(57)【要約】【課題】  ねじ軸のボール転動溝とナットのボール転動溝とに沿ってボールを循環走行させるボールねじにおいて、ボールの循環動作を円滑にする。【解決手段】  ボール２２の循環部１６をねじ軸１２側に設けたボールねじ１０において、循環部１６の入り口と出口に永久磁石２４を配置した。【選択図】  図１
2005344782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール循環部をねじ軸側に設けたボールねじにおいて、循環部の入り口と出口に永久磁石を配置したことを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
外周面にねじ溝を形成したねじ軸と、内周面にねじ溝を形成したナットと、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝との間に介在する複数のボールとを有し、
前記ねじ軸のねじ溝が、約１ターン分のボール転動溝と、前記ボール転動溝の始点と終点とを連結する循環部とからなる閉ループを構成し、
前記循環部が、ボール転動溝から漸次深くなる入り口部分と、ボールがナットの内径をくぐりぬけることのできる深さの部分と、ボール転動溝に向かって漸次浅くなる出口部分とからなり、
前記循環部の入り口部分と出口部分に、ボールを溝底に引き寄せるためのガイド手段を設けたことを特徴とするボールねじ。
【請求項３】
前記ガイド手段が、連続した前後のボールによって作用する、ボールを溝底から離れる方向へ押す力よりも大きい力でボールを引き寄せることを特徴とする請求項２のボールねじ。
【請求項４】
前記ガイド手段を、ねじ軸に埋設した永久磁石によって構成したことを特徴とする請求項２のボールねじ。
【請求項５】
前記ガイド手段を、ねじ軸の循環部を部分的に着磁することによって構成したことを特徴とする請求項２のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ねじ軸とナットとの間で複数のボールを循環走行させ、直線運動と回転運動の変換に利用するボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじにおけるボールの循環方法には、ナットの外部にリターンチューブを設ける方法と、同じくナットのねじ溝の一部にこまと呼ばれる循環部品を設ける方法がある。前者は複数のねじ溝を越えて戻すときに、後者は一列分を戻すときに使われる。
【０００３】
長いねじ軸上をナットが移動する場合には、循環部の配置はナット側に限られるが、たとえば金属ベルト式のトラクションドライブ装置のプーリ幅調整に用いられるボールねじはストロークが小さく、ナット、ねじ軸いずれの位置に循環部を設けても機能する。特開２００３−１４８５７３号公報に、ナットにこまを設けたボールねじアクチュエータによってＶプーリの幅を制御する構造が示されている。
【特許文献１】特開２００３−０９７６６３号公報（段落番号００２７、図１、図３）
【特許文献２】特開２００３−１４８５７３号公報（段落番号００２２、図１）
【特許文献３】特開２００３−１６６６１６号公報（段落番号００３６〜００３９、図５、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２００３−１４８５７３号公報に記載されたボールねじの場合、その組み立てを考えると、ねじ軸とナット間にボールを入れた後、こまをナット外径から挿入した後、ナットに接着される。この工程以外にも、複雑形状のこまが必要になること、ナットへのこまが入る窓抜きが必要であることなどコストアップ要因が多い。また、ねじ溝とこまに設けた循環のための溝とは２物体であるが故に、段差がつきやすく、ボールのスムーズな流れを阻害することもある。
【０００５】
これに対し、ねじ軸に循環溝を切る方式が考案されている。ねじ軸のねじ溝（ボール転動溝）と循環部を１本のエンドミルで加工すれば、こま式のような段差の発生が避けられる（特開２００３−９７６６３号公報、同２００３−１６６６１６号公報参照）。
【０００６】
しかしながら、いずれの対策方法も、ねじ軸に設けた循環部にボールを積極的に沈み込ませることはできなく、詰まりを引き起こす。
【０００７】
この発明の主要な目的は、ねじ軸のボール転動溝とナットのボール転動溝とに沿ってボールを循環走行させるボールねじにおいて、ボールの循環動作を円滑にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、ボール２２の循環部１６をねじ軸１２側に設けたボールねじ１０において、循環部１６の入り口と出口に永久磁石２４を配置したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、外周面にねじ溝を形成したねじ軸１２と、内周面にねじ溝を形成したナット１８と、ねじ軸１２のねじ溝とナット１８のねじ溝との間に介在する複数のボール２２とを有し、
前記ねじ軸１２のねじ溝が、約１ターン分のボール転動溝１４と、前記ボール転動溝１４の始点と終点とを連結する循環部１６とからなる閉ループを構成し、
前記循環部１６が、ボール転動溝１４から漸次深くなる入り口部分と、ボール２２がナットの内径をくぐりぬけることのできる深さの部分と、ボール転動溝１４に向かって漸次浅くなる出口部分とからなり、
前記循環部１６の入り口部分と出口部分に、ボール２２を溝底に引き寄せるためのガイド手段（２４）を設けたことを特徴とするボールねじ１０である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２のボールねじ１０において、前記ガイド手段（２４）が、連続した前後のボール２２によって作用する、ボール２２を溝底から離れる方向へ押す力Ｆよりも大きい力でボール２２を引き寄せることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項２のボールねじ１０において、前記ガイド手段を、ねじ軸１２に埋設した永久磁石２４によって構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項２のボールねじ１０において、前記ガイド手段（２４）を、ねじ軸１２の循環部１６を部分的に着磁することによって構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、ボール転動溝１４と循環部１６とが連続して段差がないためスムーズなボールの循環動作が得られる。また、こまが廃止できるためナットの薄肉化、軽量化が図れ、コストも低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１にねじ軸循環型すなわちねじ軸側にボールの循環部を設けたボールねじ１０を示す。このボールねじ１０はねじ軸１２とナット１８とボール２２とで構成される。ねじ軸１２は外周にボール転動溝１４を有し、ナット１６は内周にボール転動溝２０を有し、両ボール転動溝１４，２０に沿ってボール２２が循環走行するようになっている。ボールねじ１０は、ねじ軸１２とナット１８との間で、直線運動を回転運動に、あるいは逆に回転運動を直線運動に、変換する機構として利用される。
【００１６】
図２に示すように、ここでは、ねじ軸１２にねじ溝１ターン分のボール転動溝１４を設けた場合が例示してある。ねじ軸１２の溝加工をボールエンドミルで行い、同じエンドミルにて滑らかに方向と深さを変えながら、ボール転動溝１４を渡る循環部１６を加工する。循環部１６は、ボール２２がナット１８の内径をくぐりぬけるだけの深さに加工されている。このとき、深くなった循環部１６の入り口で積極的にボール２２を循環部１６の溝底に沿わせることが、滑らかな循環のために必要な作用である。この役割を永久磁石２４に担わせる。永久磁石２４は、図２（Ａ）に示すように、循環部１６の入り口で溝が深くなり始めるところに埋め込んである。
【００１７】
ここで、永久磁石２４の作用を詳細に説明する。図１（Ｂ）〜（Ｅ）はねじ軸１２の循環部１６に沿った断面をモデル的に表している。図３（Ａ）〜（Ｄ）は、対比のため、循環部に磁気的なガイドがない場合のボールの挙動を模式的に示したものである。まず、図３に従って、永久磁石２４がない場合、言い換えるならば、ボールを溝底へ引き寄せる手段がない場合のボールの動きに注目する。循環部１６に入ったボールが前後のボールより力を受けた場合、図３（Ａ）に示すように、凸部と凹部共に曲率を持つ部分でボールには外に押し出す力、つまり、溝底から離れる方向に押す力が働く。よって、図３（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、ボールａは循環部１６を通り抜ける前にナット１８のボール転動溝２０に押し付けられ、ロックしてしまう。
【００１８】
これに対して、図２に示すように循環部１６の溝が深くなり始めるところに永久磁石２４が埋め込まれている場合には、図１（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、ボールａが前後のボールから受ける力Ｆよりも永久磁石２４がボールａを溝底に引き込む力が勝る。言い換えれば、循環部１６でボールを溝底から離れる方向へ押す力に勝る磁力の永久磁石を使用する。したがって、ボールａは溝底に沿って移動し、ロックすることなく循環部１６を通過することができる。このように、ボールは永久磁石２４を通過する間は循環部１６の溝底から離れることがなく、この間にボールは凸部を通過し、その後永久磁石２４からの吸引力がなくなる位置に至ると、もはやボールを溝底から離れる方向に押す力は発生しない。
【００１９】
図２では、永久磁石２４を循環部１６の入り口と出口に各１個埋め込んだ場合を例示してあるが、循環部１６に複数すなわち、循環部１６の入り口と出口に加えてその間にも配置してもよい。また、永久磁石２４を埋設する代わりに、ねじ軸１２の材質に永久磁石材を用いて循環部１６に局部的に着磁を行っても効果は同じである。永久磁石となる材質の例としては、ボールねじや軸受に一般的に使われる高炭素鋼や軸受鋼が挙げられる。
【００２０】
図４に示すように、永久磁石２４の上面が循環部１６の溝底より沈んでいる場合には、前後のボールから作用する力も溝底を向き、永久磁石２４による吸引力も加わり、安定度が増す。
【００２１】
ボール転動溝が１列では負荷容量が不足する場合には、複数のボール転動溝（循環部１６を含む）を設けることになる。このときの循環部１６の周方向位置は、従来のこま式と同様にバランスを考慮して設計される。たとえば、２列溝の場合は１８０度、３列溝の場合は１２０度間隔に配置するのが望ましい。
【００２２】
なお、本発明のボールねじ装置は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】Ａは本発明の実施の形態を示す縦断面図、Ｂ〜Ｅは循環部の入り口におけるボールの挙動を示す模式的断面図である。
【図２】Ａは図１のII矢視図に相当するねじ軸の平面図、Ｂは図２（Ａ）のねじ軸の横断面図である。
【図３】Ａはボールに作用する力のベクトル図、Ｂ〜Ｄは循環部に磁気ガイドがない場合のボールの挙動を示す循環部の模式的断面図である。
【図４】ねじ溝の別の実施の形態を示す図２（Ｂ）と類似の横断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ボールねじ
１２  ねじ軸
１４  ボール転動溝
１６  循環部
１８  ナット
２０  ボール循環溝
２２  ボール
２４  永久磁石（ガイド手段）
【図１】
2005344782.tif 000003
【図２】
2005344782.tif 000004
【図３】
2005344782.tif 000005
【図４】
2005344782.tif 000006