(57)【要約】【課題】騒音および振動を抑制することができるボールネジ装置を提供する。【解決手段】外周面に螺旋状の第１ボール転動溝を有するネジ軸と、ネジ軸に外嵌して内周面に第１ボール転動溝に対向する第２ボール転動溝３４を有するナット１２と、第１ボール転動溝と第２ボール転動溝３４とによって形成される転走路５１内に転動可能に充填された複数のボールと、ナット１２の内周面３８に形成され、ボールを転走路５１で循環させるための戻し路５２とを備え、第２ボール転動溝３４には、戻し路５２に向かって溝開口幅が広がっていく部位６３，６４が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状の第１ボール転動溝を有するネジ軸と、
該ネジ軸に外嵌して内周面に前記第１ボール転動溝に対向する第２ボール転動溝を有するナットと、
前記第１ボール転動溝と前記第２ボール転動溝とによって形成される転走路内に転動可能に充填された複数のボールと、
前記ナットの内周面に形成され、前記ボールを前記転走路で循環させるための戻し路とを備えたボールネジ装置において、
前記第２ボール転動溝には、前記戻し路に向かって溝開口幅が広がっていく部位が形成されている、ボールネジ装置。
【請求項２】
前記戻し路は、前記第２ボール転動溝との連結部において前記第２ボール転動溝の溝開口幅と同等以上の幅を有している、請求項１記載のボールネジ装置。
【請求項３】
前記第２ボール転動溝は、前記戻し路を挟んで両側の前記戻し路との連結部に前記溝開口幅が広がっていく部位が形成されている、請求項１または２記載のボールネジ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールネジ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナット側のボール転動溝と循環路との境界部にクラウニングを施したボールネジ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１７２７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボールネジ装置において騒音および振動を抑制することが望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、騒音および振動を抑制することができるボールネジ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のボールネジ装置は、外周面に螺旋状の第１ボール転動溝を有するネジ軸と、該ネジ軸に外嵌して内周面に前記第１ボール転動溝に対向する第２ボール転動溝を有するナットと、前記第１ボール転動溝と前記第２ボール転動溝とによって形成される転走路内に転動可能に充填された複数のボールと、前記ナットの内周面に形成され、前記ボールを前記転走路で循環させるための戻し路とを備え、前記第２ボール転動溝に、前記戻し路に向かって溝開口幅が広がっていく部位が形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、騒音および振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態のボールネジ装置を概略的に示す断面図。
【図２】実施形態のボールネジ装置のナットを示す断面図。
【図３】実施形態のボールネジ装置のナットの変形例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施形態を図面を参照して以下に説明する。
【００１０】
図１に示す実施形態のボールネジ装置１０は、自動車用部品等の産業用部品であり、ネジ軸１１と、ナット１２と、複数のボール１３とを有している。このボールネジ装置１０は、こま方式あるいは内部循環方式と呼ばれるタイプのボールネジ装置である。
【００１１】
ネジ軸１１は、その外周面２１が、一定径の円筒面に配置される外端面２２と、外端面２２から径方向内方に凹む螺旋状の第１ボール転動溝２３とを有している。ネジ軸１１は、第１ボール転動溝２３が形成されることによって、外端面２２を含む部分が第１ボール転動溝２３の最深部から径方向外方に突出する螺旋状の第１ネジ山２５となっている。
【００１２】
ナット１２は筒状をなしてネジ軸１１に外嵌する。ナット１２は、これを主体的に構成する筒状のナット本体３１を有している。ナット本体３１は、その内周面３２が、一定径の円筒面に配置される内端面３３と、内端面３３から径方向外方に凹む螺旋状の第２ボール転動溝３４とを有している。ナット本体３１は、第２ボール転動溝３４が形成されることによって、内端面３３を含む部分が第２ボール転動溝３４の最深部から径方向内方に突出する螺旋状の第２ネジ山３６となっている。ナット本体３１の内周面３２は、ナット１２の内周面３８を主体的に構成している。
【００１３】
ナット本体３１には、軸方向の両側に、径方向に貫通する窓部４１が形成されている。ナット１２は、二カ所の窓部４１のそれぞれに嵌合されてナット本体３１に固定されるコマ４５を有している。ナット本体３１の一方の窓部４１に組み込まれた一方のコマ４５は、複数のボール１３をループ状に循環させる一方の無限循環路５０を形成するためのものであり、ナット本体３１の他方の窓部４１に組み込まれた他方のコマ４５は、複数のボール１３を閉ループで循環させる他方の無限循環路５０を形成するためのものである。ここで、これら無限循環路５０，５０は同様の構成であるため、一方の無限循環路５０について説明する。
【００１４】
図２に示すように、窓部４１は、第２ネジ山３６の一山分をナット本体３１の軸方向に横断するように形成されており、これにより、第２ボール転動溝３４に、両端が窓部４１に開口する一巻き弱の転走路形成溝部４２を形成している。
【００１５】
窓部４１に組み込まれた状態のコマ４５には、ナット本体３１の内周面３２とでナット１２の内周面３８を構成するコマ４５の内端面４６からナット１２の径方向における外方に凹む戻し溝４７が形成されている。戻し溝４７は、転走路形成溝部４２の両端を繋ぐように、第２ネジ山３６の一山分をナット本体３１の軸方向に横断して形成されている。戻し溝４７は、転走路形成溝部４２側となる両端から中央に向かうにしたがってナット１２の径方向における外方の深さが深くなっている。
【００１６】
第２ボール転動溝３４の転走路形成溝部４２と、ネジ軸１１の第１ボール転動溝２３のうちの転走路形成溝部４２に対向する部分とが転走路５１を形成しており、この転走路５１に複数の球状のボール１３が転動可能に充填されている。また、戻し溝４７と、ネジ軸１１の第１ネジ山２５の戻し溝４７に対向する部分とが、転走路５１の両端部を連通させると共にボール１３を第１ネジ山２５を乗り越えさせることにより転走路５１で循環させるための戻し路５２を形成している。この戻し路５２にも複数の球状のボール１３が転動可能に充填されている。つまり、転走路５１と戻し路５２とが、複数のボール１３をループ状に循環移動させる無限循環路５０を構成している。戻し路５２は、ナット１２の内周面３８に形成されている。
【００１７】
ボールネジ装置１０は、例えば、ネジ軸１１がナット１２に対し回転しつつ軸方向一側に相対移動する際に、転走路５１は、ネジ軸１１のナット１２に対する進行方向の後方から前方に向けてボール１３を移動させることになり、戻し路５２は、ネジ軸１１のナット１２に対する進行方向における転走路５１の前端部から後端部に向けてボール１３を戻す。これにより、無限循環路５０を複数のボール１３が循環する。このようにボール１３を移動させながら、ボールネジ装置１０は、ネジ軸１１およびナット１２の相対回転運動を、ネジ軸１１およびナット１２の相対直線運動に変換したり、ネジ軸１１およびナット１２の相対直線運動を、ネジ軸１１およびナット１２の相対回転運動に変換したりする。いずれにおいても、ボール１３が転動することによって変換が円滑に行われる。
【００１８】
第２ボール転動溝３４の転走路形成溝部４２のナット１２の径方向における内端となる溝開口部６１は、転走路形成溝部４２の延在方向の中間部がリード角が一定で溝開口幅が一定幅の定幅部６２となっており、定幅部６２の両側が、端側ほど溝開口幅が広がっていく幅拡大部６３，６４となっている。言い換えれば、転走路形成溝部４２には、戻し路５２を挟んで両側の戻し路５２との連結部に、戻し路５２に向かって溝開口幅が広がっていく部位である幅拡大部６３，６４が形成されている。転走路形成溝部４２は、定幅部６２の位置と幅拡大部６３，６４の位置とで、深さが同じとなっている。
【００１９】
一方の幅拡大部６３は、ナット１２の軸方向において他方の幅拡大部６４とは反対側となる端縁部６３ａが定幅部６２とリード角が同じとなっている。そして、一方の幅拡大部６３は、ナット１２の軸方向において他方の幅拡大部６４側となる端縁部６３ｂが定幅部６２に対してリード角が変更されることにより、戻し路５２側ほど溝開口幅が広がる形状となっている。
【００２０】
他方の幅拡大部６４は、ナット１２の軸方向において一方の幅拡大部６３とは反対側となる端縁部６４ａが定幅部６２とリード角が同じとなっている。そして、他方の幅拡大部６４は、ナット１２の軸方向において一方の幅拡大部６３側となる端縁部６４ｂが定幅部６２に対してリード角が変更されることにより、戻し路５２側ほど溝開口幅が広がる形状となっている。
【００２１】
ここで、ナット１２に切削および研削を行うことで第２ボール転動溝３４を形成することになるが、その際に、ナット１２を回転させた状態で加工工具（切削ではバイト、研削では砥石）をナット１２に接触させて切削および研削を行う。このとき、加工工具の送りの比率によって第２ボール転動溝３４のリード角が決まる。第２ボール転動溝３４の転走路形成溝部４２の両端側だけ、それ以外の部分に対して加工工具の軸方向への送り量を変更することで幅拡大部６３，６４を形成する。このため、加工工具の送り速度を加工途中で変更できるＮＣ旋盤等の数値制御可能な加工設備を用いてナット１２に第２ボール転動溝３４を形成する。
【００２２】
戻し路５２を形成する戻し溝４７は、転走路形成溝部４２の幅拡大部６３との連結部において幅拡大部６３の溝開口幅と同等の溝開口幅を有しており、転走路形成溝部４２の幅拡大部６４との連結部において幅拡大部６４の溝開口幅と同等の溝開口幅を有している。これにより、戻し路５２は、転走路形成溝部４２の幅拡大部６３との連結部において幅拡大部６４の溝開口幅と同等の幅を有しており、転走路形成溝部４２の幅拡大部６４との連結部において幅拡大部６４の溝開口幅と同等の幅を有している。
【００２３】
ここで、戻し溝４７は、転走路形成溝部４２の幅拡大部６３，６４との連結部において幅拡大部６３，６４の溝開口幅より大きい溝開口幅を有していても良く、戻し路５２も、転走路形成溝部４２の幅拡大部６３，６４との連結部において幅拡大部６３，６４の溝開口幅より大きい幅を有していても良い。つまり、戻し路５２は、第２ボール転動溝３４との連結部において第２ボール転動溝３４と同等以上の幅を有していれば良い。
【００２４】
ボールネジ装置においては、ネジ軸とナットとがボールを介して相対回転、相対移動（軸方向の前後進）すると、その最中に、ネジ軸の軸方向に負荷がかかった状態で、転走路にあったボールが戻し路に進入する。すると、ボールは、転走路から離れた瞬間に、それまでかかっていた負荷により、運動量保存則からボールの速度が増して、戻し路の入口近傍で弾かれる。このようにボールが弾かれることにより、ボールネジ装置に騒音および振動が発生する。
【００２５】
ボールネジ装置１０は、例えば、ネジ軸１１がナット１２に対し一方向に回転しつつ軸方向一側に相対移動する際に、転走路５１を構成する転走路形成溝部４２の定幅部６２から幅拡大部６３を通って幅拡大部６３と同等の幅の戻し路５２にボール１３が移動する。これにより、ボール１３は転走路５１から徐々に負荷が低減されて円滑に戻し路５２に移動する。また、ネジ軸１１がナット１２に対し逆方向に回転しつつ軸方向逆側に相対移動する際に、転走路５１を構成する転走路形成溝部４２の定幅部６２から幅拡大部６４を通って幅拡大部６４と同等の幅の戻し路５２にボール１３が移動する。これにより、ボール１３は転走路５１から徐々に負荷が低減されて円滑に戻し路５２に移動する。なお、無限循環路５０に充填されるボール１３の数は十分に多いため、戻し路５２に突入する直前のボール１３は負荷を低減させてもよく、転走路形成溝部４２の両端部のみに幅拡大部６３，６４を設けるのが良い。
【００２６】
特許文献１に記載のボールネジ装置は、ナット側のボール転動溝と循環路との境界部にナットの径方向外方に深くなるクラウニングを施している。ここで、ボールネジ装置においては、上記したように、転走路にあったボールが戻し路に進入すると、ボールは戻し路の入口近傍で弾かれてボールネジ装置に騒音および振動を発生させる。これに対して、径方向外方に深くなるクラウニングを施すのでは、騒音および振動の抑制効果が十分ではない。また、溝の深さを変えるためには、例えばネジ切削後に溝を掘り込む必要があり、製造が煩雑になってしまう。
【００２７】
これに対して、実施形態のボールネジ装置１０は、ナット１２の第２ボール転動溝３４の転走路形成溝部４２に、戻し路５２に向かって溝開口幅が広がっていく部位である幅拡大部６３，６４が形成されているため、ボール１３を、転走路５１から戻し路５２に円滑に移動させることができる。したがって、騒音および振動を抑制することができる。これにより、ネジ軸１１とナット１２との相対移動速度を低下させることなく騒音および振動を抑制することができるため、ボールネジ装置１０の基本性能の低下を抑制することができる。しかも、ナット１２の第２ボール転動溝３４に、戻し路５２に向かって溝開口幅が広がる幅拡大部６３，６４を形成すれば良いため、加工が容易となり、製造が容易となる。
【００２８】
また、第２ボール転動溝３４の転走路形成溝部４２は、戻し路５２を挟んで両側の戻し路５２との連結部に溝開口幅が広がっていく部位である幅拡大部６３，６４が形成されているため、ネジ軸１１およびナット１２のいずれの方向の相対移動に対しても騒音および振動を抑制することができる。
【００２９】
また、戻し路５２は、第２ボール転動溝３４の転走路形成溝部４２の幅拡大部６３，６４との連結部において幅拡大部６３，６４の溝開口幅と同等以上の幅を有しているため、ボール１３を、転走路５１から戻し路５２にさらに円滑に移動させることができる。したがって、より一層、騒音および振動を抑制することができる。
【００３０】
ここで、ボール１３は、戻し路５２で弾かれることが抑制されるため、このような衝撃に耐えるため必要であった金属系材料を使用しなくても良く、樹脂系材料を使用することができる。このようにボール１３を樹脂系材料とすれば、さらなる低騒音および低振動の効果が得られ、その上、軽量化も図れる。また、列数の少ないボールネジ装置にも適用可能である。
【００３１】
なお、幅拡大部６３，６４の数や長さ、溝開口幅は、ボール１３の負荷に応じて適宜設定することができる。例えば、図３に示すように、負荷が大きい一側のみに幅拡大部６３を設けたり、上記よりも、幅拡大部６３の長さを短くしたり、幅拡大部６３の溝開口幅を狭くしたり、これに合わせて戻し溝４７の溝開口幅を狭くしたりすることもできる。
【００３２】
以上に述べた実施形態のボールネジ装置は、外周面に螺旋状の第１ボール転動溝を有するネジ軸と、該ネジ軸に外嵌して内周面に前記第１ボール転動溝に対向する第２ボール転動溝を有するナットと、前記第１ボール転動溝と前記第２ボール転動溝とによって形成される転走路内に転動可能に充填された複数のボールと、前記ナットの内周面に形成され、前記ボールを前記転走路で循環させるための戻し路とを備えたボールネジ装置において、前記第２ボール転動溝には、前記戻し路に向かって溝開口幅が広がっていく部位が形成されている。これにより、ナットの第２ボール転動溝に、戻し路に向かって溝開口幅が広がっていく部位が形成されているため、ボールを、転走路から戻し路に円滑に移動させることができる。したがって、騒音および振動を抑制することができる。
【００３３】
また、前記戻し路は、前記第２ボール転動溝との連結部において前記第２ボール転動溝の溝開口幅と同等以上の幅を有しているため、ボールを、転走路から戻し路にさらに円滑に移動させることができる。したがって、より一層、騒音および振動を抑制することができる。
【００３４】
また、前記第２ボール転動溝は、前記戻し路を挟んで両側の前記戻し路との連結部に前記溝開口幅が広がっていく部位が形成されているため、ネジ軸およびナットのいずれの方向の相対移動に対しても騒音および振動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ボールネジ装置
１１  ネジ軸
１２  ナット
１３  ボール
２１  外周面
２３  第１ボール転動溝
３４  第２ボール転動溝
３８  内周面
５１  転走路
５２  戻し路
６３  幅拡大部（溝開口幅が広がっていく部位）
６４  幅拡大部（溝開口幅が広がっていく部位）
【図１】
2017227270.tif 000003
【図２】
2017227270.tif 000004
【図３】
2017227270.tif 000005