(57)【要約】【課題】ねじ軸の部位に応じた適切な条件でシールされ、シール性能を向上することができるボールねじを提供する。【解決手段】ねじ軸２がナット３に挿入され、ねじ軸２の軸側ねじ溝２ａとナット３のナット側ねじ溝３ａとから構成される転動路に複数のボール４が配置されるボールねじ１のシール装置５であって、ねじ軸２が挿入可能な環状部材の内周面に軸側ねじ溝２ａに嵌合される螺旋状凸部６ａが形成される主リップ６と、ねじ軸２が挿入可能な環状部材の内周面にねじ軸２の外周面に接触する環状凸部８ｂが形成される補助リップ８と、を備え、主リップ６と補助リップ８とが別体に形成され、主リップ６が着脱自在に構成されるシール装置５が前記ナットの軸方向の両側端部のうち少なくとも一方に設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸がナットに挿入され、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝とから構成される転動路に複数のボールが配置されるボールねじであって、
前記ねじ軸が挿入可能な環状部材の内周面に前記ねじ軸のねじ溝に嵌合される螺旋状の凸部が形成される主リップと、
前記ねじ軸が挿入可能な環状部材の内周面に前記ねじ軸の外周面に接触する環状の凸部が形成される補助リップと、を備え、
前記主リップと前記補助リップとが別体に形成され、前記主リップが着脱自在に構成されるシール装置が前記ナットの軸方向の両側端部のうち少なくとも一方に設けられるボールねじ。
【請求項２】
前記シール装置が、前記主リップを押圧する弾性部材を備え、
前記主リップの外周面のうち、少なくとも螺旋状の凸部の頭頂部に対向する部分が全て含まれる範囲に前記弾性部材が配置される請求項１に記載のボールねじ。
【請求項３】
前記シール装置が、前記補助リップを支持する円筒状の心金部材を備え、
前記心金部材の内周面に前記主リップが前記弾性部材を介して配置され、前記心金部材の軸方向端部に前記補助リップが固定される請求項１または請求項２に記載のボールねじ。
【請求項４】
前記シール装置が、前記主リップと補助リップとを覆う円筒状の筐体を備え、
前記筐体の軸方向一側に前記主リップが配置され、前記筐体の軸方向他側に前記補助リップが配置されるように前記心金が前記筐体の内周面に嵌合され、前記筐体の軸方向一側が前記ナットに密接して固定される請求項３に記載のボールねじ。
【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。詳しくは、シール装置が設けられたボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般産業用の電動機、自動車のトランスミッションやパーキングブレーキ等の電動アクチュエータにおいて、電動モータの出力軸の回転運動を高効率で直線運動に変換して出力するためにボールねじが用いられている。ボールねじは、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸と内周面にねじ溝が形成されたナットとから構成されている。ボールねじは、ねじ軸がナットに挿入され、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝とから構成される転動路に複数のボールが配置されている。これにより、ボールねじは、ねじ軸またはナットのうち一方を回転運動させると他方が直動部材として直線運動する運動変換機構として構成されている。このようなボールねじにおいて、ねじ軸とナットとの間には、摩擦係数を低減するグリース等の潤滑材が充填されている。ボールねじは、ねじ軸またはナットが回転しながら直動するため、充填された潤滑材が漏出したり、外部からの粉塵等がねじ軸とナットとの間に入り込んだりしないようにシール装置が設けられている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載のボールねじは、射出成型により環状に形成された合成樹脂からなるシール装置を具備している。環状のシール装置は、ねじ軸が隙間なく摺動可能な内径に形成されている。また、シール装置の内周面の一部には、螺旋状の凸部が形成されている。シール装置は、ナットの端部に嵌合されるとともにねじ軸が挿入される。さらに、シール装置の螺旋状の凸部がねじ軸のねじ溝に挿入される。これにより、ボールねじは、ねじ軸の外周面に付着した潤滑や、螺旋状のねじ溝によって送り出される潤滑剤をシール装置によってねじ軸とナットとの間に封入することができる。
【０００４】
また、ボールねじは、ねじ軸に付着した粉塵等をシール装置によってねじ軸とナットとの間に入り込むことを防止している。これにより、ボールねじは、長期に渡って安定した動作状態を確保することができる。しかし、特許文献１に記載の技術は、シール装置のうち、ボールねじの外周面に接触する部分とボールねじのねじ溝に接触する螺旋状の突起部分とが一体に形成されている。つまり、接触面の状態が異なるねじ軸の外周面とねじ溝とが一の合成樹脂によって一体的にシールされている。このため、シール装置は、一の合成樹脂によってシール条件が異なるねじ軸の外周面とねじ溝とを適切にシールするために複雑な調整が必要になる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１００９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、ねじ軸の部位に応じた適切な条件でシールされ、シール性能を向上することができるボールねじの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
即ち、ねじ軸がナットに挿入され、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝とから構成される転動路に複数のボールが配置されるボールねじであって、前記ねじ軸が挿入可能な環状部材の内周面に前記ねじ軸のねじ溝に嵌合される螺旋状の凸部が形成される主リップと、前記ねじ軸が挿入可能な環状部材の内周面に前記ねじ軸の外周面に接触する環状の凸部が形成される補助リップと、を備え、前記主リップと前記補助リップとが別体に形成され、前記主リップが着脱自在に構成されるシール装置が前記ナットの軸方向の両側端部のうち少なくとも一方に設けられるものである。
【０００８】
前記シール装置が、前記主リップを押圧する弾性部材を備え、前記主リップの外周面のうち、少なくとも螺旋状の凸部の頭頂部に対向する部分が全て含まれる範囲に前記弾性部材が配置されるものである。
【０００９】
前記シール装置が、前記補助リップを支持する円筒状の心金部材を備え、前記心金部材の内周面に前記主リップが前記弾性部材を介して配置され、前記心金部材の軸方向端部に前記補助リップが固定されるものである。
【００１０】
前記シール装置が、前記主リップと補助リップとを覆う円筒状の筐体を備え、前記筐体の軸方向一側に前記主リップが配置され、前記筐体の軸方向他側に前記補助リップが配置されるように前記心金が前記筐体の内周面に嵌合され、前記筐体の軸方向一側が前記ナットに密接して固定されるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
即ち、ボールねじは、シール装置によってボールねじのねじ軸のねじ溝と外周面とがそれぞれ主リップと補助リップとによって独立してシールされる。また、シール装置がねじ溝の形態に応じて主リップが適宜交換可能に構成される、これにより、ねじ軸の部位に応じた適切な条件でシールされ、シール性能を向上することができる。
【００１３】
ボールねじは、シール装置の主リップの螺旋状の凸部全体によって均一な力で押圧される。これにより、ねじ軸の部位に応じた適切な条件でシールされ、シール性能を向上することができる。
【００１４】
ボールねじは、シール装置の主リップと補助リップとがそれぞれ異なる押圧力でねじ軸に接触される。これにより、ねじ軸の部位に応じた適切な条件でシールされ、シール性能を向上することができる。
【００１５】
ボールねじは、シール装置の筐体によって主リップと補助リップとの軸方向の動きが制限される。これにより、ねじ軸の部位に応じた適切な条件でシールされ、シール性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ボールねじの一実施形態における全体構成を示す斜視図。
【図２】（ａ）ボールねじの一実施形態における平面図、（ｂ）図２（ａ）におけるＡ矢視断面図。
【図３】（ａ）ボールねじのシール装置の一実施形態における正面図および断面図、（ｂ）同じく主リップと補助リップとの構成を示す正面図および断面図。
【図４】（ａ）ボールねじの一実施形態におけるシール装置の主リップと伸縮バンドとの位置関係を示す断面図、（ｂ）同じく主リップと補助リップとの位置関係を示す断面図、（ｃ）同じく主リップと補助リップと筐体との位置関係を示す断面図。
【図５】ボールねじの一実施形態におけるシール装置の主リップと補助リップとに加わる押圧力の態様を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図１から図４を用いて、ボールねじの一実施形態であるボールねじ１について説明する。
【００１８】
図１と図２とに示すように、ボールねじ１は、回転運動を直線運動に変換して出力するものである。ボールねじ１は、ねじ軸２、ナット３、複数のボール４、シール装置５等から構成されている。
【００１９】
ねじ軸２は、Ｓ５５Ｃ等の中炭素鋼あるいはＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、高周波焼入れ、真空浸炭焼入れによって５５〜６２ＨＲＣ程度の硬化処理が施されている。ねじ軸２は、その外周面にボール４が転動するための一巻きの軸側ねじ溝２ａが複数形成されている。軸側ねじ溝２ａの断面形状は、サーキュラアーク形状であってもゴシックアーク形状であっても良い。本実施形態において、ねじ軸２は、転動体であるボール４との接触角が大きくとれ、アキシアルすきまが小さく設定できるゴシックアーク形状に形成されている。これにより、ボールねじ１は、ねじ軸２の軸方向荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動の発生を抑制することができる。
【００２０】
ナット３は、ねじ軸２を挿入可能な中空円筒状に形成されている。ナット３は、ＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、真空浸炭焼入れによって５５〜６２ＨＲＣ程度の硬化処理が施されている。
図２（ｂ）に示すように、ナット３の内周面には、ボール４が転動するためのナット側ねじ溝３ａがねじ軸２の軸側ねじ溝２ａと同一のリードおよびピッチで形成されている。また、ナット３の内周面の一部には、コマ部材３ｂがはめ込まれている。コマ部材３ｂは、ボール４をねじ軸２の軸側ねじ溝２ａの山部分（ランド部分）を乗り越えてもとの軸側ねじ溝２ａにもどすように構成されている。ナット３の外周面には、その外径を部分的に拡径した段付き部である鍔部３ｃが形成されている。
【００２１】
ナット３には、軸側ねじ溝２ａとナット側ねじ溝３ａとが対向するようにしてねじ軸２が挿入されている。軸側ねじ溝２ａとナット側ねじ溝３ａとから構成される空間には、複数のボール４が転動自在に収容されている。つまり、軸側ねじ溝２ａとナット側ねじ溝３ａとは、ボール４が転動する転動路を構成している。ナット３は、複数のボール４を介してねじ軸２をナット３の軸回りに回転自在に支持している。なお、本実施形態において、軸側ねじ溝２ａとナット側ねじ溝３ａとは一条ねじとしたがこれに限定されるものではない。
【００２２】
シール装置５は、ねじ軸２とナット３との間に充填された潤滑剤の漏出、およびねじ軸２とナット３との間への粉塵等の入り込みを防止するものである。シール装置５は、主リップ６、弾性部材である伸縮バンド７、補助リップ８、筐体９を具備する。シール装置５は、ナット３の軸方向の両側端部にそれぞれ設けられている。なお、本実施形態におけるシール装置５は、ナット３の軸方向の両側端部にそれぞれ設けられているがこれに限定するものではなく一方の軸方向の端部に設ける構成でもよい。
【００２３】
図２（ｂ）と図３とに示すように、主リップ６と補助リップ８の一部とは、樹脂材またはフッ素ゴム等のゴム材、あるいは、固形潤滑剤例えばプラスチックグリースで形成されている。プラスチックグリースは、例えばポリエチレン１〜９５重量％、好ましくは３０重量％以上と石鹸または非石鹸増稠の潤滑グリース９９〜５重量％との混合物を加熱して固形化したものである。あるいは、上記成分に、油の滲み出しを抑制するための添加物を１〜５０重量％加える場合もある。
【００２４】
図２（ｂ）、図３、図４（ａ）に示すように、主リップ６は、ナット３の内周面とねじ軸２の軸側ねじ溝２ａとの間をシールするものである。主リップ６は、ねじ軸２が挿入可能な内径を有する環状部材から形成されている。主リップ６は、内周面にねじ軸２の軸側ねじ溝２ａと同一のリードの螺旋状の凸部である螺旋状凸部６ａが形成されている。螺旋状凸部６ａは、軸側ねじ溝２ａに挿入された際に、軸側ねじ溝２ａとの間に油膜が形成される程度の隙間を有する形状に形成されている。つまり、螺旋状凸部６ａは、軸側ねじ溝２ａの形状と略同一のゴシックアーク形状に形成されている。また、螺旋状凸部６ａは、径方向断面視で三角形状の切り込み６ｂが頭頂部から径方向に形成されている。これにより、螺旋状凸部６ａは、主リップ６における軸方向の一方のリップ部分と他方のリップ部分とがそれぞれ独立して弾性変形可能に構成されている。主リップ６の外周面には、弾性部材である伸縮バンド７を配置するための凹部６ｃが環状に形成されている。凹部６ｃは、外周面において、螺旋状凸部６ａの頭頂部に対向する部分が全て含まれるように形成されている。主リップ６の軸方向の両端部には、軸心に垂直な規制面６ｄが形成されている。
【００２５】
図２（ｂ）、図３、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、弾性部材である伸縮バンド７は、主リップ６をその軸心に向かって縮径させるように締め付けるものである。伸縮バンド７は、環状に形成されたゴム等の伸縮素材から構成されている。伸縮バンド７は、主リップ６の凹部６ｃの幅と略同一の幅に形成されている。すなわち、伸縮バンド７は、主リップ６の螺旋状凸部６ａの頭頂部を含む部分を同時に軸心に向かって押圧可能な幅に形成されている。伸縮バンド７は、その内周面で主リップ６を締め付けるように主リップ６の凹部６ｃに嵌められている。なお、本実施形態において、弾性部材を伸縮バンド７から構成しているがこれに限定するものではなく、コイルばね等の弾性部材から構成してもよい。
【００２６】
図２（ｂ）、図３、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、補助リップ８は、ナット３の内周面とねじ軸２の外周面との間をシールするものである。補助リップ８は、ねじ軸２が挿入可能な内径を有する環状部材であるリップ部８ａと円筒状の芯金８ｃとから構成されている。リップ部８ａは、内周面に環状の凸部である環状凸部８ｂが形成されている。環状凸部８ｂは、リップ部８ａにねじ軸２が挿入された際に、ねじ軸２の外周面との間に油膜が形成される程度の隙間が生じる形状に形成されている。リップ部８ａは、ねじ軸２の外周面に付着した余分なグリースを軸側ねじ溝２ａに掃き入れながら、外部からの粉塵等をナット３の内部に入り込み難くしている。芯金８ｃは、伸縮バンド７が嵌められた主リップ６が挿入可能な内径を有する円筒に形成されている。また、芯金８ｃには、一方の軸方向端部が径方向内側に屈曲されている。
【００２７】
補助リップ８は、芯金８ｃの屈曲された部分に、リップ部８ａがその軸心を芯金８ｃの軸心に一致させた状態で一体的に固定されている。芯金８ｃは、一方の軸方向端がリップ部８ａの環状凸部８ｂと対向するように配置されている。つまり、補助リップ８は、リップ部８ａの環状凸部８ｂが芯金８ｃによって所定の位置に支持されている。芯金８ｃの内部には、伸縮バンド７が嵌められた主リップ６がその軸心を芯金８ｃの軸心に一致させた状態で挿入されている。
【００２８】
図２、図３（ａ）および図４（ｃ）に示すように、筐体９は、主リップ６と補助リップ８とをナット３に固定するものである。筐体９は、補助リップ８が挿入可能な内径を有する円筒に形成されている。筐体９には、一方の軸方向端部が径方向外側に屈曲された取り付け部９ａと、他方の軸方向端部が径方向内側に屈曲された係合部９ｂとが形成されている。筐体９には、補助リップ８がその軸心を筐体９の軸心に一致させた状態で挿入されている。
【００２９】
補助リップ８は、リップ部８ａが筐体９の係合部９ｂに接触するように配置されている。この際、補助リップ８の芯金８ｃには、外周面に伸縮バンド７が配置された主リップ６が挿入されている。つまり、筐体９の内部には、その取り付け部９ａ側に主リップ６が配置され、係合部９ｂ側に補助リップ８が配置されている。そして、筐体９は、その軸心をナット３の軸心に一致させた状態でナット３の両側面にそれぞれ取り付け部９ａが接触するように固定されている。筐体９の内部の主リップ６は、軸方向両側の規制面６ｄが補助リップ８とナット３とにそれぞれ接触している。これにより、主リップ６は、筐体９の内部において軸方向の移動が制限されている。
【００３０】
ボールねじ１は、ナット３が回転されると転動路に収容されている複数のボール４を介してねじ軸２に回転力が伝達される。ねじ軸２は、図示しない回り止め機構により軸回りの回転が規制されている場合、ナット３の回転運動が軸側ねじ溝２ａの傾きによってねじ軸２の軸方向の直線運動に変換される。同様にして、ボールねじ１は、ねじ軸２が回転されると転動路に収容されている複数のボール４を介してナット３に回転力が伝達される。ナット３は、図示しない回り止め機構により軸回りの回転が規制されている場合、ねじ軸２の回転運動が軸側ねじ溝２ａの傾きによってナット３の軸方向の直線運動に変換される。なお、本実施形態において、ねじ軸２の軸側ねじ溝２ａとナット側ねじ溝３ａとは一巻きとしたがこれに限定されるものではない。また、本実施形態において、ねじ軸２に形成されている軸側ねじ溝２ａは右ねじであるものとするがこれに限定されるものではない。
【００３１】
図５に示すように、ボールねじ１は、ナット３の内部に出入りするねじ軸２によってねじ軸２とネットとの間に充填されている潤滑剤が漏出しないようにシール装置５でねじ軸２とナット３との隙間をシールされている。同様に、ボールねじ１は、ねじ軸２の外周面や軸側ねじ溝２ａに付着した粉塵がナット３の内部に入り込まないようにシール装置５でねじ軸２とナット３との隙間をシールされている。
【００３２】
シール装置５は、主リップ６の螺旋状凸部６ａがねじ軸２の軸側ねじ溝２ａに挿入されている。さらに、螺旋状凸部６ａは、伸縮バンド７によってねじ軸２向かって押圧されている（薄墨矢印参照）。これにより、螺旋状凸部６ａは、その表面が軸側ねじ溝２ａの壁面に密接するように軸側ねじ溝２ａ内で変形される。また、シール装置５は、補助リップ８の環状凸部８ｂが芯金８ｃによってねじ軸２に向かって押圧されている（白塗矢印参照）。これにより、環状凸部８ｂは、ねじ軸２の外周面に密接するように変形されている。このように構成されるボールねじ１は、ねじ軸２の部位に応じた適切な条件でシール装置５にシールされ、シール性能を向上することができる。
【００３３】
以上のごとく構成することで、シール装置の主リップ６は、弾性部材である伸縮バンド７の締め付け力によって螺旋状凸部６ａが軸側ねじ溝２ａの側壁全体に密着するように変形されている。この結果、螺旋状凸部６ａは、ねじ軸２の回転および直動によって複合的な外力が立体的に加わっても伸縮バンド７の締め付け力によって軸側ねじ溝２ａの側壁に密着した状態が維持される。
【００３４】
一方、シール装置の補助リップ８は、芯金８ｃによって環状凸部８ｂの先端部がねじ軸２の外周面に密着するように変形されている。環状凸部８ｂは、先端部のみがねじ軸２の外周面に接触しているので、ねじ軸２からの外力が平面的に加わる。この結果、環状凸部８ｂは、ねじ軸の外周面からの平面的な力が加わっても芯金８ｃによってねじ軸２の外周面から所定の位置に保持されることで環状凸部８ｂ全体がねじ軸２の外周面に均一に密着される。これにより、シール装置５は、シール面に立体的な外力が加わる軸側ねじ溝２ａとシール面に平面的な外力が加わるねじ軸２の外周面とを、独立して設けられる主リップ６と補助リップ８とによって適切にシールすることができる。また、ボールねじ１は、シール装置５の主リップ６と補助リップ８とがそれぞれ独立して筐体９内に配置されているので、ねじ軸２のリードに応じて主リップ６が適宜交換可能に構成されている（図４参照）。これにより、ボールねじ１は、主リップ６のみの交換によってさまざまなリードのねじ軸をシールすることができる。
【００３５】
以上、ボールねじの一実施形態であるボールねじ１は、シール装置５がナット３の軸方向の両側面にそれぞれ配置されているものとして説明したがこれに限定されるものではなく、ナット３の軸方向の両側面に嵌合されている構成でもよい。また、上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００３６】
１    ボールねじ
２    ねじ軸
２ａ  軸側ねじ溝
３    ナット
４    ボール
５    シール装置
６    主リップ
６ａ  螺旋状凸部
８    補助リップ
８ａ  環状凸部
【図１】
2017155872.tif 000003
【図２】
2017155872.tif 000004
【図３】
2017155872.tif 000005
【図４】
2017155872.tif 000006
【図５】
2017155872.tif 000007