JP3726471B2 - ボールねじ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、循環駒を有する循環駒式のボールねじに関し、詳しくは、リテーナの強度を十分に確保すると共に十分な負荷容量を確保しながら、長期間にわたって作動性を良好に維持できる循環駒式のボールねじに関する。
【0002】
【従来の技術】
ボールねじでは、ねじ軸の外周面及びナットの内周面に、互いに対応する螺旋状のねじ溝が形成され、双方のねじ溝により形成された螺旋状溝の空間内に多数のボールが転動自在に配置されている。ねじ軸とナットを相対的に回転させて一方を軸方向に移動させると、多数のボールの転動を介してねじ軸とナットが滑らかに相対螺旋運動するようになっている。
【0003】
このようなボールねじのうち、循環駒を有する循環駒式のボールねじでは、ナットに設けた循環駒の循環路に沿って、ボールがねじ軸のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝に戻って循環するようになっているため、ボールを戻すための循環路を短く構成することができ、ボールの循環抵抗が小さく、トルク変動を小さくすることができる。
【0004】
しかし、この循環駒式のボールねじでは、ボールがねじ溝内に密に配置されており、個々のねじ溝内を同方向に転動するが、その際、隣接するボール同士の接触点では、互いに逆方向に転動するボールが接触して、相互に転動を妨げる結果、この接触点ですべりを生じ、ボールの自由な転動が妨げられ、トルク抵抗が大きくなるといったことがある。
【0005】
このようなトルク抵抗を低減するため、負荷を受けるボールの間に、これよりも僅かに小径とされたスペーサボールを介在させることも行われているが、負荷を受けるボールの間隔が離れ、負荷を受けるボールの個数が約半分になってしまい、ボールねじの負荷容量が半減するといったことがある。
【0006】
また、トルク抵抗を低減するため、図14に示すようなリテーナを有する循環駒式のボールねじが用いられることがある。このボールねじでは、ねじ軸とナットの間に、多数のボールを夫々転動自在に保持する多数の丸孔2が形成されたリテーナ1が設けられている。これにより、ボール同士が接触することを防止でき、すべり抵抗によるトルク抵抗を低減することができる。
【0007】
しかし、リテーナ1の丸孔2は、ボールの軸方向の移動を制限していることから、ねじ軸が定位置で回転されて、ナットが非回転で軸方向に移動される場合には、リテーナ1は、ナットの移動量の半分だけ軸方向に移動し、ナットに対して位置ずれされるといったことがある。そのため、ナットの軸方向の長さは、リテーナ1のナットに対する位置ずれ分を見込んで、比較的長くしなければならないといった問題がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解決するため、実公平2−5145号公報には、トルク抵抗を低減すると共にナットの軸方向の長さを短く抑えた循環駒式のボールねじが開示されている。この循環駒式のボールねじを図15に示す。ねじ軸3のねじ溝4とナット5のねじ溝6との間に、多数のボール7が介装されている。ナット5には、循環路9を有する循環駒8が嵌合され、この循環路9に沿って、ボール7がねじ軸3のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝4に戻って循環するようになっている。さらに、ねじ軸3とナット5との間には、多数のボール7を夫々転動自在に保持する多数の長孔11が形成されたリテーナ10が設けられ、リテーナ10の両端部は、止め輪12によりナット5に対して移動しないようにされている。
【0009】
このリテーナ10の長孔11は、複数のねじ溝4にまたがるように軸方向に延在されているため、ねじ軸3が定位置で回転されて、ナット5が非回転で軸方向に移動される場合、循環駒8の循環路9を通って隣接するねじ溝4に移動しようするボール7は、リテーナ10の長孔11に沿って軸方向に移動できるため、リテーナ10は、ナット5と共に移動することができ、ナット5に対して軸方向に位置ずれするといったことがない。また、リテーナ10を用いているため、隣接するボール同士の接触がなく、すべり抵抗によるトルク抵抗を低減することもできる。
【0010】
このような循環駒式のボールねじでは、循環駒8の個数を増加して、ボールねじの循環回路数を増加した場合には、リテーナ10も軸方向に長くされて長孔11も軸方向に長くされる必要がある。
【0011】
しかしながら、このように、長孔11が軸方向に長く形成された場合には、リテーナ10の強度が弱くなり、リテーナ10の強度を十分に確保できないといったことがある。
【0012】
また、ボールねじの循環回路数を増加した場合、夫々の循環路9には、加工誤差が存在し、各循環路9でのボールの転がり方が異なるため、トルク抵抗が各循環路9で異なり、トルク変動が生起されるといったことがある。
【0013】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ナットの軸方向の長さをリテーナを設けない場合と同様とし、周方向に隣接するボール同士の接触を防止してトルク抵抗および騒音を低減し、リテーナの強度を十分に確保し、これにより、十分な負荷容量を確保しながら、長期間にわたって作動性を良好に維持できるボールねじを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の目的達成のため、本発明に係るボールねじは、ボールがねじ軸のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝に戻るようにボールを循環させる循環路を有する循環駒をボールナットに嵌合したボールねじにおいて、
ボールを周方向に離間して保持すると共に、該ボールを保持する部分が幅方向の一側に切欠き部を有するか、もしくは該ボールを径方向内方から保持する半円部が形成されたくし状部を有し、ボールが前記循環路を通過する際に弾性的に屈曲又は湾曲する柔軟部を有するリテーナを具備することを特徴とする。
【0015】
このように、本発明では、ボールを周方向に離間して保持するリテーナが弾性的に屈曲又は湾曲する柔軟部を有しているため、ボールが循環駒の循環路を通ってねじ軸のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝に戻るように循環する際、リテーナは、その柔軟部が弾性的に屈曲又は湾曲して、循環路内を移動するボールを一方のねじ溝から隣接するねじ溝にスムーズに案内することができ、ボールの循環作動性を良好に維持できる。
【0016】
また、本発明では、リテーナの柔軟部が循環路のボールを案内する役目を果たしているため、従来のように、循環路のボールを案内するための丸孔又は長孔をリテーナに設ける必要がなく、ナットの軸方向の長さをリテーナを設けない場合と同様とすることができる。
【0017】
さらに、ボールを周方向に離間して保持するリテーナを用いているため、周方向に隣接するボール同士の接触がなく、すべり抵抗によるトルク抵抗を低減することもできる。
【0018】
さらに、ボールが循環駒の循環路を通過してリテーナの柔軟部が弾性的に屈曲又は湾曲する際、この柔軟部にかかる曲げ応力やねじり応力は極めて小さく、繰り返し弾性変形されたとしても、疲労破壊といった虞れもなく、リテーナの強度を十分に確保することができる。
【0019】
さらに、ボールを周方向に離間して保持するリテーナを用いており、スペーサボールを用いる場合に比べて、周方向に隣接するボール間の間隔を小さくできるため、スペーサボールを用いる循環駒式のボールねじのように負荷容量が小さくなるといったことがなく、十分な負荷容量を確保できる。
【0020】
このように、本発明によれば、リテーナの強度を十分に確保すると共に十分な負荷容量を確保しながら、長期間にわたってボールの循環作動性を良好に維持することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1乃至図6を参照して、本発明の第1実施の形態に係るボールねじを説明する。図1は、第1実施の形態に係る循環駒式のボールねじの斜視図である。図2は、図1に示した循環駒の斜視図である。図3は、第1実施の形態に係る循環駒式のボールねじに装着するリテーナの側面図である。図4は、図3に示したリテーナを軸方向から視た図である。図5は、第1実施の形態に係る循環駒式のボールねじの縦断面図である。図6は、図3乃至図5に示したリテーナを延在した図である。
【0022】
図1及び図2に示すように、循環駒式のボールねじでは、外周面21aに螺旋状のねじ溝21bを有するねじ軸21に、内周面22aにねじ溝22bを有するボールナット22が多数のボール23を介して螺合されている。ボールナット22の円筒胴部には、対向した両ねじ溝21b,22bで形成された螺旋空間内を転動しつつ移動するボール23を導いて循環させるための循環路31を有する樹脂製の循環駒30が嵌着されている。この循環路31は、ほぼS字状に湾曲しており、A点から循環路31に沿って進んだボール23がねじ軸21の外周面(ランド部)21aを乗り越え、D点でねじ軸21のねじ溝21bとナット22のねじ溝22bとの間に入り、もとのA点に戻る循環を繰り返すようになっている。
【0023】
次いで、図3乃至図6に示すように、本実施の形態では、ボール23を周方向に離間して保持するリテーナ40が設けられている。このリテーナ40は、弾性変形できる樹脂製であって、薄板帯状に形成されている。このリテーナ40には、ボール23に係合する丸孔41が形成され、丸孔41の一側には、互い違いに切欠き部42が形成され、丸孔41の他側には、切り欠かれていない接続部43が形成されている。この接続部43は、弾性的に屈曲又は湾曲する柔軟部を構成している。
【0024】
図5に示すように、リテーナ40は、ねじ軸21のランド部21aとナット22のランド部22aとの間に配設されて、径方向に規制されている。
【0025】
このように構成されているため、ボール23が循環駒30の循環路31を通ってねじ軸21のねじ山21aを乗り越えて隣接するねじ溝21b,22bに戻るように循環する際、図3に示すように、リテーナ40は、符号44で示す部分で弾性的に湾曲し、切欠き部42は開くと共に、接続部43は弾性的に湾曲する。
【0026】
このようなリテーナ40の弾性的な湾曲により、循環路31内のボール23を、一方のねじ溝21b,22bから隣接するねじ溝21b,22bにスムーズに案内することができ、ボール23の循環作動性を良好に保つことができる。
【0027】
この接続部43が弾性的に湾曲する際、切欠き部42が開くようにしているため、湾曲する曲率が小さく、この接続部43にかかる曲げ応力やねじり応力は極めて小さく、接続部43が繰り返し弾性変形されたとしても、疲労破壊するといった虞れもなく、リテーナ40の強度を長期間にわたり十分に確保することができる。
【0028】
また、リテーナ40の弾性的な湾曲により、循環路31のボール23を案内することができるため、従来のように、循環路31のボール23を案内するための丸孔又は長孔をリテーナに設ける必要がなく、ナット22の軸方向の長さをリテーナを設けない場合と同様とすることができる。
【0029】
さらに、ボール23を周方向に離間して保持するリテーナ40を用いているため、周方向に隣接するボール23同士の接触がなく、すべり抵抗によるトルク抵抗を低減することもできる。
【0030】
さらに、ボール23を周方向に離間して保持するリテーナ40を用いており、スペーサボールを用いる場合に比べて、周方向に隣接するボール23間の間隔を小さくできるため、スペーサボールを用いる循環駒式のボールねじのように負荷容量が小さくなるといったことがなく、十分な負荷容量を確保できる。
【0031】
さらに、図7に、第1実施の形態の変形例に係るリテーナを示す。この変形例では、リテーナ40一側に、切欠き部42が形成されており、他側に、接続部43が形成されている。この場合にも、リテーナ40は弾性的に湾曲することができ、循環路31内のボール23をスムーズに案内することができる。なお、リテーナ40の丸孔41は、この形状に限定されるものではなく、多角形であってもよい。
【0032】
次に、図8乃至図11を参照して、本発明の第2実施の形態に係るボールねじを説明する。図8は、第2実施の形態に係る循環駒式のボールねじに装着するリテーナの側面図である。図9は、図8に示したリテーナを軸方向から視た図である。図10は、第2実施の形態に係る循環駒式のボールねじの縦断面図である。図11は、図8乃至図10に示したリテーナを延在した図である。
【0033】
本実施の形態では、リテーナ50は、弾性変形できる樹脂製であって、薄板帯状に形成されており、図11に示すように、リテーナ50には、ボール23径方向内方から保持する半円部51が形成されており、これら半円部51の間に突起部52が形成され、ボール23を片側から保持するくし状形状とされている。この半円部51の底部が、弾性的に屈曲又は湾曲する柔軟部を構成している。
【0034】
図10に示すように、リテーナ50は、ねじ軸21のねじ溝21b内に配設されて、径方向および軸方向に規制されている。また、突起部52は、ボール23を保持できるように、上部ほど拡がった形状に形成されている。なお、リテーナ50は、ナット22のねじ溝22b内に配設して、径方向および軸方向に規制してもよい。
【0035】
このように構成されているため、ボール23が循環駒30の循環路31を通ってねじ軸21のねじ山21aを乗り越えて隣接するねじ溝21b,22bに戻るように循環する際、図11に示すように、リテーナ50の半円部51の底部は、薄くなっているため、図8に示すように、リテーナ50は、符号53で示す部分で弾性的に屈曲する。同時に、図9に示すように、リテーナ50は、符号54で示す部分で、ボール23循環路31を通過するのに対応して、径方向外方に膨出する。
【0036】
このようなリテーナ50の弾性的な変形により、循環路31内のボール23を、一方のねじ溝21b,22bから隣接するねじ溝21b,22bにスムーズに案内することができ、ボール23の循環作動性を良好に保つことができる。
【0037】
また、このリテーナ50の弾性変形の際、半円部51の底部にかかる曲げ応力やねじり応力は極めて小さく、繰り返し弾性変形されたとしても、疲労破壊するといった虞れもなく、リテーナ50の強度を長期間にわたり十分に確保することができる。
【0038】
次に、図12に、第2実施例におけるリテーナの変形例を示す。この変形例では、リテーナ50の突起部52の形状が種々に変形されている。なお、各図において、左図は、ボールねじの軸方向に沿った断面図であり、右図は、ボールねじの径方向に沿った断面図である。
【0039】
図12(a)では、右図のように、ボール23,23の間に、ボール23の球面に沿った形状に突起部52が形成されており、左図のように、突起部52は、円形に形成されている。
【0040】
図12(b)では、右図のように、ボール23,23の間に、平板状に形成された突起部52が設けられ、左図のように、この突起部52は、軸方向には、三角形に形成されている。
【0041】
図12(c)では、右図のように、ボール23,23の間に、平板状に形成された突起部52が設けられ、左図のように、この突起部52は、軸方向には、円形に形成されている。
【0042】
次に、図13に、第2実施例におけるリテーナの他の変形例を示す。この変形例では、リテーナ50のねじ溝21b内に配設される部位55の形状が種々に変形されている。なお、各図は、ボールねじの軸方向に沿った断面図である。
【0043】
図13(a)では、このリテーナ50のねじ溝21b内に配設される部位55は、円形に形成されている。
【0044】
図13(b)では、このリテーナ50のねじ溝21b内に配設される部位55は、四角形に形成されている。
【0045】
図13(c)では、このリテーナ50のねじ溝21b内に配設される部位55は、三角形に形成されている。
【0046】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ボールが循環駒の循環路を通って循環する際、リテーナは、その柔軟部が弾性的に屈曲又は湾曲して、循環路内を移動するボールを一方のねじ溝から隣接するねじ溝にスムーズに案内することができ、ボールの循環作動性を良好に維持できる。
【0048】
また、本発明では、リテーナの柔軟部が循環路のボールを案内する役目を果たしているため、ナットの軸方向の長さをリテーナを設けない場合と同様とすることができる。
【0049】
さらに、ボールを周方向に離間して保持するリテーナを用いているため、周方向に隣接するボール同士の接触がなく、すべり抵抗によるトルク抵抗を低減することもできる。
【0050】
さらに、リテーナの柔軟部にかかる曲げ応力やねじり応力は極めて小さく、繰り返し弾性変形されたとしても、疲労破壊といった虞れもなく、リテーナの強度を十分に確保することができる。
【0051】
さらに、ボールを周方向に離間して保持するリテーナを用いており、スペーサボールを用いる場合に比べて、周方向に隣接するボール間の間隔を小さくできるため、スペーサボールを用いる循環駒式のボールねじのように負荷容量が小さくなるといったことがなく、十分な負荷容量を確保できる。
【0052】
このように、本発明によれば、リテーナの強度を十分に確保すると共に十分な負荷容量を確保しながら、長期間にわたってボールの循環作動性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施の形態に係る循環駒式のボールねじの斜視図である。
【図2】図1に示した循環駒の斜視図である。
【図3】第1実施の形態に係る循環駒式のボールねじに装着するリテーナの側面図である。
【図4】図3に示したリテーナを軸方向から視た図である。
【図5】第1実施の形態に係る循環駒式のボールねじの縦断面図である。
【図6】図3乃至図5に示したリテーナを延在した図である。
【図7】第1実施の形態の変形例に係るリテーナを延在した図である。
【図8】第2実施の形態に係る循環駒式のボールねじに装着するリテーナの側面図である。
【図9】図8に示したリテーナを軸方向から視た図である。
【図10】第2実施の形態に係る循環駒式のボールねじの縦断面図である。
【図11】図8乃至図10に示したリテーナを延在した図である。
【図12】各(a)(b)(c)は、第2実施例の変形例に係るリテーナの断面図である。
【図13】各(a)(b)(c)は、第2実施例の他の変形例に係るリテーナの断面図である。
【図14】従来に係る循環駒式のボールねじに装着するリテーナの斜視図である。
【図15】他の従来に係る循環駒式のボールねじの断面図である。
【符号の説明】
21 ねじ軸
21a ねじ山
21b ねじ溝
22 ボールナット
22a ねじ山
22b ねじ溝
23 ボール
30 循環駒
31 循環路
40 リテーナ
41 丸孔
42 切欠き部
43 接続部(柔軟部)
50 リテーナ
51 半円部
52 突起部
Claims (2)
- ボールがねじ軸のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝に戻るようにボールを循環させる循環路を有する循環駒をボールナットに嵌合したボールねじにおいて、ボールを周方向に離間して保持すると共に、該ボールを保持する部分が幅方向の一側に切欠き部を有し、ボールが前記循環路を通過する際に弾性的に屈曲又は湾曲する柔軟部を有するリテーナを具備することを特徴とするボールねじ。
- ボールがねじ軸のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝に戻るようにボールを循環させる循環路を有する循環駒をボールナットに嵌合したボールねじにおいて、ボールを周方向に離間すると共に該ボールを径方向内方から保持する半円部が形成されたくし状部を有し、ボールが前記循環路を通過する際に弾性的に屈曲又は湾曲する柔軟部を有するリテーナを具備することを特徴とするボールねじ。
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