JP7484542B2

JP7484542B2 - ボールねじ装置

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Publication number: JP7484542B2
Application number: JP2020133824A
Authority: JP
Inventors: 寛太佐藤; 泰明阿部; 和也山田; 幹史坂井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2040-08-06
Also published as: JP2022030075A

Description

本発明は、ボールねじ装置に関する。

回転運動を直進運動に変換する装置としてボールねじ装置が知られている。ボールねじ装置は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールを備えている。例えば特許文献１に記載されるボールねじ装置は、ボールを循環するためのリターンチューブと、リターンチューブをナットに取り付けるための取付部品と、を有する。リターンチューブは、本体部と、本体部の両端に形成された一対の脚部とを有する。ナットの外周には平坦面が設けられており、本体部は平坦面に設けられ、脚部は平坦面に設けられた貫通孔に挿入される。取付部品は、金属製の板部材である。取付部品の一端側は脚部の上面を押さえ、脚部よりも外側平坦面で、取付部品の他端側はボルトにより平坦面に固定される。

特開２０１３－５０１４８号公報

特許文献１では、リターンチューブの抜け止めを行うために、金属製の板部材である取付部品と、取付部品を締結するためのボルトが必要である。このため、リターンチューブの抜け止めのための部品点数が増加する。さらに、ナットには、ボルトを締結するためのねじ穴の加工が必要であり、組立時にはネジ締め工程が必要である。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で循環部品の抜け止めを行うことが可能なボールねじ装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係るボールねじ装置は、外周面に第１ねじ溝を有するねじ軸と、内周面に前記第１ねじ溝と対応する第２ねじ溝が設けられ、外周面に貫通孔が設けられたナットと、前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝との間を転がる複数のボールと、本体部と、前記本体部の両端に設けられた一対の脚部とを有し、前記ナットに設けられた循環部品と、前記循環部品を前記ナットに固定するピン部品と、を有し、前記脚部は、前記貫通孔に挿入され、前記ピン部品は、前記脚部に備えられた肩部に重なって設けられ、前記脚部は、前記ピン部品が前記肩部に接することにより前記貫通孔に抜け止めされる。

これによれば、ボールが循環部品を循環する際に、ボールから加えられる力により循環部品が変位する。ピン部品は、脚部の肩部の径方向外側に重なって設けられているので、循環部品の変位を抑制することができる。したがって、ボールねじ装置は、金属製の板部材やボルトが不要であり、循環部品の抜け止めのための部品点数を削減することができる。また、ボールねじ装置は、ボルトを締結するためのねじ穴をナットに形成する加工も省略することができる。このため、ボールねじ装置は、簡易な構成で循環部品の抜け止めを行うことができる。

本発明によれば、簡易な構成で循環部品の抜け止めを行うことが可能なボールねじ装置を提供することができる。

図１は、参考形態に係るボールねじ装置の斜視図である。図２は、ボールねじ装置の部分断面図である。図３は、循環部品の斜視図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶ’断面図である。図５は、実施形態に係るボールねじ装置の斜視図である。図６は、実施形態に係るボールねじ装置の平面図である。図７は、図６のＶＩ－ＶＩ’線断面図である。図８は、図７の部分拡大図である。図９は、図６のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ’線断面斜視図である。図１０は、実施形態に係るボールねじ装置を、循環部品を省略して示す平面図である。図１１は、図６のＸ－Ｘ’線断面図である。図１２は、循環部品を取り出して示す斜視図である。図１３は、循環部品を取り出して示す図であり、（Ａ）は径方向外側から見た平面図であり、（Ｂ）は幅方向から見た側面図であり、（Ｃ）は径方向内側から見た底面図である。図１４は、実施形態の循環部品の別例を取り出して示す斜視図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（参考形態）
図１は、本発明の技術的範囲から外れる参考形態に係るボールねじ装置の斜視図である。図１に示すように、ボールねじ装置１は、ねじ軸２と、ナット３と、複数のボール４（図２参照）と、循環部品５と、第１ピン部品６ａと、第２ピン部品６ｂと、を有する。

ねじ軸２の外周面には第１ねじ溝２１が設けられている。ねじ軸２はナット３を貫通している。ナット３には、第１貫通孔３５ａと、第２貫通孔３５ｂと、第１ピン挿入孔３６ａと、第２ピン挿入孔３６ｂと、循環部品取付溝３８とが設けられている。

以下の説明において、ナット３の中心軸ＡＸに沿った方向は、単に軸方向と記載される。ナット３の中心軸ＡＸに対して直交する方向は、単に径方向と記載される。径方向は、放射方向とも呼ばれる方向である。ナット３の軸方向に平行な方向を第１方向Ｄａと表す。第１方向Ｄａと直交する方向を第２方向Ｄｂ及び第３方向Ｄｃと表す。第１方向Ｄａと第３方向Ｄｃとで規定される平面は、循環部品取付溝３８の底面３８ｂと平行である。循環部品取付溝３８は、ナット３の外周面３７の一部に設けられる。また、第２方向Ｄｂは、循環部品取付溝３８の底面３８ｂと垂直な方向である。

第１貫通孔３５ａ及び第２貫通孔３５ｂは、それぞれ第２方向Ｄｂに設けられ、ナット３の外周面３７と、ナット３の内周面とを貫通する。第１貫通孔３５ａ及び第２貫通孔３５ｂは、第２方向Ｄｂから見たときに、第３方向Ｄｃに長手を有する長円形状の開口を有する。第１貫通孔３５ａは、循環部品取付溝３８の一端側と連通し、第２貫通孔３５ｂは、循環部品取付溝３８の他端側と連通する。

ナット３は、第１方向Ｄａと交差する第１端面３３と、第１端面３３と反対側の第２端面３４とを有する。第１ピン挿入孔３６ａは、第１方向Ｄａに設けられ、第１端面３３と、第１貫通孔３５ａの内壁とを貫通する。第２ピン挿入孔３６ｂは、第１方向Ｄａに設けられ、第２端面３４と、第２貫通孔３５ｂの内壁とを貫通する。また、第１ピン挿入孔３６ａ及び第２ピン挿入孔３６ｂは、内周面にねじ溝が設けられていない貫通孔である。

循環部品５の本体部５１は、循環部品取付溝３８の内部に設けられる。本体部５１は、ナット３の軸方向に対して傾斜する方向に延びる。循環部品５は、ボール４を循環させるための部品であり、リターンチューブとも呼ばれる。循環部品５の内部に循環路５ｍ（図２参照）が形成され、循環路５ｍは、ねじ軸２とナット３との間に形成される転動路４１（図２参照）の一端側と他端側とをつなぐ。

第１ピン部品６ａ及び第２ピン部品６ｂは、それぞれ第１脚部５２ａ及び第２脚部５２ｂに備えられた肩部５２ａｔ、５２ｂｔ（図４参照）の径方向外側に重なって設けられる。第１脚部５２ａは、第１ピン部品６ａにより第１貫通孔３５ａの内部に抜け止めされる。第２脚部５２ｂは、第２ピン部品６ｂにより第２貫通孔３５ｂの内部に抜け止めされる。第１ピン部品６ａ及び第２ピン部品６ｂは、循環部品５をナット３に固定する部品である。第１ピン部品６ａ及び第２ピン部品６ｂは、金属材料を用いて形成され、外周面にねじ溝が設けられていない円柱状の部品である。なお、第１ピン部品６ａ及び第２ピン部品６ｂによる循環部品５の詳細な固定構造については後述する。

第１脚部５２ａ、第１貫通孔３５ａ、第１ピン挿入孔３６ａ及び第１ピン部品６ａと、第２脚部５２ｂ、第２貫通孔３５ｂ、第２ピン挿入孔３６ｂ及び第２ピン部品６ｂとは、本体部５１を挟んで設けられている。一方の第１脚部５２ａ、第１貫通孔３５ａ、第１ピン挿入孔３６ａ及び第１ピン部品６ａと、他方の第２脚部５２ｂ、第２貫通孔３５ｂ、第２ピン挿入孔３６ｂ及び第２ピン部品６ｂとは、類似した構成であり、中心軸ＡＸと交差する方向（第２方向Ｄｂ）を対称軸として回転対称となるように配置される。このため、一方の第１脚部５２ａ、第１貫通孔３５ａ、第１ピン挿入孔３６ａ及び第１ピン部品６ａについての説明は、他方の第２脚部５２ｂ、第２貫通孔３５ｂ、第２ピン挿入孔３６ｂ及び第２ピン部品６ｂにも適用できる。

図２は、ボールねじ装置の部分断面図である。図２は、ボールねじ装置１の一部の断面を示しており、図１に示すＩＩ－ＩＩ’線に沿う断面を示している。

図２に示すように、ナット３の内周面に、第１ねじ溝２１と対応する第２ねじ溝３１が設けられる。第１ねじ溝２１と、第２ねじ溝３１とでらせん状の転動路４１が形成される。複数のボール４は、転動路４１を転がる。これにより、ねじ軸２及びナット３は、滑らかに相対運動可能となっている。ねじ軸２が回転すると、ナット３が軸方向に移動する。これにより、ボールねじ装置１は、回転運動を直進運動に変換する。なお、ナット３が軸方向に移動する場合に限定されず、ナット３が回転し、ねじ軸２が軸方向に移動する構成にも適用できる。

第１貫通孔３５ａは、ナットの外周面３７と転動路４１とを貫通する。循環部品５の第１脚部５２ａは、第１貫通孔３５ａに挿入される。また、本体部５１の下面５１ｓは、循環部品取付溝３８の底面３８ｂに接する。循環部品５の内部には、本体部５１及び一対の第１脚部５２ａ及び第２脚部５２ｂ（図４参照）に連続する循環路５ｍが形成される。循環路５ｍの端部が、転動路４１と滑らかに接続されるように第１脚部５２ａ及び第２脚部５２ｂが構成される。これにより、ボール４は、転動路４１の終点から循環路５ｍを通って転動路４１の始点に戻されることで、転動路４１を無限循環する。

図３は、循環部品の斜視図である。図３に示すように、循環部品５は、ボール４の移動方向を示すラインＬに沿って分割された２つの分割体５ａ、５ｂを有する。分割体５ａは、分割本体部５１ａと第１脚部５２ａとを有する。分割体５ｂは、分割本体部５１ｂと第２脚部５２ｂとを有する。分割本体部５１ａの一端側に第１脚部５２ａが設けられ、分割本体部５１ｂの他端側に第２脚部５２ｂが設けられる。分割体５ａと分割体５ｂとを組み合わせることで、循環部品５が形成される。分割本体部５１ａと分割本体部５１ｂとが連結されて筒状の本体部５１を構成し、本体部５１の両端にそれぞれ第１脚部５２ａ及び第２脚部５２ｂが設けられる。

分割体５ａ、５ｂは、それぞれ合成樹脂の射出成形により形成される。分割体５ａ、５ｂは、同一の形状である。ただし、これに限定されず、分割体５ａ、５ｂは異なる形状であってもよい。

２つの分割体５ａ、５ｂは、幅方向内側面に、凹凸形状の嵌合部を有している（図示していない）。１対の嵌合部同士は、分割体５ａと分割体５ｂのそれぞれの相対変位を不能に凹凸嵌合することが可能である。嵌合部は、嵌合凹部と、嵌合凸部とをそれぞれ有する。なお、嵌合部を構成する嵌合凹部及び嵌合凸部は、射出成形時に形成することができる。参考形態では、分割体５ａと分割体５ｂとを同一部品としているため、分割体５ａの嵌合部と分割体５ｂの嵌合部とは、同一形状である。

第１脚部５２ａ及び第２脚部５２ｂは、それぞれ、本体部５１の延在方向に対して傾斜する方向であって、第１ねじ溝２１（転動路４１）に沿った方向に突出して設けられる。これにより循環路５ｍの端部が、転動路４１と滑らかに接続される。第１脚部５２ａ及び第２脚部５２ｂの突出した部分は、それぞれ肩部５２ａｔ、５２ｂｔを有する。

分割本体部５１ａと分割本体部５１ｂとが循環部品取付溝３８の内部に設けられる。分割本体部５１ａと分割本体部５１ｂとは、ナット３の周方向において、循環部品取付溝３８の内壁３８ａに挟まれる。これにより、ボール４からの力が加えられた場合でも、本体部５１の変位が抑制される。具体的には、ボールねじ装置１は、ナット３の周方向に、分割体５ａと分割体５ｂとが分離することを抑制できる。

次に、循環部品５のナット３への固定構造について説明する。図４は、図１のＩＶ－ＩＶ’断面図である。なお、図４では、第２脚部５２ｂ、第２貫通孔３５ｂ、第２ピン挿入孔３６ｂ及び第２ピン部品６ｂを点線で示している。

図４に示すように、第１脚部５２ａは、第１貫通孔３５ａに挿入される。また、肩部５２ａｔは、第１ピン挿入孔３６ａよりも径方向の内側に設けられる。つまり、第２方向Ｄｂにおける第１脚部５２ａの位置は、第１ピン挿入孔３６ａの開口と重ならない位置に設けられる。

第１ピン部品６ａは、第１ピン挿入孔３６ａに挿入され、第１貫通孔３５ａの内壁から第１方向Ｄａに突出して設けられる。第１ピン部品６ａは、第１貫通孔３５ａの内部において、第１脚部５２ａの径方向の外側に位置する。つまり、第１ピン部品６ａは、第１ピン挿入孔３６ａの内部に設けられる部分と、第１脚部５２ａの肩部５２ａｔと重なる部分とを含む。また、図１及び図２に示すように、第１ピン部品６ａは、第１貫通孔３５ａの内壁と、循環部品５の本体部５１の側面と、第１脚部５２ａの肩部５２ａｔとで囲まれた領域に設けられる。第１ピン部品６ａは、第１ピン挿入孔３６ａに圧入され、第１ピン挿入孔３６ａの内壁に接して嵌められている。

ボール４が循環部品５を循環する際に、第２方向Ｄｂの上側に向かう力がボール４から循環部品５に加えられる。つまり、循環部品５には、底面３８ｂから離れる方向の力が加えられる。この場合、ボール４から加えられた力により循環部品５が底面３８ｂから離れる方向に変位すると、第１脚部５２ａの肩部５２ａｔが第１ピン部品６ａと接する。これにより、第１ピン部品６ａは、循環部品５の変位を抑制することができる。

また、第２脚部５２ｂ及び第２ピン部品６ｂにおいても同様の構成であり、第２ピン部品６ｂは、第２端面３４に設けられた第２ピン挿入孔３６ｂに挿入される。第２ピン部品６ｂは、第２貫通孔３５ｂの内部において、第２脚部５２ｂの径方向の外側に位置する。これにより、第２脚部５２ｂの肩部５２ｂｔが第２ピン部品６ｂと接することで、第２ピン部品６ｂは、循環部品５の変位を抑制することができる。

なお、第１ピン部品６ａの軸方向の端部は、第１貫通孔３５ａの内壁とわずかな隙間を有して離れているが、これに限定されない。第１ピン部品６ａの軸方向の端部は、第１貫通孔３５ａの内壁と接していてもよい。また、第１ピン挿入孔３６ａは、第１貫通孔３５ａと交差して、第１貫通孔３５ａよりも第２端面３４側まで設けられていてもよい。第１ピン部品６ａの第１端面３３側の端部の位置は、第１端面３３と一致しているが、これに限定されない。第１ピン部品６ａの第１端面３３側の端部は、第１端面３３から突出していてもよいし、第１端面３３の内側、つまり第１貫通孔３５ａの内部に位置してもよい。

また、第１脚部５２ａ及び第２脚部５２ｂは、それぞれ第１ピン部品６ａ及び第２ピン部品６ｂにより、類似した構成で抜け止めされているが、これに限定されない。第１貫通孔３５ａ、第１ピン挿入孔３６ａ及び第１ピン部品６ａの構成と、第２貫通孔３５ｂ、第２ピン挿入孔３６ｂ及び第２ピン部品６ｂの構成と、が異なっていてもよい。第１ピン部品６ａ及び第２ピン部品６ｂの形状はあくまで一例であり、適宜変更してもよい。例えば、図４では、第１ピン部品６ａ及び第２ピン部品６ｂは、一端側から他端側まで同一の直径で示しているが、直径が異なる部分を有してもよい。

循環部品５は、本体部５１並びに第１脚部５２ａ及び第２脚部５２ｂに複数の突起５３を有している。複数の突起５３は、本体部５１の径方向外側面及び幅方向側面と、第１脚部５２ａ及び第２脚部５２ｂのリード方向外側面及び本体部５１の延在方向内側面に設けられている。本体部５１の径方向外側面及び幅方向側面に設けられた突起５３は、長さ方向の中心部と長さ方向両側の端部に設けられている。突起５３がナット３の第１貫通孔３５ａ若しくは第２貫通孔３５ｂ、循環部品取付溝３８又は、ナット３の外周に取り付ける他の部品等に当接することで、循環部品５とナット３の相対位置が位置決めされる。

以上説明したように、ボールねじ装置１は、ねじ軸２と、ナット３と、複数のボール４と、循環部品５と、ピン部品（第１ピン部品６ａ）と、を有する。ねじ軸２は、外周面に第１ねじ溝２１を有する。ナット３は、内周面に第１ねじ溝２１と対応する第２ねじ溝３１が設けられ、外周面に貫通孔（第１貫通孔３５ａ）が設けられる。複数のボール４は、第１ねじ溝２１と第２ねじ溝３１との間を転がる。循環部品５は、本体部５１と、本体部５１の両端に設けられた一対の脚部（第１脚部５２ａ及び第２脚部５２ｂ）とを有し、ナット３に設けられる。ピン部品（第１ピン部品６ａ）は、循環部品５をナット３に固定する。第１脚部５２ａは、第１貫通孔３５ａに挿入され、第１ピン部品６ａは、第１脚部５２ａに重なって設けられ、第１脚部５２ａは、第１ピン部品６ａにより第１貫通孔３５ａに抜け止めされる。

これによれば、ボール４が循環部品５を循環する際に、ボール４から加えられる力により循環部品５が変位する。第１ピン部品６ａは、第１脚部５２ａの径方向外側に重なって設けられているので、循環部品５の変位を抑制することができる。したがって、ボールねじ装置１は、第１ピン部品６ａにより、循環部品５の抜け止めを行うことができる。このため、金属製の板部材をボルトで締結することで循環部品５をナット３に固定する構成に比べて、金属製の板部材やボルトが不要であり、ボールねじ装置１は、循環部品５の抜け止めのための部品点数を削減することができる。また、ボールねじ装置１は、ボルトを締結するためのねじ穴をナット３に形成する加工も省略することができる。このため、ボールねじ装置１は、簡易な構成で循環部品５の抜け止めを行うことができる。

また、ボールねじ装置１において、ナット３には、ナット３の軸方向と平行な方向に設けられ、ナット３の軸方向の第１端面３３と、第１貫通孔３５ａの内壁とを貫通する第１ピン挿入孔３６ａが設けられる。第１ピン部品６ａは、第１ピン挿入孔３６ａに設けられる。これによれば、第１ピン部品６ａは、第１ピン挿入孔３６ａの内部に設けられた部分と、第１ピン挿入孔３６ａから第１貫通孔３５ａの内部に延在して第１脚部５２ａの肩部５２ａｔに重なる部分とを有する。また、第１ピン部品６ａの挿入方向は、ボール４から循環部品５に加えられる力の方向に対して直交する。このため、ボールねじ装置１は、確実に循環部品５の抜け止めを行うことができる。

また、ボールねじ装置１において、循環部品５は、本体部５１の一端側に設けられた第１脚部５２ａと、本体部５１の他端側に設けられた第２脚部５２ｂと、を有する。ナット３は、第１貫通孔３５ａと、第２貫通孔３５ｂと、第１ピン挿入孔３６ａと、第２ピン挿入孔３６ｂとが設けられる。第１貫通孔３５ａには、第１脚部５２ａが挿入される。第２貫通孔３５ｂには、第２脚部５２ｂが挿入される。第１ピン挿入孔３６ａは、ナット３の軸方向と平行な方向に設けられ、ナット３の軸方向の第１端面３３と、第１貫通孔３５ａの内壁とを貫通する。第２ピン挿入孔３６ｂは、ナット３の軸方向と平行な方向に設けられ、第１端面３３と反対側の第２端面３４と、第２貫通孔３５ｂの内壁とを貫通する。

これによれば、第１ピン挿入孔３６ａと第２ピン挿入孔３６ｂとが、軸方向に対向する第１端面３３と第２端面３４とにそれぞれ設けられる。このため、同一の端面に第１ピン挿入孔３６ａ及び第２ピン挿入孔３６ｂが設けられた場合に比べて、第１ピン挿入孔３６ａ及び第２ピン挿入孔３６ｂの軸方向の長さを抑制できる。したがって、ボールねじ装置１は、ナット３への第１ピン挿入孔３６ａ及び第２ピン挿入孔３６ｂの加工が容易である。

循環部品５の第１脚部５２ａ及び第２脚部５２ｂが、それぞれ第１ピン部品６ａ及び第２ピン部品６ｂによりナット３に抜け止めされているので、循環部品取付溝３８及び本体部５１の上側に、本体部５１を固定する部材を設ける必要がない。このため、本体部５１の上側に取付部品を設けて循環部品５を固定する構成に比べて、ボールねじ装置１の小型化を図ることができる。

本体部５１が循環部品取付溝３８の内部に設けられているので、本体部５１を、特許文献１に記載の構造のように、ナットの平坦面上に設ける構成に比べて、ナット３の外周の面積を確保できる。これにより、ナット３の外周に他の部品等を取り付ける場合に、他の部品等の取り付け位置の制約が小さくなり自由度を高めることができる。また、本体部５１が循環部品取付溝３８の内部に設けられているので、ナット３の外周に他の部品等を取り付ける場合や、ボールねじ装置１を製造装置、工作機械等の種々の装置に組み込む際に、本体部５１と外部の部品との接触を抑制できる。

（実施形態）実施形態について、図５～図１３を用いて説明する。

本実施形態のボールねじ装置１０１は、自動車用の外部循環式のボールねじ装置であり、たとえば、電動ブレーキブースター装置に組み込まれ、駆動源である電動モータの回転運動を直線運動に変換し、油圧シリンダのピストンを動作させるなどの用途で使用される。

ボールねじ装置１０１は、ねじ軸１０２と、ナット１０３と、複数のボール１０４と、循環部品１０５とを備える。

ねじ軸１０２は、ナット１０３の内側に挿通され、ナット１０３と同軸上に配置されている。ねじ軸１０２の外周面とナット１０３の内周面との間には、螺旋状の負荷路１０８が備えられている。負荷路１０８には、複数のボール１０４が転動可能に配置されている。ねじ軸１０２とナット１０３とを相対回転させると、負荷路１０８の終点に達したボール１０４は、ナット１０３と循環部品１０５との間に形成された循環路１０９を通じて、負荷路１０８の始点へと戻される。ボールねじ装置１０１は、たとえば、ナット１０３をねじ軸１０２に対して相対回転させることで、ねじ軸１０２をナット１０３に対して直線運動させる態様で使用される。以下、ボールねじ装置１０１の各構成部品の構造について説明する。

ねじ軸１０２は、金属製で、外周面に一定のリードを持った螺旋状の第１ねじ溝１０６を有している。第１ねじ溝１０６は、ねじ軸１０２の外周面に、研削加工（切削加工）又は転造加工を施すことにより形成されている。第１ねじ溝１０６の条数は、例えば１条である。第１ねじ溝１０６の断面の溝形状（溝底形状）は、ゴシックアーチ溝、又は、サーキュラアーク溝である。

ナット１０３は、金属製で、全体が略円筒状に構成されている。ナット１０３は、内周面に螺旋状の第２ねじ溝１０７を有している。第２ねじ溝１０７は、ナット１０３の内周面に、研削加工（切削加工）又は転造タップ加工（切削タップ加工）を施すことにより形成されており、第１ねじ溝１０６と同じリードを有する。このため、ねじ軸１０２をナット１０３の内側に挿通配置した状態で、第１ねじ溝１０６と第２ねじ溝１０７とは径方向に対向するように配置され、螺旋状の負荷路１０８を構成する。第２ねじ溝１０７の条数は、第１ねじ溝１０６と同様に、例えば１条である。第２ねじ溝７の断面の溝形状も、第１ねじ溝１０６と同様に、ゴシックアーチ溝、又は、サーキュラアーク溝である。

ナット１０３は、外周面の円周方向一箇所に、平坦面状の座面部１１０を有する。座面部１１０には、ナット側凹溝１１１と、ナット側凹溝１１１の軸方向両側に配置された１対の貫通孔１１２とが形成されている。座面部１１０には、循環部品１０５が取り付けられる。

ナット側凹溝１１１は、軸方向に直線状に延びており、ねじ軸１０２の中心軸Ｏ２と平行に配置されている。ナット側凹溝１１１の断面の溝形状は、ボール１０４の直径の２分の１よりも大きな直径を有する円弧状である。座面部１１０からのナット側凹溝１１１の深さ寸法は、軸方向中間部においては、軸方向にわたり変化しないが、軸方向両側の端部においては、貫通孔１１２に近づくほど曲線的に大きくなる。

１対の貫通孔１１２のそれぞれは、ナット１０３を径方向に貫通するように形成されており、座面部１１０及びナット１０３の内周面にそれぞれ開口している。具体的には、貫通孔１１２は、ナット１０３の内周面のうち、第２ねじ溝１０７に開口している。また、貫通孔１１２は、第２ねじ溝１０７に沿って伸長した長孔（矩形孔）である。１対の貫通孔１１２のそれぞれには、循環部品１０５の長さ方向両側の端部（後述する脚部１１４）が、がたつきなく挿入される。これにより、ナット１０３に対する循環部品１０５の位置決めが図られる。

ボール１０４は、所定の直径を有する鋼球であり、負荷路１０８及び循環路１０９に転動可能に配置されている。負荷路１０８に配置されたボール１０４は、圧縮荷重を受けながら転動するのに対し、循環路１０９に配置されたボール１０４は、圧縮荷重を受けることなく、後続のボール１０４に押されて転動する。

循環部品１０５は、合成樹脂の射出成形品であり、本体部１１３と、本体部１１３の長さ方向両側の端部に備えられた１対の脚部１１４とからなる。循環部品１０５は、長さ方向の中央部を中心とした、回転対称の形状を有する。循環部品１０５は、ナット１０３の座面部１１０に対して、１対のピン部品１１５を利用して脱落不能に固定されている。なお、実施形態では、循環部品に関して、ねじ軸１０２の円周方向に相当する方向（図６、図９、図１３（Ａ）及び図１３（Ｃ）の上下方向、図９及び図１１の左右方向、図１３（Ｂ）の表裏方向）のことを、特に断らない限り、幅方向と呼ぶ。また、循環部品１０５に関する幅方向は、後述する本体側凹溝１１６の幅方向に一致する。

循環部品１０５を構成する合成樹脂としては、例えばポリアミド６６樹脂に、グラスファイバーを適宜加えた繊維強化ポリアミド樹脂材料を使用することができる。また、必要に応じて、ポリアミド樹脂に、非晶性芳香族ポリアミド樹脂（変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉ）、低吸水脂肪族ポリアミド樹脂（ポリアミド１１樹脂、ポリアミド１２樹脂、ポリアミド６１０樹脂、ポリアミド６１２樹脂）を適宜加えることで、より耐水性を向上させることもできる。

本体部１１３は、長尺な板状（略半筒状）に構成されており、座面部１１０に備えられたナット側凹溝１１１を径方向外側から覆うように配置される。座面部１１０に対向する本体部１１３の径方向内側面（下面）には、ナット側凹溝１１１と対向する幅方向中間部に、軸方向に直線状に延びた、本体側凹溝１１６が備えられている。本体側凹溝１１６の断面の溝形状は、ボール１０４の直径の２分の１よりも大きな曲率半径を有する円弧状である。本体部１１３の径方向内側面からの本体側凹溝１１６の深さ寸法は、軸方向中間部においては、軸方向にわたり変化しないが、軸方向両側の端部においては、軸方向外側に向かうほど曲線的に小さくなる。本体部１１３の径方向内側面のうち、本体側凹溝１１６から外れた幅方向両側部は、座面部１１０に対して着座する。本体部１１３の径方向外側面（上面）は、ナット１０３の外周面から径方向外側に張り出さないように、ナット１０３の外周面の曲率半径とほぼ同じ曲率半径を有する、部分円筒面状に構成されている。

１対の脚部１１４のそれぞれは、略半筒状に構成されており、本体部１１３の長さ方向両側の端部から径方向内側に向けて伸長している。脚部１１４は、ナット１０３に形成された貫通孔１１２の内側に、径方向外側からがたつきなく挿入される。脚部１１４の先端部（径方向内側の端部）には、負荷路１０８を転動するボール１０４を掬い上げ、循環路１０９へと導くための、舌片状の掬い上げ部１１７を有する。掬い上げ部１１７は、第１ねじ溝１０６の内側に配置される。脚部１１４は、本体部１１３に備えられた本体側凹溝１１６の軸方向端部に滑らかにつながった、脚部側凹溝１１８が備えられた、脚部本体１３４を備えている。掬い上げ部１１７は、脚部本体１３４の先端部に円周方向（幅方向）一方側に突出する状態で設けられている。また、脚部本体１３４のうちで掬い上げ部１１７よりも径方向外側に位置する部分に円周方向他方側に張り出す状態で肩部１１９が備えられている。肩部１１９は、ナット１０３に取り付けられたピン部品１１５と係合する。

本実施形態では、循環部品１０５をナット１０３に対して取り付けた状態で、循環部品５とナット１０３との間部分に、循環路１０９が形成される。つまり、循環路１０９を、循環部品１０５のみで構成するのではなく、循環部品１０５とナット１０３とにより構成している。このため、循環路１０９の内壁面は、循環部品１０５だけではなく、ナット１０３にも備えられている。本実施形態では、本体側凹溝１１６とナット側凹溝１１１との間に形成された断面略円形状の空間、及び、脚部側凹溝１１８と貫通孔１１２の内周面との間に形成された断面略円形状の空間により、循環路１０９が構成されている。循環路１０９は、負荷路１０８の始点と終点とにそれぞれ接続される。負荷路１０８の始点及び終点とは、別な言い方をすれば、負荷路１０８と循環路１０９との接続点（境界）であり、掬い上げ部１１７による掬い点である。なお、負荷路１０８の始点と終点とは、ねじ軸１０２とナット１０３との軸方向に関する相対変位の方向（相対回転方向）が変わり、ボール１０４の移動方向が変化することに伴って、入れ替わる。

循環部品１０５は、幅方向に２分割された第１分割体１２０と第２分割体１２１とを、幅方向に連結してなる、分割型の循環部品である。特に、第１分割体１２０と第２分割体１２１とは、それぞれの幅方向内側面同士を凹凸嵌合させることで軸方向に連結している。

本実施形態では、それぞれが合成樹脂の射出成形品である第１分割体１２０と第２分割体１２１とを、同形及び同大の同一部品としている。つまり、第１分割体１２０と第２分割体１２１とを、共通の部品としている。

循環部品１０５は、本体部１１３及び脚部１１４に複数の突起１２５を有している。複数の突起１２５は、本体部１１３の径方向外側面及び長さ方向外側面並びに脚部１１４のうち、本体部１１３の長さ方向に関する外側面及び本体部１１３の幅方向に関する外側面に設けられている。本体部１１３の径方向外側面に設けられた突起１２５は、長さ方向の中心部と長さ方向両側の端部に設けられている。突起１２５がナット１０３の壁面、貫通孔１１２又はナット１０３の外周に取り付ける他の部品等に当接することで、循環部品１０５とナット１０３の相対位置が位置決めされる。

第１分割体１２０と第２分割体１２１は、軸方向内側面に、長溝である本体側凹溝１１６の幅方向半部を構成する、半溝１２３を有している。また、第１分割体１２０と第２分割体１２１は、幅方向内側面に、凹凸形状の嵌合部を有している（図示していない）。本実施形態では、第１分割体１２０と第２分割体１２１とを同一部品としているため、第１分割体１２０の嵌合部と第２分割体１２１の嵌合部とは、同一形状である。

１対の嵌合部同士は、径方向（本体側凹溝１１６の深さ方向）及び軸方向（本体側凹溝１１６の軸方向）のそれぞれの相対変位を不能に凹凸嵌合することが可能である。嵌合部は、嵌合凹部と、嵌合凸部とをそれぞれ有する。なお、嵌合部１２４を構成する嵌合凹部及び嵌合凸部は、射出成形時に形成することができる。

第１分割体１２０と第２分割体１２１とを幅方向に連結すると、１対の半溝１２３が幅方向につながり、長溝である本体側凹溝１１６が構成される。

上述のような循環部品１０５とナット１０３との間に形成される循環路１０９は、負荷路１０８との干渉を避けられる経路を有しており、１つの戻し経路１３１と、１対の掬上経路１３２と、１対の繋ぎ経路１３３とを備える。

循環路１０９は、負荷路１０８の終点から始点の間に、掬上経路１３２→繋ぎ経路１３３→戻し経路１３１→繋ぎ経路１３３→掬上経路１３２の順で、各経路を備えている。このため、掬上経路１３２は、負荷路１０８及び繋ぎ経路１３３にそれぞれ接続されており、繋ぎ経路１３３は、掬上経路１３２及び戻し経路１３１にそれぞれ接続されており、戻し経路１３１は、１対の繋ぎ経路１３３にそれぞれ接続されている。

戻し経路１３１は、軸方向に関して、負荷路１０８の始点側へとボール１０４を戻す役割を有する。戻し経路１３１は、本体側凹溝１１６の軸方向中間部とナット側凹溝１１１の軸方向中間部とにより構成されており、負荷路１０８の径方向外側（ナット１０３の外部）に配置されている。戻し経路１３１は、軸方向に直線状に延びる、ねじ軸１０２の中心軸Ｏ２と平行な中心線を有している。これにより、本例では、負荷路１０８の始点と終点との円周方向に関する位相を近づけ（好ましくは、始点と終点との円周方向に関する位相を一致させ）、負荷路１０８の巻き数を整数に近づけることができる。

掬上経路１３２は、負荷路１０８の終点においてボール１０４を掬い上げるとともに、負荷路１０８の始点にボール１０４を供給する役割を有する。掬上経路１３２は、脚部側凹溝１１８のうちの径方向内側部分と貫通孔１１２の内周面のうちの径方向内側部分とにより構成されている。掬上経路１３２の中心線は、軸方向から見て、円弧状に湾曲している。

繋ぎ経路１３３は、掬上経路１３２と戻し経路１３１とをつなぐ役割を有する。繋ぎ経路１３３は、脚部側凹溝１１８のうちの径方向外側部分と貫通孔１１２の内周面のうちの径方向外側部分、及び、本体側凹溝１１６の軸方向外側の端部とナット側凹溝１１１の軸方向外側の端部とにより構成されている。繋ぎ経路１３３の中心線は、幅方向から見て、少なくともその一部が円弧状に湾曲している。

以上のような本実施形態のボールねじ装置１０１によれば、簡易な構成で循環部品１０５の抜け止めを行うことができる。すなわち、本実施形態では、循環部品１０５を、板部材である取付部品で循環部品１０５をナット１０３に対して取り付けるのではなく、ナット１０３に取り付けられたピン部品１１５に脚部１１４から径方向外側部に、舌片状の掬い上げ部１１７とは反対側で幅方向に張り出した肩部１１９が係合することで、循環部品１０５をナット１０３に対して取り付けている。このため、循環路１０９の内壁面を構成する本体側凹溝１１６（半溝１２３）にボール１０４から力が加わって循環部品１０５が変位した場合にも、ピン部品１１５が、肩部１１９に重なって設けられているので、循環部品１０５の変位を抑制することができる。したがって、ボールねじ装置１０１では、金属製の板部材やボルトが不要であり、循環部品１０５の抜け止めのための部品点数を削減することができる。この結果、本実施形態のボールねじ装置１０１によれば、簡易な構成で循環部品１０５の抜け止めを行うことができる。

また、第１分割体１２０と第２分割体１２１とを、同一部品としているため、循環部品１０５の製造コストを低減することができる。また、循環部品１０５の組み立て作業性を向上することができる。

（第１変形例）図１４は、実施形態の第１変形例にかかるボールねじの循環部品の斜視図である。図１４に示すように、第１変形例の循環部品１０５は、上述した実施形態に比べ、本体部１１３の径方向外側面に設けられた突起１２５の配置が異なる。

具体的には、本体部１１３の径方向外側面の長さ方向両側の端部のうち、肩部１１９を備えていない側に突起１２５を有する。つまり、ピン部品１１５とは反対側の本体部１１３の径方向外側面に突起１２５が設けられている。これにより、ナット１０３の外周に取り付ける他の部品等により、循環部品１０５を支持することができる。ピン部品１１５と突起１２５により抜け止めを行う構造とすることで、ピン部品１１５にかかる荷重を減らすことができ、さらには、循環する複数のボール１０４から受ける荷重に対する循環部品１０５の耐荷重が増加する。これにより、ボールねじ装置１０１は、良好に循環部品１０５の抜け止めを行うことができる。

１ボールねじ装置２ねじ軸３ナット４ボール５循環部品６ａ第１ピン部品６ｂ第２ピン部品２１第１ねじ溝３１第２ねじ溝３３第１端面３４第２端面３５ａ第１貫通孔３５ｂ第２貫通孔３６ａ第１ピン挿入孔３６ｂ第２ピン挿入孔３７外周面３８循環部品取付溝５１本体部５２ａ第１脚部５２ａｔ肩部５２ｂ第２脚部５２ｂｔ肩部５３突起１０１ボールねじ装置１０２ねじ軸１０３ナット１０４ボール１０５循環部品１０６第１ねじ溝１０７第２ねじ溝１０８負荷路１０９循環路１１０座面部１１１ナット側凹溝１１２貫通孔１１３本体部１１４脚部１１５ピン部品１１６本体側凹溝１１７掬い上げ部１１８脚部側凹溝１１９肩部１２０第１分割体１２１第２分割体１２２本体半部１２３半溝１２４嵌合部１２５突起１２９凹曲面１３０隙間１３１戻し経路１３２掬上経路１３３繋ぎ経路１３４脚部本体

Claims

外周面に第１ねじ溝を有するねじ軸と、
内周面に前記第１ねじ溝と対応する第２ねじ溝が設けられ、外周面に貫通孔が設けられたナットと、
本体部および前記本体部の両端に設けられた一対の脚部を有し、前記ナットに取り付けられ、前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝とからなる負荷路の始点と終点とをつなぐ循環路を、前記ナットとの間に形成する循環部品と、
前記負荷路および前記循環路を転動する複数のボールと、
前記循環部品を前記ナットに固定するピン部品と
を有し、
前記脚部は、前記貫通孔に挿入され、前記循環路の一部を構成する脚部側凹溝が備えられた脚部本体と、前記負荷路の終点に位置する前記ボールを掬い上げて前記脚部側凹溝に導くための掬い上げ部と、前記ピン部品と係合して前記貫通孔から前記脚部が抜け出ることを防止するための肩部とを有し、
前記ピン部品は、前記肩部の径方向外側に重なって設けられ、
前記掬い上げ部は、前記脚部本体の先端部に円周方向一方側に突出する状態で設けられ、前記肩部は、前記脚部本体のうちで前記掬い上げ部よりも径方向外側に位置する部分に円周方向他方側に張り出す状態で設けられている、
ボールねじ装置。
前記循環部品は、一対の分割体からなり、前記分割体のそれぞれに前記脚部が設けられ、これら両脚部のうちの少なくとも一方が前記ピン部品によって抜け止めされる、請求項１に記載のボールねじ装置。
前記循環部品は、複数の分割体からなり、前記分割体に合計２つの前記脚部が設けられ、前記脚部を持つ分割体が前記ピン部品によって抜け止めされ、前記ピン部品に抜け止めされた前記分割体が、前記ピン部品に抜け止めされない前記分割体と重なって設けられることで、前記循環部品を構成するすべての分割体が抜け止めされる、請求項１に記載のボールねじ装置。
前記循環部品は、前記ナットよりも熱膨張率の高い材料からなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
前記循環部品は、前記本体部の長さ方向外側面と、前記本体部の幅方向外側面と、前記脚部の、前記本体部の長さ方向に関する外側面と、前記脚部の、前記本体部の幅方向に関する外側面とのうちの少なくとも１つの面に複数の突起を有し、前記突起が前記ナットの壁面に当接することで、前記ナットとの相対位置が位置決めされる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
前記循環部品は、前記本体部の径方向外側面に突起を有し、前記突起が前記ナットの外周に取り付ける他の部品の壁面に当接することで、前記ナットとの相対位置が位置決めされる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
前記循環部品は、１つ又は複数の凸部と凹部を持つ前記分割体からなり、凸部と凹部の凹凸嵌合によって、前記分割体の相対位置が位置決めされる、請求項２又は請求項３に記載のボールねじ装置。
前記循環部品は、前記本体部の長さ方向中央部かつ幅方向中央部を通り、前記ナットの中心軸に直交する対称軸を中心に回転対称である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
前記循環部品は、一対の分割体からなり、該一対の分割体は、互いに同一の形状を有する、請求項８に記載のボールねじ装置。