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  • -ボールねじ 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023144580
(43)【公開日】2023-10-11
(54)【発明の名称】ボールねじ
(51)【国際特許分類】
   F16H 25/22 20060101AFI20231003BHJP
   F16H 25/24 20060101ALI20231003BHJP
【FI】
F16H25/22 E
F16H25/24 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022051630
(22)【出願日】2022-03-28
(71)【出願人】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】NTN株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107423
【弁理士】
【氏名又は名称】城村 邦彦
(74)【代理人】
【識別番号】100120949
【弁理士】
【氏名又は名称】熊野 剛
(72)【発明者】
【氏名】加藤 晃央
(72)【発明者】
【氏名】石川 慎太朗
【テーマコード(参考)】
3J062
【Fターム(参考)】
3J062AB22
3J062BA13
3J062CD08
3J062CD22
3J062CD23
3J062CD54
(57)【要約】
【課題】エンドキャップ式のボールねじにおいて、ナットを軸方向にコンパクト化しつつ、所望の荷重負荷能力を確保する。
【解決手段】ねじ軸2とナット3が相対回転するのに伴い、ねじ軸2に設けた雄ねじ溝11とナット本体4に設けた雌ねじ溝12とで形成される螺旋状の主通路13と、主通路13の径方向外側でナット本体4を軸方向に貫通する戻し通路14と、主通路13と戻し通路14の一端を接続する第1接続路15と、主通路13と戻し通路の他端を接続する第2接続路とを有する一連のボール通路をボール7が循環移動するボールねじ1において、第1接続路15を形成する第1エンドキャップ5及び第2接続路16を形成する第2エンドキャップ6を、それぞれ、雌ねじ溝12と軸方向で重なる位置に配置する。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のボールを介して相対回転するねじ軸及びナットを備え、
前記ナットが、内周面に雌ねじ溝が形成されたナット本体と、該ナット本体の一端及び他端にそれぞれ取り付けられた第1及び第2エンドキャップとを有し、
前記ねじ軸と前記ナットが相対回転するのに伴い、前記ねじ軸の外周面に形成された雄ねじ溝と前記雌ねじ溝とで形成される螺旋状の主通路と、該主通路の径方向外側で前記ナット本体を軸方向に貫通する戻し通路と、前記第1エンドキャップにより形成され、前記主通路と前記戻し通路を接続する第1接続路と、前記第2エンドキャップにより形成され、前記主通路と前記戻し通路を接続する第2接続路とを有する一連のボール通路を前記複数のボールが循環するボールねじにおいて、
前記第1及び第2エンドキャップが、それぞれ、前記雌ねじ溝と軸方向で重なる位置に配置されていることを特徴とするボールねじ。
【請求項2】
前記ナット本体の一端面及び他端面の周方向一部領域に、前記ナットの軸方向中央側に凹んだ第1凹部及び第2凹部がそれぞれ設けられ、
前記第1エンドキャップが前記第1凹部に収容された状態で前記ナット本体に取り付けられ、前記第2エンドキャップが前記第2凹部に収容された状態で前記ナット本体に取り付けられている請求項1に記載のボールねじ。
【請求項3】
リードをLとしたとき、前記雌ねじ溝のうちで前記主通路を形成する主通路形成部の一端側及び他端側溝底が、それぞれ、前記ナット本体の一端面及び他端面から軸方向で2L以内の距離に配置されている請求項1又は2に記載のボールねじ。
【請求項4】
リードをLとしたとき、前記雌ねじ溝のうちで前記主通路を形成する主通路形成部の一端及び他端が、それぞれ、前記ナット本体の一端面及び他端面から軸方向でL以内の距離に配置されている請求項1又は2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、ボールねじに関し、特に、エンドキャップ式と称されるボールねじに関する。
【背景技術】
【0002】
下記の特許文献1には、複数のボールを介して相対回転するねじ軸及びナットを備え、ナットが、内周面に雌ねじ溝が形成されたナット本体と、ナット本体の一端及び他端にそれぞれ取り付けられた第1及び第2エンドキャップとを有する、いわゆるエンドキャップ式のボールねじが記載されている。このボールねじにおいては、ねじ軸の外周面に形成された雄ねじ溝とこれに対向する上記雌ねじ溝との間に画成される螺旋状の主通路と、主通路の径方向外側でナット本体を軸方向に貫通する戻し通路と、第1及び第2エンドキャップのそれぞれに形成され、主通路と戻し通路を接続する第1及び第2接続路(方向転換路)とで一連のボール通路が形成される。そして、ねじ軸とナットが相対回転するのに伴い、上記ボール通路内に配された複数のボールが上記ボール通路に沿って循環移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010-25301号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、エンドキャップ式のボールねじにおいて、エンドキャップは、ナット内でボールを循環移動させる(上記の接続路を形成する)ために必要不可欠な部材であるものの、それ自体に荷重の負荷能力はない。このため、ナットがボールねじの直動側部材を構成する場合、ボールねじの荷重負荷能力は、ナット本体に設けられる雌ねじ溝の軸方向寸法等によって左右される。つまり、例えば、ナット本体の内周面に設けられる雌ねじ溝の軸方向寸法のみが互いに異なり、その他の仕様を同じくした二種類のボールねじの荷重負荷能力は、雌ねじ溝の軸方向寸法が相対的に大きいボールねじの方が優れている。しかしながら、何らの対策も講じることなく単に雌ねじ溝の軸方向寸法を大きくすると、ナットの軸方向寸法も当然に大きくなることから、ボールねじが必要以上に大型化する懸念がある。
【0005】
特に、特許文献1に記載されたボールねじのように、一対のエンドキャップを何れも円筒状に形成し、これらをナット本体の一端面及び他端面に対してそれぞれ取り付ける場合には、ナットの軸方向での大型化が避けられない。
【0006】
そこで、本発明は、いわゆるエンドキャップ式のボールねじにおいて、ナットを軸方向にコンパクト化しつつ、所望の荷重負荷能力を確保可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するために創案された本発明は、複数のボールを介して相対回転するねじ軸及びナットを備え、ナットが、内周面に雌ねじ溝が形成されたナット本体と、このナット本体の一端及び他端にそれぞれ取り付けられた第1及び第2エンドキャップとを有し、ねじ軸とナットが相対回転するのに伴い、ねじ軸の外周面に形成された雄ねじ溝と上記雌ねじ溝とで形成される螺旋状の主通路と、この主通路の径方向外側でナット本体を軸方向に貫通する戻し通路と、第1エンドキャップにより形成され、上記主通路と上記戻し通路を接続する第1接続路と、第2エンドキャップにより形成され、上記主通路と上記戻し通路を接続する第2接続路とを有する一連のボール通路を複数のボールが循環するボールねじにおいて、第1及び第2エンドキャップが、それぞれ、雌ねじ溝と軸方向で重なる位置に配置されていることを特徴とする。
【0008】
上記構成によれば、ナット本体の内周面に形成する雌ねじ溝、ひいてはこの雌ねじ溝により画成される主通路の軸方向寸法を短縮することなく、ナット本体の一端及び他端にエンドキャップを取り付けたナットの軸方向寸法を、例えばナット本体の軸方向寸法と同程度となるまで短縮することができる。このため、特許文献1に記載された従来のボールねじに比べ、ナットを軸方向にコンパクト化しつつ、所望の荷重負荷能力を有するボールねじを実現することができる。
【0009】
上記の構成は、例えば、ナット本体の一端面及び他端面の周方向一部領域に、ナットの軸方向中央側に凹んだ第1凹部及び第2凹部をそれぞれ設け、第1エンドキャップを第1凹部に収容した状態でナット本体に取り付けると共に、第2エンドキャップを第2凹部に収容した状態でナット本体に取り付けることによって得ることができる。
【0010】
ねじ軸とナットの相対回転に伴ってボールを上記ボール通路に沿って精度良く循環移動させつつ、上記の作用効果を適切に享受することを可能にするためには、主通路の一端及び他端位置、換言すると、主通路と第1接続路の接続位置、及び主通路と第2接続路の接続位置を精密に管理するのが好ましい。そこで、ボールねじのリードをLとしたとき、下記(1)(2)の何れかの構成を採用することが考えられる。
(1)雌ねじ溝のうち主通路を形成する主通路形成部の一端側溝底及び他端側溝底を、それぞれ、ナット本体の一端面及び他端面から軸方向で2L以内の距離に配置する。
(2)雌ねじ溝のうち主通路を形成する主通路形成部の一端及び他端を、それぞれ、ナット本体の一端面及び他端面から軸方向でL以内の距離に配置する。
【発明の効果】
【0011】
以上のことから、本発明によれば、いわゆるエンドキャップ式のボールねじにおいて、ナットを軸方向にコンパクト化しつつ、所望の荷重負荷能力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の実施形態に係るボールねじの斜視図である。
図2】第1エンドキャップを取り外したボールねじの斜視図である。
図3】ボールねじの平面図である。
図4図3のA-A線矢視概略断面図である。
図5図3のB-B線矢視概略断面図である。
図6】(a)図は、ナット本体の斜視図、(b)図は、エンドキャップの斜視図である。
図7】(a)図は、ナット本体の部分拡大縦断面図、(b)図は、他の実施形態に係るナット本体の部分拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態を図面(図1図7)に基づいて説明する。なお、図1は、本発明の実施形態に係るボールねじ1の斜視図であり、図2は、エンドキャップ(第1エンドキャップ)5を取り外したボールねじ1の斜視図である。図3は、ボールねじ1の平面図(図1を軸方向一方側から見た図)であり、図4及び図5は、それぞれ、図3のA-A線矢視概略断面図及びB-B線矢視概略断面図である。図6(a)は、ナット本体4の斜視図であり、図6(b)は、エンドキャップ(第1エンドキャップ5)の斜視図である。図7(a)は、ナット本体3の部分拡大縦断面図であり、図7(b)は、他の実施形態に係るナット本体3の部分拡大縦断面図である。
【0014】
図1図5に示すように、ボールねじ1は、複数のボール7を介して相対回転するねじ軸2及びナット3を備える。このボールねじ1は、電動モータ等の図示しない回転駆動源の駆動力を受けてねじ軸2がその軸線回りに回転するのに伴って、ナット3が軸方向に進退移動(直線運動)するねじ軸回転タイプである。従って、ナット3は、図示外の回転規制部によってねじ軸2の軸線回りの回転が規制されている。
【0015】
ボールねじ1の回転側部材を構成するねじ軸2は、横断面が円形の中実軸からなり、その外周面には、ピッチをLとした一条の雄ねじ溝11が形成されている。従って、このボールねじ1のリードは、上記ピッチと同じくLである。
【0016】
ボールねじ1の直動側部材を構成するナット3は、金属材料で円筒状に形成されたナット本体4と、樹脂材料又は金属材料で形成され、ナット本体4の軸方向一方側及び他方側の端部(一端及び他端)にそれぞれ取り付けられた第1エンドキャップ5及び第2エンドキャップ6とを有する。
【0017】
図2図5及び図6(a)に示すように、ナット本体4の一端面4aの周方向一部領域には、ナット3の軸方向中央側に凹んだ円弧状(扇状)の第1凹部8が形成され、ナット本体4の他端面4bの周方向一部領域には、ナット3の軸方向中央側に凹んだ円弧状の第2凹部9が形成されている。本実施形態の第1凹部8と第2凹部9は平面視で同一形状であるが、周方向の配設位置が互いに異なる。すなわち、第2凹部9の周方向中央部は、第1凹部8の周方向中央部に対して周方向に所定量シフトした位置にある。
【0018】
図1及び図3に示すように、第1エンドキャップ5は、第1凹部8の形状に対応した円弧状(扇状)に形成され、その全体がナット本体4の第1凹部8に収容された状態、つまり軸方向外側の端面5aをナット本体4の一端面4aと同一平面上、あるいは一端面4aよりもナット3の軸方向中央側に位置させた状態でナット本体4に取り付け固定されている(図5参照)。また、第2エンドキャップ6は、第2凹部9の形状に対応した円弧状(扇状)に形成され、その全体がナット本体4の第2凹部9に収容された状態、つまり軸方向外側の端面6aをナット本体4の他端面4bと同一平面上、あるいは他端面4bよりもナット3の軸方向中央側に位置させた状態でナット本体4に取り付け固定されている(図5参照)。意図しない分離が生じる可能性を極力低減できる限りにおいてナット本体4に対するエンドキャップ5,6の取り付け方法に制約はなく、例えば、ねじ等の締結具を用いる方法や接着などを採用できる。
【0019】
図4図5及び図6(a)に示すように、ナット本体4の内周面には、その軸方向全域に亘って雌ねじ溝12が形成されている。この雌ねじ溝12は、ねじ軸2の外周面に形成された雄ねじ溝11と対向してボール7が転動する螺旋状の主通路13を画成している。また、図5及び図6(a)に示すように、ナット本体4には、雌ねじ溝12の径方向外側でナット本体4を軸方向に貫通する貫通孔からなる戻し通路14が形成されている。戻し通路14としての貫通孔は、その一端及び他端が、それぞれ、第1凹部8及び第2凹部9の内底面に開口するように形成されている。
【0020】
図5に示すように、主通路13と戻し通路14の一端は第1接続路15を介して接続され、主通路13と戻し通路14の他端は第2接続路16を介して接続されている。本実施形態では、第1エンドキャップ5の軸方向内側の端面5bに設けた溝部5c[図6(b)を併せて参照]と、これに対向するナット本体4の第1凹部8の内底面に設けた溝部4c[図6(a)を併せて参照]とで第1接続路15が形成され、第2エンドキャップ6の軸方向内側の端面6bに設けた溝部6cと、これに対向するナット本体4の第2凹部9の内底面に設けた溝部4dとで第2接続路16が形成されている。なお、第1接続路15は、第1エンドキャップ5の端面5bに設けた溝部5cのみで形成しても良く、また、第2接続路16は、第2エンドキャップ6の端面6bに設けた溝部6cのみで形成しても良い。
【0021】
以上から、ナット3には、主通路13と、戻し通路14と、主通路13と戻し通路14をナット3の一端側及び他端側でそれぞれ接続する第1接続路15及び第2接続路16とからなる一連のボール通路が設けられる。そして、ボール7は、上記ボール通路内に連続して配設され、ねじ軸2とナット3が相対回転する(本実施形態では、ねじ軸2が回転する)のに伴ってボール通路内を循環移動する。具体的には、ねじ軸2がその軸線回りに正回転すると、主通路13内を転動するボール13は、第1接続路15を介して戻し通路14の一端に導入された後、戻し通路14及び第2接続路16を介して主通路13に導入(再導入)される。また、ねじ軸2がその軸線回りに逆回転すると、主通路13内を転動するボール13は、第2接続路16を介して戻し通路14の他端に導入された後、戻し通路14及び第1接続路15を介して主通路13に導入(再導入)される。
【0022】
上記のボール通路に沿って循環移動するボール7が第1接続路15と戻し通路14の間でスムーズに移行可能とするため、本実施形態の第1エンドキャップ5には、戻し通路14と第1接続路15を滑らかに接続するための案内突起5dが形成されている[図6(b)を併せて参照]。また、ボール通路に沿って循環移動するボール7が第2接続路16と戻し通路14の間でスムーズに移行可能とするため、本実施形態の第2エンドキャップ6には、戻し通路14と第2接続路16を滑らかに接続するための案内突起6dが形成されている。
【0023】
以上で説明した本実施形態のボールねじ1においては、ナット本体4の一端面4a及び他端面4bの周方向一部領域に、ナット3の軸方向中央側に凹んだ第1凹部8及び第2凹部9をそれぞれ設け、第1エンドキャップ5を第1凹部8に収容した状態でナット本体4に取り付けると共に、第2エンドキャップ6を第2凹部9に収容した状態でナット本体4に取り付けたことにより、第1エンドキャップ5及び第2エンドキャップ6が、それぞれ、ナット本体4の内周面に設けた雌ねじ溝12と軸方向で重なる位置に配置されている。
【0024】
このような構成によれば、ナット本体4の内周面に形成する雌ねじ溝12、ひいてはこの雌ねじ溝12とこれに対向するねじ軸2の雄ねじ溝11とで画成される主通路13の軸方向寸法を短縮することなく、ナット本体4の一端及び他端に第1及び第2エンドキャップ5,6をそれぞれ取り付けてなるナット3の軸方向寸法を、ナット本体4の軸方向寸法と略等しくなるまで短縮することができる。このため、従来のボールねじに比べ、ナット3を軸方向にコンパクト化しつつも、所望の荷重負荷能力を有するボールねじ1を実現することができる。
【0025】
なお、上記本発明の構成を採用した場合、ナット3を軸方向にコンパクト化することに替えて、ナット本体4(の内周面に設けられる雌ねじ溝12)を第1及び第2エンドキャップ5,6の軸方向寸法が加算される程度にまで軸方向に長寸化し、ナット3の荷重負荷能力を高めるようにしても良い。
【0026】
本発明を採用することで享受し得る上記の作用効果を適切に享受可能にしつつ、ねじ軸2の回転に伴って複数のボール7をボール通路に沿って精度良く循環移動させるためには、雌ねじ溝12のうち対向する雄ねじ溝11と協働して主通路13を形成する部分[主通路形成部12’。図6(a)参照]の一端及び他端位置、換言すると、主通路13と第1接続路15の接続位置、及び主通路13と第2接続路16の接続位置を精密に管理することが好ましい。具体的には、図7(a)を参照して説明する下記の関係式、あるいは図7(b)を参照して説明する下記の関係式を満たすようにすることが考えられる。
【0027】
まず、図7(a)に示すように、ナット本体4の一端面4aと主通路形成部12’の一端側溝底12aとの軸方向離間距離(ナット本体4の他端面4bと主通路形成部12’の他端側溝底12bとの軸方向離間距離)をLとし、ボールねじ1のリードをL(図4参照)としたとき、L≦2Lの関係式を満たすようにすることが考えられる。係る構成は、「主通路形成部の一端側溝底及び他端側溝底を、それぞれ、ナット本体の一端面及び他端面から軸方向で2L以内の距離に配置する」ことに相当する。なお、上記の関係式は、好ましくは、(L/2)≦L≦2Lとする。
【0028】
また、図7(b)に示すように、ナット本体4の一端面4aと主通路形成部12’の一端部12a1との軸方向離間距離(ナット本体4の他端面4bと主通路形成部12’の他端部12b1との軸方向離間距離)をLとし、ボールねじ1のリードをL(図4参照)としたとき、L≦L(厳密には、0<L≦L)の関係式を満たすようにすることが考えられる。係る構成は、「主通路形成部の一端及び他端を、それぞれ、ナット本体の一端面及び他端面から軸方向でL以内の距離に配置する」ことに相当する。
【0029】
以上、本発明の一実施形態に係るボールねじ1について説明したが、ボールねじ1には、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更を施すことができる。
【0030】
例えば、以上で説明した実施形態では、第1エンドキャップ5及び第2エンドキャップ6(並びにこれらを収容するためにナット本体4の一端面4a及び他端面4bの周方向一部領域にそれぞれ設けた第1凹部8及び第2凹部9)を、何れもナット3の周方向に延びる円弧状(扇状)に形成したが、両エンドキャップ5,6(及び両凹部8,9)は、所定の接続路15,16を形成できるのであればその他の形状、例えば、円形状、多角形状等に形成しても構わない。
【0031】
また、以上で説明したボールねじ1は、ねじ軸2を回転側部材とし、ナット3を直動側部材とした、いわゆるねじ軸回転タイプであるが、本発明は、ねじ軸2を直動側部材とし、ナット3を回転側部材とした、いわゆるナット回転タイプのボールねじ1に適用することもできる。
【0032】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、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】
【0033】
1 ボールねじ
2 ねじ軸
3 ナット
4 ナット本体
5 第1エンドキャップ
6 第2エンドキャップ
7 ボール
11 雄ねじ溝
12 雌ねじ溝
12’ 主通路形成部
13 主通路
14 戻し通路
15 第1接続路
16 第2接続路
L リード(ピッチ)
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7