JP2007170508A - 遊星ローラねじ - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ軸とローラとの間及びナットとローラとの間に相対的な滑りが生じても、損傷が生じにくく長寿命な遊星ローラねじを提供する。
【解決手段】遊星ローラねじは、ねじ溝１ａが外周面に形成されたねじ軸１と、ねじ軸１のねじ溝１ａに対向するねじ溝２ａが内周面に形成されたナット２と、両ねじ溝１ａ，２ａ間に転動自在に介装された複数のローラ３からなるローラ列と、ナット２に嵌合された２つの歯車４，４と、を備えている。歯車４，４は、前記ローラ列のうち両端のローラ３’，３’に形成された歯とそれぞれ噛み合っている。ねじ軸１のねじ溝１ａ，ナット２のねじ溝２ａ，及びローラ３の転動面３ａの少なくとも一つには、二硫化モリブデン，有機モリブデン化合物，軟質金属，及び高分子材料の少なくとも１種からなる固体潤滑被膜が被覆されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は遊星ローラねじに関する。

従来の遊星ローラねじとしては、螺旋状のねじ溝が外周面に形成されたねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝が内周面に形成されたナットと、両ねじ溝間に転動自在に介装された複数のローラからなるローラ列と、を備え、ローラ列のうち両端のローラを回転自在に支持する保持器がねじ軸とナットとの間に介装され、ローラ列のうち両端のローラに形成された歯と噛み合う歯車がねじ軸又はナットに嵌合されたものが知られている（例えば特許文献１を参照）。
また、従来の遊星ローラねじの潤滑法としては、通常はグリース潤滑や油潤滑が採用されていた。
米国特許第２６８３３７９号明細書

しかしながら、前述のような従来の遊星ローラねじは、作動中に以下のような問題が生じる場合があった。すなわち、ねじ軸又はナットとローラとの間に軸方向の滑りが生じる場合があった。また、ねじ溝の直角断面で考えた場合には、ねじ軸とローラ、及び、ナットとローラは、有効径近傍においてはほぼ純転がりの相対運動となるが、有効径から外れた範囲においては差動滑りが生じる。
これは、ボールねじにおいて、ねじ軸又はナットとボールとの接点近傍においては純転がりの相対運動となるが、接触楕円縁に近づくにつれて差動滑りが大きくなるのと同じ原理である。

このように、従来の遊星ローラねじにおいては、その機構上、ねじ軸とローラとの間及びナットとローラとの間に相対的な滑りが生じるので、その影響から、要求される寿命よりも早期に損傷が生じるおそれがあるという問題があった。
そこで、本発明は、上記のような従来の遊星ローラねじが有する問題点を解決するものであり、ねじ軸とローラとの間及びナットとローラとの間に相対的な滑りが生じても、損傷が生じにくく長寿命な遊星ローラねじを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の遊星ローラねじは、螺旋状に連続するねじ溝が外周面に形成されたねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝が内周面に形成されたナットと、前記両ねじ溝間に転動自在に介装された複数のローラと、を備え、前記ねじ軸と前記ナットとの相対回転運動により、前記ローラの転動を介して、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向へ相対移動するようになっている遊星ローラねじにおいて、前記ねじ軸のねじ溝，前記ナットのねじ溝，及び前記ローラの転動面の少なくとも一つに、二硫化モリブデン，有機モリブデン化合物，軟質金属，及び高分子材料の少なくとも１種からなる固体潤滑被膜を被覆したことを特徴とする。

本発明の遊星ローラねじは、ねじ軸とローラとの間及びナットとローラとの間に相対的な滑りが生じても、損傷が生じにくく長寿命である。

本発明に係る遊星ローラねじの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明に用いる各図においては、同一又は相当する部分には同一の符号を付してある。
〔第一実施形態〕
図１は、第一実施形態の遊星ローラねじを軸方向に平行な平面で破断した断面図である。図１に示すように、本実施形態の遊星ローラねじは、螺旋状に連続する断面略Ｖ字状のねじ溝１ａが外周面に形成されたねじ軸１と、ねじ軸１のねじ溝１ａに対向する断面略Ｖ字状のねじ溝２ａが内周面に形成されたナット２と、両ねじ溝１ａ，２ａ間に転動自在に介装された複数のローラ３からなるローラ列と、ナット２の内周面に嵌合された２つの歯車４，４と、を備えている。両ねじ溝１ａ，２ａ及びローラ３のねじれ方向は、全て同じ方向である。

歯車４，４は、軸方向に離れて配されており、前記ローラ列のうち両端のローラ３’，３’に形成された歯６とそれぞれ噛み合っている。そして、ねじ軸１とナット２との相対回転運動により、ローラ３の転動を介して、ねじ軸１とナット２とが軸方向へ相対移動するようになっている。
この遊星ローラねじには２つの環状保持器５，５が備えられており、ねじ軸１とナット２との間で且つ両端のローラ３’，３’の軸方向外側に介装されている。環状保持器５，５には周方向に沿って複数のローラ支持孔５ａが設けられており、両端のローラ３’，３’に設けられた軸方向外側に突出する突起７をローラ支持孔５ａに挿通することにより、環状保持器５，５はローラ３’，３’を回転自在に支持している。なお、ローラ支持孔５ａは、貫通孔であってもよいし、有底孔であってもよい。

さらに、ナット２における環状保持器５，５の軸方向外側には、環状保持器５，５と接触するように抜け止めリング９が取り付けられていて、ローラ３’の突起７が環状保持器５のローラ支持孔５ａから抜けることが防止されている。また、抜け止めリング９は、環状保持器５及びローラ３全体がナット２に対して軸方向に位置ズレしたり、環状保持器５が遊星ローラねじから脱落することを防ぐ機能も有している。この抜け止めリング９は、ナット２と一体のものでもよいし、別体の部材でもよい。

さらに、ねじ軸１のねじ溝１ａ，ナット２のねじ溝２ａ，及びローラ３の転動面３ａの少なくとも一つには、二硫化モリブデン，有機モリブデン化合物，軟質金属，及び高分子材料の少なくとも１種からなる固体潤滑被膜（図示せず）が被覆されている。この固体潤滑被膜は、ねじ軸１のねじ溝１ａ，ナット２のねじ溝２ａ，及びローラ３の転動面３ａのうちいずれか一つに被覆してもよいし、前記３カ所のうち２カ所に被覆してもよいし、前記３カ所全てに被覆してもよい。

本実施形態の遊星ローラねじは上記のような固体潤滑被膜を備えているので、ねじ軸１とローラ３との間及びナット２とローラ３との間に相対的な滑りが生じても、損傷が生じにくく長寿命である。
有機モリブデン化合物の具体例としては、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン，硫化ジアルキルジチオリン酸モリブデンがあげられる。また、軟質金属の具体例としては、金，銀，鉛，亜鉛，錫，インジウムがあげられる。さらに、高分子材料の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），パーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＴＡ）があげられる。

ただし、固体潤滑被膜は、金属酸化物，金属窒化物，金属炭化物，粘土鉱物，チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ），固体潤滑剤で構成されるものでもよい。金属酸化物の具体例としては、ＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＭｇＯ，ＴｉＯ₂ ，ＺｎＯがあげられる。金属窒化物の具体例としては、Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，ＺｒＮ，ＣｒＮ，ＴｉＡｌＮがあげられる。金属炭化物の具体例としては、ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＷＣがあげられる。粘土鉱物の具体例としては、ベントナイト，スメクタイト，雲母があげられる。固体潤滑剤の具体例としては、グラファイト，ＢＮ，ＷＳ₂ があげられる。

固体潤滑被膜の形成方法は特に限定されるものではないが、二硫化モリブデン，有機モリブデン化合物，軟質金属，高分子材料の微粒子を被処理面に衝突させる方法が好ましい。このような処理には、ショットピーニング装置，サンドブラス装置，遠心式投射装置を用いることができる。
また、固体潤滑被膜を形成させる面は、研削仕上げした面であることが好ましい。超仕上げした面であると、表面が極めて平滑であるために固体潤滑被膜の剥離が生じやすいが、研削仕上げした面は適度な粗さを有するために、固体潤滑被膜の剥離が生じにくい。
なお、遊星ローラねじにグリース，潤滑油等の潤滑剤が併せて用いられていれば、固体潤滑被膜の剥離が生じたとしても剥離物が潤滑剤に拡散して潤滑剤の添加剤として作用するので、潤滑剤の潤滑作用が向上し遊星ローラねじの長寿命化に寄与する。

〔第二実施形態〕
図２は、第二実施形態の遊星ローラねじを軸方向に平行な平面で破断した断面図である。なお、第二実施形態の遊星ローラねじの構成及び作用は、第一実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。

図２に示すように、本実施形態の遊星ローラねじは、螺旋状に連続する断面略Ｖ字状のねじ溝１ａが外周面に形成されたねじ軸１と、ねじ軸１のねじ溝１ａに対向する断面略Ｖ字状のねじ溝２ａが内周面に形成されたナット２と、両ねじ溝１ａ，２ａ間に転動自在に介装された複数のローラ３からなるローラ列と、ねじ軸１に嵌合された２つの歯車４，４と、を備えている。両ねじ溝１ａ，２ａのねじれ方向は同じ方向であるが、ローラ３のねじれ方向は両ねじ溝１ａ，２ａのねじれ方向とは逆方向である。

歯車４，４は、軸方向に離れて配されており、前記ローラ列のうち両端のローラ３’，３’に形成された歯とそれぞれ噛み合っている。また、ねじ軸１における環状保持器５，５の軸方向外側には、環状保持器５，５と接触するように抜け止めリング９が取り付けられていて、ローラ３’の突起７が環状保持器５のローラ支持孔５ａから抜けることが防止されている。また、抜け止めリング９は、環状保持器５及びローラ３全体がねじ軸１に対して軸方向に位置ズレしたり、環状保持器５が遊星ローラねじから脱落することを防ぐ機能も有している。この抜け止めリング９は、ねじ軸１と一体のものでもよいし、別体の部材でもよい。
本実施形態の遊星ローラねじは、ねじ軸１のねじ溝１ａ，ナット２のねじ溝２ａ，及びローラ３の転動面３ａの少なくとも一つに固体潤滑被膜を備えているので、ねじ軸１とローラ３との間及びナット２とローラ３との間に相対的な滑りが生じても、損傷が生じにくく長寿命である。

〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。第一実施形態の遊星ローラねじとほぼ同様の構成を有する遊星ローラねじを用意して、日本精工株式会社製のローラねじ耐久性試験機に装着して回転させ、その寿命を評価した。なお、固体潤滑被膜は二硫化モリブデンで構成されている。
試験条件は以下の通りである。
荷重 ：３００ｋＮ（０．７Ｃａ）
ねじりモーメント：４．２ｋＮ・ｍ
潤滑方法：リューベ株式会社製のＹＳ２グリースを自動給脂装置で自動供給する

遊星ローラねじの寿命は、以下のようにして判断した。すなわち、ねじ軸のねじ溝，ナットのねじ溝，若しくはローラの転動面に剥離が発生するまでの走行距離、又は、ローラの循環不良により遊星ローラねじに機能不全が生じるまでの走行距離を、遊星ローラねじの寿命とした。試験結果を表１に示す。なお、表１の寿命は、固体潤滑被膜を備えていない従来の遊星ローラねじの寿命を１とした場合の相対値で示してある。

表１から分かるように、二硫化モリブデンからなる固体潤滑被膜を備えている遊星ローラねじは、備えていないものと比べて寿命が優れていた。

第一実施形態の遊星ローラねじを軸方向に平行な平面で破断した断面図である。 第二実施形態の遊星ローラねじを軸方向に平行な平面で破断した断面図である。

符号の説明

１ ねじ軸
１ａ ねじ溝
２ ナット
２ａ ねじ溝
３ ローラ
３’ 端のローラ
３ａ 転動面
４ 歯車
５ 環状保持器
５ａ ローラ支持孔
７ 突起
９ 抜け止めリング

Claims (1)

1. 螺旋状に連続するねじ溝が外周面に形成されたねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝が内周面に形成されたナットと、前記両ねじ溝間に転動自在に介装された複数のローラと、を備え、前記ねじ軸と前記ナットとの相対回転運動により、前記ローラの転動を介して、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向へ相対移動するようになっている遊星ローラねじにおいて、
   前記ねじ軸のねじ溝，前記ナットのねじ溝，及び前記ローラの転動面の少なくとも一つに、二硫化モリブデン，有機モリブデン化合物，軟質金属，及び高分子材料の少なくとも１種からなる固体潤滑被膜を被覆したことを特徴とする遊星ローラねじ。

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