JP2004092855A

JP2004092855A - ボールねじ装置

Info

Publication number: JP2004092855A
Application number: JP2002257733A
Authority: JP
Inventors: Norio Usuki; 臼杵　功雄; Masahiro Inoue; 井上　昌弘
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】ボールを転動循環させるタイプのボールねじ装置において、負荷容量と動作円滑性をバランスよく両立させる。
【解決手段】ねじ軸３に互いに独立した２つの約１巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂを設け、この２つのねじ溝３１ａ，３１ｂをボール循環溝３３，３４で個別に閉ループにしてボール４群を転動循環させる構造であって、ボール循環溝３３，３４の周方向での占有角度θを可及的に小さくしたうえで、ねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との連接部分を、径方向外側から見たときに、可及的に緩やかに湾曲させた形状にしている。
【選択図】　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボール群を循環させる循環タイプのボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ボールねじ装置では、ねじ軸とナット部材との伸縮動作に関係なく、それらの各ねじ溝内に介装されるボール群の抜け出しを防止するために、ねじ軸のねじ溝とナット部材のねじ溝とで形成するボール通路の両端を連通連結して閉ループとし、ボール群を前記閉ループ内で転動循環させることが考えられている。
【０００３】
このようなボール循環には、一般的に、リターンチューブを用いるもの（特許文献１参照）や、循環こまを用いるもの（特許文献２参照）などがあるが、本願出願人は、特願２００１−２８８６３０号に示されるように、ねじ軸にボール循環溝を設けるようにしたものを提案している。
【０００４】
上記提案技術では、ねじ軸に例えば約１巻きのねじ溝を軸心方向隣り合わせに２つ設けるとともに、この２つのねじ溝の個々をそれぞれ独立した閉ループとするボール循環溝を設けており、この２つの独立した閉ループ内でボール群を転動循環させる構造にしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２５３１４６号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−１８３６０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願出願人は、上記提案技術についてさらなる研究を進めている過程において、新たな課題を見出した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願出願人が提案した上記出願の構造では、ボール循環溝をボールが通過するときボールが径方向内側に沈み込むようになっていて、当該ボール循環溝を転動するボールがラジアル荷重やスラスト荷重を受けられない。そのため、ボール循環溝の存在する領域は無負荷領域であると言えるので、ボール循環溝の周方向での長さ、つまり占有角度を小さくするほうが、負荷容量を高めるうえで有利となる。
【０００９】
しかし、ボール循環溝の占有角度を小さくすると、ねじ軸の回転軸線に対してボール循環溝のボール転動方向中間領域を転動するボールの中心の軌跡の傾き角が小さくなるとともに、ボールがボール循環溝に入るときと出るときの方向転換角度が小さくなるので、ボール循環溝の直線部分を転動する過程と、前記方向転換過程とにおいてボールに対して作用する転がり抵抗が大きくなり、動作円滑性が低下する傾向となる。これとは逆に、ボール循環溝の占有角度を大きくすると、ボール循環溝の傾き角が大きくなるとともに、ボールがボール循環溝に入るときと出るときの方向転換角度が大きくなるので、ボール循環溝の直線部分を転動する過程と、前記方向転換過程とにおいてボールに対して作用する転がり抵抗が小さくなり、動作円滑性が向上する傾向となる。要するに、ボール循環溝の占有角度を小さくすれば負荷容量が向上する反面、動作円滑性が低下することになる。一方、ボール循環溝の占有角度を大きくすれば動作円滑性が向上する反面、負荷容量が低下することになる。このようなことから、本願出願人は、前記負荷容量と動作円滑性との関係をバランスよく両立させることを課題とし、本発明を提案するに至った。
【００１０】
本発明のボールねじ装置は、ナット部材の内周面に設けられるねじ溝とねじ軸の外周面に設けられるねじ溝との間に複数のボールが介装されて、前記ナット部材とねじ軸との間でトルクを推力に、また、推力をトルクに変換させるもので、前記ねじ軸に、約１巻きのねじ溝が少なくとも１つ設けられているとともに、この約１巻きのねじ溝の下流と上流とを連通連結して閉ループとするためのボール循環溝が設けられている。前記ボール循環溝は、そのボール転動方向中間領域で径方向内側に沈み込むように湾曲し、また、ボール転動方向両端側領域で径方向外側に膨らむように湾曲した形状に形成されている。前記ボール循環溝を径方向外側から見たとき、前記ねじ軸の回転軸線に対して前記ボール循環溝のボール転動方向中間領域を転動するボールの中心の軌跡の傾き角が、４５〜６０度に設定されているとともに、前記ボール循環溝と前記ねじ溝との連接部分を転動するボールの中心の軌跡が、ボール直径に対して１．８倍以上の曲率半径に設定された曲線とされている。
【００１１】
この場合、まず、ボール循環溝の傾き角を可及的に小さくする方向で所定範囲に規定しているから、ボール循環溝の占有角度が可及的に小さくなる。これに加えて、ボール循環溝を径方向で緩やかに波打つ形状にしているから、ねじ軸のねじ溝とボール循環溝との間をボールが出入りする過程においてボールの径方向での変位量が小さくなる。しかも、上記ねじ溝とボール循環溝との連接部分を、径方向外側から見たときに、可及的に緩やかに湾曲させた形状にしているから、ボール循環溝の直線部分の長さが可及的に短くなるとともに、ボールがボール循環溝に入るときとボール循環溝から出るときの方向転換角度が可及的に小さくなって、ボールに対して付与される転がり抵抗が軽減される。これらのことから、負荷容量が高められたうえで、ボール循環溝でのボールの転がりが滑らかになる。
【００１２】
ところで、上記ナット部材とねじ軸とを最大に引き離した最大伸張状態で軸心方向所定長さの重合領域を確保して、前記ねじ軸の前記重合領域の外周面に約１巻きのねじ溝を２つまたはそれ以上設けるとともに、当該ねじ溝個々の下流と上流とを個別に連通連結して閉ループとするためのボール循環溝を前記ねじ溝と同数設けることができる。
【００１３】
この場合、上記請求項１と同様の作用に加えて、ボールが必ずナット部材とねじ軸との重合領域に存在することになり、ボール抜け出しを確実に阻止できるようになる。
【００１４】
なお、上記構成において、「約１巻き」の「約」とは、後の実施形態の説明に引用する図面に示すように、１巻きに満たないということを表している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１から図９に本発明の実施形態１を示している。図例のボールねじ装置１では、ナット部材２と、ねじ軸３と、複数のボール４とを備えており、ナット部材２とねじ軸３との対向面間でボール４群を循環させるようになっている。
【００１６】
ナット部材２には、その一方軸端から他方軸端まで連続する１本のねじ溝２１が形成されている。また、ねじ軸３には、軸心方向途中領域に互いに独立した２つのねじ溝３１ａ，３１ｂが軸方向隣り合わせに形成されている。このねじ溝３１ａ，３１ｂは、それぞれ１巻きに満たない長さになっている。これらナット部材２のねじ溝２１とねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとは、互いに同じリード角に設定されている。これら両ねじ溝２１，３１ａ，３１ｂの断面形状は、ゴシックアーク形状とされているが、半円形状とすることもできる。
【００１７】
そして、ねじ軸３の軸心方向で隣り合う２つのねじ溝３１ａ，３１ｂの間に存在するねじ山（ランド部）３２には、２つのねじ溝３１ａ，３１ｂを個別に閉ループとするボール循環溝３３，３４が設けられている。この２つのボール循環溝３３，３４は、それぞれ、２つのねじ溝３１ａ，３１ｂの上流側と下流側とを個別に連通連結するものであり、２つのねじ溝３１ａ，３１ｂの下流のボール４群を内径側へ沈みこませてナット部材２のねじ山（ランド部）２２を乗り越えさせて上流へ戻すように蛇行した形状になっている。つまり、前記閉ループにした２つのねじ溝３１ａ，３１ｂ内に配置されるボール４群がそれぞれ独立して転動循環されるようになっている。この２つのボール循環溝３３，３４の断面形状は、ゴシックアーク形状とされているが、半円形状とすることもできる。
【００１８】
また、ねじ溝３の軸方向両端側の外周面には、それぞれ周溝が設けられており、この２つの周溝に対して止め輪７がそれぞれ係合されている。この止め輪７の外径寸法は、ナット部材２の内径寸法よりも大きく設定されており、この止め輪７でもってナット部材２の軸方向移動ストロークを制限するようになっている。
【００１９】
なお、上記ナット部材２は、例えば回転自在に支持され、上記ねじ軸３は、非回転かつ軸心方向不動に取り付けられている。そして、上記ナット部材２を回転させると、このナット部材２が、図１の二点鎖線で示すように２つの止め輪７の間でねじ軸３上を軸方向にスライドすることになる。
【００２０】
この実施形態１では、ボール循環溝３３，３４の傾きや、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との連接部分の形状を工夫することにより、負荷容量と動作円滑性との関係をバランスよく両立させるようにしているので、以下で詳細に説明する。
【００２１】
具体的に、上記ボール循環溝３３，３４の形状について、そこを転動するボール４の中心の軌跡Ｃで説明する。
【００２２】
（ａ）まず、図５に示す角度αを４５〜６０度に設定する。この角度αとは、ねじ軸３の回転軸線Ｏに対して、ボール循環溝３３，３４のボール転動方向中間領域を転動するボール４の中心の軌跡Ｃの傾き角のことである。
【００２３】
この傾き角αは、大きく（６０度を越える値）すればする程、ボール循環溝３３，３４の周方向での長さが長くなり、これに対応して図４に示す占有角度θが大きくなるので、ボール４に作用する転がり抵抗が小さくなってボール４の動作円滑性が向上する反面、スラスト荷重やラジアル荷重などを負担する容量、つまり負荷容量が低下してしまう。これとは逆に、傾き角αを小さく（４５度未満の値）すればする程、ボール循環溝３３，３４の占有角度θが小さくなるので、負荷容量が向上する反面、ボール４に作用する転がり抵抗が大きくなってボール４の動作円滑性が低下してしまう。
【００２４】
上記ボール４に作用する転がり抵抗とは、ボール４が、ボール循環溝３３，３４の壁面に対して当接することにより前記壁面から受ける力Ｆ１により生じる。
【００２５】
上記力Ｆ１のベクトル（力の向きと大きさ）を図６に示して説明する。なお、ボール循環溝３３、３４は共に同じなので一方のボール循環溝３３で説明する。
【００２６】
図６において、Ｆは、ボール４がその循環時にボール循環溝３３の壁面を周方向に押す力（ボール力）である。Ｆａ１，Ｆａ２は傾き角αを本実施形態で規定した範囲内の傾き角αａに設定した場合（太実線参照）でのボール力Ｆの分力である。ボール力の分力Ｆａ１は、このボール循環溝３３方向に向けて、また、分力Ｆａ２は壁面に垂直に向けてそのベクトル状態が示されている。Ｆｂ１，Ｆｂ２は、傾き角αを本実施形態で規定した範囲よりも大きな傾き角αｂに設定した場合（太実線参照）でのボール力Ｆの分力であり、分力Ｆｂ１，Ｆｂ２は、それぞれ、分力Ｆａ１，Ｆａ２にそれぞれ対応している。ここで、分力Ｆａ２，Ｆｂ２の反力が上記Ｆ１となる。ここで、上記ボール力Ｆを一定とすると、図６から明らかであるように分力Ｆａ２＞分力Ｆｂ２となる。
【００２７】
このように傾き角αを大きくすれば、ボール４がボール循環溝３３を循環するときにその壁面から受ける反力が小さくつまりボール４の循環時での転がり抵抗が軽減されることがわかる。しかし、ボール循環溝３３，３４の占有角度θが大きくなって負荷容量が低減することを考慮して、上述したように傾き角αを可及的に小さくする方向で上記範囲内に規定することによって、ボール循環溝３３，３４の占有角度θを可及的に小さくして、負荷容量を高めるようにしている。
【００２８】
（ｂ）次に、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４とを可及的に緩やかに連接する。つまり、図５に示すように、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との連接部分を転動するボール４の中心の軌跡Ｃを、ボール４の直径ｒに対して１．８倍以上の曲率半径Ｒに設定された曲線にする。
【００２９】
ここで、上記曲率半径Ｒをボール４の直径ｒの１．８倍よりも小さくすると、図７に示すように、ボール４Ａの進行方向成分Ｖが、ボール４Ｂの中心から大きくずれて、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との連接部分の外側コーナー壁面へ向かうので、ボール４Ａが前記外側コーナー壁面とボール４Ｂとの間に食い込むくさび作用が発生して、ボール４の循環性が低下する。しかし、上記曲率半径Ｒをボール４の直径ｒの１．８倍以上に大きくすると、図８に示すように、ボール４Ａの進行方向成分Ｖが、ボール４Ｂの中心にごく近い部分へ向かうようになるので、上述したようなくさび作用が発生しなくなってボール４の循環性が向上する。
【００３０】
このようにすれば、ボール４がボール循環溝３３，３４に入るときや、ボール循環溝３３，３４から出るときの方向転換過程において、ボール４に作用する転がり抵抗を可及的に小さくすることができる。そのため、ボール４が軸心方向で蛇行して転がる動作を滑らかにできるようになって、耐摩耗性の向上にも貢献できる。
【００３１】
（ｃ）図９に示すように、ボール循環溝３３，３４は、そのボール４の転動方向の中間領域で径方向内側に沈み込むように湾曲した形状（凹曲形状）に、また、ボール転動方向の両端側領域で径方向外側に膨らむように湾曲した形状（凸曲形状）になっているが、このボール循環溝３３，３４のボール転動方向両端側領域を転動するボール４の中心の軌跡Ｃと、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂを転動するボール４の中心の軌跡Ｃとが、所定の角度βをもって交差されている。
【００３２】
つまり、上記角度βは、図９に示すように、０度よりも大きく、３０度以下、好ましくは２０度以下に設定する。この角度βは、第１接線Ｙと第２接線Ｚとの交差角度のことである。第１接線Ｙは、ねじ溝３１ａ，３１ｂを転動するボール４の中心の軌跡Ｃで作る大円弧Ｒ１に関して、ボール循環溝３３，３４の両端側領域を転動するボール４の中心の軌跡Ｃで作る小円弧Ｒ２との交点Ｋで得ている。また、第２接線Ｚは、上記小円弧Ｒ２に関して上記交点Ｋで得ている。
【００３３】
なお、上記大円弧Ｒ１の曲率中心Ｐ１から交点Ｋを通る直線Ｇ上に、上記小円弧Ｒ２の曲率中心Ｐ２を配置すれば、上記交差角度βが０度になる。
【００３４】
このように、上記交差角度βを所定角度範囲に設定していれば、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との間をボール４が出入りする過程においてボール４の径方向での変位量を小さくすることができるので、ボール４の出入りが円滑になる。
【００３５】
以上、（ａ）〜（ｃ）で説明したように、ボール循環溝３３，３４の占有角度θ、つまり荷重を負担できない領域を可及的に小さくすることにより、負荷容量を可及的に高めるようにしたうえで、ボール循環溝３３，３４を通過するボール４に作用する転がり抵抗を可及的に小さくすることにより、ボール４の転がりを可及的に滑らかにさせるようにしている。これにより、ボールねじ装置において、負荷容量と動作円滑性をバランスよく両立させることができる。
【００３６】
図１０から図１７に本発明の実施形態２を示している。図例のボールねじ装置１では、ナット部材２と、ねじ軸３と、複数のボール４と、保持器リング５とを備えており、ナット部材２とねじ軸３との対向面間でボール４群を循環させるようになっている。
【００３７】
ナット部材２には、その一方軸端から他方軸端まで連続する１本のねじ溝２１が形成されている。また、ねじ軸３には、軸心方向途中領域に互いに独立した２つのねじ溝３１ａ，３１ｂが軸方向隣り合わせに形成されている。このねじ溝３１ａ，３１ｂは、それぞれ１巻きよりも短い長さ、つまり約１巻きの長さになっている。これらナット部材２のねじ溝２１とねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとは、互いに同じリード角に設定されており、これら両ねじ溝２１，３１ａ，３１ｂの断面形状は、ゴシックアーク形状とされているが、半円形状とすることもできる。
【００３８】
この実施形態２では、ナット部材２とねじ軸３とを最大に引き離した最大伸張状態で軸心方向所定長さの重合領域を確保して、ねじ軸３における前記重合領域の外周面にそれぞれ約１巻きのねじ溝３１ａ，３１ｂを軸方向隣り合わせに２つ設けており、このねじ溝３１ａ，３１ｂ個々の下流と上流とをボール循環溝３３，３４で個別に連通連結して閉ループとして、この閉ループにした２つのねじ溝３１ａ，３１ｂ内に配置されるボール４群をそれぞれ独立して転動循環させるようにしている。
【００３９】
具体的に、ねじ軸３の軸心方向で隣り合う２つのねじ溝３１ａ，３１ｂの間に存在するねじ山（ランド部）３２には、２つのねじ溝３１ａ，３１ｂを個別に閉ループとするボール循環溝３３，３４が設けられている。この２つのボール循環溝３３，３４は、それぞれ、２つのねじ溝３１ａ，３１ｂの上流側と下流側とを個別に連通連結するものであり、２つのねじ溝３１ａ，３１ｂの下流のボール４群を内径側へ沈みこませてナット部材２のねじ山（ランド部）２２を乗り越えさせて上流へ戻すように蛇行した形状になっている。この２つのボール循環溝３３，３４の断面形状は、ゴシックアーク形状とされているが、半円形状とすることもできる。
【００４０】
保持器リング５は、複数のボール４それぞれを円周等間隔に離隔配置して回転可能に保持するものである。この保持器リング５は、薄肉の円筒部材からなり、その円周数ヶ所には、軸心方向に沿う長孔形状のボールポケット５１が設けられており、このボールポケット５１に対してそれぞれ２つずつボール４が収納される。しかも、ボールポケット５１の径方向内外での開口寸法は、ボール４の直径よりも大に設定されており、ボール４が径方向内外に余裕をもって通るようになっている。但し、保持器リング５のボールポケット５１には、それを埋め尽くす状態にグリースを塗布してから、必要数のボール４を収納することにより、グリースの粘性でもってボール４を保持させるようにしている。
【００４１】
また、上記保持器リング５は、ねじ軸３の外径側に対して軸心方向でほぼ不動に位置決めされた状態で、かつ相対回転可能な状態で取り付けられている。そのために、ねじ軸３の自由端側に縮径部３５を、また、保持器リング５の一端に径方向内向きのフランジ５２をそれぞれ設け、ねじ軸３の縮径部３５に対して保持器リング５のフランジ５２をはめ込み、さらにねじ軸３の縮径部３５に設けてある周溝に対して止め輪７を係合させている。但し、止め輪７は、ねじ軸３の縮径部３５とねじ溝２１の形成部分との境にできる段壁面３６から離れた位置に取り付けられていて、これら止め輪７と段壁面３６との間に対して保持器リング５のフランジ５２が軸心方向に若干の遊びを持つ状態で配置されている。これにより、保持器リング５が、ねじ軸３に対して軸心方向ほぼ不動で、相対回転が許容される状態になる。
【００４２】
なお、上記保持器リング５は、ねじ軸３で回転案内されるようになっている。そのために、図１０に示すように、保持器リング５とねじ軸３との間の内径隙間Ｘ１を、保持器リング５とナット部材２との間の外径隙間Ｘ２よりも小さく設定している。
【００４３】
また、上記ナット部材２は、ブラケット８に対して一体的に結合されている。このブラケット８は、図示しないモータなどの回転動力源が減速歯車を介して噛合されるとともに、図示しない転がり軸受を介して前記ねじ軸３の中心孔に挿通される図示しない支軸に対して回転自在に支持される。また、上記ねじ軸３は、図示しないケースなどの固定部分に対して非回転かつ軸心方向不動に取り付けられ、このねじ軸３に対して上記ナット部材２が回転可能かつ軸心方向移動可能に配置される。
【００４４】
上記ブラケット８は、上半分の断面がほぼ逆向きコ字形の金属材で形成されている。つまり、このブラケット８は、径方向内外に同心状に設けられる内筒部８１および外筒部８２の軸心方向一端側を連接した形状である。内筒部８１は、ねじ軸３の中心孔内に非接触状態で配置されて上記支軸に対して転がり軸受を介して支持される。また、外筒部８２は、ナット部材２の軸心方向一端側の領域外周に一体的に嵌合されており、図１２に示すように、外筒部８２の付け根側の内周面に設けられるセレーション８３とナット部材２の嵌入方向奥側の外周面に設けられるセレーション２３とを嵌合することにより、ブラケット８とナット部材２とを周方向で一体的に結合するようになっている。この外筒部８２の外周面には、樹脂製のギヤ９が一体に成形されている。
【００４５】
次に、上記ボールねじ装置１の動作を説明する。このボールねじ装置１は、ナット部材２またはねじ軸３の一方を回転させることで他方を軸心方向に移動させる使用形態、あるいはナット部材２またはねじ軸３の一方を軸心方向に移動させることで他方を回転させる使用形態にすることができる。前者の使用形態については、トルクを推力に変換する正効率と言い、後者の使用形態については、推力をトルクに変換する逆効率と言う。
【００４６】
一例としては、図示しないモータを駆動することによりブラケット８およびナット部材２を回転させる場合、このナット部材２自身が回転しながらねじ軸３に沿って軸心方向一方へ向けて直線的に移動させられることによって、例えば図１０に示す状態から図１１に示す状態になる。一方、上記モータを前記と逆回転方向に駆動すると、ナット部材２が前述と逆向きに回転しながら軸心方向他方へ向けて移動させられることによって、例えば図１１に示す状態から図１０に示す状態になる。
【００４７】
このように、ナット部材２を軸心方向に往復移動させることにより、ナット部材２とねじ軸３とが軸心方向で重合する範囲が大小変化するが、ねじ軸３においてボール循環溝３３，３４により個別に閉ループとした２つのねじ溝３１ａ，３１ｂ内でそれぞれボール群４が保持器リング５にガイドされながら転動循環することにより、ナット部材２の螺旋運動が円滑にガイドされるとともに、ナット部材２が所定の移動ストローク範囲を往復移動する過程において、ボール４が抜け出す現象を確実に防止できるようになる。
【００４８】
また、保持器リング５を、高精度に加工されたねじ軸３の外周面でもって回転案内させる形態にしているから、ナット部材２を軸心方向に往復移動させる過程において、保持器リング５そのものの回転振れを抑制することができるとともに、保持器リング５がボール４に対して干渉することを軽減できるようになっている。
【００４９】
この実施形態２でも、ボール循環溝３３，３４の形状や、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との連接部分の形状を、上記実施形態１と同様に、ボール循環溝３３，３４の占有角度θ、つまり荷重を負担できない領域を可及的に小さくすることにより、負荷容量を可及的に高めるようにしたうえで、ボール循環溝３３，３４を転動するボール４に作用する転がり抵抗を可及的に小さくすることにより、ボール４の転がりを可及的に滑らかにさせるようにしている。これにより、ボールねじ装置１において、負荷容量と動作円滑性をバランスよく両立させることができる。
【００５０】
但し、この実施形態２の場合、保持器リング５を用いた構成にしているので、ボール循環溝３３，３４を転動するボール４に作用する転がり抵抗は、上述したようにボール４がボール循環溝３３，３４の壁面に対して当接することにより前記壁面から受ける力Ｆ１の他に、保持器リング５に対して干渉することにより受ける力Ｆ２によっても発生することになる。
【００５１】
上記力Ｆ１については上記実施形態１で説明しているので、ここでの説明を省略し、上記力Ｆ２のベクトル（力の向きと大きさ）を図１７に示して説明する。なお、ボール循環溝３３、３４は共に同じなので一方のボール循環溝３３で説明する。
【００５２】
図１７において、Ｆｘは、傾き角αを本実施形態で規定した範囲内の傾き角αａに設定した場合（太実線参照）において、ねじ軸３の回転により周方向に移動するボール循環溝３３の壁面がボール４に対して垂直に作用する力（壁面力）であり、Ｆｘ１，Ｆｘ２は、前記壁面力Ｆｘの分力である。壁面力Ｆｘの分力Ｆｘ１は、軸線方向に向けて、また、壁面力Ｆｘの分力Ｆｘ２は周方向に向けて、それぞれそのベクトル状態が示されている。Ｆｙは、傾き角αを本実施形態で規定した範囲よりも大きな傾き角αｂに設定した場合（太実線参照）でのボール循環溝３３の壁面がボール４に作用する力であり、Ｆｙ１，Ｆｙ２は、前記Ｆｙの分力である。分力Ｆｙ１，Ｆｙ２はそれぞれ、分力Ｆｘ１，Ｆｘ２にそれぞれ対応している。
【００５３】
そして、前記壁面力の周方向の分力Ｆｘ２，Ｆｙ２が前記ボール循環溝３３の壁面がボール４を介して保持器リング５に対して作用する力Ｆ２となる。ここで、壁面力Ｆｘは、図６に示すボール力の分力Ｆａ２の反力であって互いに等しく、壁面力Ｆｙは、図６に示すボール力の分力Ｆｂ２の反力であって互いに等しい。したがって、Ｆａ２＞Ｆｂ２により、Ｆｘ２＞Ｆｙ２の関係が成立する。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係るボールねじ装置は、負荷容量と動作円滑性をバランスよく両立させることができて、信頼性の高い構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るボールねじ装置の縦断面図
【図２】図１のボールねじ装置の分解斜視図
【図３】図１のボール循環経路を模式的に示す側面図
【図４】図３のボール循環経路の正面図
【図５】ねじ軸のボール循環溝を展開して示す平面図
【図６】図５のボール循環溝でボールに作用する転がり抵抗を説明する図
【図７】図５のねじ軸のねじ溝とボール循環溝との連接部分の曲率半径をボール直径の１．８倍よりも小さくした場合の図
【図８】図５のねじ軸のねじ溝とボール循環溝との連接部分の曲率半径をボール直径の１．８倍よりも大きくした場合の図
【図９】図５のボール循環溝の断面図
【図１０】本発明の実施形態２に係るボールねじ装置の縦断面図
【図１１】図１０の状態からナット部材を軸心方向一方へ移動させた状態を示す縦断面図
【図１２】図１０のボールねじ装置の分解斜視図
【図１３】図１０のボールねじ装置において一部を断面にした平面図
【図１４】図１３の（１４）−（１４）線断面の矢視図
【図１５】図１０のボール循環経路を模式的に示す側面図
【図１６】図１０のボール循環経路の正面図
【図１７】図１５のボール循環溝でボールに作用する転がり抵抗を説明する図
【符号の説明】
１　　　ボールねじ装置
２　　　ナット部材
２１　　　ナット部材のねじ溝
３　　　ねじ軸
３１ａ，３１ｂ　　ねじ軸のねじ溝
３３，３４　　　ねじ軸のボール循環溝
４　　　ボール
５　　　保持器リング
５１　　　ボールポケット

Claims

ナット部材の内周面に設けられるねじ溝とねじ軸の外周面に設けられるねじ溝との間に複数のボールが介装されて、前記ナット部材とねじ軸との間でトルクを推力に、または推力をトルクに変換させるボールねじ装置であって、
前記ねじ軸に、約１巻きのねじ溝が少なくとも１つ設けられているとともに、この約１巻きのねじ溝の下流と上流とを連通連結して閉ループとするためのボール循環溝が設けられており、
前記ボール循環溝は、そのボール転動方向中間領域で径方向内側に沈み込むように湾曲し、また、ボール転動方向両端側領域で径方向外側に膨らむように湾曲した形状に形成されており、
前記ボール循環溝を径方向外側から見たとき、前記ねじ軸の回転軸線に対して前記ボール循環溝のボール転動方向中間領域を転動するボールの中心の軌跡の傾き角が、４５〜６０度に設定されているとともに、前記ボール循環溝と前記ねじ溝との連接部分を転動するボールの中心の軌跡が、ボール直径に対して１．８倍以上の曲率半径に設定された曲線とされている、ボールねじ装置。
前記ナット部材とねじ軸とを最大に引き離した最大伸張状態で軸心方向所定長さの重合領域が確保されていて、前記ねじ軸の前記重合領域の外周面に約１巻きのねじ溝が２つまたはそれ以上設けられているとともに、当該ねじ溝個々の下流と上流とを個別に連通連結して閉ループとするためのボール循環溝が前記ねじ溝と同数設けられている、請求項１のボールねじ装置。