WO2005026581A1

WO2005026581A1 - ローラねじ

Info

Publication number: WO2005026581A1
Application number: PCT/JP2004/012748
Authority: WO
Inventors: Akihiro Teramachi; Hidekazu Michioka; Hiroshi Niwa; Kentaro Nishimura
Original assignee: Thk Co., Ltd.
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2005-03-24
Also published as: JP2011080602A; US20060248973A1; EP2206935B1; KR20060126442A; EP2206935A3; US7832300B2; TW200521356A; EP1666768A4; CA2536373A1; JP4980460B2; EP1666768B1; JP4722703B2; TWI337233B; EP1666768A1; JPWO2005026581A1; EP2206935A2; DE602004031348D1

Abstract

　外周面に螺旋状のローラ転走溝１ａが形成されたねじ軸１と、内周面にローラ転走溝１ａに対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝２ａが形成されたナット部材２と、ねじ軸１のローラ転走溝１ａとナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとの間の負荷ローラ転走路３の一端と他端を繋ぐローラ戻し路５が内部に形成されるリターンパイプ４と、負荷ローラ転走路３及びローラ戻し路５内に収容される複数のローラ６と、を備え、ローラ６がリターンパイプ４の軸線方向に移動するにしたがってその姿勢を変化するように、ローラ戻し路５がねじられるようにすることによって、組立て易くて構造的にも簡単で、しかも円滑にローラを循環させることが可能なローラねじを実現する。

Description

明細書

ローラねじ

技術分野

[0001] 本発明は、ねじ軸とナット部材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。

背景技術

[0002] ねじ軸とナット部材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、ボールを介在させずにすべり接触するねじに比べて、ナット部材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。

[0003] ボールねじでは、ねじ軸の外周面に形成される螺旋状のボール転走溝とナット部材の内周面に形成される螺旋状の負荷ボール転走溝との間に複数のボールを介在させている。ナット部材に対してねじ軸を相対的に回転させると、複数のボールがねじ軸のボール転走溝及びナット部材の負荷ボール転走溝上を転がる。ナット部材の負荷ボール転走溝の一端まで転がったボールは、負荷ボール転走溝の一端と他端を繋ぐボール戻し路が内部に形成されたリターンパイプによって掬い上げられ、負荷ボール転走溝の元の位置に戻される。これによりボールが循環する。

[0004] 近年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考案されている。

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力ローラはその転がり運動する方向に制限がある。このためローラねじの循環路の構造も複雑になる傾向がある

[0005] 特許文献 1には、ナット体の螺旋溝の一端と他端を繋ぎ、ローラを循環させる断面四角形状のローラ循環路を、ナット体の螺旋溝におけるローラ転動部分の両端に連通される直線状のローラ掬い上げ部と、これらローラ掬い上げ部を連通するローラ循環部とで構成することが開示されている。ローラ掬い上げ部は、二つ割り構造のサーキュレータ部材から構成される。一方、ローラ掬い上げ部を連通するローラ循環部は、断面 V字形状の循環溝が形成されたナット体の外周に断面 V字形状の循環溝が形成されたリターンプレートを組み付けて構成される。ローラ掬い上げ部は、ナット体の螺旋溝とローラ循環部との間でローラの転動姿勢が変化するようにローラをスパイラル状に案内する。ローラ循環部は、ローラを一方の掬い上げ部から他方の掬い上げ部へその転動姿勢を変化することなく直線状に案内する。

[0006] 特許文献 1 :特開平 11一 210858号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 転動体にボールを使用したボールねじは製品化されている力 S、転動体としてローラを使用したローラねじは、例えば特許文献 1のように考案されてはいるものの、未だ製品化されているものはなレ、。これは、ローラをナットの負荷ローラ転走溝から掬い上げる際にローラが掬い上げ部分に引っ掛かったり、あるいはローラに複雑な動きをさせるために循環路の構造が複雑になったりすることが原因であると思われる。

[0008] また、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力ローラはその転力^運動する方向に制限がある。これは、ローラをナット部材の負荷ローラ転走溝からローラ戻し路内に掬い上げる際、あるいはローラ戻し路から負荷ローラ転走溝に戻す際に、ローラが負荷ローラ転走路からローラ戻し路へ到る継ぎ目部分に引っ掛かってしまうのが原因の一つであると思われる。

[0009] そこで本発明は、組立て易くて構造的にも簡単で、し力、も円滑にローラを循環させること力 Sできるローラねじを提供することを目的とする。

[0010] また、本発明は、負荷ローラ転走路からローラ戻し路へ到る継ぎ目部分において、ローラを円滑に循環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。

課題を解決するための手段

[0011] 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はない。

[0012] 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（ la)が形成されたねじ軸（1)と、内周面に前記ローラ転走溝（l a)に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝（2a)が形成されたナット部材（2)と、前記ねじ軸（1)のローラ転走溝（la)と前記ナット部材（2)の負荷ローラ転走溝（2a)との間の負荷ローラ転走路 (3)の一端と他端を繋ぐローラ戻し路（5)が内部に形成されるリターンパイプ (4)と、前記負荷ローラ転走路（3)及び前記ローラ戻し路（5)内に収容される複数のローラ（ 6)と、を備え、前記ローラ（6)が前記リターンパイプ (4)の軸線方向に移動するにした力 Sつてその姿勢を変化するように、前記ローラ戻し路（5)がねじられることを特徴とする。

[0013] 請求項 2の発明は、請求項 1に記載のローラねじにおいて、前記ねじ軸（1)の軸線方向における一方向（(1))からの荷重を負荷していたローラ（6)が、前記リターンパイプ (4)を通過することによって前記一方向と逆方向（(2))からの荷重を負荷するように反転することを特徴とする。

[0014] 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、前記リターンパイプ (4)は、直線状に伸びる中央部（14)と、中央部（14)の両側に折り曲げられた一対の端部（15， 15)とを有し、前記中央部（14)内の前記ローラ戻し路（15)がねじられることを特徴とする。

[0015] 請求項 4の発明は、請求項 3に記載のローラねじにおいて、前記中央部（14)内の前記ローラ戻し路（15)は、前記中央部（14)の軸線方向の中央 (E— E)から前記一対の端部（15, 15)に向かって等しい角度ねじられていることを特徴とする。

[0016] 請求項 5の発明は、請求項 1一 4のいずれか 1項に記載のローラねじにおいて、前記リターンパイプ (4)はその軸線方向に沿って分割され、各分割体（23a， 23b)は、前記ローラ戻し路（15)を構成する溝部（26， 27)を有し、前記ローラ戻し路（15)がねじられる区間において、前記溝部（26, 27)の一方の壁面（26a, 27a)が他方の壁面（26a'， 27a' )に対して傾斜し、一方の分割体（23a)の壁面（26a')と、当該壁面 (26a' )と対向する他方の分割体（23b)の壁面（27a' )との間で前記ローラ（6)を案内することを特徴とする。

[0017] 請求項 6の発明は、請求項 1一 5のいずれか 1項に記載のローラねじにおいて、前記リターンパイプ (4)は、中央部（14)と、中央部（14)の両側に折り曲げられた一対の端部（15， 15)とを有し、前記ローラ（6)の側面形状に対応した断面四角形の前記ローラ戻し路（5)が形成される前記一対の端部（15， 15)の先端部（15b, 15b)は、前記ねじ軸（1)の軸線方向から見た状態において前記負荷ローラ転走路（5)の接線方向に配置され、且つねじ軸（1 )の側方から見た状態において前記負荷ローラ転走路（5)のリード角方向に傾けられることを特徴とする。

[0018] 請求項 7の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝（la)が形成されたねじ軸（1) と、内周面に前記ローラ転走溝（la)に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝（2a)が形成されたナット部材 (2)と、前記ねじ軸（1)の前記ローラ転走溝（la)と前記ナット部材（2)の前記負荷ローラ転走溝（2a)との間の負荷ローラ転走路（3)を転がるローラ（6)が循環できるように、前記負荷ローラ転走路（3)に繋がるローラ戻し路（5)が内部に形成される循環部材 (4)と、前記負荷ローラ転走路（3)及び前記ローラ戻し路（ 5)内に収容される複数のローラ（6)と、を備え、前記循環部材 (4)の先端部（15b)には、前記循環部材 (4)と前記ねじ軸（1)のねじ山との接触を避けるように切れ目（18) が形成され、前記切れ目（18)の内側には、前記ねじ軸（1)の軸線方向から見た状態において、前記ねじ山の内部に入り込むローラ案内部（19)が形成され、前記ローラ案内部（19)の位置における、前記ローラ戻し路（5)の断面形状が四角形に形成されることを特徴とするローラねじにより、上述した課題を解決する。

[0019] 請求項 8の発明は、請求項 7に記載のローラねじにおいて、前記ローラ戻し路（5) の軸線方向に沿った前記ローラ案内部（19)の断面形状は、前記ローラ案内部（19) の先端（20)に向かって徐々に幅が狭くなるテーパに形成されることを特徴とする。

[0020] 請求項 9の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝（la)が形成されたねじ軸（1) と、内周面に前記ローラ転走溝（la)に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝（2a)が形成されたナット部材（2)と、前記ねじ軸（1)の前記ローラ転走溝（la)と前記ナット部材（2)の前記負荷ローラ転走溝（2a)との間の負荷ローラ転走路（3)を転がるローラ（6)を循環できるように、前記負荷ローラ転走路（3)に繋がるローラ戻し路（5)が内部に形成される循環部材 (4)と、前記負荷ローラ転走路（3)及び前記ローラ戻し路（ 5)内に収容される複数のローラ（6)と、を備え、前記循環部材 (4)の先端部（15b)には、前記ローラ（6)の側面形状に対応した断面四角形の前記ローラ戻し路（5)が形成され、前記負荷ローラ転走路（3)と前記循環部材 (4)の先端部（15b)との継ぎ目部分にぉレ、て、前記ナット部材（2)の前記負荷ローラ転走溝（2a)と先端部（15b)のローラ戻し路（5)の形状とを一致させることができるように、前記ナット部材（2)の前記負荷ローラ転走溝（2a)が削られることを特徴とするローラねじにより、上述した課題を解決する。

[0021] 請求項 10の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝（la)が形成されたねじ軸（1 )と、内周面に前記ローラ転走溝（la)に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝（2a)が形成されたナット部材 (2)と、前記ねじ軸（1)の前記ローラ転走溝（la)と前記ナット部材（2)の前記負荷ローラ転走溝（2a)との間の負荷ローラ転走路（3)を転がるローラ（6)を循環できるように、前記負荷ローラ転走路（3)に繋がるローラ戻し路（5)が内部に形成される循環部材 (4)と、前記負荷ローラ転走路（3)及び前記ローラ戻し路（ 5)内に収容される複数のローラ（6)と、を備え、前記循環部材 (4)の先端部（15b)には、前記ローラ（6)の側面形状に対応した断面四角形の前記ローラ戻し路（5)が形成され、前記先端部（15b)は、前記ねじ軸（1)の軸線方向から見た状態において前記負荷ローラ転走路（3)の接線方向に配置され、且つねじ軸（1)の側方から見た状態において前記負荷ローラ転走路（3)のリード角方向に傾けられることを特徴とするローラねじにより、上述した課題を解決する。

発明の効果

[0022] 請求項 1の発明によれば、ローラを負荷ローラ転走路からリターンパイプ内に掬い上げる際、またローラをリターンパイプから負荷ローラ転走路に戻す際、断面四角形の負荷ローラ転走路内を転がるローラの姿勢に合わせてローラを掬い上げ、また戻すことができる。したがって、ローラを円滑に循環させることができる。また、ローラを循環させるのは、負荷ローラ転走路の一端と他端を繋ぐリターンパイプのみであるので、ローラねじの組立て及び構造が容易になる。

[0023] リターンパイプは、ローラを数卷き前の負荷ローラ転走路に戻す。請求項 2の発明のように、一方向からの荷重を負荷していたローラを一方向と逆方向からの荷重を負荷するように反転して戻すことで、ローラ戻し路のねじり角度を最小にすることができる。

[0024] リターンパイプの端部ではローラを掬い上げるので、端部でローラの姿勢を変化させるとローラの掬い上げが上手くいかなくなるおそれがある。請求項 3の発明によれば、ローラ掬レ、上げ部から距離が離れたリターンパイプの中央部でローラの姿勢を変化させるので、この問題を解決することができる。

[0025] 請求項 4の発明によれば、中央部の軸線方向の中央を中心としたリターンパイプの両側部分でローラの姿勢を均等に変化させることができる。

[0026] リターンパイプを樹脂成型する場合がある。請求項 5の発明によれば、リターンパイプの分割体にねじられたローラ戻し路を構成する溝部を形成しても、アンダーカットを生じさせないことができる。またこのようにしても、一方の分割体の壁面と、当該壁面と対向する他方の分割体の壁面との間でローラを案内するので、ローラ戻し路内で口ーラの姿勢を確実に規制することもできる。

[0027] クロスローラリングのような環状のローラ転走路に比べて、ローラねじの負荷ローラ転走路ではローラカ^ード角分傾いた状態で転動している。請求項 6の発明によれば、ローラの姿勢をリード角分傾けてリターンパイプ力負荷ローラ転走路へ戻すことで、リターンパイプ力負荷ローラ転走路へ入るときにローラの姿勢が変化することがなく（ローラの軸線が傾く所謂スキューが生じることがなく）、負荷ローラ転走路にローラをすんなり戻すことができる。また、負荷ローラ転走路からリターンパイプ内にローラをすんなり導くこともできる。

[0028] 請求項 7の発明によれば、循環部材の先端部にローラ案内部を設けることによって、負荷ローラ転走路とローラ戻し路との断面形状の連続性をもたせることができ、これにより負荷ローラ転走路からローラ戻し路へ到る継ぎ目部分において、ローラを円滑に循環させること力 Sできる。

[0029] 請求項 8の発明によれば、断面四角形のローラ戻し路が形成されていない、負荷口一ラ転走溝とローラ案内部との隙間をより小さくすることができ、したがって、負荷ローラ転走路とローラ戻し路との断面形状の連続性をよりもたせることができる。

[0030] ローラ戻し路は、負荷ローラ転走路よりも若干その径が大きく設定される。請求項 9 の発明によれば、ナット部材の負荷ローラ転走溝と循環部材の先端部の形状を一致させることができ、負荷ローラ転走路からローラ戻し路へ到る継ぎ目部分において段差が生じることがなレ、。したがって、ローラを円滑に循環させることができる。また、口ーラが循環部材から負荷ローラ転走溝に入ってレ、くときの応力を緩和することができる。

[0031] クロスローラリングのような環状のローラ転走路に比べて、ローラねじの負荷ローラ転走路ではローラがリード角分傾いた状態で転動している。請求項 10の発明によれば、ローラの姿勢をリード角分傾けて循環部材から負荷ローラ転走路へ戻すことで、循環部材力負荷ローラ転走路へ入るときにローラの姿勢が変化することがなく（口ーラの軸線が傾く所謂スキューが生じることがなく）、負荷ローラ転走路内にローラをすんなり戻すことができる。また、負荷ローラ転走路から循環部材内にローラをすんなり導くこともできる。

図面の簡単な説明

[0032] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態におけるローラねじを示す側面図である。

[図 2]図 2は、ねじ軸を示す側面図である。

[図 3]図 3は、ローラ転走溝及び負荷ローラ転走溝の詳細断面図である。

[図 4]図 4は、荷重と予圧による変位の関係を示すグラフである。

[図 5]図 5は、ナット部材を示す平面図である。

[図 6]図 6は、ナット部材を示す正面図である。

[図 7]図 7は、ナット部材を示す平面図（リターンパイプを取り外した状態）である。

[図 8]図 8は、ナット部材を示す正面図（リターンパイプを取り外した状態）である。

[図 9]図 9は、リターンパイプを示す図である。

[図 10]図 10は、リターンパイプを示す図である。

[図 11]図 11は、リターンパイプの分割体を示す図である。

[図 12]図 12は、リターンパイプの分割体を示す図である。

[図 13]図 13は、ナット部材の、リターンパイプが据え付けられる部分の詳細図である。

[図 14]図 14は、リターンパイプを示す図である。

[図 15]図 15は、リターンパイプの中央部におけるローラ戻し路の断面形状の変化を示す断面図である。

[図 16]図 16は、ローラの姿勢の変化を示す図である。

[図 17]図 17は、ローラ間に介在されるスぺーサを示す図である。

[図 18]図 18は、負荷ローラ転走路とリターンパイプの継ぎ目を示す平面図である。 [図 19]図 19は、図 18の A部拡大図である。

[図 20]図 20は、負荷ローラ転走路とリターンパイプの継ぎ目を示す断面図である。符号の説明

[0033] 1 ナット部材、 la ローラ転走溝、 2 ナット部材、 2a 負荷ローラ転走溝、 3 負荷ローラ転走路、 4 リターンパイプ、 5 ローラ戻し路、 6 ローラ、 14 中央部、 15 端部、 15a 円弧部、 15b 先端部、 18 切れ目、 19 ローラ案内部、 20 ローラ案内部の先端、 23a, 23b 分割体、 26, 27 溝部、 26a,， 27a' 壁面。

発明を実施するための最良の形態

[0034] 図 1は、本発明の一実施形態におけるローラねじを示す。ローラねじは、外周面に螺旋状のローラ転走溝 laが形成されたねじ軸 1と、内周面に前記ローラ転走溝 laに対応する螺旋状の負荷ローラ転走溝 2aが形成されて、ねじ軸 1に相対的に回転可能に組み付けられたナット部材 2とを備える。ナット部材 2には、ねじ軸 1のローラ転走溝 laとナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2aとの間の負荷ローラ転走路 3の一端と他端を繋ぐ循環部材としてのリターンパイプ 4が取り付けられる。リターンパイプ 4の内部には軸線方向に沿って断面四角形、この実施形態では正方形のローラ戻し路 5が形成される。ねじ軸 1のローラ転走溝 laとナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2aとの間の負荷ローラ転走路 3、及びリターンパイプ 4内のローラ戻し路 5には複数のローラ 6が配歹 IJ '収容される。ねじ軸 1のナット部材 2に対する相対的な回転に伴って、ナット部材 2 がねじ軸 1に対してねじ軸 1の軸線方向に相対的に直線運動する。このとき、ローラ 6 はローラ転走溝 laと負荷ローラ転走溝 2aとの間を転がり運動する。負荷ローラ転走溝 2aの一端まで転がったローラ 6は、リターンパイプ 4内のローラ戻し路 5に導かれ、数卷き前の負荷ローラ転走溝 2aの他端に戻される。これにより、ローラ 6が負荷ローラ転走路 3及びローラ戻し路 5で構成されるローラ循環路を循環する。

[0035] 図 2はねじ軸 1を示す。ねじ軸 1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 laが形成される。ローラ転走溝 laの断面は V字形状で、その開き角度は 90° に設定される。ねじには一条ねじ、ニ条ねじ、三条ねじ等様々なものを用いることができる力 S、この実施形態ではニ条ねじを用いている。

[0036] 図 3はねじ軸 1のローラ転走溝 la及びナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2aの詳細図を示す。ナット部材 2にはローラ転走溝 laに対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝 2a が形成される。ナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2aの断面も V字形状で、その開き角度は 90° に設定される。ローラ転走溝 laと負荷ローラ転走溝 2aとにより断面四角形、この実施形態では断面正方形の負荷ローラ転走路 3が形成される。負荷ローラ転走路 3には、複数のローラ 6が負荷ローラ転走路に沿って見た状態において隣接するローラ 6の回転軸 7， 8が互いに直交するようにクロス配列される。

[0037] ボールねじでは、ボールがねじ軸の軸線方向の一方向及び該ー方向と反対の他方向の荷重を負荷する。これに対してローラ 6は、その周面がローラ転走溝 laの一方の壁面と該壁面に対向する負荷ローラ転走溝 2aの一方の壁面との間で圧縮されることで荷重を負荷するので、ねじ軸 1の軸線方向の一方向の荷重しか負荷できない。本実施形態のようにローラ 6をクロス配列することで、ねじ軸 1の軸線方向の一方向 (1) 及び他方向 (2)の荷重を負荷することができる。ねじ軸 1の軸線方向の一方向 (1)の荷重を負荷するローラを α群とレ、い、他方向 (2)の荷重を負荷するローラを β群とレ、う。

[0038] ローラ 6の直径 Dは軸線方向の長さ Lよりも大きい。ローラ 6の直径 Dには、ローラ転走溝 laの壁面 9と該壁面 9に対向する負荷ローラ転走溝 2aの壁面 10との間の距離よりも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 3 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部材 2の内部に存在する。ローラ 6は負荷ローラ転走路 3内でクロス配列されているので、ローラ 6からナット部材 2に加わる荷重は隣接するローラ 6, 6で互いに反発する方向に作用する。初期状態では、各ローラ 6には予圧荷重 Aが作用しており、上下左右方向に荷重が釣り合つている。この状態からナット部材 2に軸線方向荷重 Pを作用させ、ナット部材 2が軸線方向に δ変位したとする。ナット部材 2の変位によってローラひ群の各ローラ 6の荷重は Βだけ増えて Α+Βとなり、ローラ j3群の各ローラの荷重は Cだけ減って A— Cとなる。

[0039] 図 4はこの関係を詳しく示す。オーバーサイズのローラ 6を揷入して予圧を付与しているので、初期状態でローラひ群のローラは δ 1だけ、ローラ j3群のローラは δ 2だけ、それぞれ弾性変形している。そのときに生じている荷重が予圧荷重で Αとなる。そこに軸線方向荷重 Pが作用して軸線方向変位 δを生じると、ローラひ群では弾性変位線図に沿って変位が増加し、ローラ β群では弾性変位線図に沿って変位が減少してレ、ることになる。これによりローラ α群に作用している荷重は Α+Βとなり、ローラ群に作用している荷重は A— Cになる。したがって作用荷重 Pが Bと Cとに分けられ、ローラひ群及びローラ群に方向を変えて作用したことになる。この状態に変わっても内部荷重は釣り合っていなければならないので、簡略的に式で表すと、

(A + B)- (A-C)-P = 0

.-. B + C = P

となる。

[0040] 予圧を付与することによって剛性が高くなるのは、荷重を受けるローラ数が増えて、一個あたりのローラ荷重が減ったことに因る。ローラ 6の直径に規定寸法よりも小さい予圧の無いローラを用いると、軸線方向荷重を受けるローラ 6はひ群又は /3群の一方のみである。しかし、予圧を付与することによって、上述のようにローラひ群及び口ーラ i3群の双方が荷重を受けるようになるので、荷重を受けるローラ数が倍になる。このため作用する外力に対してナット部材 2内に存在するローラ 6を有効に活かし、本来荷重を受けないローラ 6も荷重を受けられるように負荷を分布させることができる。

[0041] 図 3に示されるように、ねじ軸 1のローラ転走溝 la及びナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2aそれぞれの溝の底部には溝に沿ってさらに逃げ溝 lb, 2bが形成される。ローラ 6の上面と周囲面との交差部分、及び底面と周囲面との交差部分には、丸み 6aが付けられている。ローラ 6の軸線方向の寸法 Lはローラ 6の直径 Dよりも小さいので、転がり運動しているときにローラ 6が偏ってローラ 6の丸み 6aが逃げ溝 lb, 2bに接触すること力 Sある。ローラ 6に予圧を与えるとこの偏り現象が生じ易い。ローラ 6が偏ったとき抵抗が生じてローラ 6の回転を妨げないように、逃げ溝 lb, 2bの丸み半径はローラの丸み半径よりも大きく設定される。また逃げ溝 lb， 2bを形成することで、 V溝の尖つた先端を切削加工する必要もなくなるので、切削の加工性も勿論向上する。

[0042] 図 5及び図 6はナット部材 2を示し、図 7及び図 8はリターンパイプ 4を取り外したナツト部材 2を示す。図 5及び図 7はナット部材の平面図を示し、図 6及び図 8はねじ軸 1 の軸線方向からみたナット部材 2の正面図を示す。図 1に示されるようにナット部材 2 は 2つの分離ナット 12， 12に分離されていて、 2つの分離ナット 12， 12間にはシム 1 3が介在されている。このシム 13は、ローラ 6に予圧をかけるために設けられるのではなぐ製造を容易にする観点から設けられている。ナット部材 2が軸線方向に長くなると、リードを精度良く加工するのも困難になる。ナット部材 2の半分の軸線方向の長さの分離ナット 12, 12それぞれにリードを形成し、後にシム 13を介して 2つの分離ナツトを結合させる。そして 2つの分離ナット 12, 12の軸線方向に明けられたボルト揷入穴 22にボノレト 25を通し、分離ナット 12， 12を挟むようにボノレト 25とナット咅 B材 2を木目手方の部品に取り付けるためのフランジ 16とをねじ結合して、 2つの分離ナット 12， 1 2を結合する。シム 13は、 2つの分離ナット 12， 12が周方向にずれているときに、周方向に位置決めする役割を果たす。 2つの分離ナット 12, 12の互いに向かい合う端面が合わされたときに、 2つの分離ナット 12, 12のボルト揷入穴 22が位置決めされるのであれば、シム 13は不要になる。また、ボルト揷入穴 22の径がボルト 25よりも大きい馬鹿穴であれば、シム 13が不要になる。

[0043] 図 9及び図 10はナット部材 2に取り付けられるリターンパイプ 4を示す。ナット部材 2 には、循環すべきローラ列に対応して複数のリターンパイプ 4が取り付けられる。リターンパイプ 4は、負荷ローラ転走路 3の一端と他端とを繋ぎ、負荷ローラ転走路 3の一端まで転がったローラ 6を数卷き手前の負荷ローラ転走路 3の他端に戻す。リターンパイプ 4の内部には軸線方向に沿って断面正方形のローラ戻し路 5が形成される。このリターンパイプ 4は、直線状に延びる中央部 14と、中央部の両側に約 90° 折り曲げられた一対の端部 15とを有し、その全体形状が門形に形成される。端部 15は曲率一定の円弧部 15aと円弧部 15aから伸びる直線状の先端部 15bとからなる。図 9 (c )に示されるように中央部 14の軸線に対して一対の端部 15は互いに反対方向にねじられ、これにより図 9 (b)、図 10 (a)に示されるように、先端部 15bはねじ軸 1の側方から見た状態において、リード角方向に互いに逆方向に傾けられる。また、図 10 (c)に示されるように、ねじ軸 1の軸線方向から見た状態において、先端部 15bは負荷ローラ転走路の接線方向を向いている。リターンパイプ 4をナット部材 2に据え付け、リターンパイプ 4の中央部 14を水平方向に配置した状態において、リターンパイプ 4の端部の先端 28は、ねじ軸 1の軸線を含む水平面 17まで伸びる。

[0044] クロスローラリングのような環状のローラ転走路に比べて、螺旋状の負荷ローラ転走路 3ではローラ 6の軸線がリード角分傾いている。円滑にローラを循環させるためには、ローラ 6が負荷ローラ転走路 3からリターンパイプ 4内に導かれる際、またリターンパイブ 4内力負荷ローラ転走路 3に戻される際のローラ 6の姿勢が極めて大事である。ローラ ₆の姿勢をリード角分傾けてリターンパイプ ₄から負荷ローラ転走路 ₃へ戻すことで、リターンパイプ 4から負荷ローラ転走路 3へ入るときにローラ 6の姿勢が変化すること力 Sなく（ローラ 6の軸線が傾く所謂スキューが生じることがなく）、負荷ローラ転走路 3にローラ 6をすんなり戻すことができる。また、負荷ローラ転走路 3からリターンパイプ 4内にローラ 6をすんなり導くこともできる。

[0045] リターンパイプ 4とねじ軸 1のねじ山との干渉を避けるために、先端部 15bにはローラ 6の軌道の中心線に沿ったアーチ形状の切れ目 18が形成される。ねじ軸 1の軸線方向からみた切れ目 18の形状は、円弧形状に形成される。また、切れ目 18の内側にはねじ軸 1の軸線方向から見た状態において、ねじ山の内部に入り込むローラ案内部 19が形成される。ローラ案内部 19の位置における、ローラ戻し路 5の断面形状は四角形、この実施形態では正方形に形成される。ローラ案内部 19を設けることによつて、リターンパイプ 4の軸線に直交する面でのローラ戻し路 5の断面形状が正方形に形成される区間が長くなる。このため、断面正方形のローラ戻し路 5が形成されてレ、ない隙間 hを小さくすることができ、負荷ローラ転走路 3とローラ戻し路 5との断面形状の連続性をもたせることができる。図 9 (b)に示されるように、ローラ案内部 19の先端 20は、ねじ軸 1の側方からみた状態において直線状で、水平面 17に対してリード角だけ傾けられている。また、隙間 hをより小さくすることができるように、リターンパイプ 4の軸線方向に沿ったローラ案内部 19の断面は、先端 20に向かって徐々に幅が狭くなるテーパに形成される（図 11参照）。

[0046] ローラ 6は、断面正方形の負荷ローラ転走路 3内を転がった後、リターンパイプ 4内に導かれる。負荷ローラ転走路 3で負荷を受けながら螺旋状に移動するローラから負荷を解放すれば、ローラは自然に負荷ローラ転走路 3のリード角方向及び接線方向に移動する。上述の隙間 hが大きいと、負荷ローラ転走路 3とリターンパイプ 4との継ぎ目部分にローラ 6が引っ掛かったり、ローラ 6の軸線が傾いたりする所謂スキューが生じるおそれがある。ローラ案内部 19を設けることにより、隙間 hを小さくすることができ、したがって、ローラ 6を負荷ローラ転走路 3のリード角方向及び接線方向へ円滑に移動させることができる。ローラ 6は、切れ目 18が形成されている部分の先端部 15b にも勿論案内されているが、ねじ山の内部に入り込むローラ案内部 19を設けることによって、さらに安定して案内することが可能になる。

[0047] ここで、リターンパイプ 4は、切削加工により製造されても樹脂成型により製造されてもよレ、。この図 9及び図 10では、切削加工により製造した例を示す。リターンパイプ 4 は中央部の中央で軸線方向に分割され、且つ軸線方向に沿って分割され、トータノレで 4分割されている。図 10 (b)に示される分割体 23aと分割体 24bとは同じ形状で、分割体 23bと分割体 24aとも同じ形状である。図 1 1は分割体 23aを示し、図 12は分割体 23bを示す。リターンパイプ 4の外形が円形であるのに対してローラ戻し路 5は正方形であるので、正方形の対角の位置でリターンパイプ 4を分割すると、リターンパイプ 4の肉厚が薄くなつてしまう。このため、正方形の一辺の中心位置と該一辺に向かい合う他の辺の中心位置とを結ぶ線でリターンパイプ 4を分割し、この線でローラ案内部 19も分割する。なお、この実施例ではリターンパイプを 4分割した例について示しているが、部品点数を削減する観点からリターンパイプは 2分割されてもよい。

[0048] 各分割体 23a， 23bには、ローラ戻し路 5を構成する溝部 26， 27が形成される。溝咅 26, 27は、一対の壁面と 26a, 27aと、底咅 B26b, 27bと力ら構成される。詳しくは後述するが、溝部 26, 27は端部 15区間でねじられることなぐその断面形状は端部 15の軸線方向に移動しても変化することがない。一方溝部 26， 27は中央部 14区間でねじられており、その断面形状は端部 15の軸線方向に移動するにしたがって変化する。図 9 (c)に示されるように、端部 15から中央部 14の軸線方向の中央まででローラ 6がひ。姿勢を回転され、また中央部の軸線方向の中央から端部まででローラ 6がひ。姿勢を回転される。これにより、あた力もリターンパイプ 4の端部 15で掬い上げられたローラ 6の姿勢が、中央部 14の軸線方向の中央で一致するようになる。

[0049] 図 13は、ナット部材 2の、リターンパイプ 4が据え付けられる部分の詳細図を示す。

ナット部材 2には、リターンパイプ 4の端部 15が揷入されるリターンパイプ嵌合穴 21が複数明けられる。このリターンパイプ嵌合穴 21は、平面図上ねじ軸 1の両側に数ピッチの間隔を空けて明けられ、負荷ローラ転走路 3まで延びている。リターンパイプ 4の端部 15がリターンパイプ嵌合穴 21に嵌入される。リターンパイプ 4には、取り付け座が形成され、ボルト等によってナット部材 2に固定される。

[0050] リターンパイプ嵌合穴 21は複数の座ぐりから構成される。上述のようにリターンパイプ 4の端部 15はリード角に応じて傾けられ、また負荷ローラ転走路 3の接線方向に向けられている。このような複雑な形状のリターンパイプ 4を据え付けることができるように、ナット部材 2には複数の座ぐり（a) (e)が互いに平面図上位置をずらせて、また互いに深さを異ならせて複数空けられる。ローラねじではローラ戻し路 5の断面形状が正方形であるのに対し、リターンパイプ 4の外形が円形である。このためナット部材 2に大きな穴を空ける必要がある。仮にナット部材 2に負荷ローラ転走溝 2aまで貫通する長穴を形成して、該長穴内にリターンパイプ 4を据え付けると、ナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2aを必要以上に破ってしまうおそれがあるが、座ぐりにすることでこの問題を解決することができる。

[0051] 図 14はリターンパイプ 4を示し、図 15はリターンパイプ 4の中央部 14におけるローラ戻し路 5の断面形状の変化を示す。リターンパイプ 4の中央部 14のローラ戻し路 5は、ローラ 6が中央部 14の軸線方向に移動するにしたがってその姿勢を変化するようにねじられている。中央部 14内のローラ戻し路 5は、中央部 14の軸線方向の中央位置 E—Eから両端 A— A又は I Iに向かって等しい角度ねじられていて、位置 A— A力位置 E—Eまでのねじり角度 α ° は、位置 Ε_Εから I Iまでのねじり角度 α ° に等しい。すなわち、ここでは一対の端部 15, 15から掬い上げられたローラ 6を中央部 14の中央位置 Ε— Εで姿勢を一致させることができるように、ローラ戻し路 5をねじってレ、る。なお、ローラ戻し路 5は中央部 14のみでねじれるのに限られることなぐねじり区間を長くとるために端部 15， 15に至ってねじってもよい。

[0052] リターンパイプ 4内に導かれたローラ 6は、端部 15内で一定の姿勢を保ったまま軸線方向に移動する。中央部 14内に導かれると、ローラ 6は位置 Α— Αから位置 I一ほで除々に、例えば右回りに回転しながら軸線方向に移動する。ローラ 6が他方の端部 1 5に移動すると、端部 15内で一定の姿勢を保ったまま軸線方向に移動する。その後、ローラは負荷ローラ転走路 3に戻される。

[0053] 分割体 23a， 23bは、ローラ戻し路 5を構成する溝部 26, 27を有する。中央部 14のローラ戻し路 5がねじられる区間において、溝部 26の一方の壁面 26aが他方の壁面 26&Ίこ対して傾斜し、そして一方の分割体 23aの壁面 26a' (分割面 29に直交する面）と、当該壁面 26aと対向する他方の分割体 23bの壁面 27a' (分割面 29に直交する面）との間でローラ 6を案内する。これはリターンパイプ 4を樹脂成型した場合の型抜きの容易さ、すなわちアンダーカットを生じさせないことを考慮したものである。このように構成しても、ローラ 6の姿勢は一方の壁面 26a'と他方の壁面 27a'との間で確実に規制される。なお分割体 23a， 23bの分割面 29もローラ戻し路 5のねじりに合わせてねじれてレ、る力 S、樹脂成型の容易さを考慮するとねじらなレ、こともある。

[0054] 図 16はローラ 6の姿勢の変化を示す図である。図中（a)は平面図を示し、図中（b) はねじ軸 1の軸線方向からみた図を示す。ローラ 6は負荷ローラ転走路 3の一端から数卷き手前の負荷ローラ転走路 3の他端に戻される。ローラ戻し路 5においてローラ 6 の姿勢を回転させる角度を最小にすべぐローラ 6はリターンパイプ 4を通過することでちようど反転する。具体的には、図中一端 P1に位置するローラ 6の辺 ABがねじ軸 1のローラ転走溝 la上を転がり、ローラ 6の辺 CDがナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2a上を転がり、軸線方向 (1)の荷重を負荷する。ローラ 6がリターンパイプ 4を通過して他端 P2まで移動すると、ローラ 6はリターンパイプ 4に直交する線 30を中心として反転する。そしてローラ 6の辺 CDがねじ軸 1のローラ転走溝 la上を転がり、ローラ 6の辺 ABがナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2aを転がり、方向 (2)の荷重を負荷するようになる。このようにローラ 6を反転させると、ローラ戻し路 5のねじり角度を最小にすること力 Sできる。ローラ 6を反転させないことも可能である力この場合はリターンパイプ内でローラをさらに 45° , 90° 等姿勢を回転させる必要がある。

[0055] 図 17はローラ 6間に介在されるスぺーサ 31を示す。スぺーサ 31の両端には、隣り合うローラ 6の外周面に形状を合わせ、ローラ 6の外周面に摺動自在に接触する曲面状凹部 31a， 31aが形成される。曲面状凹部 31a, 31aはローラをクロス配列できるように形成され、その曲率半径はローラ 6の半径よりも若干大きく設定される。スぺーサ 31の角部 31aが鋭く尖っていると、負荷ローラ転走路 3とリターンパイプ 4との継ぎ目にスぺーサ 31が引っ掛かるおそれがある。このため、スぺーサ 31の角部 31aは面取りされる。 [0056] 図 18は負荷ローラ転走路 3とリターンパイプ 4の継ぎ目を示し、図 19は図 18の A部詳細図（ナット部材のローラ転走溝の入り口の断面形状と、リターンパイプの入り口の断面形状とを比較した図）を示す。リターンパイプ 4の入り口のローラ戻し路 5の断面形状は、ナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2aの断面形状よりも若干大きい。このためナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2aとリターンパイプ 4のローラ戻し路 5との継ぎ目でわずかな段差が生じる。しかし、ナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2aとリターンパイプ 4のローラ戻し路 5とは、 90° の開き角度を有する断面 V字形状の相似形なので、図 20に示されるように、ナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2aのリターンパイプ 4に近い部分 32をクラウユングする（斜めに削りこむ）ことで、ナット部材 2の負荷ローラ転走溝 2a とリターンパイプ 4のローラ戻し路 5の形状を一致させることができる。これにより継ぎ目に段差が生じることなぐローラ 6を円滑に循環させることができる。また、ローラ 6がリターンパイプ 4から負荷ローラ転走溝 2aに入ってレ、くときの応力を緩和することができる。

[0057] なお、本発明の実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えば本実施形態では、軸線方向の許容荷重を上げるためにナット部材は 2 つの分割ナットを組み合わせて構成されてレ、るが、勿論単独のナットから構成されてもよレ、。また、ローラに規定の寸法よりも小さいものを用い、シムにより予圧を付与してもよレ、。さらに循環部材は、ローラ戻し路が形成されるものであればリターンパイプに限られることなぐ例えばナット部材のローラ転走溝の両端に連通される直線状の口ーラ掬い上げ部と、これらローラ掬い上げ部を連通するローラ循環部とで構成してもよい。ローラ循環部は、断面 V字形状の循環溝が形成されたナット体の外周に断面 V 字形状の循環溝が形成されたリターンプレートを組み付けて構成される。

Claims

請求の範囲

[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、内周面に前記ローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝が形成されたナット部材と、前記ねじ軸のローラ転走溝と前記ナット部材の負荷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繋ぐローラ戻し路が内部に形成されるリターンパイプと、前記負荷ローラ転走路及び前記ローラ戻し路内に収容される複数のローラと、を備え、

前記ローラが前記リターンパイプの軸線方向に移動するにしたがってその姿勢を変ィ匕するように、前記ローラ戻し路がねじられることを特徴とするローラねじ。

[2] 前記ねじ軸の軸線方向における一方向からの荷重を負荷していたローラが、前記リターンパイプを通過することによって前記一方向と逆方向からの荷重を負荷するように反転することを特徴とする請求項 1に記載のローラねじ。

[3] 前記リターンパイプは、直線状に伸びる中央部と、中央部の両側に折り曲げられた一対の端部とを有し、

前記中央部内の前記ローラ戻し路がねじら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] 前記中央部内の前記ローラ戻し路は、前記中央部の軸線方向の中央から前記一対の端部に向かって等しい角度ねじられていることを特徴とする請求項 3に記載の口ーラねじ。

[5] 前記リターンパイプはその軸線方向に沿って分割され、

各分割体は、前記ローラ戻し路を構成する溝部を有し、

前記ローラ戻し路がねじられる区間において、前記溝部の一方の壁面が他方の壁面に対して傾斜し、

一方の分割体の壁面と、当該壁面と対向する他方の分割体の壁面との間で前記口ーラを案内することを特徴とする請求項 1一 4のいずれ力、 1項に記載のローラねじ。

[6] 前記リターンパイプは、中央部と、中央部の両側に折り曲げられた一対の端部とを有し、

前記ローラの側面形状に対応した断面四角形の前記ローラ戻し路が形成される前記一対の端部の先端部は、前記ねじ軸の軸線方向から見た状態において前記負荷ローラ転走路の接線方向に配置され、且つねじ軸の側方から見た状態において前記負荷ローラ転走路のリード角方向に傾けられることを特徴とする請求項 1一 5のいずれ力 1項に記載のローラねじ。

[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、内周面に前記ローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝が形成されたナット部材と、前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路を転がるローラが循環できるように、前記負荷ローラ転走路に繋がるローラ戻し路が内部に形成される循環部材と、前記負荷ローラ転走路及び前記ローラ戻し路内に収容される複数のローラと、を備え、

前記循環部材の先端部には、前記循環部材と前記ねじ軸のねじ山との接触を避けるように切れ目が形成され、

前記切れ目の内側には、前記ねじ軸の軸線方向から見た状態において、前記ねじ山の内部に入り込むローラ案内部が形成され、

前記ローラ案内部の位置における、前記ローラ戻し路の断面形状が四角形に形成されることを特徴とするローラねじ。

[8] 前記ローラ戻し路の軸線方向に沿った前記ローラ案内部の断面形状は、前記ローラ案内部の先端に向かって徐々に幅が狭くなるテーパに形成されることを特徴とする請求項 7に記載のローラねじ。

[9] 外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、内周面に前記ローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝が形成されたナット部材と、前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路を転がるローラを循環できるように、前記負荷ローラ転走路に繋がるローラ戻し路が内部に形成される循環部材と、前記負荷ローラ転走路及び前記ローラ戻し路内に収容される複数のローラと、を備え、

前記循環部材の先端部には、前記ローラの側面形状に対応した断面四角形の前記ローラ戻し路が形成され、

前記負荷ローラ転走路と前記循環部材の先端部との継ぎ目部分において、前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝と前記先端部の前記ローラ戻し路の形状とを一致させることができるように、前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝が削られることを特徴とするローラねじ。

外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、内周面に前記ローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝が形成されたナット部材と、前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路を転がるローラを循環できるように、前記負荷ローラ転走路に繋がるローラ戻し路が内部に形成される循環部材と、前記負荷ローラ転走路及び前記ローラ戻し路内に収容される複数のローラと、を備え、

前記先端部は、前記ねじ軸の軸線方向から見た状態において前記負荷ローラ転走路の接線方向に配置され、且つねじ軸の側方から見た状態において前記負荷口ーラ転走路のリード角方向に傾けられることを特徴とするローラねじ。