(57)【要約】【課題】循環こまの出入り口での転動体の挙動に起因する作動性を改善した循環こま及びこれを備えたボールねじを提供する。【解決手段】ボールねじ１のナット２０に装着される循環こま１００は、２つの分割体１００Ａ，１００Ｂからなり、それぞれの分割体１００Ａ，１００Ｂは、戻し経路１１１を構成する戻し溝１１１Ａ，１１１Ｂが形成された循環こま本体１１０Ａ，１１０Ｂと、その循環こま本体１１０Ａ，１１０Ｂの両側面からそれぞれ突出して設けられてナット２０に係止する係合部１２０Ａ，１２０Ｂとを有して構成されている。循環こま本体１１０Ａ，１１０Ｂには、転動体を戻し経路１１１内に案内するためのタング部１１２、相互に組み合わせるための位置合わせ部１１３，１１４が設けられ、戻し経路１１１の径は転動体の径の１．０倍超１．１倍以下とされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体とを備えたボールねじに用いられ、前記ナットに装着され、前記転動体を手前の軌道に戻すための筒状の戻し経路を備え、
前記戻し経路を形成する戻し溝がそれぞれ形成され、前記戻し経路に直交するように接合面が形成された２つの分割体からなる循環こま本体と、前記分割体の両側面からそれぞれ前記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して前記循環こま本体の移動を制限するように設けられた係合部とを有し、
前記循環こま本体には、前記転動体を前記戻し経路内に案内するためのタング部が設けられ、
前記戻し経路の径が前記転動体の１．０倍超１．１倍以下であり、
前記分割体のそれぞれの接合面には、位置合わせ用凸部及び凹部が設けられたことを特徴とする循環こま。
【請求項２】
前記戻し経路は、すくい上げ角度に対して略直交する方向へ前記転動体をすくい上げるための直線と前記戻し経路内に２つ以上の曲線及び曲線間を繋ぐ直線とから構成された請求項１に記載の循環こま。
【請求項３】
前記戻し経路の断面は、ラジアル方向を長径とした楕円形状をなす請求項１又は２に記載の循環こま。
【請求項４】
外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体と、前記ナットに装着されて前記転動体を手前の軌道に戻すための戻し溝を有する循環こまとを備え、
前記ナットは、前記循環こまを装着する循環こま挿入穴を備え、当該循環こま挿入穴に、前記循環こまとして、請求項１〜３のいずれか一項に記載の循環こまが装着されていることを特徴とするボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ用循環こま及びこれを備えたボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ねじ軸とナットと転動体（例えばボール）とを有し、上記ねじ軸と上記ナットとの間に介在された複数の転動体を循環する循環こまを備えた内部循環方式のボールねじが知られている。
特許文献１に記載された技術は、この種のボールねじの例であり、循環こまの戻し経路をトンネル状とし、ねじ軸のランド部に転動体を接触させない形状を採用している。このような構造を有する循環こまによれば、ねじ軸のランド部上を隣の螺旋溝へ横断するように転動体を循環させる従来の内部循環構造に対して、循環こまを備えたボールねじとしての作動性を改善することができるとしている。
また、特許文献１に記載された技術は、循環こまの壁面から延びた円筒断面要素によってナットに当該循環こまを固定する機能を有している。このような構成をなすことによって、ナットの外径方向、軸方向、及び回転方向の拘束をして循環こまが固定されるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭５７−３３４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、戻し経路をトンネル状としてねじ軸から転動体を離すことで循環機能の向上を図っているが、負荷領域と無負荷領域との境界である循環こまの出入り口での転動体の挙動に起因する作動性を改善する余地があった。
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その目的は、循環こまの出入り口での転動体の挙動に起因する作動性を改善した循環こま及びこれを備えたボールねじを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための循環こまのある態様は、外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体とを備えたボールねじに用いられ、上記ナットに装着され、上記転動体を手前の軌道に戻すための筒状の戻し経路を備え、
上記戻し経路を形成する戻し溝がそれぞれ形成され、上記戻し経路に直交するように接合面が形成され２つの分割体からなる循環こま本体と、上記分割体の両側面からそれぞれ上記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して上記循環こま本体の移動を制限するように設けられた係合部とを有し、
上記循環こま本体には、上記転動体を上記戻し経路内に案内するためのタング部が設けられ、
上記戻し経路の径が上記転動体の１．０倍超１．１倍以下であり、
上記分割体のそれぞれの接合面には、位置合わせ用凸部及び凹部が設けられている。
【０００６】
ここで、上記循環こまにおいては、上記戻し経路が、すくい上げ角度に対して略直交する方向へ上記転動体をすくい上げるための直線と上記戻し経路内に２つ以上の曲線及び曲線間を繋ぐ直線とから構成されてもよい。
また、上記循環こまにおいては、上記戻し経路の断面が、ラジアル方向を長径とした楕円形状をなしてもよい。
【０００７】
また、上記目的を達成するためのボールねじのある態様は、外周面に螺旋状の螺旋溝を有するねじ軸と、該ねじ軸に外嵌して内周面に螺旋状の螺旋溝を有するナットと、これらの螺旋溝で形成される軌道内に配置される複数の転動体と、上記ナットに装着されて上記転動体を手前の軌道に戻すための戻し溝を有する循環こまとを備え、
上記ナットは、上記循環こまを装着する循環こま挿入穴を備え、当該循環こま挿入穴に、上記循環こまとして、
上記転動体を手前の軌道に戻すための筒状の戻し経路を備え、
上記戻し経路を形成する戻し溝がそれぞれ形成され、上記戻し経路に直交するように接合面が形成され２つの分割体からなる循環こま本体と、上記分割体の両側面からそれぞれ上記ボールねじの螺旋溝に沿って突出して上記循環こま本体の移動を制限するように設けられた係合部とを有し、
上記循環こま本体には、上記転動体を上記戻し経路内に案内するためのタング部が設けられ、
上記戻し経路の径が上記転動体の１．０倍超１．１倍以下であり、
上記分割体のそれぞれの接合面には、位置合わせ用凸部及び凹部が設けられている。
【０００８】
ここで、上記ボールねじにおいては、上記戻し経路が、すくい上げ角度に対して略直交する方向へ上記転動体をすくい上げるための直線と上記戻し経路内に２つ以上の曲線及び曲線間を繋ぐ直線とから構成されてもよい。
また、上記ボールねじにおいては、上記戻し経路の断面が、ラジアル方向を長径とした楕円形状をなしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、循環こまの出入り口での転動体の挙動に起因する作動性を改善した循環こま及びこれを備えたボールねじを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ボールねじの一実施形態における構成を示す斜視図である。
【図２】ボールねじの一実施形態におけるナットの断面図である。
【図３】循環こまの一実施形態における構成を示す図であり、（ａ）は循環こまを構成する分割体の構成を示す斜視図、（ｂ）は分割体の構成を示す平面図である。
【図４】循環こまの一実施形態における分割体の構成を示す断面図であり、（ａ）は戻し経路（戻し溝）の構成を説明する図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。
【図５】循環こまの戻し経路の構成を示す断面図であり、（ａ）は循環こまの他の実施形態における戻し経路の構成を示す断面図、（ｂ）は循環こまの一実施形態における戻し経路の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、循環こま及びこれを備えたボールねじの一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の内部循環方式のボールねじの構成を示す斜視図であり、同図では、ナット２０をその軸線を含む面で切断した状態で示している。また、図２は、本実施形態のボールねじにおけるナットの断面図である。なお、図２では、ナットの断面図において、循環こまの設置位置も併せて示している。
【００１２】
（ボールねじ）
図１に示すように、ボールねじ１は、ねじ軸１０と、ナット２０と、転動体（例えばボール）３０とを備えて構成されている。
ねじ軸１０は、その外周面１０ａに、所定のリードを有する螺旋状の螺旋溝１１が形成されている。ナット２０は、略円筒状をなし、その内径はねじ軸１０の外径よりも大きく形成されており、ねじ軸１０に所定の隙間をもって外嵌している。
ナット２０は、その一端部に案内対象と結合するためのフランジ２２を有する。ナット２０の内周面２０ａには、ねじ軸１０のリードと等しいリードを有する螺旋状の螺旋溝２１が形成されている。そして、ねじ軸１０とナット２０との対向する螺旋溝１１と螺旋溝２１とによって断面略円状の軌道が形成されている。そして、この軌道内に複数の転動体３０が充填配置されている。
【００１３】
さらに、図２に示すように、ナット２０には、循環こま１００を取り付けるための循環こま挿入穴２３が形成されている。この循環こま挿入穴２３は、ナット２０の外周から内周に向かって貫通した長孔からなっている。この長孔は、例えばエンドミルで加工され、エンドミルをナット２０の中心線に直交する線に対して所定の角度だけ傾けて形成される。この所定の角度は、螺旋溝１１を転がる転動体３０が循環こま１００に形成された筒状をなす戻し経路（ボール戻し経路ともいう）１１１によって、急激に方向転換をしない角度に設定されている。なお、循環こま挿入穴２３は、ナット２０の周方向に均等間隔を空けて、循環こま１００の個数に合わせて複数個（例えば３個等）加工される。
【００１４】
（循環こま）
次に、上述の循環こま１００についてより詳しく説明する。
図３は、本実施形態の循環こまの構成を示す図であり、（ａ）は循環こまを構成する分割体の構成を示す斜視図、（ｂ）は分割体の構成を示す平面図である。なお、図３（ａ）は２つの分割体のうちの１つ（第１分割体）のみ示している。また、図４は、本実施形態の循環こまの分割体の構成を示す循環通路に沿った断面図であり、（ａ）は戻し経路（戻し溝）の構成を説明する図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。
循環こま１００は、例えば、焼結合金等から成形される。図２に示すように、循環こま１００は、戻し経路１１１が形成された循環こま本体１１０と、循環こま本体１１０の長手方向の両側面から互いに相対する向きに突出して設けられた２つの係合部１２０，１２０とを有する。
なお、循環こま１００は、ボールねじ１に充填配置されるボール列の一巻きに対して一つ設けられる。すなわち、転動体３０の巻き数はボールねじ１に加わる荷重等から決定されるので、循環こま１００の個数はボールねじ１に加わる荷重等に応じて適宜（例えば３個等）決定される。
【００１５】
＜循環こま本体＞
図２に示すように、循環こま本体１１０は、ナット２０の各循環こま挿入穴２３に装着される。すなわち、循環こま本体１１０の外形形状は、上述したナット２０の循環こま挿入穴２３に整合して形成されている。
循環こま本体１１０の内部には、上記軌道の一端と一巻き手前の軌道の他端とを連結する筒状の戻し経路１１１が形成されている。この戻し経路１１１は、循環こま本体１１０の長手方向に略Ｓ字形状をなして延び、ナット２０の内周側に向けて開口して形成されている。この略Ｓ字形状は、転動体３０を戻すための機能から決定される形状である。つまり、戻し経路１１１は、上記軌道を転動する転動体３０を、１巻き分手前の軌道に戻すように転動体３０の進路を変え、且つ、軌道に整合することが必要である。そのため、その平面形状をカム曲線としたときに、その揚程に対して加速度の急激な変動を抑えるように、例えば、変形正弦曲線に相当するカム曲線を組み合わせた結果として、略Ｓ字形状に形成されている。
【００１６】
また、循環こま１００の戻し経路１１１の少なくとも一方の開口部近傍には、転動体３０を戻し経路１１１内に案内するためのタング部１１２が設けられている（図４（ａ）参照）。
この戻し経路１１１は、循環こま１００の長手方向の両端に設けられたタング部１１２から循環こま本体１１０の長手方向の中央部に向かって、循環こま本体１１０の短手方向の断面が、転動体３０の外径と整合した内径を備えた連続したＵ字形状をなし、これが前述の略Ｓ字形状と一体をなして円筒（トンネル）形状を形成している。
【００１７】
＜係合部＞
係合部１２０は、循環こま１００をナット２０の循環こま挿入穴２３に装着した際、それぞれの係合部１２０，１２０が螺旋溝１１に沿うように突出して設けられる。係合部１２０，１２０がそれぞれこのように設けられることによって、隣接する螺旋溝１１，１１に係合部１２０，１２０がそれぞれ反対の向きに延びて係合しているので、循環こま１０が適正に固定されるという効果を奏する。
このように、循環こま１００に戻し経路１１１（及びタング部１１２）が設けられることにより、循環こま１００に向かって軌道内を転動してくる転動体３０をねじ軸１０の径方向に効率よく掬い上げ、そのねじ山を乗り越えさせ、一巻き手前（一リード手前）の軌道に戻すことで転動体３０を循環することが可能になっている。そして、この戻し経路１１１及び軌道によって形成される通路によってねじ軸１０の外側に略円環状の無限循環路が形成される。これにより、ナット２０に対するねじ軸１０の相対的な回転に伴って、転動体３０が螺旋溝１１と螺旋溝２１との間を転がり運動することによって、ナット２０がねじ軸１０に対してねじ軸１０の軸方向に直線運動することを可能にしている。
【００１８】
［分割体］
ここで、循環こま本体１１０は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、当該循環こま１００に形成された戻し経路１１１に直交するように接合面１０１Ａ，１０１Ｂが形成された２つの分割体１１０Ａ，１１０Ｂからなる。具体的には、上述の２つの係合部１２０，１２０は、分割体１１０Ａ，１１０Ｂの両側面から互いに相対する向きに突出して設けられた２つの係合部１２０Ａ，１２０Ｂとして設けられる。
そして、上述した戻し経路１１１は、それぞれの分割体１１１Ａ，１１１Ｂの接合面側に形成されたそれぞれの戻し溝（一方の戻し溝１１１Ａのみ，図４（ａ）参照）が分割体１１１Ａ，１１１Ｂの重ね合わせによって形成される。以下、戻し経路１１１の形状については、図４（ａ），（ｂ）における戻し溝１１１Ａによって説明する。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、戻し経路１１１は、これに進入してきた転動体３０が、ねじ軸１０の外径を乗り越えられ、且つ、ナット２０の円環状の断面形状と整合する必要もある。そのため、この戻し経路１１１は、循環こま本体１１０（分割体１１０Ａ）の長手方向の中央位置で最も窪んだ円弧形状をなすように形成されている。
また、戻し経路１１１の径ｄ１（図４（ａ）参照）は、転動体３０の１．０倍超１．１倍以下に設定される。このように設定することで、転動体３０と戻し経路１１１とのスキマを小さくし、転動体が軌道（戻り経路を含む）内において転動方向からずれて互い違いに位置する、いわゆる「チドリ」を抑制することができる。
【００２０】
さらに、図４（ａ）に示すように、分割体１１０Ａ，１１０Ｂのそれぞれの接合面１０１Ａ，１０１Ｂには、分割体１１０Ａと分割体１１０Ｂとを重ね合わせた際の位置合わせのガイドとなる２つの位置合わせ部１１３，１１４が設けられる。これら位置合わせ部１１３，１１４は、同一の接合面１０１Ａ，１０１Ｂ上に異なる形態の凸部又は凹部として設けられ、分割体１１０Ａの位置合わせ部１１３と分割体１１０Ｂの位置合わせ部１１４とが嵌合し、分割体１１０Ａの位置合わせ部１１４と分割体１１０Ｂの位置合わせ部１１３とが嵌合する。
また、戻し経路１１１は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、戻し経路１１１の中心線ｗが、ねじ軸１０の軸心Ｏを基準としたすくい上げ角度θに対して略直交する方向へ転動体３０をすくい上げるための直線Ｌ１と、戻し経路１１１内に２つ以上の曲線Ｃ１及び曲線Ｃ２間を繋ぐ直線Ｌ２とから構成されるように構成してもよい。
【００２１】
（他の実施形態）
図５は、循環こまの戻し経路の構成を示す断面図であり、（ａ）は循環こまの一実施形態における戻し経路の構成を示す断面図、（ｂ）は循環こまの他の実施形態における戻し経路の構成を示す断面図である。
循環こま１００及びこれを備えたボールねじの他の実施形態として、図５（ａ）に示すように、戻し経路１１１の断面が、転動体３０の径ｄの１．０倍超、１．１倍以下であり、ラジアル方向（図中矢印で示す）を長径とした楕円形状をなしてもよい。このような構成とすることで、転動体と戻し経路とのスキマδｂをさらに小さくし、転動体が軌道（戻り経路を含む）内において転動方向からずれて互い違いに位置する、いわゆる「チドリ」をさらに抑制することができる。その結果、図５（ａ）で示す戻し経路１１１の断面を円形とした態様よりも、ボールねじの更なる作動性改善、及び転動体の循環音の低減がより向上する。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態の循環こま及びこれを備えたボールねじによれば、戻し経路を筒状とし、タング部及び係合部を備えると共に戻り経路の形状及び径を規定したので、循環こま式のボールねじの更なる作動性改善、及び転動体の循環音の低減を実現することができる。
なお、本発明に係る循環こま及びボールねじは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ボールねじ
１０  ねじ軸
１１  螺旋溝
２０  ナット
２１  螺旋溝
２３  循環こま挿入穴
３０  転動体（ボール）
１００  循環こま
１００Ａ  第１分割体
１００Ｂ  第２分割体
１０１Ａ  （第１分割体の）接合面
１０１Ｂ  （第２分割体の）接合面
１１０  循環こま本体
１１０Ａ  第１分割体の循環こま本体
１１０Ｂ  第２分割体の循環こま本体
１１１  戻し経路
１１１Ａ  第１分割体の循環溝
１２０  係合部
１２０Ａ  第１分割体の係合部
１２０Ｂ  第２分割体の係合部
１１２  タング部
１１２Ａ  第１分割体のタング部
１１３  第１位置合わせ部
１１４  第２位置合わせ部
【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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