JP5148294B2 - 低騒音ねじ装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能に転動体を介在させたねじ装置に関し、特に騒音対策を施した低騒音ねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能に複数のボールを介在させたボールねじは、すべり接触するねじに比べて、ナットに対してねじ軸を回転させる際の摩擦抵抗を低減できるので、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の多様な分野で実用化されている。このボールねじでは、ナットに対してねじ軸を回転させると、ボールがナットとねじ軸の間の負荷ボール転走路を転がり運動する。負荷ボール転走路の一端まで転がったボールは、ナットに設けたボール戻し通路に導入され、ボール戻し通路を経由した後、再び元の負荷ボール転走路に戻る。
【０００３】
このようにボールがナット内部を循環する際に、ボール同士が接触したり、ボールがボール戻し通路の内壁面に接触したりして騒音が発生する。ボールねじの騒音を低減させる技術としては、例えばボール間にリテーナを介在させ、ボール同士が接触するのを防止する技術や、ボール戻し通路を構成するリターンパイプに遮音部材を被せる技術（例えば特許文献１参照）が知られている。
【特許文献１】
特開２００５−３０８０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボール間にリテーナを介在させる技術や、リターンパイプに遮音部材を被せる技術によってボールねじの騒音を低減することができる。しかし、より一層騒音レベルを小さくすることが要求される場合には、これらの対策だけでは不十分である。
【０００５】
発明者は、より一層の騒音レベルの低下を実現するために、ナット各部の振動と騒音との相関関係を調査した。すなわち、図１に示されるように、ナット１のフランジ１ａの外周(1)、フランジ１ａの端面(2)、ナット１のストレート部１ｂの外周(3)に加速度ピックアップを取付けてナット各部の振動を測定した（この実験では、上記(1)〜(3)以外の部位からの影響を低減させるためにナット１の端面を低騒音プレート２及びキャップ３で覆った）。それと同時に、ボールねじから１ｍ離した位置にマイクを設置し、ボールねじの騒音を測定した。そして、ナット各部の振動を周波数解析でマッピングする一方、騒音を周波数解析でマッピングし、これらの周波数の強度を比較した。
【０００６】
図２はマッピングの比較結果を示す。図中(1)(2)(3)は加速度ピックアップを設置した位置それぞれに対応した周波数解析のマッピングを示す。図中上段はマイクにより測定した騒音のマッピングを示し、図中下段は加速度ピックアップで測定したナット各部の振動のマッピングを示す。また各マッピングにおいて、図中横軸が時間を示し、縦軸が周波数を示す。色の濃淡が周波数の強度を示し、白いところほど周波数の強度が大きい。
【０００７】
図中(2)での比較結果から分かるように、フランジの端面での周波数の強度のピークと、騒音レベルの周波数の強度のピークとがほぼ同じ2.0×10-3の周波数近傍に生じた。その一方、図中(1)及び(3)に示されるように、フランジの外周及びナットのストレート部の外周には、周波数の強度のピークに騒音レベルに類似したものがなかった。
【０００８】
以上の実験から発明者は、フランジの端面の振動が騒音の周波数のピークを発生させ、フランジ外周及びナットのストレート部外周の振動は騒音に影響をあまり与えない、つまり、ナットのフランジの端面が振動し、スピーカとなってボールねじの騒音レベルを大きくしていることを見出した。フランジの端面が振動する原因としては、ナットの重心を中心にしてナットが振動する際、ナットの重心から最も遠いフランジの端面の振動が大きくなること、また、フランジはナットのストレート部に比較して薄肉で剛性が弱く、振動し易いことがあると推測される。
【０００９】
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その目的は、ねじ装置から発生する騒音をより低減することにある。
【００１０】
また、上記実験においては、上記(1)〜(3)以外の部位（ナット１の端面）からの影響を低減させるためにナット１の端面を低騒音プレート２及びキャップ３で覆っている。ナット１の端面から発生する音を低減できれば、ねじ装置から発生する音をより低減することができる。
［００１１］
そこで本発明の他の目的は、ナット１の端面から発生する音を低減できる低騒音ねじ装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
［００１２］
以下、本発明について説明する。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ない。
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外周面に螺旋状の転動体転走溝(5a)が形成されるねじ軸(5)と、内周面に前記ねじ軸(5)の前記転動体転走溝(5a)に対向する螺旋状の負荷転動体転走溝(6a)が形成されると共に、前記負荷転動体転走溝(6a)の一端と他端を接続する転動体戻し通路(23,30)を有するナット(6)と、前記ねじ軸(5)の前記転動体転走溝(5a)と前記ナット(6)の前記負荷転動体転走溝(6a)との間の負荷転動体転走路(31)、及び前記転動体戻し通路(23,30)に配列される複数の転動体(7)と、前記ナット(6)の軸線方向の端部に設けられ、前記ナット(6)の端面との間に僅かな段差があるフランジ(9)と、前記ナット(6)の外径よりも大きい外径を有し、前記フランジ(9)の端面から発生する騒音を低減するように、前記ナットの外径よりも外側に張り出す前記フランジ(9)の軸線方向の端面(9a)の少なくとも一部に接触して覆う低騒音プレート(12)と、を備えることを特徴とする低騒音ねじ装置である。
［００１４］
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の低騒音ねじ装置において、前記転動体戻し通路（２３，３０）は、前記ナット（６）の内部を軸線方向に伸びる直線通路（３０）と、前記ナット（６）の軸線方向の端面に取り付けられ、前記負荷転動体転走路（３１）と前記直線通路（３０）を接続する方向転換路（２３）を有する循環部材（１８）とから構成され、前記低騒音プレート（１２）は、前記循環部材（１８）も覆うことを特徴とする。
［００１５］
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置において、前記ねじ装置はさらに、前記低騒音プレート（１２）を前記フランジ（９）の端面（９ａ）との間で挟むキャップ（１４）と、前記キャップ（１４）を前記ナットに固定するキャップ固定手段（３８）と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置において、前記低騒音プレート(12)は、前記フランジ(9)の端面(9a)を覆う外周側プレート(11,41)と、前記外周側プレート(11,41)の内側に配置され、前記ナット(6)の端面(17a)を覆う内周側プレート(10,44)と、から構成され、前記外周側プレート(11,41)は、前記ナット(6)の端面(17a)と前記フランジ(9)の端面(9a)との間の段差の分だけ前記内周側プレート(10,44)よりも肉厚であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の低騒音ねじ装置において、前記キャップ(14)及び前記低騒音プレート(12)には、前記フランジ(9)に挿入されるボルト(39)が前記キャップ(14)及び前記低騒音プレート(12)に干渉しないように、前記フランジ(9)のボルト挿入穴(9c)に対応した切欠き(11a,14a)が形成されることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置において、前記低騒音プレート(12)は、内部に気泡を持つ発泡樹脂からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の低騒音ねじ装置において、前記キャップ(14)は、エラストマを混合した樹脂からなることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置において、前記低騒音プレート(12)は、樹脂製の板(42,45)と金属製の板(43,46)を積層してなることを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項４に記載の低騒音ねじ装置において、前記外周側プレート(41)は、樹脂製の板(42)と金属製の板(43)を積層してなることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の低騒音ねじ装置において、前記樹脂製の板(42)と前記金属製の板(43)とは結合されていないことを特徴とする。
【００２４】
請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載の低騒音ねじ装置において、前記低騒音プレート(44)の前記金属製の板(46)は、前記ねじ軸(5)に接触することがなく、前記低騒音プレート(44)の前記樹脂製の板(45)は、前記ねじ軸(5)に接触することを特徴とする。
【００２５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の低騒音ねじ装置において、前記低騒音プレート(44)の前記樹脂製の板(45)は、内部に気泡を持つ発泡樹脂に潤滑剤を含浸させてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に発明の発明によれば、低騒音プレートがフランジの端面の振動を吸収するので、フランジの端面から発生する騒音を低減させることができる。よってフランジの端面の振動に相関関係があるボールねじの騒音を低減することができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明によれば、ナットの端面に取り付けられる循環部材を低騒音プレートで覆うので、循環部材の方向転換路で発生する騒音を低減させることができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明によれば、低騒音プレートがフランジの端面とキャップとの間に挟まれているので、低騒音プレートがフランジの端面の振動を効率よく吸収する。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、段差があるナットの端面及びフランジの端面の両方に低騒音プレートを密着させることができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明によれば、ボルトが低騒音プレート及びキャップに干渉しないので、フランジを相手側の機械部品に強固に取り付けることができる。
【００３１】
請求項６に記載の発明によれば、内部に気泡を持つ発泡材からなる低騒音プレートがフランジの端面から発生する振動を効果的に吸収する。
【００３２】
請求項７に記載の発明によれば、エラストマが混合された樹脂からなるキャップがフランジの端面から発生する騒音を吸収するので、ねじ装置から発生する騒音をより低減することができる。
【００３３】
請求項８に記載の発明によれば、制振材料の原理でフランジの振動エネルギを他のエネルギに変換することができるので、フランジの振動を吸収することができる。よって騒音レベルをより低減できる。
【００３４】
請求項９に記載の発明によれば、制振材料の原理でフランジの振動エネルギを他のエネルギに変換することができるので、フランジの振動を吸収することができる。よって騒音レベルをより低減できる。
【００３５】
請求項１０に記載の発明によれば、樹脂製の板と金属製の板とがすれ易くなるので、フランジの振動を吸収することができる。
【００３７】
請求項１１に記載の発明によれば、樹脂製の板がねじ軸に接触しているから、低騒音プレートとねじ軸との間のすきまから騒音が外に漏れることがない。
【００３８】
請求項１２に記載の発明によれば、低騒音プレートとねじ軸の摩擦係数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ナットに取付けられる加速度ピックアップの配置図
【図２】マッピングの比較結果を示すグラフ（図中(1)(2)(3)は加速度ピックアップを設置した位置それぞれに対応した周波数解析のマッピングを示す）
【図３】本発明の一実施形態におけるボールねじの分解斜視図
【図４】上記ボールねじの分解側面図
【図５】ねじ軸の斜視図
【図６】ナットの斜視図
【図７】ナット本体を示す図（図（Ａ）はナット本体の軸線方向に沿った断面図を示し、図（Ｂ）はナット本体の軸線方向から見たナット本体の正面図を示す）
【図８】循環部材の詳細図（内周側と外周側を分離した状態）
【図９】循環部材の詳細図（内周側と外周側を結合した状態）
【図１０】ナット本体に組み込まれたパイプ体及び循環部材を示す図（図（Ａ）はねじ軸の軸線方向から見た図を示し、図（Ｂ）はねじ軸の側方から見た図を示す）
【図１１】ボール循環経路を循環するボールの軌道を示す図（図（Ａ）は負荷ボール転走路を移動するボールの軌道（ねじ軸の軸線方向からみた図）を示し、図（Ｂ）はボール循環経路全体のボールの軌道を示す（ねじ軸の側方からみた図））
【図１２】内周側プレートを示す平面図
【図１３】外周側プレートを示す平面図
【図１４】キャップを示す図（図（Ａ）は正面図を示し、図（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す）
【図１５】キャップを示す図（図（Ａ）は正面図を示し、図（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す）
【図１６】機械部品に取付けたボールねじを示す断面図
【図１７】機械部品に取付けたボールねじを示す正面図
【図１８】他の例の外周側プレートを取り付けたナットを示す側面図
【図１９】他の例の外周側プレートの分解斜視図
【図２０】他の例の内周側プレートを取り付けたボールねじを示す分解斜視図
【符号の説明】
【００４０】
５ａ…ボール転走溝（転動体転走溝）
５…ねじ軸
６…ナット
６ａ…負荷ボール転走溝（負荷転動体転走溝）
７…ボール（転動体）
９…フランジ
９ｃ…ボルト挿入穴
９ａ…端面
１０，４４…内周側プレート（低騒音プレート）
１１，４１…外周側プレート（低騒音プレート）
１１ａ，１４ａ…切欠き
１２…低騒音プレート
１３，１４…キャップ
１７…ナット本体
１７ａ…端面
１８…循環部材
２３…方向転換路（転動体戻し通路）
３０…直線通路（転動体戻し通路）
３１…負荷ボール転走路（負荷転動体転走路）
３８…ボルト（結合手段）
３９…フランジ結合用ボルト
４２，４５…樹脂製の板
４３，４６…金属製の板
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図３及び図４は、本発明の一実施形態におけるボールねじの分解図を示す。ボールねじは、外周面に螺旋状の転動体転走溝としてのボール転走溝５ａが形成されたねじ軸５と、内周面にボール転走溝５ａに対向する螺旋状の負荷転動体転走溝としての負荷ボール転走溝６ａが形成されるナット６とを備える（図４においてねじ軸のボール転走溝及びナット６の負荷ボール転走溝６ａは省略されている）。ねじ軸５のボール転走溝５ａとナット６の負荷ボール転走溝６ａとの間の負荷ボール転走路には、転動体として複数のボール７が配列される。
【００４２】
ナット６の軸線方向の端部には、ナット６を相手側の機械部品に取り付けるためのフランジ９が一体に形成される。ナット６の軸線方向の両端面には、低騒音プレート１０，１２が取付けられる。さらにナット６の軸線方向の両端面には、低騒音プレート１０，１２を挟むキャップ１３，１４が取付けられる。
【００４３】
以下に各部品の構造について詳細に説明する。図５はねじ軸５を示す。ねじ軸５の外周には所定のリードを有する螺旋状のボール転走溝５ａが形成される。ボール転走溝５ａの条数は一条に限られることなく、二条、三条等様々に設定することができる。この実施形態では、ボール転走溝５ａの条数を二条に設定している。
【００４４】
ねじ軸５は、中空部を備えた金属製のねじ軸本体１５と、かかる中空部をすきまなく満たす振動吸収体１６としてのセラミックス材料とから構成される。ねじ軸５にセラミックス材料を充填することで、ねじ軸５から発生する音を低減することができる。振動吸収体１６は、粉体、粒状体又は流動体の状態でねじ軸本体１５の中空部内に充填され、かかる中空部内で中空部に合致した形状に成形される。
【００４５】
本実施形態では、水硬性粉体及び非水硬性粉体を主成分とする水硬性組成物（商品名：ジーマ、住友セメント製）をねじ軸本体１５の中空部内に加圧充填し、これを水熱合成することでセラミックス材料からなる振動吸収体１６をねじ軸本体１５と一体化する。ここで水硬性粉体とは水により硬化する粉体を意味し、例えば、珪酸カルシウム化合物粉体、カルシウムアルミネート化合物粉体、カルシウムフルオロアルミナート化合物粉体、カルシウムサルファアルミネート化合物粉体、カルシウムアルミノフェライト粉体、リン酸カルシウム化合物粉体、半水又は無水石膏粉体、自硬性を有する生石灰粉体、これら粉体の２種類以上の混合物粉体が例示でき、この代表例として、例えば、ポルトランドセメントのような粉体を挙げることができる。
【００４６】
また、非水硬性粉体とは、単体では水と接触しても硬化することのない粉体を意味するが、アルカリ性もしくは酸性状態、あるいは高圧蒸気雰囲気において、その成分が溶出し、他の既溶出成分と反応して生成物を形成する粉体も含む。このような非水硬性粉体を添加することによって、成形体の成形時の充填率を高め、得られる成形体の空隙率を減少することが可能になり、成形体の寸法安定率を向上することができる。非水硬性粉体の代表例としては、例えば、水酸化カルシウム粉体、二水石膏粉末、炭酸化カルシウム粉体、スラグ粉末、フライアッシュ、珪石粉末、粘度粉末、シリカフューム粉末等を挙げることができる。
【００４７】
なお、ねじ軸には、セラミックス材料が充填されない中実のねじ軸や中空のねじ軸を用いてもよい。
【００４８】
図６はナットの斜視図を示す。ナット６は、フランジ９を有すると共に内周面に負荷ボール転走溝６ａが形成されるナット本体１７と、ナット本体１７の端面に取付けられる循環部材１８とを備える。ナット本体１７の端面１７ａには凹部１７ｂが形成され、この凹部１７ｂに循環部材１８が嵌め込まれる。循環部材１８はボルト等の結合手段によりナット本体１７の凹部１７ｂに結合される。フランジ９の端面９ａはナット本体１７の端面１７ａ（ナット６の端面１７ａでもある）よりも僅かに後退していて、フランジ９の端面９ａとナット本体１７の端面１７ａとの間には僅かに段差がある。ナット本体１７の端面１７ａを研磨してそこを基準に循環部材１８などの位置決めをしている。研磨部分がフランジ９の全面にわたると研磨に時間が掛かるため、段差を形成してナット本体１７の端面１７ａのみを研磨している。
【００４９】
図７はナット本体１７の詳細図を示す。図中（Ａ）はナット本体１７の軸線方向に沿った断面図を示し、図７（Ｂ）はナット本体１７の軸線方向から見たナット本体１７の正面図を示す。ナット本体１７の内周面にはねじ軸５のボール転走溝５ａに対向する螺旋状の負荷ボール転走溝６ａが形成される。ナット本体１７の周縁には、ナット本体１７の軸線方向に伸びる貫通孔２０が形成される。貫通孔２０は中央部２０ａが小径に形成され、両側の両端部（凹部１７ｂ）が中央部２０ａよりも僅かに大径に形成される。貫通孔２０の中央部２０ａにパイプ体が挿入され、凹部１７ｂに循環部材１８が挿入される。ナット本体１７の軸線方向の端面には、循環部材１８をナット本体１７に取付けるための凹部１７ｂが形成される。パイプ体及び循環部材１８はボール転走溝５ａの条数と等しい数（この実施形態では二組）設けられる。
【００５０】
図８及び図９は、循環部材１８の詳細図を示す。循環部材１８は、方向転換路２３の中心で内周側２１と外周側２２とに二分割される。循環部材１８の内周側２１は、方向転換路２３の半分が形成される本体部２４と、ナット本体１７の端面に取付けられるフランジ２５とを有する。また本体部２４には、負荷ボール転走路からボール７を掬い上げる掬上げ部２６が一体に形成される。掬上げ部２６は、ねじ軸５のボール転走溝５ａに向かって突出していて、螺旋状のボール転走溝５ａを転がるボール７をボール転走溝５ａから方向転換路２３内に掬い上げる。
【００５１】
循環部材１８の外周側２２は、方向転換路２３の半分が形成される本体部２７と、フランジ２８とを有する。循環部材１８の内周側２１と外周側２２を組み合わせることで、断面円形状の方向転換路２３が形成される。
【００５２】
循環部材１８は、エラストマが混合された樹脂から製造される。循環部材１８はボール７を掬ったり、ボール７を方向転換させたりするので、ボール７に接触し易い。エラストマが混合された樹脂で製造することで、ボール７と循環部材１８が接触する際に循環部材１８から発生する音を低減することができる。なお勿論、循環部材１８を金属から製造してもよい。
【００５３】
図１０は、ナット本体１７に組み込まれたパイプ体２９及び循環部材１８を示す。負荷ボール転走路の一端と他端を接続するボール戻し通路は、パイプ体２９の内周の軸線方向に伸びる直線通路３０と、負荷ボール転走路と直線通路３０を接続する方向転換路２３とから構成される。図１０（Ａ）に示されるように、ねじ軸５の軸線方向から見た状態において、ボール７は負荷ボール転走路の円形状に軌道の接線方向に掬われる。また図１０（Ｂ）に示されるように、ねじ軸５の側方から見た状態において、ボール７は負荷ボール転走路のリード角に一致させた方向に掬われる。負荷ボール転走路の接線方向に救い上げられたボール７は、方向転換路２３で方向転換し、円弧状の軌道に沿って移動した後、直線通路３０に入って直線軌道に沿って移動する。そして、反対側の方向転換路２３で方向転換し、再び負荷ボール転走路に戻る。
【００５４】
図１１は螺旋状の負荷ボール転走路、円弧状の方向転換路２３及び直線通路３０を循環するボール７の軌道を示す。図（Ａ）は負荷ボール転走路３１を移動するボール７の軌道（ねじ軸５の軸線方向からみた状態）を示し、図（Ｂ）は全体の無限循環路を循環するボール７の軌道を示す（ねじ軸５の側方からみた状態）。負荷ボール転走路３１でのボール７の軌道は、半径BCD/２の螺旋状になる。直線通路３０でのボール７の軌道は、ねじ軸５の軸線５ｃに平行な直線になる。方向転換路２３でのボール７の軌道は、曲率半径Rの円弧になる。これら負荷ボール転走路３１、方向転換路２３及び直線通路３０の繋ぎ目では、ボール７の軌道の接線方向が連続になっている。
【００５５】
図３に示されるように、ねじ軸５とナット６の間の負荷ボール転走路３１及びボール戻し通路には複数のボール７が配列される。ボール７は鋼製又はセラミックス製である。ボール７をセラミックス製にすることで、ボール７から発生する音を低減することができる。ボール７間にはボール７同士の接触を防止するリテーナ８が介在される。ボール７間にリテーナ８を介在させることでボール７同士の接触を防止できる。
【００５６】
図３及び図４に示されるように、ナット６の両端面には低騒音プレート１０，１２が取付けられる。ナット６の一方の端面には、ナット６の端面に形状を合せた小径の低騒音プレート１０が取付けられ、他方の端面には、小径の低騒音プレート１０をフランジ外形にまで広げた大径の低騒音プレート１２が取付けられる。キャップ１３，１４はこれらの低騒音プレート１０，１２をナット６の端面の間で挟む。フランジ９の裏面９ｂはナット６を相手側の機械部品に取付けるときの基準面になるから、低騒音プレート１２及びキャップ１４は、フランジの表面（端面９ａ）に取付けられる。
【００５７】
低騒音プレート１２は、フランジ９の端面９ａを覆う外周側プレート１１と、外周側プレート１１の内側に配置され、ナット６の端面１７ａを覆う内周側プレート１０と、から構成される。内周側プレート１０は、ナット６の反対側の端面に取付けられる低騒音プレート１０と同一形状である。外周側プレート１１は、ナット６の端面１７ａとフランジ９の端面９ａとの間の段差の分だけ内周側プレート１０よりも僅かに肉厚である。これにより、キャップ１４をナット６に固定したときに、ナット６の端面１７ａ及びフランジ９の端面９ａの両方に内周側プレート１０及び外周側プレート１１を密着させることができる。
【００５８】
図１２は、ナット６の両端面に取付けられる内周側プレート１０を示す。内周側プレート１０は、薄い円盤形状である。内周側プレート１０の外形はナット本体１７の外形と略等しく、中心部に異形の円形状の中央穴１０ａを有する。中央穴１０ａは、ねじ軸５の軸線方向に直交する断面形状に合わせた異形の円形状であり、内周側プレート１０の内周縁とねじ軸５とは接触する。内周側プレート１０には周方向に伸びる長孔１０ｂが形成される。この長孔１０ｂを固定手段としてのボルト３８（図３参照）が貫通する。長孔１０ｂにしたのは、内周側プレート１０をナット６の端面に取付けるのに、内周側プレート１０をナット６に対して回転させてねじの位相を揃える必要があるからである。
【００５９】
内周側プレート１０は、軽量でスポンジ状の発泡ウレタンなどの発泡樹脂であり、内部に気泡を持つ。例えばウレタンに空気あるいはガスの気泡を導入して、シート状の基材をつくり、このシート状の基材を所定の形状に切断加工して製造される。内周側プレート１０には潤滑剤が含漬される。内周側プレート１０の材質には、発泡ウレタンの気泡に潤滑剤を含漬させたＬＡＣＳ（登録商標、ＴＨＫ（株）製）の他にも、ゴムを加硫するときに潤滑剤を浸み込ませて潤滑剤とゴムとを同時成形した含油ゴム（例えば含油ＨＮＢＲ）、フェルトに潤滑剤を含漬させた含油フェルト等を用いることができる。内周側プレート１０とねじ軸５との接触面には、内周側プレート１０自らが所有する潤滑剤が供給される。内周側プレート１０の厚みは、取付けスペースの制約から例えば２ｍｍ以下に設定される。
【００６０】
内周側プレート１０の材質を、気泡に潤滑剤を含漬させた発泡樹脂とすることで、クーラントなどの液体が内周側プレート１０にかかっても、潤滑剤が液体をはじくので、内周側プレートが劣化することがない。また内周側プレート１０に潤滑剤を含漬させることで、ねじ軸５との摩擦係数を低減することができる。
【００６１】
図１３は外周側プレート１１を示す。外周側プレート１１はフランジ９に対応した形状を有すると共に、フランジ９のボルト挿入穴９ｃ（図３参照）に対応した複数の切欠き１１ａを有する。外周側プレートは、その中央に中央穴１１ｂを有する。この中央穴１１ｂに内周側プレート１０が嵌まる。上述したように、外周側プレート１１はフランジ９の端面９ａとナット６の端面１７ａの段差の分だけ、内周側プレート１０よりも厚い。外周側プレート１１は内周側プレート１０と同様に潤滑剤を含漬させた発泡プラスチックからなる。
【００６２】
図１４はナット６の一方の端面に取付けられる小径のキャップ１３を示す。キャップ１３は内周側プレート１０と同様な平面形状を有し、内周側プレート１０をナット６の端面１７ａ（図４参照）との間で挟む。キャップ１３は内周側プレート１０に密着する密着部１３ａと、シール収容部１３ｂとを有する。キャップのシール収容部１３ｂには、異物を除去するために並びにナット６の内部から潤滑剤が漏れるのを防止するために、ラビリンスシール又はワイパーリング（リング状シール部材４１）が組み込まれる。キャップ１３には、ボルト３８が挿入される貫通孔１３ｃが形成される。またキャップ１３にはその中央部にねじ軸５が貫通する中央穴１３ｄが形成される。このキャップ１３は、エラストマのペレットと樹脂例えばナイロンのペレットを配合し、これらを溶融した後、射出成形することで製造される。
【００６３】
図１５はナット６のフランジ側の端面に取付けられるキャップ１４を示す。このキャップ１４は、嵌め合わせた内周側プレート１０及び外周側プレート１１と同様な平面形状を有し、内周側プレート１０及び外周側プレート１１をナット６の端面１７ａ及びフランジ９の端面９ａとの間で挟む。キャップ１４には、フランジ９のボルト挿入穴９ｃに対応した複数の切欠き１４ａが形成される。
【００６４】
このキャップ１４は、内周側プレート１０及び外周側プレート１１に密着する密着部１４ｂと、シール収容部１４ｃとを有する。シール収容部１４ｃには、上述のキャップ１３と同様にシール部材４１が組み込まれる。キャップ１４には、ボルト３８が挿入される貫通孔１４ｄが形成される。またキャップ１４にはその中央部にねじ軸５が貫通する中央穴１４ｅが形成される。このキャップ１４もエラストマが混合した樹脂からなる。低騒音プレート１２によって十分に騒音が低減できる場合は、キャップ１３，１４にエラストマを混合させなくてもよい。
【００６５】
図１０に示されるように、ナット本体１７にパイプ体２９及び循環部材１８を装着した後、ナット６をねじ軸５に組み合わせ、ナット６とねじ軸５との間にボール７及びリテーナ８を介在させる。次に図３に示されるように、ナット６の一方の端面に、内周側プレート１０及びキャップ１３を取付ける。そしてナット６のフランジ側の端面に内周側プレート１０及び外周側プレート１１を順次接触させ、これらをキャップ１４で挟み、キャップ１４をボルト３８を用いてナット６に取り付ける。
【００６６】
図１６及び図１７はボールねじを機械部品に取付けた例を示す。フランジ９のボルト挿入穴９ｃにボルト３９を挿入し、ボルト３９を機械部品にねじ込む。ナット６を機械部品に取付けるとき、ナット６の外周面６ｃ及びフランジ９の端面９ａは、ナット６を機械部品に組み付けるときの基準面になる。外周側プレート１１及びキャップ１４にはボルト挿入穴９ｃに対応させた切欠きが形成されるので、ボルト３９と外周側プレート１１及びキャップ１４とが干渉することがない。よってフランジ９を強固に機械部品に取付けることができる。
【００６７】
ねじ軸５をナット６に対して相対的に回転させると、ナット６がねじ軸５の軸線方向に移動する。このときナット６の内部では、複数のボール７がボール転走溝５ａと負荷ボール転走溝６ａとの間の負荷ボール転走路３１を転がる。負荷ボール転走路３１の一端まで転がったボール７は循環部材１８の方向転換路２３で掬い上げられ、直線通路３０及び反対側の方向転換路２３を経由して元の負荷ボール転走路３１に戻される。
【００６８】
この実施形態では、循環部材１８及び転動体戻し通路が外部に露出し難い所謂エンドキャップ式のナットを採用しているので、リターンパイプ式のナットやデフレクタ式のナットに比べ、そもそもナット自体から音が発生し難い。しかも、循環部材１８が外部に露出しないように循環部材１８を内周側プレート１０で覆い、フランジ９を外周側プレート１１で覆うので、循環部材１８及びフランジ端面から発生する騒音を低減することができる。さらに内周側プレート１０がねじ軸５に接触しているから、内周側プレート１０とねじ軸５との間のすきまから騒音が外に漏れることもない。
【００６９】
なお本発明は、上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えばボールの循環方式は、上述のエンドキャップ方式に限られることなく、リターンパイプ方式、デフレクタ方式等様々な方式を採用することができる。転動体にはボールの替わりにローラを用いてもよい。また内周側プレートを設けることなく、フランジの端面に接触する外周側プレートのみで低騒音プレートを構成してもよい。さらに外周側プレートと内周側プレートとを一体にしてもよい。さらに低騒音プレートでフランジの端面のみならずフランジの外周面をも覆ってもよい。
【００７０】
図１８及び図１９は、外周側プレート１１の他の例を示す。この例の外周側プレート４１は、樹脂製の板４２と、ステンレスなどの金属製の板４３とを積層してなる。樹脂製の板４２は、上記外周側プレート１１と同様に、発泡ウレタンなどの発泡樹脂に潤滑剤を含漬させてなる。複数枚の樹脂製の板４２の間に金属製の板４３が挟まれていて、樹脂製の板４２の枚数は金属製の板４３の枚数よりも一枚多い。例えば樹脂製の板４２の枚数は３枚で金属製の板４３の枚数は２枚である。外周側プレート４１はフランジ９とキャップ１４との間に挟まれ、樹脂製の板４２が外側に配置されるから、樹脂製の板４２がフランジ９及びキャップ１４に接触する。金属製の板４３と樹脂製の板４２の外形形状は、内側に内周側プレート１０を組み込めるように上記外周側プレート４１と同一のドーナッツ形状である。金属製の板４３と樹脂製の板４２とは接着剤などによって結合されていない。ナット６、内周側プレート１０及びキャップ１４の構成は上記実施形態のねじ装置と同一なので同一の符号を附してその説明を省略する。
【００７１】
樹脂製の板４２と金属製の板４３とを積層して外周側プレート４１を構成することで、制振材料の原理（曲げ振動に伴う樹脂製の板４２のずれ変形や、樹脂製の板４２と金属製の板４３とのすれ）によってフランジ９の振動エネルギを熱エネルギに変換することができる。よってフランジ９の振動を吸収することができる。
【００７２】
図２０は、内周側プレート１０の他の例を示す。この例の内周側プレート４４も樹脂製の板４５と、ステンレスなどの金属製の板４６とを積層してなる。樹脂製の板４５は、上記内周側プレート１０と同様に、発泡ウレタンなどの発泡樹脂に潤滑剤を含漬させてなる。内周側プレート４４はナット６の端面１７ａとキャップ１３，１４との間に挟まれる。樹脂製の板４５がナット６の端面１７ａとキャップ１３，１４に接触する。樹脂製の板４５及び金属製の板４６は円環形状でその外形形状は、ナット６の端面１７ａの外形形状に等しい。樹脂製の板４５の内径はねじ軸５の断面形状に等しく、樹脂製の板４５はねじ軸５に接触する。金属製の板４６の内径は樹脂製の板４５の内径よりも若干大きく、金属製の板４６はねじ軸５に接触することがない。すなわち、金属製の板４６とねじ軸５との間には僅かなすきまが空く。樹脂製の板４５と金属製の板４６とは接着剤などによって結合されていない。ねじ軸５、ナット６、外周側プレート１１及びキャップ１３，１４の構成は上記実施形態のねじ装置と同一なので同一の符号を附してその説明を省略する。
【００７３】
樹脂製の板４５と金属製の板４６とを積層することで内周側プレート４４を構成することで、制振材料の原理（曲げ振動に伴う樹脂製の板４５のずれ変形や、樹脂製の板４５と金属製の板４６とのすれ）によって、循環部材１８から発生する騒音を効果的に吸収することができる。
【００７４】
本明細書は、２００６年２月８日出願の特願２００６−０３１６６５に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
【０００１】
本発明は、ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能に転動体を介在させたねじ装置に関し、特に騒音対策を施した低騒音ねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能に複数のボールを介在させたボールねじは、すべり接触するねじに比べて、ナットに対してねじ軸を回転させる際の摩擦抵抗を低減できるので、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の多様な分野で実用化されている。このボールねじでは、ナットに対してねじ軸を回転させると、ボールがナットとねじ軸の間の負荷ボール転走路を転がり運動する。負荷ボール転走路の一端まで転がったボールは、ナットに設けたボール戻し通路に導入され、ボール戻し通路を経由した後、再び元の負荷ボール転走路に戻る。
【０００３】
このようにボールがナット内部を循環する際に、ボール同士が接触したり、ボールがボール戻し通路の内壁面に接触したりして騒音が発生する。ボールねじの騒音を低減させる技術としては、例えばボール間にリテーナを介在させ、ボール同士が接触するのを防止する技術や、ボール戻し通路を構成するリターンパイプに遮音部材を被せる技術（例えば特許文献１参照）が知られている。
【特許文献１】
特開２００５−３０８０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボール間にリテーナを介在させる技術や、リターンパイプに遮音部材を被せる技術によってボールねじの騒音を低減することができる。しかし、より一層騒音レベルを小さくすることが要求される場合には、これらの対策だけでは不十分である。
【０００５】
発明者は、より一層の騒音レベルの低下を実現するために、ナット各部の振動と騒音との相関関係を調査した。すなわち、図１に示されるように、ナット１のフランジ１ａの外周(1)、フランジ１ａの端面(2)、ナット１のストレート部１ｂの外周(3)に加速度ピックアップを取付けてナット各部の振動を測定した（この実験では、上記(1)〜(3)以外の部位からの影響を低減させるためにナット１の端面を低騒音プレート２及びキャップ３で覆った）。それと同時に、ボールねじから１ｍ離した位置にマイクを設置し、ボールねじの騒音を測定した。そして、ナット各部の振動を周波数解析でマッピングする一方、騒音を周波数解析でマッピングし、これらの周波数の強度を比較した。
【０００６】
図２はマッピングの比較結果を示す。図中(1)(2)(3)は加速度ピックアップを設置した位置それぞれに対応した周波数解析のマッピングを示す。図中上段はマイクにより測定した騒音のマッピングを示し、図中下段は加速度ピックアップで測定したナット各部の振動のマッピングを示す。また各マッピングにおいて、図中横軸が時間を示し、縦軸が周波数を示す。色の濃淡が周波数の強度を示し、白いところほど周波数の強度が大きい。
【０００７】
図中(2)での比較結果から分かるように、フランジの端面での周波数の強度のピークと、騒音レベルの周波数の強度のピークとがほぼ同じ2.0×10-3の周波数近傍に生じた。その一方、図中(1)及び(3)に示されるように、フランジの外周及びナットのストレート部の外周には、周波数の強度のピークに騒音レベルに類似したものがなかった。
【０００８】
以上の実験から発明者は、フランジの端面の振動が騒音の周波数のピークを発生させ、フランジ外周及びナットのストレート部外周の振動は騒音に影響をあまり与えない、つまり、ナットのフランジの端面が振動し、スピーカとなってボールねじの騒音レベルを大きくしていることを見出した。フランジの端面が振動する原因としては、ナットの重心を中心にしてナットが振動する際、ナットの重心から最も遠いフランジの端面の振動が大きくなること、また、フランジはナットのストレート部に比較して薄肉で剛性が弱く、振動し易いことがあると推測される。
【０００９】
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その目的は、ねじ装置から発生する騒音をより低減することにある。
【００１０】
また、上記実験においては、上記(1)〜(3)以外の部位（ナット１の端面）からの影響を低減させるためにナット１の端面を低騒音プレート２及びキャップ３で覆っている。ナット１の端面から発生する音を低減できれば、ねじ装置から発生する音をより低減することができる。
［００１１］
そこで本発明の他の目的は、ナット１の端面から発生する音を低減できる低騒音ねじ装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
［００１２］
以下、本発明について説明する。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ない。
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外周面に螺旋状の転動体転走溝(5a)が形成されるねじ軸(5)と、内周面に前記ねじ軸(5)の前記転動体転走溝(5a)に対向する螺旋状の負荷転動体転走溝(6a)が形成されると共に、前記負荷転動体転走溝(6a)の一端と他端を接続する転動体戻し通路(23,30)を有するナット(6)と、前記ねじ軸(5)の前記転動体転走溝(5a)と前記ナット(6)の前記負荷転動体転走溝(6a)との間の負荷転動体転走路(31)、及び前記転動体戻し通路(23,30)に配列される複数の転動体(7)と、前記ナット(6)の軸線方向の端部に設けられ、前記ナット(6)の端面との間に僅かな段差があるフランジ(9)と、前記ナット(6)の外径よりも大きい外径を有し、前記フランジ(9)の端面から発生する騒音を低減するように、前記ナットの外径よりも外側に張り出す前記フランジ(9)の軸線方向の端面(9a)の少なくとも一部に接触して覆う低騒音プレート(12)と、を備えることを特徴とする低騒音ねじ装置である。
［００１４］
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の低騒音ねじ装置において、前記転動体戻し通路（２３，３０）は、前記ナット（６）の内部を軸線方向に伸びる直線通路（３０）と、前記ナット（６）の軸線方向の端面に取り付けられ、前記負荷転動体転走路（３１）と前記直線通路（３０）を接続する方向転換路（２３）を有する循環部材（１８）とから構成され、前記低騒音プレート（１２）は、前記循環部材（１８）も覆うことを特徴とする。
［００１５］
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置において、前記ねじ装置はさらに、前記低騒音プレート（１２）を前記フランジ（９）の端面（９ａ）との間で挟むキャップ（１４）と、前記キャップ（１４）を前記ナットに固定するキャップ固定手段（３８）と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置において、前記低騒音プレート(12)は、前記フランジ(9)の端面(9a)を覆う外周側プレート(11,41)と、前記外周側プレート(11,41)の内側に配置され、前記ナット(6)の端面(17a)を覆う内周側プレート(10,44)と、から構成され、前記外周側プレート(11,41)は、前記ナット(6)の端面(17a)と前記フランジ(9)の端面(9a)との間の段差の分だけ前記内周側プレート(10,44)よりも肉厚であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の低騒音ねじ装置において、前記キャップ(14)及び前記低騒音プレート(12)には、前記フランジ(9)に挿入されるボルト(39)が前記キャップ(14)及び前記低騒音プレート(12)に干渉しないように、前記フランジ(9)のボルト挿入穴(9c)に対応した切欠き(11a,14a)が形成されることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置において、前記低騒音プレート(12)は、内部に気泡を持つ発泡樹脂からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の低騒音ねじ装置において、前記キャップ(14)は、エラストマを混合した樹脂からなることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置において、前記低騒音プレート(12)は、樹脂製の板(42,45)と金属製の板(43,46)を積層してなることを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項４に記載の低騒音ねじ装置において、前記外周側プレート(41)は、樹脂製の板(42)と金属製の板(43)を積層してなることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の低騒音ねじ装置において、前記樹脂製の板(42)と前記金属製の板(43)とは結合されていないことを特徴とする。
【００２４】
請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載の低騒音ねじ装置において、前記低騒音プレート(44)の前記金属製の板(46)は、前記ねじ軸(5)に接触することがなく、前記低騒音プレート(44)の前記樹脂製の板(45)は、前記ねじ軸(5)に接触することを特徴とする。
【００２５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の低騒音ねじ装置において、前記低騒音プレート(44)の前記樹脂製の板(45)は、内部に気泡を持つ発泡樹脂に潤滑剤を含浸させてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に発明の発明によれば、低騒音プレートがフランジの端面の振動を吸収するので、フランジの端面から発生する騒音を低減させることができる。よってフランジの端面の振動に相関関係があるボールねじの騒音を低減することができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明によれば、ナットの端面に取り付けられる循環部材を低騒音プレートで覆うので、循環部材の方向転換路で発生する騒音を低減させることができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明によれば、低騒音プレートがフランジの端面とキャップとの間に挟まれているので、低騒音プレートがフランジの端面の振動を効率よく吸収する。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、段差があるナットの端面及びフランジの端面の両方に低騒音プレートを密着させることができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明によれば、ボルトが低騒音プレート及びキャップに干渉しないので、フランジを相手側の機械部品に強固に取り付けることができる。
【００３１】
請求項６に記載の発明によれば、内部に気泡を持つ発泡材からなる低騒音プレートがフランジの端面から発生する振動を効果的に吸収する。
【００３２】
請求項７に記載の発明によれば、エラストマが混合された樹脂からなるキャップがフランジの端面から発生する騒音を吸収するので、ねじ装置から発生する騒音をより低減することができる。
【００３３】
請求項８に記載の発明によれば、制振材料の原理でフランジの振動エネルギを他のエネルギに変換することができるので、フランジの振動を吸収することができる。よって騒音レベルをより低減できる。
【００３４】
請求項９に記載の発明によれば、制振材料の原理でフランジの振動エネルギを他のエネルギに変換することができるので、フランジの振動を吸収することができる。よって騒音レベルをより低減できる。
【００３５】
請求項１０に記載の発明によれば、樹脂製の板と金属製の板とがすれ易くなるので、フランジの振動を吸収することができる。
【００３７】
請求項１１に記載の発明によれば、樹脂製の板がねじ軸に接触しているから、低騒音プレートとねじ軸との間のすきまから騒音が外に漏れることがない。
【００３８】
請求項１２に記載の発明によれば、低騒音プレートとねじ軸の摩擦係数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ナットに取付けられる加速度ピックアップの配置図
【図２】マッピングの比較結果を示すグラフ（図中(1)(2)(3)は加速度ピックアップを設置した位置それぞれに対応した周波数解析のマッピングを示す）
【図３】本発明の一実施形態におけるボールねじの分解斜視図
【図４】上記ボールねじの分解側面図
【図５】ねじ軸の斜視図
【図６】ナットの斜視図
【図７】ナット本体を示す図（図（Ａ）はナット本体の軸線方向に沿った断面図を示し、図（Ｂ）はナット本体の軸線方向から見たナット本体の正面図を示す）
【図８】循環部材の詳細図（内周側と外周側を分離した状態）
【図９】循環部材の詳細図（内周側と外周側を結合した状態）
【図１０】ナット本体に組み込まれたパイプ体及び循環部材を示す図（図（Ａ）はねじ軸の軸線方向から見た図を示し、図（Ｂ）はねじ軸の側方から見た図を示す）
【図１１】ボール循環経路を循環するボールの軌道を示す図（図（Ａ）は負荷ボール転走路を移動するボールの軌道（ねじ軸の軸線方向からみた図）を示し、図（Ｂ）はボール循環経路全体のボールの軌道を示す（ねじ軸の側方からみた図））
【図１２】内周側プレートを示す平面図
【図１３】外周側プレートを示す平面図
【図１４】キャップを示す図（図（Ａ）は正面図を示し、図（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す）
【図１５】キャップを示す図（図（Ａ）は正面図を示し、図（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す）
【図１６】機械部品に取付けたボールねじを示す断面図
【図１７】機械部品に取付けたボールねじを示す正面図
【図１８】他の例の外周側プレートを取り付けたナットを示す側面図
【図１９】他の例の外周側プレートの分解斜視図
【図２０】他の例の内周側プレートを取り付けたボールねじを示す分解斜視図
【符号の説明】
【００４０】
５ａ…ボール転走溝（転動体転走溝）
５…ねじ軸
６…ナット
６ａ…負荷ボール転走溝（負荷転動体転走溝）
７…ボール（転動体）
９…フランジ
９ｃ…ボルト挿入穴
９ａ…端面
１０，４４…内周側プレート（低騒音プレート）
１１，４１…外周側プレート（低騒音プレート）
１１ａ，１４ａ…切欠き
１２…低騒音プレート
１３，１４…キャップ
１７…ナット本体
１７ａ…端面
１８…循環部材
２３…方向転換路（転動体戻し通路）
３０…直線通路（転動体戻し通路）
３１…負荷ボール転走路（負荷転動体転走路）
３８…ボルト（結合手段）
３９…フランジ結合用ボルト
４２，４５…樹脂製の板
４３，４６…金属製の板
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図３及び図４は、本発明の一実施形態におけるボールねじの分解図を示す。ボールねじは、外周面に螺旋状の転動体転走溝としてのボール転走溝５ａが形成されたねじ軸５と、内周面にボール転走溝５ａに対向する螺旋状の負荷転動体転走溝としての負荷ボール転走溝６ａが形成されるナット６とを備える（図４においてねじ軸のボール転走溝及びナット６の負荷ボール転走溝６ａは省略されている）。ねじ軸５のボール転走溝５ａとナット６の負荷ボール転走溝６ａとの間の負荷ボール転走路には、転動体として複数のボール７が配列される。
【００４２】
ナット６の軸線方向の端部には、ナット６を相手側の機械部品に取り付けるためのフランジ９が一体に形成される。ナット６の軸線方向の両端面には、低騒音プレート１０，１２が取付けられる。さらにナット６の軸線方向の両端面には、低騒音プレート１０，１２を挟むキャップ１３，１４が取付けられる。
【００４３】
以下に各部品の構造について詳細に説明する。図５はねじ軸５を示す。ねじ軸５の外周には所定のリードを有する螺旋状のボール転走溝５ａが形成される。ボール転走溝５ａの条数は一条に限られることなく、二条、三条等様々に設定することができる。この実施形態では、ボール転走溝５ａの条数を二条に設定している。
【００４４】
ねじ軸５は、中空部を備えた金属製のねじ軸本体１５と、かかる中空部をすきまなく満たす振動吸収体１６としてのセラミックス材料とから構成される。ねじ軸５にセラミックス材料を充填することで、ねじ軸５から発生する音を低減することができる。振動吸収体１６は、粉体、粒状体又は流動体の状態でねじ軸本体１５の中空部内に充填され、かかる中空部内で中空部に合致した形状に成形される。
【００４５】
本実施形態では、水硬性粉体及び非水硬性粉体を主成分とする水硬性組成物（商品名：ジーマ、住友セメント製）をねじ軸本体１５の中空部内に加圧充填し、これを水熱合成することでセラミックス材料からなる振動吸収体１６をねじ軸本体１５と一体化する。ここで水硬性粉体とは水により硬化する粉体を意味し、例えば、珪酸カルシウム化合物粉体、カルシウムアルミネート化合物粉体、カルシウムフルオロアルミナート化合物粉体、カルシウムサルファアルミネート化合物粉体、カルシウムアルミノフェライト粉体、リン酸カルシウム化合物粉体、半水又は無水石膏粉体、自硬性を有する生石灰粉体、これら粉体の２種類以上の混合物粉体が例示でき、この代表例として、例えば、ポルトランドセメントのような粉体を挙げることができる。
【００４６】
また、非水硬性粉体とは、単体では水と接触しても硬化することのない粉体を意味するが、アルカリ性もしくは酸性状態、あるいは高圧蒸気雰囲気において、その成分が溶出し、他の既溶出成分と反応して生成物を形成する粉体も含む。このような非水硬性粉体を添加することによって、成形体の成形時の充填率を高め、得られる成形体の空隙率を減少することが可能になり、成形体の寸法安定率を向上することができる。非水硬性粉体の代表例としては、例えば、水酸化カルシウム粉体、二水石膏粉末、炭酸化カルシウム粉体、スラグ粉末、フライアッシュ、珪石粉末、粘度粉末、シリカフューム粉末等を挙げることができる。
【００４７】
なお、ねじ軸には、セラミックス材料が充填されない中実のねじ軸や中空のねじ軸を用いてもよい。
【００４８】
図６はナットの斜視図を示す。ナット６は、フランジ９を有すると共に内周面に負荷ボール転走溝６ａが形成されるナット本体１７と、ナット本体１７の端面に取付けられる循環部材１８とを備える。ナット本体１７の端面１７ａには凹部１７ｂが形成され、この凹部１７ｂに循環部材１８が嵌め込まれる。循環部材１８はボルト等の結合手段によりナット本体１７の凹部１７ｂに結合される。フランジ９の端面９ａはナット本体１７の端面１７ａ（ナット６の端面１７ａでもある）よりも僅かに後退していて、フランジ９の端面９ａとナット本体１７の端面１７ａとの間には僅かに段差がある。ナット本体１７の端面１７ａを研磨してそこを基準に循環部材１８などの位置決めをしている。研磨部分がフランジ９の全面にわたると研磨に時間が掛かるため、段差を形成してナット本体１７の端面１７ａのみを研磨している。
【００４９】
図７はナット本体１７の詳細図を示す。図中（Ａ）はナット本体１７の軸線方向に沿った断面図を示し、図７（Ｂ）はナット本体１７の軸線方向から見たナット本体１７の正面図を示す。ナット本体１７の内周面にはねじ軸５のボール転走溝５ａに対向する螺旋状の負荷ボール転走溝６ａが形成される。ナット本体１７の周縁には、ナット本体１７の軸線方向に伸びる貫通孔２０が形成される。貫通孔２０は中央部２０ａが小径に形成され、両側の両端部（凹部１７ｂ）が中央部２０ａよりも僅かに大径に形成される。貫通孔２０の中央部２０ａにパイプ体が挿入され、凹部１７ｂに循環部材１８が挿入される。ナット本体１７の軸線方向の端面には、循環部材１８をナット本体１７に取付けるための凹部１７ｂが形成される。パイプ体及び循環部材１８はボール転走溝５ａの条数と等しい数（この実施形態では二組）設けられる。
【００５０】
図８及び図９は、循環部材１８の詳細図を示す。循環部材１８は、方向転換路２３の中心で内周側２１と外周側２２とに二分割される。循環部材１８の内周側２１は、方向転換路２３の半分が形成される本体部２４と、ナット本体１７の端面に取付けられるフランジ２５とを有する。また本体部２４には、負荷ボール転走路からボール７を掬い上げる掬上げ部２６が一体に形成される。掬上げ部２６は、ねじ軸５のボール転走溝５ａに向かって突出していて、螺旋状のボール転走溝５ａを転がるボール７をボール転走溝５ａから方向転換路２３内に掬い上げる。
【００５１】
循環部材１８の外周側２２は、方向転換路２３の半分が形成される本体部２７と、フランジ２８とを有する。循環部材１８の内周側２１と外周側２２を組み合わせることで、断面円形状の方向転換路２３が形成される。
【００５２】
循環部材１８は、エラストマが混合された樹脂から製造される。循環部材１８はボール７を掬ったり、ボール７を方向転換させたりするので、ボール７に接触し易い。エラストマが混合された樹脂で製造することで、ボール７と循環部材１８が接触する際に循環部材１８から発生する音を低減することができる。なお勿論、循環部材１８を金属から製造してもよい。
【００５３】
図１０は、ナット本体１７に組み込まれたパイプ体２９及び循環部材１８を示す。負荷ボール転走路の一端と他端を接続するボール戻し通路は、パイプ体２９の内周の軸線方向に伸びる直線通路３０と、負荷ボール転走路と直線通路３０を接続する方向転換路２３とから構成される。図１０（Ａ）に示されるように、ねじ軸５の軸線方向から見た状態において、ボール７は負荷ボール転走路の円形状に軌道の接線方向に掬われる。また図１０（Ｂ）に示されるように、ねじ軸５の側方から見た状態において、ボール７は負荷ボール転走路のリード角に一致させた方向に掬われる。負荷ボール転走路の接線方向に救い上げられたボール７は、方向転換路２３で方向転換し、円弧状の軌道に沿って移動した後、直線通路３０に入って直線軌道に沿って移動する。そして、反対側の方向転換路２３で方向転換し、再び負荷ボール転走路に戻る。
【００５４】
図１１は螺旋状の負荷ボール転走路、円弧状の方向転換路２３及び直線通路３０を循環するボール７の軌道を示す。図（Ａ）は負荷ボール転走路３１を移動するボール７の軌道（ねじ軸５の軸線方向からみた状態）を示し、図（Ｂ）は全体の無限循環路を循環するボール７の軌道を示す（ねじ軸５の側方からみた状態）。負荷ボール転走路３１でのボール７の軌道は、半径BCD/２の螺旋状になる。直線通路３０でのボール７の軌道は、ねじ軸５の軸線５ｃに平行な直線になる。方向転換路２３でのボール７の軌道は、曲率半径Rの円弧になる。これら負荷ボール転走路３１、方向転換路２３及び直線通路３０の繋ぎ目では、ボール７の軌道の接線方向が連続になっている。
【００５５】
図３に示されるように、ねじ軸５とナット６の間の負荷ボール転走路３１及びボール戻し通路には複数のボール７が配列される。ボール７は鋼製又はセラミックス製である。ボール７をセラミックス製にすることで、ボール７から発生する音を低減することができる。ボール７間にはボール７同士の接触を防止するリテーナ８が介在される。ボール７間にリテーナ８を介在させることでボール７同士の接触を防止できる。
【００５６】
図３及び図４に示されるように、ナット６の両端面には低騒音プレート１０，１２が取付けられる。ナット６の一方の端面には、ナット６の端面に形状を合せた小径の低騒音プレート１０が取付けられ、他方の端面には、小径の低騒音プレート１０をフランジ外形にまで広げた大径の低騒音プレート１２が取付けられる。キャップ１３，１４はこれらの低騒音プレート１０，１２をナット６の端面の間で挟む。フランジ９の裏面９ｂはナット６を相手側の機械部品に取付けるときの基準面になるから、低騒音プレート１２及びキャップ１４は、フランジの表面（端面９ａ）に取付けられる。
【００５７】
低騒音プレート１２は、フランジ９の端面９ａを覆う外周側プレート１１と、外周側プレート１１の内側に配置され、ナット６の端面１７ａを覆う内周側プレート１０と、から構成される。内周側プレート１０は、ナット６の反対側の端面に取付けられる低騒音プレート１０と同一形状である。外周側プレート１１は、ナット６の端面１７ａとフランジ９の端面９ａとの間の段差の分だけ内周側プレート１０よりも僅かに肉厚である。これにより、キャップ１４をナット６に固定したときに、ナット６の端面１７ａ及びフランジ９の端面９ａの両方に内周側プレート１０及び外周側プレート１１を密着させることができる。
【００５８】
図１２は、ナット６の両端面に取付けられる内周側プレート１０を示す。内周側プレート１０は、薄い円盤形状である。内周側プレート１０の外形はナット本体１７の外形と略等しく、中心部に異形の円形状の中央穴１０ａを有する。中央穴１０ａは、ねじ軸５の軸線方向に直交する断面形状に合わせた異形の円形状であり、内周側プレート１０の内周縁とねじ軸５とは接触する。内周側プレート１０には周方向に伸びる長孔１０ｂが形成される。この長孔１０ｂを固定手段としてのボルト３８（図３参照）が貫通する。長孔１０ｂにしたのは、内周側プレート１０をナット６の端面に取付けるのに、内周側プレート１０をナット６に対して回転させてねじの位相を揃える必要があるからである。
【００５９】
内周側プレート１０は、軽量でスポンジ状の発泡ウレタンなどの発泡樹脂であり、内部に気泡を持つ。例えばウレタンに空気あるいはガスの気泡を導入して、シート状の基材をつくり、このシート状の基材を所定の形状に切断加工して製造される。内周側プレート１０には潤滑剤が含漬される。内周側プレート１０の材質には、発泡ウレタンの気泡に潤滑剤を含漬させたＬＡＣＳ（登録商標、ＴＨＫ（株）製）の他にも、ゴムを加硫するときに潤滑剤を浸み込ませて潤滑剤とゴムとを同時成形した含油ゴム（例えば含油ＨＮＢＲ）、フェルトに潤滑剤を含漬させた含油フェルト等を用いることができる。内周側プレート１０とねじ軸５との接触面には、内周側プレート１０自らが所有する潤滑剤が供給される。内周側プレート１０の厚みは、取付けスペースの制約から例えば２ｍｍ以下に設定される。
【００６０】
内周側プレート１０の材質を、気泡に潤滑剤を含漬させた発泡樹脂とすることで、クーラントなどの液体が内周側プレート１０にかかっても、潤滑剤が液体をはじくので、内周側プレートが劣化することがない。また内周側プレート１０に潤滑剤を含漬させることで、ねじ軸５との摩擦係数を低減することができる。
【００６１】
図１３は外周側プレート１１を示す。外周側プレート１１はフランジ９に対応した形状を有すると共に、フランジ９のボルト挿入穴９ｃ（図３参照）に対応した複数の切欠き１１ａを有する。外周側プレートは、その中央に中央穴１１ｂを有する。この中央穴１１ｂに内周側プレート１０が嵌まる。上述したように、外周側プレート１１はフランジ９の端面９ａとナット６の端面１７ａの段差の分だけ、内周側プレート１０よりも厚い。外周側プレート１１は内周側プレート１０と同様に潤滑剤を含漬させた発泡プラスチックからなる。
【００６２】
図１４はナット６の一方の端面に取付けられる小径のキャップ１３を示す。キャップ１３は内周側プレート１０と同様な平面形状を有し、内周側プレート１０をナット６の端面１７ａ（図４参照）との間で挟む。キャップ１３は内周側プレート１０に密着する密着部１３ａと、シール収容部１３ｂとを有する。キャップのシール収容部１３ｂには、異物を除去するために並びにナット６の内部から潤滑剤が漏れるのを防止するために、ラビリンスシール又はワイパーリング（リング状シール部材４１）が組み込まれる。キャップ１３には、ボルト３８が挿入される貫通孔１３ｃが形成される。またキャップ１３にはその中央部にねじ軸５が貫通する中央穴１３ｄが形成される。このキャップ１３は、エラストマのペレットと樹脂例えばナイロンのペレットを配合し、これらを溶融した後、射出成形することで製造される。
【００６３】
図１５はナット６のフランジ側の端面に取付けられるキャップ１４を示す。このキャップ１４は、嵌め合わせた内周側プレート１０及び外周側プレート１１と同様な平面形状を有し、内周側プレート１０及び外周側プレート１１をナット６の端面１７ａ及びフランジ９の端面９ａとの間で挟む。キャップ１４には、フランジ９のボルト挿入穴９ｃに対応した複数の切欠き１４ａが形成される。
【００６４】
このキャップ１４は、内周側プレート１０及び外周側プレート１１に密着する密着部１４ｂと、シール収容部１４ｃとを有する。シール収容部１４ｃには、上述のキャップ１３と同様にシール部材４１が組み込まれる。キャップ１４には、ボルト３８が挿入される貫通孔１４ｄが形成される。またキャップ１４にはその中央部にねじ軸５が貫通する中央穴１４ｅが形成される。このキャップ１４もエラストマが混合した樹脂からなる。低騒音プレート１２によって十分に騒音が低減できる場合は、キャップ１３，１４にエラストマを混合させなくてもよい。
【００６５】
図１０に示されるように、ナット本体１７にパイプ体２９及び循環部材１８を装着した後、ナット６をねじ軸５に組み合わせ、ナット６とねじ軸５との間にボール７及びリテーナ８を介在させる。次に図３に示されるように、ナット６の一方の端面に、内周側プレート１０及びキャップ１３を取付ける。そしてナット６のフランジ側の端面に内周側プレート１０及び外周側プレート１１を順次接触させ、これらをキャップ１４で挟み、キャップ１４をボルト３８を用いてナット６に取り付ける。
【００６６】
図１６及び図１７はボールねじを機械部品に取付けた例を示す。フランジ９のボルト挿入穴９ｃにボルト３９を挿入し、ボルト３９を機械部品にねじ込む。ナット６を機械部品に取付けるとき、ナット６の外周面６ｃ及びフランジ９の端面９ａは、ナット６を機械部品に組み付けるときの基準面になる。外周側プレート１１及びキャップ１４にはボルト挿入穴９ｃに対応させた切欠きが形成されるので、ボルト３９と外周側プレート１１及びキャップ１４とが干渉することがない。よってフランジ９を強固に機械部品に取付けることができる。
【００６７】
ねじ軸５をナット６に対して相対的に回転させると、ナット６がねじ軸５の軸線方向に移動する。このときナット６の内部では、複数のボール７がボール転走溝５ａと負荷ボール転走溝６ａとの間の負荷ボール転走路３１を転がる。負荷ボール転走路３１の一端まで転がったボール７は循環部材１８の方向転換路２３で掬い上げられ、直線通路３０及び反対側の方向転換路２３を経由して元の負荷ボール転走路３１に戻される。
【００６８】
この実施形態では、循環部材１８及び転動体戻し通路が外部に露出し難い所謂エンドキャップ式のナットを採用しているので、リターンパイプ式のナットやデフレクタ式のナットに比べ、そもそもナット自体から音が発生し難い。しかも、循環部材１８が外部に露出しないように循環部材１８を内周側プレート１０で覆い、フランジ９を外周側プレート１１で覆うので、循環部材１８及びフランジ端面から発生する騒音を低減することができる。さらに内周側プレート１０がねじ軸５に接触しているから、内周側プレート１０とねじ軸５との間のすきまから騒音が外に漏れることもない。
【００６９】
なお本発明は、上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えばボールの循環方式は、上述のエンドキャップ方式に限られることなく、リターンパイプ方式、デフレクタ方式等様々な方式を採用することができる。転動体にはボールの替わりにローラを用いてもよい。また内周側プレートを設けることなく、フランジの端面に接触する外周側プレートのみで低騒音プレートを構成してもよい。さらに外周側プレートと内周側プレートとを一体にしてもよい。さらに低騒音プレートでフランジの端面のみならずフランジの外周面をも覆ってもよい。
【００７０】
図１８及び図１９は、外周側プレート１１の他の例を示す。この例の外周側プレート４１は、樹脂製の板４２と、ステンレスなどの金属製の板４３とを積層してなる。樹脂製の板４２は、上記外周側プレート１１と同様に、発泡ウレタンなどの発泡樹脂に潤滑剤を含漬させてなる。複数枚の樹脂製の板４２の間に金属製の板４３が挟まれていて、樹脂製の板４２の枚数は金属製の板４３の枚数よりも一枚多い。例えば樹脂製の板４２の枚数は３枚で金属製の板４３の枚数は２枚である。外周側プレート４１はフランジ９とキャップ１４との間に挟まれ、樹脂製の板４２が外側に配置されるから、樹脂製の板４２がフランジ９及びキャップ１４に接触する。金属製の板４３と樹脂製の板４２の外形形状は、内側に内周側プレート１０を組み込めるように上記外周側プレート４１と同一のドーナッツ形状である。金属製の板４３と樹脂製の板４２とは接着剤などによって結合されていない。ナット６、内周側プレート１０及びキャップ１４の構成は上記実施形態のねじ装置と同一なので同一の符号を附してその説明を省略する。
【００７１】
樹脂製の板４２と金属製の板４３とを積層して外周側プレート４１を構成することで、制振材料の原理（曲げ振動に伴う樹脂製の板４２のずれ変形や、樹脂製の板４２と金属製の板４３とのすれ）によってフランジ９の振動エネルギを熱エネルギに変換することができる。よってフランジ９の振動を吸収することができる。
【００７２】
図２０は、内周側プレート１０の他の例を示す。この例の内周側プレート４４も樹脂製の板４５と、ステンレスなどの金属製の板４６とを積層してなる。樹脂製の板４５は、上記内周側プレート１０と同様に、発泡ウレタンなどの発泡樹脂に潤滑剤を含漬させてなる。内周側プレート４４はナット６の端面１７ａとキャップ１３，１４との間に挟まれる。樹脂製の板４５がナット６の端面１７ａとキャップ１３，１４に接触する。樹脂製の板４５及び金属製の板４６は円環形状でその外形形状は、ナット６の端面１７ａの外形形状に等しい。樹脂製の板４５の内径はねじ軸５の断面形状に等しく、樹脂製の板４５はねじ軸５に接触する。金属製の板４６の内径は樹脂製の板４５の内径よりも若干大きく、金属製の板４６はねじ軸５に接触することがない。すなわち、金属製の板４６とねじ軸５との間には僅かなすきまが空く。樹脂製の板４５と金属製の板４６とは接着剤などによって結合されていない。ねじ軸５、ナット６、外周側プレート１１及びキャップ１３，１４の構成は上記実施形態のねじ装置と同一なので同一の符号を附してその説明を省略する。
【００７３】
樹脂製の板４５と金属製の板４６とを積層することで内周側プレート４４を構成することで、制振材料の原理（曲げ振動に伴う樹脂製の板４５のずれ変形や、樹脂製の板４５と金属製の板４６とのすれ）によって、循環部材１８から発生する騒音を効果的に吸収することができる。
【００７４】
本明細書は、２００６年２月８日出願の特願２００６−０３１６６５に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
Claims (12)
- 外周面に螺旋状の転動体転走溝が形成されるねじ軸と、
内周面に前記ねじ軸の前記転動体転走溝に対向する螺旋状の負荷転動体転走溝が形成されると共に、前記負荷転動体転走溝の一端と他端を接続する転動体戻し通路を有するナットと、
前記ねじ軸の前記転動体転走溝と前記ナットの前記負荷転動体転走溝との間の負荷転動体転走路、及び前記転動体戻し通路に配列される複数の転動体と、
前記ナットの軸線方向の端部に設けられ、前記ナットの端面との間に僅かな段差があるフランジと、
前記ナットの外径よりも大きい外径を有し、前記フランジの端面から発生する騒音を低減するように、前記ナットの外径よりも外側に張り出す前記フランジの軸線方向の端面の少なくとも一部に接触して覆う低騒音プレートと、を備えることを特徴とする低騒音ねじ装置。 - 前記転動体戻し通路は、前記ナットの内部を軸線方向に伸びる直線通路と、前記ナットの軸線方向の端面に取り付けられ、前記負荷転動体転走路と前記直線通路を接続する方向転換路を有する循環部材とから構成され、
前記低騒音プレートは、前記循環部材も覆うことを特徴とする請求項１に記載の低騒音ねじ装置。 - 前記ねじ装置はさらに、
前記低騒音プレートを前記フランジの端面との間で挟むキャップと、
前記キャップを前記ナットに固定するキャップ固定手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置。 - 前記低騒音プレートは、前記フランジの端面を覆う外周側プレートと、前記外周側プレートの内側に配置され、前記ナットの端面を覆う内周側プレートと、から構成され、
前記外周側プレートは、前記ナットの端面と前記フランジの端面との間の段差の分だけ前記内周側プレートよりも肉厚であることを特徴とする請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置。 - 前記キャップ及び前記低騒音プレートには、前記フランジに挿入されるボルトが前記キャップ及び前記低騒音プレートに干渉しないように、前記フランジのボルト挿入穴に対応した切欠きが形成されることを特徴とする請求項３に記載の低騒音ねじ装置。
- 前記低騒音プレートは、内部に気泡を持つ発泡樹脂に潤滑剤を含漬させてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置。
- 前記キャップは、エラストマを混合した樹脂からなることを特徴とする請求項３に記載の低騒音ねじ装置。
- 前記低騒音プレートは、樹脂製の板と金属製の板を積層してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の低騒音ねじ装置。
- 前記外周側プレートは、樹脂製の板と金属製の板を積層してなることを特徴とする請求項４に記載の低騒音ねじ装置。
- 前記樹脂製の板と前記金属製の板とは結合されていないことを特徴とする請求項８又は９に記載の低騒音ねじ装置。
- 前記低騒音プレートの前記金属製の板は、前記ねじ軸に接触することがなく、
前記低騒音プレートの前記樹脂製の板は、前記ねじ軸に接触することを特徴とする請求項８に記載の低騒音ねじ装置。 - 前記低騒音プレートの前記樹脂製の板は、内部に気泡を持つ発泡樹脂に潤滑剤を含浸させてなることを特徴とする請求項１１に記載の低騒音ねじ装置。
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