JP4866414B2 - 多重循環式ボールスクリュー - Google Patents

Description

本発明はボールスクリューに係り、特にナットに設けられる回流装置により、回動部材をスムーズに循環し続けことができる多重循環式ボールスクリューに関する。

従来のボールスクリューにおける回動部材（ボール）の回流方式は、外部循環と内部循環と端部塞ぎに分けられている。外部循環とは、回動部材がネットの外部へ導出しながら回流して循環を完成するものである。内部循環とは、回動部材がナットの内部におけるねじ山で回流して循環を完成するものである。端部塞ぎとは、ナットのねじ山における回動部材がナットの端面からナットの穴に引導して循環を完成するものである。従来の端部塞ぎ回流式ボールスクリューとしては、例えばアメリカ合衆国特許第４３５７８３８号には、ナット（１０）の端面（１６）から端部塞ぎ（２０）をナット（１０）の内径に設置し込み、ナットのねじ山溝（１２）における回動部材（７０）を回流孔（３８）に引導することにより、回流循環を完成するものが開示されている。

又、該端部塞ぎ（２０）の両側は、ナット（１０）と配合する底面（４８）とねじロッド（１１）と配合する上湾曲面（５６）であり、該端部塞ぎ（２０）の内部に固定孔（５２）が形成されることにより、該端部塞ぎ（２０）をナット（１０）に固定する。又、該端部塞ぎ（２０）に転向経路（６２）とカバープレート（６８）が設けられることにより、回動部材（７０）が該転向経路（６２）とカバープレート（６８）に引導されて回流循環を完成するようになっている。

この従来の端部塞ぎ回流式ボールスクリューは、そのねじロッドとナットの内径が互いに配合しなければならないので、構造が複雑となり、故に射出モールドによって該端部塞ぎを製造することができない。又、該端部塞ぎ回流式ボールスクリューは、ナットの内径と配合する必要があるので、精度の要求が高く、故に、ナットが加工しにくく、加工手続が非常に面倒であり、しかも製造コストも高いという問題があった。更に、ボールスクリューの組立は、先ず回流装置を設置し、ねじによってナットの内径に固定し、最後に回動部材を組み込んだ後、ねじロッドを設置する必要があり、そのねじロッドが一部のねじ山を除去することにより、回流を達成することができ、且つ、該端部塞ぎ回流装置は、偏移引導経路の予圧により製造することができないという難点もあった。

又、アメリカ合衆国特許第６４２５３０２号公報には、外部塞ぎ式の回流装置が開示されている。該特許公報の図１に示すように、そのナットに該回流装置（３２、３４）を設置するための収容孔（２８、３０）が形成され、該収容孔（２８、３０）が回流経路（５０）と垂直し、該ナットの回動溝（２６）の引導経路が小さくなると、該収容孔（２８、３０）が隣接の回動溝（２６）と互いに影響してしまうため、該回動溝（２６）におけるねじ山が破損する恐れがある（完璧なねじ山になれない）。故に、従来のボールスクリューはさらに改良する必要があった。
アメリカ合衆国特許第４３５７８３８号公報 アメリカ合衆国特許第６４２５３０２号公報 特開２００８−１５１２４４号公報

そこで、出願されたのが本発明であって、ナットに設けられる回流装置により、回動部材をスムーズに循環し続けことができる多重循環式ボールスクリューを提供することを課題としている。

本発明の主な目的は、ボールを直接にナット本体に組み込む方式で、ねじロッドのねじ山を加工する必要が無く、製造プロセスを簡単化することができる多重循環式ボールスクリューを提供することにある。

本発明の次の目的は、引導経路を偏移することができる多重循環式ボールスクリューを提供することにある。

本発明の最後の目的は、各種の引導経路に適用できる多重循環式ボールスクリューを提供することにある。

本発明の請求項１の発明は、外縁に第１回動溝が設けられる軸体と、該軸体に設けられると共に収容孔を有するナットと、該ナットの収容孔に設けられる４個以上の回流装置と、該回流装置に設けられる複数の回動部材と、を備えた、多重循環式ボールスクリューであって、該ナットには該軸体を設置するための貫通孔が形成され、該貫通孔の内縁に該第１回動溝と対応する第２回動溝が形成され、該第１回動溝と第２回動溝が負荷経路を形成し、該ナットの外縁に該貫通孔と連通する４個以上の収容孔が形成され、それぞれの該収容孔は狭い道状であり、長軸と短軸を有し、且つその長軸方向と該負荷経路の中心軸線の延長方向は同一であり、該ナットの肉厚部に２個の該収容孔と連通する２個以上の軸方向孔が形成され、それぞれの該軸方向孔の中心軸線が異なるように配設され、それぞれの該回流装置には回流道と接触面が形成され、該回流道の両端が夫々該負荷経路と該軸方向孔とに接続されることにより、循環回路となり、しかも前記回流道に設けられる負荷接続端は、該負荷経路の中心軸線に対して切線方向に沿って設けられ、該接触面と接触する受け面が該収容孔に形成され、前記受け面は、同一の平面又は異なる平面に位置されることにより、該回流装置が該ナットの貫通孔への摺動を防止し、該回動部材は、該循環経路に設置されることにより、軸体とナットが互いに回動して動力を伝え、該収容孔の該長軸が該収容孔の該短軸側の側壁と平行するように配設されると共に、該軸向孔と連通する２個の収容孔の一対の長軸が同一の平面に位置され、且つ別の２個の収容孔の一対の長軸と異なる平面に位置されることを特徴とするものである。

本発明の請求項２の発明は、請求項１において、一方の前記軸方向孔の中心軸線と他方の前記軸方向孔の中心軸線との間には、前記ナットの中心軸線に対して挟み角が形成され、しかも前記長軸方向に沿って隣り合う２個の前記収容孔間には、凹部が設けられ、前記凹部は前記回動部材の無い負過経路とすることを特徴とするものである。

なお、本発明の循環経路は、部分の負荷経路と、二つの回流装置の回流道と、軸方向孔とからなり、又、本発明のボールスクリューにも複数の循環経路を形成することができる。前記複数の循環経路は、該ナットの外縁に少なくとも４個以上の収容孔と、該収容孔と連通する少なくとも２個以上の軸方向孔が設けられ、該収容孔の延伸方向が負荷経路の中心線の延伸方向と同一とし、その中、二つの収容孔の延伸方向が同一の平面に位置されると共に、該収容孔同士の間に凹部が形成され（凹部は回動部材の無い負荷経路であり、凹部を設ける目的は、収容孔同士の距離が小さすぎると、構造強度が降下する問題を防止することである）、該負荷経路から複数の循環経路となることにより、設置可能な回動部材の数量を増加できるので、ボールスクリューの構造強度を向上することができることを特徴とする。又、該複数の循環経路により引導経路を偏移することができ（１つのナットだけで予圧力を発生することができ、製造コストを節約することができる一方、従来のものは二つのナットが無ければ、予圧力を発生することができない。）、故に、該回動部材がナットと軸体から発生する予圧力を受けることができる。

本発明は、上記の構造を有するので、以下に示すような効果を有する。
１．本発明の回流装置は凹部の無いボールスクリューに設置することができる。

２．本発明の回流装置は複数の循環経路を有し、該複数の循環経路により、引導経路を偏移することができる。

３．本発明の回流装置の回流道における負荷接続端は該負荷経路の中心線に対して切線方向に沿って設けられるので、回流装置に対して回動部材の衝撃を降下することができると共に、スムーズに循環を進めることができる。

４．本発明の回流装置は、偏移引導経路の予圧により製造することができるので、製造コストを降下することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１に示すように、本発明に係るボールスクリュー（１）は、軸体（１１）と、ナット（１２）と、複数の回流装置（１３）と、複数の回動部材（Ｘ）とからなる。

図２乃至図５に示すように、該ボールスクリュー（１）における軸体（１１）の外縁に第１回動溝（１１１）が形成され、該ナット（１２）に該軸体（１１）を設置するための貫通孔（１２１）が形成され、該貫通孔（１２１）の内縁に該第１回動溝（１１１）と対応する第２回動溝（１２１１）が形成され、該第１回動溝（１１１）と第２回動溝（１２１１）が負荷経路（９０）を形成し、該ナット（１２）の外縁に該貫通孔（１２１）と連通する二つの収容孔（１２３）と、該収容孔（１２３）と連通する軸方向孔（１２２）が形成され、該収容孔（１２３）は狭い道状であり、且つその延伸方向と該負荷経路（９０）の中心線の延長方向は同一であり、該収容孔（１２３）に受け面（１２３１）が形成される。なお、該軸方向孔（１２２）の中心軸線と別の該軸方向孔（１２２）の中心軸線との間には該ナット（１２）の中心軸線に対して挟み角（Ｅ）が形成される（図５を参照）。

該二つの回流装置（１３）は、夫々該収容孔（１２３）に設けられ、各回流装置（１３）に回流道（１３１）と接触面（１３２）が形成され、該回流道（１３１）の両端が夫々該負荷経路（９０）と軸方向孔（１２２）とに接続されることにより、循環回路（７０）（負荷経路（９０）を含む）となり、該回流道（１３１）の負荷接続端（１３１１）が該負荷経路（９０）の中心線に対して切線方向に沿って設けられ、該接触面（１３２）が該受け面（１２３１）と接触することにより、該回流装置（１３）が該ナット（１２）の貫通孔（１２１）に向かって摺動することを防止する。

該複数の回動部材（Ｘ）は、該軸体（１１）とナット（１２）との中間物として該循環経路（７０）に設けられることにより、軸体（１１）とナット（１２）が互いに回動して動力を伝えることができる。

図１、図６及び図７に示すように、本発明に係るボールスクリュー（１）における循環経路（７０）は、部分の負荷経路（９０）と、二つの回流装置（１３）の回流道（１３１）と、軸方向孔（１２２）からなり、又、本発明のボールスクリュー（１）にも複数の循環経路（７０）を形成することができ、複数の循環経路（７０）の特徴は、該ナット（１２）の外縁に少なくとも４個以上の収容孔（１２３）と、該収容孔（１２３）と連通する少なくとも２個以上の軸方向孔（１２２）が設けられ、該収容孔は狭い道状であり、長軸と短軸を有し、且つその長軸方向又は延伸方向が負荷経路（９０）の中心線の延伸方向と同一とし、その中、二つの収容孔（１２３）の一対の長軸が同一の平面に位置される（図４を参照）と共に、長軸方向に沿って隣り合う該収容孔（１２３）同士の間に凹部（１２４）が形成され、この凹部（１２４）は回動部材（Ｘ）の無い負荷経路（９０）である。この凹部（１２４）を設ける目的は、隣り合う収容孔（１２３）同士の距離が小さすぎると、構造強度が降下する問題を防止することである。該負荷経路（９０）から複数の循環経路（７０）となることにより、設置可能な回動部材（Ｘ）の数量を増加できるので、ボールスクリュー（１）の構造強度を向上することができる点である。又、該複数の循環経路（７０）により引導経路を偏移することができ（１つのナット（１２）だけで予圧力を発生することができる一方、従来のものは二つのナットが無ければ、予圧力を発生することができないので、製造コストを節約することができる）、故に、該回動部材（Ｘ）がナット（１２）と軸体（１１）から発生する予圧力を受けることができる。

図４及び図８に示すように、ナット（１２）における収容孔（１２３）の受け面（１２３１）の構成を説明する。図４に示すように、各循環経路（７０）における収容孔（１２３）の受け面（１２３１）が、同一の平面に位置されることにより、該回流装置（１３）の接触面（１３２）と該受け面（１２３１）との接触面積が大きくなり、そして、該回流装置（１３）の位置決め効果も向上することができる。しかし、この構成では、該収容孔（１２３）における長軸の長さを縮めて回流装置（１３）の回流道（１３１）も短縮することになるため、ある規格のボールスクリュー（１）に使用することができず、故に図８に示すように、該実施例の循環経路（７０）における収容孔（１２３Ａ）の受け面（１２３１Ａ）が異なる平面に位置され、これにより、該収容孔（１２３Ａ）の長軸の幅が向上することにより、該回流装置（１３）の回流道（１３１）の長さを長くすることができるので、該回流装置（１３）の位置決め効果を向上することができる。

以上は本発明の好ましい実施の形態であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなしえる修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、かつこの発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。

本発明に係る多重循環式ボールスクリューの斜視図である。 本発明に係る多重循環式ボールスクリューの回流装置を示す一部断面斜視図である。 本発明に係る多重循環式ボールスクリューのナットを示す一部断面斜視図である。 本発明に係る多重循環式ボールスクリューのナットを示す平面図である。 本発明に係る多重循環式ボールスクリューのナットを示す断面図である。 本発明に係る多重循環式ボールスクリューについて、ナットを除去することにより回動部材の状態を示す斜視図である。 本発明に係る多重循環式ボールスクリューについて、軸体を除去することにより回動部材の状態を示す斜視図である。 本発明に係るボールスクリューのナットについて他の実施例を示す斜視図である。

１ ボールスクリュー
１１ 軸体
１１１ 第１回動溝
１２ ナット
１２１ 貫通孔
１２１１ 第２回動溝
１２２ 軸方向孔
１２３ 収容孔
１２３Ａ 収容孔
１２３１ 受け面
１２３１Ａ 受け面
１２３２ 側壁
１２４ 凹部
１３ 回流装置
１３１ 回流道
１３１１ 負荷接触端
１３２ 接触面
１２２Ａ 軸方向孔
１２３Ａ 収容孔
７０ 循環経路
９０ 負荷経路
Ｑ 角度差
Ｅ 挟み角
Ｘ 回動部材

Claims (2)

1. 外縁に第１回動溝が設けられる軸体と、該軸体に設けられると共に収容孔を有するナットと、該ナットの収容孔に設けられる４個以上の回流装置と、該回流装置に設けられる複数の回動部材と、を備えた、多重循環式ボールスクリューであって、
   該ナットには該軸体を設置するための貫通孔が形成され、該貫通孔の内縁に該第１回動溝と対応する第２回動溝が形成され、該第１回動溝と第２回動溝が負荷経路を形成し、該ナットの外縁に該貫通孔と連通する４個以上の収容孔が形成され、それぞれの該収容孔は狭い道状であり、長軸と短軸を有し、且つその長軸方向と該負荷経路の中心軸線の延長方向は同一であり、
   該ナットの肉厚部に２個の該収容孔と連通する２個以上の軸方向孔が形成され、それぞれの該軸方向孔の中心軸線が異なるように配設され、
   それぞれの該回流装置には回流道と接触面が形成され、該回流道の両端が夫々該負荷経路と該軸方向孔とに接続されることにより、循環回路となり、しかも前記回流道に設けられる負荷接続端は、該負荷経路の中心軸線に対して切線方向に沿って設けられ、該接触面と接触する受け面が該収容孔に形成され、前記受け面は、同一の平面又は異なる平面に位置されることにより、該回流装置が該ナットの貫通孔への摺動を防止し、
   該回動部材は、該循環経路に設置されることにより、軸体とナットが互いに回動して動力を伝え、
   該収容孔の該長軸が該収容孔の該短軸側の側壁と平行するように配設されると共に、該軸向孔と連通する２個の収容孔の一対の長軸が同一の平面に位置され、且つ別の２個の収容孔の一対の長軸と異なる平面に位置されることを特徴とする多重循環式ボールスクリュー。
2. 一方の前記軸方向孔の中心軸線と他方の前記軸方向孔の中心軸線との間には、前記ナットの中心軸線に対して挟み角が形成され、しかも前記長軸方向に沿って隣り合う２個の前記収容孔間には、凹部が設けられ、前記凹部は前記回動部材の無い負過経路とすることを特徴とする請求項１に記載の多重循環式ボールスクリュー。