(57)【要約】【課題】ボールねじに不可欠な部品以外の部品や配線を設置することなく、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断できるボールねじを提供する。【解決手段】ボールねじ１０は、ねじ軸１とナット２と複数のボール３とシール５を有する。ねじ軸１の螺旋溝１１とナット２の螺旋溝２１とにより、ボール３が負荷状態で転動する転動路が形成されている。ナット２は、ボール３を転動路の終点から始点に戻すボール戻し路４５を有する。ボール３は、転動路内とボール戻し路４５内とに配置されている。シール５のねじ軸２との接触部５２は、温度により可逆的に変色する無機顔料と、エラストマーと、を含有するエラストマー組成物で形成されている。【選択図】図２
2015224662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、シールと、を有し、
前記ねじ軸の軸方向寸法は前記ナットの軸方向寸法より長く、
前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、
前記ねじ軸の螺旋溝と前記ナットの螺旋溝とにより、前記ボールが負荷状態で転動する転動路が形成され、
前記ナットは、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を有し、
前記ボールは、前記転動路内と前記ボール戻し路内とに配置され、
前記シールは、前記ナットの軸方向端部で前記ねじ軸と前記ナットの隙間を塞ぐ部品であり、
前記転動路内を負荷状態で転動する前記ボールを介して、前記ナットと前記ねじ軸とが相対移動し、
前記シールは、前記ナットに固定されている固定部と、前記ねじ軸に接触している接触部と、を有し、
前記接触部は、温度により可逆的に変色する無機顔料と、エラストマーと、を含有するエラストマー組成物からなるボールねじ。
【請求項２】
前記シールの前記ナットの軸方向端部側の面を覆う断熱カバーを有する請求項１記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、ねじ軸と、ナットと、複数のボールとを有する。ボールねじにおいて、ねじ軸の軸方向寸法はナットの軸方向寸法より長く、ねじ軸はナットを貫通している。ねじ軸の螺旋溝とナットの螺旋溝とにより、ボールが負荷状態で転動する転動路が形成されている。ナットは、ボールを転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を有する。ボールは、転動路とボール戻し路内に配置されている。転動路内を負荷状態で転動するボールを介して、ナットとねじ軸とが相対移動する。
ナットにボール戻し路を形成する部品（循環部品）としては、本体と脚部とを有し、ナットの径方向に貫通する穴に脚部を入れて使用される部品が例示できる。具体的には、金属製リターンチューブと、ボールの移動方向を示すラインに沿って分割された二個の分割体からなる合成樹脂製循環部品が挙げられる。また、ナットの軸方向に貫通する穴とともにボール戻し路を構成する部品も例示できる。具体的には、エンドデフレクタとエンドキャップが挙げられる。
【０００３】
上記各循環部品は、転動路の終点ではボールを転動路からボール戻し路内へ掬い上げ、始点ではボールをボール戻し路から転動路に導くためのタングを有する。タングは転動路内に配置され、タングの先端部はねじ軸の螺旋溝内に配置されている。転動路内のボールは、タングに衝突した後にボール戻し路に掬い上げられる。
ボールねじのナットの軸方向両端には、ねじ軸とナットの隙間を塞ぐシールが取り付けられている。ボールねじのシールとしては、ワイパーシールとリップシールが挙げられる。ワイパーシールは、合成樹脂またはゴム製の略円筒状部材であって、外周部がナットに固定される固定部となり、内周部がねじ軸の螺旋溝と接触する接触部となっている。リップシールは、中心穴を有する円板状の基部（固定部）と、ねじ軸の外周面および螺旋溝に弾性変形状態で接触するエラストマー（ゴムまたは熱可塑性エラストマー）製のリップ部（接触部）を有する。リップ部は金属製の基部にエラストマーを一体成形することで形成されている。
【０００４】
このようなボールねじについては、従来より、焼付き、摩耗、破損等の異常を検知する方法が提案されている。例えば特許文献１には、循環部品にひずみゲージを設け、循環部品に転動体が衝突するときに発生する振動や衝突力を計測し、ボールねじの異常を検知することが記載されている。
特許文献２には、鉄道車両車軸用密封型転がり軸受装置の円錐ころ等の損傷を防止するために、内輪、外輪、円錐ころ等（軸受部品）の温度を検知する際に、従来はサーモラベルを前蓋や鞍または軸受箱などに貼付けて、サーモラベルの変色により転がり軸受の内部の異常な温度上昇を検知していたと記載されている。
【０００５】
また、サーモラベルが軸受部品から離れた位置に貼り付けられていることと、サーモラベルが外部に露出しているために車両の走行中に冷却されること等から、サーモラベルでは内部の異常な温度上昇を必ずしも十分に検知できるとは言えないと記載されている。
そのため、特許文献２に記載された発明では、「潤滑剤が充填された転がり軸受の内部の温度を検知し、転がり軸受の外部に向かって伝熱する温度検知手段」と、「前記温度検知手段と接続しかつ温度検知手段から伝えられた熱の温度を表示する表示手段」を、密封型転がり軸受装置に設けている。
これにより、特許文献２に記載された発明では、充填されている潤滑剤が内輪の温度と略等しくなり、この潤滑剤の温度を温度検知手段で検知して、検知された温度が外部に設置された表示手段に表示されるため、転がり軸受の内部の異常な温度上昇を確実に検知して焼き付きを防止できると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２０００３２号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の背景技術のうち、サーモラベルを使用する方法と潤滑剤の温度を検知する方法では、内部の異常な温度上昇を速やかに検知するという点で改善の余地がある。ひずみゲージを用いる方法では、ひずみゲージや配線の設置に手間がかかるという問題点がある。
本発明の課題は、ボールねじに不可欠な部品以外の部品や配線等を設置することなく、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断できるボールねじを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様のボールねじは、下記の構成(1) 〜(3) を有することを特徴とする。
(1) ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、シールと、を有する。ねじ軸の軸方向寸法はナットの軸方向寸法より長く、ねじ軸はナットを貫通する。ねじ軸の螺旋溝とナットの螺旋溝とにより、ボールが負荷状態で転動する転動路が形成されている。ナットは、ボールを転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を有する。ボールは、転動路内とボール戻し路内とに配置されている。シールは、ナットの軸方向端部でねじ軸とナットの隙間を塞ぐ部品である。転動路内を負荷状態で転動するボールを介して、ナットとねじ軸とが相対移動する。
(2) シールは、ナットに固定されている固定部と、ねじ軸に接触している接触部と、を有する。接触部は、温度により可逆的に変色する無機顔料と、エラストマーと、を含有するエラストマー組成物からなる。
【０００９】
この態様のボールねじは、下記の構成(3) を有することができる。
(3) シールのナットの軸方向端部側の面を覆う断熱カバーを有する。断熱カバーは、熱伝導率が低い（例えば０．２０Ｗ／ｍＫ以下である）材料からなるカバーであって、シールの色が識別できる透明度を有する。
ボールねじでは、ボールが転動路内を負荷状態で転動し、転動路の終点からボール戻し路に入ってボール戻し路内を移動した後に、転動路の始点に戻されて転動路内を負荷状態で転動することを繰り返す。そのため、ボールは、ボールねじを構成する部品の中で最も運動量が多く、最も発熱量が大きい部品である。
【００１０】
ねじ軸の螺旋溝、ナットの螺旋溝、またはボールの表面に剥離等の異常が発生している場合、ボールの運動量は異常が発生していない場合よりも多くなる。これに伴い、ボールの温度も異常が発生していない場合よりも高くなる。このボールの温度上昇はねじ軸およびナットに伝わり、ねじ軸に接触しているシールの接触部にも伝わる。この態様のボールねじでは、シールの接触部が、温度により可逆的に変色する無機顔料とエラストマーとを含有するエラストマー組成物からなるため、シールの接触部の温度の変化に伴ってシールの接触部の色が変化する。
したがって、この態様のボールねじでは、作動中にシールの接触部の色を見ることで、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断することができる。
また、この態様のボールねじが構成(3) を有すると、シールの色がボールねじの外部の温度の影響を受けて変化することが防止される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ボールねじに不可欠な部品以外の部品や配線を設置することなく、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断できるボールねじが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態のボールねじを示す斜視図であって、ナットの一部を省略することでボール循環機構が示されている。
【図２】第１実施形態のボールねじを示す断面図である。
【図３】第２実施形態のボールねじを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。
［第１実施形態］
第１実施形態のボールねじ１０は、図１および２に示すように、ねじ軸１と、ナット２と、ボール３と、リターンチューブ４と、シール５と、チューブ押え６を有する。図２ではチューブ押え６が省略されている。
ねじ軸１の軸方向寸法はナット２の軸方向寸法より長く、ねじ軸１はナット２を貫通している。ねじ軸１の螺旋溝１１とナット２の螺旋溝２１とにより、ボール３が負荷状態で転動する転動路が形成されている。リターンチューブ４は、ナット２にボール戻し路４５を形成する部品であり、本体４１と両脚部４２とからなる。ボール３は転動路内とボール戻し路４５内に配置されている。
【００１４】
ナット２の外周面の一部に凹部２２が形成されている。凹部２２の底面であるナット２の外側平坦面２２ａに、ナット２を径方向に貫通する二個一組の循環孔２３と、チューブ押え６の固定ボルト締結用の雌ねじが形成されている。ナット２の軸方向両端部に、シール５を取り付けるための凹部２４が形成されている。
リターンチューブ４の本体４１がナット２の外側平坦面２２ａに配置され、各脚部４２が各循環孔２３に挿入されている。チューブ押え６でリターンチューブ４がナット２に固定されている。
【００１５】
シール５は、略円筒状に形成されたワイパーシールであって、バナジウムジルコニウム黄粉末（温度により可逆的に変色する無機顔料）とエラストマーとを含有するエラストマー組成物からなる。シール５は、ナット２の凹部２４に嵌合する固定部（円筒状部材の外周部）５１と、ねじ軸２の螺旋溝２１と接触する接触部（円筒状部材の内周部）５２と、を有する。シール５により、ナット２の軸方向両端でねじ軸１とナット２の隙間が塞がれている。
シール５は、例えば、以下の方法で製造されたものである。
フッ素ゴムのペレットと炭酸カルシウム粉末とバナジウムジルコニウム黄粉末を、ニ軸混練押出機に、質量比でフッ素ゴム：炭酸カルシウム：バナジウムジルコニウム黄＝１００：１５：１０となるように入れ、ニ軸混練押出機を混練溶融温度２１０〜２３０℃で作動させ、コンパウンドのペレットを得る。
【００１６】
次に、得られたコンパウンドのペレットと、ニトリルゴムのペレットと、架橋剤（モルホリジンスルフィド）を、加圧容器内に、質量比でコンパウンド：ニトリルゴム：架橋剤＝９０：１００：１０となるように入れ、温度１２０〜１７０℃、圧力１０．１３ＭＰａ以上３０．４以下ＭＰａに、３０分間保持することにより、フッ素ゴムとニトリルゴムを架橋させる。次に、フッ素ゴムとニトリルゴムが架橋されたゴムを造粒押出機に入れて、架橋ゴムのペレットを得る。
次に、得られたペレットを、シール５に対応させた金型が取り付けられた射出成形機のホッパーに入れて、材料温度２１０〜２３０℃、金型温度４５〜５０℃、射出圧力１５ＭＰａ〜２０ＭＰａの条件で射出成形を行う。
シール５の温度の変化に応じて、バナジウムジルコニウム黄の温度が変化するため、シール５の色でそのときのシール５の温度が分かる。この方法で製造されたシール５は、７０℃未満で白灰色であり、７０℃以上で黒灰色となる。
【００１７】
第１実施形態のボールねじにおいては、ボール３の温度上昇がねじ軸１に伝わり、ねじ軸１に接触しているシール５の接触部５２にも伝わる。シール５の色は、その時の温度に応じて上述のように変化する。ボールねじの内部に異常が発生している場合、ボール３の温度は８０℃以上となり、シール５の温度は７０℃以上となる。これに伴って、シール５の温度は白灰色から黒灰色に変化する。
したがって、第１実施形態のボールねじによれば、作動中にシール５の色を見ることで、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断することができる。
【００１８】
［第２実施形態］
第２実施形態のボールねじ１０は、図３に示すように、ナット２の軸方向両端部の凹部２４に、シール５の端面（ナットの軸方向端部側の面）を覆う透明な断熱カバー７が配置されている。これ以外は第１実施形態のボールねじ１０と同じである。
断熱カバー７は中心穴７１を有する円板状部材であり、中心穴７１の内周ラインは、シール５の接触部５２の内周ラインよりナット２の径方向外側に位置する。つまり、断熱カバー７はねじ軸１に接触しない。
断熱カバー７は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を射出成形することで得られたものである。
【００１９】
第２実施形態のボールねじにおいては、ボール３の温度上昇がねじ軸１に伝わり、ねじ軸１に接触しているシール５の接触部５２にも伝わる。シール５の色は、その時の温度に応じて上述のように変化する。ボールねじの内部に異常が発生している場合、ボール３の温度は８０℃以上となり、シール５の温度は７０℃以上となる。これに伴って、シール５の温度は白灰色から黒灰色に変化する。
また、断熱カバー７でシール５が覆われているため、断熱カバー７を有さない場合と比較して、シール５の温度がボールねじの外部の温度の影響を受けにくくなっている。
【００２０】
したがって、第２実施形態のボールねじによれば、作動中に断熱カバー７を介してシール５の色を見ることで、内部に異常が発生しているかどうかを速やかに判断することができる。また、第１実施形態のボールねじと比較して高温の使用環境での異常検知精度が高くなる。
なお、第１実施形態および第２実施形態のボールねじは、シール５としてワイパーシールを有するが、リップシールを有するボールねじの場合は、リップシールのリップ部（接触部）を、温度により可逆的に変色する無機顔料とエラストマーとを含有するエラストマー組成物で形成する。
【００２１】
［シールおよび断熱カバーを構成する材料について］
本発明のボールねじを構成するシールの接触部は、温度により可逆的に変色する無機顔料と、エラストマーと、を含有するエラストマー組成物からなる。
使用可能なエラストマーとしては、合成ゴム、熱可塑性エラストマーが挙げられる。
合成ゴムとしては、ニトリルゴム、水素ニトリルゴム、ブタジエンニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムが挙げられる。
フッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン系、テトラフルオロエチレン−プロピレン系、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル系、パーフロロエーテル系、フルオロシリコーン系が挙げられる。
エラストマー組成物は、充填剤または受酸剤を含有することが好ましい。
【００２２】
充填剤としては、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア等の粉体、又は、これらを球形化したビーズ、ガラス繊維等が挙げられる。難燃効果のある無機充填剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛等が挙げられる。
温度により可逆的に変色する無機顔料（示温材）としては、バナジウムすず黄、バナジウムジルコニウム黄、プラセオジム黄、クロムチタン黄、アンチモン黄、カドミ黄などが挙げられる。
【００２３】
シールを覆う断熱カバーの材質としては、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネイト）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂、ＰＳ（ポリスチレン）樹脂が挙げられる。各樹脂の熱伝導率は、ＡＳ樹脂が０．１５〜０．１６Ｗ／ｍＫ、ＰＣ樹脂が０．１９、ＰＥＴ樹脂が０．１４Ｗ／ｍＫ、ＰＭＭＡ樹脂が０．０２〜０．０３Ｗ／ｍＫ、ＰＳ樹脂が０．１０〜０．１４Ｗ／ｍＫである。
【符号の説明】
【００２４】
１  ねじ軸
１１  ねじ軸の螺旋溝
２  ナット
２１  ナットの螺旋溝
２２  ナットの外周部に設けた凹部
２２ａ  ナットの外側平坦面
２３  ナットを径方向に貫通する二個一組の循環孔
２４  雌ねじ
３  ボール
４  リターンチューブ
４１  リターンチューブの本体
４２  リターンチューブの脚部
４５  ボール戻し路
５  シール
５１  シールの固定部
５２  シールの接触部
６  チューブ押え
７  断熱カバー
７１  断熱カバーの中心穴
１０  ボールねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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