(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有し、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に装填された多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記ボールを前記ボール転動路の一端ですくい上げて他端に送ることにより前記ボールを循環させるボール循環路と、を備えるボールねじにおいて、
前記ボール循環路の端部の内面のうちナット側に位置する部分が前記ナットのねじ溝の溝面よりも軸中心側に位置するように、前記ボール循環路の両端部を配設し、
前記内面のうちナット側に位置する部分と前記ナットのねじ溝の溝面との間に形成された段差が、転動する前記ボールとの衝突によって摩耗又は塑性変形して消滅するように、前記ボール循環路の両端部の内面を樹脂で構成したことを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記ナットの外面にサイドキャップ取付面を設け、このサイドキャップ取付面に前記ボール循環路を有するサイドキャップを取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
【請求項３】
前記ボール同士の接触を防ぐスペーサを各ボールの間に介装したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低騒音，低振動であるボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじは、ねじ軸とそれに螺合されたナットとで構成されており、ねじ軸の外周面とナットの内周面とには、互いに対向する螺旋状のねじ溝が備えられている。そして、これら両ねじ溝の間に形成される螺旋状のボール転動路内に、多数のボールが転動自在に装填されていて、この多数のボールの転動を介して、ねじ軸とナットとが軸方向に相対移動するようになっている。
【０００３】
このようなボールねじには、ボールをボール転動路の一端ですくい上げて他端に送ることによってボールを循環させるボール循環路が備えられている。すなわち、ボールは、ボール転動路内を移動しねじ軸の回りを複数回回ってから、ボール転動路の一端（ボール循環路の端部とボール転動路との交点）でボール循環路の一方の端部からボール循環路内にすくい上げられる。すくい上げられたボールは、ボール循環路の中を通って、ボール循環路の他方の端部からボール転動路の他端に戻される。
【０００４】
従来、一部のチューブ式ボールねじのようにすくい上げ角度が小さく（又は０°）下穴がないボールねじや、サイドキャップ式ボールねじ，デフレクタを埋め込んだボールねじにおいては、ボール循環路の端部は、その中心がボール転動路内のボールの中心と一致するように配設されている。また、ボール循環路内は非負荷圏であるから、ボール循環路はボール転動路よりも内径が大きい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらのことから、従来のボールねじにおいては、ボール循環路の端部の内面のうちナット側に位置する部分とナットのねじ溝の溝面との間には、段差が形成されていた。
このことを図１６を用いて説明する。図１６の（ａ）はボール循環路とボール転動路との連結部分を軸方向から見た断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図（すなわち、前記連結部分をボール循環路側から見た図）である。
【０００６】
ボール循環路１の端部は、その中心Ｃ１が、ナット２の内周面に備えられたねじ溝２ａとねじ軸３の外周面に備えられたねじ溝３ａとで形成されたボール転動路４内のボール５の中心Ｃ２と一致するように配設されている。そして、ボール循環路１はボール転動路４よりも内径が大きいので、ボール循環路１の端部においては、内面１ａのうちナット側に位置する部分とナット２のねじ溝２ａの溝面との間に、段差６（図１６の（ｂ）における斜線を付した部分）が形成されている。
【０００７】
したがって、ボール循環路１内のボール５がボール転動路４内（負荷圏）に入る際に段差６に衝突するので、それがボールねじを駆動した際の騒音や振動の原因となっていた。また、ボール５がボール転動路４内へ進入することの障害となるおそれもあった。
そこで、本発明は、上記のような従来のボールねじが有する問題点を解決し、低騒音，低振動であるボールねじを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１のボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有し、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に装填された多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記ボールを前記ボール転動路の一端ですくい上げて他端に送ることにより前記ボールを循環させるボール循環路と、を備えるボールねじにおいて、前記ボール循環路の端部の内面のうちナット側に位置する部分が前記ナットのねじ溝の溝面よりも軸中心側に位置するように、前記ボール循環路の両端部を配設し、前記内面のうちナット側に位置する部分と前記ナットのねじ溝の溝面との間に形成された段差が、転動する前記ボールとの衝突によって摩耗又は塑性変形して消滅するように、前記ボール循環路の両端部の内面を樹脂で構成したことを特徴とする。
【００１０】
前記内面のうちナット側に位置する部分と前記ナットのねじ溝の溝面との間には段差が形成され、ボール転動路（負荷圏）からボール循環路にボールが入る際に前記段差にボールが衝突することとなるが、ボール循環路の両端部の内面は摩耗又は塑性変形しやすい樹脂で構成されているから、前記段差はボールの衝突により次第に摩耗又は塑性変形して消滅する。よって、ボールが円滑に循環するようになるので、ボールねじは低騒音，低振動となる。
【００１１】
また、本発明に係る請求項２のボールねじは、請求項１に記載のボールねじにおいて、前記ナットの外面にサイドキャップ取付面を設け、このサイドキャップ取付面に前記ボール循環路を有するサイドキャップを取り付けたことを特徴とする。
このような構成であれば、ボール転動路を転動したボールはサイドキャップによってねじ溝のリード角と一致する方向にすくい上げられ、ボール循環路内を通ってボール転動路に戻される。したがって、チューブ循環式ボールねじ（ボール循環路がチューブであるもの）のように、ねじ溝のリードが大きくなるとボール循環路の両端部をボールが通過する際にボールの進行方向が急激に変化するということがないので、ねじ溝のリードが大きい場合でも騒音，振動，損傷等が発生しにくい。しかも、エンドキャップ式ボールねじのように、ボールの循環回路数がねじ溝の条数分に限定されることがないので、１回路当りのボール数を多くすることなく負荷容量を高めることができる。
【００１２】
さらに、本発明に係る請求項３のボールねじは、請求項１又は請求項２に記載のボールねじにおいて、前記ボール同士の接触を防ぐスペーサを各ボールの間に介装したことを特徴とする。
このように、ボールとボールの間にスペーサが介在されていればボール同士の競り合いが解消されるので、ボールの移動がより円滑に行われる。よって、ボールの循環性能やボールねじの送り精度が優れ、騒音や振動の発生もより一層抑制される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るボールねじの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１〜図３において、本実施形態のボールねじ１０は、外周面にねじ溝１１を有するねじ軸１２と、このねじ軸１２のねじ溝１１に対向するねじ溝１３を内周面に有するナット１４と、両ねじ溝１１，１３により形成される螺旋状のボール転動路３０に転動自在に配設された多数のボール１５と、ボール１５をボール転動路３０の一端ですくい上げて他端に送ることによりボール１５を循環させるボール循環路２２と、を備えている。
【００１４】
ナット１４はその外面に矩形状のサイドキャップ取付面１６（図３を参照）を有しており、このサイドキャップ取付面１６には、ボール循環路２２を内部に備える樹脂製のサイドキャップ１７が止めネジ１８，１９（図１を参照）により取り付けられている。
このサイドキャップ１７は外形形状が同一のサイドキャップ構成部材２３，２４（図４〜図６を参照）で構成されている。このサイドキャップ構成部材２３，２４の接合面２３ａ，２４ａ（図７〜図１１を参照）には凹溝が設けられていて、サイドキャップ構成部材２３，２４を接合してサイドキャップ１７とすることにより、接合部分にボール循環路２２が形成されている。すなわち、ボール循環路２２は、ボール１５の軌道に沿って二つに分割された凹溝によって形成されている。
【００１５】
なお、サイドキャップ構成部材２３，２４の接合面２３ａ，２４ａには、位置合せ用の突起部２５と穴部２６（図７及び図８を参照）がそれぞれ設けられている。また、サイドキャップ１７には、止めネジ１８，１９を挿通するためのネジ挿通孔２７，２８（図４を参照）が穿設されている。
ボール循環路２２の両端部は、ボール転動路３０からボール１５をすくい上げるボールすくい上げ部１７ａ，１７ｂ（図３を参照）とされており、これらのボールすくい上げ部１７ａ，１７ｂはサイドキャップ取付面１６に開設されたボール循環孔２０，２１に挿入されている。また、サイドキャップ１７のボールすくい上げ部１７ａ，１７ｂには、ボール１５をボール循環路２２に導くためのタング部２９（図６を参照）がそれぞれ設けられている。
【００１６】
そして、ボール転動路３０を転動したボール１５は、サイドキャップ１７によってねじ溝１１，１３のリード角と一致する方向にすくい上げられ、ボール循環路２２内を通ってボール転動路３０に戻される。
このような構成であれば、ボール１５がすくい上げられる際にボール１５の進行方向が急激に変化することがないので、ねじ溝のリードが大きい場合やボールねじが高速回転で使用される場合でも、騒音，振動，損傷等が発生しにくい。しかも、エンドキャップ式ボールねじのようにボールの循環回路数がねじ溝の条数分に限定されることがないので、１回路当りのボール数を多くすることなく負荷容量を高めることができる。
【００１７】
また、前述のように、ボール循環路２２はボール１５の軌道に沿って二つに分割された凹溝によって形成されているので、サイドキャップ１７内にボール循環路２２を形成することが容易である。さらに、チューブ循環式ボールねじのようにボール循環チューブの他にチューブ押え等を必要としないので、部品点数を削減でき、これにより構造の単純化と組立コストの低減を図ることができる。さらにまた、サイドキャップ１７を外形形状が同一のサイドキャップ構成部材２３，２４から構成したので、サイドキャップ構成部材２３，２４を１つの成形型で成形できる。よって、サイドキャップ１７を容易に製造することができる。
【００１８】
次に、ボールねじ１０におけるボール循環路２２とボール転動路３０との連結部分について、図１２を参照しながら説明する。図１２の（ａ）はボール循環路とボール転動路との連結部分を軸方向から見た断面図であり、図１２の（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図（すなわち、前記連結部分をボール循環路側から見た図）である。
【００１９】
ボール循環路２２の両端部は、ボール循環路２２の端部の内面２２ａのうちナット側に位置する部分がナット１４のねじ溝１３の溝面よりも軸中心側に位置するように配設されている。図１２においては、ボール循環路２２の中心Ｃ１が、ボール転動路３０内のボール１５の中心Ｃ２からΔだけ軸中心側に位置している。よって、ボール１５がボール循環路２２からボール転動路３０に入る際には、ボール１５が段差に衝突することがないので、騒音，振動が抑制される。
【００２０】
ただし、ボール循環路２２の端部の内面２２ａのうちナット側に位置する部分とナット１４のねじ溝１３の溝面との間には、段差４０（図１２の（ｂ）における斜線を付した部分）が形成されており、ボール１５がボール転動路３０からボール循環路２２内にすくい上げられる際に、この段差４０に衝突することとなる。
【００２１】
しかしながら、前述のようにボール循環路２２の内面２２ａ（サイドキャップ１７）は摩耗しやすい樹脂で構成されているので、図１２の（ａ）の拡大図である図１３に示すように、ボール１５がボール転動路３０からボール循環路２２にすくい上げられる際に段差４０に衝突して、ボール循環路２２の内面２２ａのうち斜線を付した部分（段差４０）が摩耗により消滅することとなる。
【００２２】
以上のように、本実施形態のボールねじ１０は、ボール循環路２２の端部をボール１５が通過する際、すなわち、ボール循環路２２内のボール１５がボール転動路３０内（負荷圏）に入る際、及び、ボール転動路３０内のボール１５がボール循環路２２にすくい上げられる際に段差に衝突することがなく、ボール１５が円滑に循環するので、ボールねじを駆動した際に低騒音，低振動である。
【００２３】
ここで、図１４及び図１５に示すように、ボール循環路２２の内面２２ａのうちナット側に位置する部分とナット１４のねじ溝１３の端部との一方又は両方に面取り５０を施せば、摩耗により段差が消滅するまでの時間を短縮することが可能である。図１４は、ボール循環路２２の内面２２ａのうちナット側に位置する部分に面取り５０を施した例であり、図１５は、ボール循環路２２の内面２２ａのうちナット側に位置する部分とナット１４のねじ溝１３の端部との両方に面取り５０を施した例である。さらに、段差４０の部分の一部を予め取り除いておけば、摩耗により段差４０が消滅するまでの時間をさらに短縮することが可能である。
【００２４】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態においてはサイドキャップ１７の材質は樹脂であったが、段差にボールが衝突することにより該段差が消滅するような摩耗又は塑性変形しやすい材質であれば、金属等の他の材質でも差し支えない。金属製のサイドキャップ１７に熱処理を施す場合には、摩耗させたい部分は防炭することが好ましい。このように、ボールねじの部品、特にボールが循環する部分（タング部等）には強度が必要であるので、部品を組み立て式にしたりインサート成形により製造するなどして、摩耗させたい部分の材質と強度が必要な部分の材質とを異種なものとすることが好ましい。
【００２５】
また、ボール循環路２２は、ボール１５の軌道に沿って二つに分割された凹溝によって形成されていたが、分割数は必ずしも二つである必要はなく、三つ以上であってもよい。
さらに、ボール同士の接触を防ぐスペーサを各ボールの間に介装してもよい。そうすれば、ボール同士の競り合いが解消されるので、ボールの移動がより円滑に行われる。よって、ボールの循環性能やボールねじの送り精度が優れ、騒音や振動の発生もより一層抑制される。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のボールねじは低騒音，低振動である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボールねじの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のボールねじの軸方向断面図である。
【図３】図１のボールねじの径方向断面図である。
【図４】図１のボールねじが備えるサイドキャップの平面図である。
【図５】図４のサイドキャップの正面図である。
【図６】図４のサイドキャップの側面図である。
【図７】図４のサイドキャップを構成するサイドキャップ構成部材の平面図である。
【図８】図７のサイドキャップ構成部材の正面図である。
【図９】図７のサイドキャップ構成部材の底面図である。
【図１０】図７のサイドキャップ構成部材の左側面図である。
【図１１】図７のサイドキャップ構成部材の右側面図である。
【図１２】図１のボールねじのボール循環路とボール転動路との連結部分の構成を説明する断面図である。
【図１３】図１２の連結部分の拡大断面図である。
【図１４】本実施形態のボールねじの変形例において、ボール循環路とボール転動路との連結部分の構成を説明する拡大断面図である。
【図１５】本実施形態のボールねじの別の変形例において、ボール循環路とボール転動路との連結部分の構成を説明する拡大断面図である。
【図１６】従来のボールねじのボール循環路とボール転動路との連結部分の構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
１１      ねじ溝
１２      ねじ軸
１３      ねじ溝
１４      ナット
１５      ボール
１６      サイドキャップ取付面
１７      サイドキャップ
１７ａ，１７ｂ      ボールすくい上げ部
２２      ボール循環路
２３，２４      サイドキャップ構成部材
２３ａ，２４ａ      接合面
３０      ボール転動路
４０      段差
【図１】
0004110834.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004110834.tif 000004
【図４】
0004110834.tif 000005
【図５】
0004110834.tif 000006
【図６】
0004110834.tif 000007
【図７】
0004110834.tif 000008
【図８】
0004110834.tif 000009
【図９】
0004110834.tif 000010
【図１０】
0004110834.tif 000011
【図１１】
0004110834.tif 000012
【図１２】
0004110834.tif 000013
【図１３】
0004110834.tif 000014
【図１４】
0004110834.tif 000015
【図１５】
0004110834.tif 000016
【図１６】
0004110834.tif 000017