(57)【要約】【課題】組付時や搬送時にボールの脱落を抑制できるボールねじを、コストを上昇させることなく提供する。【解決手段】本発明に係るボールねじは、内周面に雌ねじ溝が形成されたナットと、外周面に雄ねじ溝が形成されたねじ軸と、ナットの雌ねじ溝とねじ軸の雄ねじ溝とで形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ボールを前記軌道の終点から始点に戻すボール循環路とを備え、前記ねじ軸には、ボールが脱落することを抑制する脱落抑制部が一体形成され、前記脱落抑制部の外周面と前記ねじ軸中心との距離の最小値Ｍが、前記雌ねじ溝のランド部の内径をＤｎｉ、前記ボールの直径をＤａとしたとき、以下の式（１）で表されることを特徴とする。Ｍ＞Ｄｎｉ／２―Ｄａ  （１）【選択図】図１
2013249853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に雌ねじ溝が形成されたナットと、
外周面に雄ねじ溝が形成されたねじ軸と、
ナットの雌ねじ溝とねじ軸の雄ねじ溝とで形成される軌道の間に配置されたボールと、
前記ボールを前記軌道の終点から始点に戻すボール循環路とを備え、
前記ねじ軸には、ボールが脱落することを抑制する脱落抑制部が一体形成され、
前記脱落抑制部の外周面と前記ねじ軸中心との距離の最小値Ｍが、前記雌ねじ溝のランド部の内径をＤｎｉ、前記ボールの直径をＤａとしたとき、以下の式（１）で表されることを特徴とするボールねじ。
Ｍ＞Ｄｎｉ／２―Ｄａ  （１）
【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ものである。特に自動車、二輪車、船舶等の各種乗り物や、位置決め装置等の産業機械に好適に用いることのできるボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、内周面に雌ねじ溝が形成されたナットと、外周面に雄ねじ溝が形成されたねじ軸と、ナットの雌ねじ溝とねじ軸の雄ねじ溝とで形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ボールを軌道の終点から始点に戻すボール循環路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動する装置である。
【０００３】
ねじ軸を回転駆動しナットを直線運動させるボールねじの場合、一般に、両端を転がり軸受等により支持するために、ねじ軸の両端部に円筒部が形成されている。この円筒部の外周面は、雄ねじ溝が形成されておらず円筒状となっている。また、ナットを回転駆動しねじ軸を直線運動するボールねじの場合、一般に、ねじ軸と連動する相手部材とねじ軸とを連結するために、二面幅等を設けた連結部がねじ軸に形成されている。
【０００４】
このように、円筒部や連結部を形成したねじ軸を備えるボールねじでは、軸中心から外径面までの距離を小さくし過ぎると、ボールが脱落する可能性がある。すなわち、ボールねじをアクチュエータ等に組付けたり、搬送したりする際、ねじ軸とナットが相対移動し、前記軌道内に配置されたボールの軸方向位置がねじ軸の円筒部や連結部とオーバーラップする場合がある。このような位置に達したボールは、雌ねじ溝にその移動を規制される。しかしながら、ナットの内周面（雌ねじ溝のランド部）と円筒部や連結部の外周面との隙間が、ボールの外径よりも大きくなる部分があれば、ボールはその移動方向を規制されないので、ねじ軸外周とナット内周との間から容易に脱落できる。
【０００５】
このようなボールの脱落を防ぐため、特許文献１に記載のボールねじでは、上述した円筒部の外周面のうち雄ねじ溝側の端部に、Ｏリングからなるリング状のストッパが嵌合されている。また、前記戻し経路としてエンドキャップが採用されている。これにより、ナットがねじ軸の雄ねじ溝端部近傍に達すると、エンドキャップのボール掬い上げ部がストッパと突き当たりナットの移動が制止される結果、ボールの脱落が防止されている。
【０００６】
また、特許文献２に記載のボールねじでは、雄ねじ溝のうち、軸方向端部側に位置する雄ねじ溝をダミーの雄ねじ溝としている。ダミーの雄ねじ溝は、軌道を形成する雄ねじ溝よりも溝の断面積が小さく（ランド部の断面積が大きい）ボールが通過できない。これにより、ボールの脱落を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１５６２７９号公報
【特許文献２】特開２００９−１９５９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のボールねじは、ボールの脱落防止のために追加部品が必要となる。また、特許文献２に記載のボールねじは追加加工が必要になる。このため、上記の手法では、ボールの脱落は防止できるがコストが高くなる。
本発明では、組付時や搬送時にボールの脱落を抑制できるボールねじを、コストを上昇させることなく提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明に係るボールねじは、内周面に雌ねじ溝が形成されたナットと、外周面に雄ねじ溝が形成されたねじ軸と、ナットの雌ねじ溝とねじ軸の雄ねじ溝とで形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ボールを前記軌道の終点から始点に戻すボール循環路とを備え、前記ねじ軸には、ボールが脱落することを抑制する脱落抑制部が一体形成され、前記脱落抑制部の外周面と前記ねじ軸中心との距離の最小値Ｍが、前記雌ねじ溝のランド部の内径をＤｎｉ、前記ボールの直径をＤａとしたとき、以下の式（１）で表されることを特徴とする。
Ｍ＞Ｄｎｉ／２―Ｄａ  （１）
【発明の効果】
【００１０】
本発明のボールねじによれば、コストを上昇させることなく、組付時や搬送時にボールの脱落を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るボールねじの側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線上の断面図である。
【図３】雌ねじ溝と雄ねじ溝との間に存在するボールの様子を示す要部拡大断面図である。
【図４】雌ねじ溝と二面幅との間に存在するボールの様子を示す要部拡大断面図である。
【図５】第２実施形態に係るボールねじの側面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線上の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るボールねじについて図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
まず、図１〜４を参照して、本発明の第１実施形態に係るボールねじ１０について説明する。
図１は、本実施形態に係るボールねじ１０の側面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線上の断面図である。図１、２に示すボールねじ１０は、ねじ軸１と、ナット２と、ボール３（図３）とで構成される。ねじ軸１の外周面のうち軸方向中央部には、雄ねじ溝１ａが形成されている。ナット２の内周面には、雄ねじ溝１ａと対向する雌ねじ溝２ａが形成されている。この雄ねじ溝１ａと雌ねじ溝２ａとでボール３が転動する軌道が形成される。また、ナット２の内周面には、ボール３を軌道の終点から始点に戻すボール循環路２ｂがナット２と一体に形成されている。
【００１３】
ボール３は、軌道内を移動しつつねじ軸１の回りを回って軌道の終点に至る。そこで軌道から掬い上げられてボール循環路２ｂの一方の端部に入る。ボール循環路２ｂに入った前記ボール３は前記ボール循環路２ｂ内を通って前記ボール循環路２ｂの他方の端部に達し、そこから前記軌道の始点に戻されるようになっている。なお、図２の例ではボール循環路２ｂはナット２の内周面にナット２と一体に設けられているが、これに限定されない。すなわち、ボール循環路２ｂは、コマやチューブ、デフレクタといった公知のものを用いることができる。しかしながら、図２に示すように、ボール循環路２ｂをナット２と一体に設けることによりボール循環路２ｂ形成のために他部品を用いる必要がない。このため、コスト上の観点から、ボール循環路２ｂとナット２を一体とすることが好ましい。
【００１４】
ボールねじ１０は、ナット２とねじ軸１とを相対回転運動させると、前記ボール３の転動を介してねじ軸１とナット２とが軸方向に相対直線移動するようになっている。そして、前記軌道と前記ボール循環路２ｂにより無端状のボール通路が形成されており、前記軌道内を転動する前記ボール３が無端状の前記ボール通路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸１とナット２とは継続的に相対直線移動することができる。
【００１５】
ねじ軸１の両端部には、転がり軸受等を嵌合するための円筒部１ｂ、１ｃが形成されている。この円筒部１ｂ、１ｃの外径Ｄｅ（外周面とねじ軸１の中心との距離の２倍）は、ナット２のランド部２ｃ（隣接する雌ねじ溝２ａ、２ａを隔てるねじ山部）の内径をＤｎｉ、ボール直径をＤａとすると、
Ｄｅ／２≦Ｄｎｉ／２−Ｄａ      （２）
となっている。
【００１６】
このため、円筒部１ｂ、１ｃと雄ねじ溝１ａが形成された部分との境界を形成する段差面１ｆの面積が大きくなる。例えば、転がり軸受を円筒部１ｂ、１ｃに嵌合させる場合、転がり軸受の内輪と段差面１ｆとの接触面積が大きくなる。この結果、負荷された軸力による内輪の変形が抑制される。しかしながら、式（２）のようにすると、ナット２がねじ軸１に対し軸方向に相対移動し、軌道内に配置されたボール３の位置が円筒部１ｂまたは１ｃと軸方向にオーバーラップする位置に達すると、ボール３が脱落する。
【００１７】
これを防止するために、上記の円筒部１ｂ、１ｃの外径Ｄｅを、
Ｄｅ／２＞Ｄｎｉ／２−Ｄａ    （３）
と設定することが好ましい。これにより、軌道内に配置されたボール３の位置が円筒部１ｂ、１ｃと軸方向にオーバーラップする位置に達しても、ボール３が脱落することがない。すなわち、雄ねじ溝１ａと雌ねじ溝２ａとの間をボール３が転動している場合、図３のように、ボール３の移動方向は雄ねじ溝１ａと雌ねじ溝２ａとにより規制される。しかしながら、ボール３が円筒部１ｂ、１ｃに達した場合、図４に示すように、ボール３の移動方向を規制するのは雌ねじ溝２ａのみとなる。このため、式（３）のように設定することで、確実にボール３と雌ねじ溝２ａとを接触させ、ボール３の移動方向が雌ねじ溝２ａにより規制される。
【００１８】
この結果、円筒部１ｂ、１ｃ上におけるボールの脱落が確実に防止できる。すなわち、転がり軸受を嵌合させる前の状態におけるボールねじの組み付けや搬送時に、ボールが脱落することを防止できる。また、式（３）のように設定することにより、円筒部１ｂ、１ｃの外径Ｄｅを大きくできるため、円筒部１ｂ、１ｃに嵌合する転がり軸受を大きくできすることができる。
【００１９】
ここで、本実施形態に係るボールねじ１０のねじ軸１には、ボールねじ１０をアクチュエータや位置決め装置等に組み付けて使用（以下、単に「使用」という）する際に、ボール３が転動しない領域にも雄ねじ溝１ａを形成している。この領域に形成された雄ねじ溝１ａの一部では、ランド部１ｅ（隣接する雄ねじ溝１ａを隔てるねじ山１ｅを形成する部分）に二面幅１ｄ（脱落抑制部に含まれる）が形成されている。二面幅１ｄとねじ軸１の中心との距離Ｈは、上述のＤｎｉ及びＤａを用いて、
Ｈ＞Ｄｎｉ／２−Ｄａ    （４）
となっている。これにより、円筒部１ｂ、１ｃの場合と同様に、軌道内に配置されたボール３の位置が二面幅１ｄと軸方向にオーバーラップする位置に達しても、ボール３が脱落することがない。すなわち、二面幅１ｄ上におけるボールの脱落が確実に防止できる。
【００２０】
また、二面幅１ｄを形成したことにより、図１、２に係るねじ軸１に追加工する場合には、この二面幅１ｄを工具により把持してねじ軸１を固定することができる。逆に、追加工のために工具による把持部を雄ねじ溝１ａや円筒部１ｂ、１ｃと軸方向に並設する必要がないので、ねじ軸１の軸方向長さを抑えられる。
【００２１】
ここで、二面幅１ｄとねじ軸１の中心との距離Ｈ（脱落抑制部の外周面と前記ねじ軸中心との距離の最小値）は、ボールねじ１０のボール中心直径（Ｂ．Ｃ．Ｄ）をＤｂとすると、
Ｈ＝（Ｄｂ−Ｄａ）／２    （５）
とすることが好ましい。これにより、二面幅１ｄ上をボール３が通過する際に、ボール３が雌ねじ溝２ａの軌道部分の終点に達しボール循環路２ｂに入る際、滑らかな掬い上げを実現することができる。すなわち、雄ねじ溝１ａと雌ねじ溝２ａとの間を転動するボール３がボール循環路２ｂ内に掬い上げられる際、ボール循環路２ｂの入り口部は、ボール３を掬い上げ易い形状となっている。この入り口部にボール３が衝突すると、ボール３にはナット２の径方向外方に移動する力が作用し、ボール３はボール循環路２ｂ内に掬い上げられる。
【００２２】
ボール３が二面幅１ｄと雌ねじ溝２ａにある場合には、ボール循環路２ｂの入り口部とボール３との接触位置が、雄ねじ溝１ａと雌ねじ溝２ａとの間をボール３が転動する場合と異なる。このため、ボール３のボール循環路２ｂへの掬い上げが上手くいかなくなる可能性がある。式（５）のように二面幅１ｄとねじ軸１の中心との距離Ｈを設定すれば、ボール３とボール循環路２ｂとの相対位置が、ボール３が二面幅１ｄ上にある場合も、雄ねじ溝１ａ上にある場合も大きく変わらない。この結果、二面幅１ｄ上のボール３を滑らかに掬い上げることができ、二面幅１ｄの形成により循環性を損なうことはない。これにより、二面幅１ｄ上をボール３が通過した後も、ボール３に引っかかりや詰まりを生じさせることなく、ナット２を、雌ねじ溝２ａと雄ねじ溝１ａとが螺合する位置まで滑らかに移動させることができる。この結果、ナット２とねじ軸１との滑らかな相対運動を実現できる。
【００２３】
また、本実施形態のボールねじ１０によれば、部品の追加を要することなくボール３の脱落を防止することができる。また複雑な追加工も不要である。この結果、ボールの脱落を低コストで抑制することができる。
【００２４】
なお、本実施形態では、雄ねじ溝１ａを形成した領域の一端側に二面幅を設けたが、両端側や中央に設けても良く、ボールねじ１０の用途により変更可能である。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について図５、６を参照しつつ説明する。
なお、第１実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００２６】
図５は、第２実施形態に係るボールねじ１００の側面図であり、図６は図５のＢ−Ｂ線上の断面図である。本実施形態に係るボールねじ１００は、図５に示すように、異なるリードを持つ二つの雄ねじ溝１１ａ、１１ｂが形成された外周面を持つねじ軸１１を備える。雄ねじ溝１１ｂのリードは、雄ねじ溝１１ａのリードより大きくなっている。また、ねじ軸１１の雄ねじ溝１１ａには、雄ねじ溝１１ａと同リードの雌ねじ溝２ａが形成された内周面を備えるナット２が、ボール３を介して螺合している。ねじ軸１１の雄ねじ溝１１ｂには、雄ねじ溝１１ｂと同リードの雌ねじ溝２ａ’が形成された内周面を備えるナット２’がボール３を介して螺合している。ボールねじ１００は、ナット２、２’とねじ軸１１とを相対回転運動させると、ボール３の転動を介してねじ軸１１とナット２、２’とが軸方向に相対直線移動するようになっている点で第１実施形態のボールねじ１０と同様であるが、その相対直線移動量が、ナット２とナット２’とで差がある（ナット２’の方が大きい）点で異なっている。
【００２７】
ねじ軸１１には、図５、６の左側から順に、円筒部１１ｃ、雄ねじ溝１１ａ、円筒部１１ｄ、雄ねじ溝１１ｂ、円筒部１１ｅが形成される。このうち、雄ねじ溝１１ａ、１１ｂに挟まれた円筒部１１ｄ（脱落抑制部）の外径Ｄｆ（円筒部１１ｄとねじ軸１１の中心との距離の２倍）は、ナット２、２’のランド部２ｃ、２ｃ‘（隣接する雌ねじ溝２ａ、２ａを隔てるねじ山部）の内径をＤｎｉ、ボール直径をＤａとすると、
Ｄｆ／２≦Ｄｎｉ／２−Ｄａ      （６）
となっている。
【００２８】
例えば、ナット２が図６の左側へ移動し、ナット２内周面に配置されたボール３が円筒部１１ｄに達しても、式（６）を満たしているため、第１実施形態と同じ理由から、ボール３が脱落することがない。このナット２がさらに移動して、ナット２内周面に配置されたボール３が雄ねじ溝１１ｂに達すると、ナット２の雌ねじ溝２ａと雄ねじ溝１１ｂとのリードが異なるため、ボール３は雌ねじ溝１１ａ内を進行方向に進むことができない。このため、ナット２の移動も止まる。この結果、ナット２とボール３とが分離することがない。
【００２９】
また、前記Ｄｆは、ボールねじ１０のボール中心直径（Ｂ．Ｃ．Ｄ）をＤｂとすると、
Ｄｆ／２＝（Ｄｂ−Ｄａ）／２    （７）
とすることが好ましい。これにより、第１実施形態と同じ理由から、循環性を保つことが可能となる。このため、上記のようにナット２の内周側に配置されたボール３が雄ねじ溝１１ｂに達しても、ボール３に引っかかりや詰まりを生じさせることなく、ナット２を逆方向（図６の右側）へ移動させることができる。この結果、雌ねじ溝２ａがボール３を介して雄ねじ溝１１ａと螺合する位置まで、ナット２を滑らかに戻すことができる。以上の効果は、ナット２’の場合も同様である。
【００３０】
なお、上記の例では、雄ねじ溝１１ａと雄ねじ溝１１ｂとが異なるリードを備える場合について示したが、これに限定されず、雄ねじ溝１１ａ、１１ｂを同リードとしても良い。また、円筒部１１ｃ、１１ｅについても円筒部１１ｄと同様の構成としても良い。その他の構成及び作用効果については、前記第１実施形態と同様である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    ボールねじ
１    ねじ軸
１ａ    雄ねじ溝
１ｂ、１ｃ    円筒部
１ｄ    二面幅
１ｅ    ランド部
１ｆ    段差面
２    ナット
２ａ    雌ねじ溝
２ｂ    ボール循環路
２ｃ    ランド部
３    ボール
【図１】
2013249853.tif 000003
【図２】
2013249853.tif 000004
【図３】
2013249853.tif 000005
【図４】
2013249853.tif 000006
【図５】
2013249853.tif 000007
【図６】
2013249853.tif 000008