(57)【要約】      （修正有）【課題】ボールねじの回転力が断たれた時にバネ力などにより所定位置に自動復帰させるボールねじにおいて復帰時の衝撃荷重を軽減するために、逆転時の抵抗を調整することのできるボールねじ装置をコストの上昇を招くことなく提供する。【解決手段】ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１２のボール前、後の各ボール接触角度α３，α４をα３≠α４にすると共にナット１３の内周面に形成されたボール前、後の各ボールねじ溝１４のボール接触角度α１，α２をα１≠α２とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸の前記ボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って前記ねじ軸及び前記ナットのボールねじ溝間を転動する多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記ねじ軸の外周面および／又は前記ナットの内周面に形成された少なくとも一部のボールねじ溝のボール接触角を隣り合う接触角同士で異ならせたことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸の前記ボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って前記ねじ軸及び前記ナットのボールねじ溝間を転動する多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記ねじ軸の外周面および／又は前記ナットの内周面に形成された少なくとも一部のボールねじ溝の溝面の曲率半径を隣り合う曲率半径同士で異ならせたことを特徴とするボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転運動を直線運動に変換する機械部品として、例えば電動ベッド、電動テーブル、電動椅子、リフター、淡水路開閉バルブ等の一般産業機械用電動アクチュエータや自動車用変速機切替用電動アクチュエータなどで用いられるボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転運動を直線運動に変換する機械部品としてボールねじ装置を用いた電動アクチュエータは、摩擦抵抗が少なく動きが滑らかであることから、例えば河川等の淡水路で使用される電動式開閉バルブの弁体開閉機構として用いられている。しかし、従来の電動アクチュエータは、電源遮断時に開閉バルブを自動的に閉弁させるために、例えば操作軸にバネを取り付け、このバネの付勢力で操作軸を所定位置に復帰させる構成となっているため、操作軸を復帰させたときに衝撃荷重が加わるという問題がある。
【０００３】
そこで、このような問題を解消するために、ディスク形状の抵抗体と一方向クラッチを用いて衝撃荷重を軽減したもの（特許文献１参照）や、歯車を利用して予圧を与えることで抵抗を生じさせ、逆転時の速度を調整するようにしたもの（特許文献２参照）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
実公平３−８８２７号公報
【特許文献２】
実公平５−５８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献に開示されたものは、ディスクや一方向クラッチあるいは歯車を使用するため、これらを取り付けるためのハウジング等の構造が複雑となる上、それらを制御するための回路が必要となる。このため、部品点数が増加し、コストの上昇を招くという問題点を有していた。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、コストの上昇を招くことなく逆転時の抵抗を調整することのできるボールねじ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸の前記ボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って前記ねじ軸及び前記ナットのボールねじ溝間を転動する多数のボールとを備えたボールねじ装置において、前記ねじ軸の外周面および／又は前記ナットの内周面に形成された少なくとも一部のボールねじ溝のボール接触角を隣り合う接触角同士で異ならせたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸の前記ボールねじ溝と対向するボールねじ溝を内周面に有するナットと、前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って前記ねじ軸及び前記ナットのボールねじ溝間を転動する多数のボールとを備えたボールねじ装置において、前記ねじ軸の外周面および／又は前記ナットの内周面に形成された少なくとも一部のボールねじ溝の溝面の曲率半径を隣り合う溝面同士で異ならせたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１及び２の発明では、ねじ軸またはナットを正回転させたときのトルクとねじ軸またはナットを逆回転させたときのトルクとの間に差が生じる。これにより、逆転時の抵抗を調整するために、ギヤ等を用いる必要がないので、コストの上昇を招くことなく逆転時の抵抗を調整することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るボールねじ装置の軸方向に沿う断面図である。同図に示すように、本実施形態に係るボールねじ装置は、ねじ軸１１と、このねじ軸１１の外周面に螺旋状に形成されたボールねじ溝１２と対向するボールねじ溝１４を内周面に有するナット１３と、このナット１３とねじ軸１１との間に組み込まれた多数のボール１５とを備えており、例えばねじ軸１１が軸芯回りに回転すると、ナット１３がねじ軸１１の軸方向に相対移動すると共にボール１５がボールねじ溝１２，１４間を転動するようになっている。また、本実施形態に係るボールねじ装置はボール循環チューブ１６を備えており、ボールねじ溝１２，１４間を転動したボール１５はボール循環チューブ１６の内部に形成されたボール戻し路を転動して元の位置に戻り、上述した経路を無限循環するようになっている。
【００１０】
図２は、ボールねじ溝１２およびボールねじ溝１４のボール接触角度を模式的に示す図である。同図に示すように、ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１２は互いに隣り合う二つのボール接触角（ボール１５に対する接触角度）α３，α４を有しており、これらのボール接触角α３，α４は、従来のボールねじではα３＝α４であるが、本実施形態ではα３≠α４となっている。
【００１１】
また、図２に示すように、ナット１３の内周面に形成されたボールねじ溝１４は互いに隣り合う二つのボール接触角α１，α２を有しており、これらのボール接触角α１，α２は、従来のボールねじではα１＝α２であるが、本実施形態ではα１≠α２となっている。
このように、ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１２のボール接触角α３，α４をα３≠α４にすると共にナット１３の内周面に形成されたボールねじ溝１４のボール接触角度α１，α２をα１≠α２とすることで、ねじ軸１１又はナット１３を正回転させたときのトルクとねじ軸１１又はナット１３を逆回転させたときのトルクとの間に差が生じることになる。これにより、前述した従来技術のように、逆転時の抵抗を調整するために、歯車等を用いる必要がないので、コストの上昇を招くことなく逆転時の抵抗を調整することができる。
【００１２】
なお、ボールねじの軸径を３０ｍｍ、玉径を８ｍｍ、スラスト荷重を１０００Ｎとした場合、ボール接触角を５°にすることにより、ボール接触角を６０°とした場合に比較して、約４割増しの抵抗を逆転時に付与することができる。
次に、図３及び図４を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２実施形態に係るボールねじ装置の軸方向に沿う断面図である。同図に示すように、本実施形態に係るボールねじ装置は、ねじ軸１１と、このねじ軸１１の外周面に螺旋状に形成されたボールねじ溝１２と対向するボールねじ溝１４を内周面に有するナット１３と、このナット１３とねじ軸１１との間に組み込まれた多数のボール１５とを備えており、例えばねじ軸１１が軸芯回りに回転すると、ナット１３がねじ軸１１の軸方向に相対移動すると共にボール１５がボールねじ溝１２，１４間を転動するようになっている。また、本実施形態に係るボールねじ装置はボール循環チューブ１６を備えており、ボールねじ溝１２，１４間を転動したボール１５はボール循環チューブ１６の内部に形成されたボール戻し路を転動して元の位置に戻り、上述した経路を無限循環するようになっている。
【００１３】
図４は、ボールねじ溝１２およびボールねじ溝１４の溝面を示す断面図である。同図に示すように、ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１２は互いに隣り合う二つの溝面１２ａ，１２ｂを有しており、これら溝面１２ａ，１２ｂの曲率半径Ｒ３，Ｒ４は、従来のボールねじではＲ３＝Ｒ４であるが、本実施形態ではＲ３≠Ｒ４となっている。
【００１４】
また、図４に示すように、ナット１３の内周面に形成されたボールねじ溝１４は互いに隣り合う二つの溝面１４ａ，１４ｂを有しており、これら溝面１４ａ，１４ｂの曲率半径Ｒ１，Ｒ２は、従来のボールねじではＲ１＝Ｒ２であるが、本実施形態ではＲ１≠Ｒ２となっている。
このように、ねじ軸１１の外周面に形成されたボールねじ溝１２の溝面１２ａ，１２ｂの曲率半径Ｒ３，Ｒ４をＲ３≠Ｒ４にすると共にナット１３の内周面に形成されたボールねじ溝１４の溝面１４ａ，１４ｂの曲率半径Ｒ１，Ｒ２をＲ１≠Ｒ２とすることで、ねじ軸１１又はナット１３を正回転させたときのトルクとねじ軸１１又はナット１３を逆回転させたときのトルクとの間に差が生じることになる。これにより、前述した従来技術のように、逆転時の抵抗を調整するために、歯車等を用いる必要がないので、コストの上昇を招くことなく逆転時の抵抗を調整することができる。
【００１５】
なお、ボールねじの軸径を３０ｍｍ、玉径を８ｍｍ、スラスト荷重を１０００Ｎとした場合、ボールねじ溝１２，１４の曲率半径Ｒ１〜Ｒ４とボール１５の直径との比を０．６とすることにより、ボールねじ溝１２，１４の曲率半径Ｒ１〜Ｒ４とボール１５の直径との比を０．５０５とした場合に比較して、約５割増しの抵抗を逆転時に付与することができる。
【００１６】
上述した第１の実施形態ではねじ軸１１の外周面およびナット１３の内周面に形成されたボールねじ溝１２，１４のボール接触角α１〜α４を隣り合う接触角同士で異ならせたが、ねじ軸１１の外周面またはナット１３の内周面に形成されたボールねじ溝のボール接触角を隣り合う接触角同士で異ならせても同様の効果を得ることができる。
【００１７】
また、上述した第２の実施形態ではねじ軸１１の外周面およびナット１３の内周面に形成されたボールねじ溝１２，１４の溝面の曲率半径Ｒ１〜Ｒ４を隣り合う曲率半径同士で異ならせたが、ねじ軸１１の外周面またはナット１３の内周面に形成されたボールねじ溝の溝面の曲率半径を隣り合う曲率半径同士で異ならせても同様の効果を得ることができる。
【００１８】
また、上述した第１及び第２の実施形態ではボール循環部品としてボール循環チューブ１６を使用したチューブ式ボールねじ装置を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばボール循環部品としてエンドキャップを使用したエンドキャップ式ボールねじ装置または、こま式ボールねじ装置にも本発明を適用可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１及び２の発明に係るボールねじ装置によれば、ねじ軸又はナットを正回転させたときのトルクとねじ軸又はナットを逆回転させたときのトルクとの間に差が生じることができる。したがって、逆転時の抵抗を調整するために、歯車等を用いる必要がないので、コストの上昇を招くことなく逆転時の抵抗を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るボールねじ装置の軸方向に沿う断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るボールねじ溝およびボールねじ溝のボール接触角を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るボールねじ装置の軸方向に沿う断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るボールねじ溝およびボールねじ溝の溝面を示す断面図である。
【符号の説明】
１１    ねじ軸
１２    ボールねじ溝
１３    ナット
１４    ボールねじ溝
１５    ボール
１６    ボール循環チューブ
α１〜α４    ボールねじ溝のボール接触角
Ｒ１〜Ｒ４    ボールねじ溝の溝面の曲率半径
【図１】
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【図２】
2004245330.tif 000004
【図３】
2004245330.tif 000005
【図４】
2004245330.tif 000006