JP2017002963A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】ナット内部に潤滑剤が多量に充填されてもシール部材の変形を抑え、シール部材の内周面とねじ軸の外周面とのすきまから効率よく潤滑剤の排出を可能とし得るボールねじを提供する。
【解決手段】このボールねじ１は、ねじ軸１０と、そのねじ軸１０に対し複数のボール３０を介して相対移動可能に外嵌するナット２０とを備えている。そして、このナット２０の軸方向両端部には、ナット２０の内周面とねじ軸１０の外周面との間をシールするラビリンスシール（シール部材）６０が介装されている。このラビリンスシール６０は、内側にシール変形防止板７０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボールねじに関する。

従来より、ボールねじは、その駆動時に想定される発熱量が大きい使用条件や、その稼働率が高い使用条件など、比較的過酷な環境で使用されることも少なくない。そのため、このような過酷な環境で使用されるボールねじでは、その潤滑用のグリースを大量にナット内に充填する場合がある。このようなボールねじにおけるグリースの排出構造が特許文献１に開示されている。

この特許文献１に記載の技術によれば、図４に示すように、シール部材１２５の外径は、ナット１１２の凹部１２６の内径よりも若干小さくされており、シール１２５の外周部と凹部１２６の内周部には半径方向隙間１３４が形成されている。そして、潤滑剤がナット１１２内に充填されてナット１１２内にいっぱいに満たされると、半径方向隙間１３４及び軸方向隙間１３５を通って、余分な潤滑剤がナット１１２外に排出される。

特開２０１１−１３３０４９号公報

しかしながら、実際に使用されるボールねじでは、ナットの半径方向隙間から余分な潤滑剤を排出することが好ましくない使用状況がある。そこで、ナットの半径方向隙間を設けず、軸方向隙間から余分な潤滑剤を排出するとなると、シール部材に高い圧力がかかり、シール部材が変形すると共に、軸方向隙間以外からも潤滑剤が漏れる可能性があり、改善の余地があった。

そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、ナット内部に潤滑剤が多量に充填されてもシール部材の変形を抑え、シール部材の内周面とねじ軸の外周面とのすきまから効率よく潤滑剤の排出を可能とし得るボールねじを提供することにある。

上記目的を達成するためのボールねじのある態様は、軸方向に延び、外周面に螺旋状の螺旋溝が設けられたねじ軸と、
上記螺旋溝に対向する螺旋溝を内周面に有し、該螺旋溝と上記ねじ軸の螺旋溝との間に配置された複数のボールを介して上記ねじ軸に螺合する円筒状のナットと、
上記ナットの軸方向の両端部に設けられ、円環形状をなして上記ねじ軸の外周面と上記ナットの内周面との間に介装されるシール部材と、
上記シール部材のそれぞれの内側に配置され、円環形状をなして上記ねじ軸の外周面と上記ナットの内周面との間に介装されるシール変形防止板とを有する。

ここで、上記ボールねじにおいては、上記シール変形防止板が鋼材よりなるものでもよい。
また、上記ボールねじにおいては、上記シール部材には、当該シール部材を周方向に分断する切り欠き部が設けられてもよい。
また、上記ボールねじにおいては、上記シール変形防止部材及び上記シール部材のそれぞれの対向面に、周方向の位置合わせ用の嵌合部又は係合部が設けられてもよい。

本発明の一態様によれば、ナット内部に潤滑剤が多量に充填されてもシール部材の変形を抑え、シール部材の内周面とねじ軸の外周面とのすきまから効率よく潤滑剤の排出を可能とし得るボールねじを提供することができる。

ボールねじのある実施形態におけるボールねじの構成を示す部分断面図である。 ボールねじの他の実施形態におけるシール部材の構成を示す斜視図である。 ボールねじの他の実施形態におけるシール部材及びシール変形防止部材に設けられる嵌合部及び係合部の構成を示す図であり、（ａ）は嵌合部の構成を示す斜視図、（ｂ）は係合部の構成を示す斜視図である。 従来のボールねじの構成を示す断面図である。

以下、ボールねじの実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書においては、ねじ軸が延びる長手方向を軸方向とし、その軸方向と直交する方向を径方向とする。また、これらの方向は、ナット及びシール部材については、ねじ軸に組み付けられた状態において同様とする。
また、本実施形態のボールねじは、ボール循環チューブを介してボールを循環させる外部循環方式の例である。

図１は、ボールねじのある実施形態におけるボールねじの構成を示す部分断面図である。
図１に示すように、ボールねじ１は、ねじ軸１０と、ナット２０と、転動体としてのボール３０と、シール部材６０と、シール変形防止板７０とを有する。

ねじ軸１０は、軸方向に延び、外周面に螺旋状の螺旋溝１１が設けられている。そして、このねじ軸１０に、その外径より大きな内径をもつ略円筒状のナット２０が外嵌している。なお、この例では、ナット２０の一端側には、フランジ２４が形成されている。

ナット２０は、その内周面に、ねじ軸１０の螺旋溝１１に対応する螺旋状の螺旋溝２１を有しており、これらナット２０の螺旋溝２１とねじ軸１０の螺旋溝１１とは互いに対向して両者の間に螺旋状の軌道４０を形成している。そして、この軌道４０には複数のボール３０が転動可能に装填されている。

また、ナット２０の外周面には、その一部を平坦にした据え付け面２２がフライス等で加工され、この据え付け面２２に軌道４０に連通する一対の取付け孔２３がねじ軸１０を跨ぐように形成されている。そして、この一対の取付け孔２３に、略Ｕ字状をなす循環チューブ５０の両端をそれぞれ嵌め込むことにより、この循環チューブ５０によって、ボール３０を軌道４０の一端部から掬い上げ軌道４０の他端部に戻すことによってボール３０の無限循環路を形成している。

また、ナット２０の両端には、ボールねじ用シール部材として、ナット２０の内周面とねじ軸１０の外周面との間の環状間隙をシールする接触型のシール部材６０がそれぞれ介装されている。このシール部材６０は、ねじ軸１０の外周面に対して、所定の間隙を有して非接触となるようナット２０の内周面に設置される。すなわち、シール部材６０は「ラビリンスシール」としての態様をなす。

さらに、ナットの両端に設けられるシール部材６０，６０のそれぞれの内側にシール変形防止板７０が配置されている。このシール変形防止板７０は、円環形状をなしてねじ軸１０の外周面とナット２０の内周面との間に介装される。このシール変形防止板７０もまた、ねじ軸１０の外周面に対して、所定の間隙を有して非接触となるようナット２０の内周面に設置される。ここで、上記「（シール部材６０，６０のそれぞれの）内側」とは、シール部材６０，６０が互いに対向する向きを指すものである。また、シール変形防止板７０の内径寸法は、シール部材の内径寸法と同じである。さらに、シール変形防止板７０は、鋼製であることが好ましく、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）からなることがより好ましい。

このように構成されたボールねじ１は、ねじ軸１０、又はナット２０のいずれか一方の回転動作により、他方がねじ軸１０の軸線方向にボール３０の転動を介して相対移動することができる。そして、この相対移動の際には、ボール３０が軌道４０を転動しつつ移動するが、ボール３０が軌道４０の一端に至ると、ボール３０は循環チューブ５０の一端部からその管内に掬い上げられて内部の通路で案内され、他端部から再び軌道４０に入るという循環を繰り返すことでナット２０（又はねじ軸１０）を継続して移動させていくことができる。

そして、シール部材６０は、その内側にシール変形防止板７０が設けられていることにより、ナット２０内に十分に充填された潤滑剤による圧力をシール部材６０の内側の端面に直接与えず、シール部材６０の変形を抑えることができる。すなわち、シール変形防止板７０が設けられなければシール部材６０の内側の端面に働くはずの圧力をシール変形防止板７０が受け止める。その結果としてシール部材６０の変形が抑えられ、余分な潤滑剤は、ねじ軸１０の外周面とシール部材６０の内周面との間からナット２０の外に排出される。したがって、ナット内部に潤滑剤が多量に充填されてもシール部材６０の変形を抑え、効率よく潤滑剤の排出を可能とし得るボールねじを提供することができる。
また、シール変形防止板７０は、シール部材６０の内側に設けられるため、ボールねじの外観の変化に影響しない。

また、シール変形防止板７０は、シール部材６０を、その内側から支持するように設置されればよいので、ねじ軸１０の螺旋溝１１に応じて形成される部分を要しない円環形状をなす。したがって、転動体の径やリードに関係なく同じ規格のシール変形防止板７０が使用できるため、使い勝手がよく、製造コストの低減にも寄与する。

（他の実施形態）
次に、ボールねじの他の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した実施形態と同様の部材及び部位には、同じ符号を付し、その重複する説明は省略する。すなわち、本実施形態にあっては、上記実施形態と同等の構造のボールねじにおいて、シール部材の形状やシール変形防止板７０の形状を変更したものである。

図２は、ボールねじの他の実施形態におけるシール部材の構成を示す斜視図である。また、図３は、ボールねじの他の実施形態におけるシール部材及びシール変形防止部材に設けられる嵌合部及び係合部の構成を示す図であり、（ａ）は嵌合部の構成を示す斜視図、（ｂ）は係合部の構成を示す斜視図である。なお、図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ、シール部材６０とシール変形防止部材７０とが互いに対向する面を向けて示している。

図２に示すように、シール部材６０には、当該シール部材を周方向に分断する切り欠き部６１が設けられてもよい。この切り欠き部６１が設けられることにより、シール部材の周方向の変形が容易になり、ねじ軸とナットとを組み立てた後にシール部材をナットに組み合わせることが可能となる。

また、図３（ａ）に示すように、シール部材６０に複数の凹部６２を、シール変形防止部材７０に対向する面に周方向に設け、シール変形防止部材７０のシール部材６０に対向する面には各凹部６２に対応する凸部７１を複数設けてもよい。凹部６２及び凸部７１はそれぞれ、対角線上に、かつ周方向に均等に設けられることが好ましい。

これら複数の凸部７１は、その設けられた面をシール部材６０に対向させてシール部材６０とシール変形防止部材７０とを重ね合わせることにより、各凹部６２に嵌合する。これら凹部６２と凸部７１との組合せが「嵌合部」を構成する。

このように、シール部材６０及びシール変形防止部材のそれぞれの対向面に、嵌合部を構成する部材が設けられることによって、シール部材の変形を抑え、効率よく潤滑剤の排出を可能とする効果に加え、シール部材６０とシール変形防止部材７０とを周方向で位置合わせ（位相合わせ）することができる。なお、このような構成において、シール部材６０だけをナット２０に固定し、シール変形防止部材７０はナット２０に直接固定することなく、嵌合部を介してシール部材６０に固定するようにしてもよい。これにより、組立に要する工程を減らすことができ、歩留まりが向上する。

また、図３（ｂ）に示すように、シール部材６０に複数の係止部６３を、シール変形防止部材７０に対向する面に周方向に設け、シール変形防止部材７０のシール部材６０に対向する面には各係止部６３に対応する爪部７２を複数設けてもよい。係止部６３及び爪部７２はそれぞれ、対角線上に、かつ周方向に均等に設けられることが好ましい。

これら複数の爪部７２は、その設けられた面をシール部材６０に対向させてシール部材６０とシール変形防止部材７０とを重ね合わせることにより、各係止部６３に係合する。これら係止部６３と爪部７２との組合せが「係合部」を構成する。

このように、シール部材６０及びシール変形防止部材のそれぞれの対向面に係合部を構成する部材が設けられることによって、シール部材の変形を抑え、効率よく潤滑剤の排出を可能とする効果に加え、シール部材６０とシール変形防止部材７０とを周方向で位置合わせ（位相合わせ）することができる。なお、このような構成において、シール部材６０だけをナット２０に固定し、シール変形防止部材７０はナット２０に直接固定することなく、係合部を介してシール部材６０に固定するようにしてもよい。これにより、組立に要する工程を減らすことができ、歩留まりが向上する。

以上、本発明に係るボールねじについて説明したが、本発明に係るボールねじは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、シール変形防止板の形状をねじ軸の螺旋溝に倣う形状としなかったが、シール変形防止板の形状をねじ軸の螺旋溝に倣う形状としてもよい。その場合は、転動体の径やリードに応じてシール変形防止板の形状が規定される。

１ ボールねじ
１１ 螺旋溝
１０ ねじ軸
２１ 螺旋溝
３０ ボール
２０ ナット
４０ 軌道
５０ ボール循環チューブ
２２ 据え付け面
２３ 取付け孔
２４ フランジ
６０ ラビリンスシール（シール部材）
６１ 切り欠き部
６２ 凹部（嵌合部）
６３ 係止部（係合部）
７０ シール変形防止板
７１ 凸部（嵌合部）
７２ 爪部（係合部）

Claims (4)

1. 軸方向に延び、外周面に螺旋状の螺旋溝が設けられたねじ軸と、
   前記螺旋溝に対向する螺旋溝を内周面に有し、該螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝との間に配置された複数のボールを介して前記ねじ軸に螺合する円筒状のナットと、
   前記ナットの軸方向の両端部に設けられ、円環形状をなして前記ねじ軸の外周面と前記ナットの内周面との間に介装されるシール部材と、
   前記シール部材のそれぞれの内側に配置され、円環形状をなして前記ねじ軸の外周面と前記ナットの内周面との間に介装されるシール変形防止板とを有することを特徴とするボールねじ。
2. 前記シール変形防止板が鋼材よりなる請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記シール部材には、当該シール部材を周方向に分断する切り欠き部が設けられる請求項１又は２に記載のボールねじ。
4. 前記シール変形防止部材及び前記シール部材のそれぞれの対向面に、周方向の位置合わせ用の嵌合部又は係合部が設けられる請求項１〜３の何れか一項に記載のボールねじ。

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