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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-27
(45)【発行日】2022-07-05
(54)【発明の名称】ボールねじ
(51)【国際特許分類】
   F16H 25/24 20060101AFI20220628BHJP
   F16H 25/22 20060101ALI20220628BHJP
   F16C 33/64 20060101ALI20220628BHJP
   F16C 19/06 20060101ALI20220628BHJP
   F16C 33/78 20060101ALI20220628BHJP
   F16C 33/80 20060101ALI20220628BHJP
【FI】
F16H25/24 B
F16H25/22 C
F16C33/64
F16C19/06
F16C33/78 Z
F16C33/80
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2018106922
(22)【出願日】2018-06-04
(65)【公開番号】P2019210996
(43)【公開日】2019-12-12
【審査請求日】2021-05-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】金澤 修二
(72)【発明者】
【氏名】阿部 泰明
【審査官】長清 吉範
(56)【参考文献】
【文献】中国実用新案第203189525(CN,U)
【文献】特開2014-92223(JP,A)
【文献】特開2002-156016(JP,A)
【文献】特開2004-239419(JP,A)
【文献】特開2017-20624(JP,A)
【文献】特表2002-530597(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16H 25/24
F16H 25/22
F16C 33/64
F16C 19/06
F16C 33/78
F16C 33/80
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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、請求項に記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2008-87563号公報
【文献】中国実用新案第203189525号明細書
【文献】中国特許出願公開第103216523号公報
【文献】国際公開第2011/135849号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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。
【0006】
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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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。
【発明の効果】
【0008】
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。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】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。
図2】(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。
図3】(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。
図4】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。
図5】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。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【符号の説明】
【0035】
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
図1
図2
図3
図4
図5