JP5168205B2

JP5168205B2 - ボールねじ装置

Info

Publication number: JP5168205B2
Application number: JP2009078298A
Authority: JP
Inventors: 肇渡邉
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: JP2010230087A

Description

この発明は、ボールねじ装置に関し、特に、ボールスプラインが付加されたボールねじ装置に関する。

ボールねじとして、ボールねじ軌道が外周面に形成されたねじ軸の外側に、ボールねじ軌道が内周面に形成されたボールねじナットがはめられ、両ボールねじ軌道により形成されたボール通路に複数のボールが配設されたものが知られている。

このような従来のボールねじにおいて、ねじ軸の全長にわたってボールねじ軌道が形成されている場合、ボールねじの検査、輸送時や、アクチュエータにボールねじを組み付けるときなどに、ボールねじナットが外れて、ボールがねじ軸のボールねじ軌道の端部から脱落することがあり、この場合、復元のための作業に手間が掛かるという問題があった。

このような問題を解決するため、ねじ軸の全長に形成されたボールねじ軌道の端部において、ボールねじ軌道に隣接するねじ山部を塑性変形させて、ボールねじ軌道の幅を小さくしたものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００５−１２１２１６号公報

上記特許文献１のボールねじでは、ねじ軸の全長にわたってボールねじ軌道が形成されていても、ボールねじ軌道の端部の幅の狭くなった部分で、ボールの脱落を防止することができる。

しかしながら、塑性変形であることから、ねじ軸にボールねじナットを通してからの加工となり、一旦加工すると、その後は分解できなくなるという問題があった。

この発明の目的は、ボールねじの検査、輸送時や、アクチュエータにボールねじを組み付けるときなどにおけるボールねじナットの外れを防止し、取扱い性を向上させたボールねじ装置を提供することにある。

この発明によるボールねじ装置は、ボールねじ軌道およびスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸のスプライン軌道にボールを介して嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えているボールねじ装置において、ボールねじナットに、ねじ軸に挿通される貫通孔を有する回り止め用キャップが相対回転不可能かつ着脱可能に被せられており、回り止め用キャップの貫通孔周縁部に、ねじ軸に設けられている凹部に係合する係合凸部が一体に設けられていることを特徴とするものである。

このボールねじ装置には、ボールスプラインが付加されており、ねじ軸には、ボールねじ軌道に加えて、直線状のスプライン軌道が形成される。回り止め用キャップの係合凸部とねじ軸の凹部との係合は、両者間の相対回転防止（回り止め）のためのものであり、ねじ軸に設けられている係合のための凹部としては、スプライン軌道を利用することができ、ねじ軸にスプライン軌道以外の凹部があればこれを利用してもよく、ねじ軸に係合のための凹部を追加加工してもよい。

回り止め用キャップの材質は、例えば、合成樹脂製とされるが、これに限定されるものではない。

ボールねじナットと回り止め用キャップとを相対回転不可能にする構成としては、ボールねじナットにキー溝が設けられて、これにキーが嵌め入れられている場合には、キーに嵌まり合うキー溝（係合部）を回り止め用キャップの内周に形成すればよく、また、ボールねじナットの端部に軸方向に突出するカップリング爪が周方向に複数設けられている場合には、隣り合うカップリング爪の間に嵌まり合うカップリング爪（係合部）を回り止め用キャップの外周に形成すればよい。また、ボールねじナットにボルト孔が設けられている場合には、ボルト孔に嵌まり合う突出部（係合部）を回り止め用キャップに形成すればよい。さらにまた、回り止め用キャップの内径をボールねじナットの外径とほぼ等しくして、両者間の摩擦だけまたは回り止め用キャップを若干弾性変形させることで、ボールねじナットと回り止め用キャップとを相対回転不可能にするようにしてもよい。

ボールねじナットと回り止め用キャップとが相対回転不可能ということは、両者が一体で回転しようとするということであり、回り止め用キャップに設けられている係合凸部がねじ軸に設けられている凹部（例えばスプライン軌道）に係合することで、回り止め用キャップの回転が防止され、これによって、ねじ軸に対するボールねじナットの回転が防止され、ボールねじナットが軸方向に移動することがなく、ボールねじナットが外れることが防止される。回り止め用キャップは、ボールねじ装置が組み立てられた時点で被せられ、ボールねじ装置が装置（例えばアクチュエータ）に取り付けられる時点で取り外される。

ボールスプラインのスプライン軌道は、例えば、時計方向の回転を受けるものと反時計方向の回転を受けるものとが対とされて、これが複数対（例えば３対）設けられる。ねじ軸の外周には、基準円筒面から突出するように形成された複数（例えば３つ）のボール受け部が設けられ、このボール受け部の時計方向側肩部および反時計方向側肩部に、それぞれスプライン軌道が形成される。これに対応して、ボールスプライン外筒の内周には、ボール受け部の時計方向側のスプライン軌道に時計方向側から対向するスプライン軌道と、ボール受け部の反時計方向側のスプライン軌道に反時計方向側から対向するスプライン軌道とがそれぞれ形成される。ボールは、ねじ軸に形成されたスプライン軌道と外筒に形成されたスプライン軌道との間を転動して循環する。

回り止め用キャップに設けられるスプライン軌道に係合する係合凸部は、全てのスプライン軌道に嵌め合わされるようにする必要はなく、複数のスプライン軌道のうちの少なくとも１つ（例えば、１つおきのスプライン軌道）に係合すればよい。

この発明によるボールねじ装置は、アクチュエータ（モータによって中空軸およびボールねじナットが回転させられ、これにより、ねじ軸が直線移動する形態）として使用されることがあり、緩衝器（ねじ軸が外部からの力によって直線移動させられ、これにより、中空軸およびボールねじナットが回転し、モータが発生する電磁力が減衰力となる形態）として使用されることがある。

ボールねじナットは、例えば、エンドキャップ式（ボールねじナットの軸方向両端面に１対のエンドキャップが設けられ、ボールねじ軌道の径方向外側において周壁を貫通する戻し通路がボールねじナットに形成され、エンドキャップのボールねじナット側の端面に、主通路と戻し通路とを連通させるみぞ状の方向転換路が形成されているもの）とされる。ボールねじナットは、エンドキャップ式の他、ボールねじナットに取り付けられたチューブによりボールを循環させるチューブ式とされてもよい。

ねじ軸、ボールねじナットおよびボールスプライン外筒は、例えば、Ｓ４５Ｃ，Ｓ５５Ｃなどの炭素鋼製あるいはＳＡＥ４１５０鋼製とされ、また、ボールは、例えば、軸受鋼（ＳＵＪ２）製とされる。ボールねじナットは、軸受鋼（ＳＵＪ２）製としてもよい。エンドキャップは、合成樹脂製あるいは鋼製とされる。

この発明のボールねじ装置によると、ボールねじナットと回り止め用キャップとが相対回転不可能とされているとともに、回り止め用キャップに設けられている係合凸部がねじ軸に設けられている凹部に係合するので、ねじ軸に対する回り止め用キャップの回転が防止され、これによって、ねじ軸に対するボールねじナットの回転も防止され、ボールねじナットがねじ軸に沿って直線移動することがなくなり、この結果、ねじ軸の端部からボールねじナットが外れることが防止される。

図１は、この発明のボールねじ装置の第１実施形態を示す縦断面図である。図２（ａ）は、ボールねじナットの斜視図、図２（ｂ）は、回り止め用キャップの斜視図である。図３は、図１のIII-III線に沿う断面図である。図４は、この発明のボールねじ装置の第２実施形態を示す図であり、図４（ａ）は、ボールねじナットの斜視図、図４（ｂ）は、回り止め用キャップの斜視図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、上下は、図１の上下をいうものとする。

図１から図３までは、この発明によるボールねじ装置の第１実施形態を示している。

ボールねじ装置(1)は、ボールねじ軌道(2a)および上下方向にのびるスプライン軌道(2b)が設けられた上下にのびる鋼製ねじ軸(2)と、ねじ軸(2)のボールねじ軌道(2a)にボールを介してねじ合わされた回転自在の鋼製ボールねじナット(3)と、ねじ軸(2)の下端部側においてスプライン軌道(2b)にボールを介して嵌め合わされてねじ軸(2)の上下方向（軸方向）直線運動を案内するボールスプライン外筒(4)と、ボールねじナット(3)に相対回転不可能かつ着脱可能に被せられた回り止め用キャップ(11)とを備えている。

ボールねじナット(3)およびボールスプライン外筒(4)には、回り止めのためのキー(5)(6)がそれぞれ設けられている。

回り止め用キャップ(11)は、円筒状周壁(12)と、ねじ軸(2)に挿通される貫通孔(14)が形成された頂壁(13)とを有している。周壁(12)の内周には、ボールねじナット(3)のキー(5)に嵌まり合うキー溝（係合部）(15)が周方向の所定箇所に設けられており、キー(5)とキー溝(15)との嵌合により、ボールねじナット(3)と回り止め用キャップ(11)との相対回転が防止されている。回り止め用キャップ(11)の頂壁(13)の貫通孔(14)周縁部には、ねじ軸(2)のスプライン軌道(2b)に係合する係合凸部(16)が一体に設けられている。図示した例では、全部で６つあるスプライン軌道(2b)のうち、１つ置きのスプライン軌道(2b)に係合可能なように、３つの係合凸部(16)が設けられている。

上記のボールねじ装置(1)によると、ボールねじナット(3)と回り止め用キャップ(11)とが相対回転不可能とされているとともに、回り止め用キャップ(11)に設けられている係合凸部(16)がねじ軸(2)に設けられているスプライン軌道（凹部）(2b)に係合しているので、ねじ軸(2)に対する回り止め用キャップ(11)の回転が防止され、これによって、ねじ軸(2)に対するボールねじナット(3)の回転も防止され、ボールねじナット(3)がねじ軸(2)に沿って直線移動することがなくなり、この結果、ねじ軸(2)の端部からボールねじナット(3)が外れることが防止される。

図４は、この発明によるボールねじ装置(1)の第２実施形態を示している。第２実施形態のものは、第１実施形態に比べて、ボールねじナット(20)および回り止め用キャップ(21)の形状が相違しており、図２（ａ）に対応するボールねじナット(20)の図（図４（ａ））および図２（ｂ）に対応する回り止め用キャップ(21)の図（図４（ｂ））だけを図示する。

同図に示すように、回り止め用キャップ(21)は、板状とされて、その中央部に、ねじ軸(2)に挿通される貫通孔(24)が形成されている。

ボールねじナット(20)には、キー(5)(15)に代わる結合のための構成として、軸線方向にのびかつ周方向に所定間隔で設けられた複数（３つ）のカップリング爪(22)が設けられており、同様の複数のカップリング爪を有する筒状部材との結合が可能とされている。

このボールねじナット(20)の形状に対応して、回り止め用キャップ(21)の外周縁部には、ボールねじナット(20)のカップリング爪(22)の間に嵌まり合うカップリング爪（係合部）(23)が設けられており、これらのカップリング爪(22)(23)同士の噛み合いにより、ボールねじナット(20)と回り止め用キャップ(21)との相対回転が防止されている。

回り止め用キャップ(21)の貫通孔(24)周縁部には、第１実施形態のものと同様に、ねじ軸(2)のスプライン軌道(2b)に係合する係合凸部(26)が一体に設けられている。

図４に示したボールねじナット(20)および回り止め用キャップ(21)を有するボールねじ装置(1)によると、ボールねじナット(20)と回り止め用キャップ(21)とが相対回転不可能とされているとともに、回り止め用キャップ(21)に設けられている係合凸部(26)がねじ軸(2)に設けられているスプライン軌道（凹部）(2b)に係合するので、ねじ軸(2)に対する回り止め用キャップ(21)の回転が防止され、これによって、ねじ軸(2)に対するボールねじナット(20)の回転も防止され、ボールねじナット(20)がねじ軸(2)に沿って直線移動することがなくなり、この結果、ねじ軸(2)の端部からボールねじナット(20)が外れることが防止される。

上記において、ボールねじナット(3)(20)と回り止め用キャップ(11)(21)とが相対回転不可能とされる構成として、キー(5)(15)およびカップリング爪(22)(23)を例示したが、ボールねじナット(3)(20)には、ボルト孔が設けられていることがあり、このボルト孔に嵌まり合う円柱状突出部を上記のキー溝(15)またはカップリング爪(23)に代わる係合部としてキャップ(11)(21)に設けるようにしてもよく、ボールねじナットの形状に応じた種々の構成とすることができる。また、回り止め用キャップ(11)(21)とねじ軸(2)との係合のための構成として、ねじ軸(2)のスプライン軌道(2b)を使用する必要はなく、スプライン軌道(2b)以外でも回り止めできるところがあれば、その部分に係合する係合凸部を回り止め用キャップに形成することもできる。

上記のボールねじ装置(1)は、電動アクチュエータとして使用することができ、また、電磁緩衝器用として使用することもできる。

(1) ボールねじ装置
(2) ねじ軸
(2a) ボールねじ軌道
(2b) スプライン軌道（凹部）
(3) ボールねじナット
(4) ボールスプライン外筒
(11) 回り止め用キャップ
(14) 貫通孔
(16) 係合凸部
(20) ボールねじナット
(21) 回り止め用キャップ
(24) 貫通孔
(26) 係合凸部

Claims

ボールねじ軌道およびスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸のスプライン軌道にボールを介して嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えているボールねじ装置において、
ボールねじナットに、ねじ軸に挿通される貫通孔を有する回り止め用キャップが相対回転不可能かつ着脱可能に被せられており、回り止め用キャップの貫通孔周縁部に、ねじ軸に設けられている凹部に係合する係合凸部が一体に設けられていることを特徴とするボールねじ装置。