JP5915057B2 - ボールねじ用デフレクター - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじのボールを螺旋軌道から逸らしてボール循環機構へ誘導するボールねじ用デフレクター及び当該ボールねじ用デフレクターを備えたボールねじに関する。

従来、ボールねじのボール転動溝内に設置され、ボール転動溝内を転動するボールを転動軌道から逸らせてボールを循環させるための循環機構へボールを誘導するボールねじ用デフレクター及び当該ボールねじ用デフレクターを備えたボールねじがある。

このようなボールねじ用デフレクターとして、その全体を金属で形成したものがある（特許文献１参照）。

特開平４−２２８９６３号公報

しかしながら、このようなボールねじ用デフレクターにおいては、ボールの衝突による疲労によって先端部の欠けを生じ易いといった問題がある。一方、これを防ぐためにボールねじ用デフレクターの全体を弾性材料から形成すると、デフレクタ−先端部が磨耗し易くなるといった問題がある。

このような問題に鑑みて、本発明は、先端部の磨耗や金属疲労による欠けが生じ難いボールねじ用デフレクター及び当該ボールねじ用デフレクターを備えたデフレクター式ボールねじを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明では、ナットと該ナット内に挿通したねじ軸との間に螺旋状の転動路が形成してあり、前記転動路の末端において、前記転動路を転動するボールの軌道を変化させ、前記転動路の末端同士を結ぶ循環路を通して前記ボールを前記転動路の他端へ誘導することで前記ボールの無限循環を可能としているボールねじに用いられ、略円弧状の本体が、該本体の端部を前記転動路の末端に対向させるようにして前記ナットに固定され、前記転動路の末端に対向する前記本体の端部には、前記ボールに接触して前記軌道を変化させる先端部を有するボールねじ用デフレクターにおいて、前記本体及び前記先端部は金属製であり、前記本体と前記先端部との間に弾性材からなる弾性部が介在しており、前記循環路側の前記先端部の部分の近傍において、前記本体に形成された入り口側が狭く奥側が広い凹部に、前記弾性部に形成された根元側が細く先端側が太い凸部が嵌合していることを特徴とするボールねじ用デフレクターを提供する。

好ましくは、前記先端部は前記本体の両端に形成されている。

さらに好ましくは、前記先端部と前記弾性部とは、前記先端部に形成された入り口側が狭く奥側が広い凹部と、該凹部に対向する前記弾性部の部分に形成された根元側が細く先端側が太い凸部とによって接合してある。

さらに好ましくは、前記先端部と前記弾性部は、接着によって接合されている。

また、上記課題を解決するために本発明では、ナットと該ナット内に挿通したねじ軸との間に螺旋状の転動路が形成してあり、前記転動路の末端において、前記転動路を転動するボールの軌道を変化させ、前記転動路の末端同士を結ぶ循環路を通して前記ボールを前記転動路の他端へ誘導することで前記ボールの無限循環を可能としているボールねじに用いられ、略円弧状の本体が、該本体の端部を前記転動路の末端に対向させるようにして前記ナットに固定され、前記転動路の末端に対向する前記本体の端部には、前記ボールに接触して前記軌道を変化させる先端部を有するボールねじ用デフレクターにおいて、前記先端部は金属製であり、前記本体は主として弾性材から形成してあり、前記循環路側の前記先端部の部分の近傍において、前記先端部に形成された入り口側が狭く奥側が広い凹部に、前記本体に形成された根元側が細く先端側が太い凸部が嵌合していることを特徴とするボールねじ用デフレクターを提供する。

好ましくは、前記本体には、ボールねじに固定するための固定ボルト用のナットが埋め込まれている。

また好ましくは、前記先端部は前記本体の両端に形成されている。

また、上記課題を解決するために本発明では、ナットと該ナット内に挿通したねじ軸との間に螺旋状の転動路が形成してあり、前記転動路の末端において、前記転動路を転動するボールの軌道を変化させ、前記転動路の末端同士を結ぶ循環路を通して前記ボールを前記転動路の他端へ誘導することで前記ボールの無限循環を可能としているボールねじにおいて、上記いずれかのボールねじ用デフレクターを備えることを特徴とするデフレクター式ボールねじを提供する。

また、上記課題を解決するために本発明では、上記いずれかのボールねじ用デフレクターを備えることを特徴とするデフレクター式ボールねじを提供する。

本発明によれば、先端部の磨耗や金属疲労による欠けが生じ難いボールねじ用デフレクター及び当該ボールねじ用デフレクターを備えたデフレクター式ボールねじを提供することができる。

本願のボールねじ用デフレクターを取り付けたデフレクター式ボールねじの平面図である。 本願の第１実施形態に係るボールねじ用デフレクターを取り付けたデフレクター式ボールねじの断面の概念図である。 本願の第１実施形態に係るボールねじ用デフレクターを示している。（ａ）固定ボルトを取付けた状態の平面図である。（ｂ）固定ボルトを取付けた状態の長手方向の側面を示す側面図である。（ｃ）固定ボルトを取付けた状態の先端部側の側面を示す側面図である。 本願の第２実施形態に係るボールねじ用デフレクターを取付けたデフレクター式ボールねじの断面の概念図である。 本願の第２実施形態に係るボールねじ用デフレクターを示している。（ａ）固定ボルトを取付けた状態の平面図である。（ｂ）固定ボルトを取付けた状態の長手方向の側面を示す側面図である。（ｃ）固定ボルトを取付けた状態の先端部側の側面を示す側面図である。

（第１実施形態）
以下、本願の第１実施形態に係るボールねじ用デフレクター及び当該ボールねじ用デフレクターを備えたデフレクター式ボールねじについて図１ないし図３を参照しつつ説明する。

図１は本第１実施形態に係るボールねじ用デフレクター１ａ、１ｂ、１ｃを備えたデフレクター式ボールねじ２の平面図である。本来外部からは視認することができないナット４の内部を破線により示している（ボールは省略）。図１において、一部のみ示すねじ軸３は、溝断面が円弧状である軸側ねじ溝３ａを外周に有する軸部材である。ナット４は、軸側ねじ溝３ａに対応するナット側ねじ溝４ａを内周に有する円筒部４ｂと、その片側に設けられたドーナツ状のフランジ４ｃとから構成されている。また、軸側ねじ溝３ａとナット側ねじ溝４ａとによってボールが転動する転動路８ａ、８ｂが形成されている。円筒部４ｂにはボールを循環させるためのボール循環チューブ６ａ、６ｂが取付けられている。円筒部４ｂの内部（図面手前側）にはボールねじ用デフレクター１ａ、１ｂ、１ｃが取り付けられており、図１において、破線による斜線で示されている。図１において、ボールねじ用デフレクター１ａと１ｂとの間に形成された転動路を転動路８ａとし、ボールねじ用デフレクター１ｂと１ｃとの間に形成された転動路を転動路８ｂとしている。ボールねじ用デフレクター１ａ、１ｂ、１ｃは、ボール循環チューブ６ａ、６ｂにボールを誘導するために、ボールに接触する先端部をボール循環チューブ６ａ、６ｂの端部に近接させてナット側ねじ溝４ａに嵌装され、固定ボルト９によって円筒部４ｂに固定されている。

ボールねじ用デフレクター１ａ、１ｂ、１ｃは、転動路８ａ、８ｂを転動するボールに接触して、ボールを転動路８ａ、８ｂの螺旋軌道から逸らせてボール循環チューブ６ａ、６ｂの内部へ誘導する役割を果たす。具体的には、多数のボールが転動路８ａ、８ｂに収容してあり、ボールねじ用デフレクター１ａは、転動路８ａを図面に向かって右側から左側へ転動するボールに対して、図面下側の端部で接触して循環チューブ６ａへ誘導する。ボールねじ用デフレクター１ａの図面上側の端部はボールに接触することはないため、図面上側の端部はいかなる形状であってもよい。ボールねじ用デフレクター１ｃにおいてもボールねじ用デフレクター１ａと同様のことが言える。これに対し、中央のボールねじ用デフレクター１ｂは、ボールが図面に向かって右側から左側に転動する場合には、図面下側の端部がボールに接触して循環チューブ６ｂの内部へ誘導し、ボールが図面に向かって左側から右側に転動する場合には、図面上側の端部がボールに接触して図面に向かって左側の循環チューブ６ａに誘導する。したがって、ボールねじ用デフレクター１ｂは、その両端ともボールを循環チューブ６ａ、６ｂに誘導するために適切な形状とする必要がある。上記のように、ボールねじ用デフレクター１ａ、１ｃのボールに接触しない側の端部はいかなる形状をしていても良いが、ボールねじ用デフレクター１ａ、１ｃにボールねじ用デフレクター１ｂと同じものを用いることで製造効率を高めることができる。本第１実施形態においては、転動路８ａと転動路８ｂの２本の転動路が形成されたボールねじの例を挙げているが、転動路を１本のみ有するボールねじにおいては、片側のみをボールの誘導に適切な形状とした同じ形状のボールねじ用デフレテクターを複数製造して、当該転動路の両端に設けることで、製造効率を高めることができる。

図２は本願の第１実施形態に係るボールねじ用デフレクタ１ｂを備えたデフレクター式ボールねじ２の断面の概念図である。実際の断面においては、螺旋状の転動路８ａ、８ｂや平面視において傾斜した循環チューブ６ａ、６ｂによってボールの循環経路が分かり難い断面となるが、説明のため、主なボールの循環経路を一断面上に示している。図２に示すように、ナット４の円筒部４ｂには、上面から転動路８ａまで貫通する２つの貫通穴部５ａ、５ｂが形成され、貫通穴部５ａ、５ｂに、逆Ｕ字型のボール循環チューブ６ａの両端部がそれぞれ嵌挿されている。転動路８ａには、転動路８ａの形状に合わせた略円弧状のボールねじ用デフレクター１ｂが嵌装されている。ボールねじ用デフレクター１ｂは、ナット４に穿設された固定ボルト用穴部１０ａ、１０ｂを通した固定ボルト９ａ、９ｂをボールねじ用デフレクター１ｂに形成された雌ねじ部１１ａ、１１ｂに螺入し、締め付けることで円筒部４ｂに固定されている。ボールねじ用デフレクター１ｂの端部にはボール７をボール循環チューブ６ａに誘導する先端部１２ａ、１２ｂが形成されている。先端部１２ａ、１２ｂは転動路８ａを転動するボール７を循環チューブ６ａの端部に誘導するように循環チューブ６ａの端部に近接して配置されている。循環チューブ６ａへ誘導されたボール７は、後続のボール７に押されて循環チューブ６ａ内を通って反対端より転動路８ａに戻り再度転動して循環チューブ６ａへ誘導されるという循環が繰り返される。

次に、本第１実施形態に係るボールねじ用デフレクター１ｂについて、図３を参照しつつ説明する。図３（ａ）は固定ボルト９ａ、９ｂを取付けた状態のボールねじ用デフレクター１ｂの平面図である。図３（ｂ）は固定ボルト９ａ、９ｂを取付けた状態のボールねじ用デフレクター１ｂの長手方向の側面を示す側面図である。図３（ｃ）は固定ボルト９ａ、９ｂを取付けた状態のボールねじ用デフレクター１ｂの先端部側の側面を示す側面図である。

ボールねじ用デフレクター１ｂは、金属材料から成る中央部１３と、金属材料から成る先端部１２ａ、１２ｂと、中央部１３と先端部１２ａの間に介在している弾性材料から成る弾性部１４ａと、中央部１３と先端部１２ｂの間に介在している弾性部材から成る弾性部１４ｂと、から一体に構成されている。先端部１２ａ、１２ｂを金属とすることで強度が増し、磨耗に強くなり、また、弾性部１４ａ、１４ｂを設けることで、ボールの衝突力を緩和し、振動を吸収するものとしている。図面において弾性部１４ａ、１４ｂは斜線で表されている。弾性部１４ａ、１４ｂの両側面には根元側が細く先端側が太い凸部１５ａ、１５ｂがそれぞれ形成されている。凸部１５ａ、１５ｂは本来外観には表れない部分であるが、図３においては、説明のため破線により示している。凸部１５ａ、１５ｂに対応する、先端部１２ａ、１２ｂ及中央部１３のそれぞれの部分は、入り口側が狭く奥が広い凹部となっている。これにより、金属材料から成る中央部１３及び先端部１２ａ、１２ｂと、弾性材料から成る弾性部１４ａ、１４ｂとを接合している。上記凹部の形成は、例えば、エンドミルで下穴を開けておき、その後キーシード加工によって穴の内部を広げることにより行うことが出来る。ボールねじ用デフレクター１ｂの先端部１２ａ、１２ｂと中央部１３の接合は、先端部１２ａ、１２ｂと中央部１３を射出成形の金型内に配置し、弾性部１４ａ、１４ｂを射出成形することによって行うことが出来る。成形の際に上記凹部に加熱された弾性材料が流れ込み、その弾性材料が冷えることで先端部１２ａ、１２ｂと中央部１３が強固に接合される。中央部１３、先端部１２ａ、１２ｂを形成する金属材料としては、例えば、Ｓ５０Ｃ等の炭素鋼を用いることができる。また、弾性部１４ａ、１４ｂを形成する弾性材料としては、エラストマー、ウレタン等を用いることができる。なお、本発明においては、凸部１５ａ、１５ｂや上記凹部を設けずに、金属材料から成る中央部１３及び先端部１２ａ、１２ｂと、弾性材料から成る弾性部１４ａ、１４ｂとを接着により接合することも出来る。接着による接合とすることで、製造の手間やコストを抑えることができる。

図３（ａ）に示すように、先端部１２ａ、１２ｂのうちボール７に接触する面を曲面としている。これにより、ボール７との接触面積を広げ、ボール７が衝突する際の荷重を分散させている。なお、先端部１２ａ、１２ｂのうちボール７に接触する面はゴシックアーク形状等、ボールに２点で接触する形状とすることがさらに好ましい。これにより、さらにボール７の衝突の際の荷重を分散させることができる。

（第２実施形態）
次に、本願の第２実施形態に係るボールねじ用デフレクター及び当該ボールねじ用デフレクターを備えたデフレクター式ボールねじについて図４及び図５を参照しつつ説明する。

図４は本願の第２実施形態に係るボールねじ用デフレクター２０を備えたデフレクター式ボールねじ２１の断面の概念図である。本第２実施形態に係るボールねじ２１の全体構成は第１実施形態と共通しており、図４に示すように、ナットの円筒部２５と、円筒部２５に挿通されたねじ軸３０と、循環チューブ３１を有し、円筒部２５とねじ軸３０とによって形成された転動路２２にボールねじ用デフレクター２０が嵌装され、固定ボルト２３ａ及び２３ｂによってナットの円筒部２５に固定されている。

図５は本第２実施形態に係るボールねじ用デフレクター２０を示している。図５（ａ）は固定ボルト２３ａ、２３ｂを取付けた状態のデフレクター２０の平面図である。図５（ｂ）は固定ボルト２３ａ、２３ｂを取付けた状態のデフレクター２０の長手方向の側面を示す側面図である。図５（ｃ）は固定ボルト２３ａ、２３ｂを取付けた状態のデフレクター２０の先端部側の側面を示す側面図である。図面において弾性部材から成る部分は斜線で表されている。本第２実施形態に係るデフレクター２０は、主として弾性材料から成る中央部２６と、金属材料から成る先端部２７ａ、２７ｂとから構成されている。先端部２７ａ、２７ｂを金属とすることで強度が増し、磨耗に強くなり、また、中央部２６を弾性材料で形成することで、ボールの衝突力を緩和し、振動を吸収することができる。中央部２６の両端面には、根元側が細く先端側が太い凸部２７ａ、２７ｂがそれぞれ形成されている。凸部２７ａ、２７ｂは外観には表れない部分であるが、図５においては、説明のため破線より示している。凸部２７ａ、２７ｂに対応する、先端部３２ａ、３２ｂのそれぞれの部分は、入り口側が狭く奥が広い凹部となっている。これにより、金属材料から成る中央部２６と、弾性材料から成る弾性部２７ａ、２７ｂとを接合している。これらは前記第１実施形態と同様の材料と方法で製造することができる。

図５（ａ）に示すように、先端部３２ａ、３２ｂのうちボールに接触する面を曲面としている点や、２点接触とすることが好ましい点は前記第１実施形態と同様である。

図５（ｂ）に示すように、中央部２６の内部には、固定ボルト用ナット２８ａ、２８ｂが埋め込まれており、中央部２６には、固定ボルト用ナット２８ａ、２８ｂの穴部を通って上下に貫通するボルト用貫通穴部２９ａ、２９ｂが形成されている。本第２実施形態に係るデフレクター２０は、ボルト用貫通穴部を２９ａ、２９ｂを通した固定ボルト２３ａ、２３ｂを固定ボルト用ナット２８ａ、２８ｂに螺入し、締め付けることにより、ナット２５へ固定している。

以上のように、本発明によれば、先端部の磨耗や金属疲労による欠けが生じ難いボールねじ用デフレクター及び当該ボールねじ用デフレクターを備えたデフレクター式ボールねじを提供することができる。

１ａ、１ｂ、１ｃ、２０ ボールねじ用デフレクター
２、２１ デフレクター式ボールねじ
３、３０ ねじ軸
３ａ 軸側ねじ溝
４ ナット
４ａ ナット側ねじ溝
４ｂ、２５ 円筒部
４ｃ フランジ
５ａ、５ｂ 貫通穴部
６ａ、６ｂ 循環チューブ
７ ボール
８ａ、８ｂ、２２ 転動路
９ａ、９ｂ、２３ａ、２３ｂ 固定ボルト
１０ａ、１０ｂ 固定ボルト用穴部
１１ａ、１１ｂ 雌ねじ部
１２ａ、１２ｂ、３２ａ、３２ｂ 先端部
１３、２６ 中央部
１４ａ、１４ｂ 弾性部
１５ａ、１５ｂ、２７ａ、２７ｂ 凸部
２８ａ、２８ｂ 固定ボルト用ナット
２９ａ、２９ｂ ボルト用貫通穴部

Claims (8)

1. ナットと該ナット内に挿通したねじ軸との間に螺旋状の転動路が形成してあり、前記転動路の末端において、前記転動路を転動するボールの軌道を変化させ、前記転動路の末端同士を結ぶ循環路を通して前記ボールを前記転動路の他端へ誘導することで前記ボールの無限循環を可能としているボールねじに用いられ、
   略円弧状の本体が、該本体の端部を前記転動路の末端に対向させるようにして前記ナットに固定され、
   前記転動路の末端に対向する前記本体の端部には、前記ボールに接触して前記軌道を変化させる先端部を有するボールねじ用デフレクターにおいて、
   前記本体及び前記先端部は金属製であり、
   前記本体と前記先端部との間に弾性材からなる弾性部が介在しており、
   前記循環路側の前記先端部の部分の近傍において、前記本体に形成された入り口側が狭く奥側が広い凹部に、前記弾性部に形成された根元側が細く先端側が太い凸部が嵌合していることを特徴とするボールねじ用デフレクター。
2. 前記先端部は前記本体の両端に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ用デフレクター。
3. 前記先端部と前記弾性部とは、前記先端部に形成された入り口側が狭く奥側が広い凹部と、該凹部に対向する前記弾性部の部分に形成された根元側が細く先端側が太い凸部とによって接合してあることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ用デフレクター。
4. 前記先端部と前記弾性部は、接着によって接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ用デフレクター。
5. ナットと該ナット内に挿通したねじ軸との間に螺旋状の転動路が形成してあり、前記転動路の末端において、前記転動路を転動するボールの軌道を変化させ、前記転動路の末端同士を結ぶ循環路を通して前記ボールを前記転動路の他端へ誘導することで前記ボールの無限循環を可能としているボールねじに用いられ、
   略円弧状の本体が、該本体の端部を前記転動路の末端に対向させるようにして前記ナットに固定され、
   前記転動路の末端に対向する前記本体の端部には、前記ボールに接触して前記軌道を変化させる先端部を有するボールねじ用デフレクターにおいて、
   前記先端部は金属製であり、
   前記本体は主として弾性材から形成してあり、
   前記循環路側の前記先端部の部分の近傍において、前記先端部に形成された入り口側が狭く奥側が広い凹部に、前記本体に形成された根元側が細く先端側が太い凸部が嵌合していることを特徴とするボールねじ用デフレクター。
6. 前記本体には、ボールねじに固定するための固定ボルト用のナットが埋め込まれていることを特徴とする請求項５に記載のボールねじ用デフレクター。
7. 前記先端部は前記本体の両端に形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のボールねじ用デフレクター。
8. ナットと該ナット内に挿通したねじ軸との間に螺旋状の転動路が形成してあり、前記転動路の末端において、前記転動路を転動するボールの軌道を変化させ、前記転動路の末端同士を結ぶ循環路を通して前記ボールを前記転動路の他端へ誘導することで前記ボールの無限循環を可能としているボールねじにおいて、
   請求項１ないし７のいずれか１項に記載のボールねじ用デフレクターを備えることを特徴とするデフレクター式ボールねじ。

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