(57)【要約】【課題】ボールとねじ溝のエッジとの接触を抑制するとともに良好な加工性を有するボールねじ装置を提供する。【解決手段】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、内周面に第２ねじ溝を有するナットと、複数のボールと、を有する。ねじ軸の軸方向に沿った断面形状において、第１ねじ溝は、軸方向に、第１傾斜部、第１円弧部、第２円弧部及び第２傾斜部の順に接続されている。第１円弧部は、第１円弧中心を中心とする円弧形状を有し、ボールと接触する。第２円弧部は、第１円弧中心とは異なる第２円弧中心を中心とする円弧形状を有し、ねじ軸及びナットに予圧が加えられた場合にボールと離隔する。第１傾斜部は、径方向に平行な仮想線に対してボールから離れる方向に傾斜する。第２傾斜部は、第２円弧部の延長線に対してボールから離れる方向に傾斜する。ねじ軸の最大半径は、第１円弧中心とねじ軸の回転軸との間の径方向での距離よりも大きい。【選択図】図２
2020056458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ねじ溝を有するナットと、
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、を有し、
前記ねじ軸の軸方向に沿った断面形状において、前記第１ねじ溝は、前記軸方向に、第１傾斜部、第１円弧部、第２円弧部及び第２傾斜部の順に接続されており、
前記第１円弧部は、第１円弧中心を中心とする円弧形状を有し、前記ボールと接触し、
前記第２円弧部は、前記第１円弧中心とは異なる第２円弧中心を中心とする円弧形状を有し、前記ねじ軸及び前記ナットに予圧が加えられた場合に前記ボールと離隔し、
前記第１傾斜部は、前記第１傾斜部と前記第１円弧部との接続点を通り径方向に平行な仮想線に対して前記ボールから離れる方向に傾斜し、
前記第２傾斜部は、前記第２円弧部の延長線に対して前記ボールから離れる方向に傾斜し、
前記ねじ軸の最大半径は、前記第１円弧中心と前記ねじ軸の回転軸との間の径方向での距離よりも大きい
ボールねじ装置。
【請求項２】
前記断面形状において、前記第２ねじ溝は、前記軸方向に、第４傾斜部、第４円弧部、第３円弧部及び第３傾斜部の順に接続されており、
前記第３円弧部は、第３円弧中心を中心とする円弧形状を有し、前記ボールを挟んで前記第１円弧部と対向して前記ボールと接触し、
前記第４円弧部は、前記第３円弧中心とは異なる第４円弧中心を中心とする円弧形状を有し、前記ボールを挟んで前記第２円弧部と対向し、前記ねじ軸及び前記ナットに予圧が加えられた場合に前記ボールと離隔し、
前記第３傾斜部は、前記第３傾斜部と前記第３円弧部との接続点を通り径方向に平行な仮想線に対して前記ボールから離れる方向に傾斜し、
前記第４傾斜部は、前記第４円弧部の延長線に対して前記ボールから離れる方向に傾斜し、
前記ナットの内周面における最小半径は、前記第３円弧中心と前記ねじ軸の回転軸との間の前記径方向での距離よりも小さい
請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項３】
軸方向に隣り合う第１ねじ溝において、一方の前記第１ねじ溝の前記第１傾斜部と、他方の前記第１ねじ溝の前記第２傾斜部との間に第１頂部が設けられ、
軸方向に隣り合う第２ねじ溝において、一方の前記第２ねじ溝の前記第３傾斜部と、他方の前記第２ねじ溝の前記第４傾斜部との間に第２頂部が設けられ、
前記ねじ軸の前記第２傾斜部は、前記断面形状において直線状であり、一方の前記第２ねじ溝の前記第３円弧部、前記第３傾斜部、前記第２頂部及び他方の前記第２ねじ溝の前記第４傾斜部と、前記径方向で対向する
請求項２に記載のボールねじ装置。
【請求項４】
前記ねじ軸の最大半径は、前記第１頂部と前記ねじ軸の回転軸との間の前記径方向での距離である
請求項３に記載のボールねじ装置。
【請求項５】
前記ナットの内周面における最小半径は、前記第２頂部と前記ねじ軸の回転軸との間の前記径方向での距離である
請求項３に記載のボールねじ装置。
【請求項６】
前記第１頂部は、前記軸方向に隣り合う第１凸部と第２凸部とを含む
請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
【請求項７】
前記第２円弧部の周方向の長さは、前記第１円弧部における、前記ボールの接触点と、前記第１円弧部と前記第２円弧部の接続点との間の周方向の長さよりも短い
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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から特許文献４に記載されているボールねじ装置は、軸方向の一方に加えられる荷重が、軸方向の他方に加えられる荷重よりも大きい用途に使用される。このような、ボールねじ装置は、ボールとねじ溝との接触角を大きくすることで、軸方向の耐荷重性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６０−１７３７５３号公報
【特許文献２】特開昭６０−２３１０６４号公報
【特許文献３】特開２００１−１８２７９９号公報
【特許文献４】特開昭４８−０４５７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、接触角が大きくなると、ボールとねじ溝のエッジとが接触し、ボール及びねじ溝に、局所的に過大な力が加えられる可能性がある。ねじ溝の深さを十分に深くすると、ボールとねじ溝のエッジとの干渉は抑制できるものの、溝の断面形状が複雑になる場合がある。このため、ねじ軸を容易に成形することが困難となる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、ボールとねじ溝のエッジとの接触を抑制するとともに良好な加工性を有するボールねじ装置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】
【０００６】
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ねじ溝を有するナットと、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、を有し、前記ねじ軸の軸方向に沿った断面形状において、前記第１ねじ溝は、前記軸方向に、第１傾斜部、第１円弧部、第２円弧部及び第２傾斜部の順に接続されており、前記第１円弧部は、第１円弧中心を中心とする円弧形状を有し、前記ボールと接触し、前記第２円弧部は、前記第１円弧中心とは異なる第２円弧中心を中心とする円弧形状を有し、前記ねじ軸及び前記ナットに予圧が加えられた場合に前記ボールと離隔し、前記第１傾斜部は、前記第１傾斜部と前記第１円弧部との接続点を通り径方向に平行な仮想線に対して前記ボールから離れる方向に傾斜し、前記第２傾斜部は、前記第２円弧部の延長線に対して前記ボールから離れる方向に傾斜し、前記ねじ軸の最大半径は、前記第１円弧中心と前記ねじ軸の回転軸との間の前記径方向での距離よりも大きい。
【０００７】
これによれば、ねじ軸の最大半径が、第１円弧部の中心径よりも大きいため、ボールと第１ねじ溝との接触角を大きくすることができる。また、接触角を大きくした場合であってもボールと第１ねじ溝のエッジとの接触を抑制することができる。さらに、第１傾斜部及び第２傾斜部が設けられているため、第１ねじ溝は、第１傾斜部、第１円弧部、第２円弧部及び第２傾斜部が滑らかに接続されて、接続部分での段差の発生を抑制できる。したがって、ねじ軸の加工を容易に行うことができる。したがって、ボールねじ装置は、ボールとねじ溝のエッジとの接触を抑制するとともに良好な加工性を有する。
【０００８】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記断面形状において、前記第２ねじ溝は、前記軸方向に、第４傾斜部、第４円弧部、第３円弧部及び第３傾斜部の順に接続されており、前記第３円弧部は、第３円弧中心を中心とする円弧形状を有し、前記ボールを挟んで前記第１円弧部と対向して前記ボールと接触し、前記第４円弧部は、前記第３円弧中心とは異なる第４円弧中心を中心とする円弧形状を有し、前記ボールを挟んで前記第２円弧部と対向し、前記ねじ軸及び前記ナットに予圧が加えられた場合に前記ボールと離隔し、前記第３傾斜部は、前記第３傾斜部と前記第３円弧部との接続点を通り径方向に平行な仮想線に対して前記ボールから離れる方向に傾斜し、前記第４傾斜部は、前記第４円弧部の延長線に対して、前記ボールから離れる方向に傾斜し、前記ナットの内周面における最小半径は、前記第３円弧中心と前記ねじ軸の回転軸との間の前記径方向での距離よりも小さい。
【０００９】
これによれば、ボールねじ装置は、軸方向の一方での耐荷重性を向上させることができる。また、接触角を大きくした場合であっても、ボールと第２ねじ溝のエッジとの接触を抑制することができる。さらに、第３傾斜部及び第４傾斜部が設けられているため、第２ねじ溝は、断面形状で第４傾斜部、第４円弧部、第３円弧部及び第３傾斜部が滑らかに接続されて、接続部分での段差の発生を抑制できる。したがって、ナットの加工を容易に行うことができる。したがって、ボールねじ装置は、ボールとナットのエッジとの接触を抑制するとともに良好な加工性を有する。
【００１０】
ボールねじ装置の望ましい態様として、軸方向に隣り合う第１ねじ溝において、一方の前記第１ねじ溝の前記第１傾斜部と、他方の前記第１ねじ溝の前記第２傾斜部との間に第１頂部が設けられ、軸方向に隣り合う第２ねじ溝において、一方の前記第２ねじ溝の前記第３傾斜部と、他方の前記第２ねじ溝の前記第４傾斜部との間に第２頂部が設けられ、前記ねじ軸の前記第２傾斜部は、前記断面形状において直線状であり、一方の前記第２ねじ溝の前記第３円弧部、前記第３傾斜部、前記第２頂部及び他方の前記第２ねじ溝の前記第４傾斜部と、前記径方向で対向する。
【００１１】
これによれば、軸方向に隣り合う第１ねじ溝において、ボールが配置される第１円弧部及び第２円弧部は、第２傾斜部で接続される。このため、ボールねじ装置は、第１ねじ溝の内部での段差の発生が抑制され、ねじ軸の加工を容易に行うことができる。
【００１２】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記ねじ軸の最大半径は、前記第１頂部と前記ねじ軸の回転軸との間の前記径方向での距離である。これによれば、ボールねじ装置は、ボールと第１ねじ溝との接触角を大きくすることができる。
【００１３】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記ナットの内周面における最小半径は、前記第２頂部と前記ねじ軸の回転軸との間の前記径方向での距離である。これによれば、ボールねじ装置は、ボールと第２ねじ溝との接触角を大きくすることができる。
【００１４】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記第１頂部は、前記軸方向に隣り合う第１凸部と第２凸部とを含む。これによれば、第１凸部及び第２凸部は、ねじ軸を転造加工する際に形成されたものであり、ねじ軸を転造加工により容易に形成できる。また、第１頂部の径方向外側の部分で、軸方向の厚さを厚くすることができ、ボールねじ装置は、強度を向上させることができる。
【００１５】
ボールねじ装置の望ましい態様として、前記第２円弧部の周方向の長さは、前記第１円弧部における、前記ボールの接触点と、前記第１円弧部と前記第２円弧部の接続点との間の周方向の長さよりも短い。これによれば、ねじ軸及びナットに予圧が加えられた場合に、第２円弧部とボールとが離隔し、ボールねじ装置は、軸方向の一方に軸方向の他方よりも大きい荷重が加えられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ボールとねじ溝のエッジとの接触を抑制するとともに良好な加工性を有するボールねじ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施形態に係るボールねじ装置の断面図である。
【図２】図２は、ボールねじ装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は、一つの第１ねじ溝及びこれに対向する第２ねじ溝を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、変形例に係るボールねじ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（実施形態）
図１は、実施形態に係るボールねじ装置の断面図である。図２は、ボールねじ装置の一部を拡大して示す断面図である。図３は、一つの第１ねじ溝及びこれに対向する第２ねじ溝を拡大して示す断面図である。本実施形態のボールねじ装置１は、軸方向の一方に加えられる荷重が、軸方向の他方に加えられる荷重よりも大きい用途に使用される。
【００２０】
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、ボール４とを備える。電動モータ９３は、ハウジング９３０に固定されている。電動モータ９３は、例えばブラシレスモータであるが、ブラシ（摺動子）及びコンミテータ（整流子）を備えるモータであってもよい。電動モータ９３のシャフトには、例えば小プーリ１１が取り付けられている。小プーリ１１は、ベルト１２を介して大プーリ１３に連結される。大プーリ１３はナット３に取り付けられている。このため、電動モータ９３が駆動すると、ナット３が回転軸Ｚを中心に回転する。
【００２１】
ねじ軸２はナット３を貫通している。ナット３は軸受１０を介してハウジング９３０に固定されている。軸受１０は、外輪１５と、内輪１７と、外輪１５及び内輪１７の間に位置する転動体１６と、を備える。外輪１５がハウジング９３０に固定されている。内輪１７は、例えばナット３と一体に形成されている。ナット３は、ねじ軸２の軸方向（以下、単に軸方向Ｄａという）に位置決めされている。すなわち、ナット３は回転できるが、軸方向に移動しない。
【００２２】
ねじ軸２の外周面にある第１ねじ溝２１とナット３の内周面にある第２ねじ溝３１との間に、複数のボール４が配置されている。ボール４は、第１ねじ溝２１と第２ねじ溝３１との間を無限循環する。ナット３が回転すると、ねじ軸２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。
【００２３】
図２に示すように、ねじ軸２の軸方向Ｄａに沿った断面形状において、複数の第１ねじ溝２１（２１−１、２１−２、２１−３）が軸方向Ｄａに配列されている。また、ナット３の断面形状において、複数の第２ねじ溝３１（３１−１、３１−２、３１−３）が軸方向Ｄａに配列されている。第１ねじ溝２１−１、２１−２、２１−３は、それぞれ第２ねじ溝３１−１、３１−２、３１−３と径方向Ｄｒに対向する。
【００２４】
ねじ軸２の外周面にある第１ねじ溝２１と、ナット３の内周面にある第２ねじ溝３１とでらせん状の循環経路が形成される。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。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。
【００２５】
以下の説明において、ねじ軸２の軸方向の一方を軸方向＋Ｄａとし、軸方向の他方、つまり軸方向＋Ｄａと反対方向を軸方向−Ｄａと表す。軸方向＋Ｄａ及び軸方向−Ｄａを区別する必要がない場合には、単に軸方向Ｄａと表す。径方向Ｄｒは、軸方向Ｄａと直交する方向である。径方向＋Ｄｒは、径方向外側に向かう方向であり、径方向−Ｄｒは、径方向内側に向かう方向である。
【００２６】
図２及び図３に示すように、第１ねじ溝２１は、それぞれ、第１円弧部２２、第２円弧部２３、第１傾斜部２４及び第２傾斜部２５を有する。軸方向＋Ｄａにおいて、第１傾斜部２４、第１円弧部２２、第２円弧部２３及び第２傾斜部２５の順に接続されている。また、軸方向＋Ｄａに隣り合う第１ねじ溝２１（例えば、第１ねじ溝２１−１及び第１ねじ溝２１−２）の間に第１頂部２６が設けられている。第１頂部２６は、軸方向＋Ｄａ側に設けられた第１ねじ溝２１の第１傾斜部２４と、軸方向−Ｄａ側に設けられた他の第１ねじ溝２１の第２傾斜部２５との間の部分である。
【００２７】
第１ねじ溝２１の第１円弧部２２及び第２円弧部２３は、ゴシックアーク形状である。具体的には、第１円弧部２２は、第１円弧中心Ｃ２２を中心とする円弧形状を有し、接触点Ｐ４（図３参照）においてボール４と接触する。ここで、接触角θａは、ボール４のボール中心ＣＢと接触点Ｐ４とを結ぶ仮想線と、径方向Ｄｒと平行な方向とが成す角度である。本実施形態では、接触角θａは、４５°以上９０°以下である。より好ましくは、接触角θａは、５０°以上７０°以下の範囲である。
【００２８】
第２円弧部２３は、第１円弧中心Ｃ２２とは異なる第２円弧中心Ｃ２３（図３参照）を中心とする円弧形状を有する。第２円弧部２３の一端は、第１円弧部２２と接続点Ｐ１で接続され、第２円弧部２３の他端は第２傾斜部２５と接続点Ｐ２で接続される。接続点Ｐ２は、第２円弧部２３の接線が第２傾斜部２５と重なる点である。ねじ軸２及びナット３に予圧が加えられた場合に、第２円弧部２３はボール４と離隔する。つまり、ボール中心ＣＢと接続点Ｐ２との間の距離Ｄ３は、ボール半径ＲＢよりも大きい。接続点Ｐ１は、第１ねじ溝２１の溝底部であり、第１ねじ溝２１において、最も径方向−Ｄｒ側の部分である。第２円弧部２３の半径は、第１円弧部２２の半径Ｒ２２と等しい。また、ボール４と第２円弧部２３との間に形成されるスペースには、グリースや含油樹脂等の潤滑剤が貯められる。
【００２９】
また、第２円弧部２３の長さ（接続点Ｐ１から接続点Ｐ２までの円弧に沿った長さ）は、第１円弧部２２における、接触点Ｐ４と接続点Ｐ１との間の長さよりも短い。言い換えると、ボール４のボール中心ＣＢと接続点Ｐ２とを結ぶ仮想線と、径方向Ｄｒと平行な方向とが成す角度は、接触角θａよりも小さい。第２円弧部２３を設けることにより、第１ねじ溝２１の斜径を測定するボール状の器具を、第２円弧部２３に保持することができる。このため、ねじ軸２において、ボール状の器具を接触させる方式で、第１ねじ溝２１の寸法精度を測定することができる。
【００３０】
第１傾斜部２４は、第１円弧部２２の一端と接続点Ｐ３で接続される。接続点Ｐ３は、第１円弧部２２の接線が第１傾斜部２４と重なる点である。第１傾斜部２４は、接続点Ｐ３を通り径方向Ｄｒに平行な仮想線に対してボール４から離れる方向（軸方向−Ｄａ側）に傾斜する。第１傾斜部２４は、断面形状で直線状に形成され、接続点Ｐ３における第１円弧部２２の接線方向に延びる。あるいは、第１傾斜部２４は、第１円弧部２２の半径Ｒ２２よりも大きい半径を有する円弧形状であってもよい。第１傾斜部２４の径方向＋Ｄｒ側の端部と第１円弧中心Ｃ２２との間の距離Ｄ５は、第１円弧部２２の半径Ｒ２２よりも大きい。第１傾斜部２４の開き角θｂは、第１傾斜部２４と、径方向Ｄｒと平行な方向とが成す角度である。開き角θｂは、例えば、５°以上３０°以下程度である。
【００３１】
第１傾斜部２４は、ボール中心ＣＢを通り軸方向Ｄａに平行な仮想線Ｌａと交差する。すなわち、接続点Ｐ３は、仮想線Ｌａと接触点Ｐ４との間に配置される。また、第１傾斜部２４の径方向＋Ｄｒ側の端部は、仮想線Ｌａよりも径方向＋Ｄｒ側に配置される。
【００３２】
第２傾斜部２５は、接続点Ｐ２における第２円弧部２３の接線方向に延びる直線状に形成される。つまり、第２傾斜部２５は、第２円弧部２３の延長線に対して、ボール４から離れる方向（軸方向＋Ｄａ側）に傾斜する。第２傾斜部２５と軸方向Ｄａとが成す角度は、５°以上３０°以下、例えば２０°程度である。
【００３３】
第２ねじ溝３１は、それぞれ、第３円弧部３２、第４円弧部３３、第３傾斜部３４及び第４傾斜部３５を有する。軸方向＋Ｄａにおいて、第４傾斜部３５、第４円弧部３３、第３円弧部３２及び第３傾斜部３４の順に接続されている。また、軸方向Ｄａに隣り合う第２ねじ溝３１の間に第２頂部３６が設けられている。第２頂部３６は、軸方向＋Ｄａ側に設けられた第２ねじ溝３１の第４傾斜部３５と、軸方向−Ｄａ側に設けられた他の第２ねじ溝３１の第３傾斜部３４との間の部分である。
【００３４】
第２ねじ溝３１は、第１ねじ溝２１と類似した構成を有する。第２ねじ溝３１の第３円弧部３２及び第４円弧部３３は、ゴシックアーク形状である。具体的には、第３円弧部３２は、第３円弧中心Ｃ３２を中心とする円弧形状を有する。第３円弧部３２は、ボール４を挟んで第１円弧部２２と対向し、接触点Ｐ７においてボール４と接触する。第３円弧部３２とボール４との接触角は、接触角θａと等しい。
【００３５】
第４円弧部３３は、第３円弧中心Ｃ３２とは異なる第４円弧中心Ｃ３３（図３参照）を中心とする円弧形状を有する。第４円弧部３３の一端は、第３円弧部３２と接続点Ｐ５で接続され、第４円弧部３３の他端は第４傾斜部３５と接続点Ｐ６で接続される。接続点Ｐ６は、第４円弧部３３の接線が第４傾斜部３５と重なる点である。第４円弧部３３は、ボール４を挟んで第２円弧部２３と対向する。ねじ軸２及びナット３に予圧が加えられた場合に、第４円弧部３３はボール４と離隔する。つまり、ボール中心ＣＢと接続点Ｐ６との間の距離Ｄ４は、ボール半径ＲＢよりも大きい。第４円弧部３３の半径は、第３円弧部３２の半径と等しい。
【００３６】
接続点Ｐ５は、第２ねじ溝３１の溝底部であり、第２ねじ溝３１において、最も径方向＋Ｄｒ側の部分である。接続点Ｐ５の軸方向Ｄａの位置は、第１ねじ溝２１の接続点Ｐ１の軸方向Ｄａの位置と重なる。すなわち、接続点Ｐ５と接続点Ｐ１とを結ぶ仮想線は、径方向Ｄｒと平行となる。
【００３７】
また、第４円弧部３３の長さ（接続点Ｐ５から接続点Ｐ６までの円弧に沿った長さ）は、第３円弧部３２における、接触点Ｐ７と接続点Ｐ５との間の長さよりも短い。言い換えると、ボール４のボール中心ＣＢと接続点Ｐ６とを結ぶ仮想線と、径方向Ｄｒと平行な方向とが成す角度は、接触角θａよりも小さい。
【００３８】
第３傾斜部３４は、第３円弧部３２の一端と接続点Ｐ８で接続される。接続点Ｐ８は、第３円弧部３２の接線が第３傾斜部３４と重なる点である。第３傾斜部３４は、接続点Ｐ８を通り径方向Ｄｒに平行な仮想線に対してボール４から離れる方向（軸方向＋Ｄａ側）に傾斜する。第３傾斜部３４は、断面形状で直線状に形成され、接続点Ｐ８における第３円弧部３２の接線方向に延びる。あるいは、第３傾斜部３４は、第３円弧部３２の半径よりも大きい半径を有する円弧形状であってもよい。
【００３９】
第３傾斜部３４の開き角θｃは、例えば、５°以上３０°以下程度である。第３傾斜部３４の開き角θｃは、第１傾斜部２４の開き角θｂと等しくてもよく、異なっていてもよい。
【００４０】
第４傾斜部３５は、接続点Ｐ６における第４円弧部３３の接線方向に延びる直線状に形成される。つまり、第４傾斜部３５は、第４円弧部３３の延長線に対して、ボール４から離れる方向（軸方向−Ｄａ側）に傾斜する。
【００４１】
このような構成により、ボール４は、第１ねじ溝２１の第１傾斜部２４、第１円弧部２２、第２円弧部２３及び第２傾斜部２５の一部と、第２ねじ溝３１の第３傾斜部３４、第３円弧部３２、第４円弧部３３及び第４傾斜部３５の一部と、で囲まれた領域内を転がる。
【００４２】
図２に示すように、ねじ軸２の最大半径Ｒ１は、第１円弧中心Ｃ２２とねじ軸２の回転軸Ｚとの間の径方向Ｄｒでの距離Ｄ１よりも大きい。ここで、ねじ軸２の最大半径Ｒ１は、第１頂部２６と回転軸Ｚとの間の径方向Ｄｒでの距離である。また、ナット３の最小半径Ｒ２は、第３円弧中心Ｃ３２とねじ軸２の回転軸Ｚとの間の径方向Ｄｒでの距離Ｄ２よりも小さい。ナット３の最小半径Ｒ２は、第２頂部３６と回転軸Ｚとの間の径方向Ｄｒでの距離である。
【００４３】
これにより、ボールねじ装置１は、接触角θａ（図３参照）を大きくすることができる。また、接触角θａを例えば４５°以上、より好ましくは６０°以上まで大きくした場合でも、ボール４が第１頂部２６に乗り上げることを抑制することができる。つまり、第１ねじ溝２１のエッジ、すなわち第１傾斜部２４の径方向＋Ｄｒ側の端部とボール４との接触を抑制できる。これにより、第１ねじ溝２１のエッジにボール４が接触したときに生じる局所的な力の発生を抑制することができ、ボールねじ装置１は、耐荷重性を向上させることができる。つまり、第１ねじ溝２１の形状を回転軸Ｚ方向において非対称とすることで耐荷重性を向上させることができる。ここで、非対称とは、接続点Ｐ１（溝底部）を通り回転軸Ｚに直交する仮想線を対称軸としたときに、第１ねじ溝２１の断面形状が線対称とならないことをいう。
【００４４】
また、第１傾斜部２４及び第３傾斜部３４は、それぞれ開き角θｂ、θｃを有する。このため、第１ねじ溝２１及び第２ねじ溝３１には、径方向Ｄｒでボール４の一部を覆うように形成される部分、いわゆるアンダーカットがない。これにより、ねじ軸２は転造により容易に形成することができる。
【００４５】
図３に示すように、第１頂部２６は、軸方向Ｄａに隣り合う第１凸部２６ａと第２凸部２６ｂとを含む。第１凸部２６ａ及び第２凸部２６ｂは、第１傾斜部２４を延長した仮想線Ｌ１と、第２傾斜部２５を延長した仮想線Ｌ２とで囲まれた領域よりも径方向−Ｄｒ側に設けられる。第１凸部２６ａ及び第２凸部２６ｂは、ねじ軸２を転造により形成する際に、素材がダイスにより押し出されて形成された部分である。具体的には、第１凸部２６ａは、第１凸部２６ａの軸方向＋Ｄａ側の第１ねじ溝２１の素材が押し出されて形成された部分であり、第２凸部２６ｂは、第２凸部２６ｂの軸方向−Ｄａ側の第１ねじ溝２１の素材が押し出されて形成された部分である。第１凸部２６ａと第２凸部２６ｂとの間に溝が形成される。第１凸部２６ａと第２凸部２６ｂとの間の溝は、２つの第１ねじ溝２１の素材が会合する部分である。
【００４６】
第１頂部２６は、第１凸部２６ａ及び第２凸部２６ｂを有するので、第１頂部２６の径方向＋Ｄｒ側の端部における軸方向Ｄａの厚さが厚くなる。つまり、第１頂部２６が仮想線Ｌ１、Ｌ２で囲まれた領域まで形成された場合に比べ、薄肉部分が形成されず、第１頂部２６の強度が向上する。これにより、ボールねじ装置１は、ねじ軸２の強度を向上させることができる。また、ナット３においても、同様に第２頂部３６は、軸方向Ｄａに隣り合う第１凸部３６ａと第２凸部３６ｂとを含む。
【００４７】
第１ねじ溝２１の第２傾斜部２５は、第２頂部３６を挟んで隣り合う２つの第２ねじ溝３１と対向する。具体的には、図２において、第１ねじ溝２１−２の第２傾斜部２５は、第２ねじ溝３１−２の第３円弧部３２、第３傾斜部３４、第２頂部３６及び第２ねじ溝３１−３の第４傾斜部３５と、径方向Ｄｒに対向する。第２傾斜部２５と第４傾斜部３５とは、径方向Ｄｒにおいて、所定の間隔を有して離れて設けられており、ねじ軸２とナット３とが接触しない。第２傾斜部２５と第４傾斜部３５との間の径方向Ｄｒの距離は、第２傾斜部２５と第２頂部３６との間の径方向Ｄｒの距離よりも小さい。
【００４８】
軸方向Ｄａに隣り合う複数の第１ねじ溝２１において、例えば、第１ねじ溝２１−２の第１円弧部２２及び第２円弧部２３は、第２傾斜部２５を介して、第１ねじ溝２１−３の第１円弧部２２及び第２円弧部２３に接続される。このような構成により、第１ねじ溝２１は、各部が滑らかに接続されており、接続部分での段差の発生を抑制できる。すなわち、第１ねじ溝２１は、ナット３の第２頂部３６等に対応する段差形状が形成されず、２つの第１頂部２６の間で屈曲する部分を有さない。したがって、転造によりねじ軸２の加工を容易に行うことができる。
【００４９】
また、ナット３においても同様に、第２ねじ溝３１の第４傾斜部３５は、第１頂部２６を挟んで隣り合う２つの第１ねじ溝２１と対向する。具体的には、図２において、第２ねじ溝３１−２の第４傾斜部３５は、第１ねじ溝２１−１の第２傾斜部２５、第１頂部２６、第１ねじ溝２１−２の第１傾斜部２４及び第１円弧部２２と、径方向Ｄｒに対向する。
【００５０】
軸方向Ｄａに隣り合う複数の第２ねじ溝３１において、例えば、第２ねじ溝３１−２の第３円弧部３２及び第４円弧部３３は、第４傾斜部３５を介して、第２ねじ溝３１−３の第３円弧部３２及び第４円弧部３３に接続される。これにより、第２ねじ溝３１において、各部が滑らかに接続されており、接続部分での段差の発生を抑制できる。したがって、ナット３の加工を容易に行うことができる。
【００５１】
なお、図２及び図３に示すねじ軸２及びナット３の構成は、あくまで一例である。例えば、ボール４の接触角θａや、第１傾斜部２４の開き角θｂ等は適宜変更できる。第２傾斜部２５及び第４傾斜部３５の軸方向Ｄａに対する傾斜角度や長さも適宜変更できる。また、接続点Ｐ５の軸方向Ｄａの位置は、第１ねじ溝２１の接続点Ｐ１の軸方向Ｄａの位置とずれていてもよい。
【００５２】
以上説明したように、ボールねじ装置１は、外周面に第１ねじ溝２１を有するねじ軸２と、内周面に第１ねじ溝２１と対応する第２ねじ溝３１を有するナット３と、第１ねじ溝２１と第２ねじ溝３１との間を転がる複数のボール４と、を有する。ねじ軸２の軸方向に沿った断面形状において、軸方向Ｄａに、第１ねじ溝２１は、第１傾斜部２４、第１円弧部２２、第２円弧部２３及び第２傾斜部２５の順に接続されている。第１円弧部２２は、第１円弧中心Ｃ２２を中心とする円弧形状を有し、ボール４と接触する。第２円弧部２３は、第１円弧中心Ｃ２２とは異なる第２円弧中心Ｃ２３を中心とする円弧形状を有し、ねじ軸２及びナット３に予圧が加えられた場合にボール４と離隔する。第１傾斜部２４は、第１傾斜部２４と第１円弧部２２との接続点Ｐ３を通り径方向Ｄｒに平行な仮想線に対してボール４から離れる方向（軸方向−Ｄａ）に傾斜する。第２傾斜部２５は、第２円弧部２３の延長線に対して、ボール４から離れる方向（軸方向＋Ｄａ）に傾斜する。ねじ軸２の最大半径Ｒ１は、第１円弧中心Ｃ２２とねじ軸２の回転軸Ｚとの間の径方向Ｄｒでの距離Ｄ１よりも大きい。
【００５３】
これによれば、ボールねじ装置１は、ねじ軸２の最大半径Ｒ１が距離Ｄ１よりも大きいので、ボール４と第１ねじ溝２１との接触角θａを大きくすることができる。また、接触角θａを大きくした場合であっても、ボール４と第１ねじ溝２１のエッジとの接触を抑制することができる。また、第１傾斜部２４及び第２傾斜部２５が設けられているため、第１ねじ溝２１は、第１傾斜部２４、第１円弧部２２、第２円弧部２３及び第２傾斜部２５が滑らかに接続されて、接続部分での段差の発生を抑制できる。したがって、ねじ軸２の加工を容易に行うことができる。したがって、ボールねじ装置１は、ボール４と第１ねじ溝２１のエッジとの接触を抑制するとともに良好な加工性を有する。
【００５４】
また、ボールねじ装置１の断面形状において、第２ねじ溝３１は、軸方向Ｄａに、第４傾斜部３５、第４円弧部３３、第３円弧部３２及び第３傾斜部３４の順に接続されている。第３円弧部３２は、第３円弧中心Ｃ３２を中心とする円弧形状を有し、ボール４を挟んで第１円弧部２２と対向してボール４と接触する。第４円弧部３３は、第３円弧中心Ｃ３２とは異なる第４円弧中心Ｃ３３を中心とする円弧形状を有し、ボール４を挟んで第２円弧部２３と対向し、ねじ軸２及びナット３に予圧が加えられた場合にボール４と離隔する。第３傾斜部３４は、第３傾斜部３４と第３円弧部３２との接続点Ｐ８を通り径方向Ｄｒに平行な仮想線に対してボール４から離れる方向（軸方向＋Ｄａ）に傾斜する。第４傾斜部３５は、第４円弧部３３の延長線に対して、ボール４から離れる方向（軸方向−Ｄａ）に傾斜する。ナット３の内周面における最小半径Ｒ２は、第３円弧中心Ｃ３２とねじ軸２の回転軸Ｚとの間の径方向Ｄｒでの距離Ｄ２よりも小さい。
【００５５】
これによれば、ボールねじ装置１は、ナット３の最小半径Ｒ２が距離Ｄ２よりも小さいので、軸方向Ｄａの一方での耐荷重性を向上させることができる。また、接触角θａを大きくした場合であっても、ボール４と第２ねじ溝３１のエッジとの接触を抑制することができる。また、第３傾斜部３４及び第４傾斜部３５が設けられているため、第２ねじ溝３１は、断面形状で第４傾斜部３５、第４円弧部３３、第３円弧部３２及び第３傾斜部３４が滑らかに接続されて、接続部分での段差の発生を抑制できる。したがって、ナット３の加工を容易に行うことができる。したがって、ボールねじ装置１は、ボール４とナット３のエッジとの接触を抑制するとともに良好な加工性を有する。
【００５６】
また、ボールねじ装置１は、軸方向Ｄａに隣り合う第１ねじ溝２１において、一方の第１ねじ溝２１の第１傾斜部２４と、他方の第１ねじ溝２１の第２傾斜部２５との間に第１頂部２６が設けられる。軸方向Ｄａに隣り合う第２ねじ溝３１において、一方の第２ねじ溝３１の第３傾斜部３４と、他方の第２ねじ溝３１の第４傾斜部３５との間に第２頂部３６が設けられる。ねじ軸２の第２傾斜部２５は、一方の第２ねじ溝３１の第３円弧部３２、第３傾斜部３４、第２頂部３６及び他方の第２ねじ溝３１の第４傾斜部３５と、径方向Ｄｒで対向する。
【００５７】
これによれば、軸方向に隣り合う第１ねじ溝２１において、ボール４が配置される第１円弧部２２及び第２円弧部２３は、第２傾斜部２５で接続される。第２傾斜部２５には、ナット３の第２ねじ溝３１に対応する段差形状が設けられず直線状に形成される。このため、ボールねじ装置１は、第１ねじ溝２１の内部での段差の発生が抑制され、ねじ軸２の加工を容易に行うことができる。
【００５８】
また、ボールねじ装置１において、ねじ軸２の最大半径Ｒ１は、第１頂部２６とねじ軸２の回転軸Ｚとの間の径方向Ｄｒでの距離である。これによれば、ボールねじ装置１は、ボール４と第１ねじ溝２１との接触角θａを大きくすることができる。
【００５９】
ボールねじ装置１において、第１頂部２６は、軸方向Ｄａに隣り合う第１凸部２６ａと、第２凸部２６ｂとを含む。これによれば、第１凸部２６ａ及び第２凸部２６ｂは、ねじ軸２を転造加工する際に形成されたものであり、ねじ軸２を転造加工により容易に形成できる。また、第１頂部２６の径方向Ｄｒの外側の部分で、軸方向Ｄａの厚さを厚くすることができ、ボールねじ装置１は、強度を向上させることができる。
【００６０】
また、ボールねじ装置１において、第２円弧部２３の周方向の長さは、第１円弧部２２における、ボール４の接触点Ｐ４と、第１円弧部２２と第２円弧部２３の接続点Ｐ１との間の周方向の長さよりも短い。これによれば、ねじ軸２及びナット３に予圧が加えられた場合に、第２円弧部２３とボール４とが離隔し、ボールねじ装置１は、軸方向Ｄａの一方に軸方向Ｄａの他方よりも大きい荷重が加えられる。
【００６１】
（変形例）
図４は、変形例に係るボールねじ装置の断面図である。ボールねじ装置１Ａのボール４の循環方式として、外部循環方式を採用することができる。図４に示すように、ボールねじ装置１Ａは、ナット３の外周に設けられたリターンチューブ５を有する。第１ねじ溝２１及び第２ねじ溝３１で形成される転動路の終点に達したボール４は、リターンチューブ５の循環経路５１に案内される。そして、ボール４は、循環経路５１を通って転動路の支点に戻される。これにより、ボール４は、転動路及び循環経路５１を無限循環する。
【００６２】
なお、図４では、ボールねじ装置１Ａの循環方式としてリターンチューブ方式を示したが、これに限定されない。例えば、エンドデフレクタ方式やエンドキャップ方式を採用することも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１、１Ａ  ボールねじ装置
２  ねじ軸
３  ナット
４  ボール
５  リターンチューブ
２１、２１−１、２１−２、２１−３  第１ねじ溝
２２  第１円弧部
２３  第２円弧部
２４  第１傾斜部
２５  第２傾斜部
２６  第１頂部
２６ａ  第１凸部
２６ｂ  第２凸部
３１、３１−１、３１−２、３１−３  第２ねじ溝
３２  第３円弧部
３３  第４円弧部
３４  第３傾斜部
３５  第４傾斜部
３６  第２頂部
ＣＢ  ボール中心
Ｃ２２  第１円弧中心
Ｃ２３  第２円弧中心
Ｃ３２  第３円弧中心
Ｃ３３  第４円弧中心
θａ  接触角
θｂ、θｃ  開き角
【図１】
2020056458.tif 000003
【図２】
2020056458.tif 000004
【図３】
2020056458.tif 000005
【図４】
2020056458.tif 000006