特開 2024-159064 直動装置

(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】P2024159064

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】直動装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/22 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

F16H25/22 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023074808

(22)【出願日】2023-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】チハ リガ

【テーマコード（参考）】

3J062

【Ｆターム（参考）】

3J062AB22

3J062AC07

3J062BA16

3J062BA25

3J062BA26

3J062BA31

3J062CD04

3J062CD63

(57)【要約】

【課題】保持ピースの高強度と弾性特性を両立させることができ、作動安定性、低振動性、低騒音性の向上と高寿命化を図れる直動装置を提供する。
【解決手段】直動装置は、内方部材と、内方部材に対して相対移動可能な外方部材と、内方部材と外方部材との間に形成される転動路内に収容される複数のボールと、転動路内において、隣接するボール間に配置される複数の保持ピースと、を有し、保持ピースは、板部と、板部のボール側を向いた一方の面に配置された第１の受け部と、板部のボール側を向いた他方の面に配置された第２の受け部とを有し、第１の受け部及び第２の受け部は、ボールに当接可能な円錐面または球面を有し、板部は、エラストマー材から形成され、第１の受け部及び第２の受け部は、エンジニアリングプラスチックから形成され、板部と、第１の受け部と、第２の受け部は、２色成形により一体化されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内方部材と、
前記内方部材に対して相対移動可能な外方部材と、
前記内方部材と前記外方部材との間に形成される転動路内に収容される複数のボールと、
前記転動路内において、隣接する前記ボール間に配置される複数の保持ピースと、を有し、
前記保持ピースは、板部と、前記板部の前記ボール側を向いた一方の面に配置された第１の受け部と、前記板部の前記ボール側を向いた他方の面に配置された第２の受け部とを有し、
前記第１の受け部及び前記第２の受け部は、前記ボールに当接可能な円錐面または球面を有し、
前記板部は、引張強度が１０ＭＰａ～４０ＭＰａであり伸びが１００％～７００％であるエラストマー材から形成され、
前記第１の受け部及び前記第２の受け部は、引張強度が７０ＭＰａ以上であり曲げ弾性率が８０ＭＰａ以上であるエンジニアリングプラスチックから形成され、
前記板部と、前記第１の受け部と、前記第２の受け部は、２色成形により一体化されている、
ことを特徴とする直動装置。

【請求項2】

前記板部と、前記第１の受け部と、前記第２の受け部は、それぞれ円形開口を有し、
前記板部の円形開口内径は、前記第１の受け部及び前記第２の受け部の円形開口内径より大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の直動装置。

【請求項3】

前記第１の受け部と前記第２の受け部は、共通の形状を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の直動装置。

【請求項4】

前記ボールに当接する前記第１の受け部の接触角度と、前記ボールに当接する前記第２の受け部の接触角度とが異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の直動装置。

【請求項5】

前記直動装置は、前記ボールを挟んで一方の側に配置される第１の保持ピースと、他方の側に配置される第２の保持ピースとを有し、
前記第１の保持ピース及び前記第２の保持ピースは、板部と、前記板部の両側に配置された受け部とをそれぞれ有し、前記第１の保持ピースが有する前記受け部の形状は共通であり、また前記第２の保持ピースが有する前記受け部の形状は共通であり、
前記ボールに当接する前記第１の保持ピースの前記受け部の接触角度と、前記ボールに当接する前記第２の保持ピースの前記受け部の接触角度とが異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の直動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボールねじ、リニアガイド等の直動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

無限循環回路を無限循環する多数個の転動体の転動を利用した直動装置として、ボールねじ、リニアガイド等が知られている。

【0003】

直動装置のうちボールねじは、内方部材であるねじ軸と外方部材であるボールナットとを有し、ねじ軸は外周面にねじ溝である転動体転動溝を有して軸方向に延びており、ボールナットはその内周面にねじ軸の転動体転動溝と対向する転動体転動溝を有し、ボールナットがねじ軸と嵌合している。ねじ軸とボールナットの各転動体転動溝の間に挟まれて形成される空間が転動体転動路を構成する。転動体転動路とともに、ナットに取り付ける循環部品の戻し路により無限循環回路が構成され、無限循環回路内には転動体として多数のボールが転動可能に配置される。

【0004】

直動装置のうちリニアガイドは、軸方向に延設された内方部材である案内レールと、その上に移動可能に跨設された断面がコの字形の外方部材であるスライダとを有する。案内レールの両側面にはそれぞれ軸方向に転動体転動溝が形成されており、またスライダのスライダ本体には、その両袖部の内側面にそれぞれ案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝が形成されており、案内レールとスライダの各転動体転動溝に挟まれて形成される空間が転動体転動路を構成する。

【0005】

スライダ本体の両袖部の内部には、スライダ本体の転動体転動溝と平行に軸方向に貫通する転動体戻し路が形成されており、スライダ本体の軸方向両端部に重ねて取り付けられたエンドキャップには、スライダ本体の転動体転動溝と転動体戻し路を連通させる湾曲路が形成されている。これらの転動体転動路、湾曲路及び転動体戻し路がループ状の無限循環回路を構成する。前述のボールねじと同様に、交互に並ぶ多数のボールからなる列が無限循環回路に配置され、無限循環回路を無限循環することにより、スライダが案内レールに対して相対移動する。

【0006】

直動装置（ボールねじ、リニアガイド）の一タイプとして、ボール間に保持ピースを配置したものが開発されている。かかる直動装置において、多数のボールおよび保持ピースが交互に無限循環回路に装填されて、列を構成して並んでいる。保持ピースは外形がおよそ円柱状をなし、その両端にはボールの球面と対応した形状の凹部があり、隣接するボールが接触する受け部を構成する。保持ピースは、列の進行方向後方のボールから押され、それにより列の進行方向前方のボールを押すこととなり、その際に緩衝効果を発揮する。このため、騒音の発生を抑えつつボールがスムーズに無限循環することができ、それにより外方部材が内方部材に対して軸線方向に相対移動する。

【0007】

このような直動装置の作動時には、負荷領域としての転動体転動路を転動するボールに負荷が加わるため、ボール間に保持ピースを設けない場合には、ボール間で競り合い（押し合い）が生じる恐れがある。これに対し、ボール間に保持ピースを配置することにより、ボールの転動時に負荷領域においてボール同士の競り合いを防ぎ、滑らかな作動性を維持することができる。

【0008】

ところで、無限循環回路内に挿入した全てのボール及び保持ピースを相互に隙間なく接触させて１箇所に寄せ集めたときに、ボール及び保持ピースの列の最前部と最後尾との間に所定の隙間が生じる。この隙間を充填隙間という。

【0009】

通常、無限循環回路内を高速でボールが循環するときは、充填隙間は各ボールと各保持ピースとの間にほぼ均等に分散され、ボールと保持ピースとの間に生じる各々の隙間は比較的小さなものとなるため、保持ピースがボールの間で転倒などする不具合はほとんど生じない。しかしながら、無限循環回路内を低速でボールが循環するとき、またはボール詰まりが発生した場合など、充填隙間が回路内にほぼ均一に分散されずに一部に片寄る場合がある。かかる場合に、特定の個所においてボールと保持ピースとの間の隙間が大きくなることにより保持ピースの転倒を招き、ボールが円滑に循環できなくなる恐れがある。

【0010】

かかる問題に対し、特許文献１には、転動体転動路を転動・移動する隣り合うボール間に、このボールの軌道方向における両端面に凹面を有するエラストマー製保持ピースを介装することにより、ボールの競り合いを抑制する技術が開示されている。

【0011】

また、特許文献２には、保持ピースのうち外形が球状の特殊保持ピースを入れることによって、隙間の片寄りが増大した場合に、球状保持ピースが隙間を埋めるようにして保持ピースの倒れ防止を図る技術が開示されている。

【0012】

さらに、特許文献３には、隣り合うボールの間にばね座金等の弾性部材を介在させ、ボールの詰まりを解消する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特許第４４５４１９２号公報

【特許文献2】特開２００４－２８２２１号公報

【特許文献3】特開２００３－２４００９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、ボールの競り合いを抑制し、ボール詰り時の作動悪化を抑制することは可能だが、ボール接触部がエラストマー材質であり、ボール接触部摺動による対摩耗性が比較的低いという問題がある。

【0015】

また、特許文献２に開示された技術によれば、球状保持ピースの半径より大きい隙間が発生した場合、球状以外の保持ピースが倒れるリスクが依然として残り、そして球状保持ピースが多くなると負荷ボールの数が減り、直動装置の負荷容量が下がるという問題がある。加えて、特許文献２では、保持ピースが弾性変形できることに言及されていないことから剛体であると推認され、剛体であればボール詰り時の作動悪化防止機能を十分発揮できない恐れがある。

【0016】

さらに、特許文献３に記載の技術によれば、ボール間に弾性部材を介在させてボールの詰まりを解消することは可能である。しかしながら、特許文献３には弾性部材の強度関連の記載やその他部材の材質と強度関連の記載がなく、ボール接触部の摺動による早期破損防止対策が十分でないと推認される。また、特許文献３には２つの部材を接合する具体的な手段の記載もなく、実用化が可能か明確でない。

【0017】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、保持ピースの高強度と弾性特性を両立させることができ、作動安定性、低振動性、低騒音性の向上と高寿命化を図れる直動装置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】

【0018】

本発明の直動装置は、
内方部材と、
前記内方部材に対して相対移動可能な外方部材と、
前記内方部材と前記外方部材との間に形成される転動路内に収容される複数のボールと、
前記転動路内において、隣接する前記ボール間に配置される複数の保持ピースと、を有し、
前記保持ピースは、板部と、前記板部の前記ボール側を向いた一方の面に配置された第１の受け部と、前記板部の前記ボール側を向いた他方の面に配置された第２の受け部とを有し、
前記第１の受け部及び前記第２の受け部は、前記ボールに当接可能な円錐面または球面を有し、
前記板部は、引張強度が１０ＭＰａ～４０ＭＰａであり伸びが１００％～７００％であるエラストマー材から形成され、
前記第１の受け部及び前記第２の受け部は、引張強度が７０ＭＰａ以上であり曲げ弾性率が８０ＭＰａ以上であるエンジニアリングプラスチックから形成され、
前記板部と、前記第１の受け部と、前記第２の受け部は、２色成形により一体化されている、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、保持ピースの高強度と弾性特性を両立させることができ、作動安定性、低振動性、低騒音性の向上と高寿命化を図れる直動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、第１の実施形態にかかるボールねじのナットの軸線直交方向断面図である。

【図2】図２（ａ）は、本実施形態のボールねじに使用する保持ピースの軸線方向断面図であり、図２（ｂ）は、その保持ピースを軸線方向に見た図である。

【図3】図３（ａ）は、第２の実施形態のボールねじに使用する保持ピースの軸線方向断面図であり、図３（ｂ）は、その保持ピースを軸線方向に見た図である。

【図4】図４（ａ）は、第３の実施形態のボールねじに使用する保持ピースの軸線方向断面図であり、図４（ｂ）は、その保持ピースを軸線方向に見た図である。

【図5】図５（ａ）は、第３の実施形態に対応し、転動体転動路がストレートと仮定して該転動体転動路内に配列されるボールと保持ピースを示す断面図であり、図５（ｂ）は、第１の実施形態に対応し、転動体転動路がストレートと仮定して該転動体転動路内に配列されるボールと保持ピースを示す断面図である。

【図6】図６は、第４の実施形態のボールねじに使用する保持ピースの軸線方向断面図である。

【図7】図７は、第５の実施形態に対応して、転動体転動路がストレートと仮定して該転動体転動路内に配置されるボールと、保持ピースを示す断面図である。

【図8】図８（ａ）は、第１の変形例のボールねじに使用する保持ピースの軸線方向断面図であり、図８（ｂ）は、保持ピースを軸線方向に見た図である。

【図9】図９（ａ）は、第２の変形例のボールねじに使用する保持ピースの軸線方向断面図であり、図９（ｂ）は、保持ピースを軸線方向に見た図である。

【図10】図１０（ａ）は、第３の変形例のボールねじに使用する保持ピースの軸線方向断面図であり、図１０（ｂ）は、保持ピースを軸線方向に見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明に係る直動装置の実施形態について図面を参照して説明する。

【0022】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる直動装置としてのボールねじのナットの軸線直交方向断面図である。図２（ａ）は、本実施形態のボールねじに使用する保持ピース４０の軸線方向断面図であり、隣接するボール２０を二点鎖線で示している。図２（ｂ）は、保持ピース４０を軸線方向に見た図である。

【0023】

図１において、ボールねじは、外周ねじ溝１１が形成されたねじ軸１０と、内周ねじ溝３１が形成されたナット３０と、対向する外周ねじ溝１１と内周ねじ溝３１とにより形成される転動体転動路（単に転動路ともいう）内に収容される複数の金属製であるボール２０と、隣接するボール間に保持される保持ピース４０と、転動路の一端から他端へとボール２０及び保持ピース４０を戻す戻し路５１を備えたコマ５０と、を有する。ナット３０の両端にシール部材（不図示）が設けられている。ねじ軸１０が内方部材を構成し、ナット３０が外方部材を構成する。

【0024】

ナット３０とねじ軸１０とを相対回転運動させると、内周ねじ溝３１と外周ねじ溝１１との間の転動路に沿ってボール２０が転動し、それによりナット３０とねじ軸１０とが軸方向に相対移動するようになっている。転動路の一端に到達したボール２０及び保持ピース４０は、コマ５０により転動路の他端に戻され、再び転動路内を転動する。その際に、保持ピース４０がボール２０の競り合いを抑制する。

【0025】

図２に示すように、保持ピース４０は、環状の円板部（板部ともいう）４１と、円板部４１の両側に同軸に対向して配置された環状の受け部４２とからなる。一方の受け部４２を第１の受け部といい、他方の受け部４２を第２の受け部といい、両者は共通の形状を有する。円板部４１と受け部４２は、円形開口を中央に有するともいえる。円板部４１と受け部４２の外周及び内周は、円筒面である。円板部４１と受け部４２の外径は同一であって、円板部４１と受け部４２（の円形開口）の内径も同一である。

【0026】

受け部４２の円板部４１側の面は、軸線に直交する平面であるが、受け部４２の円板部４１から離間した面は、中央の円形開口を除きボール２０に当接する円錐面４２ａとなっている。円錐面４２ａにボール２０が当接することで、ボール２０の保持機能が向上し、ボールねじの安定動作に寄与する。

【0027】

ここで、ボール２０の外径をＤとし、円板部４１と受け部４２の外径をｄとし、保持ピース４０の軸線方向長をｈとし、円板部４１の厚さをａとしたときに、以下の式が成立すると好ましい。
Ｄ ＞ ｄ （１）
ｈ ＜ ０．７×Ｄ （２）
０．２×ｈ ＜ ａ ＜０．７×ｈ （３）
式（１）に関して、保持ピース外径ｄをボール外径Ｄより小さく構成することで、軸ナットの間で働く外部荷重をボールのみで受けて、保持ピース４０が直接軸ナットから荷重を受けないようにすることができる。こうすることで、保持ピース４０の早期破損リスクを低減できる。
式（２）に関して、保持ピース４０の軸線方向長さｈが長すぎる場合、その分、ボール転動路の中でのボール数が減るため、直動装置の負荷能力（キャパシティー）が減ってしまうという課題に対し、保持ピース４０の軸線方向長さｈをボール直径の７０％以上にならないように構成することで、かかる課題を解決できる。
式（３）に関して、円板部４１はエラストマー材で構成するため、厚さａが小さすぎると弾性能力を十分に発揮できず、それとは逆に厚さａが大きすぎると受け部４２が短くなり、十分な接触角度を持つ構成にできないという課題があるのに対し、そのバランスを考慮して、式（３）のように構成することで、かかる課題を解決できる。

【0028】

図２（ａ）の断面において、ボール２０の中心Ｏと、受け部４２とボール２０との接点Ｐとを結ぶ線分をＬ１とし、受け部４２の軸線をＬ２としたときに、線分Ｌ１と軸線Ｌ２とのなす角を接触角度といい、ここでは接触角度Ｓである。接触角度Ｓは、２０°～５０°であると好ましい。

【0029】

受け部４２の接触角度Ｓが２０°を下回って小さくなり過ぎると、ボール２０からの軸方向荷重を受け部４２がよりダイレクトに受ける（円板部４１が受ける分力が大きくなる）ことになり、保持ピース４０の材料強度アップまたは保持ピース４０の肉厚増大等の対策が必要となることがあり、それにより部品のコストアップを招く恐れがある。一方、受け部４２の接触角度Ｓが５０°を超えて大きくなり過ぎると、ボール２０の当接円径も増大するため、それに応じて保持ピース４０の外径を増大させる等の対策が必要となることがある。また、ボール２０と受け部４２の中央開口との距離が短くなるため、ボール２０が軸方向に付勢された際に受け部４２の中央開口に食い込みやすくなり、それによりボール２０の回転不良などを起こす恐れがある。これに対し、接触角度Ｓを２０°～５０°の範囲とすることで、これらの不具合を抑制できる。

【0030】

円板部４１は、エラストマー材から形成され、受け部４２は機械強度の高いエンジニアリングプラスチック材から形成され、これらは２色成形によって一体化する。２色成形とは、異なるプラスチックやエラストマーを組み合わせて一体化させる成形工法である。ただし、円板部４１と受け部４２とを、接着剤等を用いて接着してもよい。

【0031】

具体的に、円板部４１のエラストマー材は、シリコンゴム／フッ素ゴム／ウレタンゴム等の熱硬化性エラストマー、反発弾性がある熱可塑性エラストマーが挙げられ、引張強度が１０ＭＰａ～４０ＭＰａ、かつ、その伸び（所定の方向に引っ張ったときに、元の長さに対する伸びた長さの割合）が１００％～７００％であることが望ましい。円板部４１は、ボール２０と直接接触する部位ではないため、極端に高い強度は必要としないが、ボール２０間の隙間変動を吸収するために適度な伸び率が必要である。

【0032】

一方、受け部４２は、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＯＭ（ポリアセタール、ポリオキシメチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのエンジニアリングプラスチック材から形成されると好ましく、その引張強度が７０ＭＰａ以上であり、かつ、その曲げ弾性率が８０ＭＰａ以上であることが望ましい。その理由は、以下の通りである。ボールねじにおける循環回路内の各ボールの進み具合は必ずしも一様ではなく、ボールごとにある程度の速度差が生じるため、保持ピース４０はボール２０から繰り返し荷重を受けながら接触しつつ摺動する。このため、受け部４２の疲労強度が重要となる。そこで、受け部４２の材料強度を７０ＭＰａ以上とすることにより、ボール衝突回数１×１０ｅ^７回を超えても疲労損傷を起こすことなく、保持ピース４０の機能を維持できる。円板部と受け部の素材は、後述する実施形態及び変形例で同様に使用できる。

【0033】

このように保持ピース４０を、適切な特性を有する異なる素材から形成することによって、ボール２０が接触する受け部４２の強度を高く確保しながらも、円板部４１による弾性変形を許容することが可能となる。これにより、ボール２０同士の競り合いを防ぐと共に、ボール詰り時に保持ピース４０の反発弾性力により自律的に隙間調整を行うことができ、作動不良を低減できる。そして、ボールねじの組立時における回路内充填隙間の調整作業も不要となって組立工数を低減でき、保持ピース４０の倒れによるボールねじの作動不良も防げる。

【0034】

本実施形態によれば、円板部４１と受け部４２の素材を選定することで、保持ピース４０の高強度と弾性特性を両立させることができ、ボールねじの作動安定性、低振動性、低騒音性の向上と高寿命化に貢献できる。特に、ボールねじの低速運転時など、充填隙間が循環回路内にほぼ均一に分散されずに一部に片寄る場合においても、保持ピース倒れ防止を図ることができ、それによりボールねじの作動改善とトルク変動抑制を実現できる。保持ピース４０は、ボール２０との接触を維持し、隙間が生じるのを防止するために、円板部４１が圧縮された状態でボール２０，２０の間に配置しても良い

【0035】

（第２の実施形態）
図３（ａ）は、第２の実施形態のボールねじに使用する保持ピース４０Ａの軸線方向断面図であり、図３（ｂ）は、保持ピース４０Ａを軸線方向に見た図である。なお、保持ピース以外のボールねじの構成及び動作は、第１の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略する。

【0036】

保持ピース４０Ａは、環状の円板部４１Ａと、円板部４１Ａの両側に同軸に対向して配置された環状の受け部４２とからなる。受け部４２は、上述の実施形態と同様な形状を有する。一方、円板部４１Ａの外径は、受け部４２の外径より小さく、また円板部４１Ａの内径は、受け部４２の内径より大きくなっている。

【0037】

本実施形態においては、円板部４１Ａの内径を受け部４２の内径より大きくすることにより、保持ピース４０Ａの内部における空間ＳＰを増大させた構造である。第１の実施形態に比し、該空間ＳＰに比較的多量の潤滑剤が保持されるため、転動するボール（不図示）に空間ＳＰから供給される潤滑剤の量が増大し、それにより転動面の早期はく離等を防止し、ボールねじの更なる長寿命化が可能になる。また、円板部４１Ａの外径を受け部４２の外径より小さくすることで、円板部４１Ａの弾性力を調整できる。ただし、円板部４１Ａの外径を受け部４２の外径と等しくしてもよい。

【0038】

（第３の実施形態）
図４（ａ）は、第３の実施形態のボールねじに使用する保持ピース４０Ｂの軸線方向断面図であり、隣接するボールを二点鎖線で示す。図４（ｂ）は、保持ピース４０Ｂを軸線方向に見た図である。なお、保持ピース以外のボールねじの構成及び動作は、第１の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略する。

【0039】

保持ピース４０Ｂは、環状の円板部４１と、円板部４１の一方側に同軸に配置された環状の受け部（第１の受け部ともいう）４２と、他方の側に同軸に配置された受け部（第２の受け部ともいう）４２Ｂとからなる。円板部４１と受け部４２は、第１の実施形態と同様な形状を有する。一方、受け部４２Ｂの形状は、受け部４２と異なっている。具体的には、受け部４２Ｂの円錐面４２Ｂａの頂角は、受け部４２の円錐面４２ａの頂角より小さい。

【0040】

このため、ボール２０と受け部４２との接触角度Ｓは、ボール２０と受け部４２Ｂとの接触角度Ｍよりも小さくなる。受け部４２の内外径は、受け部４２Ｂの内外径と等しいため、受け部４２の軸線方向長さは、受け部４２Ｂの軸線方向長さより短くなる。具体的に、接触角度Ｓ、Ｍは２０°以上、５０°以下であり、かつ接触角度Ｓ、Ｍの相対角度差は２０°以下であると好ましい。接触角度Ｓ、Ｍの相対角度差が２０°を超えると、ボール２０からの軸方向荷重に対して、両側の受け部４２，４２Ｂの受け荷重が大きく異なり、保持ピース４０Ｂの変形による早期破損に繋がるリスクがある。この相対角度差を２０°以内とすることで、かかる不具合を抑制できる。

【0041】

例えば第１の実施形態や第２の実施形態において、円板部４１、４１Ａが弾性変形することで、両側の受け部４２のボール２０に対する接触角度の差異が得られる場合もある。しかしながら、本実施形態のように、受け部４２と受け部４２Ｂとに予め接触角度差を持たせておくと、ボール保持機能を更に向上でき、ボールねじの円滑な動作に寄与できる。受け部４２と受け部４２Ｂに接触角度差を持たせ、間のボール２０を円錐接点で保持できることで、ボール保持機能を向上させ、ボールねじの作動を更に安定化することができる。

【0042】

さらに、受け部４２に対するボール２０の当接円径Ｄ１は、受け部４２Ｂに対するボール２０の当接円径Ｄ２より小さい。ボール２０の両側における当接円径Ｄ１，Ｄ２の差により、以下のような効果が得られる。

【0043】

図５（ａ）は、第３の実施形態に対応し、転動体転動路がストレートと仮定して該転動体転動路内に配列されるボール２０と保持ピース４０Ｂを示す断面図であり、図５（ｂ）は、第１の実施形態に対応し、転動体転動路がストレートと仮定して該転動体転動路内に配列されるボール２０と保持ピース４０を示す断面図である。

【0044】

１つのボール２０の両側に保持ピース４０が配置されている場合、ボール２０と両側の受け部４２とが円形に線接触する。このとき、図５（ｂ）に示すように受け部４２の接触角度Ｓが等しいため、受け部４２に対するボール２０の当接円径（Ｄ１）は等しくなる。

【0045】

これに対し、１つのボール２０の両側に保持ピース４０Ｂが配置されている場合、図５（ａ）に示すように受け部４２の接触角度Ｓと、受け部４２Ｂの接触角度Ｍとが異なるため、受け部４２，４２Ｂに対するボール２０の両側の当接円径（Ｄ１，Ｄ２）は異なることとなる（図４参照）。

【0046】

当接円径Ｄ２が比較的大きい受け部４２Ｂにおいては、当接円径Ｄ１の受け部４２に比して、ボール２０を深く抱え込むような形になり、それによりボール２０を安定して保持できる。その反面、受け部４２Ｂの軸方向寸法が大きくなるため、転動体転動路中に占める保持ピース４０Ｂの割合が大きくなり、相対的にボール２０の装填できる数が少なくなる。装填できるボール数が減少すると、ボールねじの定格荷重の低下を招く恐れがある。

【0047】

本実施形態では、一方側の受け部４２の接触角度Ｓを抑えて保持ピース４０Ｂのコンパクト化（軸方向長の短縮化）を図りつつ、他方側の受け部４２Ｂの接触角度Ｍを大きくすることで、ボール２０を安定して保持することができる。すなわち、本実施形態によれば、ボールねじの定格荷重の確保と、ボール２０の安定した保持の両立を図れる。

【0048】

なお、ボール２０の外径は一定だが、接触角の調整により保持ピース４０Ｂの軸方向寸法を変更できる。すなわち、受け部４２Ｂの形状を変更して保持ピース４０Ｂの軸方向寸法を調整することにより、循環回路内におけるボール２０と保持ピース４０Ｂとの隙間（予圧）の最適化を図ることもできる。

【0049】

（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態のボールねじに使用する保持ピース４０Ｃの軸線方向断面図であり、ボールを二点鎖線で示す。なお、保持ピース以外のボールねじの構成及び動作は、第１の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略する。

【0050】

保持ピース４０Ｃは、環状の円板部４１と、円板部４１の一方側に同軸に配置された環状の受け部４２Ｃと、他方の側に同軸に配置された受け部４３Ｃとからなる。円板部４１は、第１の実施形態と同様な形状を有する。

【0051】

受け部４２Ｃの円錐面４２Ｃａには、保持ピース４０Ｃの軸線Ｌ２と同軸に環状突起４２Ｃｂが形成されている。また、受け部４３Ｃの円錐面４３Ｃａには、保持ピース４０Ｃの軸線Ｌ２と同軸に環状突起４３Ｃｂが形成されている。保持ピース４０Ｃの軸線Ｌ２と環状突起４２Ｃｂとの距離は、該軸線Ｌ２と環状突起４２Ｃｂの距離より小さくなっている。なお、環状突起４２Ｃｂ、４３Ｃｂのボール２０に対向する面は、円錐面または球面であると好ましい。

【0052】

ボール２０が環状突起４２Ｃｂに当接した際の接触角度はＳであり、ボール２０が環状突起４３Ｃｂに当接した際の接触角度はＭであって、Ｓ＜Ｍである。したがって、受け部４２Ｃ，４３ｃに対するボール２０の両側の当接円径Ｄ３，Ｄ４は互いに異なることとなる。このため、図５を参照して説明したように、本実施形態においても、ボールねじの定格荷重の確保と、ボール２０の安定した保持の両立を図れる。

【0053】

（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態に対応して、転動体転動路がストレートと仮定して該転動体転動路内に配置されるボール２０と、保持ピース４０と保持ピース４０Ｄを示す断面図である。なお、保持ピース４０Ｄ以外のボールねじの構成（保持ピース４０を含む）及び動作は、第１の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略する。

【0054】

本実施形態においては、ボール２０の間において、保持ピース（第１の保持ピースともいう）４０と保持ピース（第２の保持ピースともいう）４０Ｄとが交互に配置されている。保持ピース４０と保持ピース４０Ｄを合わせた数は、偶数であると好ましい。

【0055】

保持ピース４０Ｄは、環状の円板部４１と、円板部４１の両側に同軸に対向して配置された環状の受け部４２Ｄとからなる。円板部４１は、第１の実施形態と同様な形状を有する。受け部４２Ｄの円錐面４２Ｄａは、受け部４２の円錐面４２ａとは異なる頂角を持つ。このため、ボール２０が円錐面４２ａに当接した際の接触角度はＳであり、ボール２０が円錐面４２Ｄａに当接した際の接触角度はＭであって、Ｓ＜Ｍである。したがって、受け部４２，４２Ｄに対するボール２０の両側の当接円径は互いに異なることとなり、図５を参照して説明したように、本実施形態においても、ボールねじの定格荷重の確保と、ボール２０の安定した保持の両立を図れる。

【0056】

（第１の変形例）
図８（ａ）は、第１の変形例のボールねじに使用する保持ピース４０Ｅの軸線方向断面図であり、図８（ｂ）は、保持ピース４０Ｅを軸線方向に見た図である。なお、保持ピース以外のボールねじの構成及び動作は、第１の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略する。

【0057】

保持ピース４０Ｅは、環状の円板部４１と、円板部４１の両側に同軸に対向して配置された環状の受け部４２Ｅとからなる。円板部４１は、第１の実施形態と同様な形状を有する。

【0058】

受け部４２Ｅの円板部４１から離間した面は、中央の円形開口を除きボールに当接する球面４２Ｅａとなっている。球面４２Ｅａの曲率半径は、ボールの半径より大きいと好ましい。球面４２Ｅａにボールが当接することで、ボールの保持機能が向上し、ボールねじの安定動作に寄与する。

【0059】

（第２の変形例）
図９（ａ）は、第２の変形例のボールねじに使用する保持ピース４０Ｆの軸線方向断面図であり、図９（ｂ）は、保持ピース４０Ｆを軸線方向に見た図である。なお、保持ピース以外のボールねじの構成及び動作は、第１の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略する。

【0060】

保持ピース４０Ｆは、環状の円板部４１Ａと、円板部４１Ａの両側に同軸に対向して配置された環状の受け部４２Ｅとからなる。円板部４１Ａは、第２の実施形態と同様な形状を有し、受け部４２Ｅは、第１の変形例と同様な形状を有する。本変形例によれば、エラストマー材で構成する円板部４１Ａの外径を受け部４２Ｅの外径より小さく構成しているため、材料コストを削減できるとともに、第１の実施形態と同様な機能を得ることができる。

【0061】

（第３の変形例）
図１０（ａ）は、第３の変形例のボールねじに使用する保持ピース４０Ｇの軸線方向断面図であり、図１０（ｂ）は、保持ピース４０Ｇを軸線方向に見た図である。なお、保持ピース以外のボールねじの構成及び動作は、第１の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略する。

【0062】

保持ピース４０Ｇは、円形状の円板部４１Ｇと、円板部４１Ｇの両側に同軸に対向して配置された環状の受け部４２Ｇとからなる。

【0063】

受け部４２Ｇは、中央開口を有しておらず、円板部４１Ｇ側に向いた面が円板部４１Ｇに全面で接触しており、また、受け部４２Ｇの円板部４１Ｇから離間した面は、ボールに当接する球面４２Ｇａとなっている。球面４２Ｇａの曲率半径は、ボール２０の半径より大きいと好ましい。球面４２Ｇａにボール２０が当接することで、ボール２０の保持機能が向上し、ボールねじの安定動作に寄与する。本変形例によれば、中央開口を無くすことで加工コストを抑えられる。ただし、この形状では保持ピース４０Ｇの中央部の肉厚が薄い部位でボール２０を受けることになるため、比較的速度が低いまたは、荷重が小さい小径ボールを有する直動装置に向いている。

【0064】

本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能である。また、上述の実施形態において任意の構成要素の追加または省略が可能である。例えば、保持ピースの外形は、円形でなく多角形状であってよい。また、本発明は、内方部材としての案内レールと、外方部材としてのスライダとを有するリニアガイドなどの直動装置においても同様に適用できる。

【符号の説明】

【0065】

１０ ねじ軸
１１ 外周ねじ溝
２０ ボール
３０ ナット
３１ 内周ねじ溝
４０，４０Ａ、４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ 保持ピース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】