플렉터 부재 (4) 를 구비하여 구성되어 있다. 디플렉터 부재 (4) 는, 너트 (2) 에 형성된 디플렉터 부재 끼워맞춤용의 개구에 너트 내경측으로부터 끼워맞춰져 있다.

볼 나사를 고속 회전에서 사용하는 경우, 볼 나사 내부를 순환하는 전동체인 볼 (3) 에 의해, 반복적인 충격력이 디플렉터 부재 (4) 에 부하된다. 그 충격력은, 디플렉터 부재 (4) 를 너트 (2) 로부터 직경 방향 외측으로 빼내고자 하는 방향으로 작용하는 경우가 많기 때문에, 볼 나사를 고속 회전에서 사용하기 위해서는, 디플렉터 부재 (4) 가 너트 (2) 로부터 빠지지 않도록 하는 것이 중요하다.

도 21 에 나타내는 특허문헌 1 의 디플렉터식 볼 나사에 있어서는, 디플렉터 부재 (4) 가 너트 (2) 의 나사홈 (2a) 에 대해 양호한 정밀도로 위치 결정되는 것을 목적으로, 디플렉터 부재 (4) 에, 도 22(A), (B) 에 나타내는 바와 같이, 둘레 방향으로 연장되는 걸어맞춤부 (9, 9) 가 형성되어 있다.

디플렉터 부재 (4) 는, 너트 (2) 의 나사홈 (2a) 의 이웃하는 일주 (一周) 분끼리를 연결하는 연결홈 (8) 을 갖는다. 너트 (2) 의 나사홈 (2a) 은, 연결홈 (8) 에 의해 연결됨으로써, 일주가 연속된 주회 (周回) 경로가 형성된다. 이 연결홈 (8) 은, 도 22(A) 에 나타내는 바와 같이 S 자 형상으로 형성되어 있다.

이 디플렉터 부재 (4) 는, 도 22(B) 너트 (2) 의 나사홈 (2a) 에 걸어맞춰져, 디플렉터 부재 (4) 를 너트 본체 (2b) 에 대해 축 방향으로 위치 결정하는 한 쌍의 아암상의 걸어맞춤부 (9, 9) 를 갖는다. 이들 걸어맞춤부 (9, 9) 는, 대략 원주상으로 형성되고, 디플렉터 부재 (4) 의 내경측에 있어서, 너트 (2) 의 원주 방향의 서로 반대 방향으로, 너트 (2) 의 나사홈 (2a) 을 따른 원호상으로 연장되어 형성된다. 이 걸어맞춤부 (9, 9) 는, 너트 (2) 의 나사홈 (2a) 의 원호를 따른 곡률로 형성되어 있고, 디플렉터 부재 (4) 의 빠짐 방지로서 기능한다.

일본 특허공보 제4727247호

그러나, 걸어맞춤부 (9, 9) 를 갖는 디플렉터 부재 (4) 를 삽입한 볼 나사에 있어서는, 전동체인 볼 (3) 에 의한 반복 충격력이 걸어맞춤부 (9, 9) 에 부하되어, 걸어맞춤부 (9, 9) 가 피로에 의해 절손될 우려가 있다. 그 때문에, 디플렉터식 볼 나사의 허용 회전수를 더욱 높이기 위해서는, 걸어맞춤부 (9, 9) 가 절손되는 것에 대한 대책이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은, 걸어맞춤부에 반복 부하되는 충격력에 의한 응력 집중을 회피하여, 걸어맞춤부의 강도를 향상시키고, 이로써 허용 회전수의 가일층의 향상이 도모되는 디플렉터식 볼 나사를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 하기의 구성으로 이루어진다.

외주면에 나선상의 외측 나사홈이 형성된 나사축과, 그 나사축에 외감에서 끼워지고 내주면에 나선상의 내측 나사홈을 갖는 너트와, 상기 외측 나사홈과 상기 내측 나사홈 사이에 형성된 궤도로에 전동 가능하게 배치된 복수의 전동체와, 상기 너트에 장착되어 상기 내측 나사홈끼리를 연결하는 디플렉터 부재를 구비하는 디플렉터식 볼 나사로서,

상기 디플렉터 부재는, 상기 내측 나사홈을 연결하는 리턴홈이 형성된 디플렉터 본체와, 상기 디플렉터 본체에 형성되고, 상기 너트의 원주 방향의 서로 반대 방향으로 연장되어 상기 너트의 내측 나사홈에 걸어맞춰지는 한 쌍의 걸어맞춤부를 갖고,

상기 디플렉터 본체와 상기 걸어맞춤부의 접합부가 필렛 형상으로 되어 있는 디플렉터식 볼 나사.

본 발명의 디플렉터식 볼 나사는, 걸어맞춤부에 반복 부하되는 충격력에 의한 응력 집중을 회피하여, 걸어맞춤부의 강도를 향상시키고, 이로써 허용 회전수의 가일층의 향상이 도모된다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 디플렉터식 볼 나사의 구성을 설명하는 사시도이다.
도 2 는, 디플렉터식 볼 나사를 구성하는 너트의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 3 은, 디플렉터식 볼 나사를 구성하는 너트의 측면도이다.
도 4 는, 제 1 구성예의 디플렉터 부재의 너트 직경 방향 외측에서 본 평면도이다.
도 5 는, 디플렉터 부재를 나타내는 도면으로서, 도 5(A) 는 너트 직경 방향 외측에서 본 사시도, 도 5(B) 는 너트 직경 방향 내측에서 본 사시도이다.
도 6 은, 디플렉터 부재의 너트에 대한 장착의 방법을 나타내는 도면으로서, 도 6(A) 는 디플렉터 부재의 장착 전에 있어서의 너트의 내주면의 사시도, 도 6(B) 는 디플렉터 부재의 장착 후에 있어서의 너트의 내주면의 사시도이다.
도 7 은, 디플렉터 부재의 너트에 대한 장착의 방법을 나타내는 너트 축 방향에서 본 정면도이다.
도 8 은, 디플렉터 부재의 디플렉터 본체 및 걸어맞춤부를 설명하는 디플렉터 부재의 일부의 사시도이다.
도 9 는, 너트의 디플렉터 삽입공에 대한 디플렉터 본체의 끼워맞춤 상태를 설명하는 끼워맞춤 전에 있어서의 너트 및 디플렉터 부재의 단면도이다.
도 10 은, 너트의 디플렉터 삽입공에 대한 디플렉터 본체의 끼워맞춤 상태를 설명하는 너트 및 디플렉터 부재의 일부의 단면도이다.
도 11 은, 궤도로 내에 배치된 디플렉터 부재의 걸어맞춤부의 도 4 에 있어서의 XI-XI 단면도이다.
도 12 는, 디플렉터 본체와 걸어맞춤부의 V 자 접합부의 평면도이다.
도 13 은, 변형예 1 에 관련된 디플렉터 부재의 평면도이다.
도 14 는, 변형예 2 에 관련된 디플렉터 부재의 일부의 평면도이다.
도 15 는, 변형예 3 에 관련된 디플렉터 부재의 일부의 평면도이다.
도 16 은, 클리어런스부의 형성 범위를 설명하는 디플렉터 부재의 일부의 평면도이다.
도 17 은, 제 2 구성예의 디플렉터 부재의 너트 직경 방향 외측에서 본 평면도이다.
도 18 은, 도 17 에 나타내는 디플렉터 본체의 XVIII-XVIII 단면에 있어서의 너트와의 간극을 나타내는 개략 단면도이다.
도 19 는, 다른 구성예의 디플렉터 부재를 나타내는 도면으로서, 도 19(A) 는 너트 직경 방향 외측에서 본 평면도, 도 19(B) 는 도 19(A) 의 측면도이다.
도 20 은, 다른 구성예의 디플렉터 부재가 장착되는 너트의 측면도이다.
도 21 은 종래의 디플렉터 부재가 형성된 디플렉터식 볼 나사의 구성을 설명하는 디플렉터식 볼 나사의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 22 는 종래의 디플렉터식 볼 나사에 형성된 디플렉터 부재를 설명하는 도면으로서, 도 22(A) 는 디플렉터 부재의 너트 직경 방향 내측에서 본 평면도, 도 22(B) 는 디플렉터 부재가 형성된 너트의 축 방향을 따른 일부의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 실시형태에 관련된 디플렉터식 볼 나사의 구성을 설명하는 사시도이다. 도 2 는 디플렉터식 볼 나사를 구성하는 너트의 축 방향을 따른 단면도이다. 도 3 은 디플렉터식 볼 나사를 구성하는 너트의 측면도이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 디플렉터식 볼 나사 (11) 는, 나사축 (13) 과, 너트 (15) 와, 볼 (17) 과, 디플렉터 부재 (19) (도 2, 도 3 참조) 를 구비한다.

나사축 (13) 은, 그 외주면 (13a) 에, 소정의 리드를 갖는 나선상의 외측 나사홈 (21) 이 형성된다. 너트 (15) 는, 대략 원통상을 이루고, 그 내경은 나사축 (13) 의 외경보다 크게 형성되어 있어, 나사축 (13) 에 소정의 간극을 두고 외측에서 끼워져 있다.

너트 (15) 는, 그 일단부에 플랜지 (23) 를 갖는다. 플랜지 (23) 는, 너트 (15) 가 고정되는 안내 대상과 결합하기 위한 것이다. 너트 (15) 에는, 그 내주면 (15a) 에 내측 나사홈 (25) 이 형성된다. 내측 나사홈 (25) 은, 나사축 (13) 의 외측 나사홈 (21) 의 리드와 동등한 리드를 갖고 있다. 디플렉터식 볼 나사 (11) 에는, 서로 대향하는 나사축 (13) 의 외측 나사홈 (21) 과 너트 (15) 의 내측 나사홈 (25) 에 의해, 단면 대략 원형상의 궤도로 (K) 가 형성된다. 볼 (17) 은, 예를 들어, 강재로 형성된 구상의 전동체이고, 궤도로 (K) 내에 있어서 전동 가능하게 배치된다.

도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 디플렉터 부재 (19) 는, 너트 (15) 에 장착된다. 디플렉터 부재 (19) 는, 상세를 후술하는 리턴홈 (51) (도 1 참조) 에 의해 볼 (17) 을 되돌려 순환시키는 부재이다. 디플렉터 부재 (19) 는, 너트 (15) 에 둘레 방향에 관하여 균등하게 간격을 두고 복수 개 (예를 들어, 3 개 등) 장착된다. 디플렉터 부재 (19) 는, 디플렉터식 볼 나사 (11) 에 충전 배치되는 볼 (17) 의 열의 1 감김에 대해 1 개 형성된다. 또한, 볼 (17) 의 열의 감김수는, 디플렉터식 볼 나사 (11) 에 가해지는 하중 등으로부터 결정된다. 따라서, 디플렉터 부재 (19) 의 개수는, 디플렉터식 볼 나사 (11) 에 가해지는 하중 등에 따라 적절히 결정된다. 또한, 도 3 에 있어서는, 하나의 디플렉터 부재 (19) 만을 나타내고 있다.

너트 (15) 에는, 디플렉터 부재 (19) 를 장착하기 위한 디플렉터 삽입공 (31) 이 형성된다. 디플렉터 삽입공 (31) 은, 너트 (15) 의 내주로부터 외주를 향해 관통된 장공으로 이루어진다. 디플렉터 삽입공 (31) 은, 그 길이 방향이, 너트 (15) 의 중심선에 직교하는 선에 대해 소정의 각도만큼 기울어져 있다. 이 소정의 각도는, 외측 나사홈 (21) 을 구르는 볼 (17) 이 디플렉터 부재 (19) 에 형성된 후술하는 리턴홈 (볼 리턴홈이라고도 한다) (51) 에 의해, 급격하게 방향 전환을 하지 않는 각도로 설정된다.

너트 (15) 에는, 디플렉터 삽입공 (31) 의 근방에, 2 개의 삽입 통과공 (33) 이 형성된다. 이들 삽입 통과공 (33) 은, 디플렉터 부재 (19) 를 너트 (15) 에 고정시키는 후술하는 볼트 (59) (도 7 참조) 가 삽입 통과되는 구멍이다. 이들 삽입 통과공 (33) 은, 디플렉터 삽입공 (31) 에 대해 대각을 이루는 위치에 형성된다. 삽입 통과공 (33) 은, 너트 (15) 의 외주측에 오목부 (33a) 를 갖는 스폿 페이싱 구멍이다.

(디플렉터 부재의 제 1 구성예)

도 4 는 제 1 구성예의 디플렉터 부재의 너트 직경 방향 외측에서 본 평면도이다. 도 5 는 디플렉터 부재를 나타내는 도면으로서, 도 5(A) 는 너트 직경 방향 외측에서 본 사시도, 도 5(B) 는 너트 직경 방향 내측에서 본 사시도이다.

도 4 및 도 5(A) 에 나타내는 바와 같이, 디플렉터 부재 (19) 는, 디플렉터 본체 (41) 와, 한 쌍의 걸어맞춤부 (43) 를 갖고 있다. 걸어맞춤부 (43) 는, 디플렉터 본체 (41) 의 양 사이드부에 형성되어 있다. 이들 걸어맞춤부 (43) 는, 디플렉터 본체 (41) 에 대해 서로 마주보는 방향으로 돌출 형성되어 있다. 디플렉터 부재 (19) 는, 예를 들어, 강재, 소결 합금, 연질 금속, 수지, 혹은 세라믹 등으로 형성되어 있다.

디플렉터 본체 (41) 는, 그 외형 형상이, 너트 (15) 의 디플렉터 삽입공 (31) 에 정합하여 형성되어 있고, 디플렉터 삽입공 (31) 에 너트 (15) 의 내경측으로부터 끼워맞춰진다. 디플렉터 본체 (41) 는, 디플렉터 삽입공 (31) 에 대한 끼워맞춤 방향 전방측에, 정상면 (45) 과 한 쌍의 경사면 (47) 을 갖고 있다. 경사면 (47) 은, 정상면 (45) 에 있어서의 디플렉터 본체 (41) 의 길이 방향의 양단측에 형성되어 있고, 정상면 (45) 으로부터 너트 (15) 의 디플렉터 삽입공 (31) 에 대한 끼워맞춤 방향 후방측으로 경사져 있다. 또, 디플렉터 본체 (41) 는, 그 양 사이드부에, 길이 방향을 따라 오목상으로 형성된 클리어런스부 (49) 를 갖고 있다. 이 클리어런스부 (49) 는, 너트 (15) 로부터 멀어지는 방향으로 패이는 오목상으로 형성되어 있다.

도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 디플렉터 본체 (41) 에는, 도 1 에 나타내는 너트 (15) 의 내측 나사홈 (25) 을 연결하는 리턴홈 (51) 이 형성되어 있다. 이 리턴홈 (51) 은, 디플렉터식 볼 나사 (11) 의 궤도로 (K) 의 일단과 1 감김 바로 앞의 궤도로 (K) 의 타단을 연결한다. 리턴홈 (51) 은, 디플렉터 본체 (41) 의 길이 방향으로 대략 S 자 형상으로 형성되고, 너트 (15) 의 내주측을 향하여 개구되어 있다. 리턴홈 (51) 의 대략 S 자 형상은, 볼 (17) 을 되돌리기 위한 기능으로부터 결정되는 형상이다. 요컨대, 리턴홈 (51) 은, 궤도로 (K) 를 전동하는 볼 (17) 을, 1 감김 바로 앞의 궤도로 (K) 로 되돌리도록 볼 (17) 의 진로를 바꾸고, 또한, 궤도로 (K) 에 정합하는 것이 필요하다. 그 때문에, 그 평면 형상을 캠곡선으로 했을 때에, 그 양정 (楊程) 에 대해 가속도의 급격한 변동을 억제하도록, 예를 들어, 변형 정현 곡선에 상당하는 캠곡선을 조합한 대략 S 자 형상으로 되어 있다.

걸어맞춤부 (43) 는, 디플렉터 본체 (41) 의 양 사이드부로부터 연장되어 있다. 걸어맞춤부 (43) 는, 너트 (15) 의 원주 방향의 서로 반대 방향으로 연장되어 있고, 너트 (15) 의 내측 나사홈 (25) 에 걸어맞춤 가능하게 되어 있다. 요컨대, 걸어맞춤부 (43) 는, 디플렉터 본체 (41) 를 너트 (15) 의 디플렉터 삽입공 (31) 에 끼워맞추게 했을 때에, 너트 (15) 의 내측 나사홈 (25) 에 걸어맞춰져, 나사축 (13) 의 외측 나사홈 (21) 을 따르도록 돌출되어 있다.

걸어맞춤부 (43) 는, 각각 너트 (15) 에 대한 장착 방향으로 돌출되는 보스부 (55) 를 갖고 있다. 보스부 (55) 는, 그 중심에 나사공 (57) 을 갖고 있다. 걸어맞춤부 (43) 의 보스부 (55) 는, 너트 (15) 의 내주측으로부터 삽입 통과공 (33) (도 3 참조) 에 끼워맞춰진다. 또한, 이 삽입 통과공 (33) 에 끼워맞춰진 보스부 (55) 의 나사공 (57) 에는, 삽입 통과공 (33) 의 오목부 (33a) 측인 너트 (15) 의 외주측으로부터 볼트 (59) (도 7 참조) 가 비틀어 넣어지고, 이로써, 보스부 (55) 를 갖는 걸어맞춤부 (43) 가 너트 (15) 에 체결되어 고정되어 있다.

도 6 은 디플렉터 부재의 너트에 대한 장착 방법을 나타내는 도면으로서, 도 6(A) 는 디플렉터 부재의 장착 전에 있어서의 너트의 내주면의 사시도, 도 6(B) 는 디플렉터 부재의 장착 후에 있어서의 너트의 내주면의 사시도이다. 도 7 은 디플렉터 부재의 너트에 대한 장착 방법을 나타내는 너트 축 방향에서 본 정면도이다.

도 6(A) 에 나타내는 바와 같이, 너트 (15) 에 형성된 디플렉터 삽입공 (31) 에 대해, 도 6(B) 에 나타내는 바와 같이, 너트 (15) 의 내주측으로부터 디플렉터 부재 (19) 의 디플렉터 본체 (41) 를 끼워넣는다. 이와 같이 하면, 각 걸어맞춤부 (43) 가 내측 나사홈 (25) 에 끼워넣어져, 걸어맞춤부 (43) 의 보스부 (55) (도 5(A) 참조) 가 삽입 통과공 (33) 에 끼워맞춰진다. 이 상태에서, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 너트 (15) 의 외주측으로부터 삽입 통과공 (33) 에 끼워맞춰진 보스부 (55) 의 나사공 (57) 에 볼트 (59) 를 비틀어 넣어 체결함으로써, 디플렉터 부재 (19) 가 너트 (15) 에 고정된다.

도 8 은 디플렉터 부재의 디플렉터 본체 및 걸어맞춤부를 설명하는 디플렉터 부재의 일부의 사시도이다. 도 9 는 너트의 디플렉터 삽입공에 대한 디플렉터 본체의 끼워맞춤 상태를 설명하는 끼워맞춤 전에 있어서의 너트 및 디플렉터 부재의 단면도이다. 도 10 은 너트의 디플렉터 삽입공에 대한 디플렉터 본체의 끼워맞춤 상태를 설명하는 너트 및 디플렉터 부재의 일부의 단면도이다. 도 11 은 궤도로 내에 배치된 디플렉터 부재의 걸어맞춤부의 도 4 에 있어서의 XI-XI 단면도이다.

도 4 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 걸어맞춤부 (43) 는, 디플렉터 본체 (41) 와의 접합부 (61) 가, 필렛 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 접합부 (61) 는, 반경 0.2 ㎜ 이상, 바람직하게는 0.3 ㎜ 이상의 원호상으로 모따기함으로써 형성된 필렛 형상 부분 (63) 을 갖고 있다.

디플렉터 본체 (41) 에는, 너트 (15) 로부터 이간되는 방향으로 패인 클리어런스부 (49) 를 갖고 있고, 이 클리어런스부 (49) 에 필렛 형상 부분 (63) 이 형성되어 있다. 여기에서, 클리어런스부 (49) 는, 그 안쪽 치수 d (㎜) 가, 필렛 형상 부분 (63) 의 원호의 반경 r_f (㎜) 이상으로 되어 있다 (d ≥ r_f). 바람직하게는, 클리어런스부 (49) 의 안쪽 치수 d 는, 필렛 형상 부분 (63) 의 원호의 반경 r_f 에 0.1 ㎜ 이상을 더한 크기로 한다 (d ≥ r_f ＋ 0.1).

이와 같이, 걸어맞춤부 (43) 의 필렛 형상 부분 (63) 은, 클리어런스부 (49) 에 형성되어 있다. 따라서, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 디플렉터 부재 (19) 를 너트 (15) 에 장착하도록, 디플렉터 본체 (41) 를 디플렉터 삽입공 (31) 에 끼워넣어도, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 필렛 형상 부분 (63) 은, 너트 (15) 의 디플렉터 삽입공 (31) 의 모서리부에 간섭하는 경우는 없다.

또, 도 1, 도 4, 도 5(A), 도 5(B), 도 8 에 나타내는 바와 같이, 걸어맞춤부 (43) 의 각각에는, 너트 (15) 의 원주 방향에 직교하는 방향으로 돌출되는 한 쌍의 돌출부 (제 1 돌출부) (65) 가 형성되어 있다. 돌출부 (65) 는, 걸어맞춤부 (43) 의 길이 방향을 따라 연속된 플랜지상으로 형성되고, 너트 (15) 의 내측 나사홈 (25) 끼리의 사이의 내주면 (15a) (홈 숄더부) 에 대면된다. 그리고, 이 돌출부 (65) 는, 너트 (15) 의 원주 방향에 직교하는 방향으로 돌출되어 있기 때문에, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 너트 (15) 에 나사축 (13) 이 비틀어 넣어진 상태에서, 나사축 (13) 의 외주면 (13a) 과 너트 (15) 의 내주면 (15a) 사이의 공간에 배치된다.

도 12 는 디플렉터 본체와 걸어맞춤부의 V 자 접합부의 평면도이다.

도 12 에 나타내는 바와 같이, 디플렉터 부재 (19) 는, 너트 (15) 의 직경 방향 평면에서 보았을 때, 걸어맞춤부 (43) 와 디플렉터 본체 (41) 가, 각각의 길이 방향을 교차하여 접합된 V 자 접합부 (67) 를 갖고 있다. 이 V 자 접합부 (67) 에서는, 너트 (15) 의 원주 방향에 직교하는 방향으로 돌출되는 돌출부 (65) 에, 둥그스름하게 한 R 형상의 노치 (69) 가 형성되어 있다. 이 노치 (69) 는, 반경 0.5 ㎜ 이상의 R 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 디플렉터 부재 (19) 가 너트 (15) 에 장착된 디플렉터식 볼 나사 (11) 에서는, 디플렉터 부재 (19) 의 도 1 에 나타내는 디플렉터 본체 (41) 에 형성된 리턴홈 (51) 에 의해, 디플렉터 부재 (19) 를 향해 궤도로 (K) 내를 전동해 오는 볼 (17) 을 안내하여 나사산을 넘게 하여, 1 감김 바로 앞 (1 리드 앞) 의 궤도로 (K) 로 되돌린다. 이로써, 볼 (17) 의 순환이 가능하게 되어 있다. 요컨대, 이 리턴홈 (51) 및 궤도로 (K) 에 의해 형성되는 통로에 의해 나사축 (13) 의 외측에 대략 원환상의 무한 순환로가 형성된다. 따라서, 너트 (15) 에 대한 나사축 (13) 의 상대적인 회전에 수반하여, 볼 (17) 이 외측 나사홈 (21) 과 내측 나사홈 (25) 사이를 구름 운동함으로써, 너트 (15) 가 나사축 (13) 에 대한 너트 (15) 의 축 방향으로의 직선 운동이 가능하게 되어 있다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 디플렉터식 볼 나사 (11) 에 의하면, 디플렉터 부재 (19) 의 디플렉터 본체 (41) 와 걸어맞춤부 (43) 의 접합부 (61) 가 필렛 형상으로 되어 있기 때문에, 접합부 (61) 에 있어서의 내구성을 대폭 향상시켜 응력 집중을 완화시킬 수 있다. 이로써, 볼 (17) 에 의한 반복 충격력이 걸어맞춤부 (43) 에 부하되어도, 걸어맞춤부 (43) 의 디플렉터 본체 (41) 와의 접합부 (61) 에서의 피로에 의한 절손을 억제할 수 있다. 따라서, 디플렉터식 볼 나사 (11) 의 허용 회전수를 더욱 올리는 것이 가능해져, 성능을 향상시킬 수 있다. 이 응력 집중의 완화에 의한 내충격성의 향상은, 연질 금속, 수지 혹은 세라믹 등의 강재에 비해 강도나 인성이 낮은 재료로 디플렉터 부재 (19) 를 형성한 경우나, 사이즈가 큰 (예를 들어, 직경 7 ㎜ 이상) 볼 (17) 을 구비함으로써 운동 에너지가 커지는 경우에 보다 효과적이다.

또, 너트 (15) 로부터 이간되는 방향으로 패인 클리어런스부 (49) 에 필렛 형상 부분 (63) 이 형성되어 있기 때문에, 디플렉터 부재 (19) 를 너트 (15) 에 장착했을 때의 필렛 형상 부분 (63) 의 너트 (15) 와의 간섭을 억제할 수 있다. 이로써, 디플렉터 부재 (19) 를 너트 (15) 에 양호한 정밀도로 장착할 수 있다.

게다가, 걸어맞춤부 (43) 에 돌출부 (65) 를 형성함으로써, 걸어맞춤부 (43) 의 단면적을 늘려 걸어맞춤부 (43) 의 강도를 높일 수 있다.

또, 돌출부 (65) 가 나사축 (13) 의 외주면 (13a) 과 너트 (15) 의 내주면 (15a) 사이의 공간에 배치되어 있기 때문에, 돌출부 (65) 가 나사축 (13) 의 외주면 (13a) 과 너트 (15) 의 내주면 (15a) 에 의해 유지되게 된다. 이로써, 궤도로 (K) 를 형성하는 내측 나사홈 내에 걸어맞춤부 (43) 를 안정적으로 걸어맞춘 상태로 유지시킬 수 있다. 또, 돌출부 (65) 에 의해 궤도로 (K) 에 대한 이물질의 침입을 억제할 수 있다.

또한, 걸어맞춤부 (43) 와 디플렉터 본체 (41) 의 V 자 접합부 (67) 에 형성된 돌출부 (65) 에 의해, V 자 접합부 (67) 에 있어서의 응력 집중을 억제할 수 있다. 게다가, 이 V 자 접합부 (67) 에 형성된 돌출부 (65) 에 R 형상의 노치 (69) 가 형성되어 있기 때문에, 돌출부 (65) 에 있어서의 응력 집중도 억제할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 디플렉터식 볼 나사 (11) 의 각종 변형예에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 1 ∼ 도 12 와 동일한 부위, 동일한 부재에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써, 그 설명을 생략 또는 간단화한다.

(변형예 1)

도 13 은 변형예 1 에 관련된 디플렉터 부재의 평면도이다.

도 13 에 나타내는 바와 같이, 변형예 1 에서는, 돌출부 (65) 를 V 자 접합부 (67) 에만 형성하고 있다. 이 변형예 1 에 있어서도, 적어도 V 자 접합부 (67) 에 형성한 돌출부 (65) 에 의해, 디플렉터 부재 (19) 에 부여되는 직경 방향 하중을 분산시킬 수 있다. 또, V 자 접합부 (67) 에만 돌출부 (65) 를 형성함으로써, 걸어맞춤부 (43) 주위의 전체에 돌출부 (65) 를 형성하는 경우와 비교하여 제조 공정수의 삭감이 도모되어, 용이하게 가공할 수 있다.

(변형예 2)

도 14 는 변형예 2 에 관련된 디플렉터 부재의 일부의 평면도이다.

도 14 에 나타내는 바와 같이, 변형예 2 에서는, 돌출부 (65) 를 형성하지 않고, 디플렉터 본체 (41) 와 걸어맞춤부 (43) 의 접합부 (61) 에 있어서의 V 자 접합부 (67) 에 R 형상의 원호부 (71) 를 형성하고 있다. 이 변형예 2 에 의하면, V 자 접합부 (67) 에 있어서의 응력 집중을 회피시킬 수 있다.

(변형예 3)

도 15 는 변형예 3 에 관련된 디플렉터 부재의 일부의 평면도이다.

도 15 에 나타내는 바와 같이, 변형예 3 에서는, 디플렉터 본체 (41) 와 걸어맞춤부 (43) 의 접합부 (61) 에 있어서의 걸어맞춤부 (43) 측에, 걸어맞춤부 (43) 의 표면으로부터 패이도록 클리어런스부 (49) 를 형성하고 있다. 이로써, 디플렉터 본체 (41) 를 디플렉터 삽입공 (31) (도 3 참조) 에 끼워넣었을 때의 디플렉터 삽입공 (31) 의 모서리부에 대한 필렛 형상 부분 (63) 의 간섭을 회피하고 있다. 이 변형예 3 에 의하면, 클리어런스부 (49) 를 걸어맞춤부 (43) 측에 형성함으로써, 디플렉터 본체 (41) 의 강도를 높일 수 있다.

또한, 접합부 (61) 에 형성하는 클리어런스부 (49) 는, 디플렉터 본체 (41) 를 디플렉터 삽입공 (31) 에 끼워넣었을 때에 디플렉터 삽입공 (31) 의 모서리부에 필렛 형상 부분 (63) 이 간섭하기 어려운 부분을 제외한 범위에 형성해도 된다. 예를 들어, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 너트 (15) 의 직경 방향 평면에 있어서, 걸어맞춤부 (43) 와 디플렉터 본체 (41) 가 각각 길이 방향을 교차하여 접합된 접합부 (61) 의 둔각 접합부 (73) 이외에 형성해도 된다.

(디플렉터 부재의 제 2 구성예)

도 17 은 제 2 구성예의 디플렉터 부재 (19A) 의 너트 직경 방향 외측에서 본 평면도이다.

제 2 구성예의 디플렉터 부재 (19A) 는, 도 4 에 나타내는 제 1 구성예의 디플렉터 부재 (19) 의 디플렉터 본체 (41) 에, 전술한 너트 (15) (도 1 참조) 의 원주 방향에 직교하는 방향으로 돌출되는 돌출부 (75) (제 2 돌출부) 를 형성하고 있다. 그 밖의 구성은 제 1 구성예의 디플렉터 부재 (19) 와 동일하다.

돌출부 (75) 는, 걸어맞춤부 (43) 에 형성된 돌출부 (65) 와 접속되고, 디플렉터 본체 (41) 와 대략 동일한 곡률로 만곡된 상태에서 디플렉터 본체 (41) 를 따라 형성되어 있다. 단, 돌출부 (75) 는, 리턴홈 (51) 의 볼 통과로의 출입구가 되는 영역에는 배치되지 않는다. 도시예에서는, 걸어맞춤부 (43) 와 디플렉터 본체 (41) 사이에 형성되는 V 자 접합부 (67) 부터, 디플렉터 본체 (41) 를 따른 볼 통과로의 출입구까지의 영역에는, 돌출부 (75) 를 형성하지 않지만, 이 영역에도 돌출부 (75) 를 형성해도 된다.

도 18 은 도 17 에 나타내는 디플렉터 본체 (41) 의 XVIII-XVIII 단면에 있어서의 너트 (15) 와의 간극을 나타내는 개략 단면도이다.

너트 (15) 의 삽입공 (31) 에, 너트 내측으로부터 디플렉터 부재 (19A) 가 삽입되었을 때, 디플렉터 본체 (41) 의 측면 (41a) 은, 삽입공 (31) 의 내벽면과의 사이에 간극 (δ) 을 가지고 대면한다. 이 때, 디플렉터 부재 (19A) 의 리턴홈 (51) 과 너트 (15) 의 내측 나사홈 (25) (도 6(B) 참조) 이 위치 결정될 수 있도록, 간극 (δ) 의 치수는, 설계상 0.1 ∼ 0.3 ㎜ 정도가 된다.

볼 나사는, 너트 내부에 그리스가 봉입되는 경우가 많은데, 너트 내에 그리스를 충전한 후에 볼 나사를 구동시키면, 여분의 그리스가 간극 (δ) 으로부터 새어 나오는 경우가 있다. 그래서, 본 구성에 있어서는, 디플렉터 부재 (19A) 의 삽입공 (31) 에 대한 삽입 방향 (직경 방향) 을 따라 직선상으로 형성된 간극 (δ) 을 막도록 돌출부 (75) 가 형성되어 있다. 돌출부 (75) 는, 삽입공 (31) 의 내벽면에 직교하는 외주면 (75a) (도 18 의 상측의 면) 을 갖고, 외주면 (75a) 은 너트 (15) 의 내주면 (15a) 에 대면된다.

요컨대, 디플렉터 부재 (19A) 의 디플렉터 본체 (41) 에 돌출부 (75) 를 형성함으로써, 도 18 에 나타내는 직경 방향으로 직선상으로 연장되는 간극 (δ) 이, 간극 (δ) 의 너트 내경측에서 L 자형으로 굴곡된다. 외주면 (75a) 과 내주면 (15a) 은 접해 있는 것이 바람직하지만, 쌍방의 간극이 최대로 0.4 ㎜ 정도 있어도 된다.

디플렉터 본체 (41) 에 돌출부 (75) 를 형성함으로써, 너트 (15) 와의 사이의 간극 (δ) 에 대한 그리스 입구가 축소되어, 그리스가 간극 (δ) 내로 도입되기 어려워진다. 그 때문에, 간극 (δ) 으로부터 새어 나온 그리스가 너트 외주부에 부착되고, 이 부착된 그리스에 먼지가 붙는 등, 너트의 외주부를 오염시키는 경우가 없다. 따라서, 볼 나사의 미관이 손상되지 않고, 또, 볼 나사의 보수성을 저하시키는 경우가 없다.

또한, 돌출부 (75) 는, 너트 (15) 의 내주면 (15a) 에 걸려 고정됨으로써, 디플렉터 부재 (19A) 가 너트 (15) 의 삽입공 (31) 으로부터 빠져 나오는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 걸어맞춤부 (43) (도 17 참조) 가 파손된 경우에도, 디플렉터 부재 (19A) 가 너트 (15) 로부터 빠져 나오는 경우가 없다.

(디플렉터 부재의 다른 구성예)

도 19 는 다른 구성예의 디플렉터 부재 (19B) 를 나타내는 도면으로서, 도 19(A) 는 너트 직경 방향 외측에서 본 평면도, 도 19(B) 는 도 19(A) 의 측면도이다. 도 20 은 디플렉터 부재 (19B) 가 장착되는 너트의 측면도이다.

디플렉터 부재 (19B) 는, 도 17 에 나타내는 디플렉터 부재 (19A) 의 한 쌍의 걸어맞춤부 (43) 대신에, 너트의 원주 방향에 직교하는 방향으로 돌출되는 돌출부 (제 2 돌출부) (77) 를 형성하고 있다. 이 돌출부 (77) 는, 디플렉터 본체 (41) 의 길이 방향의 양 사이드측의 측면에 있어서의 리턴홈 (51) 의 볼 입구로부터 볼 출구까지의 사이에서, 한 쌍 형성되어 있다. 돌출부 (77) 는 전체가 대략 동일한 곡률로 만곡되어, 디플렉터 본체 (41) 의 측면을 따라 형성되어 있다. 또, 돌출부 (77) 는, 제 2 구성예와 마찬가지로 리턴홈 (51) 의 볼 통과로의 출입구가 되는 영역에는 배치되지 않는다.

디플렉터 부재 (19B) 는, 도 20 에 나타내는 너트 (15A) 에 형성된 삽입공 (31) 에 끼워넣어져, 디플렉터 부재 (19B) 의 리턴홈과 너트 (15A) 의 내측 나사홈이 위치 결정된 후, 접착제, 볼트 등을 사용하여 너트 (15A) 에 고정된다.

본 구성의 디플렉터 부재 (19B) 에 의하면, 제 1, 제 2 구성예의 디플렉터 부재 (19, 19A) 에 구비되는 걸어맞춤부 (43) 를 생략할 수 있어, 디플렉터 부재 (19B) 의 가공 공정을 간략화할 수 있다. 또, 디플렉터 부재 (19B) 를 너트 (15A) 의 삽입공 (31) 에 장착한 경우에, 돌출부 (77) 가 디플렉터 부재 (19B) 와 너트 (15A) 사이의 간극을 막음으로써, 간극을 통하여 그리스가 너트 외주면으로 새어 나오는 경우가 없다. 따라서, 볼 나사의 미관이 손상되지 않고, 볼 나사의 보수성을 저하시키는 경우가 없다. 본 구성에 있어서는, 그리스의 누출 방지용으로 시일 부재 등의 다른 부가 부재를 형성할 필요가 없기 때문에, 볼 나사의 조립성을 저하시키는 경우가 없다.

또, 돌출부 (77) 가, 너트 (15A) 의 내주면 (15a) 에 걸려 고정되기 때문에, 디플렉터 부재 (19B) 가 너트 (15A) 의 삽입공 (31) 으로부터 빠져 나오는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않고, 실시형태의 각 구성을 서로 조합하는 것이나, 명세서의 기재, 그리고 주지된 기술에 기초하여, 당업자가 변경, 응용하는 것도 본 발명이 예정하는 바이며, 보호를 요구하는 범위에 포함된다.

이상과 같이, 본 명세서에는 다음의 사항이 개시되어 있다.

(1) 외주면에 나선상의 외측 나사홈이 형성된 나사축과, 그 나사축에 외측에서 끼워지고 내주면에 나선상의 내측 나사홈을 갖는 너트와, 상기 외측 나사홈과 상기 내측 나사홈 사이에 형성된 궤도로에 전동 가능하게 배치된 복수의 전동체와, 상기 너트에 장착되어 상기 내측 나사홈끼리를 연결하는 디플렉터 부재를 구비하는 디플렉터식 볼 나사로서,

이 디플렉터식 볼 나사에 의하면, 디플렉터 부재의 디플렉터 본체와 걸어맞춤부의 접합부가 필렛 형상으로 되어 있기 때문에, 접합부에 있어서의 내구성을 대폭 향상시켜 응력 집중을 완화시킬 수 있다. 이로써, 전동체에 의한 반복 충격력이 걸어맞춤부에 부하되어도, 걸어맞춤부의 디플렉터 본체와의 접합부에서의 피로에 의한 절손을 억제할 수 있다. 따라서, 디플렉터식 볼 나사의 허용 회전수를 더욱 올리는 것이 가능해져, 성능을 향상시킬 수 있다. 이 응력 집중의 완화에 의한 내충격성의 향상은, 연질 금속, 수지 혹은 세라믹 등의 강재에 비해 강도나 인성이 낮은 재료로 디플렉터 부재를 형성한 경우나, 사이즈가 큰 (예를 들어, 직경 7 ㎜ 이상) 전동체를 구비함으로써 운동 에너지가 커지는 경우에 보다 효과적이다.

(2) 상기 디플렉터 본체 및 상기 걸어맞춤부의 적어도 일방은, 상기 너트로부터 이간되는 방향으로 패인 클리어런스부를 갖고, 상기 필렛 형상 부분은, 상기 클리어런스부에 형성되어 있는 (1) 에 기재된 디플렉터식 볼 나사.

이 디플렉터식 볼 나사에 의하면, 너트로부터 이간되는 방향으로 패인 클리어런스부에 필렛 형상 부분이 형성되어 있기 때문에, 디플렉터 부재를 너트에 장착했을 때의 필렛 형상 부분의 너트와의 간섭을 억제할 수 있다. 이로써, 디플렉터 부재를 너트에 양호한 정밀도로 장착할 수 있다.

(3) 상기 걸어맞춤부는, 상기 너트의 원주 방향에 직교하는 방향으로 돌출되는 제 1 돌출부가 형성되어 있는 (1) 또는 (2) 에 기재된 디플렉터식 볼 나사.

이 디플렉터식 볼 나사에 의하면, 걸어맞춤부에 제 1 돌출부를 형성함으로써, 걸어맞춤부의 단면적을 늘려 걸어맞춤부의 강도를 높일 수 있다.

(4) 상기 디플렉터 본체에 있어서의 상기 리턴홈의 볼 통과로의 출입구의 외측 영역의 적어도 일부에, 상기 너트의 원주 방향에 직교하는 방향으로 돌출되는 제 2 돌출부가 형성되어 있는 (1) 또는 (3) 에 기재된 디플렉터식 볼 나사.

이 디플렉터식 볼 나사에 의하면, 디플렉터 본체에 제 2 돌출부를 형성함으로써, 디플렉터 본체의 단면적을 늘려 디플렉터 본체의 강도를 높일 수 있다.

(5) 상기 돌출부는, 상기 나사축의 외주면과 상기 너트의 내주면 사이의 공간에 배치되어 있는 (3) 또는 (4) 에 기재된 디플렉터식 볼 나사.

이 디플렉터식 볼 나사에 의하면, 돌출부가 나사축의 외주면과 너트의 내주면 사이의 공간에 배치되어 있기 때문에, 돌출부가 나사축의 외주면과 너트의 내주면에 의해 유지되게 된다. 이로써, 궤도로를 형성하는 내측 나사홈 내에 걸어맞춤부나 디플렉터 본체를 안정적으로 걸어맞추게 한 상태로 유지시킬 수 있다. 또, 돌출부에 의해 궤도로에 대한 이물질의 침입을 억제할 수 있다.

(6) 상기 디플렉터 부재는, 상기 너트의 직경 방향 평면에서 보았을 때, 상기 걸어맞춤부와 상기 디플렉터 본체가 각각 길이 방향을 교차하여 접합된 V 자 접합부로 형성되는 상기 돌출부에, R 형상의 노치가 형성되어 있는 (3) ∼ (5) 중 어느 하나에 기재된 디플렉터식 볼 나사.

이 디플렉터식 볼 나사에 의하면, 걸어맞춤부와 디플렉터 본체의 V 자 접합부에 형성된 돌출부에 의해, V 자 접합부에 있어서의 응력 집중을 억제할 수 있다. 게다가, 이 V 자 접합부에 형성된 돌출부에 R 형상의 노치가 형성되어 있기 때문에, 돌출부에 있어서의 응력 집중도 억제할 수 있다.

또한, 본 출원은, 2018년 3월 8일에 출원된 일본 특허출원 (특허출원 2018-42185), 및 2018년 5월 31일에 출원된 일본 특허출원 (특허출원 2018-104877) 에 기초하는 것으로, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.

11 : 디플렉터식 볼 나사
13 : 나사축
13a : 외주면
15 : 너트
15a : 내주면
17 : 볼 (전동체)
19 : 디플렉터 부재
21 : 외측 나사홈
25 : 내측 나사홈
41 : 디플렉터 본체
43 : 걸어맞춤부
49 : 클리어런스부
51 : 리턴홈
61 : 접합부
63 : 필렛 형상 부분
65 : 돌출부 (제 1 돌출부)
67 : V 자 접합부
69 : 노치
75 : 돌출부 (제 2 돌출부)
K : 궤도로

Claims

외주면에 나선상의 외측 나사홈이 형성된 나사축과, 그 나사축에 외측에서 끼워지고 내주면에 나선상의 내측 나사홈을 갖는 너트와, 상기 외측 나사홈과 상기 내측 나사홈 사이에 형성된 궤도로에 전동 가능하게 배치된 복수의 전동체와, 상기 너트에 장착되어 상기 내측 나사홈끼리를 연결하는 디플렉터 부재를 구비하는 디플렉터식 볼 나사로서,
상기 디플렉터 부재는, 상기 내측 나사홈을 연결하는 리턴홈이 형성된 디플렉터 본체와, 상기 디플렉터 본체에 형성되고, 상기 너트의 원주 방향의 서로 반대 방향으로 연장되어 상기 너트의 내측 나사홈에 걸어맞춰지는 한 쌍의 걸어맞춤부를 갖고,
상기 디플렉터 본체와 상기 걸어맞춤부의 접합부가 필렛 형상으로 되어 있는 디플렉터식 볼 나사.
제 1 항에 있어서,
상기 디플렉터 본체 및 상기 걸어맞춤부의 적어도 일방은, 상기 너트로부터 이간되는 방향으로 패이는 클리어런스부를 갖고, 상기 필렛 형상 부분은, 상기 클리어런스부에 형성되어 있는 디플렉터식 볼 나사.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 걸어맞춤부는, 상기 너트의 원주 방향에 직교하는 방향으로 돌출되는 제 1 돌출부가 형성되어 있는 디플렉터식 볼 나사.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 디플렉터 본체에 있어서의 상기 리턴홈의 볼 통과로의 출입구의 외측 영역의 적어도 일부에, 상기 너트의 원주 방향에 직교하는 방향으로 돌출되는 제 2 돌출부가 형성되어 있는 디플렉터식 볼 나사.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 돌출부는, 상기 나사축의 외주면과 상기 너트의 내주면 사이의 공간에 배치되어 있는 디플렉터식 볼 나사.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디플렉터 부재는, 상기 너트의 직경 방향 평면에서 보았을 때, 상기 걸어맞춤부와 상기 디플렉터 본체가 각각 길이 방향을 교차하여 접합된 V 자 접합부로 형성되는 상기 돌출부에, R 형상의 노치가 형성되어 있는 디플렉터식 볼 나사.