JPH08128512A - 固体潤滑ボールねじ - Google Patents
固体潤滑ボールねじInfo
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- JPH08128512A JPH08128512A JP26898094A JP26898094A JPH08128512A JP H08128512 A JPH08128512 A JP H08128512A JP 26898094 A JP26898094 A JP 26898094A JP 26898094 A JP26898094 A JP 26898094A JP H08128512 A JPH08128512 A JP H08128512A
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- groove
- nut
- screw
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
- F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
- F16H2025/249—Materials or coatings for screws or nuts
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ボールねじの耐久性をより一層向上させる。
【構成】 ねじ軸１２に形成したねじ軸溝１２ａとナッ
ト１３に形成したナット溝１３ａとの間にボール１４を
介在させると共に、ボール循環機構部１５をそなえ、少
なくともねじ軸溝１２ａおよびナット溝１３ａに固体潤
滑剤を施して用いるボールねじ１１において、ボール循
環機構部１５のリターンピースがポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）もしくはその複合材料からなるもの
にすると共に、固体潤滑剤を施したナット１３のナット
溝１３ａとボール循環機構部１５のボール溝１５ａとの
合わせ面においてナット１３とボール循環機構部１５の
双方の溝端部にボール１４の直径の２０％以上３５％以
下の大きさのアール加工を施した固体潤滑ボールねじ１
１。
ト１３に形成したナット溝１３ａとの間にボール１４を
介在させると共に、ボール循環機構部１５をそなえ、少
なくともねじ軸溝１２ａおよびナット溝１３ａに固体潤
滑剤を施して用いるボールねじ１１において、ボール循
環機構部１５のリターンピースがポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）もしくはその複合材料からなるもの
にすると共に、固体潤滑剤を施したナット１３のナット
溝１３ａとボール循環機構部１５のボール溝１５ａとの
合わせ面においてナット１３とボール循環機構部１５の
双方の溝端部にボール１４の直径の２０％以上３５％以
下の大きさのアール加工を施した固体潤滑ボールねじ１
１。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ねじ軸に形成したねじ
軸溝とナットに形成したナット溝との間にボールを介在
させると共にボール循環機構部をそなえ、少なくともね
じ軸溝およびナット溝に固体潤滑剤を施して用いるボー
ルねじにおけるボール循環機構部の改良に関し、さらに
詳しくは、宇宙空間や真空中でボールねじを用いる場合
においてとくにボール循環機構部の耐久性をより一層向
上させた固体潤滑ボールねじに関するものである。
軸溝とナットに形成したナット溝との間にボールを介在
させると共にボール循環機構部をそなえ、少なくともね
じ軸溝およびナット溝に固体潤滑剤を施して用いるボー
ルねじにおけるボール循環機構部の改良に関し、さらに
詳しくは、宇宙空間や真空中でボールねじを用いる場合
においてとくにボール循環機構部の耐久性をより一層向
上させた固体潤滑ボールねじに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ねじ軸に形成したねじ軸溝とナットに形
成したナット溝との間にボールを介在させると共にボー
ル循環機構部をそなえ、少なくともねじ軸溝およびナッ
ト溝に固体潤滑剤を施して用いるボールねじは、送りね
じの効率を向上するために、前記したようにねじ軸とナ
ットとの間に多数のボール（球）を挿入した特殊な送り
ねじとして、種々の分野に採用されてきている（「機械
工学便覧」 日本機械学会 昭和６３年５月１５日初版
２刷発行 Ｂ２−１７３頁）。
成したナット溝との間にボールを介在させると共にボー
ル循環機構部をそなえ、少なくともねじ軸溝およびナッ
ト溝に固体潤滑剤を施して用いるボールねじは、送りね
じの効率を向上するために、前記したようにねじ軸とナ
ットとの間に多数のボール（球）を挿入した特殊な送り
ねじとして、種々の分野に採用されてきている（「機械
工学便覧」 日本機械学会 昭和６３年５月１５日初版
２刷発行 Ｂ２−１７３頁）。
【０００３】特に、このような構造をもつボールねじに
は、下記のような優れた特徴があるため、自動車のステ
アリング用、工作機械および産業機械用として広く採用
されている。
は、下記のような優れた特徴があるため、自動車のステ
アリング用、工作機械および産業機械用として広く採用
されている。
【０００４】（１）一般に、効率が９２〜９７％と高
く、従来の面当たりをする送りねじに比べて３〜４倍も
高い。
く、従来の面当たりをする送りねじに比べて３〜４倍も
高い。
【０００５】（２）回転運動を直線運動に変換するだけ
でなく、直線運動を回転運動に容易に変換できる。
でなく、直線運動を回転運動に容易に変換できる。
【０００６】（３）ころがり摩擦が大半であり、面接触
の送りねじや油圧駆動に比べてスティクスリップ現象が
生じにくい。
の送りねじや油圧駆動に比べてスティクスリップ現象が
生じにくい。
【０００７】（４）通常の送りねじに比べて寿命が長
い。
い。
【０００８】ボールねじには以上のような優れた特徴が
あるため、近年では、宇宙空間や真空中での採用が拡大
されてきた。そこで、宇宙空間や真空中でボールねじを
用いる場合には、オイル潤滑ができないため、オイルの
代わりにＰｂやＭｏＳ２，ＷＳ２などの固体潤滑剤を塗
布して用いることが多い。
あるため、近年では、宇宙空間や真空中での採用が拡大
されてきた。そこで、宇宙空間や真空中でボールねじを
用いる場合には、オイル潤滑ができないため、オイルの
代わりにＰｂやＭｏＳ２，ＷＳ２などの固体潤滑剤を塗
布して用いることが多い。
【０００９】しかしながら、まだ、宇宙空間や真空中に
おける採用実績も少なく、従来のオイル潤滑下で用いら
れるボールねじに固体潤滑剤を塗布したのみで用いるこ
とが殆どであり、固体潤滑剤を塗布して用いる場合の設
計指針について、固体潤滑剤による膜厚増加に対応する
加工目標値の決定手法を除き、細部における設計事項は
特に存在していないのが実状である。
おける採用実績も少なく、従来のオイル潤滑下で用いら
れるボールねじに固体潤滑剤を塗布したのみで用いるこ
とが殆どであり、固体潤滑剤を塗布して用いる場合の設
計指針について、固体潤滑剤による膜厚増加に対応する
加工目標値の決定手法を除き、細部における設計事項は
特に存在していないのが実状である。
【００１０】このため、固体潤滑剤を塗布するボールね
じに関しては、摩擦粉対策手法に関する出願（実開平２
−１５０４５２号公報、実開平４−２２６３８号公報な
ど）が数件見られる程度であり、あまり研究されていな
いのが現状である。
じに関しては、摩擦粉対策手法に関する出願（実開平２
−１５０４５２号公報、実開平４−２２６３８号公報な
ど）が数件見られる程度であり、あまり研究されていな
いのが現状である。
【００１１】従来のボールねじとしては、例えば、図１
に示すリターンピース式のボールねじや、図２に示すボ
ールチューブ式のボールねじなどがある。
に示すリターンピース式のボールねじや、図２に示すボ
ールチューブ式のボールねじなどがある。
【００１２】このうち、図１に示すリターンピース式の
ボールねじ１１は、ねじ軸１２に形成したねじ軸溝１２
ａとナット１３に形成したナット溝１３ａとの間にボー
ル１４を介在させると共にボール循環機構部（リターン
ピース）１５をそなえた構造を有し、図２に示すボール
チューブ式のボールネジ２１は、ねじ軸２２に形成した
ねじ軸溝２２ａとチューブ２３に形成したボール溝との
間にボールを介在させる構造を有するものである。
ボールねじ１１は、ねじ軸１２に形成したねじ軸溝１２
ａとナット１３に形成したナット溝１３ａとの間にボー
ル１４を介在させると共にボール循環機構部（リターン
ピース）１５をそなえた構造を有し、図２に示すボール
チューブ式のボールネジ２１は、ねじ軸２２に形成した
ねじ軸溝２２ａとチューブ２３に形成したボール溝との
間にボールを介在させる構造を有するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のボールねじは、いずれも、オイル潤滑やグリ
ース潤滑が念頭におかれているものであるため、ボール
潤滑部の材質はナット部の材質と同一であり、また、ナ
ット部とのつなぎ目の端部加工は、せいぜいＣ１面取り
か、糸面取り程度のレベルであった。
うな従来のボールねじは、いずれも、オイル潤滑やグリ
ース潤滑が念頭におかれているものであるため、ボール
潤滑部の材質はナット部の材質と同一であり、また、ナ
ット部とのつなぎ目の端部加工は、せいぜいＣ１面取り
か、糸面取り程度のレベルであった。
【００１４】このため、ボールねじに固体潤滑剤を塗布
して使用すると、ねじ部、ナット部双方の溝面の潤滑膜
がさほど摩耗していないのに、ボール表面の潤滑膜のみ
は早期に摩耗してしまうという問題があった。
して使用すると、ねじ部、ナット部双方の溝面の潤滑膜
がさほど摩耗していないのに、ボール表面の潤滑膜のみ
は早期に摩耗してしまうという問題があった。
【００１５】この原因は、ナット部とボール循環機構部
の端部に必然的に存在する若干の段差により、ボール表
面の固体潤滑剤が削り取られるのと同時に、ボール循環
機構部内ではボール（鋼球）は転がらず、後方のボール
にて強制的に後から押されながら、強制滑りにてボール
循環機構部を移動するためである。
の端部に必然的に存在する若干の段差により、ボール表
面の固体潤滑剤が削り取られるのと同時に、ボール循環
機構部内ではボール（鋼球）は転がらず、後方のボール
にて強制的に後から押されながら、強制滑りにてボール
循環機構部を移動するためである。
【００１６】
【発明の目的】本発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたものであって、ねじ軸に形成したねじ軸
溝とナットに形成したナット溝との間にボールを介在さ
せると共にボール循環機構部をそなえ、少なくともねじ
軸溝およびナット溝に固体潤滑剤を施して用いるボール
ねじにおいて、従来のようにボール表面の潤滑膜のみが
早期に摩耗してしまうという問題点を解消し、ボール表
面の潤滑膜が早期に摩耗しがたいことによってボールね
じの耐久性を大きく改善することが可能であるようにす
ることを目的としている。
目してなされたものであって、ねじ軸に形成したねじ軸
溝とナットに形成したナット溝との間にボールを介在さ
せると共にボール循環機構部をそなえ、少なくともねじ
軸溝およびナット溝に固体潤滑剤を施して用いるボール
ねじにおいて、従来のようにボール表面の潤滑膜のみが
早期に摩耗してしまうという問題点を解消し、ボール表
面の潤滑膜が早期に摩耗しがたいことによってボールね
じの耐久性を大きく改善することが可能であるようにす
ることを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる固体潤滑
ボールねじは、請求項１に記載しているように、ねじ軸
に形成したねじ軸溝とナットに形成したナット溝との間
にボールを介在させると共に、ボール循環機構部をそな
え、少なくともねじ軸溝およびナット溝に固体潤滑剤を
施して用いるボールねじにおいて、ボール循環機構部が
フッ素樹脂もしくはその複合材料からなる構成としたこ
とを特徴としている。
ボールねじは、請求項１に記載しているように、ねじ軸
に形成したねじ軸溝とナットに形成したナット溝との間
にボールを介在させると共に、ボール循環機構部をそな
え、少なくともねじ軸溝およびナット溝に固体潤滑剤を
施して用いるボールねじにおいて、ボール循環機構部が
フッ素樹脂もしくはその複合材料からなる構成としたこ
とを特徴としている。
【００１８】そして、本発明に係わる固体潤滑ボールね
じの実施態様においては、請求項２に記載しているよう
に、固体潤滑剤を施したナットのナット溝とボール循環
機構部のボール溝との合わせ面においてナットとボール
循環機構部の双方の溝端部にボール径の２０％以上３５
％以下の大きさのアール加工を施した構成のものとする
ことができ、請求項３に記載しているように、複合材料
は、繊維強化フッ素樹脂であるものとすることができ、
請求項４に記載しているように、フッ素樹脂もしくはそ
の複合材料が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）もしくはその複合材料からなるものとすることがで
きる。
じの実施態様においては、請求項２に記載しているよう
に、固体潤滑剤を施したナットのナット溝とボール循環
機構部のボール溝との合わせ面においてナットとボール
循環機構部の双方の溝端部にボール径の２０％以上３５
％以下の大きさのアール加工を施した構成のものとする
ことができ、請求項３に記載しているように、複合材料
は、繊維強化フッ素樹脂であるものとすることができ、
請求項４に記載しているように、フッ素樹脂もしくはそ
の複合材料が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）もしくはその複合材料からなるものとすることがで
きる。
【００１９】
【発明の作用】本発明に係わる固体潤滑ボールねじは、
請求項１に記載しているように、ねじ軸に形成したねじ
軸溝とナットに形成したナット溝との間にボールを介在
させると共に、ボール循環機構部をそなえ、少なくとも
ねじ軸溝およびナット溝に固体潤滑剤を施して用いるボ
ールねじにおいて、ボール循環機構部がフッ素樹脂もし
くはその複合材料からなる構成としたものであり、ボー
ル循環機構部をフッ素樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥ
Ｐ，ＰＣＴＦＥ，ＥＴＦＥ，ＥＣＴＦＥ等）またはその
複合材料で作製することにより、固体潤滑剤であるＭｏ
Ｓ２やＷＳ２などのなじみ性がＳＵＳ材に比べて極めて
良好なものとなる。さらに、摩擦係数が低いため、ボー
ルに生じる面圧が低くなり、被膜の摩耗が少なくなるこ
とによって、ボール循環機構部の耐久性が向上し、した
がってボールねじの耐久性が向上する。
請求項１に記載しているように、ねじ軸に形成したねじ
軸溝とナットに形成したナット溝との間にボールを介在
させると共に、ボール循環機構部をそなえ、少なくとも
ねじ軸溝およびナット溝に固体潤滑剤を施して用いるボ
ールねじにおいて、ボール循環機構部がフッ素樹脂もし
くはその複合材料からなる構成としたものであり、ボー
ル循環機構部をフッ素樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥ
Ｐ，ＰＣＴＦＥ，ＥＴＦＥ，ＥＣＴＦＥ等）またはその
複合材料で作製することにより、固体潤滑剤であるＭｏ
Ｓ２やＷＳ２などのなじみ性がＳＵＳ材に比べて極めて
良好なものとなる。さらに、摩擦係数が低いため、ボー
ルに生じる面圧が低くなり、被膜の摩耗が少なくなるこ
とによって、ボール循環機構部の耐久性が向上し、した
がってボールねじの耐久性が向上する。
【００２０】さらに、請求項２に記載しているように、
固体潤滑剤を施したナットのナット溝とボール循環機構
部のボール溝との合わせ面において、ナットとボール循
環機構部の双方の溝端部にボール径の２０％以上３５％
以下の大きさのアール加工を施した構成とすることによ
り、ボールは本来の移動方向に噛み込みを生じることな
く動くようになる。この場合、アール加工がボール径の
２０％未満ではボールねじの寿命が低下し、また、３５
％超過の大きなアール加工ではボール循環機構部とナッ
ト溝端部でのボール同士の噛み込みが生じるようにな
る。
固体潤滑剤を施したナットのナット溝とボール循環機構
部のボール溝との合わせ面において、ナットとボール循
環機構部の双方の溝端部にボール径の２０％以上３５％
以下の大きさのアール加工を施した構成とすることによ
り、ボールは本来の移動方向に噛み込みを生じることな
く動くようになる。この場合、アール加工がボール径の
２０％未満ではボールねじの寿命が低下し、また、３５
％超過の大きなアール加工ではボール循環機構部とナッ
ト溝端部でのボール同士の噛み込みが生じるようにな
る。
【００２１】そして、請求項３に記載しているように、
複合材料は、繊維強化フッ素樹脂とすることによって、
ボール循環機構部の強度が向上したものとなり、フッ素
樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ，ＰＣＴＦＥ，ＥＴＦ
Ｅ，ＥＣＴＦＥ等）のうち請求項４に記載しているよう
に、摩擦係数が最も低いものに属するＰＴＦＥ（ポリテ
トラフルオロエチレン）を使用することによって、ボー
ルに生じる面圧がさらに低くなり、ボール表面での潤滑
膜の早期摩耗がさらに有効に回避されることとなる。
複合材料は、繊維強化フッ素樹脂とすることによって、
ボール循環機構部の強度が向上したものとなり、フッ素
樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ，ＰＣＴＦＥ，ＥＴＦ
Ｅ，ＥＣＴＦＥ等）のうち請求項４に記載しているよう
に、摩擦係数が最も低いものに属するＰＴＦＥ（ポリテ
トラフルオロエチレン）を使用することによって、ボー
ルに生じる面圧がさらに低くなり、ボール表面での潤滑
膜の早期摩耗がさらに有効に回避されることとなる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２３】実施例１ 図１に示した構造を有するリターンピース式のＳＵＳ６
３０（析出硬化系ステンレス鋼）材からなる表１に示す
仕様のボールねじ１１を準備し、固体潤滑剤として無機
バインダー結合のＭｏＳ２焼成膜を、ねじ軸溝１２ａ、
ナット溝１３ａ、ボール循環機構部１５のボール溝１５
ａ、ボール１４の表面にそれぞれ１０μｍの厚さで塗布
した。
３０（析出硬化系ステンレス鋼）材からなる表１に示す
仕様のボールねじ１１を準備し、固体潤滑剤として無機
バインダー結合のＭｏＳ２焼成膜を、ねじ軸溝１２ａ、
ナット溝１３ａ、ボール循環機構部１５のボール溝１５
ａ、ボール１４の表面にそれぞれ１０μｍの厚さで塗布
した。
【００２４】同時に、ボール循環機構部１５を構成する
リターンピースのみＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチ
レン）材のブロックから総削り出しで同一のものを作製
し、リターンピースのみをＰＴＦＥ材品と取り替え、ボ
ールねじをダブルナット方式で組み立てて、実施例１の
ボールねじとした。
リターンピースのみＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチ
レン）材のブロックから総削り出しで同一のものを作製
し、リターンピースのみをＰＴＦＥ材品と取り替え、ボ
ールねじをダブルナット方式で組み立てて、実施例１の
ボールねじとした。
【００２５】尚、組み立て後の検査では、軸方向クリア
ランス、横方向クリアランスともに１２μｍであった。
ランス、横方向クリアランスともに１２μｍであった。
【００２６】次いで、表２に示す条件による真空摺動試
験に供した。このとき、本実施例はＮ＝４（すなわち、
図３に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．４）として実施した。
験に供した。このとき、本実施例はＮ＝４（すなわち、
図３に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．４）として実施した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】実施例２ 実施例１と同様に、図１に示した構造を有するリターン
ピース式のＳＵＳ６３０材からなる表１に示す仕様のボ
ールねじ１１を準備し、固体潤滑剤として無機バインダ
ー結合のＭｏＳ２焼成膜を、ねじ軸溝１２ａ、ナット溝
１３ａ、ボール循環機構部１５のボール溝１５ａ、ボー
ル１４の表面にそれぞれ１０μｍの厚さで塗布した。
ピース式のＳＵＳ６３０材からなる表１に示す仕様のボ
ールねじ１１を準備し、固体潤滑剤として無機バインダ
ー結合のＭｏＳ２焼成膜を、ねじ軸溝１２ａ、ナット溝
１３ａ、ボール循環機構部１５のボール溝１５ａ、ボー
ル１４の表面にそれぞれ１０μｍの厚さで塗布した。
【００３０】同時に、ボール循環機構部１５を構成する
リターンピースのみ１０重量％ガラス短繊維含有のＰＴ
ＦＥ材のブロックから総削り出しで同一のものを作製
し、ボール溝端部に０．８Ｒのアール加工を施し、リタ
ーンピースのみをＰＴＦＥ材品と取り替えた。同時にナ
ット溝端部にも０．８Ｒのアール加工を施したものと組
み合わせて、ボールねじをダブルナット方式で組み立て
て、実施例２のボールねじとした。
リターンピースのみ１０重量％ガラス短繊維含有のＰＴ
ＦＥ材のブロックから総削り出しで同一のものを作製
し、ボール溝端部に０．８Ｒのアール加工を施し、リタ
ーンピースのみをＰＴＦＥ材品と取り替えた。同時にナ
ット溝端部にも０．８Ｒのアール加工を施したものと組
み合わせて、ボールねじをダブルナット方式で組み立て
て、実施例２のボールねじとした。
【００３１】次いで、このボールねじを実施例１と同様
の摺動試験に供した。
の摺動試験に供した。
【００３２】実施例３ リターンピースを１０重量％ガラス短繊維含有のＰＴＦ
Ｅ複合材のブロックから削り出し、ボール溝端部に施す
アール加工条件として溝端部に１．２Ｒのアール加工を
施し、同時にナット溝端部に１．２Ｒのアール加工を施
した他は、実施例２と全く同様にして、実施例３のボー
ルねじとし、実施例１と同様の摺動試験に供した。
Ｅ複合材のブロックから削り出し、ボール溝端部に施す
アール加工条件として溝端部に１．２Ｒのアール加工を
施し、同時にナット溝端部に１．２Ｒのアール加工を施
した他は、実施例２と全く同様にして、実施例３のボー
ルねじとし、実施例１と同様の摺動試験に供した。
【００３３】比較例１ 実施例１において、リターンピースをＰＴＦＥ材と取り
替えない他は、実施例１と全く同様にして、比較例１の
ボールねじとし、実施例１と同様の摺動試験に供した。
尚、本比較例はＮ＝５（すなわち、図４のＮｏ．１〜Ｎ
ｏ．５）として実施した。
替えない他は、実施例１と全く同様にして、比較例１の
ボールねじとし、実施例１と同様の摺動試験に供した。
尚、本比較例はＮ＝５（すなわち、図４のＮｏ．１〜Ｎ
ｏ．５）として実施した。
【００３４】比較例２ 実施例２において、ボール溝端部に施すアール加工条件
として、リターンピースのボール溝端部に０．４Ｒのア
ール加工を施し、同時にナット溝端部に０．４Ｒのアー
ル加工を施した他は、実施例２と全く同様にして、比較
例２のボールねじとし、実施例１と同様の摺動試験に供
した。
として、リターンピースのボール溝端部に０．４Ｒのア
ール加工を施し、同時にナット溝端部に０．４Ｒのアー
ル加工を施した他は、実施例２と全く同様にして、比較
例２のボールねじとし、実施例１と同様の摺動試験に供
した。
【００３５】比較例３ 実施例２において、ボール溝端部に施すアール加工条件
として、リターンピースのボール溝端部に１．５Ｒのア
ール加工を施し、同時にナット溝端部に１．５Ｒのアー
ル加工を施した他は、実施例２と全く同様にして、比較
例３のボールねじとし、実施例１と同様の摺動試験に供
した。
として、リターンピースのボール溝端部に１．５Ｒのア
ール加工を施し、同時にナット溝端部に１．５Ｒのアー
ル加工を施した他は、実施例２と全く同様にして、比較
例３のボールねじとし、実施例１と同様の摺動試験に供
した。
【００３６】比較例４ 実施例２において、ボール溝端部に施すアール加工条件
として、リターンピースのボール溝端部に２．０Ｒのア
ール加工を施し、同時にナット溝端部に２．０Ｒのアー
ル加工を施した他は、実施例２と全く同様にして、比較
例４のボールねじとし、実施例１と同様の摺動試験に供
した。
として、リターンピースのボール溝端部に２．０Ｒのア
ール加工を施し、同時にナット溝端部に２．０Ｒのアー
ル加工を施した他は、実施例２と全く同様にして、比較
例４のボールねじとし、実施例１と同様の摺動試験に供
した。
【００３７】参考例 参考例として、転がりベアリングに実施例１で用いた固
体潤滑剤（ＭｏＳ２）を１０μｍの厚さで処理し、実施
例１と同様の摺動試験に供した。尚、本参考例はＮ＝２
（すなわち、図４に示すＮｏ．１，Ｎｏ．２）として実
施した。
体潤滑剤（ＭｏＳ２）を１０μｍの厚さで処理し、実施
例１と同様の摺動試験に供した。尚、本参考例はＮ＝２
（すなわち、図４に示すＮｏ．１，Ｎｏ．２）として実
施した。
【００３８】摺動試験による評価 摺動試験において、固体潤滑剤である被膜が破断し、摩
擦係数が０．３を超えるまでの累積摺動回数を測定し
た。各実施例および比較例のボールねじのボール循環機
構部の累積摺動回数より、摺動寿命を評価した。
擦係数が０．３を超えるまでの累積摺動回数を測定し
た。各実施例および比較例のボールねじのボール循環機
構部の累積摺動回数より、摺動寿命を評価した。
【００３９】ボールねじの摺動寿命評価の結果につい
て、図３〜図５に示す。
て、図３〜図５に示す。
【００４０】実施例１の結果を示す図３より明らかなよ
うに、実施例１のボールねじ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）で
は、ボール循環機構部（リターンピース）をＭｏＳ２と
なじみ性が良く、かつ純滑りに強いＰＴＦＥ材に変える
ことにより、ボールねじの耐久寿命は大きく改善でき
た。しかしながら、摺動試験後の分解調査において、リ
ターンピースを剛性の低い樹脂材に替えたため、ＳＵＳ
材を用いた場合に比べて溝端部のへたりが大きくなるこ
とも認められた。
うに、実施例１のボールねじ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）で
は、ボール循環機構部（リターンピース）をＭｏＳ２と
なじみ性が良く、かつ純滑りに強いＰＴＦＥ材に変える
ことにより、ボールねじの耐久寿命は大きく改善でき
た。しかしながら、摺動試験後の分解調査において、リ
ターンピースを剛性の低い樹脂材に替えたため、ＳＵＳ
材を用いた場合に比べて溝端部のへたりが大きくなるこ
とも認められた。
【００４１】また、比較例１の結果を示す図４より明ら
かなように、比較例１のボールねじ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．
５）の被膜の寿命は、参考例として示す転がりベアリン
グ（Ｎｏ．１，Ｎｏ．２）の被膜の寿命に比べてかなり
短いものとなっていた。この原因について、２×１０３
回で摺動試験を中断してボールねじの各部を分解して調
べた結果、ボールの固体潤滑被膜は既に消失していた
が、ねじ軸溝、ナット溝、ボール循環機構部のボール溝
の固体潤滑被膜はまだ存在していることが認められた。
かなように、比較例１のボールねじ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．
５）の被膜の寿命は、参考例として示す転がりベアリン
グ（Ｎｏ．１，Ｎｏ．２）の被膜の寿命に比べてかなり
短いものとなっていた。この原因について、２×１０３
回で摺動試験を中断してボールねじの各部を分解して調
べた結果、ボールの固体潤滑被膜は既に消失していた
が、ねじ軸溝、ナット溝、ボール循環機構部のボール溝
の固体潤滑被膜はまだ存在していることが認められた。
【００４２】各部の詳細調査の結果として、ボール循環
機構部の外観観察によれば、ボール循環機構部のボール
溝表面には固体潤滑被膜が残存しているように見られる
が、同部の溝断面観察では、基材金属の表面塑性流動が
顕著に認められ、ボール循環機構部内では、明らかにボ
ールは転がらず、強制的に滑ることにより移動している
ことがわかった。また、溝端部の断面観察によれば、端
部ほど塑性流動が激しく、へたり（端部の形状が、加工
時には糸面取りＣ０．１のレベルであったものが、Ｒ
０．２のレベルまで変形）が発生し、ナット溝とボール
循環機構部のボール溝とのつなぎ目でボールに生じる面
圧が高く、この段階で被膜の摩耗が激しいことがわかっ
た。
機構部の外観観察によれば、ボール循環機構部のボール
溝表面には固体潤滑被膜が残存しているように見られる
が、同部の溝断面観察では、基材金属の表面塑性流動が
顕著に認められ、ボール循環機構部内では、明らかにボ
ールは転がらず、強制的に滑ることにより移動している
ことがわかった。また、溝端部の断面観察によれば、端
部ほど塑性流動が激しく、へたり（端部の形状が、加工
時には糸面取りＣ０．１のレベルであったものが、Ｒ
０．２のレベルまで変形）が発生し、ナット溝とボール
循環機構部のボール溝とのつなぎ目でボールに生じる面
圧が高く、この段階で被膜の摩耗が激しいことがわかっ
た。
【００４３】以上のことから、ボールのみの早期潤滑被
膜の消失は、ナット部とボール循環機構部の端部に必然
的に存在する若干の段差によりボール表面の固体潤滑剤
が削り取られるのと同時に、ボール循環機構部内ではボ
ールは転がらず、後方のボールにて強制的に後から押さ
れながら、強制滑りにてボール循環機構部を移動するた
めであると考えられる。
膜の消失は、ナット部とボール循環機構部の端部に必然
的に存在する若干の段差によりボール表面の固体潤滑剤
が削り取られるのと同時に、ボール循環機構部内ではボ
ールは転がらず、後方のボールにて強制的に後から押さ
れながら、強制滑りにてボール循環機構部を移動するた
めであると考えられる。
【００４４】さらに、ボール溝端部に施すアール加工条
件を変えた試験結果を示す図５より明らかなように、比
較例４のごとくリターンピース溝端部に２．０Ｒのアー
ル加工を施し、同時にナット溝端部にも２．０Ｒのアー
ル加工を施したものでは、ボール循環機構部とナット溝
端部でのボール同士の噛み込みが認められ、アールを大
きくし過ぎるとボールは本来の移動方向には動きにく
く、２個のボールがボールの移動方向とは直角の方向で
噛み合い易くなることがわかった。
件を変えた試験結果を示す図５より明らかなように、比
較例４のごとくリターンピース溝端部に２．０Ｒのアー
ル加工を施し、同時にナット溝端部にも２．０Ｒのアー
ル加工を施したものでは、ボール循環機構部とナット溝
端部でのボール同士の噛み込みが認められ、アールを大
きくし過ぎるとボールは本来の移動方向には動きにく
く、２個のボールがボールの移動方向とは直角の方向で
噛み合い易くなることがわかった。
【００４５】本試験に用いたボール径は、表１に示すよ
うに、３．９６８８ｍｍであり、実施例２でナット溝端
部でのアールおよびリターンピース溝端部でのアールは
ともに０．８Ｒでボール径の２０．１６％であり、ま
た、実施例３のそれはともに１．２Ｒでボール径の３
０．２３％であり、これらの累積摺動回数は約１０７回
と良好な結果が得られた。
うに、３．９６８８ｍｍであり、実施例２でナット溝端
部でのアールおよびリターンピース溝端部でのアールは
ともに０．８Ｒでボール径の２０．１６％であり、ま
た、実施例３のそれはともに１．２Ｒでボール径の３
０．２３％であり、これらの累積摺動回数は約１０７回
と良好な結果が得られた。
【００４６】しかし、比較例２および比較例３のアール
は０．４Ｒおよび１．５Ｒで、ボール径のそれぞれ１
０．０９％および３７．７９％であり、累積摺動回数は
１０６回以下であって上記２つの実施例に比べて劣るも
のとなっていた。
は０．４Ｒおよび１．５Ｒで、ボール径のそれぞれ１
０．０９％および３７．７９％であり、累積摺動回数は
１０６回以下であって上記２つの実施例に比べて劣るも
のとなっていた。
【００４７】尚、本実施例では、ナット溝端部のアール
加工とリターンピース溝端部のアール加工を同一Ｒのア
ール加工の組み合わせとして行った場合を示したが、双
方の溝端部にボール径の２０％〜３５％の大きさのＲの
アール加工を施したものの組み合わせであれば、同様に
高い摺動寿命が得られることが認められた。
加工とリターンピース溝端部のアール加工を同一Ｒのア
ール加工の組み合わせとして行った場合を示したが、双
方の溝端部にボール径の２０％〜３５％の大きさのＲの
アール加工を施したものの組み合わせであれば、同様に
高い摺動寿命が得られることが認められた。
【００４８】図３および図５に示した結果からも明らか
なように、ボールねじのボール循環機構部をフッ素樹
脂、とくに好ましくはＰＴＦＥ材もしくはその複合材と
したものは、摩擦係数が０．３を超えるまでの累積摺動
回数がいずれも１０６回以上と高い摺動寿命が得られ
た。また、同時に、ボールねじのナット溝とボール循環
機構部のボール溝との合わせ面において、双方の溝端部
にボール径の２０％以上３５％以下の大きさのアール加
工を施したものは、累積摺動回数が約１０７回程度とよ
り一層良好な耐久性が得られた。
なように、ボールねじのボール循環機構部をフッ素樹
脂、とくに好ましくはＰＴＦＥ材もしくはその複合材と
したものは、摩擦係数が０．３を超えるまでの累積摺動
回数がいずれも１０６回以上と高い摺動寿命が得られ
た。また、同時に、ボールねじのナット溝とボール循環
機構部のボール溝との合わせ面において、双方の溝端部
にボール径の２０％以上３５％以下の大きさのアール加
工を施したものは、累積摺動回数が約１０７回程度とよ
り一層良好な耐久性が得られた。
【００４９】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係わ
る固体潤滑ボールねじよれば、請求項１に記載している
ように、ねじ軸に形成したねじ軸溝とナットに形成した
ナット溝との間にボールを介在させると共に、ボール循
環機構部をそなえ、少なくともねじ軸溝およびナット溝
に固体潤滑剤を施して用いるボールねじにおいて、ボー
ル循環機構部がフッ素樹脂もしくはその複合材料からな
る構成としたので、固体潤滑剤であるＭｏＳ２やＷＳ２
などとのなじみ性がＳＵＳ材に比べて著しく良好なもの
となり、さらに、摩擦係数が低いため、ボールに生じる
面圧が低くなって、被膜の摩耗が少なくなることから、
ボールねじの耐久性が大きく改善されることになるとい
う優れた効果がもたらされる。
る固体潤滑ボールねじよれば、請求項１に記載している
ように、ねじ軸に形成したねじ軸溝とナットに形成した
ナット溝との間にボールを介在させると共に、ボール循
環機構部をそなえ、少なくともねじ軸溝およびナット溝
に固体潤滑剤を施して用いるボールねじにおいて、ボー
ル循環機構部がフッ素樹脂もしくはその複合材料からな
る構成としたので、固体潤滑剤であるＭｏＳ２やＷＳ２
などとのなじみ性がＳＵＳ材に比べて著しく良好なもの
となり、さらに、摩擦係数が低いため、ボールに生じる
面圧が低くなって、被膜の摩耗が少なくなることから、
ボールねじの耐久性が大きく改善されることになるとい
う優れた効果がもたらされる。
【００５０】さらに、請求項２に記載しているように、
固体潤滑剤を施したナットのナット溝とボール循環機構
部のボール溝との合わせ面において、ナットとボール循
環機構部の双方の溝端部にボール径の２０％以上３５％
以下の大きさのアール加工を施した構成の固体潤滑ボー
ルねじとすることにより、さらに優れた耐久性を得るこ
とができ、面圧基準の評価では、転がりベアリングと同
等の摺動寿命を有する長寿命の固体潤滑ボールねじが得
られるという著しく優れた効果がもたらされる。
固体潤滑剤を施したナットのナット溝とボール循環機構
部のボール溝との合わせ面において、ナットとボール循
環機構部の双方の溝端部にボール径の２０％以上３５％
以下の大きさのアール加工を施した構成の固体潤滑ボー
ルねじとすることにより、さらに優れた耐久性を得るこ
とができ、面圧基準の評価では、転がりベアリングと同
等の摺動寿命を有する長寿命の固体潤滑ボールねじが得
られるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００５１】そして、請求項３に記載しているように、
複合材料は繊維強化フッ素樹脂とすることによって、ボ
ール循環機構部の強度が向上したものとなり、金属に代
えて樹脂を用いたいときの強度不足を補うものとするこ
とも可能である。
複合材料は繊維強化フッ素樹脂とすることによって、ボ
ール循環機構部の強度が向上したものとなり、金属に代
えて樹脂を用いたいときの強度不足を補うものとするこ
とも可能である。
【００５２】さらに、請求項４に記載しているように、
フッ素樹脂のうち摩擦係数が最も低いものに属するＰＴ
ＦＥを使用することによって、ボールに生じる面圧をさ
らに低いものにすることが可能であり、ボールねじの耐
久寿命を延長させることが可能であるという著しく優れ
た効果がもたらされる。
フッ素樹脂のうち摩擦係数が最も低いものに属するＰＴ
ＦＥを使用することによって、ボールに生じる面圧をさ
らに低いものにすることが可能であり、ボールねじの耐
久寿命を延長させることが可能であるという著しく優れ
た効果がもたらされる。
【図１】リターンピース式のボールねじの構造を示す側
面破砕説明図（図１の（Ａ））および正面説明図（図１
の（Ｂ））である。
面破砕説明図（図１の（Ａ））および正面説明図（図１
の（Ｂ））である。
【図２】ボールチューブ式のボールねじの構造を示す説
明図である。
明図である。
【図３】リターンピースのみをＰＴＦＥ材に取り替えた
本発明の実施例１のボールねじ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）
の摺動寿命の評価結果を示す説明図である。
本発明の実施例１のボールねじ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）
の摺動寿命の評価結果を示す説明図である。
【図４】比較例１のボールねじ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）
と参考例の転がりベアリング（Ｎｏ．１，Ｎｏ．２）の
摺動寿命の評価結果を示す説明図である。
と参考例の転がりベアリング（Ｎｏ．１，Ｎｏ．２）の
摺動寿命の評価結果を示す説明図である。
【図５】リターンピースのみをＰＴＦＥ複合材に取り替
えた本発明実施例２，３および比較例２，３，４のボー
ルねじの摺動寿命の評価結果を示す説明図である。
えた本発明実施例２，３および比較例２，３，４のボー
ルねじの摺動寿命の評価結果を示す説明図である。
１１ リターンピース式のボールねじ １２ ねじ軸 １２ａ ねじ軸溝 １３ ナット １３ａ ナット溝 １４ ボール １５ ボール循環機構部（リターンピース） １５ａ ボール溝（リターンピース溝）
Claims (4)
- 【請求項１】 ねじ軸に形成したねじ軸溝とナットに形
成したナット溝との間にボールを介在させると共に、ボ
ール循環機構部をそなえ、少なくともねじ軸溝およびナ
ット溝に固体潤滑剤を施して用いるボールねじにおい
て、ボール循環機構部がフッ素樹脂もしくはその複合材
料からなることを特徴とする固体潤滑ボールねじ。 - 【請求項２】 固体潤滑剤を施したナットのナット溝と
ボール循環機構部のボール溝との合わせ面においてナッ
トとボール循環機構部の双方の溝端部にボール径の２０
％以上３５％以下の大きさのアール加工を施したことを
特徴とする請求項１に記載の固体潤滑ボールねじ。 - 【請求項３】 複合材料は、繊維強化フッ素樹脂である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の固体潤滑ボ
ールねじ。 - 【請求項４】 フッ素樹脂もしくはその複合材料が、ポ
リテトラフルオロエチレンもしくはその複合材料からな
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
の固体潤滑ボールねじ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26898094A JP3543848B2 (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 固体潤滑ボールねじ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26898094A JP3543848B2 (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 固体潤滑ボールねじ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08128512A true JPH08128512A (ja) | 1996-05-21 |
| JP3543848B2 JP3543848B2 (ja) | 2004-07-21 |
Family
ID=17465986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26898094A Expired - Fee Related JP3543848B2 (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 固体潤滑ボールねじ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3543848B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006090437A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Ntn Corp | 駒式ボールねじ |
| JP2011058642A (ja) * | 2010-12-24 | 2011-03-24 | Ntn Corp | 自動車用駒式ボールねじ |
| JP2015055255A (ja) * | 2013-09-10 | 2015-03-23 | ニッタ株式会社 | 転がり案内装置 |
-
1994
- 1994-11-01 JP JP26898094A patent/JP3543848B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006090437A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Ntn Corp | 駒式ボールねじ |
| JP2011058642A (ja) * | 2010-12-24 | 2011-03-24 | Ntn Corp | 自動車用駒式ボールねじ |
| JP2015055255A (ja) * | 2013-09-10 | 2015-03-23 | ニッタ株式会社 | 転がり案内装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3543848B2 (ja) | 2004-07-21 |
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