WO2023042635A1 - ボールねじ装置 - Google Patents

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WO2023042635A1
WO2023042635A1 PCT/JP2022/032024 JP2022032024W WO2023042635A1 WO 2023042635 A1 WO2023042635 A1 WO 2023042635A1 JP 2022032024 W JP2022032024 W JP 2022032024W WO 2023042635 A1 WO2023042635 A1 WO 2023042635A1
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WO
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nut body
circulation path
screw device
ball screw
circulation
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PCT/JP2022/032024
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English (en)
French (fr)
Inventor
慎太朗 石川
良則 池田
Original Assignee
Ntn株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts

Definitions

  • the present invention relates to a ball screw device.
  • a large number of balls are rotatably arranged in a rolling path composed of a thread groove formed on the inner circumference of a nut and a thread groove formed on the outer circumference of a screw shaft.
  • the ball that has reached is returned to the starting point of the rolling path through the circulation path.
  • a tube-type ball screw device has a structure in which the tube protrudes from the outer circumference of the nut, which leads to an increase in the size of the ball screw device.
  • a circulation path 112 is formed by a nut body 103 and a guide plate 105 fixed to its outer periphery.
  • the balls that reach the end of rolling path 108 formed by thread groove 107 of nut body 103 and thread groove 106 of screw shaft 102 are connected to connection path 110, circulation path 112, and the other connection. It is returned to the starting point of the rolling path 108 via a path (not shown).
  • the ball screw device 100 since the guide plate 105 does not protrude from the outer circumference of the nut body 103, the ball screw device can be made smaller than the tube-type ball screw device described above.
  • an object of the present invention is to smoothly rotate the nut and the screw shaft relative to each other by smoothly circulating the balls of the ball screw device.
  • the present invention provides a nut having a nut body with a thread groove formed on its inner periphery, a nut having a circulation path forming member fixed to the outer peripheral surface of the nut body, and a thread groove on its outer periphery.
  • a screw shaft formed with, a rolling path formed by the thread groove of the nut body and the thread groove of the screw shaft, and a circulation path formed by the outer peripheral surface of the nut body and the circulation path forming member , a pair of connecting passages respectively connecting one end of the circulation passage and one end of the rolling passage, and the other end of the circulation passage and the other end of the rolling passage, the rolling passage, the circulation passage, and the pair , wherein the circulation path is formed along the cylindrical portion of the outer peripheral surface of the nut body.
  • the circulation path formed by the outer peripheral surface of the nut body and the circulation path forming member is formed in an arch shape along the cylindrical portion of the outer peripheral surface of the nut body.
  • the ball screw device shown in FIG. 14 is assembled by placing the balls 104 in the circulation path 112 formed in the guide plate 105 and then fixing the guide plate 105 to the nut body 103 .
  • workability is poor.
  • the circulation path with a circulation groove formed in the cylindrical portion of the outer peripheral surface of the nut body and a circulation path forming member covering the circulation groove.
  • the ball screw device can be easily assembled by placing the balls in the circulation groove formed on the outer peripheral surface of the nut body and then covering the outer periphery with the circulation path forming member.
  • the circulation path forming member can be formed. Since it does not protrude from the outer peripheral surface of the nut body, the outer diameter of the nut can be reduced.
  • the circulation path forming member has a groove that forms the circulation path, and an opening extending along the extending direction of the groove is provided in the bottom of the groove, so that the edge of the opening is the outermost diameter part.
  • the outer diameter of the circulation path forming member can be reduced so that This makes it easier to secure a space for providing other members on the outer periphery of the circulation path forming member.
  • the circulation path forming member can be fixed to the nut body by crimping or gluing.
  • the above ball screw device has, for example, a coiled ball pick-up member that is screwed into the thread groove of the nut body.
  • a guide surface provided at the end of the ball pick-up member can guide the ball from the rolling path to the connecting path.
  • the ball may collide with the guide surface of the ball pick-up member, causing the ball pick-up member to rotate relative to the nut and the position of the guide surface to be displaced. Therefore, it is preferable to provide anti-rotation means for restricting relative rotation between the ball pick-up member and the nut.
  • the nut body and the inner ring of the rolling bearing can be integrally formed as one piece.
  • the nut body and the inner ring of the rolling bearing may be formed as separate parts, and a mounting surface to which the inner ring of the rolling bearing is mounted may be provided on the outer peripheral surface of the nut body.
  • the circulation path can be extended to the axial region of the inner ring, that is, to the axial region of the mounting surface, thereby increasing the length of the rolling raceway and increasing the load capacity of the ball screw device. can.
  • a screw groove is usually formed on the entire inner peripheral surface of the nut body, and part of it functions as a rolling path.
  • a member such as a ball pick-up member
  • a cylindrical portion in which no thread groove is formed may be provided in a region of the inner peripheral surface of the nut body on one side in the axial direction relative to the rolling path. In this way, by omitting the thread grooves that do not function as rolling paths, it is possible to prevent balls from entering the thread grooves that do not function as rolling paths without providing a member such as a ball pick-up member.
  • the balls of the ball screw device can be smoothly circulated, and the nut and the screw shaft can be smoothly rotated relative to each other.
  • FIG. 1 is a plan view of a ball screw device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the ball screw device of FIG. 1
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 2; It is the side view seen from the D direction of FIG. It is the side view seen from the E direction of FIG. It is a perspective view of a ball screw device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the ball screw device of FIG.
  • FIG. 8 It is a perspective view of a ball screw device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partially exploded perspective view of the ball screw device of FIG. 10;
  • FIG. 11 is a plan view of the ball screw device of FIG. 10;
  • It is a sectional view of a ball screw device concerning a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional ball screw device;
  • a ball screw device 1 mainly includes a nut 2, a screw shaft 3, and a large number of balls 4, as shown in FIGS.
  • the nut 2 has a nut body 5 and a cover 6 as a circulation path forming member.
  • This ball screw device 1 is of a nut rotation type in which a nut 2 is rotated to axially move a screw shaft 3, and the nut 2 is rotatably supported by a rolling bearing (for example, a deep groove ball bearing).
  • a rolling bearing for example, a deep groove ball bearing
  • the nut body 5 and the inner ring 7a of the rolling bearing are integrally formed as one component.
  • a helical thread groove 5a is formed on the inner periphery of the nut body 5, and a helical thread groove 3a is formed on the outer periphery of the screw shaft 3.
  • a part of the thread groove 5a of the nut body 5 and a part of the thread groove 3a of the screw shaft 3 form a rolling path 10 for the balls 4 (see FIG. 2).
  • the ball screw device 1 is provided with a circulation path 20 and a pair of connection paths 30 for circulating the balls 4 of the rolling path 10 .
  • a circulation path 20 is formed by the outer peripheral surface of the nut body 5 and the cover 6 .
  • a pair of connection paths 30 communicate one end of the circulation path 20 with one end of the rolling path 10 and the other end of the circulation path 20 with the other end of the rolling path 10 .
  • a large number of balls 4 are rotatably arranged in the circulation path formed by the rolling path 10 , the circulation path 20 , and the pair of connection paths 30 .
  • the ball 4 that has reached the end point of the rolling path 10 is returned to the starting point of the rolling path 10 through one connection path 30 , the circulation path 20 and the other connection path 30 .
  • a concave portion 5b is provided in a circumferential partial region of the outer peripheral surface of the nut body 5 (see FIG. 3).
  • a cylindrical portion 5c is provided on the bottom surface of the recess 5b.
  • a large-diameter cylindrical portion 5d having a larger diameter than the cylindrical portion 5c is provided in a circumferential region of the outer peripheral surface of the nut body 5 other than the concave portion 5b.
  • a circulation groove 5e is formed in the cylindrical portion 5c.
  • a pair of through holes 5 f are formed in the nut body 5 , and the pair of through holes 5 f function as a pair of connecting paths 30 .
  • each through hole 5f opens to the end of the circulation groove 5e, and the other end opens to the screw groove 5a.
  • the through hole 5f is formed linearly by machining using a drill or the like.
  • the cover 6 is fixed to the outer peripheral surface of the nut body 5, and is attached to the recess 5b of the nut body 5 in the illustrated example.
  • the illustrated cover 6 is a plate-like member having a uniform thickness, and is made of, for example, a press-molded metal plate such as a steel plate.
  • the cover 6 may be formed of a resin molded product or a sintered body (MIM molded product).
  • the cover 6 integrally has a cylindrical portion 6b, a raised portion 6c that rises radially outward from the cylindrical portion 6b, and mounting portions 6d that are provided at both circumferential ends of the cylindrical portion 6b (see FIGS. 1 and 3). .
  • the inner surface of the raised portion 6c of the cover 6 forms the groove 6a (see FIG.
  • the cylindrical portion 6b covers the cylindrical portion 5c of the outer peripheral surface of the nut body 5 from the outer diameter side, and the raised portion 6c covers the circulation groove 5e of the nut body 5 from the outer diameter side.
  • the mounting portion 6d is fixed to the outer peripheral surface of the nut body 5 by appropriate means such as caulking or adhesion.
  • the cover 6 is accommodated within the depth direction region of the recess 5b on the outer peripheral surface of the nut body 5. Specifically, the outermost diameter portion of the cover 6, that is, the top portion of the raised portion 6c is arranged on the inner diameter side of the imaginary cylindrical surface obtained by extending the large-diameter cylindrical surface 5d of the outer peripheral surface of the nut body 5. As shown in FIG. As a result, since the cover 6 does not protrude from the outer circumference of the nut body 5, the outer diameter of the nut 2 can be reduced.
  • the circulation path 20 is formed along the cylindrical portion 5c of the outer peripheral surface of the nut body 5 (see FIG. 4).
  • a circulation path 20 is formed by a circulation groove 5e formed in the cylindrical portion 5c of the nut body 5 and a groove 6a (inner surface of the raised portion 6c) provided along the cylindrical portion 6b of the cover 6. be.
  • the circulation path 20 extends in a direction inclined with respect to the axial direction and the circumferential direction (see FIG. 1). In the illustrated example, the circulation path 20 extends in a direction forming a constant angle with respect to the circumferential direction. As shown in FIG.
  • the dimension in the direction orthogonal to the axial direction of the circulation path 20 is direction) dimension.
  • the dimension of the circulation path 20 in the direction orthogonal to the axial direction is larger than the outer diameter of the screw shaft 3 (the outer diameter at the crest of the thread).
  • connection path 30 consists of a through hole 5f provided in the nut body 5, for example.
  • One end of the connection path 30 is connected to the end of the rolling path 10 and the other end of the connection path 30 is connected to the end of the circulation path 20 .
  • the connection path 30 extends tangentially to the end (start point or end point) of the rolling path 10 in a cross section perpendicular to the axis (see FIG. 5), and extends in a direction perpendicular to the axial direction in an axial cross section.
  • the pair of connection paths 30 are parallel.
  • the start point and the end point of the rolling path 10 may be provided on the circulation path 20 side (above in FIG. 4) from the plane L, and the connection path 30 may be extended from there. In this case, the distance between the pair of connection paths 30 gradually narrows from the rolling path 10 toward the circulation path 20 .
  • the start point and the end point of the rolling path 10 may be provided on the opposite side of the plane L from the circulation path 20 (lower in FIG. 4), and the connection path 30 may be extended from there. In this case, the distance between the pair of connection paths 30 gradually widens from the rolling path 10 toward the circulation path 20 .
  • a bent portion 40 is formed at the boundary between the circulation path 20 and the connection path 30 .
  • the circulation path 20 is formed in an arch shape along the cylindrical portion 5c of the nut body 5, the bending angle of the boundary between the circulation path 20 and the connection path 30 can be moderated.
  • the balls 4 smoothly move from the connection path 30 to the circulation path 20, and the balls 4 smoothly circulate in the circulation path, so that the nut 2 and the screw shaft 3 can be smoothly rotated relative to each other.
  • the circulation path 20 since the ball screw device 1 of the present embodiment is of the nut rotation type, the circulation path 20 has an arch shape along the cylindrical portion 5c as described above. , the movement of the balls 4 in the circulation path 20 is promoted, so that the balls 4 circulate more smoothly.
  • each ball pick-up member 8 is provided with a guide surface 8a.
  • a guide surface 8 a of the ball pick-up member 8 is arranged at a position that closes the thread groove 5 a and faces the connection path 30 .
  • the balls 4 reaching the end point of the rolling path 10 are scooped up by the guide surface 8a of the ball pick-up member 8 and guided to the connecting path 30 without entering the screw grooves 3a and 5a that do not form the rolling path 10.
  • the ball pick-up member 8 When the ball 4 repeatedly collides with the guide surface 8a of the ball pick-up member 8, the ball pick-up member 8 may rotate with respect to the nut 2 and the position of the guide surface 8a may be displaced.
  • a detent mechanism for restricting relative rotation between the ball pick-up member 8 and the nut 2 is provided.
  • the relative rotation between the ball pick-up member 8 and the nut 2 is restricted by engaging them in both rotational directions. Specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, the other end of the ball pick-up member 8 (the end opposite to the guide surface 8a) is bent radially outward, and the nut body 5 A locking groove 5g provided on the end surface of the . By fitting the engagement portion 8b of the ball pick-up member 8 into the engagement groove 5g of the nut body 5 and engaging them in the circumferential direction, rotation of the ball pick-up member 8 with respect to the nut 2 is restricted.
  • the above ball screw device 1 can be assembled according to the following procedure. First, the screw shaft 3 is inserted into the inner circumference of the nut body 5, and the rolling path 10 is formed by the screw grooves 5a and 3a. After that, the ball pick-up members 8 are screwed into the thread grooves 5a of the nut body 5 from both sides in the axial direction, and the guide surfaces 8a are arranged at predetermined positions (see FIG. 5). Then, the balls 4 are inserted from the through holes 5 f of the nut body 5 to fill the rolling path 10 and the pair of connection paths 30 with the balls 4 .
  • the ball screw device 1 is completed by fitting the balls 4 into the circulation grooves 5e of the nut body 5, covering the outer periphery of the balls 4 with the cover 6, and fixing them to the nut body 5.
  • the balls 4 can be easily incorporated into the circulation path 20 by placing the balls 4 in the circulation grooves 5e of the nut body 5 and then putting the cover 6 thereon.
  • the present invention is not limited to the above embodiments. Other embodiments of the present invention will be described below, but descriptions of the same points as those of the above-described embodiments will be omitted.
  • an opening 6e is provided in the raised portion 6c of the cover 6.
  • the opening 6e is provided at the top of the raised portion 6c (that is, the bottom of the groove 6a) and extends along the extending direction of the raised portion 6c (that is, the extending direction of the groove 6a).
  • the width W of the opening 6e is smaller than the diameter D of the ball 4.
  • the outermost diameter of the cover 6 is the edge of the opening 6e. 6 (the top of the raised portion 6c) on the inner diameter side. As a result, the outer diameter of the cover 6 is reduced, making it easier to avoid interference with other members arranged on the outer periphery of the cover 6 .
  • the nut body 5 and the inner ring 7a of the rolling bearing 7 are separately formed and then fixed.
  • a mounting surface 5h is provided at one end in the axial direction of the outer peripheral surface of the nut body 5, and the inner ring 7a is fixed to the mounting surface 5h by press fitting or the like.
  • a recessed portion 5b (cylindrical portion 5c) formed in the outer peripheral surface of the nut body 5 reaches an axial region of the inner ring 7a of the rolling bearing 7, and a part of the cover 6 attached to the recessed portion 5b extends to the inner periphery of the inner ring 7a. (see FIG. 10).
  • a radial gap is formed between the cylindrical portion 6b of the cover 6 and the inner peripheral surface of the inner ring 7a, and a portion of the raised portion 6c of the cover 6 enters this gap. That is, as shown in FIG. 12, part of the raised portion 6c (circulation path 20) of the cover 6 is arranged on the inner circumference of the inner ring 7a.
  • the circulation groove 5e cannot be formed in the axial region of the inner ring 7a on the outer peripheral surface of the nut body 5.
  • the inner ring 7a is assembled to the nut body 5 after the circulation groove 5e and the through hole 5f are formed in the nut body 5. Therefore, the circulation groove 5e, that is, the circulation path 20 is formed. , to the axial region of the inner ring 7a, ie to the axial region of the mounting surface 5h.
  • the thread groove 5a on the inner peripheral surface of the nut body 5 is provided only in the portion that functions as the rolling path 10. That is, the inner peripheral surface of the nut body 5 is provided with a cylindrical surface 5i in which the thread groove 5a is not formed in a region axially outside the rolling path 10 .
  • a thread groove that does not function as the rolling path 10 is not provided, a situation in which the balls 4 enter such a thread groove can be avoided. Therefore, since the ball pick-up member 8 provided in the above embodiment becomes unnecessary, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
  • the cylindrical surface 5i may be provided only in the region on one side in the axial direction of the rolling path 10, and the thread groove 5a may be formed in the region on the other side in the axial direction. In this case, since the other axial end of the thread groove 5a reaches the axial end of the inner peripheral surface of the nut body 5, machining is facilitated.

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Abstract

ボールねじ装置１は、ナット本体５及びカバー６を有するナットと、ねじ軸３と、ナット本体５のねじ溝５ａとねじ軸３のねじ溝３ａとで形成された転走路１０と、ナット本体５の外周面とカバー６とで形成された循環路２０と、循環路２０の一端と転走路１０の一端、及び、循環路２０の他端と転走路１０の他端とをそれぞれ連通する一対の接続路３０と、転走路１０、循環路２０、及び一対の接続路３０に配された多数のボール４とを備える。循環路２０が、ナット本体５の外周面の円筒部５ｃに沿って形成される。

Description

ボールねじ装置
　本発明は、ボールねじ装置に関する。
　ボールねじ装置では、ナットの内周に形成されたねじ溝とねじ軸の外周に形成されたねじ溝とで構成される転走路に多数のボールが転動自在に配され、転走路の終点まで達したボールが循環路を介して転走路の始点に戻される。
　ボールねじ装置のボールを循環させる方式として、チューブを用いて循環路を形成したチューブ式（例えば、下記の特許文献１参照）や、ナットの外周に固定されたガイドプレートで循環路を形成したガイドプレート式（例えば、下記の特許文献１参照）が知られている。
　チューブ式のボールねじ装置では、ナットの外周からチューブが突出した構造となるため、ボールねじ装置の大型化を招く。
　一方、ガイドプレート式のボールねじ装置１００は、図１４に示すように、ナット本体１０３とその外周に固定されたガイドプレート１０５とで循環路１１２を形成している。このボールねじ装置１００では、ナット本体１０３のねじ溝１０７とねじ軸１０２のねじ溝１０６とで形成される転走路１０８の終点に達したボールが、接続路１１０、循環路１１２、及び他方の接続路（図示省略）を介して転走路１０８の始点に戻される。このボールねじ装置１００では、ガイドプレート１０５がナット本体１０３の外周から突出していないため、上記のチューブ式のボールねじ装置と比べてボールねじ装置の小型化が図られる。
特開２００２－２９５６２５号公報 特開２００２－２７６７６４号公報
　ボールねじ装置では、ボール循環経路内でボールをスムーズに循環させる必要がある。例えば、上記の特許文献２に示されたボールねじ装置（図１４参照）では、接続路１１０が延びる方向を、ねじ溝１０６、１０７の接線方向Ｔで、かつリード角方向に設定することで、転走路１０８と接続路１１０との境界におけるボール１０４の挙動を安定させている。
　しかし、このボールねじ装置１００では、ナット本体１０３の外周面に設けた平坦面１０３ａにガイドプレート１０５を固定しているため、これらで形成される循環路１１２が平坦面１０３ａに沿って形成される。この場合、循環路１１２と接続路１１０との境界に屈曲部１２０が形成されるため、この屈曲部１２０でボール１０４が引っかかってボール１０４の循環が阻害され、ねじ軸１０２とナット本体１０３とがスムーズに相対回転できなくなる恐れがある。
　そこで、本発明は、ボールねじ装置のボールをスムーズに循環させることで、ナットとねじ軸とをスムーズに相対回転させることを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明は、内周にねじ溝が形成されたナット本体、及び、前記ナット本体の外周面に固定された循環路形成部材を有するナットと、外周にねじ溝が形成されたねじ軸と、前記ナット本体のねじ溝と前記ねじ軸のねじ溝とで形成された転走路と、前記ナット本体の外周面と前記循環路形成部材とで形成された循環路と、前記循環路の一端と前記転走路の一端、及び、前記循環路の他端と前記転走路の他端とをそれぞれ連通する一対の接続路と、前記転走路、前記循環路、及び前記一対の接続路に配された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、前記循環路が、前記ナット本体の外周面の円筒部に沿って形成されたことを特徴とする。
　このように、本発明のボールねじ装置では、ナット本体の外周面と循環路形成部材とで形成された循環路が、ナット本体の外周面の円筒部に沿ってアーチ状に形成される。これにより、循環路と接続路との境界における屈曲角度が緩やかになるため、この境界でボールが引っかかりにくくなり、ボールをスムーズに循環させることができる。
　ところで、図１４に示すボールねじ装置は、ガイドプレート１０５に形成された循環路１１２にボール１０４を配した後、ガイドプレート１０５をナット本体１０３に固定することで組み立てられる。この場合、循環路１１２からボール１０４が脱落しないように注意しながらガイドプレート１０５をナット本体１０３に固定する必要があるため、作業性が悪い。
　そこで、循環路を、ナット本体の外周面の円筒部に形成された循環溝と、循環溝を覆う循環路形成部材とで形成することが好ましい。この場合、ナット本体の外周面に形成された循環溝にボールを配した後、その外周から循環路形成部材を被せることで、ボールねじ装置を容易に組み立てることができる。
　ナット本体の外周面の周方向一部領域に、他の周方向領域よりも内径側に凹んだ凹部を設け、ガイドプレートを前記凹部の深さ方向領域内に収容すれば、循環路形成部材がナット本体の外周面から突出しないため、ナットの外径を小径化することができる。
　循環路形成部材が、前記循環路を形成する溝を有し、この溝の底部に、溝の延在方向に沿って延びる開口部を設けることで、この開口部の縁が最外径部となるように循環路形成部材の外径を小径化することができる。これにより、循環路形成部材の外周に他部材を設けるためのスペースを確保しやすくなる。
　循環路形成部材は、加締めや接着によりナット本体に固定することができる。
　上記のボールねじ装置は、例えば、ナット本体のねじ溝に螺合するコイル状のボール拾い上げ部材を有する。このボール拾い上げ部材の端部に設けられた案内面で、転走路から接続路へボールを案内することができる。このとき、ボールがボール拾い上げ部材の案内面に衝突することで、ボール拾い上げ部材がナットに対して相対回転して案内面の位置がずれるおそれがある。そのため、ボール拾い上げ部材とナットとの相対回転を規制する回り止め手段を設けることが好ましい。
　上記のボールねじ装置では、ナット本体と転がり軸受の内輪とを一部品として一体形成することができる。あるいは、ナット本体と転がり軸受の内輪とを別部品として形成し、ナット本体の外周面に、転がり軸受の内輪が取り付けられる取付面を設けてもよい。この場合、循環路を、内輪の軸方向領域、すなわち、前記取付面の軸方向領域まで延ばすことができ、これにより転走路の長さを長くしてボールねじ装置の負荷容量を増大させることができる。
　ボールねじ装置では、通常、ナット本体の内周面の全域にねじ溝が形成され、その一部が転走路として機能する。この場合、ねじ溝のうち、転走路として機能しない部分にボールが侵入することを防止するために、ボール拾い上げ部材等の部材を設ける必要が生じる。そこで、ナット本体の内周面のうち、転走路よりも軸方向一方側の領域に、ねじ溝が形成されていない円筒部を設けてもよい。このように、転走路として機能しないねじ溝を省略することにより、ボール拾い上げ部材等の部材を設けることなく、転走路として機能しないねじ溝にボールが侵入することを回避できる。
　以上のように、本発明によれば、ボールねじ装置のボールをスムーズに循環させて、ナットとねじ軸とをスムーズに相対回転させることができる。
本発明の第一実施形態に係るボールねじ装置の平面図である。 図１のＡ－Ａ線における断面図である。 図１のボールねじ装置の分解斜視図である。 図１のＢ－Ｂ線における断面図である。 図２のＣ－Ｃ線における断面図である。 図１のＤ方向から見た側面図である。 図１のＥ方向から見た側面図である。 本発明の第二実施形態に係るボールねじ装置の斜視図である。 図８のボールねじ装置の断面図である。 本発明の第三実施形態に係るボールねじ装置の斜視図である。 図１０のボールねじ装置の一部分解斜視図である。 図１０のボールねじ装置の平面図である。 本発明の第四実施形態に係るボールねじ装置の断面図である。 従来のボールねじ装置の断面図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　本発明の第一実施形態に係るボールねじ装置１は、図１～３に示すように、ナット２と、ねじ軸３と、多数のボール４とを主に備える。ナット２は、ナット本体５と、循環路形成部材としてのカバー６とを有する。このボールねじ装置１は、ナット２を回転させてねじ軸３を軸方向移動させるナット回転タイプであり、ナット２が転がり軸受（例えば、深溝玉軸受）により回転自在に支持される。本実施形態では、ナット本体５と転がり軸受の内輪７ａとが一部品として一体に形成されている。
　ナット本体５の内周には螺旋状のねじ溝５ａが形成され、ねじ軸３の外周には螺旋状のねじ溝３ａが形成される。ナット本体５のねじ溝５ａの一部とねじ軸３のねじ溝３ａの一部とで、ボール４の転走路１０が形成される（図２参照）。
　図４に示すように、ボールねじ装置１には、転走路１０のボール４を循環させるための循環路２０及び一対の接続路３０が設けられる。循環路２０は、ナット本体５の外周面とカバー６とで形成される。一対の接続路３０は、循環路２０の一端と転走路１０の一端、及び、循環路２０の他端と転走路１０の他端とをそれぞれ連通する。これらの転走路１０、循環路２０、及び一対の接続路３０で形成された循環経路に、多数のボール４が転動自在に配される。転走路１０の終点まで達したボール４は、一方の接続路３０、循環路２０、及び他方の接続路３０を通って、転走路１０の始点に戻される。
　ナット本体５の外周面の周方向一部領域には凹部５ｂが設けられる（図３参照）。凹部５ｂの底面には円筒部５ｃが設けられる。ナット本体５の外周面のうち、凹部５ｂ以外の周方向領域には、円筒部５ｃよりも大径な大径円筒部５ｄが設けられる。円筒部５ｃには、循環溝５ｅが形成される。図４に示すように、ナット本体５には一対の貫通孔５ｆが形成され、この一対の貫通孔５ｆが一対の接続路３０として機能する。各貫通孔５ｆの一端は循環溝５ｅの端部に開口し、他端はねじ溝５ａに開口している。貫通孔５ｆは、ドリル等による機械加工で直線状に形成される。図示例では、２本の貫通孔５ｆが、ねじ溝５ａのうち、位相が１８０°＋３６０ｎ°（ｎ＝１、２・・・）だけ異なる位置に接続され、互いに平行に設けられる。
　カバー６は、ナット本体５の外周面に固定され、図示例では、ナット本体５の凹部５ｂに取り付けられる。図示例のカバー６は、肉厚が均一なプレート状の部材であり、例えば鋼板等の金属板のプレス成形品からなる。この他、カバー６を樹脂成形品や焼結体（ＭＩＭ成形品）で形成してもよい。カバー６は、円筒部６ｂと、円筒部６ｂから外径側に盛り上がった盛り上がり部６ｃと、円筒部６ｂの周方向両端に設けられた取付部６ｄとを一体に有する（図１、３参照）。カバー６の盛り上がり部６ｃの内面が溝６ａとなる（図２参照）。円筒部６ｂは、ナット本体５の外周面の円筒部５ｃを外径側から覆い、盛り上がり部６ｃはナット本体５の循環溝５ｅを外径側から覆う。取付部６ｄは、ナット本体５の外周面に加締めや接着等の適宜の手段により固定される。
　カバー６は、ナット本体５の外周面の凹部５ｂの深さ方向領域内に収容されている。詳しくは、カバー６の最外径部、すなわち盛り上がり部６ｃの頂部が、ナット本体５の外周面の大径円筒面５ｄを延長した仮想円筒面よりも内径側に配される。これにより、カバー６がナット本体５の外周から突出しないため、ナット２の外径の小径化が図られる。
　循環路２０は、ナット本体５の外周面の円筒部５ｃに沿って形成される（図４参照）。図示例では、ナット本体５の円筒部５ｃに形成された循環溝５ｅと、カバー６の円筒部６ｂに沿って設けられた溝６ａ（盛り上がり部６ｃの内面）とで、循環路２０が形成される。循環路２０は、軸方向及び周方向に対して傾斜した方向に延びている（図１参照）。図示例では、循環路２０が、周方向に対して一定の角度を成す方向に延びている。図１に示すように循環路２０（盛り上がり部６ｃ）を外径側からみたとき、循環路２０の軸方向と直交する方向（図１の上下方向）の寸法は、軸方向（図１の左右方向）の寸法よりも大きい。特に、図示例では、循環路２０の軸方向と直交する方向の寸法が、ねじ軸３の外径（ねじ山の頂部における外径）よりも大きい。
　接続路３０は、例えばナット本体５に設けられた貫通孔５ｆからなる。接続路３０の一端は転走路１０の端部に接続され、接続路３０の他端は循環路２０の端部に接続されている。接続路３０は、軸直交方向の断面（図５参照）において、転走路１０の端部（始点あるいは終点）の接線方向に延び、軸方向断面において、軸方向と直交する方向に延びている。本実施形態では、図４に示すように、転走路１０の始点と終点が１８０°＋３６０ｎ°（ｎ＝１、２・・・）だけ位相が異なる位置、すなわちナット本体５の軸心を含む平面Ｌ上に設けられ、この始点と終点から、それぞれ接続路３０が延びている。この場合、一対の接続路３０は平行となる。なお、転走路１０の始点及び終点を、平面Ｌよりも循環路２０側（図４の上方）に設け、ここから接続路３０を延ばしてもよい。この場合、一対の接続路３０の間隔が、転走路１０から循環路２０に向けて徐々に狭くなる。あるいは、転走路１０の始点及び終点を、平面Ｌよりも循環路２０と反対側（図４の下方）に設け、ここから接続路３０を延ばしてもよい。この場合、一対の接続路３０の間隔が、転走路１０から循環路２０に向けて徐々に広がる。
　循環路２０と接続路３０との境界には屈曲部４０が形成される。このとき、循環路２０がナット本体５の円筒部５ｃに沿ってアーチ状に形成されていることで、循環路２０と接続路３０との境界の屈曲角度を緩やかにすることができる。これにより、接続路３０から循環路２０にボール４がスムーズに移動し、循環経路内でボール４がスムーズに循環するため、ナット２とねじ軸３とをスムーズに相対回転させることができる。特に、本実施形態のボールねじ装置１はナット回転タイプであるため、上記のように循環路２０が円筒部５ｃに沿ったアーチ状を成していることで、ナット２の回転時の遠心力で循環路２０内のボール４の移動が促進されるため、ボール４がより一層スムーズに循環する。
　ナット本体５のねじ溝５ａのうち、転走路１０の軸方向両側には、それぞれコイル状のボール拾い上げ部材８が螺合している（図２、図３参照）。図５に示すように、各ボール拾い上げ部材８の一端には、案内面８ａが設けられる。ボール拾い上げ部材８の案内面８ａは、ねじ溝５ａを塞ぎ、接続路３０に面する位置に配される。転走路１０の終点まで達したボール４は、ボール拾い上げ部材８の案内面８ａですくい上げられ、転走路１０を構成しないねじ溝３ａ、５ａへ侵入することなく、接続路３０へ案内される。
　ボール４がボール拾い上げ部材８の案内面８ａに繰り返し衝突することで、ボール拾い上げ部材８がナット２に対して回転し、案内面８ａの位置がずれる恐れがある。本実施形態では、ボール拾い上げ部材８とナット２との相対回転を規制する回り止め機構が設けられる。本実施形態では、ボール拾い上げ部材８とナット２とを両回転方向で係合させることにより、両者の相対回転が規制される。具体的には、図６及び図７に示すように、ボール拾い上げ部材８の他端（案内面８ａと反対側の端部）を外径側に屈曲させた係止部８ｂと、ナット本体５の端面に設けた係止溝５ｇとで、回り止め機構が構成される。ボール拾い上げ部材８の係止部８ｂをナット本体５の係止溝５ｇに嵌め込み、これらを周方向で係合させることにより、ボール拾い上げ部材８のナット２に対する回転が規制される。
　上記のボールねじ装置１は、以下の手順で組み立てることができる。まず、ナット本体５の内周にねじ軸３を挿入し、ねじ溝５ａ、３ａで転走路１０を形成する。その後、ナット本体５のねじ溝５ａに軸方向両側からボール拾い上げ部材８を螺合させ、案内面８ａを所定の位置に配する（図５参照）。そして、ナット本体５の貫通孔５ｆからボール４を挿入し、転走路１０及び一対の接続路３０にボール４を充填する。その後、ナット本体５の循環溝５ｅにボール４を嵌め込み、その外周からカバー６を被せてナット本体５に固定することにより、ボールねじ装置１が完成する。このように、本実施形態のボールねじ装置１では、ナット本体５の循環溝５ｅにボール４を配した後、カバー６を被せることで、循環路２０にボール４を容易に組み込むことができる。
　本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については説明を省略する。
　図８に示す第二実施形態では、カバー６の盛り上がり部６ｃに開口部６ｅが設けられている。開口部６ｅは、盛り上がり部６ｃの頂部（すなわち、溝６ａの底部）に設けられ、盛り上がり部６ｃの延在方向（すなわち、溝６ａの延在方向）に沿って延びている。図９に示すように、開口部６ｅの幅Ｗは、ボール４の直径Ｄよりも小さい。これにより、開口部６ｅからのボール４の脱落が防止される。このカバー６は、開口部６ｅの縁、図示例では開口部６ｅの周囲に設けられた盛り上がり部６ｃの端面が最外径部となり、この最外径部は、図２に示す実施形態のカバー６の最外径部（盛り上がり部６ｃの頂部）よりも内径側に配される。これにより、カバー６の外径が小径化され、カバー６の外周に配される他部材との干渉を回避しやすくなる。
　図１０に示す第三実施形態では、ナット本体５と転がり軸受７の内輪７ａとが別体に形成された後、両者が固定されている。図１１に示すように、ナット本体５の外周面の軸方向一方の端部に取付面５ｈが設けられ、この取付面５ｈに内輪７ａが圧入等により固定される。ナット本体５の外周面に形成された凹部５ｂ（円筒部５ｃ）は、転がり軸受７の内輪７ａの軸方向領域まで達し、凹部５ｂに取り付けられたカバー６の一部は、内輪７ａの内周に配されている（図１０参照）。カバー６の円筒部６ｂと内輪７ａの内周面との間には半径方向の隙間が形成されており、この隙間に、カバー６の盛り上がり部６ｃの一部が入り込んでいる。すなわち、図１２に示すように、内輪７ａの内周に、カバー６の盛り上がり部６ｃ（循環路２０）の一部が配されている。
　図１に示す実施形態では、ナット本体５と内輪７ａとが一体に形成されているため、ナット本体５の外周面のうち、内輪７ａの軸方向領域に循環溝５ｅを形成することはできない。これに対し、図１０～１２に示す実施形態では、ナット本体５に循環溝５ｅや貫通孔５ｆを形成した後に、ナット本体５に内輪７ａが組み付けられるため、循環溝５ｅ、すなわち循環路２０を、内輪７ａの軸方向領域、すなわち取付面５ｈの軸方向領域まで延ばすことができる。このように、循環路２０を軸方向に延ばすことで、転走路１０の軸方向寸法を拡大することができるため、転走路１０に配されるボール４の数を増やして負荷容量を高めることができる。
　図１３に示す第四実施形態では、ナット本体５の内周面のねじ溝５ａを、転走路１０として機能する部分のみに設けている。すなわち、ナット本体５の内周面のうち、転走路１０よりも軸方向外側の領域に、ねじ溝５ａが形成されていない円筒面５ｉを設けている。この場合、転走路１０として機能しないねじ溝が設けられないため、このようなねじ溝にボール４が入り込む事態を回避できる。従って、上記の実施形態で設けたボール拾い上げ部材８が不要となるため、部品数が削減されて低コスト化が図られる。なお、ナット本体５の内周面のうち、転走路１０の軸方向一方側の領域のみに円筒面５ｉを設け、軸方向他方側の領域にはねじ溝５ａを形成してもよい。この場合、ねじ溝５ａの軸方向他方の端部は、ナット本体５の内周面の軸方向端部まで達するため、加工が容易化される。
１     ボールねじ装置
２     ナット
３     ねじ軸
３ａ   ねじ溝
４     ボール
５     ナット本体
５ａ   ねじ溝
５ｃ   円筒部
５ｅ   循環溝
５ｆ   貫通孔
５ｇ   係止溝
６     カバー（循環路形成部材）
６ａ   溝
６ｂ   円筒部
６ｃ   盛り上がり部
７     転がり軸受
７ａ   内輪
８     ボール拾い上げ部材
８ａ   案内面
８ｂ   係止部
１０   転走路
２０   循環路
３０   接続路

Claims (10)

  1. 　内周にねじ溝が形成されたナット本体、及び、前記ナット本体の外周面に固定された循環路形成部材を有するナットと、
    　外周にねじ溝が形成されたねじ軸と、
    　前記ナット本体のねじ溝と前記ねじ軸のねじ溝とで形成された転走路と、
    　前記ナット本体の外周面と前記循環路形成部材とで形成された循環路と、
    　前記循環路の一端と前記転走路の一端、及び、前記循環路の他端と前記転走路の他端とをそれぞれ連通する一対の接続路と、
    　前記転走路、前記循環路、及び前記一対の接続路に配された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
    　前記循環路が、前記ナット本体の外周面の円筒部に沿って形成されたボールねじ装置。
  2. 　前記循環路が、前記ナット本体の外周面の前記円筒部に形成された循環溝と、前記循環溝を覆う前記循環路形成部材とを有する請求項１に記載のボールねじ装置。
  3. 　前記ナット本体の外周面の周方向一部領域に、他の周方向領域よりも内径側に凹んだ凹部を設け、
    　前記循環路形成部材を前記凹部の深さ方向領域内に収容した請求項１又は２に記載のボールねじ装置。
  4. 　前記循環路形成部材が、前記循環路を形成する溝を有し、
    　前記溝の底部に、前記溝の延在方向に沿って延びる開口部を設け、
    　前記開口部の縁が前記循環路形成部材の最外径部である請求項１～３の何れか１項に記載のボールねじ装置。
  5. 　前記循環路形成部材が、前記ナット本体に加締めにより固定された請求項１～４の何れか１項に記載のボールねじ装置。
  6. 　前記循環路形成部材が、前記ナット本体に接着により固定された請求項１～４の何れか１項に記載のボールねじ装置。
  7. 　前記ナット本体のねじ溝に螺合するコイル状のボール拾い上げ部材を有し、
    　前記ボール拾い上げ部材の端部に、前記転走路から前記接続路へボールを案内する案内面が設けられ、
    　前記ボール拾い上げ部材と前記ナットとの相対回転を規制する回り止め手段を有する請求項１～６の何れか１項に記載のボールねじ装置。
  8. 　前記ナット本体と転がり軸受の内輪とが一部品として一体形成された請求項１～７の何れか１項に記載のボールねじ装置。
  9. 　前記ナット本体の外周面に、転がり軸受の内輪が取り付けられる取付面を有し、
    　前記循環路が、前記取付面の軸方向領域まで延びている請求項１～７の何れか１項に記載のボールねじ装置。
  10. 　前記ナット本体の内周面のうち、前記転走路よりも軸方向一方側の領域に、前記ねじ溝が形成されていない円筒部を設けた請求項１～９の何れか１項に記載のボールねじ装置。
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