特許 7494711 ボールねじ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】ボールねじ

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/22 20060101AFI20240528BHJP

【ＦＩ】

F16H25/22 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020197509

(22)【出願日】2020-11-27

(65)【公開番号】P2022085702

(43)【公開日】2022-06-08

【審査請求日】2023-09-01

(73)【特許権者】

【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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 俊郎

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５５－１４４２４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２０－９８０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２１１８９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ２５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周面に螺旋状の第１ねじ溝を有し、かつ、径方向に貫通する円形の貫通孔と前記貫通孔の径方向外側に位置し前記貫通孔に径方向で重なる有底穴とが設けられる筒状のナットと、
前記ナットの内方に挿入され、外周面に螺旋状の第２ねじ溝を有するねじ軸と、
前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝とで囲まれる転動路に収容される複数のボールと、
一方側の端面に前記第１ねじ溝同士を連通する連通溝が設けられ、かつ、前記ナットの前記貫通孔に嵌まる円柱部と、前記円柱部の他方側の端部と重なる楕円形状を有するフック部と、を有するふた部材と、
を備え、
前記ナットの前記有底穴は、長手方向の第１距離が前記フック部の長径よりも大きく、かつ、短手方向の第２距離が前記フック部の短径よりも大きい長穴であり、前記有底穴を挟んで対向する一対の内周壁のそれぞれに前記有底穴から遠ざかる方向に凹む一対の凹部が設けられ、前記フック部の一部は、前記凹部に挿入されている、
ボールねじ。

【請求項2】

前記一対の凹部のうちの一方の凹部と他方の凹部との最大距離は、前記フック部の長径よりも小さい、
請求項１に記載のボールねじ。

【請求項3】

前記ナットの前記内周壁の前記凹部は、前記ナットの径方向から見た状態で、前記フック部の前記一部の曲率よりも小さい曲率の円弧形状を有する、
請求項１又は２に記載のボールねじ。

【請求項4】

前記ふた部材の外表面には、前記フック部の長軸又は短軸に沿って直線状に延びる凹溝が設けられる、
請求項１から３のいずれか１項に記載のボールねじ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ボールねじに関する。

【背景技術】

【0002】

ボールねじは、ねじ軸とナットとを備え、例えば、ねじ軸を回転運動させることでナットを直線運動させる運動変換機構として使用されている。詳細には、ねじ軸の外周面に螺旋状のねじ溝が設けられ、ナットの内周面に螺旋状のねじ溝が設けられ、対向する両ねじ溝により転動路が形成され、この転動路に複数のボールが収容される。また、ボールねじは、ナットのねじ溝間を接続して、転動路にボールを循環させる循環機構を備えている。循環機構としては形式が異なる種々のものがあり、その一つに駒式と呼ばれるものがある。この駒式のボールねじは、ナットの隣接するねじ溝間を接続する連通溝を有し、ボールの転動路を周回経路とする循環用のふた部材をナットに装着しているものがある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２１１８９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のふた部材は、接着剤を用いてナットに固定するため、接着剤が実用強度に達するまでにはある程度の時間が必要であり、接着剤が十分硬化するまでの組立て時間が掛かることになる。さらに、適量の接着剤を決められた部位に塗布する為の設備のコストや、接着剤を保管管理する手間がかかる。

【0005】

本開示は、前記の課題に鑑みてなされたものであって、ふた部材をナットに装着する作業をより簡素化することができるボール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】

【0006】

前記の目的を達成するため、本開示の一態様のボールねじは、内周面に螺旋状の第１ねじ溝を有し、かつ、径方向に貫通する円形の貫通孔と前記貫通孔の径方向外側に位置し前記貫通孔に径方向で重なる有底穴とが設けられる筒状のナットと、前記ナットの内方に挿入され、外周面に螺旋状の第２ねじ溝を有するねじ軸と、前記第１ねじ溝と前記第２ねじ溝とで囲まれる転動路に収容される複数のボールと、一方側の端面に前記第１ねじ溝同士を連通する連通溝が設けられ、かつ、前記ナットの前記貫通孔に嵌まる円柱部と、前記円柱部の他方側の端部と重なる楕円形状を有するフック部と、を有するふた部材と、を備え、前記ナットの前記有底穴は、長手方向の第１距離が前記フック部の長径よりも大きく、かつ、短手方向の第２距離が前記フック部の短径よりも大きい長穴であり、前記有底穴を挟んで対向する一対の内周壁のそれぞれに前記有底穴から遠ざかる方向に凹む一対の凹みが設けられ、前記フック部の一部は、前記凹みに挿入されている。

【0007】

このように、フック部の一部は、凹みに挿入されているため、接着剤を用いないで、ふた部材をナットに装着することができる。従って、接着剤を塗布する作業工程が省略することにより、ふた部材をナットに装着する作業をより簡素化することができる。また、フック部の一部は、凹みに挿入されているため、ふた部材に対して荷重が入力されても、ふた部材がナットから抜けずに保持される。そして、ナットの有底穴は、長手方向の第１距離がフック部の長径よりも大きく、かつ、短手方向の第２距離がフック部の短径よりも大きい長穴である。従って、ナットの有底穴にふた部材を容易に挿入することができる。

【0008】

前記ボールねじの望ましい態様として、前記一対の凹みのうちの一方の凹みと他方の凹みとの最大距離は、前記フック部の長径よりも小さい。これにより、フック部の一部が凹みによって圧縮された状態となる。従って、接着剤を用いずに摩擦力によってふた部材がナットに、より確実に固定され、また、ナットに対して、ふた部材の径方向の位置決めを容易に行うことができる。

【0009】

前記ボールねじの望ましい態様として、前記ナットの前記内周壁の前記凹みは、前記ナットの径方向から見た状態で、前記フック部の前記一部の曲率よりも小さい曲率の円弧形状を有する。これにより、ふた部材を回転させるという簡単な動作で、フック部の一部を凹みにスムーズに挿入させることができる。

【0010】

前記ボールねじの望ましい態様として、前記ふた部材の外表面には、前記フック部の長軸又は短軸に沿って直線状に延びる凹溝が設けられる。これにより、先端が尖った、例えばマイナスドライバーのような工具や治具を凹溝に差し込んで回転させることにより、ふた部材を容易に回転させることができる。また、ふた部材の回転角度を凹溝の向きを視認することにより、容易に確認することができる。

【発明の効果】

【0011】

本開示に係るボールねじによれば、ふた部材をナットに装着する作業をより簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施形態のボールねじを示す一部が断面の側面図である。

【図2】図２は、図１のナットの側面図である。

【図3】図３は、図１のナットを軸方向から見た正面図である。

【図4】図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線による断面図である。

【図5】図５は、図２のＶ－Ｖ線による断面図である。

【図6】図６は、実施形態のふた部材を表面側から見た正面図である。

【図7】図７は、図６のふた部材を裏面側から見た背面図である。

【図8】図８は、図６のふた部材を側方から見た側面図である。

【図9】図９は、図６のふた部材を上方から見た平面図である。

【図10】図１０は、図６のふた部材を表面側から見た正面図であり、ナットの収容部に挿入した状態を示している。

【図11】図１１は、図６のふた部材を表面側から見た正面図であり、図１０の状態から９０°回転させてフック部が弾性変形している状態を示している。

【発明を実施するための形態】

【0013】

発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0014】

実施形態のボールねじについて説明する。図１は、実施形態のボールねじを示す一部が断面の側面図である。図２は、図１のナットの側面図である。図３は、図１のナットを軸方向から見た正面図である。

【0015】

図１に示すように、ボールねじ１は、ナット２と、ねじ軸３と、ボール４と、ふた部材５と、を備える。

【0016】

図１に示すように、ねじ軸３は、軸心Ａｘに沿って延びる。ねじ軸３は、外周面に、螺旋状のねじ溝３１（第２ねじ溝）とねじ山３２とを備える。図１から図３に示すように、ナット２は、円筒部２１とフランジ部２２とを備える。円筒部２１は、ねじ軸３の外周側に位置する円筒形状を有する。即ち、円筒部２１の内方にねじ軸３が挿入される。円筒部２１の内周面２１５に、螺旋状のねじ溝２１３（第１ねじ溝）が設けられる。円筒部２１には、ふた部材５を収容可能な収容部２１０が設けられる。収容部２１０及びふた部材５については、詳細に後述する。

【0017】

なお、円筒部２１の外周面２１６には、軸方向（図１の左右方向）の一端部に窪み２１１が設けられ、他端部に面取部２１２が設けられる。フランジ部２２は、円筒部２１の一端部からナット２の径方向外側に向けて円板状に広がる。ねじ溝２１３（第１ねじ溝）とねじ溝３１（第２ねじ溝）とで囲まれる部位は、転動路４０である。転動路４０には、複数のボール４が収容され、転動路４０内をボール４が移動（転動）する。

【0018】

図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線による断面図である。図５は、図２のＶ－Ｖ線による断面図である。なお、図４および図５は、貫通孔２３３の中心ＣＬを含む平面での断面を示す。

【0019】

図４及び図５に示すように、収容部２１０は、円形の貫通孔２３３と有底穴２３４とを含む。貫通孔２３３は、ナット２の径方向内側（図４及び図５の下側）に位置し、径方向（図４及び図５の上下方向）に貫通して延びる円形の貫通孔である。貫通孔２３３の直径はＬ１０である。図２に示すように、有底穴２３４は、ナット２の径方向から見て周方向に延びる長方形状の長穴である。具体的には、円筒部２１の周方向に延びる一対の長辺２１８と、軸方向に延びる一対の短辺２１７とによって長方形状の有底穴２３４となる。ただし、本発明の有底穴は、長方形状に限定されず、例えば、楕円形状等でもよい。なお、有底穴２３４の底は、図５に示す底部２３５であり、円筒部２１の外周面の一部を切り取った面となっている。図５に示すように、有底穴２３４の長辺２１８の長さは、第１距離Ｌ１である。図４に示すように、短辺２１７の長さは、第２距離Ｌ２である。

【0020】

また、図４に示すように、一対の長辺２１８は、有底穴２３４を挟んで対向して配置される。つまり、有底穴２３４を挟んで対向する一対の内周壁２３１が一対の長辺２１８に対応する。内周壁２３１には、有底穴２３４から遠ざかる方向（図４の左右方向）に凹む一対の凹み２１４が設けられる。有底穴２３４から遠ざかる方向とは、有底穴２３４の短辺方向外側の方向でもある。具体的には、図４の左側の内周壁２３１には、図４の左側に凹む凹み２１４が設けられ、図４の右側の内周壁２３１には、図４の右側に凹む凹み２１４が設けられる。一方の凹み２１４と他方の凹み２１４との最大距離である第３距離Ｌ３は、後述するフック部５２の長径Ｌ２０よりも小さい。即ち、一方の凹み２１４と他方の凹み２１４との距離のうちで最大となるのは、図２に示す貫通孔２３３の中心ＣＬを通る位置での距離であり、図４の断面に示す第３距離Ｌ３である。

【0021】

また、図２に示すように、凹み２１４は、ナット２の円筒部２１の径方向から見て、中心ＣＬを中心とする円弧の形状を有する。凹み２１４は、図４に示すように、断面形状が矩形状である。凹み２１４は、図４の断面において、深さがＬ４であり、有底穴２３４の軸方向における高さがＬ５である。凹み２１４は、例えばキーシードカッターを用いたキーシード加工によって成形される。

【0022】

図６は、実施形態のふた部材を表面側から見た正面図である。図７は、図６のふた部材を裏面側から見た背面図である。図８は、図６のふた部材を側方から見た側面図である。図９は、図６のふた部材を上方から見た平面図である。

【0023】

図６から図９に示すように、ふた部材５は、円柱部５１と、フック部５２と、を備える。ふた部材５は、弾性を有する樹脂製である。円柱部５１は、ナット２の貫通孔２３３に嵌まる円柱形状を有する。円柱部５１の軸方向の端面５５は、図８に示すように、ナット２の円筒部２１の内周面２１５に沿って湾曲している。端面５５には、連通溝５４が設けられる。連通溝５４は、ナット２のねじ溝２１３（第１ねじ溝）同士を連通する。図７に示すように、連通溝５４は、略Ｓ字状に湾曲している。これにより、連通溝５４は、ナット２の隣接するねじ溝２１３（第１ねじ溝）間を滑らかに接続する。ふた部材５の材料としては、アルミニウム、真鍮、銅などの金属材料を使用することもできる。

【0024】

フック部５２は、円柱部５１の軸方向（図８及び図９の左右方向）の端部に固定され円柱部５１の軸方向から見て円柱部５１と重なる楕円形状を有する。図６及び図７において、フック部５２の長軸（長辺）はＤ１であり、短軸（短辺）はＤ２である。長軸Ｄ１は図６及び図７の左右方向に延び、短軸Ｄ２は図６及び図７の上下方向に延びる。また、図６及び図７に示すように、フック部５２の周縁部のうち長軸Ｄ１と交差する部位は第１周縁部５７と称し、フック部５２の周縁部のうち短軸Ｄ２と交差する部位は第２周縁部５８と称する。図６に示すように、凹溝５３は、短軸Ｄ２に沿って直線状に延びる。ふた部材５の外表面５６には、フック部５２の短軸Ｄ２に沿って直線状に延びる凹溝５３が設けられる。

【0025】

ここで、ナット２の有底穴２３４は、長手方向の第１距離Ｌ１がフック部５２の長径Ｌ２０（図６参照）よりも大きく、かつ、短手方向の第２距離Ｌ２がフック部５２の短径Ｌ３０（図６参照）よりも大きい。図２に示すように、ナット２の凹み２１４は、ナット２の径方向から見た状態で、フック部５２の第１周縁部５７の縁の曲率よりも小さい曲率の円弧形状を有する。換言すれば、ナット２の凹み２１４の円弧の曲率半径は、第１周縁部５７の縁の曲率半径よりも大きい。凹み２１４の軸方向高さＬ５は、フック部５２の第１周縁部５７の厚さよりも大きい。これにより、ふた部材５の径方向位置を容易に調整することができ、ナット２のねじ溝２１３と連通溝５４との段差を小さく設定することができる。

【0026】

図１０は、図６のふた部材を表面側から見た正面図であり、ナットの収容部に挿入した状態を示している。図１１は、図６のふた部材を表面側から見た正面図であり、図１０の状態から９０°回転させてフック部が弾性変形している状態を示している。

【0027】

ふた部材５をナット２の収容部２１０に収容する手順を簡単に説明する。

【0028】

まず、図１０に示すように、ふた部材５を長軸Ｄ１を、ナット２の円筒部２１の周方向に配置した状態で、図２に示す収容部２１０の有底穴２３４にふた部材５を挿入する。このとき、凹溝５３は、図１０に示すように、円筒部２１の軸方向（短軸Ｄ２の方向）に延びている。

【0029】

次に、ふた部材５の径方向の位置決めを行う。このとき、ふた部材５の連通溝５４とナット２のねじ溝２１３（第１ねじ溝）との接続部分における径方向の段差が小さくなるように、いわゆる現物合わせにて調整する。具体的には、位置決め用の治具により、ねじ溝２１３を基準として連通溝５４が所定の径方向位置となるように、ふた部材５の径方向位置を決める。

【0030】

さらに、ふた部材５は、径方向の位置を維持した状態で、時計回り方向又は反時計回り方向に、例えば９０°の角度で回転される。このとき、連通溝５４とねじ溝２１３との接続部分における軸方向の段差が小さくなるように、現物合わせにて調整する。すると、図１１に示すように、凹溝５３は、円筒部２１の周方向に延びた状態となる。また、凹み２１４（図４参照）の軸方向高さＬ５は、フック部５２の第１周縁部５７の厚さよりも大きく、その寸法差は、上述した現物合わせにおける最大調整寸法よりも大きい。このため、フック部５２の第１周縁部５７は、内周壁２３１と干渉することなく、凹み２１４に挿入される。また、一方の凹み２１４と他方の凹み２１４との最大距離である第３距離Ｌ３はフック部５２の長径Ｌ２０よりも小さい（Ｌ３＜Ｌ２０）。このため、フック部５２の第１周縁部５７は、左右の凹み２１４から圧縮されて弾性変形し、図１１に示すように第１周縁部５７は、長軸Ｄ１に沿った方向の距離がＬ４０の撓んだ形状となる。これにより、第１周縁部５７は弾性変形による摩擦力により、凹み２１４に位置決め固定される。このように、ふた部材５は、現物合わせにより、ふた部材５の連通溝５４とナット２のねじ溝２１３との接続部分の段差を小さくした状態で、収容部２１０に位置決め固定される。このため、ナット２（収容部２１０）の加工精度を高める（寸法公差を小さくする）必要がなく、ナット２のコストダウンが可能となる。

【0031】

以上説明したように、本実施形態に係るボールねじ１は、内周面２１５に螺旋状のねじ溝２１３（第１ねじ溝）を有し、かつ、径方向に貫通する円形の貫通孔２３３と貫通孔２３３の径方向外側に位置し貫通孔２３３に径方向で重なる有底穴２３４とが設けられる筒状のナット２と、ナット２の内方に挿入され、外周面に螺旋状のねじ溝３１（第２ねじ溝）を有するねじ軸３と、ねじ溝２１３とねじ溝３１とで囲まれる転動路４０に収容される複数のボール４と、一方側の端面５５にねじ溝２１３同士を連通する連通溝５４が設けられ、かつ、ナット２の貫通孔２３３に嵌まる円柱部５１と、円柱部５１の他方側の端部と重なる楕円形状を有するフック部５２と、を有するふた部材５と、を備える。ナット２の有底穴２３４は、長手方向の第１距離Ｌ１がフック部５２の長径Ｌ２０よりも大きく、かつ、短手方向の第２距離Ｌ２がフック部５２の短径Ｌ３０よりも大きい長穴であり、有底穴２３４を挟んで対向する一対の内周壁２３１のそれぞれに有底穴２３４から遠ざかる方向に凹む一対の凹み２１４が設けられ、フック部５２の第１周縁部５７（一部）は、凹み２１４に挿入されている。

【0032】

このように、フック部５２の第１周縁部５７（一部）は、凹み２１４に挿入されるため、接着剤を用いないで、ふた部材５をナット２に装着することができる。従って、接着剤を塗布する作業工程が省略することにより、ふた部材５をナット２に装着する作業をより簡素化することができる。また、フック部５２の第１周縁部５７（一部）は、凹み２１４に挿入されているため、ふた部材５に対して荷重が入力されても、ふた部材５がナット２から抜けずに保持される。ここで、ふた部材５に入力する荷重の例は、例えば、ボール４が転動路４０に詰まることでふた部材５に与えられる荷重である。そして、ナット２の有底穴２３４は、長手方向の第１距離Ｌ１がフック部５２の長径Ｌ２０よりも大きく、かつ、短手方向の第２距離Ｌ２がフック部５２の短径Ｌ３０よりも大きい長穴である。従って、ナット２の有底穴２３４にふた部材５を容易に挿入することができる。

【0033】

一対の凹み２１４のうちの一方の凹み２１４と他方の凹み２１４との第３距離Ｌ３（最大距離）は、フック部５２の長径Ｌ２０よりも小さい。これにより、フック部５２の第１周縁部５７（一部）が凹み２１４によって圧縮された状態となる。従って、接着剤を用いずに摩擦力によってふた部材５がナットに、より確実に固定され、また、ナット２に対して、ふた部材５の径方向の位置決めを容易に行うことができる。

【0034】

ナット２の内周壁２３１の凹み２１４は、ナット２の径方向から見た状態で、フック部５２の第１周縁部５７の曲率よりも小さい曲率の円弧形状を有する。これにより、ふた部材５を回転させるという簡単な動作で、フック部５２の第１周縁部５７を凹み２１４にスムーズに挿入させることができる。

【0035】

ふた部材５の外表面には、フック部５２の短軸Ｄ２に沿って直線状に延びる凹溝５３が設けられる。これにより、先端が尖った、例えばマイナスドライバーのような工具や治具を凹溝５３に差し込んで回転させることにより、ふた部材５を容易に回転させることができる。また、ふた部材５の回転角度を凹溝５３の向きを視認することにより、容易に確認することができる。

【0036】

以上、実施形態を説明したが、前述した内容により実施形態が限定されるものではない。例えば、ふた部材５の外表面には、フック部５２の短軸Ｄ２に沿って直線状に延びる凹溝５３が設けられるが、凹溝５３は、フック部５２の長軸Ｄ１に沿って設けてもよい。

【符号の説明】

【0037】

１ ボールねじ
２ ナット
３ ねじ軸
４ ボール
５ ふた部材
３１ ねじ溝（第２ねじ溝）
４０ 転動路
５１ 円柱部
５２ フック部
５３ 凹溝
５４ 連通溝
５５ 端面
５７ 第１周縁部（一部）
２１３ ねじ溝（第１ねじ溝）
２１４ 凹み
２１５ 内周面
２３１ 内周壁
２３３ 貫通孔
２３４ 有底穴
Ｌ１ 第１距離
Ｌ２ 第２距離
Ｌ３ 第３距離（最大距離）
Ｌ２０ 長径
Ｌ３０ 短径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】