ボールねじ装置
【課題】負荷ボール通路と方向転換路との境界部分の段差をなくしてボールのスムーズな循環を可能にするボールねじ装置を提供する。
【解決手段】ボールねじ装置は、外周面に螺旋状の第１ボール転動溝が形成されたねじ軸と、多数のボールを介してねじ軸に螺合するナット部材３とから構成され、ナット部材３にはねじ軸と略平行なボール戻し孔が貫通形成されると共にこのボール戻し孔の端部と第２ボール転動溝１２の端部とを連結してボールの無限循環路を構成する一対の方向転換路が貫通孔４０の接線方向に延在するように形成され、第２ボール転動溝１２に連続するように開放溝４７が形成されたナット本体４に案内溝４５が形成された循環部５１を有するエンドプレート５を装着することで互いに対向配置された開放溝４７および案内溝４５により方向転換路が構成される。
【解決手段】ボールねじ装置は、外周面に螺旋状の第１ボール転動溝が形成されたねじ軸と、多数のボールを介してねじ軸に螺合するナット部材３とから構成され、ナット部材３にはねじ軸と略平行なボール戻し孔が貫通形成されると共にこのボール戻し孔の端部と第２ボール転動溝１２の端部とを連結してボールの無限循環路を構成する一対の方向転換路が貫通孔４０の接線方向に延在するように形成され、第２ボール転動溝１２に連続するように開放溝４７が形成されたナット本体４に案内溝４５が形成された循環部５１を有するエンドプレート５を装着することで互いに対向配置された開放溝４７および案内溝４５により方向転換路が構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多数のボールを介してねじ軸とナット部材とが螺合したボールねじ装置は公知である。この種のボールねじ装置は、ねじ軸の外周面に形成された螺旋状の第１ボール転動溝とナット部材の内周面に形成された螺旋状の第２ボール転動溝とが互いに対向して負荷ボール通路を構成しており、ボールはこの負荷ボール通路内を転動しながらねじ軸とナット部材との間で荷重を負荷する。また、ナット部材には負荷ボール通路を転動し終えたボールを再度負荷ボール通路へ循環させるための無負荷通路が備わっており、ねじ軸とナット部材との相対的な回転に伴い、ボールが無負荷通路から負荷ボール通路へと無限循環するように構成されている。
【０００３】
ナット部材は、ナット本体と当該ナット本体の両端面に装着される一対のエンドキャップとから構成される。エンドキャップには、第２ボール転動溝からボールを離脱させる導入部と、離脱したボールを無負荷通路へと導く方向転換路が形成されており、エンドキャップをナット本体に装着することによって負荷ボール通路と方向転換路とが連通連結されてボールの無限循環路が完成するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４８５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ナット本体とエンドキャップとの接合部分において、ナット本体の負荷ボール転動路と方向転換路との境界部分に段差が生じることにより、負荷ボール転動路を転動してきたボールが方向転換路へと進入する際に上記段差に衝突してしまい、無限循環路内をボールがスムーズに循環することができなくなってしまう。
このような不具合は、ボールねじ装置を低速駆動させる場合にはそれほど問題にはならないものの、ボールねじ装置を高速駆動させた場合に顕著に現れる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、負荷ボール通路と方向転換路との境界部分の段差をなくしてボールのスムーズな循環を可能にするボールねじ装置を提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のボールねじ装置は、外周面に螺旋状の第１ボール転動溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸が貫通する貫通孔を有して略円筒状に形成されると共に、内周面には前記ねじ軸の前記第１ボール転動溝と相対向して螺旋状の負荷ボール通路を構成する螺旋状の第２ボール転動溝が形成され、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合するナット部材とから構成され、前記ナット部材には前記ねじ軸と略平行なボール戻し孔が貫通形成されると共に、このボール戻し孔の端部と前記第２ボール転動溝の端部とを連結して前記ボールの無限循環路を構成する一対の方向転換路が前記貫通孔の接線方向に延在するように形成されたボールねじ装置において、前記第２ボール転動溝に連続するように第１方向転換溝が形成されたナット本体に第２方向転換溝が形成された循環部を装着することで互いに対向配置された前記第１方向転換溝および前記第２方向転換溝により前記方向転換路が構成されることを特徴とする。
【０００８】
従来では、方向転換路が循環部のみから構成されていたため、循環部をナット本体に装着するとこれらの境界部分に段差が生じてしまっていた。この場合、ボールが方向転換路内に進入する際にこの段差を乗り越えることになり、スムーズに循環させることができない。これはボールねじ装置を高速駆動させた場合に顕著に現れてしまう。
【０００９】
これに対して本発明では、ナット部材を構成するナット本体と循環部とが互いに協働することで方向転換路が構成されており、具体的には、ナット本体の第２ボール転動溝に連続するように形成された第１方向転換溝と、ナット本体に固定される循環部に形成された第２方向転換溝とが互いに対向することで方向転換路が構成されている。このため、ねじ軸の側方（軸方向に直交する方向）から見てこれら第１方向転換溝と第２方向転換溝との境界線が方向転換路の延在方向（ボールの進行方向）に倣うようにして形成される。
【００１０】
したがって、ナット本体と循環部との境界部分にボールが乗り越えなければならないほどの段差が形成されにくくなり、方向転換路内にボールがスムーズに進入する。また、上記境界部分からボールが受ける反力が低減されるため、ボールねじ装置を高速回転させたとしても、無限循環路（方向転換路）内をボールがスムーズに転動することになる。よって、信頼性の高いボールねじ装置が得られる。
【００１１】
また、前記第１方向転換溝と前記第２方向転換溝との境界線が前記ボールの循環軌道に沿った前記第２ボール転動溝のリード角の接線に倣うように構成されていてもよい。
これによれば、第１方向転換溝と第２方向転換溝との境界線、つまり、ナット本体と循環部との境界線がボールの転動方向に倣うように形成されるので、負荷ボール通路内を転動してきたボールが方向転換路内をスムーズに転動していくことになる。
【００１２】
また、前記方向転換路は、前記負荷ボール通路に接続された導入部と、前記ボール戻し孔へ向かって湾曲した方向転換部とを有し、前記境界線が前記方向転換部の接線に倣うように構成されていてもよい。
これによれば、負荷ボール通路から方向転換路内に進入してきたボールが導入部から方向転換部へとスムーズに導かれていくことになる。
【００１３】
また、前記第１方向転換溝および前記第２方向転換溝によって形成される曲面が、前記第２ボール転動溝側から前記ボール戻し孔側に向かう従ってゴシックアーチ形状からサーキュラーアーチ形状へと漸次変化している構成としてもよい。
【００１４】
一般的に、ナット本体に形成される第２ボール転動溝の形状がゴシックアーチ形状であるとともに、ボールに対して負荷のかからないボール戻し孔がサーキュラーアーチ形状となっている。このため、第２ボール転動溝に接続される方向転換路の一端側をゴシックアーチ形状とし、ボール戻し孔に連結される方向転換路の他端側をサーキュラーアーチ形状とする。さらに、その延在方向一端側（第２ボール転動溝側）から他端側（ボール戻し孔側）にかけてゴシックアーチ形状からサーキュラーアーチ形状へと漸次変化する構成であるため、第２ボール転動溝から方向転換路内にボールがスムーズに進入するとともにボール戻し孔へとスムーズに転動していくことになる。これにより方向転換路を介してボールの無限循環が良好に行われる。
【００１５】
また、前記循環部が前記ナット本体の軸方向両端部にそれぞれ装着されるエンドプレートと一体に形成されている構成としてもよい。
これによれば、部品点数が削減されてコストを抑えられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のボールねじ装置によれば、負荷ボール通路と方向転換路との境界に段差が形成されることもなく、ボールねじ装置を高速で駆動させた場合であっても無限循環路内をボールがスムーズに転動して行くことになり、信頼性の高い装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に適用したボールねじ装置の概略構成を示す断面図。
【図２】ボールねじ装置の概略構成を示す分解斜視図。
【図３】ボールねじ装置をエンドプレート側から見た断面図。
【図４】ねじ軸の側方から見た部分拡大断面図。
【図５】ナット本体の概略構成を示す断面図。
【図６】プレート取付面側から見たナット部材の構成を示す平面図。
【図７】開放溝を部分的に拡大して示す平面図。
【図８】（ａ），（ｂ）は、開放溝を部分的に拡大して示す斜視図。
【図９】開放溝のクラウニング位置を示す図。
【図１０】開放溝の分割面の傾斜状態を示す図。
【図１１】エンドプレートがナット本体に装着された状態を示す斜視図。
【図１２】エンドプレートの概略構成を示す図。
【図１３】エンドプレートのリード部を拡大して示す斜視図。
【図１４】（ａ）は、ナット本体にエンドプレートが装着された状態を示す平面図、（ｂ）は、ナット本体にエンドプレートが装着された状態を部分的に拡大して示す断面図。
【図１５】リップ部の構成を示す部分拡大図。
【図１６】ナット本体とエンドプレートとの境界部分を示す図。
【図１７】（ａ）は、従来の構成のリップ部近傍を拡大して示す図、（ｂ）は、本発明に係るリップ部近傍を拡大して示す図。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は、方向転換路の形状について部分ごとに説明するための図。
【図１９】導入部の断面形状（ゴシックアーチ溝の断面形状）を示す図。
【図２０】方向転換路における方向転換部の断面形状を示す図。
【図２１】（ａ）は、方向転換路を示す斜視図であって、（ｂ）〜（ｅ）は、導入部においてボールがねじ軸の第１ボール転動溝から離脱する様子を示したもの。
【図２２】（ａ）は従来の方向転換路の構成を示す断面図、（ｂ）は本発明に係る方向転換路の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
図１は、本発明に適用したボールねじ装置の概略構成を示す断面図である。図２は、ボールねじ装置の概略構成を示す分解斜視図である。
図１および図２に示すように、ボールねじ装置１００は、ねじ軸１と、多数のボール２を介してねじ軸１に螺合するナット部材３とから構成され、ねじ軸１とナット部材３との相対的な回転時にボール２を無限に循環させるための無限循環路Ｂを備えている。無限循環路Ｂは、ねじ軸１の内周面とナット部材３の外周面との間に形成された負荷ボール通路Ａと、負荷ボール通路Ａとナット部材３のボール戻し孔４６の両端側を接続する一対の方向転換路Ｃ（Ｃ１，Ｃ２）とによって構成されている。
【００２０】
ナット部材３は、鋼製のナット本体４と、このナット本体４に装着される合成樹脂性の一対のエンドプレート５（５Ａ，５Ｂ）とを有し、これらエンドプレート５Ａ，５Ｂが、ナット本体４の軸方向両端部に嵌合するように装着、固定されることによって、ナット本体４と協働して方向転換路Ｃが構成され、ボール２の無限循環路Ｂが完成される。
【００２１】
このようなボールねじ装置１００では、ナット部材３をねじ軸１に対して相対的に回転させると、これらねじ軸１とナット部材３との相対的な回転によってナット部材３がねじ軸１の方向へ運動する。この際、負荷ボール通路Ａ内をボール２が荷重を受けながら転がる。このため、図１で示されるように無限循環路Ｂ内で互いに隣接するボール２の間にはスペーサ２０が介装されており、ボール２同士が直接的に接触することが防止されている。かかるスペーサ２０は合成樹脂により製作された円盤状の部材であり、その表裏両面にはボール２の球面が着座する球面座が形成されている。
そして、負荷ボール通路Ａの一端まで転がったボール２は、ナット部材３の一端側に形成された方向転換路Ｃを介してボール戻し孔４６内へ進入し、ボール戻し孔４６内を転動した後、ナット部材３の他端側に形成された方向転換路Ｃを介して元の負荷ボール通路Ａに戻される。
【００２２】
図３は、ボールねじ装置をエンドプレート側から見た平面図である。なお、図３では、ボールの循環軌道が分かるようにエンドプレートを一部切り欠いて示している。図４は、ねじ軸の側方から見た部分断面図である。
図３に示すように、本実施形態では、負荷ボール通路Ａと方向転換路Ｃの繋ぎ目において方向転換路Ｃが負荷ボール通路Ａの接線方向と連続になっている。つまり、方向転換路Ｃのねじ軸１側の接続部は、ねじ軸１の第１ボール転動溝１０をねじ軸１の接線方向（Ｙ方向）へ延伸させた方向、すなわち、ねじ軸１の軸線方向（Ｚ方向）から見て、ボール２は負荷ボール通路Ａの円形状の軌道の接線方向に移動するように掬われる。このため、負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２はねじ軸１（負荷ボール通路Ａ）の接線方向へ移動するようにしてねじ軸１の第１ボール転動溝１０（図４）から離脱し、方向転換路Ｃ内に進入することになる。
【００２３】
さらに、方向転換路Ｃは、図４に示すようにねじ軸１（第１ボール転動溝１０）のリード角βに沿ってナット部材３のエンドプレート取付け面４４に対して所定の角度で傾斜している。このため、負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２は、ねじ軸１の側方から見てリード角βに合致させた方向へ導かれ、ボール戻し孔４６の入り口へと案内されることになる。
【００２４】
次に、ボールねじ装置の各構成要素の具体的な形状について述べる。
以下の説明において図４および図５を適宜参照する。また、図５は、ナット本体の概略構成を示す断面図である。
図４に示したように、鋼製からなるねじ軸１の外周には所定のリード（リード角β）を有する螺旋状の第１ボール転動溝１０が形成されている。第１ボール転動溝１０の断面形状は、例えば、２つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ形状に形成されている。ここでは第１ボール転動溝１０の条数を一条に設定してあるが、許容荷重を増加させるために、第１ボール転動溝１０の条数を二条以上に設定しても良い。
【００２５】
図４および図５に示すように、ナット本体４は、中央にねじ軸１の貫通孔４０を有する円筒状に形成されており、その外周面には該ナット本体４をテーブル等の可動体に固定するためのフランジ部４１が突設されている。また、上記貫通孔４０の内周面には、ねじ軸１の第１ボール転動溝１０と相対向する螺旋状の第２ボール転動溝１２が形成されており、ボール２はこれら第１ボール転動溝１０と第２ボール転動溝１２との間で荷重を負荷されながら転動する。
【００２６】
また、このナット本体４の軸方向の両端面には、ねじ軸１の軸方向に対して略垂直なエンドプレート取付け面４４，４４が設けられている。これら取付け面４４，４４の間には、ナット本体４を軸方向へ貫通するようにしてボール直径よりも僅かに大きい内径のボール戻し孔４６が形成されており、ボール２はこのボール戻し孔４６の内部を無負荷状態でナット本体４の軸方向へ転動するようになっている。
【００２７】
更に、各取付け面４４には、ナット本体４の第２ボール転動溝１２から上記ボール戻し孔４６に連続する開放溝（第１方向転換溝）４７が形成されており、この開放溝４７を上記エンドプレート５で覆うことにより、第２ボール転動溝１２とボール戻し孔４６との間でボール２を往来させる方向転換路Ｃが完成する。
具体的には、図４に示すエンドプレート５に設けられた循環部５１の案内溝（第２方向転換溝）４５が開放溝４７に対向配置され、これら開放溝４７と案内溝４５とにより方向転換路Ｃが構成される。案内溝４５および開放溝４７は、ボール２の循環軌道に沿った第２ボール転動溝１２のリード角βに倣うように傾斜しているとともに互いの湾曲面が方向転換路Ｃの周方向で連続している。このため、負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２がその循環軌道に沿ってスムーズに方向転換路Ｃ内へ進入することになる。
【００２８】
なお、上記フランジ部４１に開設された挿通孔はナット本体４を可動体に固定するためのボルト通し孔４３である。
【００２９】
［ナット部材］
図６は、プレート取付面側から見たナット部材の構成を示す平面図である。図７は、開放溝を部分的に拡大して示す平面図である。図８（ａ），（ｂ）は、開放溝を部分的に拡大して示す斜視図である。図９は、開放溝のクラウニング位置を示す図である。図１０は、開放溝の分割面の傾斜状態を示す図である。
【００３０】
図６〜図８に示すように、開放溝４７は、軸方向から見てナット本体４の貫通孔４０から接線方向（Ｙ方向）に伸びるようにして切り欠かれており、エンドプレート５の循環部５１を収容する。開放溝４７は、第１ボール転動溝１０の端部に連続して形成されている。この開放溝４７は、ナット本体４の第２ボール転動溝１２とねじ軸１の第１ボール転動溝１０との間で荷重を負荷しながら転動していたボール２を該荷重から開放するとともに、かかる第１ボール転動溝１０からボール２を離脱させるためのピックアップ部Ｐ１と、このピックアップ部Ｐ１によって第１ボール転動溝１０から離脱したボール２を上記ボール戻し孔４６に送り込むためのターン部Ｔ１とを有する。この開放溝４７は、そのピックアップ部Ｐ１側の端部が第２ボール転動溝１２に連続し、ターン部Ｔ１側の端部がボール戻し孔４６に連続するようにして形成されている。
【００３１】
開放溝４７のピックアップ部Ｐ１における深さ（ナット本体４の半径方向に関する深さ）はターン部Ｔ１に接近するにつれて徐々に深くなるように設定されており、これによって第２ボール転動溝１２から開放溝４７に進入したボール２が徐々にねじ軸１の第１ボール転動溝１０から離脱するようになっている。ここで、ナット本体４に切り欠かれた開放溝４７は、ボール２の循環軌道に沿ったリード角βに倣うように傾斜しているため、第１ボール転動溝１０から開放溝４７へとボール２がスムーズに転動することになる。
【００３２】
また、図７および図８（ａ），（ｂ）に示すように開放溝４７の外方側にはエンドプレート５の循環部５１が接合される接合部１８が形成されている。この接合部１８は、開放溝４７に倣うようにしてその両側に存在する係合面１１８Ａ、１１８Ｂと、取付け面４４に略平行する係合面１１８Ｃとを有する。係合面１１８Ａ，１１８Ｂは、係合面１１８Ｃに接近するにつれて取付け面４４から遠ざかるように徐々に深くなるように湾曲形成されている。また、係合面１１８Ｃは、係合面１１８Ａの先端側と、係合面１１８Ｂの先端側とを繋ぐようにして、ボール戻し孔４６に連通する連通孔４９ａの周囲に円弧形状に形成されている。
【００３３】
また、開放溝４７は、図７に示す軸方向から見てピックアップ部Ｐ１からターン部Ｔ１にかけて幅が径方向外方に次第に拡がるように形成されている。この開放溝４７にはクラウニング加工が施されている。ここで、図９に示すように、開放溝４７と第２ボール転動溝１２との境界領域における分割面６０がナット本体４の第２ボール転動溝１２に干渉しないようにする。つまり、図９中の二点鎖線の丸印で示すクラウニング開始位置を越えないようにする。
【００３４】
また、図１０に示すように本実施形態の開放溝４７は、軸方向に沿う断面において循環部５１との接合部分である係合面１１８Ａ（分割面６０）がターン部Ｔ１の接線方向に沿って傾斜しており、ピックアップ部Ｐ１からターン部Ｔ１へとボール２がスムーズに転動していく。
【００３５】
［エンドプレート］
図１１は、エンドプレートがナット本体に装着された状態を示す斜視図である。図１２は、エンドプレートの概略構成を示す平面図である。図１３は、エンドプレートのリード部を部分的に拡大して示す斜視図である。図１４（ａ）は、ナット本体にエンドプレートが装着された状態を部分的に拡大して示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１５は、リップ部の構成を示す部分拡大図である。図１６は、ナット本体４とエンドプレート５との境界部分を示す図である。図１７は、図１６のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（ａ）は、従来の構成を示す図、（ｂ）は、本実施形態の構成を示す図である。
【００３６】
図１１および図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、エンドプレート５は、ナット本体４側の取付け面４４を部分的に覆うとともにねじ軸１が遊嵌する貫通孔５０を有して略ドーナッツ状に形成され、合成樹脂の射出成形を用いて作製されている。エンドプレート５の貫通孔５０の内径はナット本体４の貫通孔４０の内径に略等しい。
【００３７】
また、このエンドプレート５は単なる平板であるが、図１２（ｂ）に示すように、軸方向一方の取付け面５５にはナット本体４側の開放溝４７とボール戻し孔４６の接続位置に対応する循環部５１が突設されている。
【００３８】
また、図１２（ａ），（ｃ）に示すように、エンドプレート５の循環部５１には、貫通孔５０内に突出するとともにねじ軸１の第１ボール転動溝１０内にも突出するリップ部５２が設けられている（図１２も参照）。リップ部５２は、係合面１５８Ｂの近傍においてその内面が案内溝４５に連続し、案内溝４５が第２ボール転動溝１２からボール２を掬い始めるポイントにて、案内溝４５とともにボール２を両側から抱え込みながら方向転換路Ｃ内に掬い上げることができるように形成されている。
【００３９】
このようなエンドプレート５をナット本体４に固定すると、循環部５１が開放溝４７のボール戻し孔４６側の端部に入り込み、当該循環部５１の内側に形成された案内溝４５がナット本体４側の開放溝４７に対向することになる。案内溝４５は、開放溝４７のピックアップ部Ｐ１に対向するピックアップ部Ｐ２と、開放溝４７のターン部Ｔ１に対向するターン部Ｔ２とを有し、ナット本体４の第２ボール転動溝１２に連続する湾曲面を有している。このような案内溝４５が開放溝４７と組み合わされることによって、負荷ボール通路Ａ（第１ボール転動溝１０、第２ボール転動溝１２）を転動してきたボール２をボール戻し孔４６に向けて９０°方向転換させる方向転換路Ｃが構成されることになる。
【００４０】
また、図１３に示すように、循環部５１にはナット本体４の接合部１８に対応する接合部５８が形成されている。接合部５８は案内溝４５の外方に形成され、軸方向から見てエンドプレート５の貫通孔５０から接線方向に伸びるようにして延在する。この接合部５８は、図１３に示すように、案内溝４５に倣うようにしてその両側に存在する係合面１５８Ａ，１５８Ｂと、循環部５１の先端面であるとともに、取付け面５５と略平行するようにして形成された係合面１５８Ｃとを有する。これら係合面１５８Ａ、１５８Ｂは、循環部５１の基部（貫通孔５０）側から先端側に接近するにつれて取付け面５５から遠ざかるように徐々に軸方向外側に延出している。
【００４１】
そして、図１４（ａ），（ｂ）に示すようにナット本体４にエンドプレート５が装着された状態において、循環部５１の係合面１５８Ａ，１５８Ｂがナット本体４側の係合面１１８Ａ，１１８Ｂに対向するとともに係合面１５８Ｃがナット本体４側の係合面１１８Ｃに対向する。このようにして、案内溝４５と開放溝４７とが組み合わされることで、互いに対向するピックアップ部Ｐ１，Ｐ２によって構成される導入部Ｐと、互いに対向するターン部Ｔ１，Ｔ２によって構成される方向転換部Ｔとを有する方向転換路Ｃが構成される（図１４（ｂ））。方向転換路Ｃは、導入部Ｐにより負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２を掬い上げ、方向転換部Ｔによりボール２をボール戻し孔４６に向けて９０°方向転換させるよう機能する。
ここで、図１５に示すように、開放溝４７および案内溝４５のそれぞれの内面は、互いに組み合わされた状態において方向転換路Ｃの周方向に連続する湾曲面とされているので、ナット本体４とエンドプレート５との接合部分、つまり、方向転換路Ｃの周方向において開放溝４７と案内溝４５との境界部分に段差が生じない構成になっている。さらに、案内溝４５の湾曲面は、ナット本体４の第２ボール転動溝１２およびねじ軸１の第１ボール転動溝１０にそれぞれ連続する湾曲面であるため、方向転換路Ｃの延在方向にも段差が生じない構成となっている。
【００４２】
また、図１６に示すように、開放溝４７と案内溝４５との境界線Ｌ、つまり、ナット本体４とエンドプレート５の循環部５１との境界線Ｌがボール２の循環軌道に沿ったリード角β（図４）に倣うように傾斜している。この境界線Ｌをリード角βになるべく近づける構成とすることで、ナット本体４とエンドプレート５の循環部５１と境界線Ｌがボール２の軌道方向に沿って延在することになり、これらの境界部分によってボール２の進行が妨げられることが防止される。
【００４３】
そして、ナット本体４のフランジ部４１側の取付け面４４にエンドプレート５Ａが装着され、ナット本体４のフランジ部４１とは軸方向反対側の取付け面４４に装着されるエンドプレート５Ｂが装着されると、これらナット本体４と各エンドプレート５Ａ，５Ｂとが協働することで方向転換路Ｃ１，Ｃ２が形成される。負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２は方向転換路Ｃ１を介してボール戻し孔４６へと進入し、ボール戻し孔４６内を転動した後、方向転換路Ｃ２を介して負荷ボール通路Ａ内に再び進入する。
【００４４】
このとき、ボール戻し孔４６内を無負荷状態で転動してきたボール２は、方向転換路Ｃ２内に進入すると、該方向転換路Ｃ２のサーキュラーアーチ形状をなす方向転換部Ｔを無負荷状態で転動した後、ゴシックアーチ形状をなす導入部Ｐにおいて徐々に荷重が負荷されながら負荷ボール通路Ａへと転動していく。
【００４５】
ここで、図１７（ａ）に示すようなエンドプレート単体で方向転換路Ｃを形成する従来の構成の場合、エンドプレート本体６１と当該エンドプレート本体６１に組み合わされるリターンピース６２との各湾曲面６１ａ，６２ａと、エンドプレート本体６１側のリップ部６３の内面とによって、方向転換路Ｃ内を無負荷状態で転動するボール２の幅方向への移動（転動方向に直交する方向）への蛇行を抑えるようになっていた。しかしながら、リップ部６３とボール２との間の隙間分だけボール２が蛇行することになってしまい、この僅かな蛇行が、無負荷領域から負荷領域へとボール２が進入していく際に負荷領域の入口でボール２が詰まってしまう原因となることがあった。
【００４６】
これに対して図１７（ｂ）に示すような本実施形態の構成であれば、方向転換路Ｃの幅方向に移動したボール２がエンドプレート５Ｂの案内溝４５の一部に当接する構成となっている。つまり、方向転換路Ｃ内に進入してきたボール２がさらにリップ部５２の先端側へと進んで行くと、案内溝４５のリップ部５２側の縁部に当接し、それ以上、リップ部５２（の先端側）には近づかないようになっている。このため、ゴシックアーチ溝内を転動するボール２の蛇行をより抑えることが可能なため、ボール戻し孔４６から方向転換路Ｃ内に転動してきたボール２が無負荷領域から負荷領域へと進入していく際に負荷領域の入口で詰まることなく転動してくことになる。よって、無限循環路Ｂ内をボール２がスムーズに循環する。
【００４７】
また、エンドプレート５にはナット部材３の内部に塵芥が進入するのを防止するためのラビリンスシール（不図示）が装着され、エンドプレート５はボルト等の締結手段を介してナット本体４の取付け面４４に接合される。
さらに、このエンドプレート５にはナット本体４への取付けねじを挿通させるための取付け孔５９が貫通している。
【００４８】
図１８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、方向転換路の形状について部分ごとに説明するための図である。図中の矢印Ｅで示す部分は方向転換路の入口部分であり、矢印Ｆで示す部分は導入部と方向転換部との境界部分であり、矢印Ｇで示す部分は方向転換路の出口部分である。
【００４９】
図１８（ａ）〜（ｃ）に示すように、方向転換路Ｃは導入部Ｐと方向転換部Ｔとを有する。導入部Ｐでは、半径ｒが同じで中心Ｏ１，Ｏ２が異なる２つの円弧（図１７に示す案内溝４５および開放溝４７のピックアップ部Ｐ１，Ｐ２の各円弧）を組み合わせたゴシックアーチ形状をなす。また、方向転換部Ｔでは、案内溝４５および開放溝４７の各ターン部Ｔ１，Ｔ２を組み合わせた単一円からなるサーキュラーアーチ形状をなす。そして、開放溝７のピックアップ部Ｐ１と、案内溝４５のピックアップ部Ｐ２とで、第２ボール転動溝１２に沿って負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２の両側を抱え込みながら方向転換路Ｃ内へと掬い上げることが可能となっている。
【００５０】
導入部Ｐは、図１８（ｂ）に示すように、方向転換路Ｃの入口（矢印Ｅで示す部分）から導入部Ｐと方向転換部Ｔとの境界部分（矢印Ｆで示す部分）にかけて、ゴシックアーチ形状からサーキュラーアーチ形状へと漸次変化している。つまり、半径ｒが同じで互いに異なる円弧（図１６に示す案内溝４５および開放溝４７のピックアップ部Ｐ１，Ｐ２の各円弧）の中心Ｏ１，Ｏ２が方向転換部Ｔへ向かうに従って徐々に近づいていき、導入部Ｐの終端側（方向転換部Ｔとの境界部分）において一致する。
【００５１】
また、方向転換部Ｔは、図１８（ｃ）に示すように、導入部Ｐとの境界部分（矢印Ｆで示す部分）から出口（矢印Ｇで示す部分）まで、同じ半径ｒを有するサーキュラーアーチ形状の単一円となっている。
【００５２】
図１９は、導入部の断面形状（ゴシックアーチ溝の断面形状）を示す図である。図２０は、方向転換路における方向転換部の断面形状を示す図である。
図１９に示すように、ゴシックアーチ形状とされた導入部Ｐでは、ボール２がゴシックアーチ溝の第１円弧１５１ａ，１５１ｂ（案内溝４５および開放溝４７のピックアップ部Ｐ１，Ｐ２における一部分）と２点で接触している。ここで、ゴシックアーチ溝の断面形状は、径の等しい偏心円弧（第１円弧１５１ａを含む第１の円弧、第２円弧１５１ｂを含む第２の円弧）からなり、双方の円弧とナット本体４の接線のなす角として所定の値が設定されている。
【００５３】
図２０に示すように、サーキュラーアーチ形状とされた方向転換部Ｔでは、ボール２がサーキュラーアーチ溝の縁部１６１ａ，１６１ｂ（案内溝４５および開放溝４７のターン部Ｔ１，Ｔ２における一部分）に対して離間し、中央部１６１ｃと１点で接触している。
【００５４】
図２１（ｂ）〜（ｅ）は、導入部Ｐにおいてボール２がねじ軸１の第１ボール転動溝１０から離脱する様子を示したものであり、各分図は、図２１（ａ）に一点鎖線の丸で示した、導入部Ｐを通過するボール２の各位置に対応している。
ナット本体４の第２ボール転動溝１２とねじ軸１の第１ボール転動溝１０との間（負荷ボール通路Ａ）を転動してきたボール２は、ねじ軸１の回転に伴ってナット本体４が軸方向一方へ移動すると、かかる負荷ボール通路Ａを転動し終えた後（図２１（ｂ））、ナット本体４とエンドプレート５との協働により形成される方向転換路Ｃ内に進入する（図２１（ｃ））。このとき、ボール２は、ねじ軸１の第１ボール転動溝１０に沿ってねじ軸１の周囲を螺旋状に転動しようとするが、ナット本体４に取り付けられたエンドプレート５の循環部５１の内周縁（つまり、案内溝４５）に当接することになる。つまり、第１ボール転動溝１０に対向する第２ボール転動溝１２に連続して形成されたナット本体４の開放溝４７がエンドプレート５の循環部５１によって覆われていることから、第１ボール転動溝１０から突出したボール２の頂部は、第２ボール転動溝１２に連続する開放溝４７と、循環部５１の案内溝４５とによって構成される湾曲面に当接することになる。このため、ボール２はそのまま螺旋状に転動することはできず、開放溝４７の延伸方向、すなわち開放溝４７と案内溝４５とによって構成される方向転換路Ｃに沿って強制的に転動することになる。
【００５５】
ボール２は、第１ボール転動溝１０を進むにつれて第１ボール転動溝１０の一方の側縁に寄せられていき、方向転換路Ｃ内へと進入していく（図２１（ｄ））。高速回転下において、ボール２は遠心力によってナット本体４の第２ボール転動溝１２に押し付けられながら転動し、第１ボール転動溝１０とボール２の径方向で対向する方向転換路Ｃの導入部Ｐ（案内溝４５および開放溝４７の各ピックアップ部Ｐ１，Ｐ２）により案内されて奥へと転動していく（図２１（ｅ））。
【００５６】
そして、方向転換部Ｔへと移行する導入部Ｐの終端付近で、第１ボール転動溝１０からボール２が完全に離脱する。つまり、ボール２が方向転換路Ｃの入口から奥に進むにつれて、開放溝４７がボール２を進行方向の両側から徐々に覆い方向転換路Ｃの内部へ収容するようになっている。ボール２がさらに奥へ進むと今度は案内溝４５がボール２の両側を徐々に覆うようにしてボール戻し孔４６へと案内するようになっている。
【００５７】
このように、負荷ボール通路Ａから方向転換路Ｃ内へ進入したボール２は、上記した各溝４５，４７におけるピックアップ部Ｐ１，Ｐ２により第２ボール転動溝１２から徐々に離脱され、各溝４５，４７におけるターン部Ｔ１，Ｓ２によりボール戻し孔４６の入り口へと導かれることになる。
【００５８】
図２２（ａ）は従来の構成を示す断面図であり、図２２（ｂ）は本実施形態の構成を示す断面図である。
図２２（ａ）に示す従来のエンドプレート２５０の構成では、方向転換路Ｃと負荷ボール通路Ａとの境界部分において循環部２５１の端面２５１ａがボール２の軌道方向に対して垂直になっており、ボール２の転動路内に段差が生じていた。このため、ボール２がナット本体２４０とエンドプレート２５０とのの境界上を通過する際にこの境界部分に形成された段差２６０に衝突してしまい、ボール２の蛇行や磨耗が生じてボール２の循環の妨げになることがあった。
【００５９】
なお、方向転換路Ｃと負荷ボール通路Ａの各内面は緩面加工などでこれらの境界部分に形成される段差を小さくする工夫が実施されているものの、加工後に残るエッジ部分にボール２が衝突して蛇行することがあった。
【００６０】
また、従来のボールねじ装置では低速（例えば、ＤＮ値＝７万）で駆動させていたため、上記のような段差２６０の影響がボールの循環を大きく妨げる要因にはなっていなかったが、高速（例えば、ＤＮ値＝１３万）で駆動させる場合は、段差２６０に衝突する際にボール２が受ける衝撃が大きくなって、ボール２の循環が妨げられてしまっていた。ここで、ＤＮ値＝ボールの中心径（Ｄ）×毎分回転数（Ｎ）とする。
【００６１】
上述したように、本実施形態では、ナット本体４とその軸方向両側に装着される一対のエンドプレート５Ａ，５Ｂとによって方向転換路Ｃ１，Ｃ２が形成されるとともに、ボール２の転動方向に沿う面において方向転換路Ｃ１，Ｃ２が分割されており、ナット本体４とエンドプレート５との境界線がボール２の軌道方向（方向転換路Ｃ１，Ｃ２の延在方向）に略倣う構成となっている。
【００６２】
つまり、ナット本体４の第２ボール転動溝１２に連続するように形成された開放溝４７と、循環部５１に形成された案内溝４５とがボール２の軌道方向に直交する方向において互いに対向することで方向転換路Ｃが形成されているため、ねじ軸１の側方（軸方向に直交する方向）から見てこれら開放溝４７と案内溝４５との境界線が方向転換路Ｃの延在方向（ボール２の進行方向）に倣っている。このため、ナット本体４と循環部５１との境界部分にボール２が乗り越えなければならないほど段差が形成されにくくなり、方向転換路Ｃ内にボール２がスムーズに進入することになる。
【００６３】
上述したように、従来の構成では、方向転換路Ｃが循環部のみから構成されていたため、循環部２５１をナット本体２４０に装着すると、循環部２５１とナット本体２４０との境界線が方向転換路Ｃの周方向に沿って形成されることになるため双方の境界部分に段差が生じてしまっていた。すると、ボール２が方向転換路Ｃ内に進入する際にこの段差２６０を乗り越えることになり、スムーズに循環させることができない。これはボールねじ装置を高速駆動させた場合に顕著に現れる。
【００６４】
本実施形態では、エンドプレート５をナット本体４の端部に装着することで、循環部５１の内側に形成された案内溝４５が、ナット本体４の開放溝４７を覆うようにして組み合わされ、これら対向配置された案内溝４５と開放溝４７とによって方向転換路Ｃが構成されるようになっている。このため、方向転換路Ｃと負荷ボール通路Ａとの境界部分において循環部５１の案内溝４５とナット本体４の開放溝４７との境界線Ｌがボール２の軌道方向に倣うように延在するため、ボール２はこの境界上をスムーズに転動していく。方向転換路Ｃの一部を構成する開放溝４７がナット本体４側の第２ボール転動溝１２に連続して形成されているため、回転駆動時の遠心力によって第２ボール転動溝１２側に押し付けられながら転動してきたボール２は開放溝４７に沿ってスムーズに転動していくことになる。開放溝４７と案内溝４５との境界部分にはボール２の転動に影響を与えるような段差は形成されず、境界部分においてボール２が受ける反力が低減し、ボール２への通過への影響が抑えられる。よって、ボールねじ装置１００を高速回転させたとしても無限循環路Ｂ内をボール２がスムーズに循環することになり、信頼性の高い製品となる。
【００６５】
また、ボール２の蛇行や磨耗も防止される。よって、高速回転下におけるボール２の循環がより良好となり、高品位なボールねじ装置１００が得られる。
【００６６】
また、負荷ボール通路Ａと方向転換路Ｃの繋ぎ目においてボール２の接線方向が連続しており、ねじ軸１の軸線方向（Ｚ方向）から見て、ボール２は負荷ボール通路Ａの円形状の軌道の接線方向に移動するように掬われる。このため、ボール２が方向転換路Ｃ内へと緩やかに誘導されて無理のないボール２の軌道となり、理想的な循環方式となっている。よって、ＤＮ値１３万の高速使用を実現できる。また、このような循環構造によって、高速駆動時においても循環による衝突音が解消され、低騒音化を実現できる。よって、ボールねじ装置１００のなめらかな回転運動が得られる。
【００６７】
また、本実施形態の方向転換路Ｃは、負荷ボール通路Ａ側の導入部Ｐがゴシックアーチ溝形状をなす。この導入部Ｐは、半径ｒが同じで中心Ｏ１，Ｏ２が互いに異なる案内溝４５と開放溝４７のピックアップ部Ｐ１，Ｐ２が組み合わされることによって構成され、サーキュラーアーチ形状をなす方向転換部Ｔにかけて、各溝４５，４７の中心Ｏ１，Ｏ２が互いに近づくようにその溝形状（ゴシックアーチ溝形状）が変化し、方向転換部Ｔ側の端部においてサーキュラーアーチ溝形状となっている。これにより、ボール２の軌道方向においてその通路形状がゴシックアーチ溝形状からサーキュラーアーチ溝形状へと突如変化することはない。つまり、ゴシックアーチ溝形状をなす負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２は、同じくゴシックアーチ溝形状とされた方向転換路Ｃの導入部Ｐ内へとスムーズに誘導され、ボール戻し孔４６と同じサーキュラーアーチ溝形状をなす方向転換部Ｔを介してこのボール戻し孔４６へとスムーズに誘導されることになる。よって、負荷ボール通路Ａから方向転換路Ｃを介してボール戻し孔４６へとボール２が緩やかに転動し、通路を構成する溝形状の極端な変化によってボール２の転動が妨げられるおそれはない。
【００６８】
本実施形態の構成では、ボールねじ装置１００の定格荷重に関わるため、係合面１１８Ａ（分割面６０）がナット本体４の第２ボール転動溝１２に干渉しないように形成されているとともに、第２ボール転動溝１２に連続する緩やかなクラウニング面とされた開放溝４７にかからないように形成されている。また、ねじ軸１の側方から見て、方向転換路Ｃの導入部Ｐの延在方向が方向転換部Ｔの接線に沿うようにも構成されていることから、方向転換路Ｃの入口側から進入したボール２が導入部Ｐから方向転換部Ｔへとスムーズに転動していくことになる。
【００６９】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７０】
例えば、先の実施形態では、エンドプレート５に循環部５１が一体に形成されているが、これに限られるものではなく、循環部５１のみがナット本体４に装着される構成であってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１…軸、２…ボール、３…ナット部材、４，２４０…ナット本体、５，５Ａ，５Ｂ，２５０…エンドプレート、Ａ…負荷ボール通路、Ｂ…無限循環路、Ｃ（Ｃ１，Ｃ２）…方向転換路、Ｌ…境界線、Ｐ…導入部、Ｔ…方向転換部、１０…第１ボール転動溝、１２…第２ボール転動溝、４０，５０…貫通孔、４４…エンドプレート取付け面、５５…取付け面、４５…案内溝（第２方向転換溝）、４６…ボール戻し孔、４７…開放溝（第１方向転換溝）、５１…循環部、１００…ボールねじ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多数のボールを介してねじ軸とナット部材とが螺合したボールねじ装置は公知である。この種のボールねじ装置は、ねじ軸の外周面に形成された螺旋状の第１ボール転動溝とナット部材の内周面に形成された螺旋状の第２ボール転動溝とが互いに対向して負荷ボール通路を構成しており、ボールはこの負荷ボール通路内を転動しながらねじ軸とナット部材との間で荷重を負荷する。また、ナット部材には負荷ボール通路を転動し終えたボールを再度負荷ボール通路へ循環させるための無負荷通路が備わっており、ねじ軸とナット部材との相対的な回転に伴い、ボールが無負荷通路から負荷ボール通路へと無限循環するように構成されている。
【０００３】
ナット部材は、ナット本体と当該ナット本体の両端面に装着される一対のエンドキャップとから構成される。エンドキャップには、第２ボール転動溝からボールを離脱させる導入部と、離脱したボールを無負荷通路へと導く方向転換路が形成されており、エンドキャップをナット本体に装着することによって負荷ボール通路と方向転換路とが連通連結されてボールの無限循環路が完成するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４８５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ナット本体とエンドキャップとの接合部分において、ナット本体の負荷ボール転動路と方向転換路との境界部分に段差が生じることにより、負荷ボール転動路を転動してきたボールが方向転換路へと進入する際に上記段差に衝突してしまい、無限循環路内をボールがスムーズに循環することができなくなってしまう。
このような不具合は、ボールねじ装置を低速駆動させる場合にはそれほど問題にはならないものの、ボールねじ装置を高速駆動させた場合に顕著に現れる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、負荷ボール通路と方向転換路との境界部分の段差をなくしてボールのスムーズな循環を可能にするボールねじ装置を提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のボールねじ装置は、外周面に螺旋状の第１ボール転動溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸が貫通する貫通孔を有して略円筒状に形成されると共に、内周面には前記ねじ軸の前記第１ボール転動溝と相対向して螺旋状の負荷ボール通路を構成する螺旋状の第２ボール転動溝が形成され、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合するナット部材とから構成され、前記ナット部材には前記ねじ軸と略平行なボール戻し孔が貫通形成されると共に、このボール戻し孔の端部と前記第２ボール転動溝の端部とを連結して前記ボールの無限循環路を構成する一対の方向転換路が前記貫通孔の接線方向に延在するように形成されたボールねじ装置において、前記第２ボール転動溝に連続するように第１方向転換溝が形成されたナット本体に第２方向転換溝が形成された循環部を装着することで互いに対向配置された前記第１方向転換溝および前記第２方向転換溝により前記方向転換路が構成されることを特徴とする。
【０００８】
従来では、方向転換路が循環部のみから構成されていたため、循環部をナット本体に装着するとこれらの境界部分に段差が生じてしまっていた。この場合、ボールが方向転換路内に進入する際にこの段差を乗り越えることになり、スムーズに循環させることができない。これはボールねじ装置を高速駆動させた場合に顕著に現れてしまう。
【０００９】
これに対して本発明では、ナット部材を構成するナット本体と循環部とが互いに協働することで方向転換路が構成されており、具体的には、ナット本体の第２ボール転動溝に連続するように形成された第１方向転換溝と、ナット本体に固定される循環部に形成された第２方向転換溝とが互いに対向することで方向転換路が構成されている。このため、ねじ軸の側方（軸方向に直交する方向）から見てこれら第１方向転換溝と第２方向転換溝との境界線が方向転換路の延在方向（ボールの進行方向）に倣うようにして形成される。
【００１０】
したがって、ナット本体と循環部との境界部分にボールが乗り越えなければならないほどの段差が形成されにくくなり、方向転換路内にボールがスムーズに進入する。また、上記境界部分からボールが受ける反力が低減されるため、ボールねじ装置を高速回転させたとしても、無限循環路（方向転換路）内をボールがスムーズに転動することになる。よって、信頼性の高いボールねじ装置が得られる。
【００１１】
また、前記第１方向転換溝と前記第２方向転換溝との境界線が前記ボールの循環軌道に沿った前記第２ボール転動溝のリード角の接線に倣うように構成されていてもよい。
これによれば、第１方向転換溝と第２方向転換溝との境界線、つまり、ナット本体と循環部との境界線がボールの転動方向に倣うように形成されるので、負荷ボール通路内を転動してきたボールが方向転換路内をスムーズに転動していくことになる。
【００１２】
また、前記方向転換路は、前記負荷ボール通路に接続された導入部と、前記ボール戻し孔へ向かって湾曲した方向転換部とを有し、前記境界線が前記方向転換部の接線に倣うように構成されていてもよい。
これによれば、負荷ボール通路から方向転換路内に進入してきたボールが導入部から方向転換部へとスムーズに導かれていくことになる。
【００１３】
また、前記第１方向転換溝および前記第２方向転換溝によって形成される曲面が、前記第２ボール転動溝側から前記ボール戻し孔側に向かう従ってゴシックアーチ形状からサーキュラーアーチ形状へと漸次変化している構成としてもよい。
【００１４】
一般的に、ナット本体に形成される第２ボール転動溝の形状がゴシックアーチ形状であるとともに、ボールに対して負荷のかからないボール戻し孔がサーキュラーアーチ形状となっている。このため、第２ボール転動溝に接続される方向転換路の一端側をゴシックアーチ形状とし、ボール戻し孔に連結される方向転換路の他端側をサーキュラーアーチ形状とする。さらに、その延在方向一端側（第２ボール転動溝側）から他端側（ボール戻し孔側）にかけてゴシックアーチ形状からサーキュラーアーチ形状へと漸次変化する構成であるため、第２ボール転動溝から方向転換路内にボールがスムーズに進入するとともにボール戻し孔へとスムーズに転動していくことになる。これにより方向転換路を介してボールの無限循環が良好に行われる。
【００１５】
また、前記循環部が前記ナット本体の軸方向両端部にそれぞれ装着されるエンドプレートと一体に形成されている構成としてもよい。
これによれば、部品点数が削減されてコストを抑えられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のボールねじ装置によれば、負荷ボール通路と方向転換路との境界に段差が形成されることもなく、ボールねじ装置を高速で駆動させた場合であっても無限循環路内をボールがスムーズに転動して行くことになり、信頼性の高い装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に適用したボールねじ装置の概略構成を示す断面図。
【図２】ボールねじ装置の概略構成を示す分解斜視図。
【図３】ボールねじ装置をエンドプレート側から見た断面図。
【図４】ねじ軸の側方から見た部分拡大断面図。
【図５】ナット本体の概略構成を示す断面図。
【図６】プレート取付面側から見たナット部材の構成を示す平面図。
【図７】開放溝を部分的に拡大して示す平面図。
【図８】（ａ），（ｂ）は、開放溝を部分的に拡大して示す斜視図。
【図９】開放溝のクラウニング位置を示す図。
【図１０】開放溝の分割面の傾斜状態を示す図。
【図１１】エンドプレートがナット本体に装着された状態を示す斜視図。
【図１２】エンドプレートの概略構成を示す図。
【図１３】エンドプレートのリード部を拡大して示す斜視図。
【図１４】（ａ）は、ナット本体にエンドプレートが装着された状態を示す平面図、（ｂ）は、ナット本体にエンドプレートが装着された状態を部分的に拡大して示す断面図。
【図１５】リップ部の構成を示す部分拡大図。
【図１６】ナット本体とエンドプレートとの境界部分を示す図。
【図１７】（ａ）は、従来の構成のリップ部近傍を拡大して示す図、（ｂ）は、本発明に係るリップ部近傍を拡大して示す図。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は、方向転換路の形状について部分ごとに説明するための図。
【図１９】導入部の断面形状（ゴシックアーチ溝の断面形状）を示す図。
【図２０】方向転換路における方向転換部の断面形状を示す図。
【図２１】（ａ）は、方向転換路を示す斜視図であって、（ｂ）〜（ｅ）は、導入部においてボールがねじ軸の第１ボール転動溝から離脱する様子を示したもの。
【図２２】（ａ）は従来の方向転換路の構成を示す断面図、（ｂ）は本発明に係る方向転換路の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
図１は、本発明に適用したボールねじ装置の概略構成を示す断面図である。図２は、ボールねじ装置の概略構成を示す分解斜視図である。
図１および図２に示すように、ボールねじ装置１００は、ねじ軸１と、多数のボール２を介してねじ軸１に螺合するナット部材３とから構成され、ねじ軸１とナット部材３との相対的な回転時にボール２を無限に循環させるための無限循環路Ｂを備えている。無限循環路Ｂは、ねじ軸１の内周面とナット部材３の外周面との間に形成された負荷ボール通路Ａと、負荷ボール通路Ａとナット部材３のボール戻し孔４６の両端側を接続する一対の方向転換路Ｃ（Ｃ１，Ｃ２）とによって構成されている。
【００２０】
ナット部材３は、鋼製のナット本体４と、このナット本体４に装着される合成樹脂性の一対のエンドプレート５（５Ａ，５Ｂ）とを有し、これらエンドプレート５Ａ，５Ｂが、ナット本体４の軸方向両端部に嵌合するように装着、固定されることによって、ナット本体４と協働して方向転換路Ｃが構成され、ボール２の無限循環路Ｂが完成される。
【００２１】
このようなボールねじ装置１００では、ナット部材３をねじ軸１に対して相対的に回転させると、これらねじ軸１とナット部材３との相対的な回転によってナット部材３がねじ軸１の方向へ運動する。この際、負荷ボール通路Ａ内をボール２が荷重を受けながら転がる。このため、図１で示されるように無限循環路Ｂ内で互いに隣接するボール２の間にはスペーサ２０が介装されており、ボール２同士が直接的に接触することが防止されている。かかるスペーサ２０は合成樹脂により製作された円盤状の部材であり、その表裏両面にはボール２の球面が着座する球面座が形成されている。
そして、負荷ボール通路Ａの一端まで転がったボール２は、ナット部材３の一端側に形成された方向転換路Ｃを介してボール戻し孔４６内へ進入し、ボール戻し孔４６内を転動した後、ナット部材３の他端側に形成された方向転換路Ｃを介して元の負荷ボール通路Ａに戻される。
【００２２】
図３は、ボールねじ装置をエンドプレート側から見た平面図である。なお、図３では、ボールの循環軌道が分かるようにエンドプレートを一部切り欠いて示している。図４は、ねじ軸の側方から見た部分断面図である。
図３に示すように、本実施形態では、負荷ボール通路Ａと方向転換路Ｃの繋ぎ目において方向転換路Ｃが負荷ボール通路Ａの接線方向と連続になっている。つまり、方向転換路Ｃのねじ軸１側の接続部は、ねじ軸１の第１ボール転動溝１０をねじ軸１の接線方向（Ｙ方向）へ延伸させた方向、すなわち、ねじ軸１の軸線方向（Ｚ方向）から見て、ボール２は負荷ボール通路Ａの円形状の軌道の接線方向に移動するように掬われる。このため、負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２はねじ軸１（負荷ボール通路Ａ）の接線方向へ移動するようにしてねじ軸１の第１ボール転動溝１０（図４）から離脱し、方向転換路Ｃ内に進入することになる。
【００２３】
さらに、方向転換路Ｃは、図４に示すようにねじ軸１（第１ボール転動溝１０）のリード角βに沿ってナット部材３のエンドプレート取付け面４４に対して所定の角度で傾斜している。このため、負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２は、ねじ軸１の側方から見てリード角βに合致させた方向へ導かれ、ボール戻し孔４６の入り口へと案内されることになる。
【００２４】
次に、ボールねじ装置の各構成要素の具体的な形状について述べる。
以下の説明において図４および図５を適宜参照する。また、図５は、ナット本体の概略構成を示す断面図である。
図４に示したように、鋼製からなるねじ軸１の外周には所定のリード（リード角β）を有する螺旋状の第１ボール転動溝１０が形成されている。第１ボール転動溝１０の断面形状は、例えば、２つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ形状に形成されている。ここでは第１ボール転動溝１０の条数を一条に設定してあるが、許容荷重を増加させるために、第１ボール転動溝１０の条数を二条以上に設定しても良い。
【００２５】
図４および図５に示すように、ナット本体４は、中央にねじ軸１の貫通孔４０を有する円筒状に形成されており、その外周面には該ナット本体４をテーブル等の可動体に固定するためのフランジ部４１が突設されている。また、上記貫通孔４０の内周面には、ねじ軸１の第１ボール転動溝１０と相対向する螺旋状の第２ボール転動溝１２が形成されており、ボール２はこれら第１ボール転動溝１０と第２ボール転動溝１２との間で荷重を負荷されながら転動する。
【００２６】
また、このナット本体４の軸方向の両端面には、ねじ軸１の軸方向に対して略垂直なエンドプレート取付け面４４，４４が設けられている。これら取付け面４４，４４の間には、ナット本体４を軸方向へ貫通するようにしてボール直径よりも僅かに大きい内径のボール戻し孔４６が形成されており、ボール２はこのボール戻し孔４６の内部を無負荷状態でナット本体４の軸方向へ転動するようになっている。
【００２７】
更に、各取付け面４４には、ナット本体４の第２ボール転動溝１２から上記ボール戻し孔４６に連続する開放溝（第１方向転換溝）４７が形成されており、この開放溝４７を上記エンドプレート５で覆うことにより、第２ボール転動溝１２とボール戻し孔４６との間でボール２を往来させる方向転換路Ｃが完成する。
具体的には、図４に示すエンドプレート５に設けられた循環部５１の案内溝（第２方向転換溝）４５が開放溝４７に対向配置され、これら開放溝４７と案内溝４５とにより方向転換路Ｃが構成される。案内溝４５および開放溝４７は、ボール２の循環軌道に沿った第２ボール転動溝１２のリード角βに倣うように傾斜しているとともに互いの湾曲面が方向転換路Ｃの周方向で連続している。このため、負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２がその循環軌道に沿ってスムーズに方向転換路Ｃ内へ進入することになる。
【００２８】
なお、上記フランジ部４１に開設された挿通孔はナット本体４を可動体に固定するためのボルト通し孔４３である。
【００２９】
［ナット部材］
図６は、プレート取付面側から見たナット部材の構成を示す平面図である。図７は、開放溝を部分的に拡大して示す平面図である。図８（ａ），（ｂ）は、開放溝を部分的に拡大して示す斜視図である。図９は、開放溝のクラウニング位置を示す図である。図１０は、開放溝の分割面の傾斜状態を示す図である。
【００３０】
図６〜図８に示すように、開放溝４７は、軸方向から見てナット本体４の貫通孔４０から接線方向（Ｙ方向）に伸びるようにして切り欠かれており、エンドプレート５の循環部５１を収容する。開放溝４７は、第１ボール転動溝１０の端部に連続して形成されている。この開放溝４７は、ナット本体４の第２ボール転動溝１２とねじ軸１の第１ボール転動溝１０との間で荷重を負荷しながら転動していたボール２を該荷重から開放するとともに、かかる第１ボール転動溝１０からボール２を離脱させるためのピックアップ部Ｐ１と、このピックアップ部Ｐ１によって第１ボール転動溝１０から離脱したボール２を上記ボール戻し孔４６に送り込むためのターン部Ｔ１とを有する。この開放溝４７は、そのピックアップ部Ｐ１側の端部が第２ボール転動溝１２に連続し、ターン部Ｔ１側の端部がボール戻し孔４６に連続するようにして形成されている。
【００３１】
開放溝４７のピックアップ部Ｐ１における深さ（ナット本体４の半径方向に関する深さ）はターン部Ｔ１に接近するにつれて徐々に深くなるように設定されており、これによって第２ボール転動溝１２から開放溝４７に進入したボール２が徐々にねじ軸１の第１ボール転動溝１０から離脱するようになっている。ここで、ナット本体４に切り欠かれた開放溝４７は、ボール２の循環軌道に沿ったリード角βに倣うように傾斜しているため、第１ボール転動溝１０から開放溝４７へとボール２がスムーズに転動することになる。
【００３２】
また、図７および図８（ａ），（ｂ）に示すように開放溝４７の外方側にはエンドプレート５の循環部５１が接合される接合部１８が形成されている。この接合部１８は、開放溝４７に倣うようにしてその両側に存在する係合面１１８Ａ、１１８Ｂと、取付け面４４に略平行する係合面１１８Ｃとを有する。係合面１１８Ａ，１１８Ｂは、係合面１１８Ｃに接近するにつれて取付け面４４から遠ざかるように徐々に深くなるように湾曲形成されている。また、係合面１１８Ｃは、係合面１１８Ａの先端側と、係合面１１８Ｂの先端側とを繋ぐようにして、ボール戻し孔４６に連通する連通孔４９ａの周囲に円弧形状に形成されている。
【００３３】
また、開放溝４７は、図７に示す軸方向から見てピックアップ部Ｐ１からターン部Ｔ１にかけて幅が径方向外方に次第に拡がるように形成されている。この開放溝４７にはクラウニング加工が施されている。ここで、図９に示すように、開放溝４７と第２ボール転動溝１２との境界領域における分割面６０がナット本体４の第２ボール転動溝１２に干渉しないようにする。つまり、図９中の二点鎖線の丸印で示すクラウニング開始位置を越えないようにする。
【００３４】
また、図１０に示すように本実施形態の開放溝４７は、軸方向に沿う断面において循環部５１との接合部分である係合面１１８Ａ（分割面６０）がターン部Ｔ１の接線方向に沿って傾斜しており、ピックアップ部Ｐ１からターン部Ｔ１へとボール２がスムーズに転動していく。
【００３５】
［エンドプレート］
図１１は、エンドプレートがナット本体に装着された状態を示す斜視図である。図１２は、エンドプレートの概略構成を示す平面図である。図１３は、エンドプレートのリード部を部分的に拡大して示す斜視図である。図１４（ａ）は、ナット本体にエンドプレートが装着された状態を部分的に拡大して示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１５は、リップ部の構成を示す部分拡大図である。図１６は、ナット本体４とエンドプレート５との境界部分を示す図である。図１７は、図１６のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（ａ）は、従来の構成を示す図、（ｂ）は、本実施形態の構成を示す図である。
【００３６】
図１１および図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、エンドプレート５は、ナット本体４側の取付け面４４を部分的に覆うとともにねじ軸１が遊嵌する貫通孔５０を有して略ドーナッツ状に形成され、合成樹脂の射出成形を用いて作製されている。エンドプレート５の貫通孔５０の内径はナット本体４の貫通孔４０の内径に略等しい。
【００３７】
また、このエンドプレート５は単なる平板であるが、図１２（ｂ）に示すように、軸方向一方の取付け面５５にはナット本体４側の開放溝４７とボール戻し孔４６の接続位置に対応する循環部５１が突設されている。
【００３８】
また、図１２（ａ），（ｃ）に示すように、エンドプレート５の循環部５１には、貫通孔５０内に突出するとともにねじ軸１の第１ボール転動溝１０内にも突出するリップ部５２が設けられている（図１２も参照）。リップ部５２は、係合面１５８Ｂの近傍においてその内面が案内溝４５に連続し、案内溝４５が第２ボール転動溝１２からボール２を掬い始めるポイントにて、案内溝４５とともにボール２を両側から抱え込みながら方向転換路Ｃ内に掬い上げることができるように形成されている。
【００３９】
このようなエンドプレート５をナット本体４に固定すると、循環部５１が開放溝４７のボール戻し孔４６側の端部に入り込み、当該循環部５１の内側に形成された案内溝４５がナット本体４側の開放溝４７に対向することになる。案内溝４５は、開放溝４７のピックアップ部Ｐ１に対向するピックアップ部Ｐ２と、開放溝４７のターン部Ｔ１に対向するターン部Ｔ２とを有し、ナット本体４の第２ボール転動溝１２に連続する湾曲面を有している。このような案内溝４５が開放溝４７と組み合わされることによって、負荷ボール通路Ａ（第１ボール転動溝１０、第２ボール転動溝１２）を転動してきたボール２をボール戻し孔４６に向けて９０°方向転換させる方向転換路Ｃが構成されることになる。
【００４０】
また、図１３に示すように、循環部５１にはナット本体４の接合部１８に対応する接合部５８が形成されている。接合部５８は案内溝４５の外方に形成され、軸方向から見てエンドプレート５の貫通孔５０から接線方向に伸びるようにして延在する。この接合部５８は、図１３に示すように、案内溝４５に倣うようにしてその両側に存在する係合面１５８Ａ，１５８Ｂと、循環部５１の先端面であるとともに、取付け面５５と略平行するようにして形成された係合面１５８Ｃとを有する。これら係合面１５８Ａ、１５８Ｂは、循環部５１の基部（貫通孔５０）側から先端側に接近するにつれて取付け面５５から遠ざかるように徐々に軸方向外側に延出している。
【００４１】
そして、図１４（ａ），（ｂ）に示すようにナット本体４にエンドプレート５が装着された状態において、循環部５１の係合面１５８Ａ，１５８Ｂがナット本体４側の係合面１１８Ａ，１１８Ｂに対向するとともに係合面１５８Ｃがナット本体４側の係合面１１８Ｃに対向する。このようにして、案内溝４５と開放溝４７とが組み合わされることで、互いに対向するピックアップ部Ｐ１，Ｐ２によって構成される導入部Ｐと、互いに対向するターン部Ｔ１，Ｔ２によって構成される方向転換部Ｔとを有する方向転換路Ｃが構成される（図１４（ｂ））。方向転換路Ｃは、導入部Ｐにより負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２を掬い上げ、方向転換部Ｔによりボール２をボール戻し孔４６に向けて９０°方向転換させるよう機能する。
ここで、図１５に示すように、開放溝４７および案内溝４５のそれぞれの内面は、互いに組み合わされた状態において方向転換路Ｃの周方向に連続する湾曲面とされているので、ナット本体４とエンドプレート５との接合部分、つまり、方向転換路Ｃの周方向において開放溝４７と案内溝４５との境界部分に段差が生じない構成になっている。さらに、案内溝４５の湾曲面は、ナット本体４の第２ボール転動溝１２およびねじ軸１の第１ボール転動溝１０にそれぞれ連続する湾曲面であるため、方向転換路Ｃの延在方向にも段差が生じない構成となっている。
【００４２】
また、図１６に示すように、開放溝４７と案内溝４５との境界線Ｌ、つまり、ナット本体４とエンドプレート５の循環部５１との境界線Ｌがボール２の循環軌道に沿ったリード角β（図４）に倣うように傾斜している。この境界線Ｌをリード角βになるべく近づける構成とすることで、ナット本体４とエンドプレート５の循環部５１と境界線Ｌがボール２の軌道方向に沿って延在することになり、これらの境界部分によってボール２の進行が妨げられることが防止される。
【００４３】
そして、ナット本体４のフランジ部４１側の取付け面４４にエンドプレート５Ａが装着され、ナット本体４のフランジ部４１とは軸方向反対側の取付け面４４に装着されるエンドプレート５Ｂが装着されると、これらナット本体４と各エンドプレート５Ａ，５Ｂとが協働することで方向転換路Ｃ１，Ｃ２が形成される。負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２は方向転換路Ｃ１を介してボール戻し孔４６へと進入し、ボール戻し孔４６内を転動した後、方向転換路Ｃ２を介して負荷ボール通路Ａ内に再び進入する。
【００４４】
このとき、ボール戻し孔４６内を無負荷状態で転動してきたボール２は、方向転換路Ｃ２内に進入すると、該方向転換路Ｃ２のサーキュラーアーチ形状をなす方向転換部Ｔを無負荷状態で転動した後、ゴシックアーチ形状をなす導入部Ｐにおいて徐々に荷重が負荷されながら負荷ボール通路Ａへと転動していく。
【００４５】
ここで、図１７（ａ）に示すようなエンドプレート単体で方向転換路Ｃを形成する従来の構成の場合、エンドプレート本体６１と当該エンドプレート本体６１に組み合わされるリターンピース６２との各湾曲面６１ａ，６２ａと、エンドプレート本体６１側のリップ部６３の内面とによって、方向転換路Ｃ内を無負荷状態で転動するボール２の幅方向への移動（転動方向に直交する方向）への蛇行を抑えるようになっていた。しかしながら、リップ部６３とボール２との間の隙間分だけボール２が蛇行することになってしまい、この僅かな蛇行が、無負荷領域から負荷領域へとボール２が進入していく際に負荷領域の入口でボール２が詰まってしまう原因となることがあった。
【００４６】
これに対して図１７（ｂ）に示すような本実施形態の構成であれば、方向転換路Ｃの幅方向に移動したボール２がエンドプレート５Ｂの案内溝４５の一部に当接する構成となっている。つまり、方向転換路Ｃ内に進入してきたボール２がさらにリップ部５２の先端側へと進んで行くと、案内溝４５のリップ部５２側の縁部に当接し、それ以上、リップ部５２（の先端側）には近づかないようになっている。このため、ゴシックアーチ溝内を転動するボール２の蛇行をより抑えることが可能なため、ボール戻し孔４６から方向転換路Ｃ内に転動してきたボール２が無負荷領域から負荷領域へと進入していく際に負荷領域の入口で詰まることなく転動してくことになる。よって、無限循環路Ｂ内をボール２がスムーズに循環する。
【００４７】
また、エンドプレート５にはナット部材３の内部に塵芥が進入するのを防止するためのラビリンスシール（不図示）が装着され、エンドプレート５はボルト等の締結手段を介してナット本体４の取付け面４４に接合される。
さらに、このエンドプレート５にはナット本体４への取付けねじを挿通させるための取付け孔５９が貫通している。
【００４８】
図１８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、方向転換路の形状について部分ごとに説明するための図である。図中の矢印Ｅで示す部分は方向転換路の入口部分であり、矢印Ｆで示す部分は導入部と方向転換部との境界部分であり、矢印Ｇで示す部分は方向転換路の出口部分である。
【００４９】
図１８（ａ）〜（ｃ）に示すように、方向転換路Ｃは導入部Ｐと方向転換部Ｔとを有する。導入部Ｐでは、半径ｒが同じで中心Ｏ１，Ｏ２が異なる２つの円弧（図１７に示す案内溝４５および開放溝４７のピックアップ部Ｐ１，Ｐ２の各円弧）を組み合わせたゴシックアーチ形状をなす。また、方向転換部Ｔでは、案内溝４５および開放溝４７の各ターン部Ｔ１，Ｔ２を組み合わせた単一円からなるサーキュラーアーチ形状をなす。そして、開放溝７のピックアップ部Ｐ１と、案内溝４５のピックアップ部Ｐ２とで、第２ボール転動溝１２に沿って負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２の両側を抱え込みながら方向転換路Ｃ内へと掬い上げることが可能となっている。
【００５０】
導入部Ｐは、図１８（ｂ）に示すように、方向転換路Ｃの入口（矢印Ｅで示す部分）から導入部Ｐと方向転換部Ｔとの境界部分（矢印Ｆで示す部分）にかけて、ゴシックアーチ形状からサーキュラーアーチ形状へと漸次変化している。つまり、半径ｒが同じで互いに異なる円弧（図１６に示す案内溝４５および開放溝４７のピックアップ部Ｐ１，Ｐ２の各円弧）の中心Ｏ１，Ｏ２が方向転換部Ｔへ向かうに従って徐々に近づいていき、導入部Ｐの終端側（方向転換部Ｔとの境界部分）において一致する。
【００５１】
また、方向転換部Ｔは、図１８（ｃ）に示すように、導入部Ｐとの境界部分（矢印Ｆで示す部分）から出口（矢印Ｇで示す部分）まで、同じ半径ｒを有するサーキュラーアーチ形状の単一円となっている。
【００５２】
図１９は、導入部の断面形状（ゴシックアーチ溝の断面形状）を示す図である。図２０は、方向転換路における方向転換部の断面形状を示す図である。
図１９に示すように、ゴシックアーチ形状とされた導入部Ｐでは、ボール２がゴシックアーチ溝の第１円弧１５１ａ，１５１ｂ（案内溝４５および開放溝４７のピックアップ部Ｐ１，Ｐ２における一部分）と２点で接触している。ここで、ゴシックアーチ溝の断面形状は、径の等しい偏心円弧（第１円弧１５１ａを含む第１の円弧、第２円弧１５１ｂを含む第２の円弧）からなり、双方の円弧とナット本体４の接線のなす角として所定の値が設定されている。
【００５３】
図２０に示すように、サーキュラーアーチ形状とされた方向転換部Ｔでは、ボール２がサーキュラーアーチ溝の縁部１６１ａ，１６１ｂ（案内溝４５および開放溝４７のターン部Ｔ１，Ｔ２における一部分）に対して離間し、中央部１６１ｃと１点で接触している。
【００５４】
図２１（ｂ）〜（ｅ）は、導入部Ｐにおいてボール２がねじ軸１の第１ボール転動溝１０から離脱する様子を示したものであり、各分図は、図２１（ａ）に一点鎖線の丸で示した、導入部Ｐを通過するボール２の各位置に対応している。
ナット本体４の第２ボール転動溝１２とねじ軸１の第１ボール転動溝１０との間（負荷ボール通路Ａ）を転動してきたボール２は、ねじ軸１の回転に伴ってナット本体４が軸方向一方へ移動すると、かかる負荷ボール通路Ａを転動し終えた後（図２１（ｂ））、ナット本体４とエンドプレート５との協働により形成される方向転換路Ｃ内に進入する（図２１（ｃ））。このとき、ボール２は、ねじ軸１の第１ボール転動溝１０に沿ってねじ軸１の周囲を螺旋状に転動しようとするが、ナット本体４に取り付けられたエンドプレート５の循環部５１の内周縁（つまり、案内溝４５）に当接することになる。つまり、第１ボール転動溝１０に対向する第２ボール転動溝１２に連続して形成されたナット本体４の開放溝４７がエンドプレート５の循環部５１によって覆われていることから、第１ボール転動溝１０から突出したボール２の頂部は、第２ボール転動溝１２に連続する開放溝４７と、循環部５１の案内溝４５とによって構成される湾曲面に当接することになる。このため、ボール２はそのまま螺旋状に転動することはできず、開放溝４７の延伸方向、すなわち開放溝４７と案内溝４５とによって構成される方向転換路Ｃに沿って強制的に転動することになる。
【００５５】
ボール２は、第１ボール転動溝１０を進むにつれて第１ボール転動溝１０の一方の側縁に寄せられていき、方向転換路Ｃ内へと進入していく（図２１（ｄ））。高速回転下において、ボール２は遠心力によってナット本体４の第２ボール転動溝１２に押し付けられながら転動し、第１ボール転動溝１０とボール２の径方向で対向する方向転換路Ｃの導入部Ｐ（案内溝４５および開放溝４７の各ピックアップ部Ｐ１，Ｐ２）により案内されて奥へと転動していく（図２１（ｅ））。
【００５６】
そして、方向転換部Ｔへと移行する導入部Ｐの終端付近で、第１ボール転動溝１０からボール２が完全に離脱する。つまり、ボール２が方向転換路Ｃの入口から奥に進むにつれて、開放溝４７がボール２を進行方向の両側から徐々に覆い方向転換路Ｃの内部へ収容するようになっている。ボール２がさらに奥へ進むと今度は案内溝４５がボール２の両側を徐々に覆うようにしてボール戻し孔４６へと案内するようになっている。
【００５７】
このように、負荷ボール通路Ａから方向転換路Ｃ内へ進入したボール２は、上記した各溝４５，４７におけるピックアップ部Ｐ１，Ｐ２により第２ボール転動溝１２から徐々に離脱され、各溝４５，４７におけるターン部Ｔ１，Ｓ２によりボール戻し孔４６の入り口へと導かれることになる。
【００５８】
図２２（ａ）は従来の構成を示す断面図であり、図２２（ｂ）は本実施形態の構成を示す断面図である。
図２２（ａ）に示す従来のエンドプレート２５０の構成では、方向転換路Ｃと負荷ボール通路Ａとの境界部分において循環部２５１の端面２５１ａがボール２の軌道方向に対して垂直になっており、ボール２の転動路内に段差が生じていた。このため、ボール２がナット本体２４０とエンドプレート２５０とのの境界上を通過する際にこの境界部分に形成された段差２６０に衝突してしまい、ボール２の蛇行や磨耗が生じてボール２の循環の妨げになることがあった。
【００５９】
なお、方向転換路Ｃと負荷ボール通路Ａの各内面は緩面加工などでこれらの境界部分に形成される段差を小さくする工夫が実施されているものの、加工後に残るエッジ部分にボール２が衝突して蛇行することがあった。
【００６０】
また、従来のボールねじ装置では低速（例えば、ＤＮ値＝７万）で駆動させていたため、上記のような段差２６０の影響がボールの循環を大きく妨げる要因にはなっていなかったが、高速（例えば、ＤＮ値＝１３万）で駆動させる場合は、段差２６０に衝突する際にボール２が受ける衝撃が大きくなって、ボール２の循環が妨げられてしまっていた。ここで、ＤＮ値＝ボールの中心径（Ｄ）×毎分回転数（Ｎ）とする。
【００６１】
上述したように、本実施形態では、ナット本体４とその軸方向両側に装着される一対のエンドプレート５Ａ，５Ｂとによって方向転換路Ｃ１，Ｃ２が形成されるとともに、ボール２の転動方向に沿う面において方向転換路Ｃ１，Ｃ２が分割されており、ナット本体４とエンドプレート５との境界線がボール２の軌道方向（方向転換路Ｃ１，Ｃ２の延在方向）に略倣う構成となっている。
【００６２】
つまり、ナット本体４の第２ボール転動溝１２に連続するように形成された開放溝４７と、循環部５１に形成された案内溝４５とがボール２の軌道方向に直交する方向において互いに対向することで方向転換路Ｃが形成されているため、ねじ軸１の側方（軸方向に直交する方向）から見てこれら開放溝４７と案内溝４５との境界線が方向転換路Ｃの延在方向（ボール２の進行方向）に倣っている。このため、ナット本体４と循環部５１との境界部分にボール２が乗り越えなければならないほど段差が形成されにくくなり、方向転換路Ｃ内にボール２がスムーズに進入することになる。
【００６３】
上述したように、従来の構成では、方向転換路Ｃが循環部のみから構成されていたため、循環部２５１をナット本体２４０に装着すると、循環部２５１とナット本体２４０との境界線が方向転換路Ｃの周方向に沿って形成されることになるため双方の境界部分に段差が生じてしまっていた。すると、ボール２が方向転換路Ｃ内に進入する際にこの段差２６０を乗り越えることになり、スムーズに循環させることができない。これはボールねじ装置を高速駆動させた場合に顕著に現れる。
【００６４】
本実施形態では、エンドプレート５をナット本体４の端部に装着することで、循環部５１の内側に形成された案内溝４５が、ナット本体４の開放溝４７を覆うようにして組み合わされ、これら対向配置された案内溝４５と開放溝４７とによって方向転換路Ｃが構成されるようになっている。このため、方向転換路Ｃと負荷ボール通路Ａとの境界部分において循環部５１の案内溝４５とナット本体４の開放溝４７との境界線Ｌがボール２の軌道方向に倣うように延在するため、ボール２はこの境界上をスムーズに転動していく。方向転換路Ｃの一部を構成する開放溝４７がナット本体４側の第２ボール転動溝１２に連続して形成されているため、回転駆動時の遠心力によって第２ボール転動溝１２側に押し付けられながら転動してきたボール２は開放溝４７に沿ってスムーズに転動していくことになる。開放溝４７と案内溝４５との境界部分にはボール２の転動に影響を与えるような段差は形成されず、境界部分においてボール２が受ける反力が低減し、ボール２への通過への影響が抑えられる。よって、ボールねじ装置１００を高速回転させたとしても無限循環路Ｂ内をボール２がスムーズに循環することになり、信頼性の高い製品となる。
【００６５】
また、ボール２の蛇行や磨耗も防止される。よって、高速回転下におけるボール２の循環がより良好となり、高品位なボールねじ装置１００が得られる。
【００６６】
また、負荷ボール通路Ａと方向転換路Ｃの繋ぎ目においてボール２の接線方向が連続しており、ねじ軸１の軸線方向（Ｚ方向）から見て、ボール２は負荷ボール通路Ａの円形状の軌道の接線方向に移動するように掬われる。このため、ボール２が方向転換路Ｃ内へと緩やかに誘導されて無理のないボール２の軌道となり、理想的な循環方式となっている。よって、ＤＮ値１３万の高速使用を実現できる。また、このような循環構造によって、高速駆動時においても循環による衝突音が解消され、低騒音化を実現できる。よって、ボールねじ装置１００のなめらかな回転運動が得られる。
【００６７】
また、本実施形態の方向転換路Ｃは、負荷ボール通路Ａ側の導入部Ｐがゴシックアーチ溝形状をなす。この導入部Ｐは、半径ｒが同じで中心Ｏ１，Ｏ２が互いに異なる案内溝４５と開放溝４７のピックアップ部Ｐ１，Ｐ２が組み合わされることによって構成され、サーキュラーアーチ形状をなす方向転換部Ｔにかけて、各溝４５，４７の中心Ｏ１，Ｏ２が互いに近づくようにその溝形状（ゴシックアーチ溝形状）が変化し、方向転換部Ｔ側の端部においてサーキュラーアーチ溝形状となっている。これにより、ボール２の軌道方向においてその通路形状がゴシックアーチ溝形状からサーキュラーアーチ溝形状へと突如変化することはない。つまり、ゴシックアーチ溝形状をなす負荷ボール通路Ａ内を転動してきたボール２は、同じくゴシックアーチ溝形状とされた方向転換路Ｃの導入部Ｐ内へとスムーズに誘導され、ボール戻し孔４６と同じサーキュラーアーチ溝形状をなす方向転換部Ｔを介してこのボール戻し孔４６へとスムーズに誘導されることになる。よって、負荷ボール通路Ａから方向転換路Ｃを介してボール戻し孔４６へとボール２が緩やかに転動し、通路を構成する溝形状の極端な変化によってボール２の転動が妨げられるおそれはない。
【００６８】
本実施形態の構成では、ボールねじ装置１００の定格荷重に関わるため、係合面１１８Ａ（分割面６０）がナット本体４の第２ボール転動溝１２に干渉しないように形成されているとともに、第２ボール転動溝１２に連続する緩やかなクラウニング面とされた開放溝４７にかからないように形成されている。また、ねじ軸１の側方から見て、方向転換路Ｃの導入部Ｐの延在方向が方向転換部Ｔの接線に沿うようにも構成されていることから、方向転換路Ｃの入口側から進入したボール２が導入部Ｐから方向転換部Ｔへとスムーズに転動していくことになる。
【００６９】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７０】
例えば、先の実施形態では、エンドプレート５に循環部５１が一体に形成されているが、これに限られるものではなく、循環部５１のみがナット本体４に装着される構成であってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１…軸、２…ボール、３…ナット部材、４，２４０…ナット本体、５，５Ａ，５Ｂ，２５０…エンドプレート、Ａ…負荷ボール通路、Ｂ…無限循環路、Ｃ（Ｃ１，Ｃ２）…方向転換路、Ｌ…境界線、Ｐ…導入部、Ｔ…方向転換部、１０…第１ボール転動溝、１２…第２ボール転動溝、４０，５０…貫通孔、４４…エンドプレート取付け面、５５…取付け面、４５…案内溝（第２方向転換溝）、４６…ボール戻し孔、４７…開放溝（第１方向転換溝）、５１…循環部、１００…ボールねじ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状の第１ボール転動溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸が貫通する貫通孔を有して略円筒状に形成されると共に、内周面には前記ねじ軸の前記第１ボール転動溝と相対向して螺旋状の負荷ボール通路を構成する螺旋状の第２ボール転動溝が形成され、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合するナット部材とから構成され、前記ナット部材には前記ねじ軸と略平行なボール戻し孔が貫通形成されると共に、このボール戻し孔の端部と前記第２ボール転動溝の端部とを連結して前記ボールの無限循環路を構成する一対の方向転換路が前記貫通孔の接線方向に延在するように形成されたボールねじ装置において、
前記第２ボール転動溝に連続するように第１方向転換溝が形成されたナット本体に第２方向転換溝が形成された循環部を装着することで互いに対向配置された前記第１方向転換溝および前記第２方向転換溝により前記方向転換路が構成される
ことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記第１方向転換溝と前記第２方向転換溝との境界線が前記ボールの循環軌道に沿った前記第２ボール転動溝のリード角の接線に倣うように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項３】
前記方向転換路は、前記負荷ボール通路に接続された導入部と、前記ボール戻し孔へ向かって湾曲した方向転換部とを有し、
前記境界線が前記方向転換部の接線に倣うように構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載のボールねじ装置。
【請求項４】
前記第１方向転換溝および前記第２方向転換溝によって形成される曲面が、前記第２ボール転動溝側から前記ボール戻し孔側に向かう従ってゴシックアーチ形状からサーキュラーアーチ形状へと漸次変化している
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項５】
前記循環部が前記ナット本体の軸方向両端部にそれぞれ装着されるエンドプレートと一体に形成されている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項１】
外周面に螺旋状の第１ボール転動溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸が貫通する貫通孔を有して略円筒状に形成されると共に、内周面には前記ねじ軸の前記第１ボール転動溝と相対向して螺旋状の負荷ボール通路を構成する螺旋状の第２ボール転動溝が形成され、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合するナット部材とから構成され、前記ナット部材には前記ねじ軸と略平行なボール戻し孔が貫通形成されると共に、このボール戻し孔の端部と前記第２ボール転動溝の端部とを連結して前記ボールの無限循環路を構成する一対の方向転換路が前記貫通孔の接線方向に延在するように形成されたボールねじ装置において、
前記第２ボール転動溝に連続するように第１方向転換溝が形成されたナット本体に第２方向転換溝が形成された循環部を装着することで互いに対向配置された前記第１方向転換溝および前記第２方向転換溝により前記方向転換路が構成される
ことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記第１方向転換溝と前記第２方向転換溝との境界線が前記ボールの循環軌道に沿った前記第２ボール転動溝のリード角の接線に倣うように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項３】
前記方向転換路は、前記負荷ボール通路に接続された導入部と、前記ボール戻し孔へ向かって湾曲した方向転換部とを有し、
前記境界線が前記方向転換部の接線に倣うように構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載のボールねじ装置。
【請求項４】
前記第１方向転換溝および前記第２方向転換溝によって形成される曲面が、前記第２ボール転動溝側から前記ボール戻し孔側に向かう従ってゴシックアーチ形状からサーキュラーアーチ形状へと漸次変化している
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項５】
前記循環部が前記ナット本体の軸方向両端部にそれぞれ装着されるエンドプレートと一体に形成されている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−６１０２６（Ｐ２０１３−６１０２６Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００４９６（Ｐ２０１１−２００４９６）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
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