JP5012567B2 - ボールねじ - Google Patents

Description

本発明はボールねじに関する。

ボールねじは、グリース，潤滑油等の潤滑剤で潤滑され、例えばグリース潤滑の場合には、グリースは通常ねじ軸とナットとの間に封入される。ところが、ボールの公転により、多くのグリースがねじ溝からねじ軸とナットとの間の空間部分（ねじ軸のランド部とナットのランド部とに挟まれた空間部分）に排出されるため、ボール，ねじ軸のねじ溝，ナットのねじ溝に付着しているごく一部のグリースのみしか、ボールねじの潤滑に寄与しないこととなる。

そこで、ナットの内周面に干渉しない高さの突起をねじ軸のランド部に設けたボールねじが、特許文献１に提案されている。このような構成であれば、回転によりナットのランド部に沿ってねじ軸の突起が移動し、ナットのランド部に付着したグリースをねじ溝に掃き出すので、潤滑に寄与していないグリースが潤滑剤を必要とする部分に戻されて潤滑に寄与することとなる。
特開２００４−２７８７２２号公報 特開２００６−２８１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のボールねじでは、ねじ溝とボールとの接触部以外の部分に付着していて潤滑に寄与していない潤滑剤が、有効回路外に流出することを防ぐことは困難であった。そのため、ボールねじの潤滑性が不十分となるおそれがあるため、潤滑剤を多量に供給する必要がある場合もあった。
そこで、本発明は、上記のような従来のボールねじが有する問題点を解決し、潤滑性に優れ多量の潤滑剤を必要としない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、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明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し、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に装填された複数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されたナットと、前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ送って前記ボールを循環させるボール戻し路と、前記両ねじ溝の溝面及び前記ボールの表面を潤滑する潤滑剤と、を備えるボールねじにおいて、前記ボール戻し路の端部に、前記ボール転動路内の前記ボールを掬い上げて前記ボール戻し路に案内する舌部を設け、この舌部の先端に、前記ねじ軸のねじ溝又は前記ナットのねじ溝に近接するシール部を設けたことを特徴とする。

このボールねじにおいて、前記シール部は前記ボールと接触しないようになっていることが好ましい。
さらに、このボールねじにおいて、前記シール部は前記ねじ軸のねじ溝に接触していることが好ましい。
さらに、このボールねじにおいて、前記シール部は前記舌部と一体成形されていることが好ましい。

さらに、このボールねじにおいて、前記シール部を樹脂組成物又はゴム組成物で構成することが好ましい。
さらに、このボールねじにおいて、前記シール部は、固体潤滑剤を含有するか、又は、耐摩耗性及び耐熱性を向上させる表面処理が施されていることが好ましい。

本発明のボールねじは、潤滑性に優れているため多量の潤滑剤を必要としない。

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構造を示す図であり、軸方向に平行な面で破断したボールねじの断面図である。また、図２は、図１のボールねじのＡ−Ａ断面の要部拡大図であり、図３は、図１の要部拡大図である。ただし、図３においては、リターンチューブも破断して示してある。

図１に示すように、本実施形態のボールねじ１０は、螺旋状に連続するねじ溝１ａが外周面に形成されたねじ軸１と、螺旋状に連続するねじ溝２ａが内周面に形成された筒状のナット２と、を備えている。ねじ軸１はナット２に挿通されており、ねじ軸１のねじ溝１ａとナット２のねじ溝２ａとが対向して、両ねじ溝１ａ，２ａ間の空間により螺旋状のボール転動路４が形成されている。このボール転動路４内には、複数のボール（転動体）３が転動自在に装填されており、このボール３を介してナット２がねじ軸１に螺合されている。

このナット２の外面の一部は平坦に削られていて、この軸方向に平行な平面上に略コ字状に屈曲したリターンチューブ５（本発明の構成要件であるボール戻し路に相当する）が固定されている。すなわち、ナット２には、この平面に開口しナット２のねじ溝２ａと連通する一対の貫通孔２ｂ，２ｂが設けられていて、リターンチューブ５の両端部がこの両貫通孔２ｂ，２ｂに前記平面側から挿入されている。そして、貫通孔２ｂ，２ｂの外に位置するリターンチューブ５の中央部分が、前記平面上に配されている。なお、１つのナットに２本以上のリターンチューブを取り付けてもよく、その際には、２対以上の貫通孔を設ける。

ボール転動路４内を転動するボール３は、このリターンチューブ５を通って循環されるようになっている。すなわち、ボール３はボール転動路４内を移動しつつねじ軸１の回りを複数回回ってボール転動路４の終点（リターンチューブ５とボール転動路４との交点）至り、リターンチューブ５の一方の端部（開口部）からリターンチューブ５内に掬い上げられる。

リターンチューブ５の端部には舌部５ａが設けられており、舌部５ａに衝突することによりボール３がボール転動路４から掬い上げられ、舌部５ａに沿ってリターンチューブ５内に案内される。掬い上げられたボール３は、リターンチューブ５の中を通ってリターンチューブ５の他方の端部（開口部）に至り、該端部に設けられた舌部５ａに案内されてリターンチューブ５からボール転動路４の始点に戻される。

このように、ボール転動路４内を転動するボール３が、ボール転動路４の始点と終点とを連通させるリターンチューブ５により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸１とナット２とを相対回転させると、ボール３の転動を介してねじ軸１とナット２とは継続的に軸方向へ相対直線移動する。なお、隣接する各ボール３の間には、樹脂やエラストマーで構成されたセパレータを介装してもよい。また、ねじ溝１ａ，２ａの断面形状は、円弧状でもよいしゴシックアーク状でもよい。

このようなボールねじ１０においては、ねじ軸１の外周面とナット２の内周面との間に形成された空間に、図示しないグリース（潤滑油でもよい）が封入されていて、このグリースが両ねじ溝１ａ，２ａの溝面及びボール３の表面を潤滑している。ねじ溝１ａ，２ａの溝面に付着しているグリースのうち、該溝面とボール３との接触部に付着しているグリースは潤滑に寄与するが、前記接触部以外の部分に付着しているグリースは潤滑に寄与しない。

このような潤滑に寄与していないグリースは、前記接触部に流入して潤滑に寄与する可能性もあるが、ボール転動路４のうち有効回路外に流出してしまい、前記接触部に流入する可能性がほとんどなくなってしまうおそれがある。グリースが有効回路外に流出すると、潤滑に寄与するグリースの量が少なくなるため、ボールねじが潤滑不良となりやすい。したがって、従来のボールねじにおいては、潤滑不良を防止するために、初期に封入するグリースの量を多量としたり、ボールねじの使用時にグリースを随時補充する必要があった。

そこで、本実施形態のボールねじ１０においては、リターンチューブ５の舌部５ａの先端に、ねじ軸１のねじ溝１ａの溝面に近接するシール部６を設けてある（図２，３を参照）。このシール部６により、グリースがボール転動路４の有効回路から有効回路外に流出することが防止されるとともに、グリースがリターンチューブ５内やボール転動路４の無負荷圏内へ送られて、送られたグリースがこれらの部位において潤滑に寄与する。

このように、グリースの流出を防止して潤滑に寄与させているので、本実施形態のボールねじ１０は潤滑性に優れている。また、潤滑に寄与するグリースの量がボールねじ１０を使用するにつれて少なくなることがないので、ボールねじ１０は潤滑不良となるおそれはほとんどない。よって、初期に封入するグリースの量を多量としたり、ボールねじ１０の使用時にグリースを補充する必要がほとんどない。

さらに、本実施形態のボールねじ１０は、従来の一般的なボールねじのリターンチューブを、前述のようなシール部６を備えるリターンチューブ５に取り替えるだけで製造できるので、従来のボールねじと比べて部品点数や組み立て工数の増加がないという利点を有している。
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、シール部６はボール３と接触するような構造となっていてもよいし、シール部６にボール３が接触する際の衝撃でシール部６の早期損傷が懸念されるような場合（例えば、特に高速で使用する場合等）は、接触しないような構造となっていてもよい。また、シール部６は、ねじ軸１のねじ溝１ａの溝面に接触している方が、グリースの流出を防止する効果が優れているため好ましいが、該溝面に接触していなくてもよい。
さらに、シール部６を構成する素材は特に限定されるものではないが、グリースの流出を防止する効果（密封性）を考慮すると、樹脂組成物又はゴム組成物が好ましい。樹脂としてはポリアミド（ＰＡ），ポリアセタール（ＰＯＭ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の熱可塑性樹脂が好ましく、ゴムとしてはフッ素ゴム等が好ましい。

さらに、シール部６の摩耗や劣化を防止するためには、樹脂組成物やゴム組成物に固体潤滑剤を含有させることが好ましい。固体潤滑剤としては、グラファイト，二硫化モリブデン，ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等が好ましい。あるいは、樹脂組成物製又はゴム組成物製のシール部６に、耐摩耗性及び耐熱性を向上させる表面処理を施してもよい。例えば、フッ素樹脂皮膜，ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜等が好ましい。
さらに、シール部６は、舌部５ａとは別体の部材として舌部５ａに固定しても差し支えないが、樹脂の射出成形等の方法により舌部５ａと一体成形されている方が、製造が容易であるため好ましい。

次に、本実施形態の変形例を図４に示す。なお、図４においては、図２，３と同一又は相当する部分には、図２，３と同一の符号を付してある。舌部５ａの先端にシール部６が取り付けてあるが、図４の例においては、舌部５ａの先端を外周面側と内周面側とから挟むようにシール部６が取り付けてある。この場合も、シール部６と舌部５ａとを別体の部材とすることもできるが、一体成形により製造してもよい。

このような場合には、シール部６が取り付けられたリターンチューブ５の先端を貫通孔２ｂに挿通するために、貫通孔２ｂの内径をリターンチューブ５の外径よりも大きくする必要があるので、挿通後のリターンチューブ５と貫通孔２ｂの内面との間に隙間が形成されることとなる。よって、この隙間を密封するために、リターンチューブ５と貫通孔２ｂの内面との間に、Ｏリング１２等の密封部材を配する必要がある（図４を参照）。Ｏリング１２を備えていると、シール部６をねじ溝１のねじ溝１ａに弾性的に押し当てることができるので、グリースの流出を防止する効果（密封性）の向上やねじ軸１との間の摺動抵抗の減少が期待できる。

さらに、本実施形態においては、本発明の構成要件であるボール戻し路に相当する部材としてリターンチューブ５を用いた例を示したが、エンドデフレクターやエンドキャップを用いても差し支えない。図５，６に、エンドデフレクターを用いた例を示す。なお、図５，６においては、図２，３と同一又は相当する部分には、図２，３と同一の符号を付してある。
ボールねじの構成及び効果は、リターンチューブ５の代わりにエンドデフレクター８（符号８ａは舌部である）を用いた点を除いて同様であるが、エンドデフレクター８としては金属加工品，樹脂成形品，樹脂焼結品等を用いることができる。

本発明の一実施形態であるボールねじの構造を示す図であり、軸方向に平行な面で破断したボールねじの断面図である。 図１のボールねじのＡ−Ａ断面の要部拡大図である。 図１の要部拡大図である。 本実施形態のボールねじの変形例を示す図であり、軸方向に直交する平面で破断した要部断面図である。 本実施形態のボールねじの別の変形例を示す図であり、軸方向に直交する平面で破断した要部断面図である。 本実施形態のボールねじの別の変形例を示す図であり、軸方向に平行な平面で破断した要部断面図である。

符号の説明

１ ねじ軸
１ａ ねじ溝
２ ナット
２ａ ねじ溝
３ ボール
４ ボール転動路
５ リターンチューブ
５ａ 舌部
６ シール部
８ エンドデフレクター
８ａ 舌部
１０ ボールねじ

Claims (5)

1. 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し、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に装填された複数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されたナットと、前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ送って前記ボールを循環させるボール戻し路と、前記両ねじ溝の溝面及び前記ボールの表面を潤滑する潤滑剤と、を備えるボールねじにおいて、
   前記ボール戻し路であるリターンチューブの端部を、前記ナットの外面に開口し前記ナットのねじ溝と連通する貫通孔に、前記外面側から挿入し、前記リターンチューブと前記貫通孔の内面との間に密封部材を配するとともに、
   前記リターンチューブの端部に、前記ボール転動路内の前記ボールを掬い上げて前記リターンチューブに案内する舌部を設け、この舌部の先端に、前記ねじ軸のねじ溝又は前記ナットのねじ溝に近接し且つ前記ボールと接触しないシール部を、前記リターンチューブの外周面側と内周面側とから前記舌部の先端を挟むように設けたことを特徴とするボールねじ。
2. 前記シール部は前記ねじ軸のねじ溝に接触していることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記シール部は前記舌部と一体成形されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボールねじ。
4. 前記シール部を樹脂組成物又はゴム組成物で構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のボールねじ。
5. 前記シール部は、固体潤滑剤を含有するか、又は、耐摩耗性及び耐熱性を向上させる表面処理が施されていることを特徴とする請求項４に記載のボールねじ。

Images