JP2019108960A - ボールねじ - Google Patents

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Abstract

【課題】ボールねじを提供する。【解決手段】ボールねじはねじ軸と、ねじ軸に被さるナットと、ナットに配置される還流ユニットと、ねじ軸とナットとの間に形成された負荷経路および無負荷経路とを備える。無負荷経路は一端が負荷経路に連結され、他端が還流ユニットの一つの還流経路に連結される。ボールねじは仮想水平面および仮想斜面を有する。仮想水平面と仮想斜面とはねじ軸の中心軸線に交差する。仮想水平面は無負荷経路を通る。仮想斜面は無負荷経路と負荷経路との連結箇所を通る。仮想斜面と仮想水平面とは１から３度の間の負の角を成す。上述した技術特徴により、転動ユニットが還流ユニットに衝突して生じた衝撃力を下げ、運転時のスムーズさを向上させ、運転時の騒音を低減させることができる。【選択図】図６

Description

本発明は、ボールねじに関し、詳しくは運転時のスムーズさを向上させ、運転時の騒音を効果的に低減させることができるボールねじに関するものである。
ボールねじはねじ軸とナットとの間にボールを転動させることによって高精度の伝動効果を生じる。ボールの転動経路に対応するため、ボールねじはナット内に還流ユニットを有する。ねじ軸およびナットとの間に形成された負荷経路から離脱したボールは還流ユニットの還流経路によって還流効果を生じることができる。
ボールが還流する際、負荷経路からボールを離脱させる角度の差は還流ユニットに対するボールの衝撃力の大きさに関係がある。衝撃力が大き過ぎる場合、運転のスムーズさに影響を与え、騒音を生じるという問題が発生する。従って、如何にボールを離脱させる角度を調整し、還流ユニットに対するボールの衝撃力を下げるかということは業界においてもっとも解決したい課題である。
本発明は、運転時のスムーズさを向上させ、運転時の騒音を効果的に低減させることができるボールねじを提供することを主な目的とする。
上述した課題を解決するため、ボールねじはねじ軸、ナット、還流ユニット、複数の転動ユニットおよび誘導ユニットを備える。ねじ軸は外周面にねじ山部を有する。ナットはねじ軸の軸方向に沿って移動できるようにねじ軸に被さり、内周面にねじ山部および二つの誘導溝を有する。ナットのねじ山部とねじ軸のねじ山部は負荷経路を形成する。ナットのそれぞれの誘導溝とねじ軸のねじ山部は無負荷経路を形成する。無負荷経路は一端が負荷経路に連結される。還流ユニットはナットに配置され、還流経路を有する。還流経路は両端が無負荷経路の他端に別々に連結されるため、還流経路、二つの無負荷経路および一つの負荷経路は相互に連結されて循環経路になる。転動ユニットは循環経路に収容される。誘導ユニットはねじ軸とナットとの間に配置され、一端に誘導部を有する。誘導部は無負荷経路内に配置されるため、誘導ユニットは誘導部によって転動ユニットを無負荷経路から還流経路へ誘導し、還流させることができる。
本発明によるボールねじは仮想水平面および仮想斜面を有する。仮想水平面と仮想斜面とはねじ軸の中心軸線に交差する。仮想水平面は無負荷経路を通る。仮想斜面は無負荷経路と負荷経路との連結箇所を通る。仮想斜面と仮想水平面とは負の角を成す。負の角は１から３度の間である。
比較的好ましい場合、ナットは外周面に二つの取付穴を有する。還流ユニットは両端が取付穴に差し込まれる。還流ユニットの還流経路は両端が無負荷経路の一端に別々に連結される。
比較的好ましい場合、誘導ユニットの断面は直径が同じで中心の異なる二つの半円からなる。
比較的好ましい場合、誘導ユニットは一端に誘導部に接する凹状部を有する。凹状部は還流ユニットの一端に嵌合されるため、誘導ユニットと還流ユニットを組み立てる際、相互を妨害することは発生しない。
比較的好ましい場合、誘導ユニットの外径は中央から両側へ漸次縮小し、かつ転動ユニットの外径の０．８倍から１．１倍の間である。
上述した技術手段により、本発明によるボールねじは負荷経路から転動ユニットを離脱させる角度が変わり、還流経路内の転動ユニットが還流ユニットに衝突して生じた衝撃力が最小限まで下がるため、運転時のスムーズさを向上させ、運転時の騒音を低減させることができる。
本発明の一実施形態によるボールねじを示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるボールねじを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるボールねじの一部分を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるボールねじの端面を示す側面断面図である。 本発明の一実施形態によるボールねじの一部分のユニットを示す拡大斜視図である。 図４の一部分を示す拡大図である。 本発明の一実施形態によるボールねじにおいて転動ユニットを離脱させる角度と還流ユニットの受けた衝撃力との関係を示すグラフである。
（一実施形態）
図１から図３に示すように、本発明の一実施形態によるボールねじ１０はねじ軸２０、ナット３０、還流ユニット４０、複数の転動ユニット５０および二つの誘導ユニット６０を備える。
ねじ軸２０は、外周面にねじ山部２２を有する。
ナット３０は、ねじ軸２０の軸方向に沿って移動できるようにねじ軸２０に被さり、外周面に二つの取付穴３２を有し、内周面にねじ山部３４および二つの取付穴３２の位置に対応する二つの誘導溝３６を有する。
ナット３０のねじ山部３４はねじ軸２０のねじ山部２２に対応し、その間が負荷経路５２（図４参照）になる。ナット３０の誘導溝３６はねじ軸２０のねじ山部２２の一部分に対応し、その間が無負荷経路５４（図４参照）になる。無負荷経路５４は一端が負荷経路５２に連結される。
還流ユニット４０は、還流経路４２（図４参照）を有し、両端がナット３０の取付穴３２内に別々に差し込まれる。還流ユニット４０の還流経路４２は両端が無負荷経路５４の他端に別々に連結されるため、還流経路４２、無負荷経路５４および負荷経路５２は相互に連結されて循環経路５６（図４参照）になる。転動ユニット５０は循環経路５６を転動する。
図２、図４および図５に示すように、誘導ユニット６０はねじ軸２０とナット３０との間に配置され、両端に誘導部６２を別々に有する。誘導部６２は無負荷経路５４内に配置される。誘導ユニット６０の外径は中央から両側へ漸次縮小し、かつ転動ユニット５０の外径の０．８倍から１．１倍の間である。誘導ユニット６０は直径が漸次変化するため、誘導部６２の誘導面積が縮小される。
転動ユニット５０は誘導ユニット６０の誘導部６２によって無負荷経路５４から還流経路４２へ正確に誘導されることができる。一方、誘導ユニット６０は両端に誘導部６２に接する凹状部６４を別々に有する。誘導ユニット６０は凹状部６４によって還流ユニット４０の一端に嵌合されるため、誘導ユニット６０と還流ユニット４０を組み立てる際、相互を妨害することは発生しない。
ねじ軸２０のねじ山部２２はゴシック型である。誘導ユニット６０の断面は直径が同じで中心の異なる二つの半円からなる。誘導ユニット６０は線形接触によってねじ軸２０のねじ山部２２に固定され、構造を安定させるが、これに限らない。
図６に示すように、ボールねじ１０は仮想水平面Ｐ１および仮想斜面Ｐ２を有する。仮想水平面Ｐ１と仮想斜面Ｐ２とはねじ軸２０の中心軸線Ａに交差する。仮想水平面Ｐ１は無負荷経路を５４通る。仮想斜面Ｐ２は無負荷経路５４と負荷経路５２との連結箇所を通る。
仮想斜面Ｐ２と仮想水平面Ｐ１とは負の角θを成す。負の角θ、即ち負荷経路５２から転動ユニット５０を離脱させる角度は１から３度の間である。角度を定義する際、反時計回りに旋転する角度は正の角であるのに対し、時計回りに旋転する角度は負の角である。図６に示すように、仮想斜面Ｐ２は仮想水平面Ｐ１に対して時計回りに旋転し、仮想水平面Ｐ１との間に角を成すため、両者の間の夾角は負の角と見做される。
図７に示すように、転動ユニット５０を離脱させる角度によって還流ユニット４０の受ける衝撃力が異なる。転動ユニット５０を離脱させる角度が負の１度から負の３度の間である場合、還流ユニット４０の受ける衝撃力が最も小さく、２．５ニュートン（Ｎ）から３．８ニュートン（Ｎ）の間である。従来の技術に基づいて転動ユニットを離脱させる角度は１４度以上が一般的である。それに対し、還流ユニット４０の受ける衝撃力は２３０ニュートン（Ｎ）にも達する。
上述したとおり、本発明によるボールねじ１０は負荷経路５２から転動ユニット５０を離脱させる角度を効果的に変えることによって還流経路４２内の転動ユニット５０が還流ユニット４０に衝突して生じる衝撃力を最小限に下げるため、運転時のスムーズさを向上させ、運転時の騒音を低減させることができる。
１０ ボールねじ
２０ ねじ軸
２２ ねじ山部
３０ ナット
３２ 取付穴
３４ ねじ山部
３６ 誘導溝
４０ 還流ユニット
４２ 還流経路
５０ 転動ユニット
５２ 負荷経路
５４ 無負荷経路
５６ 循環経路
６０ 誘導ユニット
６２ 誘導部
６４ 凹状部
Ｐ１ 仮想水平面
Ｐ２ 仮想斜面
Ａ 中心軸線
θ 負の角
比較的好ましい場合、誘導ユニットの外径は誘導部を有する両端の中央から両端へ向けて漸次縮小し、かつ転動ユニットの外径の１．１倍から０．８倍の間である。

Claims (5)

  1. ねじ軸、ナット、還流ユニット、複数の転動ユニットおよび誘導ユニットから構成され、仮想水平面および仮想斜面を有し、
    前記ねじ軸は、外周面にねじ山部を有し、
    前記ナットは、前記ねじ軸の軸方向に沿って移動できるように前記ねじ軸に被さり、内周面にねじ山部および二つの誘導溝を有し、
    前記ナットの前記ねじ山部と前記ねじ軸の前記ねじ山部は負荷経路を形成し、
    前記ナットのそれぞれの前記誘導溝と前記ねじ軸の前記ねじ山部は無負荷経路を形成し、前記無負荷経路は一端が前記負荷経路に連結され、
    前記還流ユニットは、前記ナットに配置され、還流経路を有し、前記還流経路は両端が前記無負荷経路の他端に別々に連結されるため、前記還流経路、二つの前記無負荷経路および一つの前記負荷経路は相互に連結されて循環経路になり、
    複数の前記転動ユニットは、前記循環経路内に配置され、
    前記誘導ユニットは、前記ねじ軸と前記ナットとの間に配置され、一端に誘導部を有し、前記誘導部は前記無負荷経路内に配置され、
    前記仮想水平面と前記仮想斜面とは、前記ねじ軸の中心軸線に交差し、
    前記仮想水平面は前記無負荷経路を通り、
    前記仮想斜面は前記無負荷経路と前記負荷経路との連結箇所を通り、
    前記仮想斜面と前記仮想水平面とは１から３度の間の負の角を成すことを特徴とする、
    ボールねじ。
  2. 前記ナットは外周面に二つの取付穴を有し、前記還流ユニットは両端が前記取付穴に別々に差し込まれることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
  3. 前記誘導ユニットの断面は直径が同じで中心の異なる二つの半円からなることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ
  4. 前記誘導ユニットは一端に誘導部に接する凹状部を有し、前記凹状部は前記還流ユニットの一端に嵌合されることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
  5. 前記誘導ユニットの外径は中央から両側へ漸次縮小し、かつ前記転動ユニットの外径の０．８倍から１．１倍の間であることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
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