JP2014043931A

JP2014043931A - ボールねじ

Info

Publication number: JP2014043931A
Application number: JP2012187938A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Miyazaki; 一成宮崎; Kazufumi Yamamoto; 和史山本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2014-03-13

Abstract

【課題】部品点数の増加を伴うことなく、ねじ軸のストロークエンド位置にかき集められた潤滑剤の周囲への飛散を抑制することができるボールねじを提供する。
【解決手段】ボールねじ１は、螺旋状のねじ溝３ａを外周面に有するねじ軸３と、ねじ軸３のねじ溝３ａに対向する螺旋状のねじ溝５ａを内周面に有するナット５と、両ねじ溝３ａ，５ａにより形成される螺旋状のボール転動路７内に転動自在に装填された複数のボール９と、ボール９をボール転動路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１と、ナット５の軸方向両端部に取り付けられねじ軸３に摺接する略環状の接触シール１３，１３と、を備えている。ねじ軸３はテーパ形状をなしており、ねじ軸３の外周面のうちねじ溝３ａが形成されていない部分の直径が、軸方向中央部からナット５のストロークエンド位置に向かって、徐々に小さくなっている。
【選択図】図２

Description

本発明はボールねじに関する。

ボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路内に転動自在に装填された複数のボールと、を備えている。そして、ボールを介してねじ軸に螺合されているナットをねじ軸に対して相対回転運動させると、ボールの転動を介して、ナットがねじ軸に対して軸方向に相対移動するようになっている。

このようなボールねじは、ナットとねじ軸との間に形成される内部空間の開口を密封する略環状のシールを、ナットの軸方向両端部に備えている場合が多い。そして、これらのシールによって、粉塵等の異物の前記内部空間内への侵入が防止されるとともに、前記内部空間内に配されているグリース等の潤滑剤の外部への漏出が防止されていて、ボールと両ねじ溝との潤滑状態が良好に保たれるようになっている。

また、ねじ軸の外周面に付着した微量の潤滑剤が、ねじ軸の回転に伴う遠心力によって周囲に飛散し、ボールねじの周辺が汚染されるおそれがあるが、シールとして、ねじ軸に接触する接触シールを用いたり、ねじ軸との間の隙間が微小な非接触シールを用いたりすることにより、ねじ軸の外周面に付着する潤滑剤の量が低減され、ねじ軸が回転した際に飛散する潤滑剤の量が抑制されていた。

ただし、前記内部空間から漏出した微量の潤滑剤や、ねじ軸の外周面に付着した微量の潤滑剤が、ナットの移動に伴って、シールによりねじ軸の軸方向両端部側に送られ、ねじ軸の両ストロークエンド位置にかき集められることとなる。そして、ナットの移動が繰り返されることにより、ストロークエンド位置に溜まった潤滑剤の量が増加していく。よって、前記のような接触シールや非接触シールを用いて密封したとしても、ストロークエンド位置からの潤滑剤の飛散を防止することは容易ではなかった。

ストロークエンド位置からの潤滑剤の飛散を防止する技術が、例えば特許文献１に提案されている。特許文献１に開示のボールねじは、ストロークエンド位置にかき集められた潤滑剤を、前記内部空間内へ押し戻す戻し部材を備えている。この戻し部材は、ナットに設けられたテーパ面に突き当てられるテーパ部を有しており、テーパ面に突き当てられた際にテーパ部がすぼむように変形することにより、ストロークエンド位置にかき集められた潤滑剤が前記内部空間内へ押し戻されるようになっている。

特開２００９−１９７８６１号公報

しかしながら、特許文献１に開示のボールねじは、戻し部材を備える構成であるため、通常のボールねじよりも部品点数が増加するという問題点があった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、部品点数の増加を伴うことなく、ねじ軸のストロークエンド位置に溜まった潤滑剤の周囲への飛散を抑制することができるボールねじを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の態様は次のような構成からなる。すなわち、本発明の一態様に係るボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝の間に転動自在に配された複数のボールと、前記ナットに取り付けられ前記ナットと前記ねじ軸との間に形成される内部空間の開口を密封するシールと、を備え、前記ボールを介して前記ねじ軸に螺合されている前記ナットを前記ねじ軸に対して相対回転運動させることにより、前記ナットが前記ねじ軸に対して軸方向に相対移動するようになっているボールねじであって、前記ねじ軸はテーパ形状をなしており、前記ねじ軸の外周面のうち前記ねじ溝が形成されていない部分の直径が、軸方向中央部から前記ナットのストロークエンド位置に向かって、徐々に小さくなっていることを特徴とする。

本発明のボールねじは、ねじ軸をテーパ形状としたので、部品点数の増加を伴うことなく、ねじ軸のストロークエンド位置にかき集められた潤滑剤の周囲への飛散を抑制することができる。

本発明の一実施形態であるボールねじの断面図である。図１のボールねじの側面図である。

本発明に係るボールねじの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるボールねじの断面図であり、図２は側面図である。
図１に示すように、ボールねじ１は、螺旋状のねじ溝３ａを外周面に有するねじ軸３と、ねじ軸３のねじ溝３ａに対向する螺旋状のねじ溝５ａを内周面に有するナット５と、両ねじ溝３ａ，５ａにより形成される螺旋状のボール転動路７内に転動自在に装填された複数のボール９と、ボール９をボール転動路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１（図１，２には、リターンチューブの例が図示されている）と、ナット５の軸方向両端部に取り付けられねじ軸３に摺接する略環状の接触シール１３，１３と、を備えている。

また、ねじ軸３とナット５との間に形成される内部空間内には、図１には図示しないグリース等の潤滑剤が封入されており、この潤滑剤によりボール９と両ねじ溝３ａ，５ａとの潤滑がなされている。
さらに、図２に示すように、ねじ軸３はテーパ形状をなしており、ねじ軸３の外周面のうちねじ溝３ａが形成されていない部分（すなわちランド部）の直径が、軸方向中央部からナット５のストロークエンド位置に向かって、徐々に小さくなっている。ねじ溝３ａの溝底部分の直径は、軸方向全域にわたって一定である。

なお、ナット５は、ねじ軸３の両端部近傍部分を折り返し点として往復移動するが、ストロークエンド位置とは、折り返し点に位置したナット５の軸方向端面５ｂ（ナット５の２つの軸方向端面のうち、自身が位置する折り返し点に近いねじ軸３の端部の方を向く軸方向端面）が位置する軸方向位置を意味し、１つのボールねじに２個存在する。図２に点線で示されたものは、折り返し点に位置するナット５の軸方向端部である。

このボールねじ１において、ボール９は、ボール転動路７内を移動しつつねじ軸３の回りを回ってボール転動路７の終点に至り、そこでボール転動路７から掬い上げられてボール循環路１１の一方の端部に入る。ボール循環路１１に入ったボール９はボール循環路１１内を通ってボール循環路１１の他方の端部に達し、そこからボール転動路７の始点に戻されるようになっている。

よって、ボールねじ１は、ボール９を介してねじ軸３に螺合されているナット５をねじ軸３に対して相対回転運動させると、ボール９の転動を介して、ナット５がねじ軸３に対して軸方向に相対直線移動するようになっている。そして、ボール転動路７とボール循環路１１により無端状のボール通路が形成されており、ボール転動路７内を転動するボール９が無端状のボール通路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸３とナット５とは継続的に相対直線移動することができる。

また、接触シール１３，１３により、ねじ軸３とナット５との間に形成される内部空間の開口が密封されているので、粉塵等の異物の前記内部空間内への侵入が防止されるとともに、前記内部空間内に配されているグリース等の潤滑剤の外部への漏出が防止されていて、ボール９と両ねじ溝３ａ，５ａとの潤滑状態が良好に保たれるようになっている。
さらに、ねじ軸３に付着した微量の潤滑剤が、ねじ軸３の回転に伴う遠心力によって周囲に飛散し、ボールねじ１の周辺が汚染されるおそれがあるが、ねじ軸３に接触する接触シール１３によってねじ軸３に付着する潤滑剤の量が低減されるため、ねじ軸３が回転した際に飛散する潤滑剤の量が抑制されている。

さらに、ナット５がねじ軸３の軸方向中央部又はその近傍部（以下、軸方向中央部とその近傍部とをあわせたものを「軸方向中央部近傍」と記す）に位置する場合においては、ねじ軸３のランド部と接触シール１３の径方向内端部とが接触するが（接触シール１３はねじ溝３ａの内面には接触しない）、ねじ軸３はテーパ形状をなしているので、ナット５がねじ軸３の軸方向中央部近傍以外の軸方向位置に位置する場合においては、ランド部と接触シール１３の径方向内端部とは非接触となる。そして、ナット５がねじ軸３の端部方向に移動するにしたがって、ランド部と接触シール１３の径方向内端部との間の隙間は徐々に大きくなっていく。

その結果、接触シール１３によってかき集められてストロークエンド位置に溜まるはずの潤滑剤は、ナット５がストロークエンド位置に位置する場合においては、ねじ軸３の外周面と接触シール１３の径方向内端部との間の隙間から前記内部空間内へ収容されることとなる（図２を参照）。よって、ねじ軸３が回転した際に飛散する潤滑剤の量が抑制され、ボールねじ１の周囲の汚染が抑制される。また、前記内部空間から外部へ漏出した潤滑剤が前記内部空間（被潤滑部）に戻るので、ボールねじ１の優れた潤滑性が保たれる。

詳述すると、前記内部空間から漏出した微量の潤滑剤や、ねじ軸３に付着した微量の潤滑剤が、ナット５の相対移動に伴って、接触シール１３によりねじ軸３の軸方向両端部側に送られ、ねじ軸３の両ストロークエンド位置にそれぞれかき集められるが、軸方向中央部近傍以外においてはねじ軸３と接触シール１３とは非接触となっているので、ねじ軸３の外周面のうちねじ溝３ａが形成されていない部分と接触シール１３の径方向内端部との間の隙間が大きいストロークエンド位置にナット５が位置する場合には、ランド部と接触シール１３との間の隙間から前記内部空間内へ潤滑剤が収容されることとなる。よって、潤滑剤がストロークエンド位置に溜まりにくい（潤滑剤が大きな塊になりにくい）ので、ねじ軸３が回転してもボールねじ１の周囲への潤滑剤の飛散が生じにくい。

このように、ねじ軸３をテーパ形状とするのみで潤滑剤の飛散を抑制することができるので、ボールねじの部品点数の増加を伴うことなく、ねじ軸３のストロークエンド位置にかき集められる潤滑剤の周囲への飛散を抑制することができる。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、ねじ軸３の外周面のうちねじ溝３ａが形成されていない部分の直径が、軸方向中央部からナット５のストロークエンド位置に向かって、徐々に小さくなっていることにより、ねじ軸３がテーパ形状をなしていたが、ねじ軸３の外周面のうちねじ溝３ａが形成されていない部分に加えて、ねじ溝３ａの溝底部分の直径も、軸方向中央部からナット５のストロークエンド位置に向かって、徐々に小さくなっていることことにより、ねじ軸３がテーパ形状をなしていてもよい。

また、ボールねじ１に装着されるシールの種類は、ナット５がねじ軸３の軸方向中央部近傍に位置する場合に、その径方向内端部がねじ軸３に摺接する接触シールに限定されるものではなく、ねじ軸３の軸方向全域にわたって径方向内端部がねじ軸３に隙間を空けて対向する非接触シールでもよい。シールの素材も特に限定されるものではなく、シールの素材として一般的に用いられる材料を使用可能であり、例えばゴム組成物や樹脂組成物があげられる。

さらに、ボール循環路１１は、図１，２に示すようにリターンチューブにより構成してもよいが、コマにより構成してもよいし、ナット５の円柱面状の内周面の一部を凹化させて形成した凹溝により構成してもよい。
さらに、ねじ溝３ａ，５ａの断面形状は、曲率中心の異なる２つの円弧を組合せた略Ｖ字状をなすゴシックアーク状でもよいし、単一の円弧からなる曲線状でもよい。
さらに、ねじ軸３，ナット５，及びボール９の素材は特に限定されるものではなく、ボールねじに一般的に用いられる材料を使用可能であり、例えば鋼等の金属やセラミックや樹脂があげられる。

１ボールねじ
３ねじ軸
３ａねじ溝
５ナット
５ａねじ溝
７ボール転動路
９ボール
１１ボール循環路
１３接触シール

Claims

螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝の間に転動自在に配された複数のボールと、前記ナットに取り付けられ前記ナットと前記ねじ軸との間に形成される内部空間の開口を密封するシールと、を備え、前記ボールを介して前記ねじ軸に螺合されている前記ナットを前記ねじ軸に対して相対回転運動させることにより、前記ナットが前記ねじ軸に対して軸方向に相対移動するようになっているボールねじであって、
前記ねじ軸はテーパ形状をなしており、前記ねじ軸の外周面のうち前記ねじ溝が形成されていない部分の直径が、軸方向中央部から前記ナットのストロークエンド位置に向かって、徐々に小さくなっていることを特徴とするボールねじ。