JP2016205618A - Ball Screw - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はボールねじに関する。 The present invention relates to a ball screw.
直動アクチュエータに使用されるボールねじは、コンパクト化のために、スラスト荷重、ラジアル荷重、モーメント荷重の複合荷重が負荷されることが一般的となっている。そのため、純スラスト荷重だけでなく、複合荷重を受けることができるボールねじが提案されている(例えば特許文献1、2を参照)。
しかしながら、特許文献1、2に開示のボールねじでは、スラスト荷重、ラジアル荷重、モーメント荷重の全てを十分に受けることは困難であった。例えば特許文献2に開示のボールねじは、スラスト荷重の負荷容量が低くスラスト荷重に対して短寿命であった。
Ball screws used for linear motion actuators are generally subjected to a composite load of thrust load, radial load, and moment load for compactness. Therefore, a ball screw capable of receiving not only a pure thrust load but also a composite load has been proposed (see, for example,
However, it is difficult for the ball screws disclosed in
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、スラスト荷重、ラジアル荷重、モーメント荷重の複合荷重が負荷されても長寿命なボールねじを提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a ball screw having a long life even when a combined load of a thrust load, a radial load, and a moment load is applied.
前記課題を解決するため、本発明の一態様に係るボールねじは、ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、を有し、ねじ軸はナットを貫通し、ねじ軸の外周面に形成された螺旋溝とナットの内周面に形成された螺旋溝とが対向して、ボールが転動するボール転動路が形成され、ボールはボール転動路内に配置され、ねじ軸とナットとを相対回転運動させることにより、ボール転動路内でのボールの転動を介して、ねじ軸とナットとが軸方向に相対移動するようになっており、ナットの内周面の軸方向両端部は、該軸方向両端部の間の軸方向中央部よりも大径な円柱面となっており、円柱面とねじ軸の外周面との間に、複数のローラがナットの周方向に沿って互いに平行に並べられ転動自在とされている。 In order to solve the above problems, a ball screw according to an aspect of the present invention includes a screw shaft, a nut, and a plurality of balls, and the screw shaft passes through the nut and is formed on an outer peripheral surface of the screw shaft. The spiral groove formed on the inner peripheral surface of the nut is opposed to the ball to form a ball rolling path on which the ball rolls, and the ball is disposed in the ball rolling path. , And the screw shaft and the nut move relative to each other in the axial direction through the rolling of the ball in the ball rolling path. The part is a cylindrical surface having a larger diameter than the axially central part between both axial ends, and a plurality of rollers are provided along the circumferential direction of the nut between the cylindrical surface and the outer peripheral surface of the screw shaft. They are arranged parallel to each other and can be rolled.
上記一態様に係るボールねじにおいては、ボール転動路の接触角を45°以上に設定してもよい。また、上記一態様に係るボールねじにおいては、ローラの長さを、ねじ軸の螺旋溝のピッチとボールの直径との和よりも大きくしてもよい。さらに、上記一態様に係るボールねじにおいては、複数のローラを転動自在に保持する保持器を備え、複数のローラが保持器内にナットの周方向に等間隔をあけて並べられていてもよい。さらに、上記一態様に係るボールねじにおいては、ローラの軸方向端部に面取りを形成してもよい。 In the ball screw according to the above aspect, the contact angle of the ball rolling path may be set to 45 ° or more. In the ball screw according to the above aspect, the length of the roller may be larger than the sum of the pitch of the spiral groove of the screw shaft and the diameter of the ball. Furthermore, the ball screw according to the above aspect includes a cage that holds a plurality of rollers in a rollable manner, and the plurality of rollers may be arranged in the cage at equal intervals in the circumferential direction of the nut. Good. Furthermore, in the ball screw which concerns on the said one aspect | mode, you may form a chamfer in the axial direction edge part of a roller.
本発明のボールねじは、スラスト荷重、ラジアル荷重、モーメント荷重の複合荷重が負荷されても長寿命である。 The ball screw of the present invention has a long life even when a combined load of a thrust load, a radial load, and a moment load is applied.
本発明の一実施形態を、図1を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るボールねじを、軸方向に沿う平面で切断して示した断面図である。
図1に示すように、ボールねじは、略円柱状のねじ軸1と、略円筒状のナット2と、複数のボール3と、複数のローラ4(例えばニードルローラ)と、を有しており、ねじ軸1はナット2を貫通している。
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a ball screw according to an embodiment of the present invention cut along a plane along the axial direction.
As shown in FIG. 1, the ball screw has a substantially
ねじ軸1の外周面には螺旋状に連続する螺旋溝1aが形成され、また、ナット2の内周面には螺旋状に連続する螺旋溝2aが形成されており、これら両螺旋溝1a、2aが対向して、ボール3が転動する螺旋状のボール転動路11が形成されている。そして、ボール転動路11内には複数のボール3が転動自在に配置されている。
A
また、ナット2の内周面の軸方向両端部は、該軸方向両端部の間の軸方向中央部よりも大径な円柱面13となっているため、ナット2の円柱面13とねじ軸1の外周面との間に環状の空間が形成されている。そして、これらの軸方向両端の環状の空間に複数のローラ4が装填されている。複数のローラ4は、その回転軸を互いに平行にして、ナット2の周方向に沿って並べられている。よって、複数のローラ4は、円柱面13とねじ軸1の外周面との間に配置されて、転動自在とされている。
Moreover, since the axial direction both ends of the inner peripheral surface of the
なお、図1には図示されていないが、本実施形態のボールねじは、ボール3をボール転動路11の終点から始点へ戻し循環させるボール戻し路を備えている。このボール戻し路は、例えばリターンチューブ、循環コマ、エンドキャップ、又はエンドデフレクタにより構成される。そして、ボール転動路11とボール戻し路により無端状の循環径路が形成される。また、本実施形態のボールねじは、図1に示すように、ナット2の軸方向端部に取り付けられねじ軸1に摺接する略環状の接触シール5、5を備えている。ただし、接触シール5、5は備えていなくてもよい。
Although not shown in FIG. 1, the ball screw according to the present embodiment includes a ball return path for circulating the
本実施形態のボールねじにおいてボール3は、ボール転動路11内を移動しつつねじ軸1の回りを回ってボール転動路11の終点に至り、そこでボール転動路11から掬い上げられてボール戻し路の一方の端部に入る。ボール戻し路に入ったボール3はボール戻し路内を通ってボール戻し路の他方の端部に達し、そこからボール転動路11の始点に戻されるようになっている。
In the ball screw of the present embodiment, the
よって、本実施形態のボールねじは、ねじ軸1とナット2を相対回転運動させると、ボール転動路11内でのボール3の転動を介して、ねじ軸1とナット2とが軸方向に相対直線移動するようになっている。そして、ボール3は、無端状の循環径路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸1とナット2とは継続的に相対直線移動することができる。
Therefore, in the ball screw of this embodiment, when the
このような構成の本実施形態のボールねじは、軸方向両端に配されたローラ4がラジアル荷重及びモーメント荷重を受けることができ、軸方向中央に配されたボール3がスラスト荷重を受けることができる。よって、本実施形態のボールねじは複合荷重を受けることができ、複合荷重が負荷されても長寿命である。
In the ball screw of this embodiment having such a configuration, the
詳述すると、ローラ4はラジアル荷重の負荷能力が高く、また、いかなる方向のラジアル荷重であっても受けることができる。また、ローラ4は、軸方向両端に離れて配されているので、モーメント荷重を受ける能力が優れている。よって、本実施形態のボールねじは、ラジアル荷重とモーメント荷重の負荷容量が高い。
ローラ4の長さは特に限定されるものではないが、ねじ軸1の螺旋溝1aのピッチPとボール3の直径との和よりも大きくしてもよいし、ボール3の直径の2倍以上としてもよい。このような構成であれば、ラジアル荷重及びモーメント荷重を受ける能力がより優れる。ローラ4の長さLとねじ軸1の螺旋溝1aのピッチPとの関係について、図2を参照しながら、以下に説明する。
More specifically, the
The length of the
ローラ4の長さLは、ねじ軸1の螺旋溝1aのピッチPよりも長いことが好ましく、ねじ軸1の螺旋溝1aのピッチPとボール3の直径との和よりも大きいことがより好ましい。このような構成であれば、ローラ4の外周面は軸方向の少なくとも2箇所でねじ軸1のランド部と接触するため、ローラ4はねじ軸1を介してラジアル荷重を効果的に受けつつ、姿勢が安定する。
ローラ4のねじ軸1との接触位置は、ねじ軸1の回転に伴って軸方向に移動するので、ローラ4の長さLがねじ軸1の螺旋溝1aのピッチP以下であると、ローラ4の外周面とねじ軸1のランド部との接触部分が軸方向で1箇所となる。そうすると、ねじ軸1のランド部との接触部分がローラ4の軸方向端部近傍に偏ることとなるので、ローラ4がねじ軸1の螺旋溝1aに落ち込むおそれがある。
The length L of the
Since the contact position of the
また、ボール転動路11の接触角αは特に限定されるものではないが、スラスト荷重の負荷能力を高めるためには接触角αは大きくすることが好ましく、45°以上(例えば60°)に設定することができる。
さらに、本実施形態のボールねじは、複数のローラ4を転動自在に保持する保持器14(図3を参照)を備えていてもよい。そして、その保持器14内に複数のローラ4がナット2の周方向に等間隔をあけて並べられていてもよい。保持器14の種類は特に限定されるものではないが、金属製のもみ抜き保持器や樹脂製の成形保持器を使用することができる。また、保持器14は、内径側部分がねじ軸1に接触しないように、外径案内方式の保持器とすることが好ましい。
Further, the contact angle α of the
Furthermore, the ball screw of the present embodiment may include a retainer 14 (see FIG. 3) that holds the plurality of
このような本実施形態のボールねじは、スラスト荷重、ラジアル荷重、モーメント荷重のいずれの荷重に対しても負荷容量が高く、スラスト荷重、ラジアル荷重、モーメント荷重の複合荷重が負荷されても長寿命である。よって、本実施形態のボールねじは直動アクチュエータに好適に使用可能であり、自動車用直動アクチュエータ、一般産業用直動アクチュエータのコンパクト化と長寿命化に寄与する。 Such a ball screw of this embodiment has a high load capacity with respect to any of thrust load, radial load, and moment load, and has a long life even when combined with thrust load, radial load, and moment load. It is. Therefore, the ball screw of this embodiment can be used suitably for a linear actuator, and contributes to the compactness and long life of the linear actuator for automobiles and the linear actuator for general industries.
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。例えば、螺旋溝1a,2aの断面形状は、曲率中心の異なる2つの円弧を組合せた略V字状をなすゴシックアーク状でもよいし、単一の円弧からなる曲線状でもよい。
また、ローラ4の軸方向両端部には、ローラ4の軸方向端面の直径がローラ4の直径よりも小さくなるように面取りを形成してもよい。ローラ4の軸方向両端部に面取りが形成されていると、ローラ4の軸方向両端部がねじ軸1のランド部と衝突して損傷することが防止される。この点について、以下に詳述する。
In addition, this embodiment shows an example of this invention and this invention is not limited to this embodiment. In addition, various changes or improvements can be added to the present embodiment, and forms to which such changes or improvements are added can also be included in the present invention. For example, the cross-sectional shape of the
Further, chamfering may be formed at both axial ends of the
ローラ4は、ナット2の円柱面13とねじ軸1の外周面(ランド部の表面)との間を転動しつつねじ軸1の周りを転動する。このとき、ローラ4はねじ軸1のランド部と接触する。また、ねじ軸1は、ナット2に対して軸方向に相対移動するため、ローラ4の外周面とねじ軸1の外周面との間には滑りが生じる。さらに、ローラ4のねじ軸1との接触位置は、ねじ軸1の回転に伴って軸方向に移動する。
ローラ4の軸方向両端部に面取りが形成されていない場合には、ローラ4がねじ軸1のランド部に乗り上げる際に、ローラ4の軸方向両端部の角部がねじ軸1のランド部やねじ軸1の螺旋溝1aのランド部との境界部分に衝突するおそれがある。しかしながら、ローラ4の軸方向両端部に面取りが形成されていれば、ローラ4がねじ軸1のランド部に乗り上げる際に、上記のような衝突が抑制される。
The
When chamfering is not formed at both axial end portions of the
1 ねじ軸
1a 螺旋溝
2 ナット
2a 螺旋溝
3 ボール
4 ローラ
11 ボール転動路
13 円柱面
14 保持器
α 接触角
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、
前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋溝とが対向して、前記ボールが転動するボール転動路が形成され、
前記ボールは前記ボール転動路内に配置され、
前記ねじ軸と前記ナットとを相対回転運動させることにより、前記ボール転動路内での前記ボールの転動を介して、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向に相対移動するようになっており、
前記ナットの内周面の軸方向両端部は、該軸方向両端部の間の軸方向中央部よりも大径な円柱面となっており、前記円柱面と前記ねじ軸の外周面との間に、複数のローラが前記ナットの周方向に沿って互いに平行に並べられ転動自在とされているボールねじ。 A screw shaft, a nut, and a plurality of balls;
The screw shaft passes through the nut;
The spiral groove formed on the outer peripheral surface of the screw shaft and the spiral groove formed on the inner peripheral surface of the nut face each other to form a ball rolling path on which the ball rolls.
The ball is disposed in the ball rolling path;
By relatively rotating the screw shaft and the nut, the screw shaft and the nut are relatively moved in the axial direction through rolling of the ball in the ball rolling path. And
Both end portions in the axial direction of the inner peripheral surface of the nut are cylindrical surfaces larger in diameter than the central portion in the axial direction between the both end portions in the axial direction, and between the cylindrical surface and the outer peripheral surface of the screw shaft. And a plurality of rollers arranged in parallel with each other along the circumferential direction of the nut so as to be freely rollable.
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