(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、該ねじ軸の外周に設けられたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のボール転動溝との間に設けられた複数のボールと、前記ねじ軸の外周面との間に間隙を有するように前記ナットの内周面に設けられたシールとを備えたボールねじ装置において、
前記シールには、前記ねじ軸のリード方向に直交する方向に前記シールを分断するすり割部が形成され、
前記ねじ軸のリード方向に直交する方向に前記ねじ軸のボール転動溝に接触するスクレーパが、前記シールの径方向に嵌入されるように前記すり割部に嵌入されて設けられたことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
ねじ軸と、該ねじ軸の外周に設けられたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のボール転動溝との間に設けられた複数のボールと、前記ねじ軸の外周面との間に間隙を有するように前記ナットの内周面に設けられたシールとを備えたボールねじ装置において、
前記シールには、前記ねじ軸のリード方向に直交する方向に前記シールの内周面と外周面とを連通させる溝部が形成され、
前記ねじ軸のリード方向に直交する方向に前記ねじ軸のボール転動溝に接触するスクレーパが、前記シールの径方向に嵌入されるように前記溝部に嵌入されて設けられたことを特徴とするボールねじ装置。
【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し、特に、ナット内から漏出した潤滑剤を除去するスクレーパを備えたボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動を直線運動に変換する機械要素として用いられるボールねじ装置は、一般に、ねじ軸と、このねじ軸の外周に設けられた円筒状のナットとを有している。そして、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のボール転動溝との間に複数のボールが組み込まれている。
このようなボールねじ装置においては、前記ナットの内部に異物が侵入することを防ぐために、前記ねじ軸と前記ナットとの間にシールが取り付けられていることが多い。このようなシールとして、前記ねじ軸に非接触で、リードよりも幅広のラビリンスシールが挙げられる。
【０００３】
しかしながら、前記ラビリンスシールでは、前記ねじ軸と非接触であるため、前記ねじ軸の回転に伴って、前記ナットの外部の異物を前記ナットの内部に侵入させてしまうおそれがあった。前記ナット内に異物が侵入すると、ボールと、ナットのボール転動溝、及びねじ軸のボール転動溝との間に異物が入り、ボールねじの寿命を短くすることや作動不良などの原因となる。
【０００４】
そこで、このような異物の侵入を防ぐために、特許文献１に開示されたシールが提案されている。特許文献１によれば、ねじ軸の軸方向に沿って先端部がねじ軸外周面に互いに向かい合って接触する一対の潤滑剤スクレーパをナットの一端面部に設け、ねじ軸の回転方向によりナット内から漏出した潤滑剤を軸外周面から除去する構成を有する。そして、このシールは、ねじ軸の外周面にシールを全面接触させる構成に特徴がある。
しかし、ねじ軸の外周面にシールを全面接触させると、該シールによりボールねじのトルクが上昇してしまう。また、設置するボールねじの諸元に応じてシールを製作する必要があり、コスト増を招来するおそれがあった。
【０００５】
そこで、少ない接触面積で異物を除去することができるボールねじ装置が提案されている（特許文献２参照）。この特許文献２に記載の発明によれば、従来のシール機能を損なうことなく、ボール溝の漏出した潤滑剤（異物）を除去することができる。
ここで、ボールねじ装置が過酷な負荷条件下で使用される場合には、潤滑剤による潤滑が非常に重要となるため、ナットの内部に潤滑剤を短い時間間隔で少量ずつ自動給脂する方式が用いられる。この場合、潤滑剤供給位置はナットの内周面に形成されたねじ溝の溝底やねじ軸とナットのそれぞれのねじ溝間などに数箇所設けられるのが一般的である。また、ナットの両端部に装着されるシールとしては、ねじ軸の外周面に形成されたねじ溝と一定の隙間を持った樹脂製のシールが用いられるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２９９８５４号公報
【特許文献２】特開２００８−２９１８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載されたボールねじ装置は、設置するボールねじ装置の諸元ごとにスクレーパを作製する必要があるという問題は特許文献１と同様に解消されていなかった。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、製造コストを低減し、トルクを上昇させることなく、ナット内への異物の侵入を防ぐボール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】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、ねじ軸と、該ねじ軸の外周に設けられたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のボール転動溝との間に設けられた複数のボールと、前記ねじ軸の外周面との間に間隙を有するように前記ナットの内周面に設けられたシールとを備えたボールねじ装置において、
前記シールには、前記ねじ軸のリード方向に直交する方向に前記シールを分断するすり割部が形成され、
前記ねじ軸のリード方向に直交する方向に前記ねじ軸のボール転動溝に接触するスクレーパが、前記シールの径方向に嵌入されるように前記すり割部に嵌入されて設けられたことを特徴としている。
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、シールに嵌入して設けられたスクレーパがねじ軸のボール転動溝のみに接触し、接触面積が少ないため、トルクを上昇させることなく、ナット内への異物の侵入を防ぐことができる。特に、前記スクレーパの前記ねじ軸のボール転動溝に対する接触が、前記ねじ軸のリード方向に直交する方向に規定されているため、接触圧が増し、ナット内への異物の侵入をより確実に防ぐことができる。また、前記スクレーパが、ボールねじ装置のリード及びボール径に基づいて形成及び設置されるため、前記ねじ軸の軸径にかかわらず、リード、ボール径が同じボールねじ装置に共通で使用でき、製造コストを低減することができる。また、前記スクレーパが前記ねじ軸のボール転動溝に対してのみ接触しているので、低トルクを維持しつつも、前記ナットの内周面に設置された前記シールが、前記ねじ軸の外周面及びボール転動溝に対して所定の間隙を有しているため、潤滑剤の給脂が容易に行える。したがって、製造コストを低減し、トルクを上昇させることなく、ナット内への異物の侵入を防ぐボールねじ装置を提供することができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するための請求項２に係る発明は、ねじ軸と、該ねじ軸の外周に設けられたナットと、前記ねじ軸の外周面に形成された螺旋状のボール転動溝と前記ナットの内周面に形成された螺旋状のボール転動溝との間に設けられた複数のボールと、前記ねじ軸の外周面との間に間隙を有するように前記ナットの内周面に設けられたシールとを備えたボールねじ装置において、
前記シールには、前記ねじ軸のリード方向に直交する方向に前記シールの内周面と外周面とを連通させる溝部が形成され、
前記ねじ軸のリード方向に直交する方向に前記ねじ軸のボール転動溝に接触するスクレーパが、前記シールの径方向に嵌入されるように前記溝部に嵌入されて設けられたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造コストを低減し、トルクを上昇させることなく、ナット内への異物の侵入を防ぐ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】
【００１２】
【図１】本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態における構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態におけるねじ軸とシールとの位置関係を示す平面図である。
【図３】本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態におけるスクレーパの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態におけるねじ軸とシールとの位置関係を示す断面図である。
【図５】本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態における潤滑剤の流れを示す概略断面図である。
【図６】本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態におけるスクレーパの固定態様を示す断面図である。
【図７】本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態におけるスクレーパの固定態様を示す断面図である。
【図８】本発明に係るボールねじ装置の第２の実施形態における構成を示す部分断面図である。
【図９】本発明に係るボールねじ装置の第２の実施形態における構成を示す部分断面図である。
【図１０】本発明に係るボールねじ装置の第３の実施形態における構成を示すラビリンスシール及びスクレーパの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るボールねじ装置の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態における構成を示す断面図である。図２は本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態におけるねじ軸とシールとの位置関係を示す平面図である。図３は本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態におけるスクレーパの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図４は本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態におけるねじ軸とシールとの位置関係を示す断面図である。図５は本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態における潤滑剤の流れを示す概略断面図である。図６は本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態におけるスクレーパの固定態様を示す断面図である。図７は本発明に係るボールねじ装置の第１の実施形態におけるスクレーパの固定態様を示す断面図である。
【００１４】
図１に示すように、第１の実施形態のボールねじ装置１は、ねじ軸１０と、ナット２０と、複数のボール３０と、シール４０とを備えている。
ねじ軸１０の外周面１０ａには、ねじ軸１０の軸方向に螺旋状をなすボール転動溝１１が形成されている。ねじ軸１０の外周に設けられたナット２０の内周面２０ａには、ナット２０の軸方向に螺旋状をなすボール転動溝２１がボール転動溝１１と同じリードで形成されている。ボール転動溝１１，２１は互いに対向しており、これらボール転動溝１１，２１の間に設けられた複数のボール３０は、ねじ軸１０がナット２０に対して相対回転することによってボール転動溝１１，２１の間を転動するようになっている。そして、ボール転動溝１１，２１の間を転動したボール３０は、ナット２０に組み付けられたボールリターンチューブ２２内を通過して元の位置に戻されるようになっている。
【００１５】
ナット２０は端面部２０ｂ，２０ｃを有しており、これらの端面部２０ｂ，２０ｃ近傍のナット２０の内周面には、円環状の凹部２３，２３が形成されている。凹部２３，２３内には、円環状をなすラビリンスシール４０，４０が嵌合して設けられている。すなわち、凹部２３，２３は、ラビリンスシール４０，４０を嵌合させて収容するラビリンスシール嵌合部として機能する。
ラビリンスシール４０，４０は、その内周面と、ねじ軸１０の外周面１０ａ及びボール転動溝１１とが所定の距離Ｄ（図４参照）を有して離間するように凹部２３，２３に設けられている。ラビリンスシール４０，４０がこのように凹部２３，２３に設けられることによって、ねじ軸１０とナット２０との間に異物が侵入することを防いでいる。
【００１６】
また、ナット２０の一方の端面部２０ｃには、ナット２０の径方向に延びるフランジ部２４が形成されている。このフランジ部２４には、該フランジ部２４の外周面２４ａとナット２０の内周面２０ａとを貫通する潤滑剤供給孔２５が形成されている。この潤滑剤供給孔２５からナット２０の内部（ボール転動溝１１，２１）に潤滑剤が供給されるようになっている。
【００１７】
次に、図２に示すように、ねじ軸１０を囲むように位置するラビリンスシール４０には、ねじ軸１０のリード方向ｄ１に直交する方向ｄ２にラビリンスシール４０を分断するすり割４１が形成されている。このすり割４１を形成するすり割面４１ａ，４１ａ間には、ねじ軸１０のボール転動溝１１に接触するスクレーパ５０が嵌入されている。
スクレーパ５０は、図３に示すように、所定の厚さを有し、矩形をなす本体部５１と、該本体部５１の一端部から延設され、ねじ軸１０のボール転動溝１１の軸方向の断面形状に沿う円形に先端が形成された先端部５２とを有してなる。
スクレーパ５０を構成する材料としては、ラビリンスシール４０よりも軟質の材料が好ましい。具体的には、ニトリルゴムやエラストマーなどのゴム素材が好ましい。
【００１８】
そして、スクレーパ５０は、図４に示すように、円形に突出した先端部５２をねじ軸１０のボール転動溝１１に接触するようにすり割面４１ａ，４１ａ間に嵌められている。なお、スクレーパ５０は、ねじ軸１０の軸心方向に隙間なしか締め代方向になるようにすり割４１に嵌入されている。これらすり割面４１ａ，４１ａにスクレーパ５０が嵌入されることにより、当該スクレーパ５０は、ねじ軸１０のリード方向に直交する方向にねじ軸１０のボール転動溝１１に接触することとなる。
このようにして設けられたスクレーパ５０により、ねじ軸１０がナット２０に対して回転した際、ねじ軸１０のボール転動溝１１に付着した異物が除去される。また、ねじ軸１０の外径面１０ａに付着した異物（最大寸法が概ね寸法Ｄ（図３参照）を超えるようなもの）は、ねじ軸１０に非接触のラビリンスシール４０により除去される。
【００１９】
また、本実施形態で用いられるラビリンスシールは、ねじ軸１０のボール転動溝１１の幅に対して厚みがある（ボール転動溝１１の幅よりも大きな厚みを有する）ため、剛性が高い。これにより、図５の矢印で示すように、フランジ部２３に設けられた潤滑剤注入孔２４によってナット２０内に潤滑剤を給脂する際に潤滑剤がナット内全域に行き渡る。そして、ナット２０内の古い（不要な）潤滑剤は、新しく給脂された潤滑剤によりラビリンスシール４０とねじ軸１０との間隙を通ってナット２０の外に排出される。このように、スクレーパ５０がねじ軸１０のボール転動溝１１に対してのみ接触しているので、低トルクを維持しつつも、ナット２０の内周面に設置されたラビリンスシール４０が、ねじ軸１０の外周面１０ａ及びボール転動溝１１に対して所定の間隙を有しているため、潤滑剤の給脂が容易に行える。
ここで、図５に示すように、スクレーパ５０を備えたラビリンスシール４０は、ナット２０両端面近傍に設けられてもよい。このような構成により、ナット２０内への異物の侵入をより確実に防ぐことができる。
【００２０】
次に、スクレーパ５０の固定は、図６に示すように、例えば、ナット２０を貫通して設けられたシール固定用孔２６に螺合させたシール固定具（例えば、ねじ等）７０によってラビリンスシール４０を固定する際にすり割面４１ａ，４１ａを介して生じる力（矢印で表示）により付勢されてなる。
この他のスクレーパ５０の固定方法としては、すり割面４１ａ，４１ａと、ラビリンスシール４０の外周面とを貫通するスクレーパ固定用孔４２を形成し、スクレーパ固定具（例えば、ねじ等）８０によってスクレーパ５０を直接固定する方法（図７参照）や、接着剤による固定が挙げられる。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態によれば、ラビリンスシール４０に嵌入して設けられたスクレーパ５０がねじ軸１０のボール転動溝１１のみに接触し、接触面積が少ないため、トルクを上昇させることなく、ナット２０内への異物の侵入を防ぐことができる。特に、スクレーパ５０のねじ軸１０のボール転動溝１１に対する接触が、ねじ軸１０のリード方向に直交する方向に規定されているため、接触圧が増し、ナット２０内への異物の侵入をより確実に防ぐことができる。また、スクレーパ５０が、ボールねじ装置１のリード及びボール径に基づいて形成及び設置されるため、ねじ軸１０の軸径にかかわらず、リード、ボール径が同じボールねじ装置に共通で使用でき、製造コストを低減することができる。また、スクレーパがねじ軸のボール転動溝に対してのみ接触しているので、低トルクを維持しつつも、ナットの内周面に設置されたラビリンスシールが、ねじ軸の外周面及びボール転動溝に対して所定の間隙を有しているため、潤滑剤の給脂が容易に行える。したがって、製造コストを低減し、トルクを上昇させることなく、ナット内への異物の侵入を防ぐボールねじ装置を提供することができる。
【００２２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係るボールねじ装置は、ラビリンスシールの構成が前述の第１の実施形態と異なるだけであるので、第１の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。図８及び図９は、本発明に係るボールねじ装置の第２の実施形態におけるねじ軸とシールとの位置関係を示す断面図である。まず、図８に示すように、本実施形態では、すり割面４１ａに、ラビリンスシール４０の内周面と外周面とを連通させる溝部４３が形成されている。なお、ラビリンスシール４０の外周面とナット２０の内周面とは所定の間隙が形成されており、この間隙は外部に通じている。
【００２３】
また、図９に示すように、すり割面４１ａに、ラビリンスシール４０の内周面とナット２０の端面部２０ｂ側の外部とを連通させる溝部４３が形成されている。
これらの構成のように、ラビリンスシール４０の内周面と、ラビリンスシール４０の外周面又はナット２０の端面部２０ｂ側の外部とを連通させる溝部４３が形成されることで、スクレーパ５０で掻き取った異物を外部に排出させることができる。
なお、すり割面４１ａに溝部４３を形成する代わりに、ラビリンスシール４０の内周面と、ラビリンスシール４０の外周面又はナット２０の端面部２０ｂ側の外部とを貫通する貫通穴（図示せず）を形成しても同様の効果を奏するが、溝部４３を形成するほうがコストを低減できる点で好ましい。
【００２４】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係るボールねじ装置は、ラビリンスシールに対するスクレーパの設置態様が前述の第１の実施形態と異なるだけであるので、第１の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。図１０は、本発明に係るボールねじ装置の第３の実施形態における構成を示す部分断面図である。図１０に示すように、本実施形態では、ラビリンスシール４０にすり割４１を形成する（図２参照）代わりに、ラビリンスシール４０の内周面にスクレーパ５０を嵌入する溝部４４を形成した。この溝部４４は、第１の実施形態におけるすり割４１と同様に、ねじ軸１０のリード方向に直交する方向に形成される。この溝部４４にスクレーパ５０が嵌入されることにより、当該スクレーパ５０は、ねじ軸１０のリード方向に直交する方向にねじ軸１０のボール転動溝１１に接触することとなる。
【００２５】
このように、ねじ軸１０のリード方向に直交する方向にラビリンスシール４０の内周面に、スクレーパ５０を嵌入する溝部４４を形成することで、ラビリンスシール４０の強度を高いまま維持することができ、ナット内への異物の侵入をより向上させることができる。
以上、本発明に係るボールねじ装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、転動体としてボールを用いたが、ローラを用いてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１  ボールねじ装置
１０  ねじ軸
１１  ボール転動溝
２０  ナット
２１  ボール転動溝
２２  ボールリターンチューブ
２３  フランジ部
２４  潤滑剤注入孔
２６  シール固定用孔
３０  ボール（転動体）
４０  シール
４１  すり割
４１ａ  すり割面
４２  スクレーパ固定用孔
４３  溝部
５０  スクレーパ
７０  シール固定具
８０  スクレーパ固定具
【図１】
0005598131.tif 000002
【図２】
0005598131.tif 000003
【図３】
0005598131.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005598131.tif 000009
【図９】
0005598131.tif 000010
【図１０】
0005598131.tif 000011