(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にボール転走溝を有するねじ軸と、前記ボール転走溝に沿って転走可能な複数のボールと、前記複数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記ナットの軸端に設けられるシール部材とを備え、前記シール部材の内周には前記ボール転走溝に嵌合する螺旋状の突部が設けられたボールねじにおいて、前記シール部材の一部が、前記ナットの軸線方向外側を向く一側面から当該シール部材の途中まで延びる複数のスリットによって周方向に複数のブロックに分割され、各ブロックの前記周方向に関する一対の端面のうち、前記ねじ軸がナット内へ送り込まれるときの前記ねじ軸に対する前記ナットの回転方向に向けられた一方の端面は前記シール部材の内周側から外周側へ向かうほど前記ナットの半径方向に対して前記回転方向と反対側に漸次変位するよう傾けられると共に前記ナットの軸線の方向に対して前記ボール転走溝のねじれ方向に傾けられ、前記一方の端面と対向する他方の端面は前記半径方向かまたは当該半径方向に対して前記一方の端面とは反対側に傾いた方向に延びており、前記各ブロックが前記ナットの軸線方向からみて内周側を底辺とする台形状に形成され、前記複数のブロックのうち、少なくとも一つのブロックの前記ねじ軸に対する接触位置が他のブロックの前記ねじ軸に対する接触位置とは異なっていることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記複数のブロックのそれぞれは、前記ねじ軸がナット内へ送り込まれるときの前記ねじ軸に対する前記ナットの回転方向に向けられた一方の端面の内周縁において前記ねじ軸と接触するように形成され、前記少なくとも一つのブロックの前記内周縁は前記ボール転走溝にのみ接触し、前記他のブロックの前記内周縁は前記ねじ軸の外周面にのみ接触することを特徴とする請求項１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、ナットの軸端部にシール部材が設けられたボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじのナットには、異物の侵入とナット内に充填した潤滑剤の漏れとを防止するためにシール装置が取り付けられている。シール装置には種々のものが存在するが、その一例として、ねじ軸のボール転走溝に嵌合する螺旋状の突部が設けられたリング状のシール部材をナットの軸端に取り付けたものが実用に供されている。ところが、ねじ軸やそのボール転走溝とシール部材との間には寸法誤差があり、リング状のシール部材の内周をその全周に亘ってねじ軸と完全に密着させることは難しい。
【０００３】
このような問題を解決するため、実開平６−８０９４７号公報には、リング状のシール部材の全体を周方向に関して複数のブロックに分割し、それら分割されたブロックの一部にはボール転走溝に嵌合する突部を、他のブロックにはねじ軸の外周に接触する円筒部を設けることにより、全体としてねじ溝およびねじ軸外周を完全にシールしようと試みたものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した公報に記載の装置では、シール部材がその軸線方向の全長に亘って分割され、分割されたブロックは互いに独立してねじ軸へ押し付けられている。このような完全分離型の構成では、ねじ軸の周方向に関してブロック同士の間に隙間が空いていると、その隙間を通じてナット内に異物が侵入したり、潤滑剤がナット外へ漏れ出すおそれがある。しかし、各ブロックをそれらの間に隙間が生じないように接触させた場合には、その接触に起因して各ブロックの半径方向内側への移動が制限される。従って、各ブロックの内周をねじ軸に確実に押し当てると同時にブロック間に隙間が生じないようにするためには、各ブロックを極めて高精度に加工する必要がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも簡単にシール性を向上させることが可能なシール部材を有するボールねじを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００７】
請求項１の発明は、外周にボール転走溝（１１ａ）を有するねじ軸（１１）と、前記ボール転走溝に沿って転走可能な複数のボール（１２・・・１２）と、前記複数のボールを介して前記ねじ軸に螺合されるナット（１３）と、前記ナットの軸端に設けられるシール部材（２１）とを備え、前記シール部材の内周には前記ボール転走溝に嵌合する螺旋状の突部（２１１）が設けられたボールねじにおいて、前記シール部材（２１）の一部が、前記ナット（１３）の軸線方向外側を向く一側面（２１２）から当該シール部材の途中まで延びる複数のスリット（２１３・・・２１３）によって周方向に複数のブロック（２１４・・・２１４）に分割され、各ブロックの前記周方向に関する一対の端面（２１４ａ，２１４ｂ）のうち、前記ねじ軸（１１）がナット（１３）内へ送り込まれるときの前記ねじ軸（１１）に対する前記ナット（１３）の回転方向に向けられた一方の端面（２１４ａ）は前記シール部材（２１）の内周側から外周側へ向かうほど前記ナット（１３）の半径方向に対して前記回転方向と反対側に漸次変位するよう傾けられると共に前記ナット（１３）の軸線の方向に対して前記ボール転走溝（１１ａ）のねじれ方向に傾けられ、前記一方の端面（２１４ａ）と対向する他方の端面（２１４ｂ）は前記半径方向かまたは当該半径方向に対して前記一方の端面とは反対側に傾いた方向に延びており、前記各ブロックが前記ナット（１３）の軸線方向からみて内周側を底辺とする台形状に形成され、前記複数のブロックのうち、少なくとも一つのブロックの前記ねじ軸に対する接触位置が他のブロックの前記ねじ軸に対する接触位置とは異なっていることを特徴とするボールねじにより、上述した課題を解決する。
【０００８】
この発明によれば、スリットがシール部材の途中までに限定され、複数のブロックがそれぞれの一側において相互に繋がっているので、複数のブロックのそれぞれを周方向に関して互いに離間させたままねじ軸の半径方向内側に押し込んでねじ軸に完全に密着させることができる。しかも、複数のブロック間でねじ軸に対する接触位置が異なっているため、各ブロックがシールに関して果たす機能がブロック間で変化する。そのため、全てのブロックをねじ軸に対して均一に形成する必要がなく、各ブロックが果たす役割を総合させることにより全体として完全なシール性能を得ることができる。スリットがシール部材の途中までに限定されているので、スリットを通過して異物や潤滑剤がナット内に出入りするおそれもない。シール部材を高精度に加工する必要もない。
【０００９】
本発明においては、例えば請求項２のように、前記複数のブロック（２１４…２１４）のそれぞれを、前記ねじ軸（１１）がナット（１３）内へ送り込まれるときの前記ねじ軸に対する前記ナットの回転方向（矢印Ｆ方向）に向けられた一方の端面（２１４ａ）の内周縁（２１４ｃ）において前記ねじ軸と接触するように形成し、前記少なくとも一つのブロックの前記内周縁は前記ボール転走溝（１１ａ）にのみ接触し、前記他のブロックは前記ねじ軸の外周面（１１ｂ）にのみ接触するようにしてもよい。このように構成すれば、ナット内に送り込まれるねじ軸の外周面やボール転走溝内に付着した異物をブロックの端面で確実に掻き取ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明が適用されたボールねじの第１の実施形態を示している。周知のように、ボールねじ１０は、ねじ軸１１と、多数のボール１２と、それらのボール１２を介してねじ軸１１に装着されるナット１３とを有している。ナット１３の中心孔１３ｃにはボール転走溝１３ａが形成されている（図４参照）。ボール１２は、ねじ軸１１とナット１３との相対回転に伴ってねじ軸１１のボール転走溝１１ａとナット１３のボール転走溝１３ａとの間を転走する。ボール転走溝１３ａの一端に達したボール１２はナット１３に固定されたリターンチューブ１４を介してボール転走溝１３ａの反対側に戻される。
【００１１】
図２〜図４にも示したように、ナット１３の両端部にはワイパー取付孔１３ｂ，１３ｂが形成されている。各ワイパー取付孔１３ｂにはワイパーリング２０が装着されて止め輪１５で抜け止めされている。各ワイパーリング２０は、ねじ軸１１に付着した異物のナット１３内への侵入と、ナット１３内に充填された潤滑剤（例えばグリース）の外部への漏れとを防止するシール装置として機能する。
【００１２】
図５〜図７にも示したように、各ワイパーリング２０は、リング状のシール部材２１と、その外周の溝２１０，２１０に装着されてシール部材２１を中心側に締め付ける２本のばねリング２２，２２とを有している。シール部材２１は合成樹脂を射出成形または切削加工して製造され、その内周にはボール転走溝１１ａに嵌合する螺旋状の突部２１１が設けられている。
【００１３】
シール部材２１には、その一側面２１２から軸線方向に沿って途中の位置まで延びる複数のスリット２１３…２１３が周方向に一定間隔で形成されている。これらスリット２１３により、シール部材２１の一部は周方向に関して複数のブロック２１４…２１４に分割されている。なお、図ではスリット２１３およびブロック２１４をそれぞれ６個としたが、その数は適宜変更してよい。
【００１４】
図５に示したように、各ブロック２１４は周方向に関して一対の端面２１４ａ，２１４ｂを有している。ねじ軸１１がナット１３内へ送り込まれるときのねじ軸１１に対するナット１３の回転方向（図１，図２，図５，図７および図８の矢印Ｆ方向）に向けられた一方の端面２１４ａは、その内周側から外周側へ向かうほどナット１３の半径方向に関して前進回転方向と反対側に漸次変位するように傾けられている。以下においては、矢印Ｆで示したナット１３の回転方向を前進回転方向と呼び、一方の端面２１４ａを前端面と呼ぶ。
【００１５】
前端面２１４ａと対向する各ブロック２１４の他方の端面（以下、後端面と呼ぶ。）２１４ｂは、その内周側から外周側へ向かうほどナット１３の半径方向に関して前進回転方向に漸次変位するよう傾けられている。これにより、スリット２１３の幅は外周側に向かうほど漸次拡大する。ナット１３の半径方向はシール部材２１の中心を通過する寸法補助線Ｌ１，Ｌ２の方向に等しい。なお、後端面２１４ｂの傾斜角φ２は０°であってもよい。すなわち、後端面２１４ｂはナット１３の半径方向に延びる平面であってもよい。
【００１６】
図８から明らかなように、前端面２１４ａはナット１３の軸線Ｘの方向に対してボール転走溝１１ａのねじれ方向に傾けられている。すなわち、ボール転走溝１１ａがナット１３の軸線方向と直交する方向（補助線Ｃの方向）に対して所定のねじれ方向Ｄにリード角αで傾くとき、前端面２１４ａはナット１３の軸線方向に対してねじれ方向Ｄと同一方向に所定角度θ１だけ傾けられている。傾斜角θ１はリード角α以上に設定される。前端面２１４ａによって掻き取られたねじ軸１１上の異物をナット１３の軸線方向外側へ積極的に排出するためには、傾斜角θ１をリード角αよりも大きく設定することが望ましい。
【００１７】
一方、後端面２１４ｂは、ボール転走溝１１ａの中心線Ｅと直交する方向（補助線Ｇの方向）に対してねじれ方向Ｄと反対方向に所定角θ２だけ傾けられている。傾斜角θ２はリード角αと等しいか、またはそれ以上に設定することが望ましい。なお、傾斜角θ２がリード角αに等しいとき、後端面２１４ｂはナット１３の軸線方向と平行である。傾斜角θ２をリード角α以上に設定した場合、図１１に示したようにシール部材２１をその軸線方向に組み合わされる一対の型１００，１０１を用いて射出成形する際にスリット２１３内にアンダーカットが生じない。これより、型の部品点数が減るとともに射出成形に要する手間が軽減されてコストダウンが達成される。
【００１８】
図４から明らかなように、ワイパーリング２０はスリット２１３が開口する側面２１２がナット１３の軸線方向外側を向くようにしてナット１３に装着される。図９は、ナット１３に装着されたワイパーリング２０とねじ軸１１との接触状態を示している。シール部材２１の外周に装着されたばねリング２２，２２の押圧力により、各ブロック２１４はねじ軸１１に押し付けられる。シール部材２１とねじ軸１１との接触状態はブロック２１４によって相違する。すなわち、図１０（ａ）に示したように、一部のブロック２１４は、その端面２１４ａの内周縁２１４ｃと突部２１１とが交差する部分においてボール転走溝１１ａのみと接触し、ねじ軸１１の外周面１１ｂとは接触しない。図１０（ｂ）に示したように、残りのブロック２１４はその端面２１４ａの内周縁２１４ｃがねじ軸１１の外周面１１ｂのみと接触し、ボール転走溝１１ａとは接触しない。このような接触位置の変化を与えるには、例えば各ブロック２１４の内周の曲率や突部２１１の大きさをブロック２１４毎に変化させればよい。ボール転走溝１１ａと接触するものと、ねじ軸外周面１１ｂに接触するものとは周方向交互に配置してもよく、ランダムに配置してもよい。但し、突部２１１の両側にねじ軸１１の外周面と対向する円筒面部分が残っているブロック２１４、換言すれば突部２１１の一部が切り欠かれていないブロック２１４を優先してボール転走溝１１ａと接触させることが好ましい。
【００１９】
以上のように構成されたワイパーリング２０によれば、スリット２１３がシール部材２１の途中までに限定され、複数のブロック２１４がそれぞれの一側において相互に繋がっているので、複数のブロック２１４のそれぞれを周方向に関して互いに離間させたままねじ軸１１の半径方向内側に押し込んでねじ軸１１に完全に密着させることができる。各ブロック２１４を、ねじ軸１１のボール転走溝１１ａに接触するものと、ねじ軸１１の外周面１１ｂに接触するものとに分けているので、シール部材２１やねじ軸１１に寸法誤差があっても各ブロック２１４をねじ軸１１の目的とする箇所に確実に接触させることができ、シール部材を高精度に加工する必要はない。スリット２１４がシール部材の途中までに限定されているので、スリット２１４を通過して異物や潤滑剤がナット１３内に出入りするおそれもない。
【００２０】
しかも、各ブロック２１４がナット１３の軸線方向からみて内周側を底辺とする台形状に形成されているため（図５参照）、ばねリング２２が各ブロック２１４をナット１３の中心側に押し込む力Ｐを各ブロック２１４の内周とねじ軸１１との間で確実に受け止めることができる。従って、ブロック２１４の前端面２１４ａの内周縁２１４ｃがねじ軸１１から浮き上がるような力が発生しない。これにより、ねじ軸１１に付着した異物を掻き取る上で最も重要な前端面２１４ａの内周縁２１４ｃをねじ軸１１に確実に押し付けることができる。
【００２１】
図１２〜図１４は本発明が適用された第２の実施形態のボールねじを示す。なお、これらの図において図１〜図１１のボールねじと共通する部分には同一の参照符号を付してある。
【００２２】
図１との対比から明らかなように、図１２のボールねじでは、ワイパーリング２０のシール部材２１Ａに設けられたスリット２１３Ａ…２１３Ａの形状が図１のシール部材２１のものと異なっている。すなわち、図１３および図１４に詳しく示したように、本実施形態では、シール部材２１Ａのスリット２１３Ａを挟んで対向する各ブロック２１４Ａ，２１４Ａの端面２１４ａおよび２１４ｂが互いに略平行に形成され、その結果、スリット２１３Ａはナット１３の半径方向および軸線方向のいずれに関しても幅一定に形成されている。なお、この実施形態でも、端面２１４ａはねじ軸１１の軸線方向に対してねじ溝１１ａ（図１２参照）のねじれ方向にリード角以上の角度θ１で傾けられる。また、ねじ軸１１の半径方向に関しても、端面２１４ａはその内周側から外周側へ向かって前進回転方向（図１３の矢印Ｆ方向）と反対側に所定角度φ１で傾けられる。
【００２３】
シール部材２１Ａの内周にはボール転走溝１１ａに嵌合する突部２１１が形成されている。シール部材２１Ａとねじ軸１１との接触状態はブロック２１４Ａによって相違する。すなわち、一部のブロック２１４Ａは、その端面２１４ａの内周縁２１４ｃと突部２１１とが交差する部分においてボール転走溝１１ａのみと接触し、ねじ軸１１の外周面１１ｂとは接触しない。残りのブロック２１４Ａはその端面２１４ａの内周縁２１４ｃがねじ軸１１の外周面１１ｂのみと接触し、ボール転走溝１１ａとは接触しない。この点は上述した図１０（ａ）、（ｂ）に示す例と同じであり、その形成方法や配置も第１の実施形態と同じでよい。
【００２４】
本発明は上述した実施形態に限定されることなく、さらに異なる形態にて実施してよい。例えば分割されたブロックの端面は必ずしもねじ軸１１の半径方向や軸線方向に対して傾斜していなくてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のボールねじによれば、シール部材のスリットをシール部材の途中までに限定してスリットを介した異物や潤滑剤の出入りを防ぐとともに、スリットによって分割された複数のブロックを周方向に関して離間させたままねじ軸の半径方向内側に押し込み可能とし、さらには複数のブロック間でねじ軸に対する接触位置を変化させたため、各ブロックの所望の位置をねじ軸に完全に密着させてシール部材の全体で完全なシール性能を得ることができる。しかも、シール部材を高精度に加工する必要がなく、比較的簡単な加工で所定のシール性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたボールねじの斜視図。
【図２】図１のボールねじの軸線方向からの側面図。
【図３】図１のボールねじに設けられたナットの平面図。
【図４】図３のナットの軸線方向の断面図。
【図５】図３のナットの軸端に装着されたワイパーリングの正面図。
【図６】図５のVI−VI線に沿った断面図。
【図７】図５のワイパーリングの上面図。
【図８】図５のワイパーリングに設けられたスリット部分をその外周側から拡大して示した図。
【図９】図５のワイパーリングがねじ軸に装着された状態を示す図。
【図１０】図５のワイパーリングのシール部材に設けられたブロックとねじ軸との接触状態を示す図。
【図１１】図５のワイパーリングに設けられたシール部材を射出成形するための構成を示す図。
【図１２】本発明が適用された他のボールねじの斜視図。
【図１３】図１２のボールねじのナットの軸端に装着されたワイパーリングの正面図。
【図１４】図１３のワイパーリングの上面図。
【符号の説明】
１０  ボールねじ
１１  ねじ軸
１１ａ  ボール転走溝
１１ｂ  ねじ軸の外周面
１２  ボール
１３  ナット
１３ａ  ナットのボール転走溝
１３ｂ  ワイパー取付孔
１４  リターンチューブ
１５，１５  止め輪
２０  ワイパーリング
２１，２１Ａ  シール部材
２２  ばねリング
２１１  シール部材の突部
２１２  シール部材のナット軸線方向外側を向く側面
２１３，２１３Ａ  スリット
２１４，２１４Ａ  ブロック
２１４ａ  ブロックの前端面（一方の端面）
２１４ｂ  ブロックの後端面（他方の端面）
２１４ｃ  ブロック端面の内周縁
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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