(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とエンドデフレクタ４を有する。ねじ軸１とナット２の螺旋溝１１，２１がボール３の転動路１５を形成する。ナット２の内周面の軸方向両端部に凹部２３を有し、ナット２の周方向で凹部２３が形成されている部分に、軸方向に延びる貫通穴２２を有する。エンドデフレクタ４は、湾曲路４１とタング４２を有し、温度により可逆的に変色する無機顔料と、合成樹脂と、を含有する樹脂組成物で形成されている。凹部２３に配置されたエンドデフレクタ４の湾曲路４１が貫通穴２２と接続されてボール戻し路４５が形成され、転動路１５内とボール戻し路４５内にボール３が配置されている。【選択図】図４
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【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、エンドデフレクタと、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、
前記ナットの内周面の軸方向両端部に、前記エンドデフレクタを配置する凹部が形成され、
前記ナットの周方向で前記凹部が形成されている部分に、軸方向に延びる貫通穴が形成され、
前記エンドデフレクタは、前記貫通穴と前記転動路とを接続する湾曲路と、前記転動路の終点では前記転動路から前記湾曲路へ前記ボールを掬い上げ、前記転動路の始点では前記湾曲路から前記転動路へ前記ボールを導くタングと、を有し、
前記エンドデフレクタが前記凹部に配置されて、前記貫通穴と前記湾曲路により、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が形成され、前記タングが前記ねじ軸の螺旋溝内に配置され、
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、
前記エンドデフレクタは、温度により可逆的に変色する無機顔料と、合成樹脂と、を含有する樹脂組成物で形成されているボールねじ。
【請求項２】
前記エンドデフレクタの外表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。
【０００３】
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。
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。
【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、エンドデフレクタと、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。ナットの内周面の軸方向両端部に、エンドデフレクタを配置する凹部が形成されている。ナットの周方向で凹部が形成されている部分に、軸方向に延びる貫通穴が形成されている。エンドデフレクタは、前記貫通穴と前記転動路とを接続する湾曲路と、転動路の終点では転動路から湾曲路へボールを掬い上げ、転動路の始点では湾曲路から転動路へボールを導くタングと、を有する。
(2) エンドデフレクタが前記凹部に配置されて、前記貫通穴と前記湾曲路により、ボールを転動路の終点から始点に戻すボール戻し路が形成され、タングがねじ軸の螺旋溝内に配置されている。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。
(3) エンドデフレクタは、温度により可逆的に変色する無機顔料と、合成樹脂と、を含有する樹脂組成物で形成されている。
【０００９】
この態様のボールねじは、下記の構成(4) を有することができる。
(4) エンドデフレクタの外表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、エンドデフレクタの色が識別できる透明度を有する。
前記構成(1) および(2) を有するボールねじにおいては、転動路の終点でボールが転動路から湾曲路へ掬い上げられる際に、ボールはエンドデフレクタのタングに衝突する。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ため、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。このように温度が高くなっているボールがエンドデフレクタを通過するとき、ボールがエンドデフレクタの温度を上昇させる。この態様のボールねじでは、エンドデフレクタが、温度により可逆的に変色する無機顔料と合成樹脂とを含有する樹脂組成物で形成されているため、エンドデフレクタの温度の変化に伴ってエンドデフレクタの色が変化する。
したがって、この態様のボールねじでは、作動中にエンドデフレクタの色を見ることで、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(4) を有すると、エンドデフレクタ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図であって、ナットとエンドデフレクタが断面で示された図である。
【図２】第１実施形態のボールねじを構成するナットの一部とエンドデフレクタを示す斜視図である。
【図３】第１実施形態および第２実施形態のボールねじを構成するエンドデフレクタおよびボールを示す側面図である。
【図４】第１実施形態のボールねじのボール循環経路を説明する断面図である。
【図５】第２実施形態のボールねじを示す図であって、ナットとエンドデフレクタが断面で示された図である。
【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に示すように、ねじ軸１と、ナット２と、ボール３と、エンドデフレクタ４を有する。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の外周面に螺旋溝１１が形成されている。ナット２の内周面に螺旋溝２１が形成されている。図４に示すように、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１５が形成されている。
図１、図２、図４に示すように、ナット２は、軸方向に延びる貫通穴２２を有する。ナット２の内周面の軸方向両端部に、エンドデフレクタ４を配置する凹部２３が形成されている。また、ナット２は、軸方向一端部にフランジ２４を有する。貫通穴２２は、ナット２の周方向で凹部２３が形成されている部分に形成されている。つまり、図２に示すように、貫通穴２２の開口端２２ａは凹部２３の壁面２３ａに存在する。
【００１４】
図３に示すように、エンドデフレクタ４は湾曲路４１とタング４２を有する。また、エンドデフレクタ４は、図２および図３に示すように、ナット２の凹部２３の壁面２３ａに接触する側面４３ａと、凹部２３の底面２３ｂに接触する屈曲面４３ｂと、ナット２の軸方向端面に露出する露出面４３ｃを有する。湾曲路４１の一方の開口端は、エンドデフレクタ４の側面４３ａに形成されている。湾曲路４１は、この開口端から、側面４３ａに対して９０°より少し小さい角度となる面に形成された他方の開口端に向けて円弧状に延びている。湾曲路４１の他方の開口端にタング４２が形成されている。    
図３および図４に示すように、エンドデフレクタ４がナット２の凹部２３に配置されることで、エンドデフレクタ４の湾曲路４１により、ナット２の貫通穴２２と、ねじ軸１およびナット２の螺旋溝１１，２１からなる転動路１５と、が接続されている。また、ナット２の貫通穴２２とエンドデフレクタ４の湾曲路４１により、ボール３を転動路１５の終点から始点に戻すボール戻し路４５が形成されている。
【００１５】
さらに、図４に示すように、エンドデフレクタ４のタング４２が、ねじ軸１の螺旋溝１１内に配置されている。タング４２は、転動路１５の終点では転動路１５から湾曲路４１へボール３を掬い上げ、転動路１５の始点では湾曲路４１から転動路１５へボール３を導く。ボール戻し路４５内と転動路１５内にボール３が配置されている。なお、図４では、ナットの貫通穴２２とエンドデフレクタ４の湾曲路４１を明示するために、ボール戻し路４５内のボール３を省略している。
エンドデフレクタ４は、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）と合成樹脂とを含有する樹脂組成物で形成されている。そのため、エンドデフレクタ４の色は、その時の温度に応じて変化する。
エンドデフレクタ４は、例えば、以下の方法（製法１）で製造されたものである。
【００１６】
＜製法１＞
ポリアセタール樹脂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、質量比でポリアセタール：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２００〜２３０℃で作動させ、コンパウンドのペレットを得る。次に、得られたペレットを、エンドデフレクタ４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、ポリアセタール樹脂の通常の射出成形条件で射出成形を行う。
この方法で製造されたエンドデフレクタ４は、６０℃未満で黄色であり、６０℃以上で橙色となる。
【００１７】
第１実施形態のボールねじにおいては、温度が高くなっているボール３が、エンドデフレクタ４のタング４２に衝突して湾曲路４１内を通過することで、エンドデフレクタ４の温度も高くなる。エンドデフレクタ４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、エンドデフレクタ４の温度は６０℃以上となる。これに伴って、エンドデフレクタ４の温度は黄色から橙色に変化する。
したがって、第１実施形態のボールねじによれば、作動中にエンドデフレクタ４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。
なお、ナット２の軸方向両端にねじ軸１とナット２の隙間を塞ぐシールを設けると、エンドデフレクタ４が隠れるため、この発明は、シールを有さないボールねじに適用することで上述の効果が得られる。また、エンドデフレクタ４が見える状態で行われる寿命試験等では、ボールねじの内部に異常が発生しているかどうかが簡単に確認できる。
【００１８】
［第２実施形態］
第２実施形態のボールねじ１０は、図５に示すように、エンドデフレクタ４の外表面の一部が透明な断熱カバー５で覆われている。また、ナット２の凹部２３が、断熱カバー５の外形に対応した形状になっている。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５は、エンドデフレクタ４の屈曲面４３ｂを覆う曲面部５１と、露出面４３ｃを覆う平面部５２とからなる。
断熱カバー５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、温度が高くなっているボール３が、エンドデフレクタ４のタング４２に衝突して湾曲路４１内を通過することで、エンドデフレクタ４の温度も高くなる。エンドデフレクタ４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、エンドデフレクタ４の温度は６０℃以上となる。これに伴って、エンドデフレクタ４の温度は黄色から橙色に変化する。
また、エンドデフレクタ４の外表面の一部が断熱カバー５で覆われているため、断熱カバー５を有さない場合と比較して、エンドデフレクタ４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５を介してエンドデフレクタ４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。
また、第１実施形態および第２実施形態のボールねじを構成するエンドデフレクタ４は、上述の製法１に代えて下記の製法２で製造することもできる。
【００２１】
＜製法２＞
先ず、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）樹脂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ＦＥＰ：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。
次に、得られたコンパウンドのペレットと、ポリアセタール樹脂のペレットと、架橋剤（モルホリンジスルフィド）を、加圧容器内に、質量比でコンパウンド：ポリアセタール：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、４０分間保持することにより、ＦＥＰとポリアセタールを架橋させる。次に、ＦＥＰとポリアセタールが架橋された樹脂を造粒押出機に入れて、架橋樹脂のペレットを得る。
【００２２】
次に、得られた架橋樹脂のペレットを、エンドデフレクタ４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５０℃、射出圧力９８ＭＰａの条件で射出成形を行う。
製法２で製造されたエンドデフレクタ４は、６０℃未満で黄色であり、６０℃以上で橙色となる。
また、製法２で得られたエンドデフレクタ４は、ポリアセタール樹脂とフッ素樹脂であるＦＥＰとが架橋された合成樹脂製であるため、製法１で得られたポリアセタール樹脂製のエンドデフレクタ４と比較して耐摩耗性が高い。
【００２３】
［エンドデフレクタ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エンドデフレクタは、温度により可逆的に変色する無機顔料と、合成樹脂と、を含有する樹脂組成物で形成されている。
使用可能な合成樹脂としては、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチックが挙げられる。このようなエンジニアリングプラスチックにフッ素樹脂が架橋された合成樹脂を用いることで、エンドデフレクタの耐摩耗性が向上する。架橋させるフッ素樹脂としては、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などが挙げられる。
樹脂組成物は、充填剤または受酸剤を含有することが好ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
エンドデフレクタ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】
【００２６】
１  ねじ軸
１１  ねじ軸の螺旋溝
１５  転動路
２  ナット
２１  ナットの螺旋溝
２２  貫通穴
２３  凹部
２４  フランジ
３  ボール
４  エンドデフレクタ
４１  湾曲路
４２  タング
４５  ボール戻し路
５  断熱カバー
１０  ボールねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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