(57)【要約】ローラねじは、外周面に螺旋状のローラ転走溝１ａが形成されたねじ軸１と、内周面にローラ転走溝１ａに対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝２ａが形成されたナット部材２と、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａの一端と他端を繋ぐリターンパイプ４と、負荷ローラ転走路３及びリターンパイプ４内に収容される複数のローラ６とを備える。隣接する一対のローラ６，６間には、一対のローラ６，６が互いに接触するのを防止するスペーサ３１が介在される。このようなローラねじにより、スキューを起こすことなくローラを円滑に循環させることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、
内周面に前記ローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝が形成されたナット部材と、
前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝の一端と他端を繋ぎ、前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路を転がるローラを循環させる戻し部材と、
前記負荷ローラ転走路及び前記戻し部材内に収容される複数のローラと、
を備え、
隣接する一対のローラ間には、前記一対のローラが互いに接触するのを防止するスペーサが介在されることを特徴とするローラねじ。
【請求項２】
前記スペーサの進行方向の両端には、ローラの外周面に接触する凹部が形成され、
前記ローラは、その軸線方向の長さの略全長に渡って前記凹部に接触することを特徴とする請求項１に記載のローラねじ。
【請求項３】
前記スペーサの進行方向の両端に配置される前記一対のローラが、前記スペーサの前記凹部に接触した状態で、
ローラの一対の軸線それぞれは、実質的に平行な一対の平面内それぞれに配置されることを特徴とする請求項２に記載のローラねじ。
【請求項４】
前記スペーサの前記凹部と、前記凹部を除くスペーサの周囲面との交差部分が、スペーサが円滑に循環できるように面取りされていることを特徴とする請求項２又は３に記載のローラねじ。
【請求項５】
前記戻し部材は、直線状に伸びる中央部と、中央部の両側に折り曲げられた一対の端部とを備え、
前記端部の先端部は、ねじ軸の軸線方向から見た状態において、前記負荷ローラ転走路の接線方向に配置され、且つねじ軸の側方から見た状態において、前記負荷ローラ転走路のリード角方向に傾けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のローラねじ。
【請求項６】
前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間に断面正方形の負荷ローラ転走路が形成され、
前記複数のローラは、ローラの進行方向から見た状態において、隣接する一対のローラの回転軸が直交するようにクロス配列されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のローラねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ねじ軸とナット部材との間に転がり運動可能にローラを介在させたローラねじに関する。
【背景技術】
【０００２】  ねじ軸とナット部材との間に転がり運動可能にボールを介在させたボールねじが知られている。ボールは、ねじ軸の外周面に形成される螺旋状のボール転走溝とナット部材の内周面に形成される螺旋状の負荷ボール転走溝との間に介在される。ナット部材に対してねじ軸を相対的に回転させると、複数のボールがねじ軸のボール転走溝及びナット部材の負荷ボール転走溝上を転がる。ナット部材の負荷ボール転走溝の一端まで転がったボールは、負荷ボール転走溝の一端と他端を繋ぐボール戻し部材によって掬い上げられ、負荷ボール転走溝の元の位置に戻される。これによりボールが循環する。【０００３】  ボールねじを使用すると、ナット部材に対してねじ軸を回転させる際の摩擦係数を低減できるので、工作機械の位置決め機構、送り機構、あるいは自動車のステアリングギヤ等に実用化されている。しかし、ボールと該ボールの周囲のねじ軸のボール転走溝及びナット部材の負荷ボール転走溝との接触が点接触に近くなるので、ボールねじに加えられる許容荷重を大きくできないという欠点があった。【０００４】  許容荷重を大きくすべく、ボールの替わりにローラを使用したローラねじが、例えば特許文献１，２に開示されている。【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１０８５８号公報
【特許文献２】実開平６−８７７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  転動体にボールを使用したボールねじは製品化されているが、転動体としてローラを使用したローラねじは例えば特許文献１及び２のように考案されてはいるものの未だ製品化されているものはない。ボールは四方八方いずれの方向にも転がることができるが、ローラはその転がり運動する方向に制限があるのが原因の一つだと考えられる。転動体としてローラを使用する場合、転がり運動するローラの軸線が所定の軸線に対して傾かないように（所謂スキューを起こさないように）ローラを循環させる必要がある。ローラがスキューを起こすと、ローラが循環路内で詰まって円滑に循環できなくなる。しかもローラを循環させる場合、ローラの軌道は負荷ローラ転走路において螺旋状になり、一方戻し部材内においては例えば直線状になる。この２つの異なる軌道をローラがスキューを起こさずに循環させる必要がある。【０００７】  そこで本発明は、スキューを起こすことなくローラを円滑に循環させることができるローラねじを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  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番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ない。【０００９】  上記課題を解決するために、請求項１の発明は、外周面に螺旋状のローラ転走溝（１ａ）が形成されたねじ軸（１）と、内周面に前記ローラ転走溝（１ａ）に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝（２ａ）が形成されたナット部材（２）と、前記ナット部材（２）の前記負荷ローラ転走溝（２ａ）の一端と他端を繋ぎ、前記ねじ軸（１）の前記ローラ転走溝（１ａ）と前記ナット部材（２）の前記負荷ローラ転走溝（２ａ）との間の負荷ローラ転走路（３）を転がるローラ（６）を循環させる戻し部材（４）と、前記負荷ローラ転走路（３）及び前記戻し部材（４）内に収容される複数のローラ（６）と、を備え、隣接する一対のローラ（６，６）間には、前記一対のローラ（６，６）が互いに接触するのを防止するスペーサ（３１）が介在されることを特徴とする。【００１０】  請求項２の発明は、請求項１に記載のローラねじにおいて、前記スペーサ（３１）の進行方向の両端には、ローラ（６）の外周面に接触する凹部（３１ａ，３１ａ）が形成され前記ローラ（６）は、その軸線方向の長さの略全長に渡って前記凹部（３１ａ）に接触することを特徴とする。【００１１】  請求項３の発明は、請求項２に記載のローラねじにおいて、前記スペーサ（３１）の進行方向の両端に配置される前記一対のローラ（６，６）が、前記スペーサ（３１）の前記凹部（３１ａ，３１ａ）に接触した状態で、ローラ（６，６）の一対の軸線（６ａ，６ｂ）それぞれは、実質的に平行な一対の平面（Ｐ１，Ｐ２）内それぞれに配置されることを特徴とする。【００１２】  請求項４の発明は、請求項２又は３に記載のローラねじにおいて、前記スペーサ（３１）の前記凹部（３１ａ）と、前記凹部を除くスペーサ（３１）の周囲面（３１ｃ）との交差部分が、スペーサが円滑に循環できるように面取りされていることを特徴とする。【００１３】  請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のローラねじにおいて、前記戻し部材（４）は、直線状に伸びる中央部（１４）と、中央部（１４）の両側に折り曲げられた一対の端部（１５，１５）とを備え、前記端部（１５）の先端部（１５ｂ）は、ねじ軸（１）の軸線方向から見た状態において、前記負荷ローラ転走路の接線方向に配置され、且つねじ軸（１）の側方から見た状態において、前記負荷ローラ転走路のリード角方向に傾けられることを特徴とする。【００１４】  請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のローラねじにおいて、前記ねじ軸（１）の前記ローラ転走溝（１ａ）と前記ナット部材（２）の前記負荷ローラ転走溝（２ａ）との間に断面正方形の負荷ローラ転走路（３）が形成され、前記複数のローラ（６）は、ローラ（６）の進行方向から見た状態において、隣接する一対のローラ（６，６）の回転軸が直交するようにクロス配列されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】  請求項１の発明によれば、スペーサの凹部がローラに接触してローラを所定の姿勢に保つので、ローラがスキューを起こすことなく円滑に循環する。【００１６】  請求項２の発明によれば、ローラのスキューを確実に防止できる。【００１７】  請求項３の発明によれば、負荷ローラ転走路の螺旋状の軌道、及び戻し部材内の例えば直線状の軌道のいずれに対してもローラがスキューを起こすことなく円滑に循環する。詳しくは後述するが、ねじ軸の軸線方向から見た状態において螺旋状の負荷ローラ転走路内のローラの軸線がねじ軸の中心を向くようにスペーサの両端の凹部を傾けて形成すると、ローラが戻し部材内の例えば直線状の軌道内でよろよろと乱れ、円滑に循環することができないことを実験により確認している。【００１８】  請求項４の発明によれば、負荷ローラ転走路と戻し部材との継ぎ目等でスペーサが引っ掛かるのを防止することができる。【００１９】  本発明は請求項５に記載のように、直線状に伸びる中央部と、中央部の両側に折り曲げられた一対の端部とを備える戻し部材に好ましく適用することができる。また端部の先端部の配置を負荷ローラ転走路の接線方向且つリード角方向にすることで、負荷ローラ転走路と戻し部材との継ぎ目でローラ及びスペーサを円滑に移動させることができる。【００２０】  本発明は請求項６に記載のように、スキューを起こし易いクロス配列されたローラに好ましく適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態におけるローラねじを示す側面図である。
【図２】図２は、ねじ軸を示す側面図である。
【図３】図３は、ローラ転走溝及び負荷ローラ転走溝の詳細断面図である。
【図４】図４は、ナット部材を示す平面図である。
【図５】図５は、ナット部材を示す正面図である。
【図６】図６は、ナット部材を示す平面図（リターンパイプを取り外した状態）である。
【図７】図７は、ナット部材を示す正面図（リターンパイプを取り外した状態）である。
【図８】図８は、リターンパイプを示す図である。
【図９】図９は、リターンパイプを示す図である。
【図１０】図１０は、リターンパイプを示す図である。
【図１１】図１１は、リターンパイプの中央部におけるローラ戻し路の断面形状の変化を示す断面図である。
【図１２】図１２は、ローラの姿勢の変化を示す図である。
【図１３】図１３は、スペーサを示す詳細図（図中（ａ）は正面図、図中（ｂ）は側面図）である。
【図１４】図１４は、ローラ間に介在されるスペーサを示す図（図中（Ａ）はＡ−Ａ線断面、図中（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、図中（Ｃ）は正面図）である。
【図１５】図１５は、ローラ間に介在されるスペーサの比較例を示す図（図中（Ａ）はＡ−Ａ線断面、図中（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、図中（Ｃ）は正面図）である。
【図１６】図１６は、負荷ローラ転走路とリターンパイプの継ぎ目を示す平面図である。
【図１７】図１７は、図１６のＡ部拡大図である。
【図１８】図１８は、負荷ローラ転走路とリターンパイプの継ぎ目を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】  １  ナット部材、１ａ  ローラ転走溝、２  ナット部材、２ａ  負荷ローラ転走溝、３  負荷ローラ転走路、４  リターンパイプ（戻し部材）、６  ローラ、６ａ，６ｂ  ローラの軸線、１４  中央部、１５  端部、１５ｂ  先端部、３１  スペーサ、３１ａ  凹部、Ｐ１，Ｐ２  一対の平面。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】  図１は、本発明の一実施形態におけるローラねじを示す。ローラねじは、外周面に螺旋状のローラ転走溝１ａが形成されたねじ軸１と、内周面に前記ローラ転走溝１ａに対応する螺旋状の負荷ローラ転走溝２ａが形成されて、ねじ軸１に相対的に回転可能に組み付けられたナット部材２とを備える。ナット部材２には、ねじ軸１のローラ転走溝１ａとナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとの間の負荷ローラ転走路３の一端と他端を繋ぐ戻し部材としてのリターンパイプ４が取り付けられる。リターンパイプ４の内部には軸線方向に沿って断面四角形、この実施形態では正方形のローラ戻し路５が形成される。ねじ軸１のローラ転走溝１ａとナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとの間の負荷ローラ転走路３、及びリターンパイプ４内のローラ戻し路５には複数のローラ６が配列・収容される。隣接する一対のローラ間には一対のローラが互いに接触するのを防止するリテーナ３１が介在される。【００２４】  ねじ軸１のナット部材２に対する相対的な回転に伴って、ナット部材２がねじ軸１に対してねじ軸１の軸線方向に相対的に直線運動する。このときローラ６はローラ転走溝１ａと負荷ローラ転走溝２ａとの間を転がり運動する。ローラ６，６間にはスペーサ３１が介在されているので、ローラ６がスペーサ３１に対してすべり運動しつつスペーサ３１はローラ６と共に負荷ローラ転走路３を移動する。負荷ローラ転走溝２ａの一端まで転がったローラ６は、スペーサ３１と共にリターンパイプ４内のローラ戻し路５に導かれ、数巻き前の負荷ローラ転走溝２ａの他端に戻される。これによりローラ６及びスペーサ３１が負荷ローラ転走路３及びローラ戻し路５で構成されるローラ循環路を循環する。【００２５】  図２はねじ軸１を示す。ねじ軸１の外周には所定のリードを有する螺旋状のローラ転走溝１ａが形成される。ローラ転走溝１ａの断面はＶ字形状でその開き角度は９０度に設定される。ねじには一条ねじ、二条ねじ、三条ねじ等様々なものを用いることができるが、この実施形態では二条ねじを用いている。【００２６】  図３はねじ軸１のローラ転走溝１ａ及びナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａの詳細図を示す。ナット部材２にはローラ転走溝１ａに対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝２ａが形成される。ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａの断面もＶ字形状でその開き角度は９０度に設定される。ローラ転走溝１ａと負荷ローラ転走溝２ａとにより断面四角形、この実施形態では正方形の負荷ローラ転走路３が形成される。負荷ローラ転走路３には複数のローラ６がローラの進行方向から見た（負荷ローラ転走路に沿って見た）状態において隣接するローラ６の回転軸７，８が互いに直交するようにクロス配列される。【００２７】  ボールねじではボールがねじ軸の軸線方向の一方向及び該一方向と反対の他方向の荷重を負荷する。これに対してローラ６は、その周面がローラ転走溝１ａの一方の壁面と該壁面に対向する負荷ローラ転走溝２ａの一方の壁面との間で圧縮されることで荷重を負荷するので、ねじ軸１の軸線方向の一方向の荷重しか負荷できない。本実施形態のようにローラ６をクロス配列することで、ねじ軸１の軸線方向の一方向（１）及び他方向（２）の荷重を負荷��ることができる。【００２８】  ローラ６の直径Ｄは軸線方向の長さＬよりも大きい。ローラ６の直径Ｄには、ローラ転走溝１ａの壁面９と該壁面９に対向する負荷ローラ転走溝２ａの壁面１０との間の距離よりも大きい所謂オーバーサイズのものが用いられる。このため負荷ローラ転走路３内でローラは弾性変形していることになり、それに見合う荷重が予圧荷重としてナット部材２の内部に存在する。ローラ６は負荷ローラ転走路３内でクロス配列されているので、ローラ６からナット部材２に加わる荷重は隣接するローラ６，６で互いに反発する方向に作用する。【００２９】  図３に示されるように、ねじ軸１のローラ転走溝１ａ及びナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａそれぞれの溝の底部には溝に沿ってさらに逃げ溝１ｂ，２ｂが形成される。ローラ６の上面と周囲面との交差部分、及び底面と周囲面との交差部分には丸み６ａが付けられている。ローラ６の軸線方向の寸法Ｌはローラ６の直径Ｄよりも小さいので、転がり運動しているときにローラ６が偏ってローラ６の丸み６ａが逃げ溝１ｂ，２ｂに接触することがある。ローラ６に予圧を与えるとこの偏り現象が生じ易い。ローラ６が偏ったとき抵抗が生じてローラ６の回転を妨げないように、逃げ溝１ｂ，２ｂの丸み半径はローラの丸み半径よりも大きく設定される。また逃げ溝１ｂ，２ｂを形成することで、Ｖ溝の尖った先端を切削加工する必要もなくなるので、切削の加工性も勿論向上する。【００３０】  図４及び図５はナット部材２を示し、図６及び図７はリターンパイプ４を取り外したナット部材２を示す。図４及び図６はナット部材の平面図を示し、図５及び図７はねじ軸１の軸線方向からみたナット部材２の正面図を示す。図４に示されるようにナット部材２は２つの分離ナット１２，１２に分離されていて、２つの分離ナット１２，１２間にはシム１３が介在されている。このシム１３はローラ６に予圧をかけるために設けられるのではなく、製造を容易にする観点から設けられている。ナット部材２が軸線方向に長くなると、リードを精度良く加工するのも困難になる。ナット部材２の半分の軸線方向の長さの分離ナット１２，１２それぞれにリードを形成し、後にシム１３を介して２つの分離ナットを結合させる。そして２つの分離ナット１２，１２の軸線方向に空けられたボルト挿入穴２２にボルト２５を通し、分離ナット１２，１２を挟むようにボルト２５とナット部材２を相手方の部品に取り付けるためのフランジ１６とをねじ結合して、２つの分離ナット１２，１２を結合する。シム１３は２つの分離ナット１２，１２が周方向にずれているときに、周方向に位置決めする役割を果たす。２つの分離ナット１２，１２の互いに向かい合う端面が合わされたときに２つの分離ナット１２，１２のボルト挿入穴２２が位置決めされるのであればシム１３は不要になる。またボルト挿入穴２２の径がボルト２５よりも大きい馬鹿穴であればシム１３が不要になる。【００３１】  図８及び図９はナット部材２に取り付けられるリターンパイプ４を示す。ナット部材２には循環すべきローラ列に対応して複数のリターンパイプ４が取り付けられる。リターンパイプ４は、負荷ローラ転走路３の一端と他端とを繋ぎ、負荷ローラ転走路３の一端まで転がったローラ６を数巻き手前の負荷ローラ転走路３の他端に戻す。リターンパイプ４の内部には軸線方向に沿って断面正方形のローラ戻し路５が形成される。このリターンパイプ４は、直線状に伸びる中央部１４と、中央部の両側に約９０°折り曲げられた１対の端部１５とを有し、その全体形状が門形に形成される。端部１５は曲率一定の円弧部１５ａと円弧部１５ａから伸びる直線状の先端部１５ｂとからなる。図９（ｃ）に示されるように中央部１４の軸線に対して一対の端部１５は互いに反対方向にねじられ、これにより図８（ｂ）、図９（ａ）に示されるように先端部１５ｂはねじ軸１の側方から見た状態において、リード角方向に互いに逆方向に傾けられる。また図９（ｃ）に示されるように、ねじ軸１の軸線方向から見た状態において、先端部１５ｂは負荷ローラ転走路の接線方向を向いている。リターンパイプ４をナット部材２に据え付け、リターンパイプ４の中央部１４を水平方向に配置した状態において、リターンパイプ４の端部の先端２８はねじ軸１の軸線を含む水平面１７まで伸びる。リターンパイプ４は切削加工により製造されても樹脂成型により製造されてもよい。【００３２】  クロスローラリングのような環状のローラ転走路に比べて、螺旋状の負荷ローラ転走路３ではローラ６の軸線がリード角分傾いている。円滑にローラを循環させるためには、ローラ６が負荷ローラ転走路３からリターンパイプ４内に導かれる際、またリターンパイプ４内から負荷ローラ転走路３に戻される際のローラ６の姿勢が極めて大事である。ローラ６の姿勢をリード角分傾けてリターンパイプ４から負荷ローラ転走路３へ戻すことで、リターンパイプ４から負荷ローラ転走路３へ入るときにローラ６の姿勢が変化することがなく（ローラ６の軸線が傾く所謂スキューが生じることがなく）、負荷ローラ転走路３にローラ６をすんなり戻すことができる。また負荷ローラ転走路３からリターンパイプ４内にローラ６をすんなり導くこともできる。【００３３】  リターンパイプ４とねじ軸１のねじ山との干渉を避けるために、先端部１５ｂにはローラ６の軌道の中心線に沿ったアーチ形状の切れ目１８が形成される。ねじ軸１の軸線方向からみた切れ目１８の形状は円弧形状に形成される。また切れ目１８の内側にはねじ軸１の軸線方向から見た状態において、ねじ山の内部に入り込むローラ案内部１９が形成される。ローラ案内部１９の位置における、ローラ戻し路５の断面形状は四角形、この実施形態では正方形に形成される。ローラ案内部１９を設けることによってリターンパイプ４の軸線に直交する面でのローラ戻し路５の断面形状が正方形に形成される区間が長くなる。このため、断面正方形のローラ戻し路５が形成されていない隙間ｈを小さくすることができ、負荷ローラ転走路３とローラ戻し路５との断面形状の連続性をもたせることができる。図８（ｂ）に示されるように、ローラ案内部１９の先端２０はねじ軸１の側方からみた状態において、直線状で水平面１７に対してリード角だけ傾けられている。また隙間ｈをより小さくすることができるように、リターンパイプ４の軸線方向に沿ったローラ案内部１９の断面は先端２０に向かって除々に幅が狭くなるテーパに形成される。【００３４】  ���ーラ６は断面正方形の負荷ローラ転走路３内を転がった後、リターンパイプ４内に導かれる。負荷ローラ転走路３で負荷を受けながら螺旋状に移動するローラ６から負荷を開放すれば、ローラ６は自然に負荷ローラ転走路３のリード角方向及び接線方向に移動する。上述の隙間ｈが大きいと、負荷ローラ転走路３とリターンパイプ４との継ぎ目部分にローラ６が引っ掛かったり、ローラ６の軸線が傾いたりする所謂スキューが生じるおそれがある。ローラ案内部１９を設けることにより、隙間ｈを小さくすることができ、したがってローラ６を負荷ローラ転走路３のリード角方向及び接線方向へ円滑に移動させることができる。ローラ６は切れ目１８が形成されている部分の先端部１５ｂにも勿論案内されているが、ねじ山の内部に入り込むローラ案内部１９を設けることによってさらに安定して案内することが可能になる。【００３５】  図１０はリターンパイプ４を示し、図１１はリターンパイプ４の中央部１４におけるローラ戻し路５の断面形状の変化を示す。リターンパイプ４の中央部１４のローラ戻し路５は、ローラ６が中央部１４の軸線方向に移動するにしたがってその姿勢を変化するようにねじられている。中央部１４内のローラ戻し路５は、中央部１４の軸線方向の中央位置Ｅ−Ｅから両端Ａ−Ａ又はＩ−Ｉに向かって等しい角度ねじられていて、位置Ａ−Ａから位置Ｅ−Ｅまでのねじり角度α°は、位置Ｅ−ＥからＩ−Ｉまでのねじり角度α°に等しい。すなわち、ここでは一対の端部１５，１５から掬い上げられたローラ６を中央部１４の中央位置Ｅ−Ｅで姿勢を一致させることができるように、ローラ戻し路５をねじっている。なおローラ戻し路５は中央部１４のみでねじれるのに限られることなく、ねじり区間を長くとるために端部１５，１５に至ってねじってもよい。【００３６】  リターンパイプ４内に導かれたローラ６は、端部１５内で一定の姿勢を保ったまま軸線方向に移動する。中央部１４内に導かれると、ローラ６は位置Ａ−Ａから位置Ｉ−Ｉまで除々に例えば右回りに回転しながら軸線方向に移動する。ローラ６が他方の端部１５に移動すると、端部１５内で一定の姿勢を保ったまま軸線方向に移動する。その後ローラは負荷ローラ転走路３に戻される。【００３７】  リターンパイプ４の分割体２３ａ，２３ｂは、ローラ戻し路５を構成する溝部２６，２７を有する。中央部１４のローラ戻し路５がねじられる区間において、溝部２６の一方の壁面２６ａが他方の壁面２６ａ´に対して傾斜し、そして一方の分割体２３ａの壁面２６ａ´（分割面２９に直交する面）と、当該壁面２６ａと対向する他方の分割体２３ｂの壁面２７ａ´（分割面２９に直交する面）との間でローラ６を案内する。これはリターンパイプ４を樹脂成型した場合の型抜きの容易さ、すなわちアンダーカットを生じさせないことを考慮したものである。このように構成してもローラ６の姿勢は一方の壁面２６ａ´と他方の壁面２７ａ´との間で確実に規制される。なお分割体２３ａ，２３ｂの分割面２９もローラ戻し路５のねじりに合わせてねじれているが、樹脂成型の容易さを考慮するとねじらないこともある。【００３８】  図１２はローラ６の姿勢の変化を示す図である。図中（ａ）は平面図を示し、図中（ｂ）はね��軸１の軸線方向からみた図を示す。ローラ６は負荷ローラ転走路３の一端から数巻き手前の負荷ローラ転走路３の他端に戻される。ローラ戻し路５においてローラ６の姿勢を回転させる角度を最少にすべく、ローラ６はリターンパイプ４を通過することでちょうど反転する。具体的には図中一端Ｐ１に位置するローラ６の辺ＡＢがねじ軸１のローラ転走溝１ａ上を転がり、ローラ６の辺ＣＤがナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａ上を転がり、軸線方向（１）の荷重を負荷する。ローラ６がリターンパイプ４を通過して他端Ｐ２まで移動すると、ローラ６はリターンパイプ４に直交する線３０を中心として反転する。そしてローラ６の辺ＣＤがねじ軸１のローラ転走溝１ａ上を転がり、ローラ６の辺ＡＢがナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａを転がり、方向（２）の荷重を負荷するようになる。このようにローラ６を反転させると、ローラ戻し路５のねじり角度を最少にすることができる。ローラ６を反転させないことも可能であるが、この場合はリターンパイプ４内でローラをさらに４５°，９０°等姿勢を回転させる必要がある。【００３９】  図１３はローラ６間に介在されるスペーサ３１を示す。スペーサ３１の進行方向の両端には、隣り合うローラ６の外周面に形状を合わせ、ローラ６の外周面に摺動自在に接触する曲面状の凹部３１ａ，３１ａが形成される。スペーサ３１の角部３１ｂ（凹部３１ａと凹部を除くスペーサ３１の周囲面３１ｃとの交差部分）が鋭く尖っていると、負荷ローラ転走路３とリターンパイプ４との継ぎ目にスペーサ３１が引っ掛かるおそれがある。このためスペーサ３１の角部３１ｂは面取りされる。【００４０】  図１４はスペーサの詳細図を示す。凹部３１ａ，３１ａはローラをクロス配列できるように形成され、その曲率半径はローラ６の半径よりも若干大きく設定される。図中（Ｂ）に示されるように、ローラ６は、その軸線方向の長さの略全長に渡って凹部３１ｂに接触する。スペーサ３１の進行方向の両端に配置される一対のローラ６，６が、スペーサ３１の凹部３１ａ，３１ａに接触した状態で、ローラ６，６の一対の軸線６ａ，６ｂそれぞれは、実質的に平行な一対の平面Ｐ１，Ｐ２内それぞれに配置される。パラレル配列になるように平面Ｐ１内でローラ６の軸線６ａを９０度回転させると、ローラ６，６の軸線６ａ，６ｂは平行になる。複数のローラ６及び複数のスペーサ６は、ローラ６，６がスペーサ３１の凹部３１ａ，３１ａに接触した状態で積み重ねると、直線状に繋がっていくことになる。このように複数のローラ６及び複数のスペーサ３１を直線状に繋げることで、複数のローラ６及び複数のスペーサ３１が、負荷ローラ転走路３の螺旋状の軌道及びリターンパイプ４内の直線上の軌道いずれに対してもスキューを起こすことなく円滑に循環することを実験により確認している。ここで実質的に平行とは、完全に平行な場合のみならず、複数のローラ６及びスペーサ３１が２つの軌道を円滑に循環する範囲で若干一方の平面が他方の平面に対して傾いている場合をも含む。【００４１】  図１５は、ローラ６の軸線６ｂが配置される平面Ｐ２をローラ６の軸線６ａが配置される平面Ｐ１に対して角度β傾けた比較例を示す。この場合、複数のローラ６及び複数の��ペーサ６は、ローラ６，６がスペーサ３１の凹部３１ａ，３１ａに接触した状態で積み重ねると、円環状に繋がっていくことになる。ローラを組み込んだローラベアリングでは、負荷ローラ転走路が円環状に形成されるので、ローラ６の軸線が円環状の負荷ローラ転走路の中心を向くように、スペーサの凹部の一方３１ａが他方３１ａに対して傾けられることが多い。本発明者は凹部３１ａを傾けると、複数のローラ６及び複数のスペーサ３１が、負荷ローラ転走路の螺旋状の軌道では円滑に循環するが、リターンパイプ４内の直線状の軌道内でよろよろと乱れ、円滑に循環することができないことを実験により確認した。【００４２】  再び図１４（Ａ）に示されるように、このスペーサ３１の正面形状は、正方形状の負荷ローラ転走路３内でスペーサ３１が傾かないように負荷ローラ転走路３の断面形状に合わせて略正方形に形成される。スペーサ３１の中央には、一対の凹部３１ａ，３１ａを連通する潤滑剤保持孔３３が開けられる。この潤滑剤保持孔３３の両端には、潤滑剤保持孔３３よりも径を大きくした潤滑剤溜め凹部３４が形成され、この潤滑剤溜め凹部３４からローラ６とスペーサ３１の凹部３１ａとの間に潤滑剤が供給される。スペーサ３１の周囲面３１ｃには、潤滑剤を多量に保持できるよう潤滑剤保持溝３５が４ヶ所形成される。なお、スペーサ３１の一隅には、組み立て時の目印として切欠き３６が形成される。【００４３】  図１６は負荷ローラ転走路３とリターンパイプ４の継ぎ目を示し、図１７は図１６のＡ部詳細図（ナット部材のローラ転走溝の入り口の断面形状と、リターンパイプ４の入り口の断面形状とを比較した図）を示す。リターンパイプ４の入り口のローラ戻し路５の断面形状は、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａの断面形状よりも若干大きい。このためナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとリターンパイプ４のローラ戻し路５との継ぎ目でわずかな段差が生じる。しかしナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとリターンパイプ４のローラ戻し路５とは、９０度の開き角度を有する断面Ｖ字形状の相似形なので、図１８に示されるように、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａのリターンパイプ４に近い部分３２をクラウニングする（斜めに削りこむ）ことで、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとリターンパイプ４のローラ戻し路５の形状を一致させることができる。これにより継ぎ目に段差が生じることなく、ローラ６を円滑に循環させることができる。またローラ６がリターンパイプ４から負荷ローラ転走溝２ａに入っていくときの応力を緩和することができる。【００４４】  なお本発明の実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えば本実施形態では、ローラはクロス配列されているが、隣接するローラの軸線が平行になるようにパラレル配列されてもよい。また複数のスペーサを帯状の可撓バンドで一連に繋げることも可能である。さらに戻し部材はローラ戻し路が形成されるものであればリターンパイプに限られることはない。
【図１】
2005038300.tif 000002
【図２】
2005038300.tif 000003
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年11月24日(2006.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、
内周面に前記ローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝が形成されたナット部材と、
前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝の一端と他端を繋ぎ、前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路を転がるローラを循環させる戻し部材と、
前記負荷ローラ転走路及び前記戻し部材内に収容される複数のローラと、
を備え、
隣接する一対のローラ間には、前記一対のローラが互いに接触するのを防止するスペーサが介在され、
前記スペーサの進行方向の両端には、ローラの外周面に接触する凹部が形成され、
前記ローラ及び前記スペーサは、ローラがスペーサの前記凹部に接触した状態で積み重ねたときに、直線状に繋がるように構成されていることを特徴とするローラねじ。
【請求項２】
請求項１に記載のローラねじにおいて、
前記ローラは、その軸線方向の長さの略全長に渡って前記凹部に接触することを特徴とするローラねじ。
【請求項３】
請求項２に記載のローラねじにおいて、
前記スペーサの進行方向の両端に配置される前記一対のローラが、前記スペーサの前記凹部に接触した状態で、
ローラの一対の軸線それぞれは、実質的に平行な一対の平面内それぞれに配置されることを特徴とするローラねじ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のローラねじにおいて、
前記スペーサの前記凹部と、前記凹部を除くスペーサの周囲面との交差部分が、スペーサが円滑に循環できるように面取りされていることを特徴とするローラねじ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のローラねじにおいて、
前記戻し部材は、直線状に伸びる中央部と、中央部の両側に折り曲げられた一対の端部とを備え、
前記端部の先端部は、ねじ軸の軸線方向から見た状態において、前記負荷ローラ転走路の接線方向に配置され、且つねじ軸の側方から見た状態において、前記負荷ローラ転走路のリード角方向に傾けられることを特徴とするローラねじ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のローラねじにおいて、
前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間に断面正方形の負荷ローラ転走路が形成され、
前記複数のローラは、ローラの進行方向から見た状態において、隣接する一対のローラの回転軸が直交するようにクロス配列されることを特徴とするローラねじ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のローラねじにおいて、
ねじ軸のローラ転走溝及びナット部材の負荷ローラ転走溝それぞれの溝の底部には溝に沿ってさらに逃げ溝が形成され、
ローラの上面と周囲面との交差部分、及び底面と周囲面との交差部分には丸みが付けられていることを特徴とするローラねじ。
【請求項８】
請求項５に記載のローラねじにおいて、
戻し部材が備える一対の端部の先端部には、ローラの軌道の中心線に沿ったアーチ形状の切れ目が形成され、また、
前記切れ目の内側には、ねじ軸の軸線方向から見た状態でねじ山の内部に入り込むローラ案内部が形成されていることを特徴とするローラねじ。
【請求項９】
請求項８に記載のローラねじにおいて、
戻し部材の軸線方向に沿った前記ローラ案内部の断面は、先端に向かって徐々に幅が狭くなるテーパに形成されていることを特徴とするローラねじ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のローラねじにおいて、
ナット部材の負荷ローラ転走溝と戻し部材のローラ戻し路とは、９０度の開き角度を有する断面Ｖ字形状の相似形として構成され、さらに、
ナット部材の負荷ローラ転走溝における戻し部材に近い部分がクラウニングされることにより、ナット部材の負荷ローラ転走溝と戻し部材のローラ戻し路の形状が一致していることを特徴とするローラねじ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ軸とナット部材との間に転がり運動可能にローラを介在させたローラねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ軸とナット部材との間に転がり運動可能にボールを介在させたボールねじが知られている。ボールは、ねじ軸の外周面に形成される螺旋状のボール転走溝とナット部材の内周面に形成される螺旋状の負荷ボール転走溝との間に介在される。ナット部材に対してねじ軸を相対的に回転させると、複数のボールがねじ軸のボール転走溝及びナット部材の負荷ボール転走溝上を転がる。ナット部材の負荷ボール転走溝の一端まで転がったボールは、負荷ボール転走溝の一端と他端を繋ぐボール戻し部材によって掬い上げられ、負荷ボール転走溝の元の位置に戻される。これによりボールが循環する。
【０００３】
ボールねじを使用すると、ナット部材に対してねじ軸を回転させる際の摩擦係数を低減できるので、工作機械の位置決め機構、送り機構、あるいは自動車のステアリングギヤ等に実用化されている。しかし、ボールと該ボールの周囲のねじ軸のボール転走溝及びナット部材の負荷ボール転走溝との接触が点接触に近くなるので、ボールねじに加えられる許容荷重を大きくできないという欠点があった。
【０００４】
許容荷重を大きくすべく、ボールの替わりにローラを使用したローラねじが、例えば特許文献１，２に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１０８５８号公報
【特許文献２】実開平６−８７７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
転動体にボールを使用したボールねじは製品化されているが、転動体としてローラを使用したローラねじは例えば特許文献１及び２のように考案されてはいるものの未だ製品化されているものはない。ボールは四方八方いずれの方向にも転がることができるが、ローラはその転がり運動する方向に制限があるのが原因の一つだと考えられる。転動体としてローラを使用する場合、転がり運動するローラの軸線が所定の軸線に対して傾かないように（所謂スキューを起こさないように）ローラを循環させる必要がある。ローラがスキューを起こすと、ローラが循環路内で詰まって円滑に循環できなくなる。しかもローラを循環させる場合、ローラの軌道は負荷ローラ転走路において螺旋状になり、一方戻し部材内においては例えば直線状になる。この２つの異なる軌道をローラがスキューを起こさずに循環させる必要がある。
【０００７】
そこで本発明は、スキューを起こすことなくローラを円滑に循環させることができるローラねじを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るローラねじは、外周面に螺旋状のローラ転走溝が形成されたねじ軸と、内周面に前記ローラ転走溝に対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝が形成されたナット部材と、前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝の一端と他端を繋ぎ、前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間の負荷ローラ転走路を転がるローラを循環させる戻し部材と、前記負荷ローラ転走路及び前記戻し部材内に収容される複数のローラと、を備え、隣接する一対のローラ間には、前記一対のローラが互いに接触するのを防止するスペーサが介在され、前記スペーサの進行方向の両端には、ローラの外周面に接触する凹部が形成され、前記ローラ及び前記スペーサは、ローラがスペーサの前記凹部に接触した状態で積み重ねたときに、直線状に繋がるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るローラねじにおいて、前記ローラは、その軸線方向の長さの略全長に渡って前記凹部に接触することとすることができる。
【００１０】
さらに、本発明に係るローラねじは、前記スペーサの進行方向の両端に配置される前記一対のローラが、前記スペーサの前記凹部に接触した状態で、ローラの一対の軸線それぞれが、実質的に平行な一対の平面内それぞれに配置されることとすることができる。
【００１１】
またさらに、本発明に係るローラねじでは、前記スペーサの前記凹部と、前記凹部を除くスペーサの周囲面との交差部分が、スペーサが円滑に循環できるように面取りされていることとすることができる。
【００１２】
さらにまた、本発明に係るローラねじにおいて、前記戻し部材は、直線状に伸びる中央部と、中央部の両側に折り曲げられた一対の端部とを備え、前記端部の先端部は、ねじ軸の軸線方向から見た状態において、前記負荷ローラ転走路の接線方向に配置され、且つねじ軸の側方から見た状態において、前記負荷ローラ転走路のリード角方向に傾けられることとすることができる。
【００１３】
また、本発明に係るローラねじは、前記ねじ軸の前記ローラ転走溝と前記ナット部材の前記負荷ローラ転走溝との間に断面正方形の負荷ローラ転走路が形成され、前記複数のローラは、ローラの進行方向から見た状態において、隣接する一対のローラの回転軸が直交するようにクロス配列されることとすることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係るローラねじは、ねじ軸のローラ転走溝及びナット部材の負荷ローラ転走溝それぞれの溝の底部には溝に沿ってさらに逃げ溝が形成され、ローラの上面と周囲面との交差部分、及び底面と周囲面との交差部分には丸みが付けられていることとすることができる。
【００１５】
上記の本発明に係るローラねじにおいて、戻し部材が備える一対の端部の先端部には、ローラの軌道の中心線に沿ったアーチ形状の切れ目が形成され、また、前記切れ目の内側には、ねじ軸の軸線方向から見た状態でねじ山の内部に入り込むローラ案内部が形成されていることとすることができる。
【００１６】
さらに、上記の本発明に係るローラねじにおいて、戻し部材の軸線方向に沿った前記ローラ案内部の断面は、先端に向かって徐々に幅が狭くなるテーパに形成されていることとすることができる。
【００１７】
また、本発明に係るローラねじにおいて、ナット部材の負荷ローラ転走溝と戻し部材のローラ戻し路とは、９０度の開き角度を有する断面Ｖ字形状の相似形として構成され、さらに、ナット部材の負荷ローラ転走溝における戻し部材に近い部分がクラウニングされることにより、ナット部材の負荷ローラ転走溝と戻し部材のローラ戻し路の形状が一致していることとすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、スペーサの凹部がローラに接触してローラを所定の姿勢に保つので、ローラがスキューを起こすことなく円滑に循環する。
【００１９】
また、本発明によれば、ローラのスキューを確実に防止できる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、負荷ローラ転走路の螺旋状の軌道、及び戻し部材内の例えば直線状の軌道のいずれに対してもローラがスキューを起こすことなく円滑に循環する。詳しくは後述するが、ねじ軸の軸線方向から見た状態において螺旋状の負荷ローラ転走路内のローラの軸線がねじ軸の中心を向くようにスペーサの両端の凹部を傾けて形成すると、ローラが戻し部材内の例えば直線状の軌道内でよろよろと乱れ、円滑に循環することができないことを実験により確認している。
【００２１】
またさらに、本発明によれば、負荷ローラ転走路と戻し部材との継ぎ目等でスペーサが引っ掛かるのを防止することができる。
【００２２】
また、本発明は、直線状に伸びる中央部と、中央部の両側に折り曲げられた一対の端部とを備える戻し部材に好ましく適用することができる。また端部の先端部の配置を負荷ローラ転走路の接線方向且つリード角方向にすることで、負荷ローラ転走路と戻し部材との継ぎ目でローラ及びスペーサを円滑に移動させることができる。
【００２３】
さらに、本発明は、スキューを起こし易いクロス配列されたローラに好ましく適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態におけるローラねじを示す。ローラねじは、外周面に螺旋状のローラ転走溝１ａが形成されたねじ軸１と、内周面に前記ローラ転走溝１ａに対応する螺旋状の負荷ローラ転走溝２ａが形成されて、ねじ軸１に相対的に回転可能に組み付けられたナット部材２とを備える。ナット部材２には、ねじ軸１のローラ転走溝１ａとナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとの間の負荷ローラ転走路３の一端と他端を繋ぐ戻し部材としてのリターンパイプ４が取り付けられる。リターンパイプ４の内部には軸線方向に沿って断面四角形、この実施形態では正方形のローラ戻し路５が形成される。ねじ軸１のローラ転走溝１ａとナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとの間の負荷ローラ転走路３、及びリターンパイプ４内のローラ戻し路５には複数のローラ６が配列・収容される。隣接する一対のローラ間には一対のローラが互いに接触するのを防止するリテーナ３１が介在される。
【００２５】
ねじ軸１のナット部材２に対する相対的な回転に伴って、ナット部材２がねじ軸１に対してねじ軸１の軸線方向に相対的に直線運動する。このときローラ６はローラ転走溝１ａと負荷ローラ転走溝２ａとの間を転がり運動する。ローラ６，６間にはスペーサ３１が介在されているので、ローラ６がスペーサ３１に対してすべり運動しつつスペーサ３１はローラ６と共に負荷ローラ転走路３を移動する。負荷ローラ転走溝２ａの一端まで転がったローラ６は、スペーサ３１と共にリターンパイプ４内のローラ戻し路５に導かれ、数巻き前の負荷ローラ転走溝２ａの他端に戻される。これによりローラ６及びスペーサ３１が負荷ローラ転走路３及びローラ戻し路５で構成されるローラ循環路を循環する。
【００２６】
図２はねじ軸１を示す。ねじ軸１の外周には所定のリードを有する螺旋状のローラ転走溝１ａが形成される。ローラ転走溝１ａの断面はＶ字形状でその開き角度は９０度に設定される。ねじには一条ねじ、二条ねじ、三条ねじ等様々なものを用いることができるが、この実施形態では二条ねじを用いている。
【００２７】
図３はねじ軸１のローラ転走溝１ａ及びナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａの詳細図を示す。ナット部材２にはローラ転走溝１ａに対向する螺旋状の負荷ローラ転走溝２ａが形成される。ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａの断面もＶ字形状でその開き角度は９０度に設定される。ローラ転走溝１ａと負荷ローラ転走溝２ａとにより断面四角形、この実施形態では正方形の負荷ローラ転走路３が形成される。負荷ローラ転走路３には複数のローラ６がローラの進行方向から見た（負荷ローラ転走路に沿って見た）状態において隣接するローラ６の回転軸７，８が互いに直交するようにクロス配列される。
【００２８】
ボールねじではボールがねじ軸の軸線方向の一方向及び該一方向と反対の他方向の荷重を負荷する。これに対してローラ６は、その周面がローラ転走溝１ａの一方の壁面と該壁面に対向する負荷ローラ転走溝２ａの一方の壁面との間で圧縮されることで荷重を負荷するので、ねじ軸１の軸線方向の一方向の荷重しか負荷できない。本実施形態のようにローラ６をクロス配列することで、ねじ軸１の軸線方向の一方向(1)及び他方向(2)の荷重を負荷することができる。
【００２９】
ローラ６の直径Ｄは軸線方向の長さＬよりも大きい。ローラ６の直径Ｄには、ローラ転走溝１ａの壁面９と該壁面９に対向する負荷ローラ転走溝２ａの壁面１０との間の距離よりも大きい所謂オーバーサイズのものが用いられる。このため負荷ローラ転走路３内でローラは弾性変形していることになり、それに見合う荷重が予圧荷重としてナット部材２の内部に存在する。ローラ６は負荷ローラ転走路３内でクロス配列されているので、ローラ６からナット部材２に加わる荷重は隣接するローラ６，６で互いに反発する方向に作用する。
【００３０】
図３に示されるように、ねじ軸１のローラ転走溝１ａ及びナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａそれぞれの溝の底部には溝に沿ってさらに逃げ溝１ｂ，２ｂが形成される。ローラ６の上面と周囲面との交差部分、及び底面と周囲面との交差部分には丸み６ａが付けられている。ローラ６の軸線方向の寸法Ｌはローラ６の直径Ｄよりも小さいので、転がり運動しているときにローラ６が偏ってローラ６の丸み６ａが逃げ溝１ｂ，２ｂに接触することがある。ローラ６に予圧を与えるとこの偏り現象が生じ易い。ローラ６が偏ったとき抵抗が生じてローラ６の回転を妨げないように、逃げ溝１ｂ，２ｂの丸み半径はローラの丸み半径よりも大きく設定される。また逃げ溝１ｂ，２ｂを形成することで、Ｖ溝の尖った先端を切削加工する必要もなくなるので、切削の加工性も勿論向上する。
【００３１】
図４及び図５はナット部材２を示し、図６及び図７はリターンパイプ４を取り外したナット部材２を示す。図４及び図６はナット部材の平面図を示し、図５及び図７はねじ軸１の軸線方向からみたナット部材２の正面図を示す。図４に示されるようにナット部材２は２つの分離ナット１２，１２に分離されていて、２つの分離ナット１２，１２間にはシム１３が介在されている。このシム１３はローラ６に予圧をかけるために設けられるのではなく、製造を容易にする観点から設けられている。ナット部材２が軸線方向に長くなると、リードを精度良く加工するのも困難になる。ナット部材２の半分の軸線方向の長さの分離ナット１２，１２それぞれにリードを形成し、後にシム１３を介して２つの分離ナットを結合させる。そして２つの分離ナット１２，１２の軸線方向に空けられたボルト挿入穴２２にボルト２５を通し、分離ナット１２，１２を挟むようにボルト２５とナット部材２を相手方の部品に取り付けるためのフランジ１６とをねじ結合して、２つの分離ナット１２，１２を結合する。シム１３は２つの分離ナット１２，１２が周方向にずれているときに、周方向に位置決めする役割を果たす。２つの分離ナット１２，１２の互いに向かい合う端面が合わされたときに２つの分離ナット１２，１２のボルト挿入穴２２が位置決めされるのであればシム１３は不要になる。またボルト挿入穴２２の径がボルト２５よりも大きい馬鹿穴であればシム１３が不要になる。
【００３２】
図８及び図９はナット部材２に取り付けられるリターンパイプ４を示す。ナット部材２には循環すべきローラ列に対応して複数のリターンパイプ４が取り付けられる。リターンパイプ４は、負荷ローラ転走路３の一端と他端とを繋ぎ、負荷ローラ転走路３の一端まで転がったローラ６を数巻き手前の負荷ローラ転走路３の他端に戻す。リターンパイプ４の内部には軸線方向に沿って断面正方形のローラ戻し路５が形成される。このリターンパイプ４は、直線状に伸びる中央部１４と、中央部の両側に約９０°折り曲げられた１対の端部１５とを有し、その全体形状が門形に形成される。端部１５は曲率一定の円弧部１５ａと円弧部１５ａから伸びる直線状の先端部１５ｂとからなる。図９（ｃ）に示されるように中央部１４の軸線に対して一対の端部１５は互いに反対方向にねじられ、これにより図８（ｂ）、図９（ａ）に示されるように先端部１５ｂはねじ軸１の側方から見た状態において、リード角方向に互いに逆方向に傾けられる。また図９（ｃ）に示されるように、ねじ軸１の軸線方向から見た状態において、先端部１５ｂは負荷ローラ転走路の接線方向を向いている。リターンパイプ４をナット部材２に据え付け、リターンパイプ４の中央部１４を水平方向に配置した状態において、リターンパイプ４の端部の先端２８はねじ軸１の軸線を含む水平面１７まで伸びる。リターンパイプ４は切削加工により製造されても樹脂成型により製造されてもよい。
【００３３】
クロスローラリングのような環状のローラ転走路に比べて、螺旋状の負荷ローラ転走路３ではローラ６の軸線がリード角分傾いている。円滑にローラを循環させるためには、ローラ６が負荷ローラ転走路３からリターンパイプ４内に導かれる際、またリターンパイプ４内から負荷ローラ転走路３に戻される際のローラ６の姿勢が極めて大事である。ローラ６の姿勢をリード角分傾けてリターンパイプ４から負荷ローラ転走路３へ戻すことで、リターンパイプ４から負荷ローラ転走路３へ入るときにローラ６の姿勢が変化することがなく（ローラ６の軸線が傾く所謂スキューが生じることがなく）、負荷ローラ転走路３にローラ６をすんなり戻すことができる。また負荷ローラ転走路３からリターンパイプ４内にローラ６をすんなり導くこともできる。
【００３４】
リターンパイプ４とねじ軸１のねじ山との干渉を避けるために、先端部１５ｂにはローラ６の軌道の中心線に沿ったアーチ形状の切れ目１８が形成される。ねじ軸１の軸線方向からみた切れ目１８の形状は円弧形状に形成される。また切れ目１８の内側にはねじ軸１の軸線方向から見た状態において、ねじ山の内部に入り込むローラ案内部１９が形成される。ローラ案内部１９の位置における、ローラ戻し路５の断面形状は四角形、この実施形態では正方形に形成される。ローラ案内部１９を設けることによってリターンパイプ４の軸線に直交する面でのローラ戻し路５の断面形状が正方形に形成される区間が長くなる。このため、断面正方形のローラ戻し路５が形成されていない隙間ｈを小さくすることができ、負荷ローラ転走路３とローラ戻し路５との断面形状の連続性をもたせることができる。図８（ｂ）に示されるように、ローラ案内部１９の先端２０はねじ軸１の側方からみた状態において、直線状で水平面１７に対してリード角だけ傾けられている。また隙間ｈをより小さくすることができるように、リターンパイプ４の軸線方向に沿ったローラ案内部１９の断面は先端２０に向かって除々に幅が狭くなるテーパに形成される。
【００３５】
ローラ６は断面正方形の負荷ローラ転走路３内を転がった後、リターンパイプ４内に導かれる。負荷ローラ転走路３で負荷を受けながら螺旋状に移動するローラ６から負荷を開放すれば、ローラ６は自然に負荷ローラ転走路３のリード角方向及び接線方向に移動する。上述の隙間ｈが大きいと、負荷ローラ転走路３とリターンパイプ４との継ぎ目部分にローラ６が引っ掛かったり、ローラ６の軸線が傾いたりする所謂スキューが生じるおそれがある。ローラ案内部１９を設けることにより、隙間ｈを小さくすることができ、したがってローラ６を負荷ローラ転走路３のリード角方向及び接線方向へ円滑に移動させることができる。ローラ６は切れ目１８が形成されている部分の先端部１５ｂにも勿論案内されているが、ねじ山の内部に入り込むローラ案内部１９を設けることによってさらに安定して案内することが可能になる。
【００３６】
図１０はリターンパイプ４を示し、図１１はリターンパイプ４の中央部１４におけるローラ戻し路５の断面形状の変化を示す。リターンパイプ４の中央部１４のローラ戻し路５は、ローラ６が中央部１４の軸線方向に移動するにしたがってその姿勢を変化するようにねじられている。中央部１４内のローラ戻し路５は、中央部１４の軸線方向の中央位置Ｅ−Ｅから両端Ａ−Ａ又はＩ―Ｉに向かって等しい角度ねじられていて、位置Ａ−Ａから位置Ｅ−Ｅまでのねじり角度α°は、位置Ｅ−ＥからＩ−Ｉまでのねじり角度α°に等しい。すなわち、ここでは一対の端部１５，１５から掬い上げられたローラ６を中央部１４の中央位置Ｅ−Ｅで姿勢を一致させることができるように、ローラ戻し路５をねじっている。なおローラ戻し路５は中央部１４のみでねじれるのに限られることなく、ねじり区間を長くとるために端部１５，１５に至ってねじってもよい。
【００３７】
リターンパイプ４内に導かれたローラ６は、端部１５内で一定の姿勢を保ったまま軸線方向に移動する。中央部１４内に導かれると、ローラ６は位置Ａ−Ａから位置Ｉ−Ｉまで除々に例えば右回りに回転しながら軸線方向に移動する。ローラ６が他方の端部１５に移動すると、端部１５内で一定の姿勢を保ったまま軸線方向に移動する。その後ローラは負荷ローラ転走路３に戻される。
【００３８】
リターンパイプ４の分割体２３ａ，２３ｂは、ローラ戻し路５を構成する溝部２６，２７を有する。中央部１４のローラ戻し路５がねじられる区間において、溝部２６の一方の壁面２６ａが他方の壁面２６ａ´に対して傾斜し、そして一方の分割体２３ａの壁面２６ａ´（分割面２９に直交する面）と、当該壁面２６ａと対向する他方の分割体２３ｂの壁面２７ａ´（分割面２９に直交する面）との間でローラ６を案内する。これはリターンパイプ４を樹脂成型した場合の型抜きの容易さ、すなわちアンダーカットを生じさせないことを考慮したものである。このように構成してもローラ６の姿勢は一方の壁面２６ａ´と他方の壁面２７ａ´との間で確実に規制される。なお分割体２３ａ，２３ｂの分割面２９もローラ戻し路５のねじりに合わせてねじれているが、樹脂成型の容易さを考慮するとねじらないこともある。
【００３９】
図１２はローラ６の姿勢の変化を示す図である。図中（ａ）は平面図を示し、図中（ｂ）はねじ軸１の軸線方向からみた図を示す。ローラ６は負荷ローラ転走路３の一端から数巻き手前の負荷ローラ転走路３の他端に戻される。ローラ戻し路５においてローラ６の姿勢を回転させる角度を最少にすべく、ローラ６はリターンパイプ４を通過することでちょうど反転する。具体的には図中一端Ｐ１に位置するローラ６の辺ＡＢがねじ軸１のローラ転走溝１ａ上を転がり、ローラ６の辺ＣＤがナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａ上を転がり、軸線方向(1)の荷重を負荷する。ローラ６がリターンパイプ４を通過して他端Ｐ２まで移動すると、ローラ６はリターンパイプ４に直交する線３０を中心として反転する。そしてローラ６の辺ＣＤがねじ軸１のローラ転走溝１ａ上を転がり、ローラ６の辺ＡＢがナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａを転がり、方向(2)の荷重を負荷するようになる。このようにローラ６を反転させると、ローラ戻し路５のねじり角度を最少にすることができる。ローラ６を反転させないことも可能であるが、この場合はリターンパイプ４内でローラをさらに４５°，９０°等姿勢を回転させる必要がある。
【００４０】
図１３はローラ６間に介在されるスペーサ３１を示す。スペーサ３１の進行方向の両端には、隣り合うローラ６の外周面に形状を合わせ、ローラ６の外周面に摺動自在に接触する曲面状の凹部３１ａ，３１ａが形成される。スペーサ３１の角部３１ｂ（凹部３１ａと凹部を除くスペーサ３１の周囲面３１ｃとの交差部分）が鋭く尖っていると、負荷ローラ転走路３とリターンパイプ４との継ぎ目にスペーサ３１が引っ掛かるおそれがある。このためスペーサ３１の角部３１ｂは面取りされる。
【００４１】
図１４はスペーサの詳細図を示す。凹部３１ａ，３１ａはローラをクロス配列できるように形成され、その曲率半径はローラ６の半径よりも若干大きく設定される。図中（Ｂ）に示されるように、ローラ６は、その軸線方向の長さの略全長に渡って凹部３１ｂに接触する。スペーサ３１の進行方向の両端に配置される一対のローラ６，６が、スペーサ３１の凹部３１ａ，３１ａに接触した状態で、ローラ６，６の一対の軸線６ａ，６ｂそれぞれは、実質的に平行な一対の平面Ｐ１，Ｐ２内それぞれに配置される。パラレル配列になるように平面Ｐ１内でローラ６の軸線６ａを９０度回転させると、ローラ６，６の軸線６ａ，６ｂは平行になる。複数のローラ６及び複数のスペーサ６は、ローラ６，６がスペーサ３１の凹部３１ａ，３１ａに接触した状態で積み重ねると、直線状に繋がっていくことになる。このように複数のローラ６及び複数のスペーサ３１を直線状に繋げることで、複数のローラ６及び複数のスペーサ３１が、負荷ローラ転走路３の螺旋状の軌道及びリターンパイプ４内の直線上の軌道いずれに対してもスキューを起こすことなく円滑に循環することを実験により確認している。ここで実質的に平行とは、完全に平行な場合のみならず、複数のローラ６及びスペーサ３１が２つの軌道を円滑に循環する範囲で若干一方の平面が他方の平面に対して傾いている場合をも含む。
【００４２】
図１５は、ローラ６の軸線６ｂが配置される平面Ｐ２をローラ６の軸線６ａが配置される平面Ｐ１に対して角度β傾けた比較例を示す。この場合、複数のローラ６及び複数のスペーサ６は、ローラ６，６がスペーサ３１の凹部３１ａ，３１ａに接触した状態で積み重ねると、円環状に繋がっていくことになる。ローラを組み込んだローラベアリングでは、負荷ローラ転走路が円環状に形成されるので、ローラ６の軸線が円環状の負荷ローラ転走路の中心を向くように、スペーサの凹部の一方３１ａが他方３１ａに対して傾けられることが多い。本発明者は凹部３１ａを傾けると、複数のローラ６及び複数のスペーサ３１が、負荷ローラ転走路の螺旋状の軌道では円滑に循環するが、リターンパイプ４内の直線状の軌道内でよろよろと乱れ、円滑に循環することができないことを実験により確認した。
【００４３】
再び図１４（Ａ）に示されるように、このスペーサ３１の正面形状は、正方形状の負荷ローラ転走路３内でスペーサ３１が傾かないように負荷ローラ転走路３の断面形状に合わせて略正方形に形成される。スペーサ３１の中央には、一対の凹部３１ａ，３１ａを連通する潤滑剤保持孔３３が開けられる。この潤滑剤保持孔３３の両端には、潤滑剤保持孔３３よりも径を大きくした潤滑剤溜め凹部３４が形成され、この潤滑剤溜め凹部３４からローラ６とスペーサ３１の凹部３１ａとの間に潤滑剤が供給される。スペーサ３１の周囲面３１ｃには、潤滑剤を多量に保持できるよう潤滑剤保持溝３５が４ヶ所形成される。なお、スペーサ３１の一隅には、組み立て時の目印として切欠き３６が形成される。
【００４４】
図１６は負荷ローラ転走路３とリターンパイプ４の継ぎ目を示し、図１７は図１６のＡ部詳細図（ナット部材のローラ転走溝の入り口の断面形状と、リターンパイプ４の入り口の断面形状とを比較した図）を示す。リターンパイプ４の入り口のローラ戻し路５の断面形状は、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａの断面形状よりも若干大きい。このためナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとリターンパイプ４のローラ戻し路５との継ぎ目でわずかな段差が生じる。しかしナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとリターンパイプ４のローラ戻し路５とは、９０度の開き角度を有する断面Ｖ字形状の相似形なので、図１８に示されるように、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａのリターンパイプ４に近い部分３２をクラウニングする（斜めに削りこむ）ことで、ナット部材２の負荷ローラ転走溝２ａとリターンパイプ４のローラ戻し路５の形状を一致させることができる。これにより継ぎ目に段差が生じることなく、ローラ６を円滑に循環させることができる。またローラ６がリターンパイプ４から負荷ローラ転走溝２ａに入っていくときの応力を緩和することができる。
【００４５】
なお本発明の実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えば本実施形態では、ローラはクロス配列されているが、隣接するローラの軸線が平行になるようにパラレル配列されてもよい。また複数のスペーサを帯状の可撓バンドで一連に繋げることも可能である。さらに戻し部材はローラ戻し路が形成されるものであればリターンパイプに限られることはない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態におけるローラねじを示す側面図である。
【図２】図２は、ねじ軸を示す側面図である。
【図３】図３は、ローラ転走溝及び負荷ローラ転走溝の詳細断面図である。
【図４】図４は、ナット部材を示す平面図である。
【図５】図５は、ナット部材を示す正面図である。
【図６】図６は、ナット部材を示す平面図（リターンパイプを取り外した状態）である。
【図７】図７は、ナット部材を示す正面図（リターンパイプを取り外した状態）である。
【図８】図８は、リターンパイプを示す図である。
【図９】図９は、リターンパイプを示す図である。
【図１０】図１０は、リターンパイプを示す図である。
【図１１】図１１は、リターンパイプの中央部におけるローラ戻し路の断面形状の変化を示す断面図である。
【図１２】図１２は、ローラの姿勢の変化を示す図である。
【図１３】図１３は、スペーサを示す詳細図（図中（ａ）は正面図、図中（ｂ）は側面図）である。
【図１４】図１４は、ローラ間に介在されるスペーサを示す図（図中（Ａ）はＡ−Ａ線断面、図中（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、図中（Ｃ）は正面図）である。
【図１５】図１５は、ローラ間に介在されるスペーサの比較例を示す図（図中（Ａ）はＡ−Ａ線断面、図中（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、図中（Ｃ）は正面図）である。
【図１６】図１６は、負荷ローラ転走路とリターンパイプの継ぎ目を示す平面図である。
【図１７】図１７は、図１６のＡ部拡大図である。
【図１８】図１８は、負荷ローラ転走路とリターンパイプの継ぎ目を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ナット部材、１ａ  ローラ転走溝、２  ナット部材、２ａ  負荷ローラ転走溝、３  負荷ローラ転走路、４  リターンパイプ（戻し部材）、６  ローラ、６ａ，６ｂ  ローラの軸線、１４  中央部、１５  端部、１５ｂ  先端部、３１  スペーサ、３１ａ  凹部、Ｐ１，Ｐ２  一対の平面。
【国際調査報告】
2005038300.tif 000020
2005038300.tif 000021