JP6063004B2 - 接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじ - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじ、特に耐用性および循環の安定性を向上させる接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじに関する。

ボールねじにかかわる技術において、特許文献１はねじの外周にボール循環溝を配置し、ねじのねじ溝内においてボール循環溝によってボールを転動させることである。しかしながら、ボール循環溝は単一ねじ山の間の距離に跨るため、低転動行程で、かつ転動行程がボールの直径に近い場合、ねじ山の頂の厚みが薄すぎることが原因でボールを相互に衝突させ、損壊させるリスクがある。一方、特許文献２はボール循環溝が単一ねじ山の間の距離に跨るような設計を採用するため、特許文献１と同じ欠点を有する。それに対し、ねじをタッピングする方式を採用すれば空間配置問題が生じる。一方、特許文献３はねじの外周に段差を形成させることによってボール誘導効果を果たすことであるが、加工が難しく、循環の安定性がよくないという問題がある。

日本特開２０１０−０９０９３５号公報 台湾実用新案Ｍ４７2１３６号公報 日本特開２００５−２０１３４７号公報

本発明は、耐用性および循環の安定性を向上させる接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじを提供することを主な目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明による接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじは、ナット、ねじシャフト、二つの回流ユニットおよび複数のボールを備える。ナットは内周にねじ溝を有する。ねじシャフトは回転可能なようにナットに差し込まれ、回流通路、ねじ溝および二つの相対する格納溝を有する。回流通路はねじシャフトの軸方向に沿って配置される。ねじ溝および二つの相対する格納溝はねじシャフトの外周に形成される。ねじシャフトのねじ溝とナットのねじ溝とは相互に対応し、らせん状通路を形成する。ねじシャフトの格納溝の径方向はねじシャフトのねじ溝と回流通路との間に繋がる。回流ユニットはねじシャフトの格納溝に格納され、転向通路を有する。転向通路は一端がらせん状通路に繋がり、他端がねじシャフトの回流通路に繋がる。ボールはらせん状通路、転向通路および回流通路を転動できるように配置される。

本発明による接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじは、らせん状通路、転向通路および回流通路を結合させて密閉径路を構成し、回流効果を生じるため、ねじをタッピングする方式を採用する必要なく、ナットの外径を大幅に縮減し、回流が進む際に衝突現象が発生することを抑制し、耐用性および循環の安定性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態による接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態による接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじを示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態による接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじを示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじのねじシャフトの一部を示す平面図である。 本発明においての回流ユニットを示す分解斜視図である。 本発明においての回流ユニットの第一回流径路の第一曲率半径を示す模式図である。 本発明においての回流ユニットの第二回流径路の第一曲率半径を示す模式図である。 本発明の第１実施形態による接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじを示す縦断面図である。

ボールがナット上の循環径路に沿って運動する一般のボールねじに対し、本発明はナットがねじの外側に配置され、ねじがナットの内側に位置付けられ、ボールがねじの循環径路に沿って運動するため、内部循環式ボールねじに属する。
以下、本発明による接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじを図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１、図２、図４から図８に示すように、本発明の第１実施形態による接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじ１０は、ナット２０、ねじシャフト３０、二つの回流ユニット４０および複数のボール５０を備える。

ナット２０は、内周にねじ溝２２を有する。ねじシャフト３０はナット２０に差し込まれ、回流通路３２と、ねじ溝３４および二つの相対する格納溝３６を有する。回流通路３２はねじシャフト３０の軸方向に沿って配置される。ねじ溝３４および二つの相対する格納溝３６はねじシャフト３０外周に形成される。ねじシャフト３０のねじ溝３４とナット２０のねじ溝２２とは相互に対応し、らせん状通路１２を形成する。ねじシャフト３０の格納溝３６はねじシャフト３０のねじ溝３４の両端からねじシャフト３０の径方向に沿って回流通路３２に伸びて繋がる。製作の便をはかるために、回流通路３２は一端がねじシャフト３０の一端を貫通し、他端がねじシャフト３０の他端を貫通しないように設計される。一方、ねじシャフト３０のは外周にねじ溝３４を有するが、これに限らない。図２に示すように製作の便をはかるために、ねじ溝３４の両側にあまり必要がない余分なねじ溝３７、３８を増設することができる。余分なねじ溝３７、３８の延長線は一般的に重なる。図４に示すように、ねじシャフト３０は中心軸線Ａ１と、中心軸線Ａ１に垂直の基準面Ａ２と、基準面Ａ２と格納溝３６の拡張方向Ｄの成す角度θとを有する。角度θはシャフト軸３０のねじ溝３４のらせん角度に等しい。

回流ユニット４０は、ねじシャフト３０の格納溝３６に格納され、転向通路４２を有する。図５および図６に示すように、転向通路４２は一端がらせん状通路１２に繋がり、他端がねじシャフト３０の回流通路３２に繋がる。転向通路４２は第一回流径路４４および第二回流径路４６を有する。第一回流径路４４と第二回流径路４６とは一端が相互に繋がり、連なる通路となるため、複数のボール５０を転動させることができる。第一回流径路４４の他端と第二回流径路４４の多端はそれぞれらせん状通路１２とねじシャフト３０の回流通路３２に繋がる。

ボール５０は、らせん状通路１２、転向通路４２および回流通路３２の中に配置される。ねじシャフト３０が回転する際、ボール５０はらせん状通路１２、転向通路４２および回流通路３２からなる密閉径路を転動し、回流効果を果たすことができる。一方、らせん状通路１２、転向通路４２および回流通路３２を複数のボール５０が転動する状態を最良に維持するために、第一回流径路４４の一端と第二回流径路４６の一端は接線方向にすくい上げられ、接続される。第一回流径路４４の他端とらせん状通路１２は接線方向にすくい上げられ、接続される。第二回流径路４６の他端とらせん状通路１２は接線方向にすくい上げられ、接続される。つまり、転向通路４２およびらせん状通路１２と、転向通路４２および回流通路３２とは接線方向にすくい上げられ、接続される。本実施形態において、第一回流径路４４は半円形を呈する。第二回流径路４６は四分の一の円形を呈する。

図５から図７に示すように、第一回流径路４４は仮説の第一径路センターラインＡ３を有する。第一径路センターラインＡ３は曲率半径、即ち第一曲率半径Ｒ１がボール５０の直径Ｒ３の二分の一より大きい。ボール５０の直径Ｒ３より大きいほうが好ましい。特に第一曲率半径Ｒ１がボール５０の直径Ｒ３の１．５倍であれば、最も好ましい。第二回流径路４６は仮説の第二径路センターラインＡ４を有する。第二径路センターラインＡ４は曲率半径、即ち第二曲率半径Ｒ２がボール５０の直径Ｒ３の二分の一より大きい。ボール５０の直径Ｒ３より大きいほうが好ましい。特に第二曲率半径Ｒ２がボール５０の直径Ｒ３の１．５倍であれば、最も好ましい。

（第２実施形態）
図３に示したのは本発明の第２実施形態である。第一実施形態との違いは次の通りである。第２実施形態はねじシャフト３０の外周に余分なねじ溝３７、３８を配置せず、ねじシャフト３０の両端の表面に外側円柱面３１を形成する。

上述した構造により、本発明による接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじ１０は、ナット２０とねじシャフト３０との間に形成されたらせん状通路１２と、軸方向がねじシャフト３０を貫通する回流通路３２と、径方向がらせん状通路１２および回流通路３２に繋がる格納溝３６と、格納溝３６内に格納される回流ユニット４０とによって回流効果を生じるため、周知の特許技術に比べて、ねじをタッピングする方式を採用する必要なく、ナット２０の外径を大幅に縮減することができるだけでなく、回流が進む際にボール５０が別の部品に衝突することを抑制し、全体構造の耐用性、信頼性および循環の安定性を向上させることができる。

１０：接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじ、
１２：らせん状通路、
２０：ナット、
２２：ねじ溝、
３０：ねじシャフト、
３１：外側円柱面、
３２：回流通路、
３４：ねじ溝、
３６：格納溝、
３７、３８：余分なねじ山、
４０：回流ユニット、
４２：転向通路、
４４：第一回流径路、
４６：第二回流径路、
５０：ボール、
Ａ１：中心軸線、
Ａ２：基準面、
Ａ３：第一径路センターライン、
Ａ４：第二径路センターライン、
Ｄ：拡張方向
Ｒ１：第一曲率半径、
Ｒ２：第二曲率半径、
Ｒ３：ボール直径
θ：角度

Claims (4)

1. ナット、ねじシャフト、二つの回流ユニットおよび複数のボールを備え、
   前記ナットは、内周にねじ溝を有し、
   前記ねじシャフトは、回転可能なように前記ナットに差し込まれ、軸方向に形成された回流通路と、外周に形成されたねじ溝および二つの相対する格納溝とを有し、
   前記ねじシャフトの前記ねじ溝と前記ナットの前記ねじ溝とは相互に対応し、らせん状通路を形成し、
   前記ねじシャフトの前記格納溝は、前記ねじシャフトの径方向に沿って前記ねじシャフトの前記ねじ溝から前記回流通路に伸びて繋がり、
   前記回流ユニットは、前記ねじシャフトの前記格納溝に格納され、転向通路を有し、前記転向通路は一端が前記らせん状通路に繋がり、他端が前記ねじシャフトの前記回流通路に繋がり、
   前記ボールは、前記らせん状通路、前記転向通路および前記回流通路を転動できるように配置され、
   前記転向通路は、第一回流径路および第二回流径路を有し、前記第一回流径路と前記第二回流径路とは一端が相互に繋がり、前記第一回流径路の他端と前記第二回流径路の他端とはそれぞれ前記らせん状通路と前記ねじシャフトの回流通路に繋がり、
   前記第一回流通路は半円形を呈することを特徴とする接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじ。
2. 前記第一回流径路と前記第二回流径路とはそれぞれの接線方向に接続され、前記第一回流径路と前記らせん状通路とはそれぞれの接線方向に接続され、前記第二回流径路と前記らせん状通路とはそれぞれの接線方向に接続されることを特徴とする請求項１に記載の接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじ。
3. 前記第一回流径路は、仮説の第一径路センターラインを有し、前記第一径路センターラインは曲率半径、即ち第一曲率半径が前記ボールの直径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじ。
4. 前記第二回流径路は、仮説の第二径路センターラインを有し、前記第二径路センターラインは曲率半径、即ち第二曲率半径が前記ボールの直径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の接線方向すくい上げ方式・内部循環式ボールねじ。

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