JPWO2006051706A1 - ローラねじ - Google Patents

Abstract

負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の曲線部の壁面にリテーナが接触するのを防止でき、またリテーナが負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の双方で円滑にローラを移動させることができるローラねじを提供する。ローラねじのローラ間に介在されるリテーナ８の正面に、負荷ローラ転走路９において、リテーナ８の両側に配置される一対のローラ７の軸線間の角度を、ねじ軸５の軸線方向からみて所定の角度（α）に保つ第１の傾斜面３４と、無負荷ローラ戻し通路の曲線状に伸びる曲線部１６において、リテーナ８の両側に配置される一対のローラ７の軸線間の角度を、曲線部１６が含まれる平面と直交する方向からみて角度（α）と異なる所定の角度（β）に保つ第２の傾斜面３５と、を形成する。

Description

本発明は、ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能にローラを介在させたローラねじに関する。

ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能に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係数を低減できるので、工作機械・ロボットの位置決め機構、送り機構、あるいは自動車のステアリングギヤ等に実用化されている。

近年許容荷重を増大するために、転動体としてボールの替わりにローラを使用したローラねじが、例えば特許文献１のように考案されている。このローラねじでは、ねじ軸の外周面にローラ転走溝を形成し、ナットの内周面にもねじ軸のローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝を形成する。ねじ軸のローラ転走溝とナットのローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路に、転動体として複数のローラを配列・収容する。ナットに負荷転走の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路が形成される循環部材を設け、この循環部材により負荷ローラ転走路を転がるローラを循環させる。複数のローラ間には、ローラ同士の接触を防止するためにリテーナが介在される。

負荷ローラ転走路ではローラは螺旋状の軌道に沿って移動する。無負荷ローラ戻し通路の曲線部ではローラは曲線状の軌道に沿って移動する。ボールは四方八方いずれの方向にも転がることができるが、ローラはその移動方向が一方向に限られるので、ローラを螺旋状又は曲線状の軌道に沿って円滑に移動させるのは一般的に困難である。

この問題を解決するために、ローラの軸線が軌道の中心に向くようにローラを配列させることが考えられる。しかし、このように配列されたローラ間に、リテーナ両側に配置されるローラの軸線を平行にするリテーナを介在させると、ローラの移動に伴いリテーナが通路の内側に寄り、最終的には通路の内側壁面に接触してしまう。

またローラは、螺旋状の負荷ローラ転走路を通過した後、負荷ローラ転走路から離脱して無負荷ローラ戻し通路の曲線部に入る。負荷ローラ転走路と無負荷ローラ戻し通路の曲線部とでは、その曲率半径や移動中のローラの内周側が約９０度相違する（詳しくは後述する）。これら負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の曲線部の相違に対応して、負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の双方で円滑にローラを移動させることができるリテーナが望まれる。

そこで本発明は、負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の曲線部の壁面にリテーナが接触するのを防止でき、またリテーナが負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の双方で円滑にローラを移動させることができるローラねじを提供することを目的とする。
特開平１１−２１０８５８号公報

以下、本発明について説明する。なお、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。

上記課題を解決するために請求項１の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝（５ａ）が形成されたねじ軸（５）と、内周面に前記ねじ軸（５）の前記ローラ転走溝（５ａ）に対向する螺旋状のローラ転走溝（６ａ）が形成されたナット（６）と、前記ねじ軸（５）の前記ローラ転走溝（５ａ）と前記ナット（６）の前記ローラ転走溝（６ａ）との間の負荷ローラ転走路（９）の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路（１０）が形成される循環部材（１２，１３）と、前記負荷ローラ転走路（９）及び前記無負荷ローラ戻し通路（１０）に配列される複数のローラ（７）と、前記複数のローラ（７）間に介在されるリテーナ（８）と、を備え、前記ローラ（７）に接触する前記リテーナ（８）の正面に、前記負荷ローラ転走路（９）において、前記リテーナ（８）の両側に配置される一対の前記ローラ（７）の軸線間の角度を、前記ねじ軸（５）の軸線方向からみて所定の角度（α）に保つ第１の傾斜面（３４）と、前記無負荷ローラ戻し通路（１０）の曲線状に伸びる曲線部（１６）において、前記リテーナ（８）の両側に配置される一対の前記ローラ（７）の軸線間の角度を、前記曲線部（１６）が含まれる平面と直交する方向からみて前記角度（α）と異なる所定の角度（β）に保つ第２の傾斜面（３５）と、を形成することを特徴とする。

請求項２の発明は、前記負荷ローラ転走路（９）において、前記ねじ軸（５）の軸線方向からみて、前記複数のローラ（７）の軸線は、前記負荷ローラ転走路（９）の円形状の軌道の中心（Ａ）に向かい、前記無負荷ローラ戻し通路（１０）の曲線部（１６）において、前記曲線部（１６）が含まれる平面と直交する方向からみて、前記複数のローラ（７）の軸線は、前記曲線部（１６）の曲線形状の軌道の中心（Ｂ）に向かうことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のローラねじにおいて、前記第１の傾斜面（３４）と前記第２の傾斜面（３５）との境界に稜線（３６）が形成されることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし３いずれかに記載のローラねじにおいて、前記ねじ軸（５）の前記ローラ転走溝（５ａ）は断面Ｖ字形状に形成され、前記ナット（６）の前記ローラ転走溝（６ａ）も断面Ｖ字形状に形成され、断面略四角形状の前記負荷ローラ転走路（９）及び前記無負荷ローラ戻し通路（１０）には、前記ローラ（７）の進行方向から見た状態において、隣接するローラ（７）の軸線が互いに直交するように、円筒形状の複数のローラ（７）がクロス配列されることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし４に記載のローラねじにおいて、前記無負荷ローラ戻し通路（１０）は、前記ねじ軸（５）の軸線と平行に直線状に伸びる直線部（１１）と、この直線部（１１）の両側に設けられ、前記負荷ローラ転走路（９）に接続される前記曲線部（１６）と、を有することを特徴とする。

請求項６の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝（５ａ）が形成されたねじ軸（５）と、内周面に前記ねじ軸（５）の前記ローラ転走溝（５ａ）に対向する螺旋状のローラ転走溝（６ａ）が形成されたナット（６）と、前記ねじ軸（５）の前記ローラ転走溝（５ａ）と前記ナット（６）の前記ローラ転走溝（６ａ）との間の負荷ローラ転走路（９）の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路（１０）が形成される循環部材（１２，１３）と、前記負荷ローラ転走路（９）及び前記無負荷ローラ戻し通路（１０）に配列される複数のローラ（７）と、前記複数のローラ（７）間に介在されるリテーナ（８）と、を備え、前記ローラ（７）に接触する前記リテーナ（８）の正面に、前記リテーナ（８）の両側に配置される一対の前記ローラ（７）の軸線間の角度を、所定の角度（α）に保つ第１の傾斜面（３４）と、前記リテーナ（８）の両側に配置される一対の前記ローラ（７）の軸線間の角度を、前記角度（α）と異なる所定の角度（β）に保つ第２の傾斜面（３５）と、を形成することを特徴とするローラねじ。

請求項７の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝（５ａ）が形成されたねじ軸（５）と、内周面に前記ねじ軸（５）の前記ローラ転走溝（５ａ）に対向する螺旋状のローラ転走溝（６ａ）が形成されたナット（６）と、前記ねじ軸（５）の前記ローラ転走溝（５ａ）と前記ナット（６）の前記ローラ転走溝（６ａ）との間の負荷ローラ転走路（９）の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路（１０）が形成される循環部材（１２，１３）と、前記負荷ローラ転走路（９）及び前記無負荷ローラ戻し通路（１０）に配列される複数のローラ（７）と、前記複数のローラ（７）間に介在されるリテーナ（８）と、を備え、前記ローラ（７）に接触する前記リテーナ（８）の正面に、前記負荷ローラ転走路（９）において、前記リテーナ（８）の両側に配置される一対の前記ローラ（７）の軸線間の角度を、前記ねじ軸（５）の軸線方向からみて所定の角度（α）に保つ第１の傾斜面（３４）を形成し、前記負荷ローラ転走路（９）において、前記ねじ軸（５）の軸線方向からみて、前記複数のローラ（７）の軸線は、前記負荷ローラ転走路（９）の円形状の軌道の中心（Ａ）に向かうことを特徴とする。

請求項８の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝（５ａ）が形成されたねじ軸（５）と、内周面に前記ねじ軸（５）の前記ローラ転走溝（５ａ）に対向する螺旋状のローラ転走溝（６ａ）が形成されたナット（６）と、前記ねじ軸（５）の前記ローラ転走溝（５ａ）と前記ナット（６）の前記ローラ転走溝（６ａ）との間の負荷ローラ転走路（９）の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路（１０）が形成される循環部材（１２，１３）と、前記負荷ローラ転走路（９）及び前記無負荷ローラ戻し通路（１０）に配列される複数のローラ（７）と、前記複数のローラ（７）間に介在されるリテーナ（８）と、を備え、前記ローラ（７）に接触する前記リテーナ（８）の正面に、前記無負荷ローラ戻し通路（１０）の曲線状に伸びる曲線部（１６）において、前記リテーナ（８）の両側に配置される一対の前記ローラ（７）の軸線間の角度を、前記曲線部（１６）が含まれる平面と直交する方向からみて所定の角度（β）に保つ第２の傾斜面（３５）を形成し、前記無負荷ローラ戻し通路（１０）の曲線部（１６）において、前記曲線部（１６）が含まれる平面と直交する方向からみて、前記複数のローラ（７）の軸線は、前記曲線部（１６）の曲線形状の軌道の中心（Ｂ）に向かうことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、リテーナに負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の曲線部に対応して第１の傾斜面及び第２の傾斜面を設けているので、負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の両方でリテーナが通路の壁面に接触するのを防止できる。

請求項２の発明によれば、ローラの軸線を曲線経路の中心に向かわせた状態でローラを移動させることができるので、負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の曲線に沿って円滑にローラを移動させることができる。

請求項３の発明によれば、ローラとリテーナとの接触位置が、稜線を挟んだ第１の傾斜面と第２の傾斜面との間で変動する。

請求項４の発明のように、円筒形状のローラを負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の曲線部に沿って移動させると、ローラの内周側に外周側よりも大きなすべりが発生する。このためローラが移動中に所定の軸線から傾いてしまう所謂スキューを起こしやすくなる。本発明のリテーナはスキューの発生を効果的に防止する。

請求項５の発明のように無負荷ローラ戻し通路を構成すると、無負荷ローラ戻し通路の曲線部がねじ軸の軸線と略平行な平面内に配置される。一方、負荷ローラ転走路はねじ軸の軸線に直交する平面からリード角だけ傾けた平面内に配置される。本発明はこのような負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路を有するローラねじに有効である。

請求項６の発明によれば、リテーナに負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の曲線部に対応して第１の傾斜面及び第２の傾斜面を設けているので、負荷ローラ転走路及び無負荷ローラ戻し通路の両方でリテーナが通路の壁面に接触するのを防止できる。

請求項７の発明によれば、負荷ローラ転走路において、ローラの軸線をねじ軸の軸線方向からみて円形状の負荷ローラ転走路の中心に向かわせた状態でローラを移動させるので、負荷ローラ転走路に沿って円滑にローラを移動させることができる。

請求項８の発明によれば、無負荷ローラ戻し通路の曲線部において、ローラの軸線を無負荷ローラ戻し通路の曲線部が含まれる平面と直交する方向からみて、円弧状の曲線部の中心に向かわせた状態でローラを移動させるので、円弧状の曲線部に沿って円滑にローラを移動させることができる。

本発明の一実施形態におけるローラねじの斜視図。 ローラねじの主要部品の分解斜視図。 全部品を組み合わせたローラねじの側面図。 図３のIV−IV線矢視図。 ねじ軸を示す側面図。 ねじ軸のローラ転走溝の溝直角断面形状を示す図。 ナット６の詳細図（図（Ａ）はナットの正面図を示し、（Ｂ）は軸線方向に沿った断面図を示し、（Ｃ）裏面図を示す）。 方向転換路構成部材の取付け座の詳細図（（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図）。 ナットのローラ転走溝の溝直角断面形状を示す図。 ローラの側面図。 負荷ローラ転走路内のローラを示す断面図。 螺旋状の負荷ローラ転走路、円弧状の方向転換路及び直線部を循環するローラの軌道の中心線を示す図。 ナットの一方側の端面に取付けられる方向転換路構成部材と他方側の端面に取付けられる方向転換路構成部材との位置関係を示す図。 方向転換路構成部材の内周側を示す図（（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は側面図を示す）。 方向転換路構成部材の内周側を示す図（（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）は裏面図を示す）。 方向転換路構成部材の外周側を示す図（（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は側面図を示す）。 方向転換路構成部材の外周側を示す図（（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）は正面図を示す）。 パイプの断面図。 直線部を移動するローラの姿勢の回転を示す図。 リテーナの正面図（一部Ｚ−Ｚ断面図を含む）。 リテーナの斜視図。 負荷ローラ転走路及び方向転換路の斜視図。 負荷ローラ転走路を移動するローラ及びリテーナを示す図。 負荷ローラ転走路におけるリテーナの断面図。 方向転換路を移動するローラ及びリテーナを示す図。 方向転換路におけるリテーナの断面図。

符号の説明

５ａ…ローラ転走溝
５…ねじ軸
６…ナット
６ａ…ローラ転走溝
７…ローラ
８…リテーナ
９…負荷ローラ転走路
１０…無負荷ローラ戻し通路
１１…直線部
１２…パイプ（循環部材）
１３…方向転換路構成部材（循環部材）
１６…方向転換路（曲線部）
３４…第１の傾斜面
３５…第２の傾斜面
３６…稜線

図１は、本発明の一実施形態におけるローラねじの斜視図を示す。ローラねじは、外周面に螺旋状のローラ転走溝５ａが形成されたねじ軸５と、内周面にローラ転走溝５ａに対向する螺旋状のローラ転走溝６ａが形成されるナット６とを備える。ねじ軸５のローラ転走溝５ａとナット６のローラ転走溝６ａとの間の負荷ローラ転走路には、複数のローラ７が隣接するローラ７の軸線が互いに直交するようにクロス配列される。ローラ７間にはローラ７同士の接触を防止するリテーナ８が介在される。

ナット６をねじ軸５に対して相対的に回転させると、複数のローラ７がローラ転走溝５ａとローラ転走溝６ａとの間の負荷ローラ転走路９を転がりながら移動する。負荷ローラ転走路９の一端まで転がったローラ７は無負荷ローラ戻し通路１０を経由した後、数巻き手前の負荷ローラ転走路９の他端に戻される。

図２は無負荷ローラ戻し通路１０が形成される循環部材１２，１３の斜視図を示す。無負荷ローラ戻し通路１０は、ナット６の軸線と平行に伸びる直線部１１と、直線部１１の両端に設けられ、直線部１１と負荷ローラ転走路９とを接続する曲線部としての円弧状の方向転換路１６からなる。

ナット６には、ねじ軸５の軸線と平行に伸びる貫通孔が形成され、この貫通孔にパイプ１２が挿入される。このパイプ１２内に直線的な軌道を有する断面四角形状の直線部１１が形成される。詳しくは後述するが、ローラ７が直線部１１を移動するにしたがってローラ７の姿勢が回転するように直線部１１はねじれている。

ナット６の軸線方向の両端面には、方向転換路構成部材１３が取付けられる。方向転換路構成部材１３には、円弧状の軌道を有すると共に断面四角形状の方向転換路１６が形成される。方向転換路構成部材１３は、方向転換路１６の四角形断面の対角線の位置で内周側１３ａと外周側１３ｂとに２分割されている。これら方向転換路構成部材１３の内周側１３ａ及び外周側１３ｂそれぞれはフランジ部を有する。方向転換路構成部材１３の内周側１３ａ及び外周側１３ｂを重ね合わせてナット６の端面に位置決めし、ボルト等の固定手段でフランジ部をナット６の端面に固定する。パイプ１２の両端は方向転換路構成部材１３に嵌まるので、方向転換路構成部材１３をナット６に固定することで、パイプ１２もナット６に固定される。

図３はローラねじの側面図を示し、図４は図３のIV−IV線矢視図を示す。上記パイプ１２及び方向転換路構成部材１３が組み込まれたナット６の軸線方向の両端面には、異物を除去するため並びにナット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１４が取付けられる。そしてナット６の端面には、ラビリンスシール１４を覆うキャップ１５が取付けられる。

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ローラ転走溝５ａが形成される。この実施形態では、許容荷重を増加させ、且つナット６の全長を短くするためにローラ転走溝５ａの条数を４条に設定している。勿論ローラ転走溝５ａの条数は一条、二条、三条等様々に設定することができる。

図６はねじ軸５のローラ転走溝５ａの溝直角断面形状を示す。ローラ転走溝５ａの断面はＶ字形状でその開き角度は９０度に設定される。ローラ転走溝５ａの底には９０度の交差部分も研削加工できるように研削逃げのための円弧部５ｂが形成される。

図７はナット６の詳細図を示す。図７（Ａ）はナット６の正面図を示し、図７（Ｂ）は軸線方向に沿った断面図を示し、図７（Ｃ）はナット６の裏面図を示す。ナット６の内周面にはねじ軸５のローラ転走溝５ａに対向する螺旋状のローラ転走溝６ａが形成される。またナット６にはナット６の軸線方向に伸びる貫通孔１７が形成される。貫通孔１７は中央部１７ａが小径に形成され、中央部の両側の両端部１７ｂが中央部１７ａよりも僅かに大径に形成される。貫通孔１７の中央部１７ａにパイプ１２が挿入され、両端部１７ｂに方向転換路構成部材１３が挿入される。ナット６の端面には、方向転換路構成部材１３をナット６に取付けるための取付け座１８が形成される。パイプ１２及び方向転換路構成部材１３はローラ転走溝６ａの条数と等しい数（この実施形態では４つ）設けられ、４条のローラ転走溝６ａそれぞれを転がるローラ７を循環させる。

図８は取付け座１８の詳細図を示す。取付け座１８には、後述する方向転換路構成部材１３の薄肉部（２３、図１５（Ａ）参照）に形状を合わせた円弧形状の逃げ溝１９が形成される。通常のエンドキャップ方式のボールねじでは、ナットの端面はフラットに形成され、逃げ溝１９は形成されることがない。そしてフラットな部分に方向転換路を構成する部材を取付ける。しかしローラねじの場合、ローラ７を円滑に循環させるためには方向転換路１６の曲率半径が大きくなる傾向がある。方向転換路１６の曲率半径が大きくなると、方向転換路構成部材１３がナット６のローラ転走溝６ａに干渉し易くなる。方向転換路構成部材１３に薄肉部２３を形成し、且つナット６の端面に方向転換路構成部材１３の薄肉部２３に形状を合わせた逃げ溝１９を形成することで、方向転換路１６の曲率半径が大きくなってもローラ転走溝６ａに方向転換路構成部材１３が干渉するのを防止することができる。

図９はナット６のローラ転走溝６ａの溝直角断面形状を示す。ローラ転走溝６ａの断面はＶ字形状でその開き角度は９０度に設定される。ローラ転走溝６ａの底には９０度の交差部分も研削加工できるように研削逃げのための円弧部６ｂが形成される。

図１０はローラ７の側面図を示す。負荷ローラ転走路９を転がるローラ７は円筒形状でその直径Ｄと高さＬが略等しい（正確にはローラ７の直径Ｄがローラの高さＬよりも僅かに大きい）。このため側面からみたローラ７の形状は正方形に近くなる。

この実施形態では、ローラ７の側面形状に合わせて負荷ローラ転走路９及び無負荷ローラ戻し通路１０の断面形状が正方形に形成される。図１１は負荷ローラ転走路９に収容されたローラ７を示す。ローラ７は、その周面がローラ転走溝５ａの壁面と該壁面に対向するナット６のローラ転走溝６ａの壁面との間で圧縮されることで荷重を負荷する。このため、ねじ軸５の軸線方向の一方向の荷重しか負荷できない。すなわち、一つのボールがねじ軸の軸線方向の一方向及び該一方向と反対方向の荷重を負荷するのとは対照的に、一つのローラ７は、ねじ軸５の軸線方向の一方向(1)又は他方向(2)の荷重（図１１では一方向(1)の荷重のみ）を負荷する。ねじ軸５の軸線方向の一方向(1)及び他方向(2)の荷重を負
荷するためには、ローラの７進行方向から見た状態において、隣接するローラ７の軸線７ａ，７ｂが互いに直交するようにクロス配列する必要がある。

なお、この実施形態のようにクロス配列して、一方向(1)の荷重を負荷するローラ７の
数と他方向(2)の荷重を負荷するローラ７の数を等しくてもよいが、両方向の許容荷重を
変えたい場合には、一方向(1)の荷重を負荷するローラ７の数と他方向(2)の荷重を負荷するローラ７の数を異ならせてもよい。ローラ７の数を適宜異ならせると、一方向(1)の許
容荷重と他方向(2)の許容荷重を任意に変えることができる。

ローラ７の直径Ｄには、ねじ軸５のローラ転走溝５ａの壁面と該壁面に対向するナット６のローラ転走溝６ａの壁面との間の距離よりも僅かに大きい所謂オーバーサイズのものが用いられる。このため負荷ローラ転走路９内でローラは弾性変形していることになり、それに見合う荷重が予圧荷重としてナット６の内部に存在する。ローラ７は負荷ローラ転走路９内でクロス配列されているので、ローラ７からナット６に加わる荷重は隣接するローラ７で互いに反発する方向に作用する。

図１２は螺旋状の負荷ローラ転走路９、円弧状の方向転換路１６及び直線部１１を循環するローラ７の軌道の中心線を示す。図（Ａ）は負荷ローラ転走路９を移動するローラ７の軌道（ねじ軸５の軸線方向からみた状態）を示し、図（Ｂ）は無限循環路の全体を循環するローラ７の軌道を示す（ねじ軸５の側方からみた状態）。負荷ローラ転走路９でのローラ７の軌道は、ねじ軸５の軸線方向からみて半径がRCD/２の円形状になる。無負荷ローラ戻し通路１０の直線部１１でのローラの軌道は、ねじ軸５の軸線５ｃに平行な直線になる。方向転換路１６でのローラ７の軌道は、曲率半径Rの円弧になる。

これら負荷ローラ転走路９、方向転換路１６及び直線部１１の繋ぎ目では、ローラ７の軌道の接線方向が連続になっている。これによりこれらの繋ぎ目が滑らかになる。具体的には、負荷ローラ転走路９と方向転換路１６との繋ぎ部分では、方向転換路１６の接線方向は、ねじ軸５の軸線方向から見た状態において、負荷ローラ転走路９の中心線の接線方向と一致し、且つねじ軸５の側方から見た状態において、負荷ローラ転走路９のリード角と一致する。また直線部１１と方向転換路１６の繋ぎ部分では、方向転換路１６の接線方向は、直線部１１の中心線の伸びる方向と一致する。

図１３は、ナット６の一方側の端面に取付けられる方向転換路構成部材１３と他方側の端面に取付けられる方向転換路構成部材１３との位置関係を示す。上述したように無負荷ローラ戻し通路１０の直線部１１の中心線は、ねじ軸５の軸線５ｃと平行に伸びる。方向転換路１６の中心線は、図（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、負荷ローラ転走路９の中心線の接線方向に伸びる。そして手前側の方向転換路１６の中心線と奥側の方向転換路１６の中心線とは、所定の開き角度γで交差する。方向転換路１６の曲率半径が大きいほど開き角度γが大きくなる傾向がある。この実施形態では方向転換路１６の曲率半径が例えばローラ７の直径Dの５倍程度に設定され、開き角度が例
えば９０度〜１００度に設定される。詳しくは後述するが、直線部１１は通路内を移動するローラ７の姿勢をこの開き角度と略等しい角度γ回転させる。

ここで曲線部としての方向転換路１６が含まれる平面Ｐ１，Ｐ２（正確には方向転換路１６の中心線が含まれる平面）は、ねじ軸の軸線に略平行になる。一方、螺旋状の負荷ローラ転走路９は、ねじ軸５の軸線と直交する平面からリード角傾けた平面に配置される。

図１４及び図１５は方向転換路構成部材の内周側１３ａを示す。この方向転換路構成部材の内周側１３ａは、曲率半径Rの方向転換路が形成される本体部２１と、ナット６の端
面に取付けられるフランジ部２２とを有する。本体部２１の一端には、負荷ローラ転走路９内に入ってローラ７を掬い上げる掬上げ部２１ａが形成される。本体部２１の他端はパイプ１２に嵌め込まれる。内周側１３ａの掬上げ部２１ａは、外周側１３ｂの掬上げ部と協働して螺旋状の負荷ローラ転走路９を転がるローラ７を接線方向に掬い上げる。方向転換路１６は掬い上げた直後にローラ７を方向転換させ、円弧状の方向転換路１６に沿ってローラを移動させる。

方向転換路部材の内周側１３ａには、方向転換路構成部材１３が取付けられるナット６の端面よりもナット側に突出すると共に、方向転換路１６の形状に合わせて曲線状に曲げられる薄肉部２３が形成される。薄肉部２３の断面形状はV字形状に形成される。この薄
肉部２３がナット６の端面に形成された逃げ溝１９（図８参照）に嵌り込む。

図１６及び図１７は方向転換路構成部材の外周側１３ｂを示す。この方向転換路構成部材の外周側１３ｂは、曲率半径Rの方向転換路１６が形成される本体部２５と、ナット６
の端面に取付けられるフランジ部２６とを有する。本体部２５の一端には、負荷ローラ転走路９内に入ってローラを掬い上げる掬上げ部２５ａが形成される。本体部２５の他端はパイプ１２に嵌め込まれる。外周側の掬上げ部２５ａは、内周側の掬上げ部２１ａと協働して螺旋状の負荷ローラ転走路９を転がるローラ７を接線方向に掬い上げる。方向転換路１６は掬い上げた直後にローラ７を方向転換させ、円弧状の方向転換路１６に沿ってローラを移動させる。またこの方向転換路構成部材の外周側１３ｂには、ねじ軸５のローラ転走溝５ａの形状に合わせた突出部２７が形成され、これにより掬上げ部２５ａの強度を確保している。方向転換路構成部材１３は金属製であっても樹脂製であってもよい。

図１８はパイプ１２の断面図を示す。ローラ７が無負荷ローラ戻し通路１０の直線部１１を通過する間、ローラ７の姿勢が回転するように直線部１１はねじられる。ローラ７は直線部１１の中心線１２ａに沿って移動しながら、中心線１２ａの周りを回転する。ここでローラ７の移動距離とローラ７の回転角度が比例する。この例では、無負荷ローラ戻し通路１０の一端から他端に至るまでローラ７は、約９０度＋２β度（ねじ軸の軸線方向から見た一対の方向転換路の開き角度γ）回転する。パイプ１２は中心線に沿って２分割される。このパイプ１２は金属製であっても樹脂製であってもよい。

図１９は直線部１１を移動するローラ７の姿勢の回転を示す。この図１９から直線部１１を移動するに従って、ローラ７のA１の位置が左斜め上から左斜め下へと移動し、ロー
ラ７の姿勢が約９０度回転するのがわかる。

直線部１１でローラ７の姿勢を回転させることにより、負荷ローラ転走路９からローラ７を掬い上げ、また負荷ローラ転走路９にローラ７を戻すときに、側面形状が四角形のローラ７の姿勢を断面四角形状の負荷ローラ転走路９の形状に一致させることができる。

また、ローラ７の姿勢を一対の方向転換路１６の開き角度γと略等しい角度回転させることで、ねじ軸５の軸線の一方向(1)からの荷重を負荷していたローラが、反転しないで
（再びねじ軸５の軸線の前記一方向(1)からの荷重を負荷できる状態で）負荷ローラ転走
路９に戻る。またローラ７間に介在されるリテーナ８も反転しないで戻すことができる。リテーナ８は後述するように扇形に形成される。扇形のリテーナ８が反転すると、リテーナ８の外周側の幅が広くなければいけないのに逆に内周側の幅が広くなってしまう。ローラ７の姿勢を一対の方向転換路１６と略等しい角度γ回転させることで、ローラ７及びリテーナ８を反転させないことができる。

図２０及び図２１は本実施形態で使用されるリテーナ８の詳細図を示す。図２０は正面図（一部Ｚ−Ｚ断面図を含む）を示し、図２１は斜視図を示す。断面四角形状の負荷ローラ転走路９及び方向転換路１６に合わせて、リテーナ８の正面形状は四角形状に形成される。リテーナ８の４辺の中央部分には、潤滑剤を収容するための逃げ溝３１が形成される。リテーナ８の中央部分にも潤滑剤を保持するための貫通孔３２が形成される。また正面図において、リテーナ８の下側の２つの角部３３ａ，３３ｂは円弧状に面取りされ、上側の２つの角部３３ｃ，３３ｄは直線状に面取りされる。これによりリテーナ８の上下を区別することができ、リテーナ８の姿勢を間違えて負荷ローラ転走路９及び無負荷ローラ戻し通路１０に組み込むのを防止できる。

リテーナ８の正面には、リテーナ８の両側に配置される一対のローラ７の軸線を、所定の角度（α）に保つ第１の傾斜面３４（図２１中斜線で示す）と、リテーナ８の両側に配置される一対のローラ７の軸線を、角度（α）と異なる所定の角度（β）に保つ第２の傾斜面３５（図２１中斜線で示す）とが形成される。第１の傾斜面３４と第２の傾斜面３５との境界には稜線３６が形成される。ローラ７は稜線３６を挟んだ第１の傾斜面３４と第２の傾斜面３５との間でリテーナ８との接触位置が変動する。ローラ７が接触位置を変動しやすいようにリテーナ８には窪み部３８，３９が形成される。なお第１の傾斜面３４及び第２の傾斜面３５はリテーナ８の正面のみに形成されてもよいし、正面及び背面に形成されてもよい。

図２０に示されるように、ローラ７及びリテーナ８が負荷ローラ転走路９を移動する間は、ローラ７及びリテーナ８はねじ軸５の中心線上の点Ａを中心に半径ＲＣＤ／２の円弧上を
移動する。一方、ローラ７及びリテーナ８が方向転換路１６を移動する間は、ローラ７及びリテーナ８は方向転換路１６の中心Ｂを中心に半径Ｒの円弧上を移動する。ローラ７が負荷ローラ転走路９を移動する間は、ローラ７の角部７ａが負荷ローラ転走路９の内周側になり、方向転換路１６を移動する間はローラ７の角部７ｂが方向転換路１６の内周側になる。ローラ７の中心からみると、角部７ａの方向と角部７ｂの方向は略９０度ずれている。このため、ローラ７が負荷ローラ転走路９を移動する間は、ローラ７はリテーナ８の第１の傾斜面３４に接触し、ローラ７が方向転換路１６を移動する間は、ローラ７はリテーナ８の第２の傾斜面３５に接触する。ローラ７が負荷ローラ転走路９から方向転換路１６に切り替わったときに、ローラ７とリテーナ８との接触位置が変動する。

図２２は負荷ローラ転走路９及び方向転換路１６の斜視図を示す。ローラ７が負荷ローラ転走路９を移動する間は、負荷ローラ転走路９の角部９ａが内周側になり、方向転換路１６を移動する間は、方向転換路１６の角部１６ａが内周側になることがわかる。

図２３は負荷ローラ転走路９を移動するローラ７及びリテーナ８を示す。リテーナ８の両側のローラ７はクロス配列されているので、図２３（Ａ）と図２３（Ｂ）ではリテーナ両側のローラ７の姿勢が異なっている。負荷ローラ転走路９では、リテーナ８の第１の傾斜面３４とローラ７とが接触し、ねじ軸５の軸線方向からみて（この図２３に示される状態）、リテーナ８の両側に配置される一対のローラ７の軸線間の角度は所定の角度αに保たれる。そしてねじ軸５の軸線方向からみて、複数のローラ７の軸線は、円形状の負荷ローラ転走路９の中心Ａ（ねじ軸の軸線）に向かう。より詳しくは中心Ａよりも僅かに手前で交差し、中心Ａでは僅かな寸法Ｓ１だけずれる。

図２４は負荷ローラ転走路９におけるリテーナ８の断面図（リテーナ８の対角線付近で且つ第１の傾斜面３４上で切断した断面図）を示す。リテーナ８は内周側が薄く、外周側が厚い。リテーナ８の内周側の横幅Ｗ１は外周側の横幅Ｗ２よりも小さい。

図２５は方向転換路１６を移動するローラ７及びリテーナ８を示す。リテーナ８の両側のローラ７はクロス配列されているので、図２５（Ａ）と図２５（Ｂ）ではリテーナ両側のローラ７の姿勢が異なっている。方向転換路１６では、リテーナ８の第２の傾斜面３５とローラ７とが接触し、方向転換路１６が含まれる平面から直交する方向からみて（図２５に示される状態）、ローラ７の軸線は所定の角度βに保たれる。そして複数のローラ７の軸線は、円弧形状の方向転換路１６の中心Ｂに向かう。より詳しくは中心Ｂよりも僅かに手前で交差し、中心Ｂでは僅かな寸法Ｓ２だけずれる。

方向転換路１６の曲率半径Ｒは負荷ローラ転走路９の曲率半径RCD/2よりも小さいので
、ローラ７の軸線を中心に向かわせるために角度βは角度αよりも大きく設定される。

図２６は方向転換路におけるリテーナ８の断面図（リテーナの対角線付近で且つ第２の傾斜面３５上で切断した断面図）を示す。リテーナ８は内周側が薄く、外周側が厚い。リテーナ８の内周側の横幅Ｗ３は外周側の横幅Ｗ４よりも小さい。

負荷ローラ転走路９において、リテーナ８がローラ７の軸線をねじ軸５の軸線方向からみて負荷ローラ転走路９の円形状の軌道の中心に向かわせた状態でローラを移動させるので、ローラ７が所定の軸線から傾くスキューを起こすことなく、負荷ローラ転走路９に沿ってローラ７が円滑に移動する。また、方向転換路１６（無負荷ローラ戻し通路１０の曲線部）において、ローラ７の軸線を方向転換路１６が含まれる平面と直交する方向からみて、方向転換路１６の円弧状の軌道の中心に向かわせた状態でローラ７を移動させるので、ローラ７がスキューを起こすことなく、円弧状の方向転換路１６に沿って円滑に移動する。

負荷ローラ転走路９や方向転換路１６では曲線状の経路に沿ってリテーナ８が移動するので、リテーナ８が負荷ローラ転走路９や方向転換路１６の壁面に接触するおそれがある。この実施形態によれば、リテーナ８に負荷ローラ転走路９及び方向転換路１６に対応して第１の傾斜面３４及び第２の傾斜面３５を設けているので、負荷ローラ転走路９及び方向転換路１６の両方でリテーナ８が通路の壁面に接触するのを防止できる。

無負荷ローラ戻し通路１０の直線部１１では、リテーナ８とローラ７との間に僅かな隙間が空くことになるが、直線部１１では隙間に関わらずローラ７及びリテーナ８が円滑に移動し易い。

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他の実施形態にも具現化できる。例えば循環部材には、この実施形態のようなエンドキャップ方式の循環部材に限られることなく、リターンパイプ方式等様々な方式の循環部材を用いることができる。またこの実施形態では、直径と長さが略等しい円筒形状のローラを用い、無負荷ローラ戻し通路の断面形状を正方形に形成したが、この他にも直径と長さとが異なる円筒形状のローラを用い、無負荷ローラ戻し通路の断面形状をローラの形状に合わせて長方形に形成してもよいし、他にも円錐形状のローラを用い、無負荷ローラ戻し通路の断面形状を円錐形状のローラに合わせた台形形状に形成してもよい。

さらに方向転換路の軌道は曲率一定の円弧状でなくても、クロソイド曲線等様々な曲線であってもよい。

本明細書は、２００４年１１月１２日出願の特願２００４−３２８４９６に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

Claims (8)

1. 外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、
   内周面に前記ねじ軸の前記ローラ転走溝に対向する螺旋状のローラ転走溝が形成されたナットと、
   前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナットの前記ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路が形成される循環部材と、
   前記負荷ローラ転走路及び前記無負荷ローラ戻し通路に配列される複数のローラと、
   前記複数のローラ間に介在されるリテーナと、を備え、
   前記ローラに接触する前記リテーナの正面に、
   前記負荷ローラ転走路において、前記リテーナの両側に配置される一対の前記ローラの軸線間の角度を、前記ねじ軸の軸線方向からみて所定の角度（α）に保つ第１の傾斜面と、
   前記無負荷ローラ戻し通路の曲線状に伸びる曲線部において、前記リテーナの両側に配置される一対の前記ローラの軸線間の角度を、前記曲線部が含まれる平面と直交する方向からみて前記角度（α）と異なる所定の角度（β）に保つ第２の傾斜面と、を形成することを特徴とするローラねじ。
2. 前記負荷ローラ転走路において、前記ねじ軸の軸線方向からみて、前記複数のローラの軸線は、前記負荷ローラ転走路の円形状の軌道の中心に向かい、
   前記無負荷ローラ戻し通路の曲線部において、前記曲線部が含まれる平面と直交する方向からみて、前記複数のローラの軸線は、前記曲線部の曲線形状の軌道の中心に向かうことを特徴とする請求項１に記載のローラねじ。
3. 前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面との境界に稜線が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のローラねじ。
4. 前記ねじ軸の前記ローラ転走溝は断面Ｖ字形状に形成され、
   前記ナットの前記ローラ転走溝も断面Ｖ字形状に形成され、
   断面略四角形状の前記負荷ローラ転走路及び前記無負荷ローラ戻し通路には、前記ローラの進行方向から見た状態において、隣接するローラの軸線が互いに直交するように、円筒形状の複数のローラがクロス配列されることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のローラねじ。
5. 前記無負荷ローラ戻し通路は、
   前記ねじ軸の軸線と平行に直線状に伸びる直線部と、この直線部の両側に設けられ、前記負荷ローラ転走路に接続される前記曲線部と、を有することを特徴とする請求項１ないし４に記載のローラねじ。
6. 外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、
   内周面に前記ねじ軸の前記ローラ転走溝に対向する螺旋状のローラ転走溝が形成されたナットと、
   前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナットの前記ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路が形成される循環部材と、
   前記負荷ローラ転走路及び前記無負荷ローラ戻し通路に配列される複数のローラと、
   前記複数のローラ間に介在されるリテーナと、を備え、
   前記ローラに接触する前記リテーナの正面に、
   前記リテーナの両側に配置される一対の前記ローラの軸線間の角度を、所定の角度（α）に保つ第１の傾斜面と、
   前記リテーナの両側に配置される一対の前記ローラの軸線間の角度を、前記角度（α）と異なる所定の角度（β）に保つ第２の傾斜面と、を形成することを特徴とするローラねじ。
7. 外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、
   内周面に前記ねじ軸の前記ローラ転走溝に対向する螺旋状のローラ転走溝が形成されたナットと、
   前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナットの前記ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路が形成される循環部材と、
   前記負荷ローラ転走路及び前記無負荷ローラ戻し通路に配列される複数のローラと、
   前記複数のローラ間に介在されるリテーナと、を備え、
   前記ローラに接触する前記リテーナの正面に、
   前記負荷ローラ転走路において、前記リテーナの両側に配置される一対の前記ローラの軸線間の角度を、前記ねじ軸の軸線方向からみて所定の角度（α）に保つ第１の傾斜面を形成し、
   前記負荷ローラ転走路において、前記ねじ軸の軸線方向からみて、前記複数のローラの軸線は、前記負荷ローラ転走路の円形状の軌道の中心に向かうことを特徴とするローラねじ。
8. 外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、
   内周面に前記ねじ軸の前記ローラ転走溝に対向する螺旋状のローラ転走溝が形成されたナットと、
   前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナットの前記ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路の一端と他端を接続する無負荷ローラ戻し通路が形成される循環部材と、
   前記負荷ローラ転走路及び前記無負荷ローラ戻し通路に配列される複数のローラと、
   前記複数のローラ間に介在されるリテーナと、を備え、
   前記ローラに接触する前記リテーナの正面に、
   前記無負荷ローラ戻し通路の曲線状に伸びる曲線部において、前記リテーナの両側に配置される一対の前記ローラの軸線間の角度を、前記曲線部が含まれる平面と直交する方向からみて所定の角度（β）に保つ第２の傾斜面を形成し、
   前記無負荷ローラ戻し通路の曲線部において、前記曲線部が含まれる平面と直交する方向からみて、前記複数のローラの軸線は、前記曲線部の曲線形状の軌道の中心に向かうことを特徴とするローラねじ。

Images