WO2007091584A1 - 低騒音ねじ装置 - Google Patents

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WO2007091584A1
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plate
nut
low noise
flange
rolling element
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PCT/JP2007/052088
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Hidekazu Michioka
Hiroshi Niwa
Katsuya Iida
Yoshiaki Saitoh
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Thk Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a screw device in which a rolling element is interposed between a screw shaft and a nut so as to be capable of rolling motion, and more particularly to a low noise screw device in which noise countermeasures are taken.
  • a ball screw in which a plurality of balls are interposed between a screw shaft and a nut so as to allow rolling motion can reduce frictional resistance when the screw shaft is rotated with respect to a nut, compared with a screw that is in sliding contact. Therefore, it has been put to practical use in various fields such as a machine positioning mechanism, a feed mechanism, or an automobile steering gear.
  • this ball screw when the screw shaft is rotated with respect to the nut, the ball rolls along the loaded ball rolling path between the nut and the screw shaft.
  • the ball that has rolled to one end of the load ball rolling path is introduced into a ball return path provided in the nut, passes through the ball return path, and then returns to the original load ball rolling path.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-308081
  • the noise of the ball screw can be reduced by a technique of interposing a retainer between the balls or a technique of covering the return pipe with a sound insulation member.
  • these measures are not sufficient when it is required to further reduce the noise level.
  • the inventor investigated the correlation between the vibration of each part of the nut and noise in order to further reduce the noise level. That is, as shown in FIG. 1, acceleration pick-up is applied to the outer periphery (1) of the flange la of the nut 1, the end surface (2) of the flange la, and the outer periphery (3) of the straight portion lb of the nut 1. (In this experiment, the end face of the nut 1 was covered with the low noise plate 2 and the cap 3 in order to reduce the influence of parts other than the above (1) to (3). ). At the same time, a microphone was installed at a distance of lm from the ball screw, and the noise of the ball screw was measured. The vibration of each part of the nut was mapped by frequency analysis, while the noise was mapped by frequency analysis, and the intensities of these frequencies were compared.
  • FIG. 2 shows a comparison result of mapping.
  • (1), (2), and (3) show the mapping of frequency analysis corresponding to each position where the accelerometer is installed.
  • the upper part of the figure shows the mapping of the noise measured with the microphone, and the lower part of the figure shows the mapping of the vibration of each part of the nut measured with the accelerometer.
  • the horizontal axis in the figure indicates time, and the vertical axis indicates frequency.
  • the shade of color indicates the intensity of the frequency, and the whiter the intensity of the frequency is.
  • the inventor has found that the vibration of the end face of the flange causes a peak of the frequency of the noise, and the vibration of the outer periphery of the flange and the outer periphery of the straight portion of the nut does not significantly affect the noise. It was found that the end face of the flange vibrates and becomes a speaker, increasing the noise level of the ball screw.
  • the cause of the vibration of the end face of the flange is that when the nut vibrates around the center of gravity of the nut, the vibration of the end face of the flange where the center of gravity of the nut is the farthest is greater. It is presumed that it may be vibrated due to its thinness and weak rigidity.
  • the present invention has been made based on the above findings, and an object thereof is to further reduce the noise generated from the screw device.
  • the end surface of the nut 1 is covered with the low noise plate 2 and the cap 3 in order to reduce the influence from the parts other than the above (1) to (3) (end surface of the nut 1). Yes. If the sound generated by the end face force of the nut 1 can be reduced, the sound generated by the screw device force can be further reduced. Accordingly, another object of the present invention is to provide a low noise screw device that can reduce the sound that also generates the end face force of the nut 1.
  • the invention according to claim 1 includes a screw shaft (5) in which a spiral rolling element rolling groove (5a) is formed on an outer peripheral surface, and the inner peripheral surface of the screw shaft (5).
  • a spiral loaded rolling element rolling groove (6a) facing the rolling element rolling groove (5a) of the screw shaft (5) is formed, and one end of the loaded rolling element rolling groove (6a)
  • a low noise plate comprising: a flange (9) provided at an end portion in the direction; and a low noise plate (12) covering at least a part of the end surface (9a) in the axial direction of the flange (9).
  • the invention according to claim 2 is the low noise screw device according to claim 1, wherein the rolling element return passage (23, 30) is a straight line extending in the axial direction inside the nut (6). Circulation having a passage (30) and a direction change passage (23) that is attached to the end face in the axial direction of the nut (6) and connects the load rolling element rolling passage (31) and the straight passage (30).
  • the low noise plate (12) also covers the circulating member (18).
  • the invention of claim 3 is the low noise screw device according to claim 1 or 2, wherein the screw device further attaches the low noise plate (12) to the end face (9a) of the flange (9). And a cap fixing means (38) for fixing the cap (14) to the nut.
  • the invention according to claim 4 is the low noise screw device according to claim 1 or 2, wherein the end surface (9a) of the flange (9) and the end surface (17a) of the nut (6) are provided. There is a slight step between them, and the low noise plate (12) includes an outer peripheral plate (11, 41) covering the end face (9a) of the flange (9), and the outer peripheral plate (11, 41).
  • the outer plate (11, 41) is a step between the end surface (17a) of the nut (6) and the end surface (9a) of the flange (9).
  • the invention according to claim 5 is the low noise screw device according to claim 3, wherein the cap (14) and the low noise plate (12) are inserted into the flange (9).
  • the notches (11a, 14a) corresponding to the bolt insertion holes (9c) of the flange (9) are arranged so that the bolts (39) that do not interfere with the cap (14) and the low noise plate (12). It is formed.
  • the invention described in claim 6 is the low noise screw device according to claim 1 or 2, wherein the low noise plate (12) is made of a foamed resin having bubbles inside. .
  • the invention according to claim 7 is the low noise screw device according to claim 3, wherein the cap (14) is made of a resin mixed with an elastomer.
  • the invention described in claim 8 is the low noise screw device according to claim 1 or 2, wherein the low noise plate (12) includes a resin plate (42,45) and a metal plate. It is characterized by laminating plates (43, 46).
  • the invention according to claim 9 is the low noise screw device according to claim 4, wherein the outer peripheral side plate (41) includes a resin plate (42) and a metal plate (43). It is characterized by being laminated
  • the invention according to claim 10 is the low noise screw device according to claim 8 or 9, wherein the resin plate (42) and the metal plate (43) are combined. It is characterized by that.
  • the invention according to claim 11 is characterized in that a screw shaft (5) having a spiral rolling element rolling groove (5a) formed on the outer peripheral surface, and the screw shaft (5) on the inner peripheral surface.
  • a spiral load rolling element rolling groove (6a) facing the rolling element rolling groove (5a) is formed, and the rolling rolling element rolling groove (6a) and the rolling shaft (5) are rotated.
  • the circulating member (18) force to reduce the generated sound
  • a low noise screw device comprising a low noise plate (44) formed by laminating a resin plate (45) and a metal plate (46).
  • the invention according to claim 12 is the low noise screw device according to claim 11, wherein the metal plate (46) of the low noise plate (44) is in contact with the screw shaft (5).
  • the low-noise plate (44) is made of the resin-made plate (45) which is in contact with the screw shaft (5).
  • the invention according to claim 13 is the low noise screw device according to claim 12, wherein the resin plate (45) of the low noise plate (44) is a foamed resin having air bubbles inside. It is characterized by being impregnated with a lubricant.
  • the low noise plate absorbs vibration of the end face of the flange, it is possible to reduce the noise that also generates the end face force of the flange. Therefore, it is possible to reduce the noise of the ball screw, which has a correlation with the vibration of the flange end face.
  • the low noise plate since the low noise plate is sandwiched between the end face of the flange and the cap, the low noise plate efficiently absorbs vibration of the end face of the flange.
  • the low noise plate can be brought into close contact with both the end face of the nut having a step and the end face of the flange.
  • the low noise plate made of the foam material having bubbles inside effectively absorbs the vibration generated by the end face force of the flange.
  • the cap made of the resin mixed with the elastomer absorbs the noise generated by the flange end face force, the noise generated by the screw device force can be further reduced. Can do.
  • the vibration energy of the flange is changed by the principle of the damping material. Therefore, the vibration of the flange can be absorbed. Therefore, the noise level can be further reduced.
  • the vibration energy of the flange can be converted into other energy by the principle of the damping material, the vibration of the flange can be absorbed. Therefore, the noise level can be further reduced.
  • the resin plate and the metal plate are easily slipped.
  • the friction coefficient between the low noise plate and the screw shaft can be reduced.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a ball screw according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 Diagram showing the nut body (Fig. (A) shows a sectional view along the axial direction of the nut body, and Fig. (B) shows a front view of the nut body as seen in the axial force of the nut body) [Fig.8] Detailed view of the circulating member (with the inner and outer circumferences separated)
  • FIG. 10 Diagram showing the pipe body and circulating member incorporated in the nut body (Fig. (A) shows the view from the axial direction of the screw shaft, and Fig. (B) shows the view from the side of the screw shaft. Indicates)
  • FIG. 11 Diagram showing the trajectory of the ball circulating in the ball circulation path
  • Fig. (A) shows the trajectory of the ball moving along the load ball rolling path (viewed from the axial direction of the screw shaft)
  • Fig. (B) The ball trajectory of the whole ball circulation path is shown (side view of the screw shaft)
  • FIG. 14 Diagram showing the cap (Fig. (A) shows a front view, and Fig. (B) shows a cross-sectional view along line BB in (A)).
  • FIG. 15 Diagram showing the cap (Fig. (A) shows a front view, Fig. (B) shows a cross-sectional view along line BB in (A))
  • FIG.17 Front view of a ball screw attached to a machine part
  • FIG. 18 Side view showing a nut to which an outer peripheral plate of another example is attached.
  • FIG. 19 is an exploded perspective view of another example of the outer peripheral plate.
  • FIG. 20 is an exploded perspective view showing a ball screw to which an inner peripheral side plate of another example is attached.
  • the ball screw is composed of a screw shaft 5 having a ball rolling groove 5a as a spiral rolling element rolling groove formed on the outer peripheral surface, and a spiral load rolling element facing the ball rolling groove 5a on the inner peripheral surface.
  • a nut 6 in which a load ball rolling groove 6a is formed as a rolling groove in FIG. 4, the ball rolling groove 6a of the screw shaft and the load ball rolling groove 6a of the nut 6 are omitted).
  • a plurality of balls 7 are arranged as rolling elements.
  • a flange 9 for attaching the nut 6 to the other machine part is formed in the body.
  • Low noise plates 10 and 12 are attached to both end faces of the nut 6 in the axial direction.
  • caps 13 and 14 sandwiching the low noise plates 10 and 12 are attached to both end faces of the nut 6 in the axial direction.
  • FIG. 5 shows the screw shaft 5.
  • a spiral ball rolling groove 5a having a predetermined lead is formed on the outer periphery of the screw shaft 5.
  • Ball rolling The number of grooves 5a can be set in various ways, such as two or three. In this embodiment, the number of balls in the ball rolling groove 5a is set to two.
  • the screw shaft 5 is composed of a metal screw shaft main body 15 having a hollow portion and a ceramic material as the vibration absorber 16 that fills the hollow portion to be applied without gaps. By filling the screw shaft 5 with a ceramic material, the sound generated from the screw shaft 5 can be reduced.
  • the vibration absorber 16 is filled in the hollow portion of the screw shaft main body 15 in the state of powder, granule, or fluid, and is formed into a shape that matches the hollow portion in the hollow portion.
  • a hydraulic composition (trade name: Zima, manufactured by Sumitomo Cement Co., Ltd.) mainly composed of hydraulic powder and non-hydraulic powder is pressure-filled into the hollow portion of the screw shaft body 15.
  • the vibration absorber 16 having a ceramic material force is integrated with the screw shaft body 15.
  • the hydraulic powder means a powder that hardens with water.
  • Ahi compound powder calcium aluminate powder, calcium phosphate compound powder, semi-water or anhydrous gypsum powder, self-hardening quick lime powder, and a mixture of two or more of these powders,
  • a powder such as Portland cement can be cited.
  • the non-hydraulic powder means a powder that does not harden even when contacted with water, but the components are eluted in an alkaline or acidic state or in a high-pressure steam atmosphere. Also included are powders that react with other previously eluted components to form products. By adding such non-hydraulic powder, it becomes possible to increase the filling rate at the time of molding of the molded body, to reduce the porosity of the molded body obtained, and to improve the dimensional stability rate of the molded body. be able to.
  • non-hydraulic powders include, for example, calcium hydroxide powder, dihydrate gypsum powder, calcium carbonate powder, slag powder, fly ash, silica stone powder, viscous powder, and silica powder powder. Can do.
  • screw shaft a solid screw shaft not filled with a ceramic material or a hollow screw shaft may be used.
  • FIG. 6 shows a perspective view of the nut.
  • the nut 6 has a flange body 9 and a load body rolling groove 6a formed on the inner peripheral surface of the nut body 17 and a circulation body attached to the end surface of the nut body 17.
  • an annular member 18 A recess 17b is formed in the end surface 17a of the nut body 17, and the circulation member 18 is fitted into the recess 17b.
  • the circulation member 18 is coupled to the recess 17b of the nut body 17 by coupling means such as bolts.
  • the end face 9a of the flange 9 is slightly retracted from the end face 17a of the nut body 17 (also the end face 17a of the nut 6), and is slightly between the end face 9a of the flange 9 and the end face 17a of the nut body 17 There is a step.
  • the end surface 17a of the nut body 17 is polished, and the circulating member 18 and the like are positioned based on the polished end surface 17a. Since it takes time to polish the polished portion over the entire surface of the flange 9, only the end surface 17 a of the nut body 17 is polished by forming a step.
  • FIG. 7 shows a detailed view of the nut body 17.
  • (A) shows a cross-sectional view along the axial direction of the nut body 17
  • FIG. 7 (B) shows a front view of the nut body 17 as viewed from the axial direction of the nut body 17.
  • a through hole 20 extending in the axial direction of the nut body 17 is formed on the periphery of the nut body 17.
  • the through hole 20 has a central portion 20a with a small diameter, and both end portions (recesses 17b) on both sides are formed with a slightly larger diameter than the central portion 20a.
  • the pipe body is inserted into the central portion 20a of the through hole 20, and the circulation member 18 is inserted into the recess 17b.
  • a recess 17 b for attaching the circulation member 18 to the nut body 17 is formed on the end face of the nut body 17 in the axial direction.
  • the neuve body and the circulating member 18 are provided in an equal number (two sets in this embodiment) with the number of strips of the ball rolling groove 5a.
  • the circulation member 18 is divided into an inner peripheral side 21 and an outer peripheral side 22 at the center of the direction change path 23.
  • the inner peripheral side 21 of the circulation member 18 includes a main body portion 24 in which half of the direction change path 23 is formed, and a flange 25 attached to the end surface of the nut main body 17.
  • the body portion 24 is formed with a lifting portion 26 that lifts the ball 7 with the load ball rolling path force.
  • the lifting portion 26 protrudes in a direction toward the ball rolling groove 5a of the screw shaft 5, and scoops the ball 7 rolling on the spiral ball rolling groove 5a from the ball rolling groove 5a into the direction change path 23. increase.
  • the outer peripheral side 22 of the circulation member 18 has a main body portion 27 in which a half of the direction change path 23 is formed, and a flange 28. By combining the inner peripheral side 21 and the outer peripheral side 22 of the circulation member 18, a cross-sectional circular direction change path 23 is formed.
  • the circulation member 18 is manufactured from a resin mixed with an elastomer. Since the circulating member 18 hits the ball 7 or changes the direction of the ball 7, the circulating member 18 easily touches the ball 7. By producing the resin with mixed elastomer, the sound generated from the circulation member 18 when the ball 7 and the circulation member 18 come into contact with each other can be reduced. Of course, the circulation member 18 may be manufactured from metal.
  • FIG. 10 shows the pipe body 29 and the circulation member 18 incorporated in the nut body 17.
  • the ball return path connecting one end and the other end of the load ball rolling path includes a straight path 30 extending in the axial direction of the inner periphery of the pipe body 29, and a direction switching path 23 connecting the load ball rolling path and the straight path 30. It consists of.
  • the ball 7 is rolled in the tangential direction of the track in the circular shape of the loaded ball rolling path.
  • FIG. 10 (B) in a state where the lateral force of the screw shaft 5 is also seen, the ball 7 is rolled in a direction corresponding to the lead angle of the loaded ball rolling path.
  • the ball 7 rescued in the tangential direction of the loaded ball rolling path changes direction on the direction changing path 23, moves along the arcuate path, and then enters the straight path 30 and moves along the straight path. . Then, it changes direction on the opposite direction turning path 23 and returns to the loaded ball rolling path again.
  • FIG. 11 shows the trajectory of the ball 7 circulating through the spiral loaded ball rolling path, the arc-shaped direction changing path 23 and the straight path 30.
  • Fig. (A) shows the trajectory of the ball 7 moving along the load ball rolling path 31 (as viewed from the axial direction of the screw shaft 5), and
  • Fig. (B) shows the trajectory of the ball 7 circulating through the entire infinite circuit. Shown (side view of screw shaft 5).
  • the trajectory of the ball 7 on the load ball rolling path 31 is a spiral having a radius BCD / 2.
  • the trajectory of the ball 7 in the straight passage 30 is a straight line parallel to the axis 5c of the screw shaft 5.
  • the trajectory of the ball 7 on the turning path 23 is an arc having a radius of curvature R.
  • the tangential direction of the track of the ball 7 is continuous at the joint of the load ball rolling path 31, the direction changing path 23, and the straight path 30.
  • a plurality of balls 7 are arranged in the loaded ball rolling path 31 and the ball return path between the screw shaft 5 and the nut 6.
  • Ball 7 is made of steel or ceramics. By making the ball 7 made of ceramics, the sound generated from the ball 7 can be reduced.
  • a retainer 8 is interposed between the balls 7 to prevent the balls 7 from contacting each other. Contact between the balls 7 can be prevented by interposing the retainer 8 between the balls 7.
  • low noise plates 10 and 12 are attached to both end faces of the nut 6.
  • a small-diameter low-noise plate 10 with a shape matched to the end surface of the nut 6 is attached to one end face of the nut 6, and a large-diameter with the small-diameter low-noise plate 10 extended to the outer flange shape on the other end face.
  • a low noise plate 12 is mounted.
  • the caps 13 and 14 sandwich these low noise plates 10 and 12 between the end faces of the nut 6. Since the rear surface 9b of the flange 9 serves as a reference surface when the nut 6 is attached to the other machine part, the low noise plate 12 and the cap 14 are attached to the surface (end surface 9a) of the flange.
  • the low noise plate 12 includes an outer peripheral plate 11 that covers the end surface 9a of the flange 9, and an inner peripheral plate 10 that is disposed inside the outer peripheral plate 11 and covers the end surface 17a of the nut 6. It is done.
  • the inner peripheral plate 10 has the same shape as the low noise plate 10 attached to the end surface on the opposite side of the nut 6.
  • the outer peripheral plate 11 is slightly thicker than the inner peripheral plate 10 by the level difference between the end surface 17a of the nut 6 and the end surface 9a of the flange 9. As a result, when the cap 14 is fixed to the nut 6, the inner peripheral plate 10 and the outer peripheral plate 11 can be brought into close contact with both the end surface 17 a of the nut 6 and the end surface 9 a of the flange 9.
  • FIG. 12 shows the inner peripheral side plate 10 attached to both end faces of the nut 6.
  • the inner circumferential plate 10 has a thin disk shape.
  • the outer periphery of the inner peripheral plate 10 has a deformed circular central hole 10a at the center that is substantially equal to the outer shape of the nut body 17.
  • the central hole 10a has a deformed circular shape matching the cross-sectional shape orthogonal to the axial direction of the screw shaft 5, and the inner peripheral edge of the inner peripheral plate 10 and the screw shaft 5 are in contact with each other.
  • a long hole 10b extending in the circumferential direction is formed in the inner peripheral plate 10.
  • a bolt 38 (see FIG. 3) as a fixing means passes through the long hole 10b.
  • the reason why the long hole 10b is used is that in order to attach the inner peripheral side plate 10 to the end face of the nut 6, it is necessary to rotate the inner peripheral side plate 10 with respect to the nut 6 to align the phases of the screws.
  • the inner peripheral side plate 10 is a foamed resin such as lightweight, sponge-like foamed urethane, and has air bubbles inside. For example, air or gas bubbles are introduced into urethane to produce a sheet-like substrate, and the sheet-like substrate is cut into a predetermined shape.
  • Lubricant is impregnated in the inner peripheral side plate 10.
  • LACS registered trademark, manufactured by THK Co., Ltd.
  • the material of the inner peripheral plate 10 is immersed in lubricant when calcining rubber.
  • Oil-impregnated rubber for example, a lubricant and rubber molded simultaneously
  • Oil-impregnated HNBR oil-impregnated felt in which a lubricant is impregnated, etc.
  • Lubricant owned by the inner peripheral side plate 10 itself is supplied to the contact surface between the inner peripheral side plate 10 and the screw shaft 5.
  • the thickness of the inner peripheral side plate 10 is set to, for example, 2 mm or less due to the limitation of the installation space.
  • the inner periphery side plate 10 By making the inner periphery side plate 10 a foamed resin in which bubbles are impregnated with a lubricant, the lubricant is liquid even if liquid such as coolant is applied to the inner periphery side plate 10. The inner side plate will not deteriorate. In addition, the friction coefficient with the screw shaft 5 can be reduced by impregnating the inner peripheral plate 10 with a lubricant.
  • FIG. 13 shows the outer peripheral side plate 11.
  • the outer peripheral plate 11 has a shape corresponding to the flange 9 and a plurality of notches 11a corresponding to the bolt insertion holes 9c (see FIG. 3) of the flange 9.
  • the outer peripheral plate has a central hole l ib at the center thereof.
  • the inner peripheral plate 10 is fitted in the central hole l ib.
  • the outer peripheral plate 11 is thicker than the inner peripheral plate 10 by the level difference between the end surface 9 a of the flange 9 and the end surface 17 a of the nut 6.
  • the outer peripheral plate 11 is made of foamed plastic impregnated with a lubricant like the inner peripheral plate 10.
  • FIG. 14 shows a small-diameter cap 13 attached to one end face of the nut 6.
  • the cap 13 has a planar shape similar to that of the inner peripheral plate 10, and the inner peripheral plate 10 is sandwiched between end faces 17 a (see FIG. 4) of the nut 6.
  • the cap 13 includes a close contact portion 13a that is in close contact with the inner peripheral side plate 10, and a seal housing portion 13b.
  • a labyrinth seal or wiper ring (ring-shaped seal member 41) is incorporated in the cap seal accommodating portion 13b in order to remove foreign matter and prevent the lubricant from leaking from the inside of the nut 6.
  • the cap 13 is formed with a through hole 13c into which the bolt 38 is inserted.
  • the cap 13 is formed with a central hole 13d through which the screw shaft 5 passes at the center thereof.
  • the cap 13 is manufactured by blending an elastomer pellet and a resin such as nylon pellets, melting them, and then injection-molding them.
  • FIG. 15 shows the cap 14 attached to the end surface of the nut 6 on the flange side.
  • the cap 14 has the same planar shape as the fitted inner peripheral plate 10 and outer peripheral plate 11, and the inner peripheral plate 10 and outer peripheral plate 11 are connected to the end surface 17a of the nut 6 and the end surface 9a of the flange 9. Sandwiched between.
  • the cap 14 has a plurality of flanges 9c corresponding to the bolt insertion holes 9c. A number of notches 14a are formed.
  • the cap 14 includes a close contact portion 14b that is in close contact with the inner peripheral plate 10 and the outer peripheral plate 11, and a seal housing portion 14c.
  • a seal member 41 is incorporated in the seal accommodating portion 14c in the same manner as the cap 13 described above.
  • the cap 14 is formed with a through hole 14d into which the bolt 38 is inserted.
  • the cap 14 is formed with a central hole 14e through which the screw shaft 5 passes at the center thereof.
  • This cap 14 is also made of a resin mixed with an elastomer. If the noise can be sufficiently reduced by the low noise plate 1 2, it is not necessary to mix the elastomer in caps 13 and 14.
  • the nut 6 is combined with the screw shaft 5, and the ball 7 and the retainer are placed between the nut 6 and the screw shaft 5. 8 is interposed.
  • the inner peripheral side plate 10 and the cap 13 are attached to one end face of the nut 6.
  • the inner peripheral plate 10 and the outer peripheral plate 11 are sequentially brought into contact with the end surface of the nut 6 on the flange side, sandwiched by the cap 14, and the cap 14 is attached to the nut 6 using the bolt 38.
  • 16 and 17 show an example in which a ball screw is attached to a machine part. Insert bolt 39 into bolt 9 hole 9c of flange 9 and screw bolt 39 into the machine part.
  • the outer peripheral surface 6c of the nut 6 and the end face 9a of the flange 9 serve as a reference plane when the nut 6 is assembled to the machine part. Since the outer plate 11 and the cap 14 are formed with notches corresponding to the bolt insertion holes 9c, the bolt 39, the outer plate 11 and the cap 14 do not interfere with each other. Therefore, the flange 9 can be firmly attached to the machine part.
  • the ball circulation method is not limited to the above-mentioned end cap method, and various methods such as a return pipe method and a deflector method can be adopted. Rollers may be used for the rolling elements instead of balls.
  • the low noise plate may be composed of only the outer peripheral plate contacting the end face of the flange without providing the inner peripheral plate. Furthermore, the outer peripheral side plate and the inner peripheral side plate may be integrated. Further, the low noise plate may cover not only the end face of the flange but also the outer peripheral face of the flange.
  • FIGS. 18 and 19 show other examples of the outer peripheral plate 11.
  • the outer peripheral side plate 41 of this example is formed by laminating a resin plate 42 and a metal plate 43 such as stainless steel.
  • the resin plate 42 is made by impregnating a lubricant in a foamed resin such as urethane foam.
  • a metal plate 43 is sandwiched between a plurality of the resin plates 42, and the number of the resin plates 42 is one more than the number of the metal plates 43.
  • the number of the resin plates 42 is three, and the number of the metal plates 43 is two.
  • the outer peripheral side plate 41 Since the outer peripheral side plate 41 is sandwiched between the flange 9 and the cap 14 and the resin plate 42 is disposed on the outside, the outer plate 41 contacts the flange plate 42 force S flange 9 and the cap 14.
  • the outer shape of the metal plate 43 and the resin plate 42 is the same donut shape as the outer peripheral plate 41 so that the inner peripheral plate 10 can be incorporated inside.
  • the metal plate 43 and the resin plate 42 are not joined by an adhesive or the like. Since the configuration of the nut 6, the inner peripheral side plate 10, and the cap 14 is the same as that of the screw device of the above embodiment, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.
  • FIG. 20 shows another example of the inner peripheral side plate 10.
  • the inner side plate 44 in this example is also formed by laminating a resin plate 45 and a metal plate 46 such as stainless steel.
  • the resin board 45 is made by impregnating a lubricant in a foamed resin such as urethane foam.
  • the inner peripheral plate 44 is sandwiched between the end surface 17a of the nut 6 and the caps 13 and 14.
  • the resin plate 45 contacts the end face 17a of the nut 6 and the caps 13 and 14.
  • the resin plate 45 and the metal plate 46 have an annular shape, and the outer shape thereof is equal to the outer shape of the end face 17a of the nut 6.
  • the inner diameter of the resin board 45 is equal to the cross-sectional shape of the screw shaft 5, and the resin board 45 contacts the screw shaft 5.
  • the metal plate 46 whose inner diameter is slightly larger than the inner diameter of the resin plate 45 does not contact the screw shaft 5. That is, there is a slight clearance between the metal plate 46 and the screw shaft 5.
  • the resin board 45 and the metal board 46 are not bonded by an adhesive or the like. Since the configuration of the screw shaft 5, the nut 6, the outer peripheral plate 11, and the caps 13 and 14 is the same as that of the screw device of the above embodiment, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.
  • the inner peripheral side plate 44 is formed by laminating a resin plate 45 and a metal plate 46, whereby the principle of the damping material (of the resin plate 45 caused by bending vibration) The noise generated from the circulation member 18 can be effectively absorbed by slip deformation and slipping between the resin plate 45 and the metal plate 46.

Landscapes

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Abstract

　発生する騒音を低減できるねじ装置を提供する。 　ねじ装置は、外周面に螺旋状の転動体転走溝５ａが形成されるねじ軸５と、内周面にねじ軸５の転動体転走溝５ａに対向する螺旋状の負荷転動体転走溝６ａが形成されると共に、負荷転動体転走溝６ａの一端と他端を接続する転動体戻し通路を有するナット６と、転動体循環経路に配列される複数の転動体７を備える。ナット６の軸線方向の端部に設けられるフランジ９に、フランジ９の端面の少なくとも一部を覆う低騒音プレート１２を取付ける。

Description

明 細 書
低騒音ねじ装置
技術分野
[0001] 本発明は、ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能に転動体を介在させたねじ装置 に関し、特に騒音対策を施した低騒音ねじ装置に関する。
背景技術
[0002] ねじ軸とナットとの間に転がり運動可能に複数の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抵抗を 低減できるので、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 ャ等の多様な分野で実用化されている。このボールねじでは、ナットに対してねじ軸 を回転させると、ボールがナットとねじ軸の間の負荷ボール転走路を転がり運動する 。負荷ボール転走路の一端まで転がったボールは、ナットに設けたボール戻し通路 に導入され、ボール戻し通路を経由した後、再び元の負荷ボール転走路に戻る。
[0003] このようにボールがナット内部を循環する際に、ボール同士が接触したり、ボールが ボール戻し通路の内壁面に接触したりして騒音が発生する。ボールねじの騒音を低 減させる技術としては、例えばボール間にリテーナを介在させ、ボール同士が接触す るのを防止する技術や、ボール戻し通路を構成するリターンパイプに遮音部材を被 せる技術 (例えば特許文献 1参照）が知られている。
特許文献 1：特開 2005— 308081号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ボール間にリテーナを介在させる技術や、リターンパイプに遮音部材を被せる技術 によってボールねじの騒音を低減することができる。しかし、より一層騒音レベルを小 さくすることが要求される場合には、これらの対策だけでは不十分である。
[0005] 発明者は、より一層の騒音レベルの低下を実現するために、ナット各部の振動と騒 音との相関関係を調査した。すなわち、図 1に示されるように、ナット 1のフランジ laの 外周 (1)、フランジ laの端面 (2)、ナット 1のストレート部 lbの外周 (3)に加速度ピックアツ プを取付けてナット各部の振動を測定した (この実験では、上記 (1)〜(3)以外の部位 力もの影響を低減させるためにナット 1の端面を低騒音プレート 2及びキャップ 3で覆 つた)。それと同時に、ボールねじから lm離した位置にマイクを設置し、ボールねじ の騒音を測定した。そして、ナット各部の振動を周波数解析でマッピングする一方、 騒音を周波数解析でマッピングし、これらの周波数の強度を比較した。
[0006] 図 2はマッピングの比較結果を示す。図中 (1)(2)(3)は加速度ピックアップを設置した 位置それぞれに対応した周波数解析のマッピングを示す。図中上段はマイクにより 測定した騒音のマッピングを示し、図中下段は加速度ピックアップで測定したナット各 部の振動のマッピングを示す。また各マッピングにおいて、図中横軸が時間を示し、 縦軸が周波数を示す。色の濃淡が周波数の強度を示し、白いところほど周波数の強 度が大きい。
[0007] 図中 (2)での比較結果力 分力るように、フランジの端面での周波数の強度のピーク と、騒音レベルの周波数の強度のピークとがほぼ同じ 2.0 X 10— 3の周波数近傍に生じ た。その一方、図中 (1)及び (3)に示されるように、フランジの外周及びナットのストレー ト部の外周には、周波数の強度のピークに騒音レベルに類似したものがな力つた。
[0008] 以上の実験力 発明者は、フランジの端面の振動が騒音の周波数のピークを発生 させ、フランジ外周及びナットのストレート部外周の振動は騒音に影響をあまり与えな い、つまり、ナットのフランジの端面が振動し、スピーカとなってボールねじの騒音レ ベルを大きくしていることを見出した。フランジの端面が振動する原因としては、ナット の重心を中心にしてナットが振動する際、ナットの重心力も最も遠いフランジの端面 の振動が大きくなること、また、フランジはナットのストレート部に比較して薄肉で剛性 が弱ぐ振動し易いことがあると推測される。
[0009] 本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その目的は、ねじ装置から発生す る騒音をより低減することにある。
[0010] また、上記実験においては、上記 (1)〜(3)以外の部位 (ナット 1の端面)からの影響 を低減させるためにナット 1の端面を低騒音プレート 2及びキャップ 3で覆っている。 ナット 1の端面力 発生する音を低減できれば、ねじ装置力 発生する音をより低減 することができる。 [0011] そこで本発明の他の目的は、ナット 1の端面力も発生する音を低減できる低騒音ね じ装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0012] 以下、本発明について説明する。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。
[0013] 上記課題を解決するために、請求項 1に記載の発明は、外周面に螺旋状の転動体 転走溝 (5a)が形成されるねじ軸 (5)と、内周面に前記ねじ軸 (5)の前記転動体転走溝 (5 a)に対向する螺旋状の負荷転動体転走溝 (6a)が形成されると共に、前記負荷転動体 転走溝 (6a)の一端と他端を接続する転動体戻し通路 (23,30)を有するナット (6)と、前 記ねじ軸 (5)の前記転動体転走溝 (5a)と前記ナット (6)の前記負荷転動体転走溝 (6a)と の間の負荷転動体転走路 (31)、及び前記転動体戻し通路 (23,30)に配列される複数 の転動体 (7)と、前記ナット (6)の軸線方向の端部に設けられるフランジ (9)と、前記フラ ンジ (9)の軸線方向の端面 (9a)の少なくとも一部を覆う低騒音プレート (12)と、を備える ことを特徴とする低騒音ねじ装置である。
[0014] 請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載の低騒音ねじ装置において、前記転動 体戻し通路 (23,30)は、前記ナット (6)の内部を軸線方向に伸びる直線通路 (30)と、前 記ナット (6)の軸線方向の端面に取り付けられ、前記負荷転動体転走路 (31)と前記直 線通路 (30)を接続する方向転換路 (23)を有する循環部材 (18)とから構成され、前記低 騒音プレート (12)は、前記循環部材 (18)も覆うことを特徴とする。
[0015] 請求項 3に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の低騒音ねじ装置において、前 記ねじ装置はさらに、前記低騒音プレート (12)を前記フランジ (9)の端面 (9a)との間で 挟むキャップ (14)と、前記キャップ (14)を前記ナットに固定するキャップ固定手段 (38)と 、を備えることを特徴とする。
[0016] 請求項 4に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の低騒音ねじ装置において、前 記フランジ (9)の端面 (9a)と前記ナット (6)の端面 (17a)との間には僅かな段差があり、前 記低騒音プレート (12)は、前記フランジ (9)の端面 (9a)を覆う外周側プレート (11, 41)と、 前記外周側プレート (11,41)の内側に配置され、前記ナット (6)の端面 (17a)を覆う内周 側プレート (10,44)と、から構成され、前記外周側プレート (11,41)は、前記ナット (6)の 端面 (17a)と前記フランジ (9)の端面 (9a)との間の段差の分だけ前記内周側プレート (10
,44)よりも肉厚であることを特徴とする。
[0017] 請求項 5に記載の発明は、請求項 3に記載の低騒音ねじ装置において、前記キヤ ップ (14)及び前記低騒音プレート (12)には、前記フランジ (9)に挿入されるボルト (39)が 前記キャップ (14)及び前記低騒音プレート (12)に干渉しな 、ように、前記フランジ (9) のボルト挿入穴 (9c)に対応した切欠き (11a, 14a)が形成されることを特徴とする。
[0018] 請求項 6に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の低騒音ねじ装置において、前 記低騒音プレート (12)は、内部に気泡を持つ発泡樹脂からなることを特徴とする。
[0019] 請求項 7に記載の発明は、請求項 3に記載の低騒音ねじ装置において、前記キヤ ップ (14)は、エラストマを混合した榭脂からなることを特徴とする。
[0020] 請求項 8に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の低騒音ねじ装置において、前 記低騒音プレート (12)は、榭脂製の板 (42,45)と金属製の板 (43,46)を積層してなること を特徴とする。
[0021] 請求項 9に記載の発明は、請求項 4に記載の低騒音ねじ装置において、前記外周 側プレート (41)は、榭脂製の板 (42)と金属製の板 (43)を積層してなることを特徴とする
[0022] 請求項 10に記載の発明は、請求項 8又は 9に記載の低騒音ねじ装置において、前 記榭脂製の板 (42)と前記金属製の板 (43)とは結合されて 、な 、ことを特徴とする。
[0023] 請求項 11に記載の発明は、外周面に螺旋状の転動体転走溝 (5a)が形成されるね じ軸 (5)と、内周面に前記ねじ軸 (5)の前記転動体転走溝 (5a)に対向する螺旋状の負 荷転動体転走溝 (6a)が形成されると共に、前記負荷転動体転走溝 (6a)と前記ねじ軸（ 5)の前記転動体転走溝 (5a)との間の負荷転動体転走路 (31)を転がる転動体 (7)を戻 す直線通路 (30)が内部に設けられるナット本体 (17)と、前記ナット本体 (17)の端面 (17a )に取り付けられ、前記負荷転動体転走路 (31)と前記直線通路 (30)とを接続する方向 転換路 (23)が形成される循環部材 (18)と、前記循環部材 (18)が取り付けられた前記ナ ット本体 (17)又は前記循環部材 (18)に取り付けられ、前記循環部材 (18)が外部に露出 しな 、ように前記循環部材 (18)を覆って前記循環部材 (18)力 発生する音を低減する と共に、榭脂製の板 (45)と金属製の板 (46)を積層してなる低騒音プレート (44)と、を備 える低騒音ねじ装置。
[0024] 請求項 12に記載の発明は、請求項 11に記載の低騒音ねじ装置において、前記低 騒音プレート (44)の前記金属製の板 (46)は、前記ねじ軸 (5)に接触することがなぐ前 記低騒音プレート (44)の前記榭脂製の板 (45)は、前記ねじ軸 (5)に接触することを特 徴とする。
[0025] 請求項 13に記載の発明は、請求項 12に記載の低騒音ねじ装置において、前記低 騒音プレート (44)の前記榭脂製の板 (45)は、内部に気泡を持つ発泡樹脂に潤滑剤を 含浸させてなることを特徴とする。
発明の効果
[0026] 請求項 1に発明の発明によれば、低騒音プレートがフランジの端面の振動を吸収 するので、フランジの端面力も発生する騒音を低減させることができる。よってフラン ジの端面の振動に相関関係があるボールねじの騒音を低減することができる。
[0027] 請求項 2に記載の発明によれば、ナットの端面に取り付けられる循環部材を低騒音 プレートで覆うので、循環部材の方向転換路で発生する騒音を低減させることができ る。
[0028] 請求項 3に記載の発明によれば、低騒音プレートがフランジの端面とキャップとの間 に挟まれているので、低騒音プレートがフランジの端面の振動を効率よく吸収する。
[0029] 請求項 4に記載の発明によれば、段差があるナットの端面及びフランジの端面の両 方に低騒音プレートを密着させることができる。
[0030] 請求項 5に記載の発明によれば、ボルトが低騒音プレート及びキャップに干渉しな いので、フランジを相手側の機械部品に強固に取り付けることができる。
[0031] 請求項 6に記載の発明によれば、内部に気泡を持つ発泡材カ なる低騒音プレー トがフランジの端面力 発生する振動を効果的に吸収する。
[0032] 請求項 7に記載の発明によれば、エラストマが混合された榭脂からなるキャップがフ ランジの端面力 発生する騒音を吸収するので、ねじ装置力 発生する騒音をより低 減することができる。
[0033] 請求項 8に記載の発明によれば、制振材料の原理でフランジの振動エネルギを他 のエネルギに変換することができるので、フランジの振動を吸収することができる。よ つて騒音レベルをより低減できる。
[0034] 請求項 9に記載の発明によれば、制振材料の原理でフランジの振動エネルギを他 のエネルギに変換することができるので、フランジの振動を吸収することができる。よ つて騒音レベルをより低減できる。
[0035] 請求項 10に記載の発明によれば、榭脂製の板と金属製の板とがすれ易くなるので
、フランジの振動を吸収することができる。
[0036] 請求項 11に記載の発明によれば、循環部材及び転動体戻し通路が外部に露出し 難い所謂エンドキャップ式のナットを採用しているので、リターンパイプ式のナットや デフレクタ式のナットに比べ、そもそもナット自体力 音が発生し難い。し力も、循環部 材が外部に露出しないように循環部材を低騒音プレートで覆うので、循環部材から発 生する騒音を効果的に低減することができる。さらに低騒音プレートが、榭脂製の板 と金属製の板とを積層してなるので、制振材料の原理で循環部材から発生する騒音 を吸収する。よって、ナットの端面力も発生する音をより低減することができる。
[0037] 請求項 12に記載の発明によれば、榭脂製の板がねじ軸に接触しているから、低騒 音プレートとねじ軸との間のすきま力も騒音が外に漏れることがない。
[0038] 請求項 13に記載の発明によれば、低騒音プレートとねじ軸の摩擦係数を低減する ことができる。
図面の簡単な説明
[0039] [図 1]ナットに取付けられる加速度ピックアップの配置図
[図 2]マッピングの比較結果を示すグラフ（図中 (1)(2)(3)は加速度ピックアップを設置 した位置それぞれに対応した周波数解析のマッピングを示す）
[図 3]本発明の一実施形態におけるボールねじの分解斜視図
[図 4]上記ボールねじの分解側面図
[図 5]ねじ軸の斜視図
[図 6]ナットの斜視図
[図 7]ナット本体を示す図（図 (A)はナット本体の軸線方向に沿った断面図を示し、図 (B)はナット本体の軸線方向力 見たナット本体の正面図を示す） [図 8]循環部材の詳細図（内周側と外周側を分離した状態）
[図 9]循環部材の詳細図（内周側と外周側を結合した状態）
[図 10]ナット本体に組み込まれたパイプ体及び循環部材を示す図（図 (A)はねじ軸 の軸線方向から見た図を示し、図（B)はねじ軸の側方から見た図を示す）
[図 11]ボール循環経路を循環するボールの軌道を示す図（図 (A)は負荷ボール転 走路を移動するボールの軌道（ねじ軸の軸線方向からみた図）を示し、図（B)はボー ル循環経路全体のボールの軌道を示す（ねじ軸の側方力 みた図））
[図 12]内周側プレートを示す平面図
[図 13]外周側プレートを示す平面図
[図 14]キャップを示す図（図 (A)は正面図を示し、図（B)は (A)の B— B線断面図を 示す）
[図 15]キャップを示す図（図 (A)は正面図を示し、図（B)は (A)の B— B線断面図を 示す）
圆 16]機械部品に取付けたボールねじを示す断面図
[図 17]機械部品に取付けたボールねじを示す正面図
[図 18]他の例の外周側プレートを取り付けたナットを示す側面図
[図 19]他の例の外周側プレートの分解斜視図
[図 20]他の例の内周側プレートを取り付けたボールねじを示す分解斜視図 符号の説明
5a- ··ボール転走溝 (転動体転走溝）
5…ねじ軸
6…ナット
6a- · '負荷ボール転走溝 (負荷転動体転走溝）
7· · ·ボール (転動体）
9· · ·フランジ
9c…ボノレ卜揷入穴
9a…端面
10, 44· · ·内周側プレート (低騒音プレート） 11, 41···外周側プレート (低騒音プレート）
11a, 14a…切欠き
12···低騒音プレート
13, 14···キャップ
17…ナット本体
17a…端面
18···循環部材
23···方向転換路 (転動体戻し通路）
30···直線通路 (転動体戻し通路）
31·· '負荷ボール転走路 (負荷転動体転走路）
38···ボルト (結合手段）
39···フランジ結合用ボルト
42, 45···榭脂製の板
43, 46···金属製の板
発明を実施するための最良の形態
[0041] 図 3及び図 4は、本発明の一実施形態におけるボールねじの分解図を示す。ボー ルねじは、外周面に螺旋状の転動体転走溝としてのボール転走溝 5aが形成された ねじ軸 5と、内周面にボール転走溝 5aに対向する螺旋状の負荷転動体転走溝として の負荷ボール転走溝 6aが形成されるナット 6とを備える（図 4においてねじ軸のボー ル転走溝及びナット 6の負荷ボール転走溝 6aは省略されて 、る)。ねじ軸 5のボール 転走溝 5aとナット 6の負荷ボール転走溝 6aとの間の負荷ボール転走路には、転動体 として複数のボール 7が配列される。
[0042] ナット 6の軸線方向の端部には、ナット 6を相手側の機械部品に取り付けるためのフ ランジ 9がー体に形成される。ナット 6の軸線方向の両端面には、低騒音プレート 10, 12が取付けられる。さらにナット 6の軸線方向の両端面には、低騒音プレート 10, 12 を挟むキャップ 13, 14が取付けられる。
[0043] 以下に各部品の構造について詳細に説明する。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ボール転走溝 5aが形成される。ボール転走 溝 5aの条数は一条に限られることなぐニ条、三条等様々に設定することができる。 この実施形態では、ボール転走溝 5aの条数をニ条に設定して 、る。
[0044] ねじ軸 5は、中空部を備えた金属製のねじ軸本体 15と、力かる中空部をすきまなく 満たす振動吸収体 16としてのセラミックス材料とから構成される。ねじ軸 5にセラミック ス材料を充填することで、ねじ軸 5から発生する音を低減することができる。振動吸収 体 16は、粉体、粒状体又は流動体の状態でねじ軸本体 15の中空部内に充填され、 力かる中空部内で中空部に合致した形状に成形される。
[0045] 本実施形態では、水硬性粉体及び非水硬性粉体を主成分とする水硬性組成物（ 商品名：ジーマ、住友セメント製)をねじ軸本体 15の中空部内に加圧充填し、これを 水熱合成することでセラミックス材料力もなる振動吸収体 16をねじ軸本体 15と一体 化する。ここで水硬性粉体とは水により硬化する粉体を意味し、例えば、珪酸カルシ ゥム化合物粉体、カルシウムアルミネート化合物粉体、カルシウムフルォロアルミナ一 ト化合物粉体、カルシウムサルファアルミネートイヒ合物粉体、カルシウムアルミノフェラ イト粉体、リン酸カルシウム化合物粉体、半水又は無水石膏粉体、自硬性を有する生 石灰粉体、これら粉体の 2種類以上の混合物粉体が例示でき、この代表例として、例 えば、ポルトランドセメントのような粉体を挙げることができる。
[0046] また、非水硬性粉体とは、単体では水と接触しても硬化することのな 、粉体を意味 するが、アルカリ性もしくは酸性状態、あるいは高圧蒸気雰囲気において、その成分 が溶出し、他の既溶出成分と反応して生成物を形成する粉体も含む。このような非水 硬性粉体を添加することによって、成形体の成形時の充填率を高め、得られる成形 体の空隙率を減少することが可能になり、成形体の寸法安定率を向上することができ る。非水硬性粉体の代表例としては、例えば、水酸化カルシウム粉体、二水石膏粉 末、炭酸化カルシウム粉体、スラグ粉末、フライアッシュ、珪石粉末、粘度粉末、シリ カフユーム粉末等を挙げることができる。
[0047] なお、ねじ軸には、セラミックス材料が充填されない中実のねじ軸や中空のねじ軸 を用いてもよい。
[0048] 図 6はナットの斜視図を示す。ナット 6は、フランジ 9を有すると共に内周面に負荷ボ 一ル転走溝 6aが形成されるナット本体 17と、ナット本体 17の端面に取付けられる循 環部材 18とを備える。ナット本体 17の端面 17aには凹部 17bが形成され、この凹部 1 7bに循環部材 18が嵌め込まれる。循環部材 18はボルト等の結合手段によりナット本 体 17の凹部 17bに結合される。フランジ 9の端面 9aはナット本体 17の端面 17a (ナツ ト 6の端面 17aでもある）よりも僅かに後退していて、フランジ 9の端面 9aとナット本体 1 7の端面 17aとの間には僅かに段差がある。ナツト本体 17の端面 17aを研磨してそこ を基準に循環部材 18などの位置決めをしている。研磨部分がフランジ 9の全面にわ たると研磨に時間が掛カるため、段差を形成してナット本体 17の端面 17aのみを研 磨している。
[0049] 図 7はナット本体 17の詳細図を示す。図中（A)はナット本体 17の軸線方向に沿つ た断面図を示し、図 7 (B)はナット本体 17の軸線方向から見たナット本体 17の正面 図を示す。ナット本体 17の内周面にはねじ軸 5のボール転走溝 5aに対向する螺旋 状の負荷ボール転走溝 6aが形成される。ナット本体 17の周縁には、ナット本体 17の 軸線方向に伸びる貫通孔 20が形成される。貫通孔 20は中央部 20aが小径に形成さ れ、両側の両端部（凹部 17b)が中央部 20aよりも僅かに大径に形成される。貫通孔 20の中央部 20aにパイプ体が挿入され、凹部 17bに循環部材 18が挿入される。ナツ ト本体 17の軸線方向の端面には、循環部材 18をナット本体 17に取付けるための凹 部 17bが形成される。ノイブ体及び循環部材 18はボール転走溝 5aの条数と等 ヽ 数 (この実施形態では二組)設けられる。
[0050] 図 8及び図 9は、循環部材 18の詳細図を示す。循環部材 18は、方向転換路 23の 中心で内周側 21と外周側 22とに二分割される。循環部材 18の内周側 21は、方向 転換路 23の半分が形成される本体部 24と、ナット本体 17の端面に取付けられるフラ ンジ 25とを有する。また本体部 24には、負荷ボール転走路力もボール 7を掬い上げ る掬上げ部 26がー体に形成される。掬上げ部 26は、ねじ軸 5のボール転走溝 5aに 向力つて突出して 、て、螺旋状のボール転走溝 5aを転がるボール 7をボール転走溝 5aから方向転換路 23内に掬い上げる。
[0051] 循環部材 18の外周側 22は、方向転換路 23の半分が形成される本体部 27と、フラ ンジ 28とを有する。循環部材 18の内周側 21と外周側 22を組み合わせることで、断 面円形状の方向転換路 23が形成される。 [0052] 循環部材 18は、エラストマが混合された榭脂から製造される。循環部材 18はボー ル 7を掬ったり、ボール 7を方向転換させたりするので、ボール 7に接触し易い。エラス トマが混合された榭脂で製造することで、ボール 7と循環部材 18が接触する際に循 環部材 18から発生する音を低減することができる。なお勿論、循環部材 18を金属か ら製造してちょい。
[0053] 図 10は、ナット本体 17に組み込まれたパイプ体 29及び循環部材 18を示す。負荷 ボール転走路の一端と他端を接続するボール戻し通路は、パイプ体 29の内周の軸 線方向に伸びる直線通路 30と、負荷ボール転走路と直線通路 30を接続する方向転 換路 23とから構成される。図 10 (A)〖こ示されるよう〖こ、ねじ軸 5の軸線方向力も見た 状態において、ボール 7は負荷ボール転走路の円形状に軌道の接線方向に掬われ る。また図 10 (B)に示されるように、ねじ軸 5の側方力も見た状態において、ボール 7 は負荷ボール転走路のリード角に一致させた方向に掬われる。負荷ボール転走路の 接線方向に救い上げられたボール 7は、方向転換路 23で方向転換し、円弧状の軌 道に沿って移動した後、直線通路 30に入って直線軌道に沿って移動する。そして、 反対側の方向転換路 23で方向転換し、再び負荷ボール転走路に戻る。
[0054] 図 11は螺旋状の負荷ボール転走路、円弧状の方向転換路 23及び直線通路 30を 循環するボール 7の軌道を示す。図 (A)は負荷ボール転走路 31を移動するボール 7 の軌道（ねじ軸 5の軸線方向からみた状態)を示し、図（B)は全体の無限循環路を循 環するボール 7の軌道を示す（ねじ軸 5の側方力 みた状態)。負荷ボール転走路 31 でのボール 7の軌道は、半径 BCD/2の螺旋状になる。直線通路 30でのボール 7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 23でのボール 7の軌道 は、曲率半径 Rの円弧になる。これら負荷ボール転走路 31、方向転換路 23及び直 線通路 30の繋ぎ目では、ボール 7の軌道の接線方向が連続になっている。
[0055] 図 3に示されるように、ねじ軸 5とナット 6の間の負荷ボール転走路 31及びボール戻 し通路には複数のボール 7が配列される。ボール 7は鋼製又はセラミックス製である。 ボール 7をセラミックス製にすることで、ボール 7から発生する音を低減することができ る。ボール 7間にはボール 7同士の接触を防止するリテーナ 8が介在される。ボール 7 間にリテーナ 8を介在させることでボール 7同士の接触を防止できる。 [0056] 図 3及び図 4に示されるように、ナット 6の両端面には低騒音プレート 10, 12が取付 けられる。ナット 6の一方の端面には、ナット 6の端面に形状を合せた小径の低騒音 プレート 10が取付けられ、他方の端面には、小径の低騒音プレート 10をフランジ外 形にまで広げた大径の低騒音プレート 12が取付けられる。キャップ 13, 14はこれら の低騒音プレート 10, 12をナット 6の端面の間で挟む。フランジ 9の裏面 9bはナット 6 を相手側の機械部品に取付けるときの基準面になるから、低騒音プレート 12及びキ ヤップ 14は、フランジの表面 (端面 9a)に取付けられる。
[0057] 低騒音プレート 12は、フランジ 9の端面 9aを覆う外周側プレート 11と、外周側プレ ート 11の内側に配置され、ナット 6の端面 17aを覆う内周側プレート 10と、から構成さ れる。内周側プレート 10は、ナット 6の反対側の端面に取付けられる低騒音プレート 1 0と同一形状である。外周側プレート 11は、ナット 6の端面 17aとフランジ 9の端面 9a との間の段差の分だけ内周側プレート 10よりも僅かに肉厚である。これにより、キヤッ プ 14をナット 6に固定したときに、ナット 6の端面 17a及びフランジ 9の端面 9aの両方 に内周側プレート 10及び外周側プレート 11を密着させることができる。
[0058] 図 12は、ナット 6の両端面に取付けられる内周側プレート 10を示す。内周側プレー ト 10は、薄い円盤形状である。内周側プレート 10の外形はナット本体 17の外形と略 等しぐ中心部に異形の円形状の中央穴 10aを有する。中央穴 10aは、ねじ軸 5の軸 線方向に直交する断面形状に合わせた異形の円形状であり、内周側プレート 10の 内周縁とねじ軸 5とは接触する。内周側プレート 10には周方向に伸びる長孔 10bが 形成される。この長孔 10bを固定手段としてのボルト 38 (図 3参照）が貫通する。長孔 10bにしたのは、内周側プレート 10をナット 6の端面に取付けるのに、内周側プレート 10をナット 6に対して回転させてねじの位相を揃える必要があるからである。
[0059] 内周側プレート 10は、軽量でスポンジ状の発泡ウレタンなどの発泡榭脂であり、内 部に気泡を持つ。例えばウレタンに空気あるいはガスの気泡を導入して、シート状の 基材をつくり、このシート状の基材を所定の形状に切断加工して製造される。内周側 プレート 10には潤滑剤が含漬される。内周側プレート 10の材質には、発泡ウレタン の気泡に潤滑剤を含漬させた LACS (登録商標、 THK (株)製)の他にも、ゴムをカロ 硫するときに潤滑剤を浸み込ませて潤滑剤とゴムとを同時成形した含油ゴム (例えば 含油 HNBR)、フェルトに潤滑剤を含漬させた含油フェルト等を用いることができる。 内周側プレート 10とねじ軸 5との接触面には、内周側プレート 10自らが所有する潤 滑剤が供給される。内周側プレート 10の厚みは、取付けスペースの制約から例えば 2mm以下に設定される。
[0060] 内周側プレート 10の材質を、気泡に潤滑剤を含漬させた発泡榭脂とすることで、ク 一ラントなどの液体が内周側プレート 10にかかっても、潤滑剤が液体をはじくので、 内周側プレートが劣化することがない。また内周側プレート 10に潤滑剤を含漬させる ことで、ねじ軸 5との摩擦係数を低減することができる。
[0061] 図 13は外周側プレート 11を示す。外周側プレート 11はフランジ 9に対応した形状 を有すると共に、フランジ 9のボルト挿入穴 9c (図 3参照）に対応した複数の切欠き 11 aを有する。外周側プレートは、その中央に中央穴 l ibを有する。この中央穴 l ibに 内周側プレート 10が嵌まる。上述したように、外周側プレート 11はフランジ 9の端面 9 aとナット 6の端面 17aの段差の分だけ、内周側プレート 10よりも厚い。外周側プレー ト 11は内周側プレート 10と同様に潤滑剤を含漬させた発泡プラスチックからなる。
[0062] 図 14はナット 6の一方の端面に取付けられる小径のキャップ 13を示す。キャップ 13 は内周側プレート 10と同様な平面形状を有し、内周側プレート 10をナット 6の端面 1 7a (図 4参照）との間で挟む。キャップ 13は内周側プレート 10に密着する密着部 13a と、シール収容部 13bとを有する。キャップのシール収容部 13bには、異物を除去す るために並びにナット 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 ール又はワイパーリング（リング状シール部材 41)が組み込まれる。キャップ 13には、 ボルト 38が挿入される貫通孔 13cが形成される。またキャップ 13にはその中央部に ねじ軸 5が貫通する中央穴 13dが形成される。このキャップ 13は、エラストマのペレツ トと榭脂例えばナイロンのペレットを配合し、これらを溶融した後、射出成形することで 製造される。
[0063] 図 15はナット 6のフランジ側の端面に取付けられるキャップ 14を示す。このキャップ 14は、嵌め合わせた内周側プレート 10及び外周側プレート 11と同様な平面形状を 有し、内周側プレート 10及び外周側プレート 11をナット 6の端面 17a及びフランジ 9 の端面 9aとの間で挟む。キャップ 14には、フランジ 9のボルト挿入穴 9cに対応した複 数の切欠き 14aが形成される。
[0064] このキャップ 14は、内周側プレート 10及び外周側プレート 11に密着する密着部 14 bと、シール収容部 14cとを有する。シール収容部 14cには、上述のキャップ 13と同 様にシール部材 41が組み込まれる。キャップ 14には、ボルト 38が挿入される貫通孔 14dが形成される。またキャップ 14にはその中央部にねじ軸 5が貫通する中央穴 14e が形成される。このキャップ 14もエラストマが混合した榭脂からなる。低騒音プレート 1 2によって十分に騒音が低減できる場合は、キャップ 13, 14にエラストマを混合させ なくてもよい。
[0065] 図 10に示されるように、ナット本体 17にパイプ体 29及び循環部材 18を装着した後 、ナット 6をねじ軸 5に組み合わせ、ナット 6とねじ軸 5との間にボール 7及びリテーナ 8 を介在させる。次に図 3に示されるように、ナット 6の一方の端面に、内周側プレート 1 0及びキャップ 13を取付ける。そしてナット 6のフランジ側の端面に内周側プレート 10 及び外周側プレート 11を順次接触させ、これらをキャップ 14で挟み、キャップ 14をボ ルト 38を用いてナット 6に取り付ける。
[0066] 図 16及び図 17はボールねじを機械部品に取付けた例を示す。フランジ 9のボルト 挿入穴 9cにボルト 39を挿入し、ボルト 39を機械部品にねじ込む。ナット 6を機械部品 に取付けるとき、ナット 6の外周面 6c及びフランジ 9の端面 9aは、ナット 6を機械部品 に組み付けるときの基準面になる。外周側プレート 11及びキャップ 14にはボルト揷 入穴 9cに対応させた切欠きが形成されるので、ボルト 39と外周側プレート 11及びキ ヤップ 14とが干渉することがない。よってフランジ 9を強固に機械部品に取付けること ができる。
[0067] ねじ軸 5をナット 6に対して相対的に回転させると、ナット 6がねじ軸 5の軸線方向に 移動する。このときナット 6の内部では、複数のボール 7がボール転走溝 5aと負荷ボ 一ル転走溝 6aとの間の負荷ボール転走路 31を転がる。負荷ボール転走路 31の一 端まで転がったボール 7は循環部材 18の方向転換路 23で掬い上げられ、直線通路 30及び反対側の方向転換路 23を経由して元の負荷ボール転走路 31に戻される。
[0068] この実施形態では、循環部材 18及び転動体戻し通路が外部に露出し難い所謂ェ ンドキャップ式のナットを採用しているので、リターンパイプ式のナットやデフレクタ式 のナットに比べ、そもそもナット自体力 音が発生し難い。し力も、循環部材 18が外部 に露出しないように循環部材 18を内周側プレート 10で覆い、フランジ 9を外周側プレ ート 11で覆うので、循環部材 18及びフランジ端面から発生する騒音を低減すること ができる。さらに内周側プレート 10がねじ軸 5に接触しているから、内周側プレート 10 とねじ軸 5との間のすきま力 騒音が外に漏れることもない。
[0069] なお本発明は、上記実施形態に限られることなぐ本発明の要旨を変更しない範囲 で種々変更可能である。例えばボールの循環方式は、上述のエンドキャップ方式に 限られることなぐリターンパイプ方式、デフレクタ方式等様々な方式を採用すること ができる。転動体にはボールの替わりにローラを用いてもよい。また内周側プレートを 設けることなぐフランジの端面に接触する外周側プレートのみで低騒音プレートを構 成してもよい。さらに外周側プレートと内周側プレートとを一体にしてもよい。さらに低 騒音プレートでフランジの端面のみならずフランジの外周面をも覆ってもよい。
[0070] 図 18及び図 19は、外周側プレート 11の他の例を示す。この例の外周側プレート 4 1は、榭脂製の板 42と、ステンレスなどの金属製の板 43とを積層してなる。榭脂製の 板 42は、上記外周側プレート 11と同様に、発泡ウレタンなどの発泡樹脂に潤滑剤を 含漬させてなる。複数枚の榭脂製の板 42の間に金属製の板 43が挟まれていて、榭 脂製の板 42の枚数は金属製の板 43の枚数よりも一枚多 、。例えば榭脂製の板 42 の枚数は 3枚で金属製の板 43の枚数は 2枚である。外周側プレート 41はフランジ 9と キャップ 14との間に挟まれ、榭脂製の板 42が外側に配置されるから、榭脂製の板 42 力 Sフランジ 9及びキャップ 14に接触する。金属製の板 43と榭脂製の板 42の外形形 状は、内側に内周側プレート 10を組み込めるように上記外周側プレート 41と同一の ドーナッツ形状である。金属製の板 43と榭脂製の板 42とは接着剤などによって結合 されていない。ナット 6、内周側プレート 10及びキャップ 14の構成は上記実施形態の ねじ装置と同一なので同一の符号を附してその説明を省略する。
[0071] 榭脂製の板 42と金属製の板 43とを積層して外周側プレート 41を構成することで、 制振材料の原理（曲げ振動に伴う榭脂製の板 42のずれ変形や、榭脂製の板 42と金 属製の板 43とのすれ）によってフランジ 9の振動エネルギを熱エネルギに変換するこ とができる。よってフランジ 9の振動を吸収することができる。 [0072] 図 20は、内周側プレート 10の他の例を示す。この例の内周側プレート 44も榭脂製 の板 45と、ステンレスなどの金属製の板 46とを積層してなる。榭脂製の板 45は、上 記内周側プレート 10と同様に、発泡ウレタンなどの発泡樹脂に潤滑剤を含漬させて なる。内周側プレート 44はナット 6の端面 17aとキャップ 13, 14との間に挟まれる。榭 脂製の板 45がナット 6の端面 17aとキャップ 13, 14に接触する。榭脂製の板 45及び 金属製の板 46は円環形状でその外形形状は、ナット 6の端面 17aの外形形状に等し い。榭脂製の板 45の内径はねじ軸 5の断面形状に等しぐ榭脂製の板 45はねじ軸 5 に接触する。金属製の板 46の内径は榭脂製の板 45の内径よりも若干大きぐ金属製 の板 46はねじ軸 5に接触することがない。すなわち、金属製の板 46とねじ軸 5との間 には僅かなすきまが空く。榭脂製の板 45と金属製の板 46とは接着剤などによって結 合されていない。ねじ軸 5、ナット 6、外周側プレート 11及びキャップ 13, 14の構成は 上記実施形態のねじ装置と同一なので同一の符号を附してその説明を省略する。
[0073] 榭脂製の板 45と金属製の板 46とを積層することで内周側プレート 44を構成するこ とで、制振材料の原理（曲げ振動に伴う榭脂製の板 45のずれ変形や、榭脂製の板 4 5と金属製の板 46とのすれ）によって、循環部材 18から発生する騒音を効果的に吸 収することができる。
[0074] 本明糸田書 ίま、 2006年 2月 8日出願の特願 2006— 031665に基づく。この内容【ま すべてここに含めておく。

Claims

請求の範囲
[1] 外周面に螺旋状の転動体転走溝が形成されるねじ軸と、
内周面に前記ねじ軸の前記転動体転走溝に対向する螺旋状の負荷転動体転走 溝が形成されると共に、前記負荷転動体転走溝の一端と他端を接続する転動体戻し 通路を有するナットと、
前記ねじ軸の前記転動体転走溝と前記ナットの前記負荷転動体転走溝との間の負 荷転動体転走路、及び前記転動体戻し通路に配列される複数の転動体と、 前記ナットの軸線方向の端部に設けられるフランジと、
前記フランジの軸線方向の端面の少なくとも一部を覆う低騒音プレートと、を備える 低騒音ねじ装置。
[2] 前記転動体戻し通路は、前記ナットの内部を軸線方向に伸びる直線通路と、前記 ナットの軸線方向の端面に取り付けられ、前記負荷転動体転走路と前記直線通路を 接続する方向転換路を有する循環部材とから構成され、
前記低騒音プレートは、前記循環部材も覆うことを特徴とする請求項 1に記載の低 騒音ねじ装置。
[3] 前記ねじ装置はさらに、
前記低騒音プレートを前記フランジの端面との間で挟むキャップと、
前記キャップを前記ナットに固定するキャップ固定手段と、を備えることを特徴とす る請求項 1又は 2に記載の低騒音ねじ装置。
[4] 前記フランジの端面と前記ナットの端面との間には僅かな段差があり、
前記低騒音プレートは、前記フランジの端面を覆う外周側プレートと、前記外周側 プレートの内側に配置され、前記ナットの端面を覆う内周側プレートと、から構成され 前記外周側プレートは、前記ナットの端面と前記フランジの端面との間の段差の分 だけ前記内周側プレートよりも肉厚であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の低 騒音ねじ装置。
[5] 前記キャップ及び前記低騒音プレートには、前記フランジに挿入されるボルトが前 記キャップ及び前記低騒音プレートに干渉しな 、ように、前記フランジのボルト挿入 穴に対応した切欠きが形成されることを特徴とする請求項 3に記載の低騒音ねじ装 置。
[6] 前記低騒音プレートは、内部に気泡を持つ発泡樹脂に潤滑剤を含潰させてなるこ とを特徴とする請求項 1又は 2に記載の低騒音ねじ装置。
[7] 前記キャップは、エラストマを混合した榭脂からなることを特徴とする請求項 3に記 載の低騒音ねじ装置。
[8] 前記低騒音プレートは、榭脂製の板と金属製の板を積層してなることを特徴とする 請求項 1又は 2に記載の低騒音ねじ装置。
[9] 前記外周側プレートは、榭脂製の板と金属製の板を積層してなることを特徴とする 請求項 4に記載の低騒音ねじ装置。
[10] 前記榭脂製の板と前記金属製の板とは結合されて 、な 、ことを特徴とする請求項 8 又は 9に記載の低騒音ねじ装置。
[11] 外周面に螺旋状の転動体転走溝が形成されるねじ軸と、
内周面に前記ねじ軸の前記転動体転走溝に対向する螺旋状の負荷転動体転走 溝が形成されると共に、前記負荷転動体転走溝と前記ねじ軸の前記転動体転走溝と の間の負荷転動体転走路を転がる転動体を戻す直線通路が内部に設けられるナツ ト本体と、
前記ナット本体の端面に取り付けられ、前記負荷転動体転走路と前記直線通路と を接続する方向転換路が形成される循環部材と、
前記循環部材が取り付けられた前記ナット本体又は前記循環部材に取り付けられ 、前記循環部材が外部に露出しないように前記循環部材を覆って前記循環部材から 発生する音を低減すると共に、榭脂製の板と金属製の板を積層してなる低騒音プレ ートと、
を備える低騒音ねじ装置。
[12] 前記低騒音プレートの前記金属製の板は、前記ねじ軸に接触することがなぐ
前記低騒音プレートの前記榭脂製の板は、前記ねじ軸に接触することを特徴とする 請求項 11に記載の低騒音ねじ装置。
[13] 前記低騒音プレートの前記榭脂製の板は、内部に気泡を持つ発泡樹脂に潤滑剤 を含浸させてなることを特徴とする請求項 12に記載の低騒音ねじ装置。
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