JP2005249036A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボールねじ装置における筒状のナット部材と樹脂歯車とがブラケットを介して一体に取付けられていると、部品点数が多くなり、製造コストが高くなる。
【解決手段】 転がり軸受３１の外輪部材３３の外径面に形成した第一偏心凹部７に、歯車９の径方向基部９ｂの一部９ｃを嵌合し、転がり軸受３１の外輪部材３３の外径面に形成した第二偏心凹部８にナット部材１３の段付部１２ｂを嵌合するといった簡単な構成で三者を一体的に回転するようにしたので、従来用いていたブラケットを省略でき、ボールねじ装置１を従来に比べて低コストで製造することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ボールねじ装置に関する。

従来のボールねじ装置には、ナット部材とねじ軸との間でトルクを推力に変換したり、推力をトルクに変換したりする構成を有するものがある（例えば特許文献１参照）。

図５に示すように、このボールねじ装置５０は、筒状のナット部材５１と動力伝達用の樹脂歯車５２とがブラケット５３を介して一体に取付けられている。そして、樹脂歯車５２を軸心回りに回転させるとブラケット５３が軸心回りに回転し、ねじ軸５４に複数個のボール５５を介して組込まれている前記ナット部材５１が、ブラケット５３とともに軸心回りに回転する。また、ナット部材５１は、自らが軸心回りに回転する動作に伴なって軸方向に移動（伸縮動作）し、ナット部材５１の軸方向移動に伴なってブラケット５３および樹脂歯車５２も軸方向に移動する。
特開２００２−３２３１０８号（第３頁，第４頁，第２図）

上記従来のボールねじ装置５０では、筒状のナット部材５１と動力伝達用の樹脂歯車５２とがブラケット５３を介して一体に取付けられている。このため、部品点数が多くなり、製造コストが高くなる傾向にある。

本発明のボールねじ装置は、径方向内外位置に配置されて軸方向に相対移動可能に設けられた筒状のナット部材およびねじ軸と、前記ナット部材の内周面およびねじ軸の外径面に形成されたねじ溝に転動自在に配置された複数個のボールとを備え、前記ナット部材の軸方向一方端部と、該ナット部材に駆動力を伝達するための駆動力伝達部材の径方向基端部とが、転がり軸受の外輪部材に軸方向に並べて外嵌して配置されている。

上記構成のように、ナット部材の軸方向一方端部と、ナット部材に駆動力を伝達するための駆動力伝達部材の径方向基端部とを、転がり軸受の外輪部材に軸方向に並べて外嵌配置したことにより、従来用いていたブラケットが不要となるので、ボールねじ装置の製造コストを低減することができる。

また、前記転がり軸受の外輪部材の外径面に、該転がり軸受の軸中心から偏心した環状の第一偏心凹部が形成され、前記駆動力伝達部材として樹脂製歯車が用いられ、該樹脂製歯車の形成用樹脂を前記第一偏心凹部に充填するよう該樹脂歯車が射出成形され、前記外輪部材の外径面の、前記第一偏心凹部に軸方向に離隔した位置に環状の第二偏心凹部が形成され、該第二偏心凹部に前記ナット部材の軸方向一方端部が嵌合されている。

上記構成のように転がり軸受の外輪部材の外周面に第一偏心凹部および第二偏心凹部を形成して、第一偏心凹部および第二偏心凹部のそれぞれに樹脂製歯車およびナット部材を嵌合した簡単な構成で、樹脂歯車、外輪部材およびナット部材が回転一体となる。

本発明によれば、転がり軸受の外輪部材に駆動力伝達部材とナット部材とを直接組込んだことにより、ブラケットを省略して製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施形態に係るボールねじ装置を図面に基づいて説明する。図１および図２は、本発明の実施形態を示すボールねじ装置の使用状態を示す全体断面図、図３は分解斜視図、図４は転がり軸受の単体正面図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態におけるボールねじ装置１は、軸方向に対で設けた第一，第二フランジ５，６を有するプーリ２における前記第一，第二フランジ５，６間の軸方向離隔距離を変更することで、プーリ２に巻掛られるベルト３の巻掛径を変更するために用いられる。

プーリ２は、回転軸４に軸心回りに回転一体に設けられる前記第一フランジ５と、回転軸４に軸心回りに回転一体かつ軸方向に沿って摺動自在に配置される前記第二フランジ６とを備える。

本発明の実施の形態におけるボールねじ装置１は、駆動力伝達部材としての樹脂製歯車（以下単に「歯車」という）９、転がり軸受３０，３１およびボールねじ１２を有する。ボールねじ１２と両転がり軸受３０，３１とは同心に配置されており、特にボールねじ１２と転がり軸受３１とは、軸方向一方側および軸方向他方側に並べて配置されている。歯車９の外周歯部９ａには、不図示の回転動力源から駆動力が伝達されて回転する減速歯車１０の歯部１０ａが噛合されている。

ボールねじ１２は、円筒状のナット部材１３を有し、このナット部材１３の内周面に、両端部間で連続した所定のリード角を有する一条のねじ溝１５が形成されている。

ボールねじ１２は、ナット部材１３の内径側に配置されて中心穴１６を有する円筒状のねじ軸１７を有する。このねじ軸１７は、図示しない所定の支持装置でもって軸心回りに非回転に支持されるとともに、軸方向に不動に支持されている。このねじ軸１７は、外周面に、互いに平行でそれぞれ独立の閉ループとした所定のリード角を有する３条のねじ溝１８を有する。この構成により、ねじ溝１８に嵌合するボール群２０（ボール２０ａ）をそれぞれ独立して転動循環させる構成となっている。

さらに具体的には、図３に示すように、各ねじ溝１８は、所定のリード角を有するねじ溝１８の端部どうしをリード角と異なる角度をもって連続させるボール循環溝２２を有し、このボール循環溝２２によって各ねじ溝１８は別個に閉ループとされる。

これらボール循環溝２２は、それぞれのねじ溝１８の上流側と下流側とを連通する部分である。すなわち、これらボール循環溝２２は、各ねじ溝１８の下流側に位置するボール２０ａをねじ軸１８の内径側に沈みこませて上流へ戻すよう、ねじ溝１８の他の部分に比べて深く形成されるとともに蛇行した形状に形成されている。

ここでボールねじ１２の構成を詳細に説明する。このボールねじ１２は、ねじ溝１５，１８の間に転動自在に配置される３列の前記ボール群２０と、これら３列の各ボール群２０をそれぞれ円周方向等配位置に保持する保持器リング２３とを備える。この保持器リング２３は、軸方向に沿うポケット２３ａが円周方向等配位置に形成されている。これら各ポケット２３ａに各ボール群２０のボール２０ａが１個ずつ計３個配置されている。保持器リング２３は、ねじ軸１７に遊嵌されている。

ねじ軸１７の軸方向一方側の縮径部２４に形成された周溝２５に止め輪２６が嵌合され、保持器リング２３の一端に、ねじ軸１７の外周部一側に形成された縮径部２４における段付壁２７に係合するフランジ２８が形成され、このフランジ２８が、止め輪２６と段付壁２７との間で軸方向にわずかな遊びを有する状態とされている。

ねじ軸１７の内周面途中に環状の補強部２９が形成され、この補強部２９の内周面一方側で、かつねじ軸１７の縮径部２４に対向する内方部位に、前記転がり軸受３０が嵌着されている。

この転がり軸受３０としてアンギュラ玉軸受が用いられる。この転がり軸受３０は、ねじ軸１７に嵌着された外輪部材３２と、前記回転軸４の途中が挿通する内輪部材３４と、外輪部材３２と内輪部材３４との間に内外軌道面を転動自在に配置された複数個の玉３６とを備える。

次に、転がり軸受３１の構成を詳細に説明する。転がり軸受３１として、アンギュラ玉軸受が用いられている。転がり軸受３１は、外輪部材３３と、内輪部材３５と、外輪部材３３および内輪部材３５の間に内外軌道面を転動自在に配置された複数個の玉３７とを備える。内輪部材３５は、前記第二フランジ６に一体形成された筒軸３８の外周面に嵌着される。

図４に示すように、転がり軸受３１の外輪部材３３の外径面軸方向途中に、転がり軸受３１の軸中心Ｐ１から偏心して中心Ｐ２を有する環状の第一偏心凹部７が形成されている。

外輪部材３３の外径面の、第一偏心凹部７に軸方向他方側に離隔した端部位置に、環状の第二偏心凹部８が第一偏心凹部７に並べて形成されている。第一偏心凹部７と第二偏心凹部８とは、共通の中心Ｐ２を有する。

歯車９の径方向基部９ｂの一部９ｃが、歯車９の形成用樹脂が第一偏心凹部７に充填されるように歯車９が射出成形され、これにより外輪部材３３と歯車９とが一体化されている。従って、歯車９の径方向基部９ｂの一部９ｃは、第一偏心凹部７と相対形状となっている。

前記ナット部材１２の軸方向一方側端部は、他の部分に比べて薄肉に形成されて外輪部材３３の一部を覆う被覆部１２ａとされる。この被覆部１２ａの軸方向他方側に連続する段付部１２ｂが第二偏心凹部８と相対形状に形成され、ナット部材１２の段付部１２ｂが第二偏心凹部８に嵌合している。

被覆部１２ａの軸方向一方側端面は、歯車９の径方向基部９ｂの軸方向他方側面に当接している。この構成により、ナット部材１２の軸方向一方端部と、歯車９の径方向基端部９ｂとが、転がり軸受３１の外輪部材３３に軸方向に並べて配置されている。

上記構成のボールねじ装置１において、図１に示す状態はボールねじ１２が最も縮んだ状態で、図２に示す状態はボールねじ１２が最も伸びた状態である。すなわち、図１に示す状態では、ベルト３の巻掛径が小さくなっており、図２に示す状態は、ベルト３の巻掛径が大きくなった状態である。

図１で示したボールねじ１２が最も縮んだ状態から、減速歯車１０が軸心回りに回転して歯部１０ａが回転すると、減速歯車１０の回転とともに歯車９が軸心回りに回転する。

そうすると、この歯車９の回転に伴なって、第一偏心凹部７に径方向基部９ｂの一部９ｃが嵌合するようにして歯車９に一体化されている転がり軸受３１の外輪部材３３が軸心回りに回転する。

また、外輪部材３３が軸心回りに回転すると、この外輪部材３３の第二偏心凹部８に段付部１２ｂが嵌合しているナット部材１３がねじ軸１７の回りを軸心回りに回転する。ところで、ナット部材１３が軸心回りに回転すると、ナット部材１３およびねじ軸１７のねじ溝１５，１８の間に配置された３列のボール群２０が、ねじ溝１５，１８に沿って転動し、ナット部材１３は回転しながら軸方向（図１の左方）に移動する。

なお、３列のボール群２０を構成するボール２０ａは、それぞれボール循環溝２２に至り、ねじ溝１８を循環する。ナット部材１３が軸方向に移動すると、これに伴なって転がり軸受３１、外輪部材３３に一体の歯車９も軸方向に移動し、第二フランジ６が軸方向に移動する。

第二フランジ６が軸方向に移動すると、回転しているベルト３が第一フランジ５、第二フランジ６どうしの対向斜面からの押圧力によって、フランジ５，６間を拡径するようにせり上がり、ベルト３の巻掛径が大きくなる。そして、図２に示すように、第一フランジ５および第二フランジ６の径方向内方部位どうしが軸方向で当接した時点で、ナット部材１３は軸方向の移動を停止する。

再びベルト３の巻掛径を小さくする場合は、上記と反対方向の回転力を減速歯車１０から歯車９に対して付与することで、ボールねじ１２のナット部材１３は軸方向（図２の右方）に移動し、図１のように保持器リング２３の端面が転がり軸受３１の外輪部材３３の端面に当接した時点で、ナット部材１３は軸方向の移動を停止する。

ところで、本発明の実施の形態では、従来設けていたブラケットを用いていない。すなわち、転がり軸受３１の外輪部材３３の外径面に形成した第一偏心凹部７に、径方向基部９ｂの一部９ｃが嵌合するようにして歯車９が一体化され、転がり軸受３１の外輪部材３３の外径面に形成した第二偏心凹部８に段付部１２ｂが嵌合するようにしてナット部材１３が一体的に回転するようにしている。

このように、従来用いていたブラケットを省略し、転がり軸受３１の外輪部材３３に第一偏心凹部７および第二偏心凹部８を形成し、各偏心凹部７，８に歯車９およびナット部材１３の一部を嵌合するといった簡単な構成で、外輪部材３３、歯車９およびナット部材１３を軸心回りに回転一体としたので、ボールねじ装置１を従来に比べて低コストで製造することが可能となる。

また、転がり軸受３１の外輪部材３３を、第一偏心凹部７および第二偏心凹部８を形成するだけで、外輪部材３３にブラケットの機能を有せしめたので、ブラケットを用いた場合に比べて剛性が高く、このため、ねじ軸１７に対するナット部材１３の軸方向の移動を、正確かつ確実に行い得る。

さらに、本発明の実施の形態のボールねじ装置１において、ボールねじ１２と転がり軸受３１とは、軸方向一方側および軸方向他方側に並べて配置した構成を有する。このため、従来プーリ側の転がり軸受をボールねじの内径側に配置したボールねじ装置に比べて、その分だけボールねじ（ボールねじ装置）の径を小さくすることができる。

そして本発明の実施の形態のように、ボールねじ１２の径を小さくすることによりリード角を従来品に比べて大きくすることができる。そしてリード角を大きくすることができたことによって、ボールねじ１２の効率を向上させることができ、ナット部材１３の回転角度に対応するナット部材１３の軸方向への移動量を、従来に比べて大きくすることができる。

なお、転がり軸受３１の外輪部材３３、歯車９およびナット部材１３を回転一体とするために、外輪部材３３に第一偏心凹部７および第二偏心凹部８を形成し、各偏心凹部７，８に歯車９およびナット部材１３の一部を嵌合するといった技術を用いたがこれに限定されるものではない。

例えば歯車９では、外輪部材３３の外周面に凹凸を形成して、この凹凸部分に樹脂を射出成形することで、歯車９を回転一体に組付けることも可能であるし、ナット部材１３は、外輪部材３３にボルトなどの固定手段を用いて回転一体に組付けるようにしてもよい。この場合も、ブラケットを用いる場合に比べて製造コストを低減することができる。

本発明の実施形態を示すボールねじ装置の使用状態を示す全体断面図である。 同じくボールねじ装置の使用状態を示す全体断面図である。 同じく分解斜視図である。 同じく転がり軸受の単体正面図である。 従来のボールねじ装置の全体断面図である。

符号の説明

１ ボールねじ装置
７ 第一偏心凹部
８ 第二偏心凹部
９ 歯車
９ｂ 径方向基部
１２ ボールねじ
１２ａ 被覆部
１３ ナット部材
１５ ねじ溝
１７ ねじ軸
１８ ねじ溝
２０ ボール群
２２ ボール循環溝
２３ 保持器リング
３０ 転がり軸受
３１ 転がり軸受
３３ 外輪部材

Claims (2)

1. 径方向内外位置に配置されて軸方向に相対移動可能に設けられた筒状のナット部材およびねじ軸と、前記ナット部材の内周面およびねじ軸の外径面に形成されたねじ溝に転動自在に配置された複数個のボールとを備え、
   前記ナット部材の軸方向一方端部と、該ナット部材に駆動力を伝達するための駆動力伝達部材の径方向基端部とが、転がり軸受の外輪部材に軸方向に並べて外嵌して配置された、ことを特徴とするボールねじ装置。
2. 請求項１記載のボールねじ装置において、
   前記転がり軸受の外輪部材の外径面に、該転がり軸受の軸中心から偏心した環状の第一偏心凹部が形成され、
   前記駆動力伝達部材として樹脂製歯車が用いられ、該樹脂製歯車の形成用樹脂を前記第一偏心凹部に充填するよう該樹脂歯車が射出成形され、
   前記外輪部材の外径面の、前記第一偏心凹部に軸方向に離隔した位置に環状の第二偏心凹部が形成され、該第二偏心凹部に前記ナット部材の軸方向一方端部が嵌合された、ことを特徴とするボールねじ装置。

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