JP2008075762A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別の固定部材を必要とせず、容易に装着できると共に、正確かつ確実に取付けることができる、ボールナットのボール循環部材を提供する。
【解決手段】ボール循環部材７は、一体成形された、半円環形状の固定部１４とボール循環部１３とからなる。１個の循環部材７の固定部１４を径方向に変形しつつ、ナット本体６の係合溝２６に嵌合する。他のボール循環部材の固定部１４を径方向に変形しつつ、かつ接合面２２ａを案内して係合溝２６に嵌合する。１対のボール循環部材７，７が係合溝２６に嵌合された状態で、円環形状のボール循環ユニット７Ｕを構成し、抜け落ちることはない。
【選択図】図２

Description

本発明は、ねじ軸と、ナットと、これらねじ軸及びナットのねじ溝に転動自在に介在するボールとからなるボールねじ装置に係り、詳しくはナットの両端部分に配置され、上記ボールをねじ溝から掬ってナットに設けられたボール循環用孔に導くボール循環部材に関する。

従来、ナットの両端部分に凹部を設け、該凹部にプラスチック製のボール循環部材を嵌合し、該循環部材をネジ又はスナップリングで抜止め固定したボールねじ装置が案出されている（先行特許文献１，２）。

また、ボール循環部材に円環形状の固定部（環状部）を一体成形し、該固定部をボールナットの内周端部に形成した環状係合溝に嵌合して、ボール循環部材をボールナットに抜止め・固定したボールねじ装置も提案されている（先行特許文献３）。

特公平１−２７３０３号公報 登録実用新案第３０３４０５４号公報 特開２００３−２４００９３号公報

上記ボール循環部材をネジ又はスナップリングにてナットに固定するもの（特許文献１又は２）は、ボール循環部材の外に、該循環部材をナットに固定するための別部材（ネジ又はスナップリング）が必要であり、部品点数が多くなり、かつナットにネジ孔又はテーパ付きの係合溝を形成する必要があり、ボールねじ装置のコストアップの原因となっている。また、ボール循環部材をナットに固定するために、ネジの締付け作業又はスナップリングの装着作業を必要とし、ボール循環部材の固定作業が面倒で手間のかかるものとなっている。

ボール循環部材に円環形状の固定部を一体に成形したもの（特許文献３）は、円環形状の固定部（環状部）の外周部に薄肉の環状片を一体に成形し、該薄肉環状片を、弾性変形しつつナットの係合溝に嵌合してボール循環部材をナットに固定している。しかし、環状片は、薄肉からなり周方向に波打つように変形が可能であっても、環状片が完全な円環形状からなる場合、環状凹溝からなる係合溝に嵌合することは、面倒で困難な作業となる。更に、薄肉環状片を変形しつつ係合溝に嵌合する関係上、係合溝の幅が薄肉環状片の厚さより所定量大きな寸法となり、軸方向に所定量のガタが存在し、高い精度でボール循環部材を固定することは、困難である。

また、上記円環形状の固定部（環状部）に、切欠き部を形成することも提案されているが、このものにあっては、上述した薄肉環状片を係合溝へ装着する際の困難は緩和されるとしても、固定部が径方向に変形し得たため、係合溝への嵌合装着に対する確実性に問題を生じると共に、嵌合精度に対しては依然として課題を有している。

そこで、本発明は、固定部を複数個に分割して、特別な固定部材を必要としないものでありながら、容易かつ確実に、更に高い精度でボール環状部材をナットの係合溝に嵌合でき、もって上述した課題を解決したボールねじ装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る本発明は、外周にねじ溝（２）を有するねじ軸（３）と、貫通孔（９）の内周面にねじ溝（１０）を有するナット（５）と、前記ねじ軸及びナットの前記両ねじ溝に転動自在に介在する多数のボールと、を備え、
前記ナット（５）が、ボール循環用孔（１２）及び前記貫通孔（９）の両端部に形成された環状の凹溝からなる係合溝（２６）を有するナット本体（６）と、該ナット本体の両端部に装着されるボール循環部材（７）と、を備えてなる、ボールねじ装置（１）において、
前記ボール循環部材（７）は、円環形状を複数に分割すると共にその周方向両端部に接合部（２２）を有する固定部（１４）と、前記分割された複数の固定部の少なくとも１個と一体成形され、前記ねじ溝（１０）と前記ボール循環用孔（１２）との間を連通するボール循環路（１５）を有する循環部（１３）と、を備え、
前記ナット本体（６）の前記係合溝（２６）に、前記分割された各固定部（１４）を係合すると共に、これら各固定部の前記接合部（２２）を互に接合して全体で円環形状からなるボール循環ユニット（７Ｕ）（７Ｖ）を構成する、
ことを特徴とするボールねじ装置にある。

請求項２に係る本発明は（例えば図２参照）、前記ボール循環部材が、半円環形状の固定部（１４）及びボール循環部（１３）を有する一体成形品（７）からなり、
前記ボール循環ユニット（７Ｕ）が、同じ形状の２個の前記一体成形品（７）（７）から構成される、
請求項１記載のボールねじ装置にある。

請求項３に係る本発明は（例えば図４参照）、前記ボール循環部材が、半円環形状の固定部（１４’）及びボール循環部（１３）を有する一体成形品（７）と、半円環形状の固定部（１４’）からなる固定用成形品（７’）と、からなり、
前記ボール循環ユニット（７Ｖ）が、１個の前記一体成形品（７）と、１個の前記固定用成形品（７’）と、から構成される、
請求項１記載のボールねじ装置にある。

請求項４に係る本発明は、前記固定部（１４）及びボール循環部（１３）からなる一体成形品（７）の前記固定部は、前記ボール循環部背面（２１）及び前記接合部（２２）が肉厚からなり、
前記固定部の肉厚部分（２１，２２）と前記係合溝（２６）との軸方向寸法が、略々同じからなる（Ａ≒Ｂ）、
請求項１ないし３のいずれか記載のボールねじ装置にある。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、ボール循環部材が固定部を有する一体成形品からなり、特別な固定部材を必要としないものでありながら、固定部が複数に分割されているので、各固定部を係合溝に容易に嵌合することができ、かつ各固定部を係合溝に嵌合した状態では、接合部が互いに接合して、全体で円環形状のボール循環ユニットを構成するので、ボール循環部材は、ナット本体の係合溝に確実かつ正確に装着される。これにより、安価に製造できると共に、高い精度で強固にボール循環部材をナット本体に取付けた、信頼性が高くかつ長寿命のボールナットを提供することができる。

請求項２に係る本発明によると、特に２条ねじに適用して好適であり、ボール循環ユニットが２個の同じ一体成形品から構成されるもので、ボール循環部材を高い精度で確実にナット本体に装着できると共に、部品点数が減少して、コストダウンを図ることができる。

請求項３に係る本発明によると、特に１条ねじに適用して好適であり、２個の成形品によりボール循環ユニットを構成して、ボール循環部材を高い精度で確実にナット本体に装着することができる。

請求項４に係る本発明によると、一体成形品からなるボール循環部材の固定部は、ボール循環部からの力が作用するバックアップ部及び互いに接合する接合部が肉厚からなるので、高い強度を有し、かつこれら肉厚部分と略々同じ寸法からなる比較的幅広の係合溝に嵌合して取付けられるので、取付け強度も高く、ボールねじ装置の精度及び強度を向上することができる。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。ボールねじ装置１は、図１に示すように、外周面に螺旋状のボールねじ溝２を形成したねじ軸３と、内周面に同じく螺旋状のボールねじ溝を形成したボールナット５と、ナット５のボールねじ溝とねじ軸３のボールねじ溝との間に介在して転動する多数のボールと、からなる。

ボールナット５は、金属製又はプラスチックからなるナット本体６と、該ナット本体の両端部分に固定されるボール循環部材７と、からなり、ナット本体６は、図２に示すように、中心部に貫通する貫通孔９の内周面にボールねじ溝１０が形成されていると共に、一端部に連結用のフランジ１１が形成されており、更に軸方向に貫通するボール循環用の孔１２が形成されている。図２に示す実施の形態にあっては、２条ねじからなり、従って２本の螺旋状のボールねじ溝１０が形成されていると共に、それぞれのボールねじ溝に連通するように２本のボール循環用孔１２，１２が形成されている。

ボール循環部材７は、プラスチックの一体成形品からなり、ボール循環部１３と固定部１４とからなり、本実施の形態にあっては、２条のボールナットの左右両端に対応して、同じ形状の合計４個の成形品が用いられるが、ボールナット５の左右両端に位置する１対の成形品７，７で１組のボール循環ユニット７Ｕ，７Ｕが形成される。各ボール循環部材７の循環部１３は、ナット本体６と協働してボール循環路１５を形成しており、左右の側壁１６，１７、底壁１９及び底壁から延びる舌状のボール掬い片２０を有する。

固定部１４は、半円環形状からなり、その周方向中央部における一側面に前記ボール循環部１３の軸方向外側面が一体に接合されている。該固定部１４の循環部１３背面は、所定範囲に亘って肉厚となるバックアップ部２１となっており、また該固定部の半円環形の両端部分も、上記バックアップ部と同じ厚さ（軸方向寸法）となる接合部２２，２２となっており、かつ該固定部の内周面が上記バックアップ部２１及び接合部２２と同じ軸方向寸法の縁部２３となって、これらバックアップ部及び接合部を連結している。従って、ボール循環部材７は、全体として、循環部１３が固定部１４の平坦面からなる一側面１４ａから軸方向内側に突出しており、該一側面１４ａから上記バックアップ部２１、接合部２２及び縁部２３の先端までの寸法Ａが同じになっており、かつ固定部１４は、その上記バックアップ部、接合部及び縁部以外の他端部が凹部となって薄肉に形成されている。

一方、ナット本体６の両端部分における前記ボール循環用孔１２に対応する部分には、前記ボール循環部１３を収納する凹部２５となっており、該凹部に循環部１３が嵌入・装着された状態にあって、該循環部のボール循環路１５のリターン部１５ａがボール循環用孔１２に連接する。また、ナット本体６の貫通孔９の両端部には、環状の凹溝からなる係合溝２６が形成されており、該係合溝の軸方向寸法Ｂは、上記固定部１４の寸法Ａと等しいか或いは僅かに大きく設定されている（Ａ≒Ｂ）。

図２及び図３に沿って、ボール循環部材７のナット本体６への装着について説明する。ナット本体６の左右一側、例えば右側端に、まず１個のボール循環部材７をその循環部１３がナット本体６の凹部２５に嵌入するようにして、その固定部１４をナット本体６の係合溝２６に嵌合して装着する。この際、固定部１４は、半円環形状からなり、かつその外周面が自然状態で係合溝２６の内周面と略々同じ半径になっているが、半円環形状の端部分を内径方向に変形しつつ容易に係合溝２６に嵌合し得る。

ついで、もう１個のボール循環部材７を、同様にその循環部１３がナット本体６の凹部２５に嵌入するようにして、その固定部１４をナット本体６の係合溝２６に嵌合して、ナット本体６に装着する。この際、半円環形状の固定部１４は、その両端部を内径方向に変形しつつ、既に装着されているボール循環部材７の接合面２２ａに、装着しつつあるボール循環部材７の接合面２２ａを滑らして係合溝２６に嵌合する。

このようにして装着された１対のボール循環部材７，７からなるボール循環ユニット７Ｕは、半円環形状の固定部１４，１４が、その接合面２２ａ，２２ａで互に接合して、係合溝２６に対して径方向に嵌合した完全な円環形状態となり、軸方向に抜け落ちることはない。また、周方向に対しては、循環部１３がナット本体６の凹部２５に嵌合することより正確に位置決めされ、また軸方向に対しては、固定部１４の軸方向寸法Ａが係合溝２６の幅Ｂと略々同じであり、かつバックアップ部２１、接合部２２及び縁部２３が肉厚からなり、変形することなく、むしろ図３（ｂ）に示すように、互いの圧接する接合面２２ａから外径方向に張るような力が作用して、正確に位置決めされる。

そして、ナット本体６の一側部に、１対のボール循環部材７，７からなるボール循環ユニット７Ｕが装着された状態で、ねじ軸３が貫通孔９に挿入され、ナット本体６の他側端から両ねじ溝２，１０の間に多数のボールが充填される。ボールの充填が完了した状態で、ナット本体の左右他側（例えば左側）を上にした状態で、該他側端にも、同様に、１対のボール循環部材７，７が係合溝２６に装着され、これによりナット本体６の左右両端部に１対のボール循環部材からなるボール循環ユニット７Ｕが装着されて、ボールねじ装置１が完成する。

該ボールねじ装置１は、ねじ軸３とボールナット５とを相対回転することにより、例えばねじ軸３にモータを連結して回転すると共に、ナット５の回転を規制することにより、ボールナット５が軸方向に移動する。該ねじ軸３とナット５との相対回転により、ボールは、両ねじ溝２，１０の間で転動し、ナット５の一側部におけるボール循環部材７の循環部１３において、ボール掬い片２０によりボール循環路１５に掬い上げられ、ボール循環用孔１２を通って他側部におけるボール循環部材７の循環部１３に導かれ、再び両ねじ溝２，１０間に供給される。

図４は、一部変形した実施の形態を示す。本実施の形態は、１条ねじに係るものであり、従ってナット本体６のボールねじ溝１０が１本からなると共に、ボール循環用孔１２も１本からなる。そして、１対のボール循環部材からなるボール循環ユニット７Ｖは、１個のボール循環部材７が循環部１３及び固定部１４からなる先の実施の形態のものと同じであるが、他の成形品７’は、循環部を有さない固定部のみからなる。なお、本ボール循環ユニット７Ｖの内、循環部を有する部材７は、先の実施の形態と同じものなので、同一符号を付して説明を省略し、循環部を有さない部材７’についてのみ説明する。本成形部材７’は、ボール循環部材を構成するが、循環部を有さないので、ボール循環部材の部品名は不自然なので、固定用成形品と称する。

固定用成形品７’は、ボール循環部材の固定部１４と同様に半円環形状の固定部１４’からなり、かつその両端部分及び内周部に、同様に接合部２２及び縁部２３を有する。循環部が存在しない関係上、先のバックアップ部が必要でなくなり、その代りに、所定間隔でリブ２１’，２１’が形成されている。該固定用成形品７’の軸方向寸法は、ボール循環部材７の固定部１４と同じであって、ナット本体６の係合溝２６の幅と略々同じであり、かつその外径寸法及び内径寸法も、ボール循環部材の固定部１４と同じである。

本ボール循環ユニット７Ｖのナット本体６への装着も先の実施の形態と同様であり、まず、ボール循環部材７を、その循環部１３をナット本体６の凹部２５に嵌入して、その固定部１４の両端部分を内径方向に変形しつつナット本体の係合溝２６に嵌合する。ついで、固定用成形品７’を、その固定部１４’の両端部を変形しつつ、ボール循環部材固定部の接合面２２ａに、その接合部２２の接合面２２ａが案内されて、ナット本体の係合溝２６に嵌合する。

このように、ナット本体６に装着されたボール循環ユニット７Ｖは、先のボール循環ユニット７Ｕと同様に、両接合部２２，２２の接合面２２ａ，２２ａが圧接された状態で、その変形が復元された自然状態にあって確実かつ正確に係合溝２６に嵌合し、抜け落ちることはない。また、ボール循環ユニット７Ｖは、軸方向、径方向及び周方向に正確に位置決めされ、ナット本体に対する取付け精度を高い精度で長期に亘って保持する。

なお、上述した実施の形態は、ボール循環部材の固定部を半円環形状、即ち円環形状に対して２分割したが、例えば３条ねじ等に対応して、３分割してもよく、要は、複数に分割されていればよい。

本発明を適用したボールねじ装置を示す全体斜視図。 ２条ねじ用のボールナットを示す、ナット本体を透視した斜視図。 ボールナットを示す概略図で、（ａ）は、正面断面図、（ｂ）は、側面図。 １条ねじ用ボールナットを示す、ナット本体を透視した斜視図。

符号の説明

１ ボールねじ装置
２ ねじ溝
３ ねじ軸
５ ナット
６ ナット本体
７ ボール循環部材（一体成形品）
７’ 固定用成形品
７Ｕ，７Ｖ ボール循環ユニット
９ 貫通孔
１０ ねじ溝
１２ ボール循環用孔
１３ 循環部
１４，１４’ 固定部
２１ 肉厚部分（バックアップ部）
２２ 接合部
２６ 係合溝

Claims (4)

1. 外周にねじ溝を有するねじ軸と、貫通孔の内周面にねじ溝を有するナットと、前記ねじ軸及びナットの前記両ねじ溝に転動自在に介在する多数のボールと、を備え、
   前記ナットが、ボール循環用孔及び前記貫通孔の両端部に形成された環状の凹溝からなる係合溝を有するナット本体と、該ナット本体の両端部に装着されるボール循環部材と、を備えてなる、ボールねじ装置において、
   前記ボール循環部材は、円環形状を複数に分割すると共にその周方向両端部に接合部を有する固定部と、前記分割された複数の固定部の少なくとも１個と一体成形され、前記ねじ溝と前記ボール循環用孔との間を連通するボール循環路を有する循環部と、を備え、
   前記ナット本体の前記係合溝に、前記分割された各固定部を係合すると共に、これら各固定部の前記接合部を互に接合して全体で円環形状からなるボール循環ユニットを構成する、
   ことを特徴とするボールねじ装置。
2. 前記ボール循環部材は、半円環形状の固定部及びボール循環部を有する一体成形品からなり、
   前記ボール循環ユニットが、同じ形状の２個の前記一体成形品から構成される、
   請求項１記載のボールねじ装置。
3. 前記ボール循環部材は、半円環形状の固定部及びボール循環部を有する一体成形品と、半円環形状の固定部からなる固定用成形品と、からなり、
   前記ボール循環ユニットが、１個の前記一体成形品と、１個の前記固定用成形品と、から構成される、
   請求項１記載のボールねじ装置。
4. 前記固定部及びボール循環部からなる一体成形品の前記固定部は、前記ボール循環部背面及び前記接合部が肉厚からなり、
   前記固定部の肉厚部分と前記係合溝との軸方向寸法が、略々同じからなる、
   請求項１ないし３のいずれか記載のボールねじ装置。

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