JP6947342B1 - ボールねじ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記負荷路の径方向外側に配置され、前記ねじ軸の中心軸と平行な中心線を有する戻し経路と、
前記戻し経路の長さ方向両側にそれぞれ配置され、前記負荷路から前記ボールを掬い上げる掬上経路と、および、
前記戻し経路の長さ方向両側にそれぞれ配置され、前記戻し経路と前記掬上経路とをつなぐ繋ぎ経路と、
を有する。
本例のボールねじ装置1は、自動車用途に適用可能である。たとえば、ボールねじ装置1は、これに限定されることはないが、電動ブレーキブースター装置に組み込まれ、駆動源である電動モータの回転運動を直線運動に変換し、油圧シリンダのピストンを動作させるために使用される。
ねじ軸2は、金属製で、外周面に一定のリードLを持った螺旋状の軸側ボールねじ溝6を有している。軸側ボールねじ溝6は、ねじ軸2の外周面に、研削加工、切削加工、あるいは転造加工を施すことにより形成される。軸側ボールねじ溝6の条数は、1条である。軸側ボールねじ溝6の断面の溝形状(溝底形状)は、ゴシックアーチ溝またはサーキュラアーク溝である。
ナット3は、金属製で、全体が略円筒状に構成されている。ナット3は、内周面に螺旋状のナット側ボールねじ溝7を有している。ナット側ボールねじ溝7は、ナット3の内周面に、研削加工、切削加工、あるいは転造加工を施すことにより、または、転造タップあるいは切削タップを使用した加工を施すことにより形成される。ナット側ボールねじ溝7は、軸側ボールねじ溝6と同じリードLを有する。ナット側ボールねじ溝7の条数は、軸側ボールねじ溝6と同様に、1条である。ナット側ボールねじ溝7の断面の溝形状も、軸側ボールねじ溝6と同様に、ゴシックアーチ溝またはサーキュラアーク溝である。
ボール4は、所定の直径Dを有する鋼球であり、負荷路8および循環路9に転動可能に配置されている。負荷路8に配置されたボール4は、圧縮荷重を受けながら転動するのに対し、循環路9に配置されたボール4は、圧縮荷重を受けることなく、後続のボール4に押されて転動する。本例のボールねじ装置1は、自動車用途に適用されるため、小さな駆動トルクで大きな発生推力を得ることができるように、ボール4の直径Dに対する、軸側ボールねじ溝6およびナット側ボールねじ溝7のリードLの比(D/L)を、0.6以上としている(D/L≧0.6)。
循環部品5は、合成樹脂または金属粉末の射出成形品からなり、本体部13と、本体部13の長さ方向両側の端部にそれぞれ備えられた脚部14とを備える。循環部品5は、長さ方向の中央部を中心とした、回転対称の形状を有する。循環部品5は、ナット3の座面部10に対して、抑え部材15を利用して脱落不能に固定されている。本例のボールねじ装置1は、いわゆるリターンチューブ式(外部循環式)の循環方式を採用している。なお、図示の例では、抑え部材15として、ピン状の部材が使用されている。ただし、抑え部材15として、プレート状の部材も使用することもできる。
循環路9は、負荷路8との干渉を避けられる経路を有しており、戻し経路20と、戻し経路20の長さ方向両側にそれぞれ配置された掬上経路21と、戻し経路20の長さ方向両側にそれぞれ配置され、戻し経路20と掬上経路21とをつなぐ繋ぎ経路22とを備える。以下、本例の循環路9の経路について、図9〜図12を参照して説明する。なお、図9には、軸方向から見た、循環路9の中心線(ボール4の中心軌跡)の一部を示しており、図10には、ナット3の側方(後述する基準仮想平面αに直交する方向)から見た、循環路9の中心線の一部(半部)を示している。
戻し経路20は、軸方向に関して、負荷路8の終点側から始点側へとボール4を戻す役割を有する。戻し経路20は、本体側凹溝16の軸方向中間部とナット側凹溝11の軸方向中間部とにより構成されており、負荷路8の径方向外側に配置されている。戻し経路20は、軸方向に直線状に延びる、ねじ軸2の中心軸O2と平行な中心線を有している。このため、本例では、負荷路8の始点と終点との位相を近づけ、負荷路8の巻き数を整数に近づけることが可能となっている。
掬上経路21は、負荷路8の終点においてボール4を掬い上げるとともに、負荷路8の始点にボール4を供給する役割を有する。掬上経路21は、脚部側凹溝18と貫通孔12の内周面とにより構成されている。図9に示すように、掬上経路21の中心線は、軸方向から見て、円弧状に湾曲しており、負荷路8の中心線から基準仮想平面αまで延びている。具体的には、掬上経路21の中心線は、曲率半径R1の円弧からなり、円周方向に関して基準仮想平面αに近づくほど、径方向外側に向かう方向に湾曲している。
繋ぎ経路22は、掬上経路21と戻し経路20とをつなぐ役割を有する。繋ぎ経路22は、脚部側凹溝18と貫通孔12の内周面、および、本体側凹溝16の軸方向端部とナット側凹溝11の軸方向端部とにより構成されている。繋ぎ経路22は、径方向内側部に配置された直線経路22aと、径方向外側部に配置された円弧経路22bとからなる。
直線経路22aは、脚部側凹溝18と貫通孔12の内周面とにより構成されている。直線経路22aは、基準仮想平面α上に配置され、かつ、ねじ軸2の中心軸O2に直交する方向(X方向)に延びた、直線状の中心線を有している。このため、直線経路22aを移動するボール4は、軸方向に移動することなく、X方向にのみ移動する。本例では、直線経路22aの全長(径方向寸法)をSとしているため、ボール4は、直線経路23を移動する間に、S分だけX方向に移動することになる。
円弧経路22bは、本体側凹溝16の軸方向端部とナット側凹溝11の軸方向端部とにより構成されている。円弧経路22bの中心線は、基準仮想平面αに直交する方向(ナット3の側方)から見て、円弧状に湾曲している。具体的には、円弧経路22bの中心線は、曲率半径R2の円弧からなり、基準仮想平面α上に配置され、径方向外側に向かうほど軸方向内側に向かう(戻し経路20に近づく)方向に湾曲している。
2 ねじ軸
3 ナット
4 ボール
5 循環部品
6 軸側ボールねじ溝
7 ナット側ボールねじ溝
8 負荷路
9 循環路
10 座面部
11 ナット側凹溝
12 貫通孔
13 本体部
14 脚部
15 抑え部材
16 本体側凹溝
17 掬い上げ部
18 脚部側凹溝
19a、19b ピース部材
20 戻し経路
21 掬上経路
22 繋ぎ経路
22a 直線経路
22b 円弧経路
100 ボールねじ装置
101 ねじ軸
102 ナット
103 ボール
104 循環部品
105 軸側ボールねじ溝
106 ナット側ボールねじ溝
107 負荷路
108 循環路
109 戻し経路
110 掬上経路
110a 内径側掬上経路
110b 外径側掬上経路
111 繋ぎ経路
Claims (7)
- 外周面に条数が1条の螺旋状の軸側ボールねじ溝を有する、ねじ軸と、
内周面に条数が1条の螺旋状のナット側ボールねじ溝を有する、ナットと、
前記軸側ボールねじ溝と前記ナット側ボールねじ溝とにより構成される、螺旋状の負荷路と、
前記負荷路の始点と終点とをつなぐ、循環路と、および、
前記負荷路および前記循環路を転動する、複数のボールと、
を備え、
前記循環路は、
前記負荷路の径方向外側に配置され、前記ねじ軸の中心軸と平行な中心線を有する戻し経路と、
前記戻し経路の長さ方向両側にそれぞれ配置され、前記負荷路から前記ボールを掬い上げる掬上経路と、および、
前記戻し経路の長さ方向両側にそれぞれ配置され、前記戻し経路と前記掬上経路とをつなぐ繋ぎ経路と、
とを有し、
前記掬上経路は、円周方向に関して、前記ねじ軸の中心軸と前記戻し経路の中心線とを含む基準仮想平面に近づくほど、径方向外側に向かう方向に湾曲し、前記負荷路の中心線から前記基準仮想平面まで延びた、円弧状の中心線を有しており、
前記繋ぎ経路は、前記基準仮想平面上に配置され、かつ、前記ねじ軸の中心軸に直交する方向に延びた、直線状の中心線を有する直線経路と、前記基準仮想平面上に配置され、径方向外側に向かうほど軸方向内側に向かう方向に湾曲した、円弧状の中心線を有する円弧経路とを有しており、および、
前記軸側ボールねじ溝および前記ナット側ボールねじ溝のリードをLとし、前記ボールの直径をDとし、前記掬上経路の中心線の曲率半径をR1とし、前記掬上経路による掬い上げ角度をθとし、前記直線経路の全長をSとした場合に、D/L≧0.6を満たし、かつ、R1cоs(90°−θ)+S>Dを満たす、
ボールねじ装置。 - 前記掬上経路の内壁面のうちの該掬上経路の曲率中心から遠い側に位置する外周側部分の断面形状の曲率半径、および、前記円弧経路の内壁面のうちの該円弧経路の曲率中心から遠い側に位置する外周側部分の断面形状の曲率半径は、いずれも前記ボールの直径の2分の1よりも大きい、請求項1に記載のボールねじ装置。
- 前記負荷路の中心線と前記掬上経路の中心線との接続点において、前記負荷路の中心線に対する接線と、前記掬上経路の中心線に対する接線とが、軸方向から見て互いに一致している、請求項1または2に記載のボールねじ装置。
- 前記掬上経路の中心線と前記直線経路の中心線との接続点における、前記掬上経路の中心線に対する接線は、前記基準仮想平面上に配置されている、請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載のボールねじ装置。
- 前記掬上経路の中心線は、前記基準仮想平面に直交する方向から見て、前記軸側ボールねじ溝のリード角に相当する角度だけ傾斜している、請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載のボールねじ装置。
- 前記循環路の一部または全部を内部に有する循環部品を備える、請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載のボールねじ装置。
- 前記循環路は、前記循環部品と前記ナットとにより構成されている、請求項6に記載のボールねじ装置。
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