JP4086623B2 - Ball screw device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂歯車装置を備えたボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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し、ナット部材の外周に環状凸部を形成して、この環状凸部を形成した部分に樹脂を射出成型するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１は、ボールねじ装置１００に樹脂歯車装置１０１を用いた例を示している。この樹脂歯車１０２は、筒状のナット部材１０３における端部外周面を嵌合するよう、ナット部材１０３に一体的に形成されるものである。
【０００４】
ナット部材１０３は、熱間鍛造によって筒状に形成され、その端部外周面に径方向外向きに突出する環状凸部１０４を一体的に有している。この環状凸部１０４に樹脂を射出成型することで、樹脂歯車１０２がナット部材１０３に一体的に形成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２５７２０８号（第２頁，第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のボールねじ装置１００における樹脂歯車装置１０１では、ナット部材１０３は熱間鍛造によって製造されるものであり、かつその外周部に樹脂歯車１０２となる樹脂を射出成型するための環状凸部１０４を一体的に有した構成であるため、製造コストが高い。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のボールねじ装置は、軸心回りに回転自在に筒状のブラケットが設けられ、このブラケットの外周部に樹脂を射出成型することで形成された樹脂歯車が設けられ、この樹脂歯車の回り止めとして、前記ブラケットの外周部に転造成形によって形成された凹凸部が用いられ、前記ブラケットの内周面の軸方向中途位置に、径方向内方に突出する隔壁が形成され、前記ブラケットの軸方向一方側内周面にボールねじのナット部材が設けられ、前記ナット部材は、その内端面に形成された切欠きが前記隔壁と軸方向で嵌合することにより前記ブラケットと回転一体とされ、前記隔壁を間にして前記ナット部材に対して軸方向に並べられるよう前記ブラケットの軸方向他方側内周面に軸受部材が、前記隔壁により軸方向に位置決めされた状態で内嵌されている。
【００１１】
この構成において、心金の製造が容易で製造コストを低減することができるとともに、設計の自由度をあげることができることに加え、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の径を小さくすることができ、従って、リード角が従来品に比べて大きくすることが可能となり、これによって、ボールねじの効率が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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は歯車をブラケットに射出成型した状態の斜視図、図５はボールの動きを示す断面図である。
【００１３】
図１〜図３に示すように、本発明のボールねじ装置１は、軸方向に一対のフランジを有するプーリ２における前記フランジ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。
【００１４】
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第二フランジ６とを備える。
【００１５】
本発明の実施形態におけるボールねじ装置１は、ブラケット７を有する。このブラケット７は、金属材（例えばＪＩＳ規格Ｓ２０Ｃ）から冷間鍛造によって円筒形状に形成されている。
【００１６】
ブラケット７の外筒部７ａにおける軸方向外周中心部位に、セレーション形状の凹凸部（以下係合部という）８が、所定の転造用具を用い転造成形によって、全周に亙って形成されている。なお、凹凸部８の軸方向幅は、転造用具の加工部分の幅に等しく形成されている。
【００１７】
ブラケット７の外筒部７ａに係合部８を介して樹脂製の歯車９が、ブラケット７に対して射出成形により一体的に形成されて、樹脂歯車装置９Ａが構成されている。すなわち、ブラケット７を心金として、歯車９の内周面に係合部８の凹凸が入り込むことで係合部８が回り止め部とされ、ブラケット７が歯車９と軸心回りに回転一体に構成される。
【００１８】
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。
【００１９】
ブラケット７の内周面の軸方向所定位置に、径方向内方に突出する隔壁１１が形成されている。この隔壁１１は、円周方向等配位置の複数箇所に形成されている。これら隔壁１１の内径は、後述のボールねじ１２におけるナット部材１３の内径よりも小さく、ねじ軸１７の外径よりも大きい値に設定されている。
【００２０】
すなわち隔壁１１の内径は、ボールねじ１２における保持器リング２３の端面に当接可能な値に設定されている。
【００２１】
ボールねじ装置１は、ブラケット７の軸方向一方側内周面に配置されたボールねじ１２を有する。ボールねじ１２は、ブラケット７の軸方向一方側内周面に軸心回りに回転一体に嵌合される円筒状のナット部材１３を有する。このナット部材１３の端面に、各隔壁１１と嵌合する切欠き１４が形成され、これら各切欠き１４と前記隔壁１１とが軸方向で嵌合することにより、ナット部材１３がブラケット７に軸心回りに確実に回転一体な構成となっている。ナット部材１３は、その切欠１４端面が隔壁１１の軸方向一方側端面に当接されている。ナット部材１３に、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。
【００２２】
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をそれぞれ独立して転動循環させる構成となっている。
【００２３】
さらに具体的には、図５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。
【００２４】
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群２０（ボール２０ａ）をねじ軸１７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。
【００２５】
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。
【００２６】
ねじ軸１７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。
【００２７】
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、転がり軸受（アンギュラ玉軸受）３０が嵌着されている。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。
【００２８】
ブラケット７の隔壁１１に対する内周面他方側に、転がり軸受（アンギュラ玉軸受）３１が、ボールねじ１２に対して軸方向に並べられるように嵌着されている。この転がり軸受３１は、ブラケット７の内周面に嵌着される、軸受部材としての外輪部材３３と、回転軸４に軸心回りに回転一体に組付けられるとともに第二フランジ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。この転がり軸受３１における外輪部材３３の側面は、隔壁１１の側面に当接している。
【００２９】
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ある。この状態におけるボールねじ１２では、その保持器リング２３の端面が、隔壁１１の端面に軸方向で当接している。またプーリ２では、第一フランジ５と、第二フランジ６とが軸方向で離隔している。この状態では、ベルト３の巻掛径が小さくなっている。
【００３０】
ところで、上記状態から減速歯車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。この歯車９の回転に伴なって、これと回転一体に設けられているブラケット７が軸心回りに回転する。ブラケット７が軸心回りに回転すると、これに一体に組込まれているボールねじ１２のナット部材１３が、ねじ軸１７の回りを軸心回りに回転する。
【００３１】
そうすると、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が軸心回りに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。
【００３２】
ナット部材１３が軸方向に移動すると、これに伴なって、ナット部材１３に一体のブラケット７、ブラケット７に一体の歯車９、およびブラケット７に一体の転がり軸受３１も軸方向に移動し、第二フランジ６が軸方向に移動する。
【００３３】
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押圧力を受けて、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。
【００３４】
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の端面が隔壁１１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。
【００３５】
ところで、本発明の実施形態では、転がり軸受３１は、ブラケット７の隔壁１１を介してボールねじ１２に対する、ブラケット７の内周面他方側に並べられるように嵌着されている構成である。
【００３６】
このため、従来のように、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。
【００３７】
そして本発明の実施形態のように、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。
【００３８】
加えて、樹脂製の歯車９の回り止めとして、所定の転造用具を用いてブラケット７の外筒部７ａにセレーション形状に凹凸部８を形成するだけなので、回り止めを含めたブラケット７の製造が従来に比べて容易である。また、ブラケット７に回り止めを一体に形成する場合は、回り止めの軸方向位置が制限されていたのに対し、ブラケット７の製造後に所定の転造用具を用いて凹凸部８を形成する場合は、転造用具の位置を軸方向で移動することで、ブラケット７の外筒部７ａにおける必要な軸方向位置に回り止めを形成することができるので、設計の自由度があがる。
【００３９】
あるいは、ブラケット７の外筒部７ａに、軸方向全域に亙って形成したセレーションを、必要な部位だけ残して旋削するような場合に比べて無駄がなく、この旋削のために生じていたばりを取除く作業も不要になり、製造コストの低減を図り得る。
【００４０】
図６〜図１０に基づいて、他の実施形態に係るボールねじ装置を説明する。この実施形態のボールねじ装置が上記実施形態のボールねじ装置１と異なる部分を説明する。
【００４１】
上記実施形態では、ブラケット７は、金属材から冷間鍛造によって円筒形状に形成したのに対し、この実施形態では、ブラケット５０は、板金をプレス加工することによって円筒形状に形成されている。
【００４２】
このブラケット５０は、外筒部５１とこの外筒部５１の軸方向一方側から外筒部５１の内周面に沿って重ねるように軸方向途中まで折曲形成された内筒部５２と、この内筒部５２の軸方向他方側端部から径方向内方に向けて折曲形成された隔壁５３とを備える。このように、外筒部５１の内周面に沿って重ねるように軸方向途中まで折曲形成された内筒部５２と、この内筒部５２の軸方向他方側端部から径方向内方に向けて折曲形成された隔壁５３とを備えた構成により、板金をプレス加工することによって製造していても、ブラケット５０として充分な剛性が得られる。
【００４３】
この隔壁５３は、内筒部５２の円周方向等配位置に複数箇所形成されている。また、隔壁５３のうちの一個は、その先端部がさらに軸方向一方側に向けて折曲された折曲部５４が形成されている。
【００４４】
ブラケット５０の外筒部５１の外周面軸方向略中心部位に、上記実施形態と同様に所定の転造用具を用いて凹凸部５０ａが形成され、この凹凸部５０ａに対して樹脂を射出することにより歯車５５が成形され、ブラケット５０と歯車５５とで樹脂歯車装置５５Ａが構成されている。すなわちこの構成により、凹凸部５０ａが回り止めとなって、ブラケット５０と歯車５５とが軸心回りに回転一体となっている。
【００４５】
このような構成によれば、上記実施形態と同様、回り止めを含めたブラケット５０の製造が従来に比べて容易で、ブラケット５０の外周部における必要な軸方向位置に回り止めを形成することができるので、設計の自由度があがる。
【００４６】
あるいは、ブラケット５０の外周部の軸方向全域に亙って形成したセレーションを、必要な部位だけ残して旋削するような場合に比べて無駄がなく、製造コストの低減を図り得る。
【００４７】
ところで、この実施形態におけるボールねじ５６は、保持器を有しない総ボール型のボールねじ５６であり、円筒形状のナット部材５７と、このナット部材５７の内径側に配置されるねじ軸５８と、ナット部材５７とねじ軸５８との間に転動自在に配置されるボール５９ａからなる２条のボール群５９とを備える。
【００４８】
ボールねじ５６におけるナット部材５７の端面に、各隔壁５３と嵌合する切欠き５６ａが形成され、これら各切欠き５６ａと前記隔壁５３とが軸方向で嵌合することにより、ナット部材５７がブラケット５０に軸心回りに確実に回転一体な構成となっている。
【００４９】
ブラケット５０の軸方向一方側内周面に、軸心回りに回転一体に嵌合される。ナット部材５７の軸方向他方側端面と隔壁５３の一方側面とが当接している。ナット部材５７には、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６０が形成されている。
【００５０】
ねじ軸５８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。図１０に示すように、ねじ軸５８の、軸方向他方側開口の外周面の一部が所定周長を有するよう円周方向に沿って切欠かれて切欠部６２が形成され、その切欠部６２の周方向一方側端面が折曲片５４の周方向他方側の端面５４ａに当接する当接面６３とされている。後述するように、切欠部６２の当接面６３と、折曲片５４の端面５４ａとで、ナット部材５７が軸心回りに必要以上に回転するのを防止するためのストッパ部が構成される。折曲片５４は、ブラケット５０を、板金をプレス加工して製造する際に、同時に形成される。
【００５１】
切欠部６２の深さｈは周方向に一定であり、折曲片５４の軸方向長さと同程度に形成されている。切欠部６２の周方向長さは、リード角、ストロークを考慮して決定される。この実施形態の場合、ねじ軸５８に形成した切欠部６２の周方向長さは、ねじ軸５８の半周を超えた長さに設定されている。
【００５２】
ねじ軸５８の外周面には２条の平行なねじ溝７５が形成されている。これらねじ溝７５の途中には、それぞれのねじ溝７５を別個に閉ループとするボール循環溝７６が形成されている。ねじ軸５８の内周面途中に形成された補強部６４に対して内周面一方側に、転がり軸受６５が嵌着されている。この転がり軸受６５は、ねじ軸５８の内周面に嵌合する外輪部材６７と、内輪部材６８と、外輪部材６７および内輪部材６８の間で軌道面間に転動自在に配置される複数個の玉６９とを備える。
【００５３】
ブラケット５０の隔壁５３に対する内周面他方側に、転がり軸受６６が、ボールねじ５６に対して軸方向に並べられるように嵌着されている。この転がり軸受６６は、隔壁５３の側面に当接する外輪部材７０と、第二フランジ６に一体形成された筒軸３８が挿通される内輪部材７１と、外輪部材７０と内輪部材７１との間で軌道面間に転動自在に配置される複数個の玉７２とを備える。他の部分の構成は、上記実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
上記構成において、図６は、ボールねじ５６が最も縮んで第一フランジ５と第二フランジ６とが軸方向に最も隔離した状態であり、ベルト３の巻掛径が小さい状態である。この状態では、切欠部６２の当接面６３と折曲片５４の端面５４ａとが当接して上述のようにストッパ部を構成しており、これによりナット部材５７は、折曲片５４の端面５４ａが切欠部６２の当接面６３に当接する方向に回転するのが防止された状態にある。
【００５５】
この状態からナット部材５７が、折曲片５４の端面５４ａが切欠部６２の当接面６３から離れる方向に、歯車５５およびブラケット５０とともに軸心回りに回転すると、図７に示すようにナット部材５７が左方に移動する。そして同図に示すように、第二フランジ６が第一フランジ５に軸方向で接近し、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し、ベルト３の巻掛径が最大となる。
【００５６】
そして、この実施形態においても転がり軸受６６は、ブラケット５０の隔壁５３を介して、ボールねじ５６に対してブラケット５０の内周面他方側に並べられるように嵌着されている構成である。
【００５７】
このため、従来のように、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。
【００５８】
そして本発明の実施形態のように、ボールねじ５６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ることによって、ボールねじ５６の効率を向上させることができ、ナット部材５７の回転角度に対応するナット部材５７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。
【００５９】
加えて、折曲片５４を有するブラケット５０全体、すなわち外筒部５１、内筒部５２、隔壁５３および隔壁５３のうちの一個に形成されてストッパ部を構成する折曲部５４を、板金をプレス加工することによって形成しているので、ブラケット５０を冷間鍛造によって製造する場合に必要であったばり除去などの作業が不要になるなど、冷間鍛造の場合に比べて安価なコストで製造可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明のボールねじ装置によれば、心金の製造が容易で製造コストを低減することができるとともに、設計の自由度をあげることができることに加え、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の径を小さくすることができ、従って、リード角を従来品に比べて大きくすることが可能となり、これによって、ボールねじの効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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。
【図２】 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。
【図３】 同じく分解斜視図である。
【図４】 同じく樹脂歯車装置の斜視図である。
【図５】 同じくボールの動きを示す断面図である。
【図６】 別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。
【図７】 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。
【図８】 同じく分解斜視図である。
【図９】 同じく樹脂歯車装置の斜視図である。
【図１０】 同じくねじ軸の単体斜視図である。
【図１１】 従来の樹脂歯車を含むボールねじ装置の断面図である。
【符号の説明】
１ ボールねじ装置
７ ブラケット
７ａ 外筒部
８ 係合部
９Ａ 樹脂歯車装置
１１ 隔壁
１２ ボールねじ
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ball screw device having a tree fat gearing.
[0002]
[Prior art]
A conventional ball screw device has a configuration that converts torque into thrust between a nut member and a screw shaft, or converts thrust into torque, and has an annular protrusion formed on the outer periphery of the nut member. There is one in which resin is injection-molded in a portion where the annular convex portion is formed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
FIG. 11 shows an example in which a resin gear device 101 is used for the ball screw device 100. The resin gear 102 is formed integrally with the nut member 103 so as to fit the outer peripheral surface of the end portion of the cylindrical nut member 103.
[0004]
The nut member 103 is formed into a cylindrical shape by hot forging, and has an annular convex portion 104 that protrudes radially outward on the outer peripheral surface of the end portion. The resin gear 102 is integrally formed with the nut member 103 by injection molding resin on the annular convex portion 104.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-257208 (second page, FIG. 2)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the resin gear device 101 in the conventional ball screw device 100 described above, the nut member 103 is manufactured by hot forging, and an annular convex portion 104 for injection molding a resin to be the resin gear 102 on the outer periphery thereof. The manufacturing cost is high.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The ball screw device of the present invention is provided with a cylindrical bracket that is rotatable around an axis, and a resin gear formed by injection molding of resin on the outer periphery of the bracket. As the stopper, an uneven portion formed by rolling molding is used on the outer peripheral portion of the bracket, and a partition wall protruding inward in the radial direction is formed at an intermediate position in the axial direction of the inner peripheral surface of the bracket. A ball screw nut member is provided on the inner peripheral surface on one axial side, and the nut member is integrally rotated with the bracket by a notch formed in the inner end surface thereof being fitted in the partition wall in the axial direction. In a state where the bearing member is positioned in the axial direction by the partition wall on the inner peripheral surface on the other side in the axial direction of the bracket so that the partition wall is arranged in the axial direction with respect to the nut member It has been fitted.
[0011]
In this configuration, the mandrel can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced, and the degree of freedom in design can be increased. In addition, the rolling bearing is arranged on the inner diameter side of the ball screw. Therefore, the diameter of the ball screw can be reduced by that amount, and therefore, the lead angle can be increased as compared with the conventional product, thereby improving the efficiency of the ball screw.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a ball screw device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are overall sectional views showing a use state of a ball screw device showing an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view, FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a gear is injection-molded on a bracket, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the movement of a ball.
[0013]
As shown in FIGS. 1 to 3, the ball screw device 1 of the present invention is wound around the pulley 2 by changing the axial separation distance between the flanges in the pulley 2 having a pair of flanges in the axial direction. Used to change the winding diameter of the belt 3.
[0014]
The pulley 2 includes a first flange 5 provided integrally with the rotary shaft 4 so as to rotate about the axis, and a second flange 6 provided so as to rotate integrally with the rotary shaft 4 about the axis and slidable along the axial direction. With.
[0015]
The ball screw device 1 in the embodiment of the present invention has a bracket 7. The bracket 7 is formed in a cylindrical shape by cold forging from a metal material (for example, JIS standard S20C).
[0016]
A serration-shaped concavo-convex portion (hereinafter referred to as an engaging portion) 8 is formed over the entire circumference by rolling using a predetermined rolling tool at the axially outer peripheral center portion of the outer cylindrical portion 7a of the bracket 7. ing. In addition, the axial direction width | variety of the uneven | corrugated | grooved part 8 is formed equal to the width | variety of the process part of a rolling tool.
[0017]
A resin gear 9 is integrally formed on the outer cylinder portion 7a of the bracket 7 via an engaging portion 8 by injection molding to form a resin gear device 9A. That is, with the bracket 7 as a mandrel, the projections and depressions of the engaging portion 8 enter the inner peripheral surface of the gear 9 so that the engaging portion 8 becomes a rotation preventing portion, and the bracket 7 rotates integrally with the gear 9 around the axis. Composed.
[0018]
The outer peripheral tooth portion 9a of the gear 9 is meshed with the tooth portion 10a of the reduction gear 10 that is rotated by a driving force transmitted from a rotational power source (not shown).
[0019]
A partition wall 11 projecting radially inward is formed at a predetermined axial position on the inner peripheral surface of the bracket 7. The partition walls 11 are formed at a plurality of positions at equal circumferential positions. The inner diameters of the partition walls 11 are set to a value smaller than the inner diameter of the nut member 13 in the ball screw 12 described later and larger than the outer diameter of the screw shaft 17.
[0020]
That is, the inner diameter of the partition wall 11 is set to a value that can contact the end face of the cage ring 23 of the ball screw 12.
[0021]
The ball screw device 1 has a ball screw 12 disposed on the inner peripheral surface on one axial side of the bracket 7. The ball screw 12 has a cylindrical nut member 13 that is fitted to the inner peripheral surface on one side in the axial direction of the bracket 7 so as to rotate together around the axis. A cutout 14 that fits with each partition wall 11 is formed on the end surface of the nut member 13, and the nut member 13 is pivoted to the bracket 7 by fitting each cutout 14 and the partition wall 11 in the axial direction. It has a structure that is reliably rotated around the center. The nut member 13 has a notch 14 end face in contact with an end face on one axial side of the partition wall 11. In the nut member 13, a single thread groove 15 having a predetermined lead angle continuous between both end portions is formed on the inner peripheral surface.
[0022]
The ball screw 12 has a cylindrical screw shaft 17 disposed on the inner diameter side of the nut member 13 and having a center hole 16. The screw shaft 17 is non-rotatably supported around a shaft center by a predetermined support device (not shown) and is supported immovably in the axial direction. The threaded shaft 17 has three threaded grooves 18 on the outer peripheral surface having a predetermined lead angle that are mutually parallel and independent closed loops. With this configuration, the ball group 20 fitted in the thread groove 18 is configured to circulate and circulate independently.
[0023]
More specifically, as shown in FIG. 5, each screw groove 18 has a ball circulation groove 22 that makes the end portions of the screw groove 18 having a predetermined lead angle continuous with each other at an angle different from the lead angle. Each thread groove 18 is individually closed loop by the ball circulation groove 22.
[0024]
These ball circulation grooves 22 are portions that communicate the upstream side and the downstream side of each screw groove 18. In other words, these ball circulation grooves 22 are configured so that the ball group 20 (ball 20a) positioned on the downstream side of each screw groove 18 sinks to the inner diameter side of the screw shaft 17 and returns to the upstream side. It is formed in a serpentine shape while being formed deeper than that.
[0025]
The ball screw 12 includes three rows of the ball groups 20 that are rotatably arranged between the screw grooves 15 and 18, and cages that hold the three rows of the ball groups 20 at equal circumferential positions. And a ring 23. In this cage ring 23, pockets 23a along the axial direction are formed at equidistant positions in the circumferential direction. A total of three balls 20a of each ball group 20 are arranged in each of these pockets 23a. The cage ring 23 is loosely fitted on the screw shaft 17.
[0026]
A retaining ring 26 is fitted in a circumferential groove 25 formed in the reduced diameter portion 24 of the screw shaft 17, and a step in the reduced diameter portion 24 formed on one side of the outer peripheral portion of the screw shaft 17 at one end of the retainer ring 23. A flange 28 that engages with the wall 27 is formed, and the flange 28 has a slight play in the axial direction between the retaining ring 26 and the stepped wall 27.
[0027]
An annular reinforcing portion 29 is formed in the middle of the inner peripheral surface of the screw shaft 17, and a rolling bearing (on one side of the inner peripheral surface of the reinforcing portion 29 and an inner portion facing the reduced diameter portion 24 of the screw shaft 17 is provided. An angular ball bearing) 30 is fitted. This rolling bearing 30 rolls on the inner and outer raceway surfaces between an outer ring member 32 fitted to the screw shaft 17, an inner ring member 34 through which the rotary shaft 4 is inserted, and between the outer ring member 32 and the inner ring member 34. A plurality of balls 36 arranged freely.
[0028]
A rolling bearing (angular ball bearing) 31 is fitted to the other side of the inner peripheral surface of the bracket 7 with respect to the partition wall 11 so as to be aligned with the ball screw 12 in the axial direction. The rolling bearing 31 is integrally fitted to the outer flange member 33 as a bearing member, which is fitted to the inner peripheral surface of the bracket 7, and the rotary shaft 4 so as to rotate integrally around the axis and to the second flange 6. An inner ring member 35 fitted on the outer peripheral surface of the cylindrical shaft 38, and a plurality of balls 37 which are arranged between the outer ring member 33 and the inner ring member 35 so as to roll on the inner and outer raceway surfaces. The side surface of the outer ring member 33 in the rolling bearing 31 is in contact with the side surface of the partition wall 11.
[0029]
In the ball screw device 1 having the above configuration, the state shown in FIG. 1 is a state in which the ball screw 12 is most contracted. In the ball screw 12 in this state, the end face of the cage ring 23 is in contact with the end face of the partition wall 11 in the axial direction. Moreover, in the pulley 2, the 1st flange 5 and the 2nd flange 6 are spaced apart by the axial direction. In this state, the winding diameter of the belt 3 is small.
[0030]
By the way, when the reduction gear 10 rotates about the axis from the above state and the tooth portion 10a rotates, the gear 9 rotates about the axis as the reduction gear 10 rotates. As the gear 9 rotates, the bracket 7 provided integrally with the gear 9 rotates about the axis. When the bracket 7 rotates around the axis, the nut member 13 of the ball screw 12 incorporated in the bracket 7 rotates around the screw shaft 17 around the axis.
[0031]
Then, the three rows of ball groups 20 arranged between the nut member 13 and the screw grooves 15 and 18 of the screw shaft 17 roll along the screw grooves 15 and 18, and the nut member 13 rotates around the axis. While moving in the axial direction (left side in FIG. 1). The balls 20 a constituting the three rows of ball groups 20 reach the ball circulation grooves 22 and circulate through the screw grooves 18.
[0032]
When the nut member 13 moves in the axial direction, the bracket 7 integrated with the nut member 13, the gear 9 integrated with the bracket 7, and the rolling bearing 31 integrated with the bracket 7 also move in the axial direction. The two flanges 6 move in the axial direction.
[0033]
When the second flange 6 moves in the axial direction, the rotating belt 3 receives a pressing force from the opposed inclined surfaces of the first flange 5 and the second flange 6 so that the diameter between the flanges 5 and 6 is increased. As a result, the winding diameter of the belt 3 increases. As shown in FIG. 2, the nut member 13 stops moving in the axial direction when the radially inner portions of the first flange 5 and the second flange 6 contact each other in the axial direction.
[0034]
When the winding diameter of the belt 3 is reduced again, the nut member 13 of the ball screw 12 is axially moved (rightward in FIG. 2) by applying a rotational force in the opposite direction to the gear 9 from the reduction gear 10. When the end surface of the cage ring 23 comes into contact with the end surface of the partition wall 11 as shown in FIG. 1, the nut member 13 stops moving in the axial direction.
[0035]
By the way, in embodiment of this invention, the rolling bearing 31 is the structure currently fitted so that it may be arranged in the inner peripheral surface other side of the bracket 7 with respect to the ball screw 12 via the partition 11 of the bracket 7. FIG.
[0036]
For this reason, the diameter of the ball screw (ball screw device) can be reduced by that amount as compared with the conventional ball screw device in which the pulley-side rolling bearing is arranged on the inner diameter side of the ball screw.
[0037]
Then, as in the embodiment of the present invention, the lead angle can be increased compared to the conventional product by reducing the diameter of the ball screw 12. Since the lead angle can be increased, the efficiency of the ball screw 12 can be improved, and the amount of movement of the nut member 13 in the axial direction corresponding to the rotation angle of the nut member 13 can be increased as compared with the related art. Can be bigger.
[0038]
In addition, as the rotation prevention of the resin gear 9, the uneven portion 8 is simply formed in the serration shape on the outer cylindrical portion 7 a of the bracket 7 using a predetermined rolling tool, so that the bracket 7 including the rotation prevention is manufactured. Is easier than in the past. Further, when the rotation stopper is formed integrally with the bracket 7, the position of the rotation stopper in the axial direction is limited, whereas the uneven portion 8 is formed using a predetermined rolling tool after the bracket 7 is manufactured. Since the rotation stopper can be formed at a required axial position in the outer cylindrical portion 7a of the bracket 7 by moving the position of the rolling tool in the axial direction, the degree of freedom in design is increased.
[0039]
Alternatively, there is no waste compared to the case where the serration formed over the entire axial direction is left on the outer cylindrical portion 7a of the bracket 7 while leaving only a necessary portion, and this is caused by this turning. This eliminates the need for the work to remove, and can reduce the manufacturing cost.
[0040]
A ball screw device according to another embodiment will be described with reference to FIGS. The difference between the ball screw device of this embodiment and the ball screw device 1 of the above embodiment will be described.
[0041]
In the above embodiment, the bracket 7 is formed in a cylindrical shape by cold forging from a metal material. In this embodiment, the bracket 50 is formed in a cylindrical shape by pressing a sheet metal.
[0042]
The bracket 50 includes an outer cylinder part 51 and an inner cylinder part 52 that is bent halfway in the axial direction so as to overlap along the inner peripheral surface of the outer cylinder part 51 from one axial direction side of the outer cylinder part 51; A partition wall 53 that is bent from the other axial end of the inner cylindrical portion 52 toward the radially inner side is provided. In this way, the inner cylinder portion 52 bent halfway in the axial direction so as to overlap along the inner peripheral surface of the outer cylinder portion 51, and the radially inner side from the other axial end of the inner cylinder portion 52 Even if it manufactures by pressing a sheet metal by the structure provided with the partition wall 53 bent toward the direction, sufficient rigidity as the bracket 50 is obtained.
[0043]
The partition walls 53 are formed at a plurality of positions at equal positions in the circumferential direction of the inner cylinder portion 52. In addition, one of the partition walls 53 is formed with a bent portion 54 in which a tip end portion is further bent toward one side in the axial direction.
[0044]
An uneven portion 50a is formed at a substantially central portion in the outer peripheral surface axial direction of the outer cylinder portion 51 of the bracket 50 using a predetermined rolling tool in the same manner as in the above embodiment, and a resin is injected into the uneven portion 50a. Thus, the gear 55 is formed, and the bracket 50 and the gear 55 constitute a resin gear device 55A. That is, with this configuration, the concave and convex portion 50a is prevented from rotating, and the bracket 50 and the gear 55 are integrally rotated around the axis.
[0045]
According to such a configuration, the bracket 50 including the rotation stopper can be easily manufactured as compared with the conventional embodiment, and the rotation stopper can be formed at a necessary axial position on the outer peripheral portion of the bracket 50 as in the above embodiment. Since it can be done, the degree of design freedom increases.
[0046]
Alternatively, the serration formed over the entire axial direction of the outer peripheral portion of the bracket 50 is less wasteful than the case where turning is performed while leaving only necessary portions, and the manufacturing cost can be reduced.
[0047]
By the way, the ball screw 56 in this embodiment is a total ball type ball screw 56 having no cage, a cylindrical nut member 57, a screw shaft 58 disposed on the inner diameter side of the nut member 57, A two-ball group 59 composed of balls 59 a that are arranged to be freely rollable between the nut member 57 and the screw shaft 58 is provided.
[0048]
A notch 56a that fits with each partition wall 53 is formed on the end surface of the nut member 57 in the ball screw 56, and the nut member 57 is attached to the bracket by fitting each notch 56a and the partition wall 53 in the axial direction. 50 has a structure that is securely rotated around the axis.
[0049]
The bracket 50 is fitted to the inner peripheral surface on one side in the axial direction so as to rotate integrally around the axis. The other end surface in the axial direction of the nut member 57 is in contact with one side surface of the partition wall 53. In the nut member 57, a single thread groove 60 having a predetermined lead angle continuous between both end portions is formed on the inner peripheral surface.
[0050]
The screw shaft 58 is supported non-rotatingly around the axis by a predetermined support device (not shown) and is supported immovably in the axial direction. As shown in FIG. 10, a part of the outer peripheral surface of the screw shaft 58 on the other side opening in the axial direction is notched along the circumferential direction so as to have a predetermined circumferential length, thereby forming a notch 62. The one end surface in the circumferential direction is a contact surface 63 that contacts the end surface 54 a on the other circumferential side of the bent piece 54. As will be described later, the abutment surface 63 of the notch 62 and the end surface 54a of the bent piece 54 constitute a stopper portion for preventing the nut member 57 from rotating more than necessary around the axis. . The bent piece 54 is formed simultaneously when the bracket 50 is manufactured by pressing a sheet metal.
[0051]
The depth h of the notch 62 is constant in the circumferential direction, and is formed approximately the same as the axial length of the bent piece 54. The circumferential length of the notch 62 is determined in consideration of the lead angle and stroke. In the case of this embodiment, the circumferential length of the notch 62 formed in the screw shaft 58 is set to a length exceeding the half circumference of the screw shaft 58.
[0052]
Two parallel screw grooves 75 are formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 58. In the middle of these thread grooves 75, ball circulation grooves 76 are formed in which the thread grooves 75 are individually closed loops. A rolling bearing 65 is fitted on one side of the inner peripheral surface with respect to the reinforcing portion 64 formed in the middle of the inner peripheral surface of the screw shaft 58. The rolling bearing 65 includes a plurality of outer ring members 67 fitted to the inner peripheral surface of the screw shaft 58, an inner ring member 68, and a plurality of rolling bearings arranged between the raceway surfaces between the outer ring member 67 and the inner ring member 68. The ball 69 is provided.
[0053]
A rolling bearing 66 is fitted to the other side of the inner peripheral surface of the bracket 50 with respect to the partition wall 53 so as to be aligned in the axial direction with respect to the ball screw 56. The rolling bearing 66 includes an outer ring member 70 that contacts the side surface of the partition wall 53, an inner ring member 71 through which the cylindrical shaft 38 formed integrally with the second flange 6 is inserted, and the outer ring member 70 and the inner ring member 71. And a plurality of balls 72 arranged so as to roll between the raceway surfaces. Since the configuration of the other parts is the same as that of the above embodiment, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.
[0054]
6 shows a state where the ball screw 56 is most contracted and the first flange 5 and the second flange 6 are most separated in the axial direction, and the belt 3 has a small winding diameter. In this state, the abutting surface 63 of the notch 62 and the end surface 54a of the bent piece 54 are in contact with each other to constitute the stopper portion as described above, whereby the nut member 57 is connected to the end surface of the bent piece 54. It is in a state in which the rotation of 54 a in the direction of contacting the contact surface 63 of the notch 62 is prevented.
[0055]
From this state, when the nut member 57 rotates around the axis together with the gear 55 and the bracket 50 in a direction in which the end face 54a of the bent piece 54 is separated from the contact surface 63 of the notch 62, as shown in FIG. 57 moves to the left. As shown in the figure, when the second flange 6 approaches the first flange 5 in the axial direction and the radially inner portions of the first flange 5 and the second flange 6 abut in the axial direction, The nut member 13 stops moving in the axial direction, and the winding diameter of the belt 3 is maximized.
[0056]
In this embodiment as well, the rolling bearing 66 is configured to be fitted on the other side of the inner peripheral surface of the bracket 50 with respect to the ball screw 56 via the partition wall 53 of the bracket 50.
[0057]
For this reason, the diameter of the ball screw (ball screw device) can be reduced by that amount as compared with the conventional ball screw device in which the pulley-side rolling bearing is arranged on the inner diameter side of the ball screw.
[0058]
Then, as in the embodiment of the present invention, the lead angle can be increased compared to the conventional product by reducing the diameter of the ball screw 56. Since the lead angle can be increased, the efficiency of the ball screw 56 can be improved, and the amount of movement of the nut member 57 in the axial direction corresponding to the rotation angle of the nut member 57 is increased as compared with the related art. be able to.
[0059]
In addition, the entire bracket 50 having the bent pieces 54, that is, the outer cylinder portion 51, the inner cylinder portion 52, the partition wall 53, and the partition wall 53, and the bent portion 54 that constitutes the stopper portion are made of sheet metal. Since it is formed by pressing, it is less expensive than cold forging, such as eliminating the need for flash removal that is required when the bracket 50 is manufactured by cold forging. It becomes possible.
[0060]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the ball screw device of the present invention, the mandrel can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced, and the degree of freedom in design can be increased. Compared with the ball screw device arranged on the inner diameter side of the ball screw, the diameter of the ball screw can be made smaller by that amount, and therefore the lead angle can be made larger than that of the conventional product. The efficiency of the screw can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall sectional view showing a use state of a ball screw device showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an overall cross-sectional view showing the usage state of the ball screw device.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the same.
FIG. 4 is a perspective view of the resin gear device.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the movement of the ball.
FIG. 6 is an overall cross-sectional view showing a use state of a ball screw device showing another embodiment.
FIG. 7 is an overall cross-sectional view showing the usage state of the ball screw device.
FIG. 8 is an exploded perspective view of the same.
FIG. 9 is a perspective view of the resin gear device.
FIG. 10 is a single perspective view of the screw shaft.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a ball screw device including a conventional resin gear.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball screw apparatus 7 Bracket 7a Outer cylinder part 8 Engagement part 9A Resin gear apparatus 11 Partition 12 Ball screw 13 Nut member 15 Screw groove 17 Screw shaft 18 Screw groove 20 Ball group 22 Ball circulation groove 23 Cage ring 30 Rolling bearing 31 Rolling bearing

Claims (1)

軸心回りに回転自在に筒状のブラケットが設けられ、このブラケットの外周部に樹脂を射出成型することで形成された樹脂歯車が設けられ、この樹脂歯車の回り止めとして、前記ブラケットの外周部に転造成形によって形成された凹凸部が用いられ、前記ブラケットの内周面の軸方向中途位置に、径方向内方に突出する隔壁が形成され、前記ブラケットの軸方向一方側内周面にボールねじのナット部材が設けられ、前記ナット部材は、その内端面に形成された切欠きが前記隔壁と軸方向で嵌合することにより前記ブラケットと回転一体とされ、前記隔壁を間にして前記ナット部材に対して軸方向に並べられるよう前記ブラケットの軸方向他方側内周面に軸受部材が、前記隔壁により軸方向に位置決めされた状態で内嵌された、ことを特徴とするボールねじ装置。A cylindrical bracket is provided so as to be rotatable about its axis, and a resin gear formed by injection molding of resin is provided on the outer periphery of the bracket. The outer periphery of the bracket is used as a detent for the resin gear. An uneven portion formed by rolling molding is used, and a partition wall projecting radially inward is formed at an axially intermediate position of the inner peripheral surface of the bracket, and an axially one side inner peripheral surface of the bracket is formed. nut member set vignetting of the ball screw, the nut member is to the bracket by fitting in the formed cut-out the partition walls and axially inner end surface thereof and rotates integrally with between the partitions bearing member in the other axial direction in the circumferential surface of the bracket to be aligned axially with respect to the nut member has been fitted into a state of being positioned in the axial direction by the partition wall, to characterized in that Ball screw device.

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