JP4722703B2 - ローラねじ - Google Patents

Description

本発明は、ねじ軸とナット部材との間に転がり運動可能にローラを介在させたローラねじに関する。

ねじ軸とナット部材との間に転がり運動可能にボールを介在させたボールねじは、ボールを介在させずにすべり接触するねじに比べて、ナット部材に対してねじ軸を回転させる際の摩擦係数を低減できるので、工作機械の位置決め機構、送り機構、あるいは自動車のステアリングギヤ等に実用化されている。

ボールねじでは、ねじ軸の外周面に形成される螺旋状のボール転走溝とナット部材の内周面に形成される螺旋状の負荷ボール転走溝との間に複数のボールを介在させている。ナット部材に対してねじ軸を相対的に回転させると、複数のボールがねじ軸のボール転走溝及びナット部材の負荷ボール転走溝上を転がる。ナット部材の負荷ボール転走溝の一端まで転がったボールは、負荷ボール転走溝の一端と他端を繋ぐボール戻し路が内部に形成されたリターンパイプによって掬い上げられ、負荷ボール転走溝の元の位置に戻される。これによりボールが循環する。

近年転動体としてボールの替わりにローラを使用したローラねじが考案されている。ボールは四方八方いずれの方向にも転がることができるが、ローラはその転がり運動する方向に制限がある。このためローラねじの循環路の構造も複雑になる傾向がある。

特許文献１には、ナット体の螺旋溝の一端と他端を繋ぎ、ローラを循環させる断面四角形状のローラ循環路を、ナット体の螺旋溝におけるローラ転動部分の両端に連通される直線状のローラ掬い上げ部と、これらローラ掬い上げ部を連通するローラ循環部とで構成することが開示されている。ローラ掬い上げ部は、二つ割り構造のサーキュレータ部材から構成される。一方、ローラ掬い上げ部を連通するローラ循環部は、断面Ｖ字形状の循環溝が形成されたナット体の外周に断面Ｖ字形状の循環溝が形成されたリターンプレートを組み付けて構成される。ローラ掬い上げ部は、ナット体の螺旋溝とローラ循環部との間でローラの転動姿勢が変化するようにローラをスパイラル状に案内する。ローラ循環部は、ローラを一方の掬い上げ部から他方の掬い上げ部へその転動姿勢を変化することなく直線状に案内する。

特開平１１−２１０８５８号公報

転動体にボールを使用したボールねじは製品化されているが、転動体としてローラを使用したローラねじは、例えば特許文献１のように考案されてはいるものの、未だ製品化されているものはない。これは、ローラをナットの負荷ローラ転走溝から掬い上げる際にローラが掬い上げ部分に引っ掛かったり、あるいはローラに複雑な動きをさせるために循環路の構造が複雑になったりすることが原因であると思われる。

また、ボールは四方八方いずれの方向にも転がることができるが、ローラはその転がり運動する方向に制限がある。これは、ローラをナット部材の負荷ローラ転走溝からローラ戻し路内に掬い上げる際、あるいはローラ戻し路から負荷ローラ転走溝に戻す際に、ローラが負荷ローラ転走路からローラ戻し路へ到る継ぎ目部分に引っ掛かってしまうのが原因の一つであると思われる。

そこで本発明は、組立て易くて構造的にも簡単で、しかも円滑にローラを循環させることができるローラねじを提供することを目的とする。

また、本発明は、負荷ローラ転走路からローラ戻し路へ到る継ぎ目部分において、ローラを円滑に循環させることができるローラねじを提供することを目的とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝（１ａ）が形成されたねじ軸（１）と、内周面に前記ローラ転走溝（１ａ）に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝（２ａ）が形成されたナット部材（２）と、前記ねじ軸（１）のローラ転走溝（１ａ）と前記ナット部材（２）の負荷ローラ転走溝（２ａ）との間の負荷ローラ転走路（３）の一端と他端を繋ぐローラ戻し路（５）が内部に形成されるリターンパイプ（４）と、前記負荷ローラ転走路（３）及び前記ローラ戻し路（５）内に収容される複数のローラ（６）と、を備え、前記リターンパイプ（４）は、直線状に伸びる中央部（１４）と、中央部（１４）の両側に折り曲げられた一対の端部（１５，１５）とを有し、前記ローラ（６）が前記リターンパイプ（４）の軸線方向に移動するにしたがってその姿勢を変化するように、前記中央部内（１４）の前記ローラ戻し路（５）がねじられることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のローラねじにおいて、前記ねじ軸（１）の軸線方向における一方向（（１））からの荷重を負荷していたローラ（６）が、前記リターンパイプ（４）を通過することによって前記一方向と逆方向（（２））からの荷重を負荷するように反転することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載のローラねじにおいて、前記中央部（１４）内の前記ローラ戻し路（５）は、前記中央部（１４）の軸線方向の中央（Ｅ−Ｅ）から前記一対の端部（１５，１５）に向かって等しい角度ねじられていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のローラねじにおいて、前記リターンパイプ（４）はその軸線方向に沿って分割され、各分割体（２３ａ，２３ｂ）は、前記ローラ戻し路（５）を構成する溝部（２６，２７）を有し、前記ローラ戻し路（１５）がねじられる区間において、前記溝部（２６，２７）の一方の壁面（２６ａ，２７ａ）が他方の壁面（２６ａ´，２７ａ´）に対して傾斜し、一方の分割体（２３ａ）の壁面（２６ａ´）と、当該壁面（２６ａ´）と対向する他方の分割体（２３ｂ）の壁面（２７ａ´）との間で前記ローラ（６）を案内することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のローラねじにおいて、前記リターンパイプ（４）は、中央部（１４）と、中央部（１４）の両側に折り曲げられた一対の端部（１５，１５）とを有し、前記ローラ（６）の側面形状に対応した断面四角形の前記ローラ戻し路（５）が形成される前記一対の端部（１５，１５）の先端部（１５ｂ，１５ｂ）は、前記ねじ軸（１）の軸線方向から見た状態において前記負荷ローラ転走路（３）の接線方向に配置され、且つねじ軸（１）の側方から見た状態において前記負荷ローラ転走路（３）のリード角方向に傾けられることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ローラを負荷ローラ転走路からリターンパイプ内に掬い上げる際、またローラをリターンパイプから負荷ローラ転走路に戻す際、断面四角形の負荷ローラ転走路内を転がるローラの姿勢に合わせてローラを掬い上げ、また戻すことができる。したがって、ローラを円滑に循環させることができる。また、ローラを循環させるのは、負荷ローラ転走路の一端と他端を繋ぐリターンパイプのみであるので、ローラねじの組立て及び構造が容易になる。

リターンパイプは、ローラを数巻き前の負荷ローラ転走路に戻す。請求項２の発明のように、一方向からの荷重を負荷していたローラを一方向と逆方向からの荷重を負荷するように反転して戻すことで、ローラ戻し路のねじり角度を最小にすることができる。

リターンパイプの端部ではローラを掬い上げるので、端部でローラの姿勢を変化させるとローラの掬い上げが上手くいかなくなるおそれがある。請求項１の発明によれば、ローラ掬い上げ部から距離が離れたリターンパイプの中央部でローラの姿勢を変化させるので、この問題を解決することができる。

請求項３の発明によれば、中央部の軸線方向の中央を中心としたリターンパイプの両側部分でローラの姿勢を均等に変化させることができる。

リターンパイプを樹脂成型する場合がある。請求項４の発明によれば、リターンパイプの分割体にねじられたローラ戻し路を構成する溝部を形成しても、アンダーカットを生じさせないことができる。またこのようにしても、一方の分割体の壁面と、当該壁面と対向する他方の分割体の壁面との間でローラを案内するので、ローラ戻し路内でローラの姿勢を確実に規制することもできる。

クロスローラリングのような環状のローラ転走路に比べて、ローラねじの負荷ローラ転走路ではローラがリード角分傾いた状態で転動している。請求項５の発明によれば、ローラの姿勢をリード角分傾けてリターンパイプから負荷ローラ転走路へ戻すことで、リターンパイプから負荷ローラ転走路へ入るときにローラの姿勢が変化することがなく（ローラの軸線が傾く所謂スキューが生じることがなく）、負荷ローラ転走路にローラをすんなり戻すことができる。また、負荷ローラ転走路からリターンパイプ内にローラをすんなり導くこともできる。

図１は、本発明の一実施形態におけるローラねじを示す側面図である。 図２は、ねじ軸を示す側面図である。 図３は、ローラ転走溝及び負荷ローラ転走溝の詳細断面図である。 図４は、荷重と予圧による変位の関係を示すグラフである。 図５は、ナット部材を示す平面図である。 図６は、ナット部材を示す正面図である。 図７は、ナット部材を示す平面図（リターンパイプを取り外した状態）である。 図８は、ナット部材を示す正面図（リターンパイプを取り外した状態）である。 図９は、リターンパイプを示す図である。 図１０は、リターンパイプを示す図である。 図１１は、リターンパイプの分割体を示す図である。 図１２は、リターンパイプの分割体を示す図である。 図１３は、ナット部材の、リターンパイプが据え付けられる部分の詳細図である。 図１４は、リターンパイプを示す図である。 図１５は、リターンパイプの中央部におけるローラ戻し路の断面形状の変化を示す断面図である。 図１６は、ローラの姿勢の変化を示す図である。 図１７は、ローラ間に介在されるスペーサを示す図である。 図１８は、負荷ローラ転走路とリターンパイプの継ぎ目を示す平面図である。 図１９は、図１８のＡ部拡大図である。 図２０は、負荷ローラ転走路とリターンパイプの継ぎ目を示す断面図である。

符号の説明

１ ナット部材、１ａ ローラ転走溝、２ ナット部材、２ａ 負荷ローラ転走溝、３ 負荷ローラ転走路、４ リターンパイプ、５ ローラ戻し路、６ ローラ、１４ 中央部、１５ 端部、１５ａ 円弧部、１５ｂ 先端部、１８ 切れ目、１９ ローラ案内部、２０ ローラ案内部の先端、２３ａ，２３ｂ 分割体、２６，２７ 溝部、２６ａ´，２７ａ´ 壁面。

図１は、本発明の一実施形態におけるローラねじを示す。ローラねじは、外周面に螺旋状のローラ転走溝１ａが形成されたねじ軸１と、内周面に前記ローラ転走溝１ａに対応する螺旋状の負荷ローラ転走溝２ａが形成されて、ねじ軸１に相対的に回転可能に組み付けられたナット部材２とを備える。ナット部材２には、ねじ軸１のローラ転走溝１ａとナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとの間の負荷ローラ転走路３の一端と他端を繋ぐ循環部材としてのリターンパイプ４が取り付けられる。リターンパイプ４の内部には軸線方向に沿って断面四角形、この実施形態では正方形のローラ戻し路５が形成される。ねじ軸１のローラ転走溝１ａとナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとの間の負荷ローラ転走路３、及びリターンパイプ４内のローラ戻し路５には複数のローラ６が配列・収容される。ねじ軸１のナット部材２に対する相対的な回転に伴って、ナット部材２がねじ軸１に対してねじ軸１の軸線方向に相対的に直線運動する。このとき、ローラ６はローラ転走溝１ａと負荷ローラ転走溝２ａとの間を転がり運動する。負荷ローラ転走溝２ａの一端まで転がったローラ６は、リターンパイプ４内のローラ戻し路５に導かれ、数巻き前の負荷ローラ転走溝２ａの他端に戻される。これにより、ローラ６が負荷ローラ転走路３及びローラ戻し路５で構成されるローラ循環路を循環する。

図２はねじ軸１を示す。ねじ軸１の外周には所定のリードを有する螺旋状のローラ転走溝１ａが形成される。ローラ転走溝１ａの断面はＶ字形状で、その開き角度は９０°に設定される。ねじには一条ねじ、二条ねじ、三条ねじ等様々なものを用いることができるが、この実施形態では二条ねじを用いている。

図３はねじ軸１のローラ転走溝１ａ及びナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａの詳細図を示す。ナット部材２にはローラ転走溝１ａに対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝２ａが形成される。ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａの断面もＶ字形状で、その開き角度は９０°に設定される。ローラ転走溝１ａと負荷ローラ転走溝２ａとにより断面四角形、この実施形態では断面正方形の負荷ローラ転走路３が形成される。負荷ローラ転走路３には、複数のローラ６が負荷ローラ転走路に沿って見た状態において隣接するローラ６の回転軸７，８が互いに直交するようにクロス配列される。

ボールねじでは、ボールがねじ軸の軸線方向の一方向及び該一方向と反対の他方向の荷重を負荷する。これに対してローラ６は、その周面がローラ転走溝１ａの一方の壁面と該壁面に対向する負荷ローラ転走溝２ａの一方の壁面との間で圧縮されることで荷重を負荷するので、ねじ軸１の軸線方向の一方向の荷重しか負荷できない。本実施形態のようにローラ６をクロス配列することで、ねじ軸１の軸線方向の一方向（１）及び他方向（２）の荷重を負荷することができる。ねじ軸１の軸線方向の一方向（１）の荷重を負荷するローラをα群といい、他方向（２）の荷重を負荷するローラをβ群という。

ローラ６の直径Ｄは軸線方向の長さＬよりも大きい。ローラ６の直径Ｄには、ローラ転走溝１ａの壁面９と該壁面９に対向する負荷ローラ転走溝２ａの壁面１０との間の距離よりも大きい所謂オーバーサイズのものが用いられる。このため負荷ローラ転走路３内でローラは弾性変形していることになり、それに見合う荷重が予圧荷重としてナット部材２の内部に存在する。ローラ６は負荷ローラ転走路３内でクロス配列されているので、ローラ６からナット部材２に加わる荷重は隣接するローラ６，６で互いに反発する方向に作用する。初期状態では、各ローラ６には予圧荷重Ａが作用しており、上下左右方向に荷重が釣り合っている。この状態からナット部材２に軸線方向荷重Ｐを作用させ、ナット部材２が軸線方向にδ変位したとする。ナット部材２の変位によってローラα群の各ローラ６の荷重はＢだけ増えてＡ＋Ｂとなり、ローラβ群の各ローラの荷重はＣだけ減ってＡ−Ｃとなる。

図４はこの関係を詳しく示す。オーバーサイズのローラ６を挿入して予圧を付与しているので、初期状態でローラα群のローラはδ１だけ、ローラβ群のローラはδ２だけ、それぞれ弾性変形している。そのときに生じている荷重が予圧荷重でＡとなる。そこに軸線方向荷重Ｐが作用して軸線方向変位δを生じると、ローラα群では弾性変位線図に沿って変位が増加し、ローラβ群では弾性変位線図に沿って変位が減少していることになる。これによりローラα群に作用している荷重はＡ＋Ｂとなり、ローラβ群に作用している荷重はＡ−Ｃになる。したがって作用荷重ＰがＢとＣとに分けられ、ローラα群及びローラβ群に方向を変えて作用したことになる。この状態に変わっても内部荷重は釣り合っていなければならないので、簡略的に式で表すと、
（Ａ＋Ｂ）−（Ａ−Ｃ）−Ｐ＝０
∴Ｂ＋Ｃ＝Ｐ
となる。

予圧を付与することによって剛性が高くなるのは、荷重を受けるローラ数が増えて、一個あたりのローラ荷重が減ったことに因る。ローラ６の直径に規定寸法よりも小さい予圧の無いローラを用いると、軸線方向荷重を受けるローラ６はα群又はβ群の一方のみである。しかし、予圧を付与することによって、上述のようにローラα群及びローラβ群の双方が荷重を受けるようになるので、荷重を受けるローラ数が倍になる。このため作用する外力に対してナット部材２内に存在するローラ６を有効に活かし、本来荷重を受けないローラ６も荷重を受けられるように負荷を分布させることができる。

図３に示されるように、ねじ軸１のローラ転走溝１ａ及びナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａそれぞれの溝の底部には溝に沿ってさらに逃げ溝１ｂ，２ｂが形成される。ローラ６の上面と周囲面との交差部分、及び底面と周囲面との交差部分には、丸み６ａが付けられている。ローラ６の軸線方向の寸法Ｌはローラ６の直径Ｄよりも小さいので、転がり運動しているときにローラ６が偏ってローラ６の丸み６ａが逃げ溝１ｂ，２ｂに接触することがある。ローラ６に予圧を与えるとこの偏り現象が生じ易い。ローラ６が偏ったとき抵抗が生じてローラ６の回転を妨げないように、逃げ溝１ｂ，２ｂの丸み半径はローラの丸み半径よりも大きく設定される。また逃げ溝１ｂ，２ｂを形成することで、Ｖ溝の尖った先端を切削加工する必要もなくなるので、切削の加工性も勿論向上する。

図５及び図６はナット部材２を示し、図７及び図８はリターンパイプ４を取り外したナット部材２を示す。図５及び図７はナット部材の平面図を示し、図６及び図８はねじ軸１の軸線方向からみたナット部材２の正面図を示す。図１に示されるようにナット部材２は２つの分離ナット１２，１２に分離されていて、２つの分離ナット１２，１２間にはシム１３が介在されている。このシム１３は、ローラ６に予圧をかけるために設けられるのではなく、製造を容易にする観点から設けられている。ナット部材２が軸線方向に長くなると、リードを精度良く加工するのも困難になる。ナット部材２の半分の軸線方向の長さの分離ナット１２，１２それぞれにリードを形成し、後にシム１３を介して２つの分離ナットを結合させる。そして２つの分離ナット１２，１２の軸線方向に明けられたボルト挿入穴２２にボルト２５を通し、分離ナット１２，１２を挟むようにボルト２５とナット部材２を相手方の部品に取り付けるためのフランジ１６とをねじ結合して、２つの分離ナット１２，１２を結合する。シム１３は、２つの分離ナット１２，１２が周方向にずれているときに、周方向に位置決めする役割を果たす。２つの分離ナット１２，１２の互いに向かい合う端面が合わされたときに、２つの分離ナット１２，１２のボルト挿入穴２２が位置決めされるのであれば、シム１３は不要になる。また、ボルト挿入穴２２の径がボルト２５よりも大きい馬鹿穴であれば、シム１３が不要になる。

図９及び図１０はナット部材２に取り付けられるリターンパイプ４を示す。ナット部材２には、循環すべきローラ列に対応して複数のリターンパイプ４が取り付けられる。リターンパイプ４は、負荷ローラ転走路３の一端と他端とを繋ぎ、負荷ローラ転走路３の一端まで転がったローラ６を数巻き手前の負荷ローラ転走路３の他端に戻す。リターンパイプ４の内部には軸線方向に沿って断面正方形のローラ戻し路５が形成される。このリターンパイプ４は、直線状に延びる中央部１４と、中央部の両側に約９０°折り曲げられた一対の端部１５とを有し、その全体形状が門形に形成される。端部１５は曲率一定の円弧部１５ａと円弧部１５ａから伸びる直線状の先端部１５ｂとからなる。図９（ｃ）に示されるように中央部１４の軸線に対して一対の端部１５は互いに反対方向にねじられ、これにより図９（ｂ）、図１０（ａ）に示されるように、先端部１５ｂはねじ軸１の側方から見た状態において、リード角方向に互いに逆方向に傾けられる。また、図１０（ｃ）に示されるように、ねじ軸１の軸線方向から見た状態において、先端部１５ｂは負荷ローラ転走路の接線方向を向いている。リターンパイプ４をナット部材２に据え付け、リターンパイプ４の中央部１４を水平方向に配置した状態において、リターンパイプ４の端部の先端２８は、ねじ軸１の軸線を含む水平面１７まで伸びる。

クロスローラリングのような環状のローラ転走路に比べて、螺旋状の負荷ローラ転走路３ではローラ６の軸線がリード角分傾いている。円滑にローラを循環させるためには、ローラ６が負荷ローラ転走路３からリターンパイプ４内に導かれる際、またリターンパイプ４内から負荷ローラ転走路３に戻される際のローラ６の姿勢が極めて大事である。ローラ６の姿勢をリード角分傾けてリターンパイプ４から負荷ローラ転走路３へ戻すことで、リターンパイプ４から負荷ローラ転走路３へ入るときにローラ６の姿勢が変化することがなく（ローラ６の軸線が傾く所謂スキューが生じることがなく）、負荷ローラ転走路３にローラ６をすんなり戻すことができる。また、負荷ローラ転走路３からリターンパイプ４内にローラ６をすんなり導くこともできる。

リターンパイプ４とねじ軸１のねじ山との干渉を避けるために、先端部１５ｂにはローラ６の軌道の中心線に沿ったアーチ形状の切れ目１８が形成される。ねじ軸１の軸線方向からみた切れ目１８の形状は、円弧形状に形成される。また、切れ目１８の内側にはねじ軸１の軸線方向から見た状態において、ねじ山の内部に入り込むローラ案内部１９が形成される。ローラ案内部１９の位置における、ローラ戻し路５の断面形状は四角形、この実施形態では正方形に形成される。ローラ案内部１９を設けることによって、リターンパイプ４の軸線に直交する面でのローラ戻し路５の断面形状が正方形に形成される区間が長くなる。このため、断面正方形のローラ戻し路５が形成されていない隙間ｈを小さくすることができ、負荷ローラ転走路３とローラ戻し路５との断面形状の連続性をもたせることができる。図９（ｂ）に示されるように、ローラ案内部１９の先端２０は、ねじ軸１の側方からみた状態において直線状で、水平面１７に対してリード角だけ傾けられている。また、隙間ｈをより小さくすることができるように、リターンパイプ４の軸線方向に沿ったローラ案内部１９の断面は、先端２０に向かって徐々に幅が狭くなるテーパに形成される（図１１参照）。

ローラ６は、断面正方形の負荷ローラ転走路３内を転がった後、リターンパイプ４内に導かれる。負荷ローラ転走路３で負荷を受けながら螺旋状に移動するローラから負荷を解放すれば、ローラは自然に負荷ローラ転走路３のリード角方向及び接線方向に移動する。上述の隙間ｈが大きいと、負荷ローラ転走路３とリターンパイプ４との継ぎ目部分にローラ６が引っ掛かったり、ローラ６の軸線が傾いたりする所謂スキューが生じるおそれがある。ローラ案内部１９を設けることにより、隙間ｈを小さくすることができ、したがって、ローラ６を負荷ローラ転走路３のリード角方向及び接線方向へ円滑に移動させることができる。ローラ６は、切れ目１８が形成されている部分の先端部１５ｂにも勿論案内されているが、ねじ山の内部に入り込むローラ案内部１９を設けることによって、さらに安定して案内することが可能になる。

ここで、リターンパイプ４は、切削加工により製造されても樹脂成型により製造されてもよい。この図９及び図１０では、切削加工により製造した例を示す。リターンパイプ４は中央部の中央で軸線方向に分割され、且つ軸線方向に沿って分割され、トータルで４分割されている。図１０（ｂ）に示される分割体２３ａと分割体２４ｂとは同じ形状で、分割体２３ｂと分割体２４ａとも同じ形状である。図１１は分割体２３ａを示し、図１２は分割体２３ｂを示す。リターンパイプ４の外形が円形であるのに対してローラ戻し路５は正方形であるので、正方形の対角の位置でリターンパイプ４を分割すると、リターンパイプ４の肉厚が薄くなってしまう。このため、正方形の一辺の中心位置と該一辺に向かい合う他の辺の中心位置とを結ぶ線でリターンパイプ４を分割し、この線でローラ案内部１９も分割する。なお、この実施例ではリターンパイプを４分割した例について示しているが、部品点数を削減する観点からリターンパイプは２分割されてもよい。

各分割体２３ａ，２３ｂには、ローラ戻し路５を構成する溝部２６，２７が形成される。溝部２６，２７は、一対の壁面と２６ａ，２７ａと、底部２６ｂ，２７ｂとから構成される。詳しくは後述するが、溝部２６，２７は端部１５区間でねじられることなく、その断面形状は端部１５の軸線方向に移動しても変化することがない。一方溝部２６，２７は中央部１４区間でねじられており、その断面形状は端部１５の軸線方向に移動するにしたがって変化する。図９（ｃ）に示されるように、端部１５から中央部１４の軸線方向の中央まででローラ６がα°姿勢を回転され、また中央部の軸線方向の中央から端部まででローラ６がα°姿勢を回転される。これにより、あたかもリターンパイプ４の端部１５で掬い上げられたローラ６の姿勢が、中央部１４の軸線方向の中央で一致するようになる。

図１３は、ナット部材２の、リターンパイプ４が据え付けられる部分の詳細図を示す。ナット部材２には、リターンパイプ４の端部１５が挿入されるリターンパイプ嵌合穴２１が複数明けられる。このリターンパイプ嵌合穴２１は、平面図上ねじ軸１の両側に数ピッチの間隔を空けて明けられ、負荷ローラ転走路３まで延びている。リターンパイプ４の端部１５がリターンパイプ嵌合穴２１に嵌入される。リターンパイプ４には、取り付け座が形成され、ボルト等によってナット部材２に固定される。

リターンパイプ嵌合穴２１は複数の座ぐりから構成される。上述のようにリターンパイプ４の端部１５はリード角に応じて傾けられ、また負荷ローラ転走路３の接線方向に向けられている。このような複雑な形状のリターンパイプ４を据え付けることができるように、ナット部材２には複数の座ぐり（ａ）〜（ｅ）が互いに平面図上位置をずらせて、また互いに深さを異ならせて複数空けられる。ローラねじではローラ戻し路５の断面形状が正方形であるのに対し、リターンパイプ４の外形が円形である。このためナット部材２に大きな穴を空ける必要がある。仮にナット部材２に負荷ローラ転走溝２ａまで貫通する長穴を形成して、該長穴内にリターンパイプ４を据え付けると、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａを必要以上に破ってしまうおそれがあるが、座ぐりにすることでこの問題を解決することができる。

図１４はリターンパイプ４を示し、図１５はリターンパイプ４の中央部１４におけるローラ戻し路５の断面形状の変化を示す。リターンパイプ４の中央部１４のローラ戻し路５は、ローラ６が中央部１４の軸線方向に移動するにしたがってその姿勢を変化するようにねじられている。中央部１４内のローラ戻し路５は、中央部１４の軸線方向の中央位置Ｅ−Ｅから両端Ａ−Ａ又はＩ−Ｉに向かって等しい角度ねじられていて、位置Ａ−Ａから位置Ｅ−Ｅまでのねじり角度α°は、位置Ｅ−ＥからＩ−Ｉまでのねじり角度α°に等しい。すなわち、ここでは一対の端部１５，１５から掬い上げられたローラ６を中央部１４の中央位置Ｅ−Ｅで姿勢を一致させることができるように、ローラ戻し路５をねじっている。なお、ローラ戻し路５は中央部１４のみでねじれるのに限られることなく、ねじり区間を長くとるために端部１５，１５に至ってねじってもよい。

リターンパイプ４内に導かれたローラ６は、端部１５内で一定の姿勢を保ったまま軸線方向に移動する。中央部１４内に導かれると、ローラ６は位置Ａ−Ａから位置Ｉ−Ｉまで除々に、例えば右回りに回転しながら軸線方向に移動する。ローラ６が他方の端部１５に移動すると、端部１５内で一定の姿勢を保ったまま軸線方向に移動する。その後、ローラは負荷ローラ転走路３に戻される。

分割体２３ａ，２３ｂは、ローラ戻し路５を構成する溝部２６，２７を有する。中央部１４のローラ戻し路５がねじられる区間において、溝部２６の一方の壁面２６ａが他方の壁面２６ａ´に対して傾斜し、そして一方の分割体２３ａの壁面２６ａ´（分割面２９に直交する面）と、当該壁面２６ａと対向する他方の分割体２３ｂの壁面２７ａ´（分割面２９に直交する面）との間でローラ６を案内する。これはリターンパイプ４を樹脂成型した場合の型抜きの容易さ、すなわちアンダーカットを生じさせないことを考慮したものである。このように構成しても、ローラ６の姿勢は一方の壁面２６ａ´と他方の壁面２７ａ´との間で確実に規制される。なお分割体２３ａ，２３ｂの分割面２９もローラ戻し路５のねじりに合わせてねじれているが、樹脂成型の容易さを考慮するとねじらないこともある。

図１６はローラ６の姿勢の変化を示す図である。図中（ａ）は平面図を示し、図中（ｂ）はねじ軸１の軸線方向からみた図を示す。ローラ６は負荷ローラ転走路３の一端から数巻き手前の負荷ローラ転走路３の他端に戻される。ローラ戻し路５においてローラ６の姿勢を回転させる角度を最小にすべく、ローラ６はリターンパイプ４を通過することでちょうど反転する。具体的には、図中一端Ｐ１に位置するローラ６の辺ＡＢがねじ軸１のローラ転走溝１ａ上を転がり、ローラ６の辺ＣＤがナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａ上を転がり、軸線方向（１）の荷重を負荷する。ローラ６がリターンパイプ４を通過して他端Ｐ２まで移動すると、ローラ６はリターンパイプ４に直交する線３０を中心として反転する。そしてローラ６の辺ＣＤがねじ軸１のローラ転走溝１ａ上を転がり、ローラ６の辺ＡＢがナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａを転がり、方向（２）の荷重を負荷するようになる。このようにローラ６を反転させると、ローラ戻し路５のねじり角度を最小にすることができる。ローラ６を反転させないことも可能であるが、この場合はリターンパイプ内でローラをさらに４５°，９０°等姿勢を回転させる必要がある。

図１７はローラ６間に介在されるスペーサ３１を示す。スペーサ３１の両端には、隣り合うローラ６の外周面に形状を合わせ、ローラ６の外周面に摺動自在に接触する曲面状凹部３１ａ，３１ａが形成される。曲面状凹部３１ａ，３１ａはローラをクロス配列できるように形成され、その曲率半径はローラ６の半径よりも若干大きく設定される。スペーサ３１の角部３１ａが鋭く尖っていると、負荷ローラ転走路３とリターンパイプ４との継ぎ目にスペーサ３１が引っ掛かるおそれがある。このため、スペーサ３１の角部３１ａは面取りされる。

図１８は負荷ローラ転走路３とリターンパイプ４の継ぎ目を示し、図１９は図１８のＡ部詳細図（ナット部材のローラ転走溝の入り口の断面形状と、リターンパイプの入り口の断面形状とを比較した図）を示す。リターンパイプ４の入り口のローラ戻し路５の断面形状は、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａの断面形状よりも若干大きい。このためナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとリターンパイプ４のローラ戻し路５との継ぎ目でわずかな段差が生じる。しかし、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとリターンパイプ４のローラ戻し路５とは、９０°の開き角度を有する断面Ｖ字形状の相似形なので、図２０に示されるように、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａのリターンパイプ４に近い部分３２をクラウニングする（斜めに削りこむ）ことで、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとリターンパイプ４のローラ戻し路５の形状を一致させることができる。これにより継ぎ目に段差が生じることなく、ローラ６を円滑に循環させることができる。また、ローラ６がリターンパイプ４から負荷ローラ転走溝２ａに入っていくときの応力を緩和することができる。

なお、本発明の実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えば本実施形態では、軸線方向の許容荷重を上げるためにナット部材は２つの分割ナットを組み合わせて構成されているが、勿論単独のナットから構成されてもよい。また、ローラに規定の寸法よりも小さいものを用い、シムにより予圧を付与してもよい。さらに循環部材は、ローラ戻し路が形成されるものであればリターンパイプに限られることなく、例えばナット部材のローラ転走溝の両端に連通される直線状のローラ掬い上げ部と、これらローラ掬い上げ部を連通するローラ循環部とで構成してもよい。ローラ循環部は、断面Ｖ字形状の循環溝が形成されたナット体の外周に断面Ｖ字形状の循環溝が形成されたリターンプレートを組み付けて構成される。

Claims (5)

1. 外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、内周面に前記ローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝が形成されたナット部材と、前記ねじ軸のローラ転走溝と前記ナット部材の負荷ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路の一端と他端を繋ぐローラ戻し路が内部に形成されるリターンパイプと、前記負荷ローラ転走路及び前記ローラ戻し路内に収容される複数のローラと、を備え、
   前記リターンパイプは、直線状に伸びる中央部と、中央部の両側に折り曲げられた一対の端部とを有し、
   前記ローラが前記リターンパイプの軸線方向に移動するにしたがってその姿勢を変化するように、前記中央部内の前記ローラ戻し路がねじられることを特徴とするローラねじ。
2. 前記ねじ軸の軸線方向における一方向からの荷重を負荷していたローラが、前記リターンパイプを通過することによって前記一方向と逆方向からの荷重を負荷するように反転することを特徴とする請求項１に記載のローラねじ。
3. 前記中央部内の前記ローラ戻し路は、前記中央部の軸線方向の中央から前記一対の端部に向かって等しい角度ねじられていることを特徴とする請求項２に記載のローラねじ。
4. 前記リターンパイプはその軸線方向に沿って分割され、
   各分割体は、前記ローラ戻し路を構成する溝部を有し、
   前記ローラ戻し路がねじられる区間において、前記溝部の一方の壁面が他方の壁面に対して傾斜し、
   一方の分割体の壁面と、当該壁面と対向する他方の分割体の壁面との間で前記ローラを案内することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のローラねじ。
5. 前記リターンパイプは、中央部と、中央部の両側に折り曲げられた一対の端部とを有し、
   前記ローラの側面形状に対応した断面四角形の前記ローラ戻し路が形成される前記一対の端部の先端部は、前記ねじ軸の軸線方向から見た状態において前記負荷ローラ転走路の接線方向に配置され、且つねじ軸の側方から見た状態において前記負荷ローラ転走路のリード角方向に傾けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のローラねじ。

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