JP2014109327A

JP2014109327A - ボールねじ装置

Info

Publication number: JP2014109327A
Application number: JP2012264315A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kuroiwa; 大輔黒岩
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-06-12

Abstract

【課題】ナットの肉厚に関わらず防塵部材の着脱を容易にすることができ、かつ潤滑剤供給部材を好適に保持することにより、潤滑寿命を延ばすことができるボールねじ装置を提供する。
【解決手段】ねじ軸１０と、ボール３０を介してねじ軸１０に対して相対的に移動可能に螺合するナット２０とを有し、ナット２０の内周面２０ａには、軸方向の端部から所定の距離を有して係合溝２２が周方向に形成されている。ナット２０には、外周面４０ａに形成された係合片４１が係合溝２２に係合されてねじ軸１０とナット２０との間の隙間をシールする筒形状の防塵部材４０が取り付けられている。防塵部材４０の内周面４０ｂと、防塵部材４０の端部４０ｃに設けられたフランジ部４３と、ねじ軸１０の外周面１０ａとによって潤滑剤供給部材５０及び油脂が、防塵部材４０内に保持される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ボールねじ装置に関する。

回転運動を直線運動に変換する機械要素として用いられるボールねじ装置は、一般に、ねじ軸と、このねじ軸の外周に設けられた円筒状のナットとを有しており、ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝とナットの内周面に形成された螺旋状のボール転動溝との間に複数のボールが組み込まれている。
このようなボールねじ装置は、ねじ軸の表面に付着した粉塵などの異物がナットの内部に入り込むとボールのスムーズな転がり運動が阻害されることから、ねじ軸の表面に接触させる防塵部材をナットの端面部に装着する場合が多い。

このような防塵部材を備えたボールねじ装置の例が、特許文献１に記載されている。このボールねじ装置は、図７に示すように、ねじ軸１００にボール１０１を介して螺合したナット１０２の両端部に、シール取付用の大径段部１０３が形成されている。また、この大径段部１０３の内周面に開口する径方向のねじ孔１０４がナット１０２の両端部に穿設されている。すなわち、ナット１０２の外周面１０２ａ、及びフランジ周面（図示せず）からそれぞれの大径段部１０３に貫通する半径方向のねじ孔１０４が１個又は２個穿設されている。大径段部１０３にシール１０５を嵌合した後、ねじ孔１０４に止めねじ１０６を締結することによりシール１０５を円周方向、及び軸方向に固定する構造である。
また、他の態様の潤滑シール装置として、特許文献２には、シール板を用いた構造が開示されている。この潤滑シール装置は、シール板の内径面に形成したねじ軸のねじ溝の直角断面形状に見合う接触部分を内方に突出した孔形状を有している。

特開２００３−１３０１７１号公報、図５特開２００３−２３２４２８号公報、図１（ｂ）

しかしながら、特許文献１に記載されたボールねじ装置は、ナット１０２にねじ孔１０４を設けているため、その加工に要する手間が歩留まりを低下させることがあった。特に、ねじ孔１０４の形成には、ナット１０２の肉厚の寸法が大きい場合には、雌ねじ溝加工されたタップ穴だけでなく、キリ穴を加工する必要があるため、加工に要する手間や時間にばらつきが生じ、改善の余地があった。

また、特許文献２に開示された技術においては、シール板を複数枚重ね合わせて使用し、１枚毎にシール板の突出部をねじ溝のリードに沿ってずらせて重ね合わせ、その外形側をケース内面に接着するなどして固定しているため、１枚毎にリードに沿ってずらせる作業が必要であり、組立作業上、コストアップとなる。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、ナットの肉厚に関わらず防塵部材の着脱を容易にすることができ、かつ潤滑剤供給部材を好適に保持することにより、潤滑寿命を延ばすことができるボールねじ装置を提供することにある。

上記目的を達成するためのある実施形態のボールねじ装置は、ねじ軸と、該ねじ軸の外周に設けられたナットと、上記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝と上記ナットの内周面に形成された螺旋状のボール転動溝との間に設けられた複数のボールとを具備し、
上記ナットの内周面には、軸方向の端部から所定の距離を有して係合溝が周方向に形成され、
筒形状をなし、その外周面に形成された係合片が弾性変形して上記係合溝に係合されて上記ねじ軸と上記ナットとの間の隙間をシールする防塵部材が上記ナットに取り付けられ、
上記防塵部材の内周面と、上記防塵部材の端部に設けられたフランジ部と、上記ねじ軸の外周面とによって潤滑剤供給部材及び油脂の少なくとも何れかが、上記防塵部材内に保持される。

また、上記ボールねじ装置においては、上記フランジ部に筒形状の内周壁が設けられ、該内周壁と、上記防塵部材の内周面と、上記フランジ部との間に上記潤滑剤供給部材及び油脂の少なくとも何れかが設けられてもよい。
また、上記ボールねじ装置においては、上記フランジ部と上記内周壁と上記内周面とによって形成される空間を周方向に複数の収容部に区切る分割壁が複数設けられ、上記収容部には分割された上記潤滑剤供給部材及び油脂の少なくとも何れかが保持されてもよい。

本発明によれば、ナットの肉厚に関わらず防塵部材の着脱を容易にすることができ、かつ潤滑剤供給部材を好適に保持することにより、潤滑寿命を延ばすことができるボールねじ装置を提供することができる。

図１は、ボールねじ装置の第１の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は軸方向に沿う断面図、（ｂ）はナットに防塵部材を設置した際の正面図である。ボールねじ装置の第１の実施形態における防塵部材、防塵部材抜取り治具（以下、治具ということがある）、及び潤滑剤供給部材の構成を示す図であり、（ａ）は防塵部材の正面図、（ｂ）防塵部材の右側面図、（ｃ）は潤滑剤供給部材の軸方向に沿う断面図、（ｄ）は潤滑剤供給部材の正面図である。（ｅ）は防塵部材抜取り治具の斜視図、（ｆ）は（ｅ）の要部拡大図である。ボールねじ装置の第１の実施形態における防塵部材の取付手順を示す図であり、（ａ）は防塵部材をナットに装着する前の軸方向に沿う断面図、（ｂ）は防塵部材をナットに装着した後の軸方向に沿う断面図である。ボールねじ装置のある実施形態における防塵部材の取り外し手順を示す図であり、（ａ）は防塵部材がナットに装着された状態の軸方向に沿う断面図、（ｂ）は治具を挿入前の軸方向に沿う断面図、（ｃ）は治具を挿入したときの軸方向に沿う断面図、（ｄ）は防塵部材をナットから抜き取ったときの軸方向に沿う断面図である。ボールねじ装置の第２の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は軸方向に沿う断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は防塵部材の左断面図、（ｄ）は防塵部材の正面図、（ｅ）は防塵部材の背面図である。ボールねじ装置の第３の実施形態における防塵部材及び潤滑剤供給部材の構成を示す図であり、（ａ）は防塵部材の正面図、（ｂ）は潤滑剤供給部材の正面図、（ｃ）は軸方向に沿う断面図である。従来のボールねじ装置の構成を示す軸方向に沿う断面図である。

以下、本発明に係るボールねじ装置の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、ボールねじ装置の第１の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は軸方向に沿う断面図、（ｂ）はナットに防塵部材を設置した際の正面図である。なお、図１（ｂ）では、ボールねじを省略している。また、図２は、ボールねじ装置の第１の実施形態における防塵部材、防塵部材抜取り治具（以下、治具ということがある）、及び潤滑剤供給部材の構成を示す図であり、（ａ）は防塵部材の正面図、（ｂ）防塵部材の右側面図、（ｃ）は潤滑剤供給部材の軸方向に沿う断面図、（ｄ）は潤滑剤供給部材の正面図である。（ｅ）は防塵部材抜取り治具の斜視図、（ｆ）は（ｅ）の要部拡大図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態のボールねじ装置１は、ねじ軸１０と、ナット２０と、複数のボール３０と、防塵部材４０とを有する。
ねじ軸１０は螺旋状のボール転動溝１１を外周面１０ａに有しており、ねじ軸１０の外周に設けられたナット２０の内周面には、螺旋状のボール転動溝２１がボール転動溝１１と同じリードで形成されている。

ボール転動溝１１，２１は互いに対向しており、これらボール転動溝１１，２１の間に設けられた複数のボール３０はねじ軸１０がナット２０に対して相対回転することによってボール転動溝１１，２１の間を転動するようになっている。そして、ボール転動溝１１，２１の間を転動したボール３０は例えばナット２０に組み付けられたボールリターンチューブ（図示せず）内を通過して元の位置に戻されるようになっている。これらボール転動溝１１，２１の間及びボールリターンチューブが転動路を形成している。

［係合溝］
また、ナット２０の内周面には、軸方向の端部から所定の距離を有して円形状の係合溝２２が周方向に設けられている。係合溝２２は、ナット２０の両端部からそれぞれ１つずつ設けられることが好ましく、必要に応じて複数設けられる。これら係合溝２２に防塵部材４０が固定されている。ここで、上記所定の距離は、防塵部材４０の軸方向の寸法に基づいて設定される。

＜防塵部材＞
図２（ａ），（ｂ）に示すように、防塵部材４０は筒形状をなす。防塵部材４０の外周面４０ａには、複数の係合片４１（本実施形態では５つ）が等間隔で設けられている。これらの係合片４１は、弾性を有して係合溝２２に係合可能とされる。なお、係合片４１は、防塵部材４０と共に弾性を有する材料で一体に成形されることが好ましい。また、防塵部材４０の係合片４１が設けられていない側の端面側の径方向の厚みは、係合片４１の径方向の厚みよりも大きくされる。これは、係合片４１が弾性変形する際に、防塵部材４０の係合片４１が設けられていない側の端面側の曲げモーメントが係合片４１における曲げモーメントよりも大きいため、当該部分の断面二次モーメントを大きくしているからである。

また、防塵部材４０には、係合片４１が設けられた側の端面とは反対側の端面に、各係合片４１に対応して軸方向に沿って外周面４０ａを切り欠いた溝部４２が複数（本実施形態では５つ）設けられている。
また、防塵部材４０の端部４０ｃには、中心軸Ｏに向かって延びるフランジ部４３が、ねじ軸１０の径とほぼ同じ開口径で円盤状に設けられている。

＜潤滑剤供給部材＞
図１（ａ）及び図２（ｃ），（ｄ）に示すように、防塵部材４０の内周面４０ｂと、防塵部材４０の端部４０ｃに設けられたフランジ部４３と、ねじ軸１０の外周面１０ａとによって防塵部材４０内に潤滑剤供給部材５０が保持されている。本実施形態においては、防塵部材４０内に保持されるのは、潤滑剤供給部材５０だけでなく、油脂を含んでもよい。この潤滑剤供給部材５０は、例えば、潤滑油やグリースなどの潤滑剤を吸収保持するリング状に形成された材料から構成されており、ねじ軸１０表面に潤滑剤を供給して適度な潤滑性を発揮する。

次に、防塵部材４０のナット２０に対する取付手順について図３を参照して説明する。
図３は、本実施形態における防塵部材の取付手順を示す図であり、（ａ）は防塵部材をナットに装着する前の軸方向に沿う断面図、（ｂ）は防塵部材をナットに装着した後の軸方向に沿う断面図である。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、防塵部材４０は、その内部に潤滑剤供給部材５０を保持させたまま、外周面４０ａとナット２０の内周面２０ａとを当接させながらナット２０内に嵌合される。この際、複数の係合片４１が弾性変形しながら係合溝２２に係合されることによって、防塵部材４０がナット２０に固定される。このようにして、ナット２０に装着された防塵部材４０は、ねじ軸１０とナット２０との間の隙間をシールする。

ここで、潤滑剤供給部材５０を防塵部材４０の内部に収容（保持）すると、防塵部材４０をナット２０に取り付けた際に、係合片４１が内方へ付勢されるので、係合片の裏側が潤滑剤供給部材５０に干渉するが、潤滑剤供給部材５０自体に弾性を有するため、特に問題はない。

＜防塵部材の取り外し＞
次に、防塵部材４０のナット２０からの取り外し手順について図４を参照して説明する。
図４は、本実施形態における防塵部材の取り外しの際に用いられる治具を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ），（ｃ）は（ａ）の部分拡大図である。また、図４は、本実施形態における防塵部材の取り外し手順を示す図であり、（ａ）は防塵部材がナットに装着された状態の軸方向に沿う断面図、（ｂ）は治具を挿入前の軸方向に沿う断面図、（ｃ）は治具を挿入したときの軸方向に沿う断面図、（ｄ）は防塵部材をナットから抜き取ったときの軸方向に沿う断面図である。

本実施形態において防塵部材を取り外す際には、図２（ｅ）に示す筒形状の治具６０が用いられる。この治具６０は、外周面６０ａの径が防塵部材４０の外径（外周面４０ａの径）と等しくされる。また、治具６０の一方の端面６０ｂには、防塵部材４０の溝部４２の形成位置に対応して、複数の突起６１が軸方向に突出して設けられる。これらの突起６１の先端部は、図２（ｆ）に示すように、内側の面（治具６０の中心軸側の面）から外側の面にかけて曲面が形成されている。
このような治具を用いて防塵部材４０をナット２０から取り外す際には、まず、ナット２０に装着された防塵部材４０（図４（ａ）参照）に対して、複数の溝部４２の位置と複数の突起５１の位置とを合わせる（図４（ｂ）参照）。

次に、複数の溝部４２とナット２０の内周面２０ａとの間に複数の突起５１を挿入する。このとき、各突起５１が各溝部４２の内壁４２ａを治具６０の中心軸の向きに押圧するのに伴って、各係合片４１も弾性力によって防塵部材４０の中心軸Ｏ（図２（ａ）参照）の向きに撓み、係合溝２２から離脱し、係合状態が解除される（図４（ｃ）参照）。ここで、前述したように、各突起５１の先端部に曲面が形成されていることによって、当該突起５１が溝部４２の内壁４２ａを中心軸の向きに押圧した際に、係合溝２２から係合片４１の係合が解除されやすくなる。

ここで、防塵部材４０は、ねじ軸１０とナット２０との間をシールするためにボール転動溝１１に係合するようにナット２０に設置されている。そのため、治具６０によって防塵部材４０を、例えば、反時計方向に回すと、ボール転動溝１１に沿って潤滑剤供給部材５０を内部に保持した防塵部材４０が回転してナット２０から取り外される（図４（ｄ）参照）。

以上説明したように、本実施形態によれば、ナットの肉厚に関わらず防塵部材の着脱を容易にすることができ、かつ潤滑剤供給部材を好適に保持することにより、潤滑寿命を延ばすことができるボールねじ装置を提供することができる。なお、従来のボールねじ装置においても、防塵部品の内径部に肉盗みが施されており、この部分に油脂を溜めておくことは可能であった。しかし、このような構造では、ねじ軸の外周面と直接接する部分（面積）が多く、油脂を長時間保持することはできないことがあったので、本実施形態のように、防塵部材４０の内部に潤滑剤供給部材５０を保持する態様とすることで、上記効果を奏する。

（第２の実施形態）
次に、ボールねじ装置の第２の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、防塵部材４０の構造が第１の実施形態と異なるだけであるので、上述の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。図５（ａ）〜（ｅ）は、ボールねじ装置の第２の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は軸方向に沿う断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は防塵部材の左断面図、（ｄ）は防塵部材の正面図、（ｅ）は防塵部材の背面図である。

図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、本実施形態のボールねじ装置１は、フランジ部４３に筒形状の内周壁４４が設けられている。この内周壁４４は、防塵部材４０を貫通する開口部に筒形状で立設される。すなわち、この内周壁４４は、外周面４０ａ（内周面４０ｂ）とほぼ等間隔で係合片４１と同じ向きに立設される。そして、内周壁４４と、防塵部材４０の内周面４０ｂと、フランジ部４３との間に円環形状の潤滑剤供給部材５０が設けられる。この内周壁４４と、防塵部材４０の内周面４０ｂと、フランジ部４３とで構成される空間Ｓには、潤滑剤供給部材５０だけでなく、油脂が設けられてもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、ねじ軸の外周面に沿って設けられた内周壁によっても潤滑剤供給部材又は油脂が保持されるので、ねじ軸に干渉することなく、潤滑寿命を延ばすことができるボールねじ装置を提供することができる。

（第３の実施形態）
次に、ボールねじ装置の第３の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態も、防塵部材４０の構造が前述の実施形態と異なるだけであるので、上述の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。図６（ａ）〜（ｃ）は、ボールねじ装置の第３の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は正面図である。

図６（ａ）に示すように、本実施形態のボールねじ装置１は、フランジ部４３と内周壁４４と内周面４０ｂとによって形成される空間Ｓを周方向に複数の収容部Ｓ_１及び収容部Ｓ_２に区切る分割壁４５が複数設けられている。この分割壁４５は、内周壁４４と内周面４０ｂとを連結して空間Ｓを周方向に複数の収容部Ｓ_１及び収容部Ｓ_２に区切る複数の壁である。

ここで、収容部Ｓ_１は、外側（外周面４０ａ）に係合片が形成された狭い空間の収容部であり、収容部Ｓ_２は、外側（外周面４０ａ）に係合片が形成されていない広い空間の収容部である。
そして、収容部Ｓ_２には、図６（ｂ），（ｃ）に示す分割された潤滑剤供給部材５０の分割体５１が収容される。一方、収容部Ｓ_１には、必要に応じて流動体である油脂が収容される。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数の潤滑剤供給部材（分割体）を防塵部材内に保持することができるので、潤滑剤供給部材の表面積が増え、潤滑寿命をより長く延ばすことができる。また、潤滑剤供給部材に加えて、流動体である油脂も防塵部材内に保持できるので、潤滑寿命をさらに長く延ばすことができる。
なお、本発明に係るボールねじ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。例えば、前述の実施形態では、防塵部材に設けられた係止片の数を５つとしたが、防塵部材の係合を損なわなければ、その個数は問わない。

１ボールねじ装置
１０ねじ軸
１１ボール転動溝
２０ナット
２１ボール転動溝
２２係合溝
３０ボール
４０防塵部材
４０ａ外周面
４０ｂ内周面
４０ｃ端部
４１係合片
４２溝部
４３フランジ部
４４内周壁
４５分割壁
５０潤滑剤供給部材
６０治具

Claims

ねじ軸と、該ねじ軸の外周に設けられたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のボール転動溝との間に設けられた複数のボールとを具備し、
前記ナットの内周面には、軸方向の端部から所定の距離を有して係合溝が周方向に形成され、
筒形状をなし、その外周面に形成された係合片が弾性変形して前記係合溝に係合されて前記ねじ軸と前記ナットとの間の隙間をシールする防塵部材が前記ナットに取り付けられ、
前記防塵部材の内周面と、前記防塵部材の端部に設けられたフランジ部と、前記ねじ軸の外周面とによって潤滑剤供給部材及び油脂の少なくとも何れかが、前記防塵部材内に保持されることを特徴とするボールねじ装置。
前記フランジ部に筒形状の内周壁が設けられ、該内周壁と、前記防塵部材の内周面と、前記フランジ部との間に前記潤滑剤供給部材及び油脂の少なくとも何れかが設けられることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
前記フランジ部と前記内周壁と前記内周面とによって形成される空間を周方向に複数の収容部に区切る分割壁が複数設けられ、前記収容部には分割された前記潤滑剤供給部材及び油脂の少なくとも何れかが保持されることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ装置。