(57)【要約】【課題】加締め時の延性を損なうことなく、加締部の固定力を確保し、さらに循環路の耐摩耗性を確保し得る駒式ボールねじ及び駒式ボールねじナットの製造方法を提供する。【解決手段】内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナット３と、ナット３の胴部に穿設された駒窓６に嵌合され、転動路を周回経路とする連結溝が形成された金属製の駒部材５とを備え、駒部材５のナット外径側端部には前記駒窓６の開口縁に係合する加締部１４が設けられた駒式ボールねじにおいて、ナット３の駒窓６に駒部材５を組み込み、加締部１４を加締た後に、駒部材５とナット３を同時に焼き入れ処理を行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された金属製の駒部材とを備え、該駒部材のナット外径側端部には前記駒窓の開口縁に係合する加締部が設けられた駒式ボールねじにおいて、
前記駒部材の加締部が加締められた状態で駒部材とナットが共に焼き入れ処理されていることを特徴とする駒式ボールねじ。
【請求項２】
駒窓及び駒部材は断面円形状である請求項１に記載の駒式ボールねじ。
【請求項３】
駒部材は、ＭＩＭあるいは焼結品の粉末金属体からなる請求項１又は２に記載の駒式ボールねじ。
【請求項４】
ナットのねじ溝に係合する一対の抜け止め用凸部が設けられている請求項１乃至３のいずれかの項に記載の駒式ボールねじ。
【請求項５】
焼き入れ処理は浸炭処理である請求項１乃至４のいずれかの項に記載の駒式ボールねじ。
【請求項６】
浸炭処理は真空浸炭である請求項５に記載の駒式ボールねじ。
【請求項７】
焼き入れ処理された駒部材の表面硬度は、４００ＨＶ以上である請求項１乃至６のいずれかの項に記載の駒式ボールねじ。
【請求項８】
内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、該ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された金属製の駒部材とを備え、該駒部材のナット外径側端部には前記駒窓の開口縁に係合する加締部が設けられた駒式ボールねじのナット製造方法であって、
ナットの駒窓に駒部材を組み込み、加締部を加締た後に、駒部材とナットを同時に焼き入れ処理を行うことを特徴とする駒式ボールねじナットの製造方法。
【請求項９】
焼き入れ処理は浸炭処理である請求項８に記載の駒式ボールねじナットの製造方法。
【請求項１０】
浸炭処理は真空浸炭である請求項９に記載の駒式ボールねじナットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種工作機械あるいは自動車用アクチュエータ等に使用されるボールねじに関し、特に、ボール循環部品に駒部材を使用した駒式ボールねじ及び駒式ボールねじナットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な駒式ボールねじにおいては、駒部材は小判形状に形成され、ナットの外側から駒窓に駒部材を嵌め込み、例えばＣ型止め輪などでナットに対して駒部材を押圧することでナットに固定される。
これに対して、駒部材を低コストで且つ強固にナットに固定するための様々な考案がされている。
【０００３】
たとえば、特許文献１に記載の駒式ボールねじは、駒窓が断面略円形に形成され、この駒窓に対応して駒部材がＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）によって断面円形に形成される焼結合金からなると共に、この駒部材の内径部両側にアーム部が突設され、これらのアーム部がナットのねじ溝に係合されて駒部材がナットに位置決めされている。さらに、駒部材の周方向両側縁には、外径側に立上る一対のガイド壁が対向して設けられ、このガイド壁を駒窓の縁部側に塑性変形させて形成した加締部によってナットに固定されていた。
従来の駒部材は、駒部材に設けられたアーム部とナットのねじ溝の当接部、および、加締部の当接部によってナットに固定されることになる。
【特許文献１】特開２００７−１４６９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、たとえば自動車の可変動弁システムなどに使用されるボールねじは、エンジンからの振動や交番荷重が繰り返し付与されるため、ボールねじの作動を確保する上で駒部材の固定強度は非常に重要な特性であり、強固、且つ、十分な耐摩耗性を確保ことが要求される。
従来の駒部材には、加締のための延性が必要なため、硬度を大幅に上げられない。よって、表面が摩耗する弱点がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加締め時の延性を損なうことなく、加締部の固定力を確保し、さらに連結溝の耐摩耗性を確保し得る駒式ボールねじ及び駒式ボールねじナットの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された金属製の駒部材とを備え、該駒部材のナット外径側端部には前記駒窓の開口縁に係合する加締部が設けられた駒式ボールねじにおいて、前記駒部材の加締部が加締められた状態で駒部材とナットが共に焼き入れ処理されていることを特徴とする。
本発明によれば、加締部をかしめた後、ナット及び駒部材を焼き入れすることで、加締部の強度アップ及び表面硬度が向上するため、駒部材が駒窓内で荷重を受けても摩耗を極小化でき、精度維持および円滑なボール循環をほとんどコストアップせずに実現することができる。
請求項２に記載のように、駒窓及び駒部材は断面円形状とすれば、駒窓の加工工数が削減できて低コスト化を図ることができると共に、駒部材がナットに対して軸方向に精度良く、かつ、容易に位置決めすることができ、信頼性を向上させることができる。
請求項３に記載のように、駒部材は、ＭＩＭあるいは焼結品の粉末金属体から構成とすれば、複雑な形状の駒部材を金属によって容易に成形することができる。
また、請求項４に記載の発明のように、ナットのねじ溝に係合する一対の抜け止め用凸部を設けることにより、駒部材の回転を阻止することができる。
請求項５に記載のように、焼き入れ処理を浸炭処理とすることにより、内部組織の靱性を確保しつつ表面を硬化させることができる。
また、請求項６に記載のように、浸炭処理を真空浸炭処理とすれば、駒部材とナットが密着した微細や狭い箇所にも浸炭ガスが回り込みやすく、密着部についても硬度を上げることができ、耐久性が向上する。
また、請求項７に記載のように、焼き入れ処理された駒部材の表面硬度を、４００ＨＶ以上とすれば、焼き入れ無しの場合と比較して、大幅な硬度アップとなり、耐久性向上を図ることができる。
さらに、本発明の駒式ボールねじナットの製造方法は、請求項８に記載のように、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、該ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された金属製の駒部材とを備え、該駒部材のナット外径側端部には前記駒窓の開口縁に係合する加締部が設けられた駒式ボールねじナットの製造方法であって、ナットの駒窓に駒部材を組み込み、加締部を加締た後に、駒部材とナットを同時に焼き入れ処理を行うことを特徴とする。
このようにすれは、従来は焼き入れ−駒部材の組み込み、という手順であったものを、逆にするだけであり、何らコストアップは生じないので、極めて合理的である。
請求項９に記載のように、焼き入れ処理を浸炭処理とすることにより、内部組織の靱性を確保しつつ表面を硬化させることができる。
また、請求項１０に記載のように、浸炭処理を真空浸炭処理とすれば、駒部材とナットが密着した微細や狭い箇所にも浸炭ガスが回り込みやすく、密着部についても硬度を上げることができ、耐久性が向上する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る駒式ボールねじは、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された金属製の駒部材とを備え、該駒部材のナット外径側端部には前記駒窓の開口縁に係合する加締部が設けられた駒式ボールねじにおいて、駒部材の加締部が加締められた状態で駒部材とナットが共に焼き入れ処理されているので、加締め時の延性を損なうことなく、加締部の固定力を確保することができる。また、加締部の強度アップ及び表面硬度が向上するため、駒部材が駒窓内で荷重を受けても摩耗を極小化でき、精度維持を図ることができる。さらに、連結溝の表面硬度も高くなり、円滑なボール循環を長期にわたって維持することができ、耐久性の大幅な向上を図ることができる。
また、本発明の駒式ボールねじナットの製造方法によれば、ナットの駒窓に駒部材を組み込み、加締部を加締た後に、駒部材とナットを同時に焼き入れ処理を行うもので、従来は焼き入れ−駒部材の組み込み、という手順であったものを、逆にするだけであり、何らコストアップは生じないので、極めて合理的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の駒式ボールねじは、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された金属製の駒部材とを備え、該駒部材のナット外径側端部には前記駒窓の開口縁に係合する加締部が設けられた駒式ボールねじにおいて、前記駒部材の加締部が加締められた状態で駒部材とナットが共に焼き入れ処理されている。
また、駒式ボールねじナットの製造方法は、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、該ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された金属製の駒部材とを備え、該駒部材のナット外径側端部には前記駒窓の開口縁に係合する加締部が設けられた駒式ボールねじナットの製造方法であって、ナットの駒窓に駒部材を組み込み、加締部を加締た後に、駒部材とナットを同時に焼き入れ処理を行う。
【実施例】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は本発明に係る駒式ボールねじの駒部材をナットの駒窓に加締固定した状態を示す部分拡大断面図、図２（ａ）は駒窓に駒部材を加締固定した状態のナットの縦断面図、（ｂ）は（ａ）のナットの横断面、図３（ａ）は本発明に係る駒式ボールねじの平面図、（ｂ）は同縦断面である。
【００１０】
この駒式ボールねじ１は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、外周面に螺旋状のねじ溝２ａが形成されたねじ軸２と、このねじ軸２に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝３ａが形成されたナット３と、対向する両ねじ溝２ａ、３ａにより形成された転動路に収容された多数のボール４と、これらボール４の循環用部材となる駒部材５とを備えている。
【００１１】
各ねじ溝２ａ、３ａの断面形状は、サーキュラアーク形状であってもゴシックアーク形状であっても良いが、ここではボール４との接触角が大きくとれ、アキシアルすきまが小さく設定できるゴシックアーク形状に形成されている。これにより、軸方向荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動の発生を抑制することができる。
【００１２】
円筒状のナット３の胴部には、図２（ａ）に示すように、内外の周面に貫通してねじ溝３ａの一部を切欠く断面略円形の駒窓６が穿設され、この駒窓６に対応して断面略円形の駒部材５が嵌合されている。駒部材５の内方には、ねじ溝３ａの隣合う１周分同士を連結する連結溝５ａが形成されている。
この実施例では、駒部材５が断面円形に形成されているので、駒窓６の加工工数が削減できて低コスト化を図ることができると共に、駒部材５がナット３に対して軸方向に精度良く、かつ、容易に位置決めすることができ、信頼性を向上させることができる。もっとも、駒部材５及び駒窓６は断面円形状に限らず、たとえば、楕円形状でもよいし、四角形状でもよい。
連結溝５ａは、図２（ｂ）に示すように、ナット３の隣接するねじ溝３ａ、３ａ間を滑らかに接続するようにＳ字状に湾曲して形成されている。連結溝５ａの両端の出入り口５ｂ、５ｂはナット３の円周方向に互いに反対向きに開口して隣合うねじ溝３ａ、３ａと連結され、この連結溝５ａとねじ溝３ａの略１周部分とでボール４の転動路を構成している。
【００１３】
転動路内の内外のねじ溝２ａ、３ａ間に介在された多数のボール４は、ねじ溝２ａ、３ａに沿って転動し、そして、駒部材５の連結溝５ａに案内され、ねじ軸２のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝３ａに戻り、再びねじ溝２ａ、３ａに沿って転動する。連結溝５ａの深さは、ボール４が連結溝５ａ内でねじ軸２におけるねじ溝２ａのねじ山を越えることができる深さとされている。
【００１４】
一方、駒部材５の内径側端部には、連結溝５ａの両端の出入り口５ｂ、５ｂと並んで抜け止め用凸部としてのアーム部９、９が設けられている。アーム部９、９は丸棒状で、駒部材の外径よりも互いに反対向きに突出し、出入り口５ｂ、５ｂと接続されていないねじ溝部分に、所定の径方向すきまを介して係合されている。このアーム部９、９によって、駒部材５がナット３に対して軸方向に位置決めされると共に、駒部材５が駒窓６から径方向外方に抜け出すのを防止している。
【００１５】
さらに、駒部材５の径方向両側縁には、図１に示すように、外径側に立上る一対のガイド壁１３、１３が対向して設けられ、このガイド壁１３、１３を、駒窓６の縁部６ａ側に塑性変形させて形成した加締部１４によってナット３に固定されている。ガイド壁１３、１３は、図１に示すように、頭部１１中央のリブ１５に対して外径部両側（ナット３の軸方向両側）に形成された凹み部１２から外径側へ立ち上がる構成となっている。
加締作業は、駒部材５を、ナット内径側から駒窓６に嵌挿し、ナット３のねじ溝３ａにアーム部９、９を係合した後、これらガイド壁１３、１３を加締治具（図示せず）を使用して駒窓６の縁部６ａ側に塑性変形させて加締部１４、１４を形成する。この加締部１４、１４のスプリングバックが大きいとガタが生じるので、駒窓６の縁部６ａは傾斜面となっている。
【００１６】
駒部材５は、金属粉末を可塑状に調整し、射出成形機で成形される焼結合金からなる。この射出成形に際しては、まず、金属粉と、プラスチックおよびワックスからなるバインダとを混練機で混練し、その混練物をペレット状に造粒する。造粒したペレットは、射出成形機のホッパに供給し、金型内に加熱溶融状態で押し込む、所謂ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）により成形されている。こうしたＭＩＭによって成形される焼結合金であれば、加工度が高く複雑な形状であっても容易に、かつ精度良く所望の形状・寸法に成形することができる。もっとも、ＭＩＭによって成形するのではなく、粉末成形によって成形される圧粉体を焼結した焼結品としてもよい。
【００１７】
この実施例では、駒部材５の加締部１４が加締められた状態で駒部材５とナット３が共に焼き入れ処理としての浸炭処理が施されている。
従来例では、浸炭焼き入れされたナット３に駒部材５を装着し、加締め固定することで固定を行っていた。かしめ性を確保するため、駒部材５の硬度はある程度規制され、２０−３０ＨＲＣ程度に設定されていた。これ以下であれば、耐磨耗性に乏しく、硬すぎると加締部の根元でクラックが入ってしまう。逆にいえば、硬度が十分入っていれば、耐磨耗性の観点では申し分ないことになる。
【００１８】
そこで、本発明は、駒部材５の加締部１４が加締められた状態で駒部材５とナット３が共に浸炭処理されている。本発明では、“駒部材５を加締めた後に、焼入れする”という点に着目し、加締部１４を軟らかい延性に富んだ状態で加締め、ナット３とともに浸炭処理をして硬度を上げるようにしたものである。
本発明によれば、加締部１４をかしめた後、ナット３及び駒部材５を共に浸炭処理することで、加締部１４の強度アップ及び表面硬度が向上するため、駒部材５が駒窓６内で荷重を受けても摩耗を極小化でき、精度維持および円滑なボール循環をコストアップせずに実現することができる。
【００１９】
本発明の駒式ボールねじのナット３の製造方法の観点からみれば、ナット３の駒窓６に駒部材５を組み込み、加締部１４を加締た後に、駒部材５とナット３を同時に浸炭処理を行うものである。
このようにすれは、従来は焼き入れ−駒部材の組み込み、という手順であったものを、逆にするだけであり、何らコストアップは生じないので、極めて合理的である。浸炭処理としては、ガス浸炭が一般的であるが、固体浸炭、液体浸炭等でも構わない。
加締部１４を加締めた状態で、浸炭ガスを用いて浸炭処理をする場合、図１に示すような駒部材５とナット３が密着した個所ｇには、浸炭ガスが供給されにくいため、硬度が上がらない。密着した箇所ｇは、加締部１４と駒窓６の縁部６ａとの係合部、駒部材５の外周面と駒窓６内周面との嵌合部、さらにアーム部９とねじ溝３ａとの係合部である。そこで、この実施の形態では、浸炭処理を真空浸炭とした。真空浸炭は、真空炉内で加熱し、炭化水素系のガスを直接注入するため、原理的に微細な狭い個所にガスが回りこみやすく、密着箇所まで浸炭処理を施すことができる。
【００２０】
図４は、浸炭処理した場合の、駒部材の硬度分布の測定結果のグラフである。
図のように、表面近くの硬度は、４００ＨＶ以上、図示例では、４００〜５６０ＨＶ程度と、焼き入れ無しの場合と比較して、大幅な硬度アップとなっており、耐久性向上を図ることができる。
アーム部９の硬度も同等に硬度アップしており、ボール循環部である連結溝５ａも硬度アップするため、更に耐久性・耐磨耗性が向上する。
【００２１】
加工工程においても、これまで焼き入れ−こま組込みという手順であったものを、逆にするだけであり、何らコストアップは生じないため、極めて合理的である。
本発明によれば、加締部１４を加締めた後、ナット３及び駒部材５を焼き入れすることで、加締部１４の強度アップ及び表面硬度が向上するため、駒部材５が駒窓６内で荷重を受けても摩耗を極小化でき、精度維持および円滑なボール循環をほとんどコストアップせずに実現することができる。
【００２２】
なお、焼き入れ処理としては、上記実施の形態では浸炭処理について説明したが、浸炭処理に限定されるものではなく、場合によってはズブ焼き入れを行っても良いし、各種焼き入れ方法を適用可能である。
【００２３】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る駒式ボールねじは、自動車の電動アクチュエータ等に使用される駒式ボールねじに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る駒式ボールねじの駒部材をナットの駒窓に加締固定した状態を示す部分拡大断面図である。
【図２】（ａ）は、ナットの縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のナットの横断面図である。
【図３】（ａ）は、駒式ボールねじ全体の平面図、（ｂ）は、同縦断面である。
【図４】ナットと駒部材を同時に浸炭焼き入れした場合の駒部材表面の焼き入れ深さと硬度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１・・・・・・・・・・ボールねじ
２・・・・・・・・・・ねじ軸
２ａ・・・・・・・・・ねじ溝
３・・・・・・・・・・ナット
３ａ・・・・・・・・・ねじ溝
４・・・・・・・・・・ボール
５・・・・・・・・・・駒部材
５ａ・・・・・・・・・連結溝
５ｂ・・・・・・・・・出入り口
６・・・・・・・・・・駒窓
６ａ・・・・・・・・・縁部
９・・・・・・・・・・アーム部（抜け止め用凸部）
１１・・・・・・・・・頭部
１２・・・・・・・・・凹み部
１３・・・・・・・・・ガイド壁
１４・・・・・・・・・加締部
１５・・・・・・・・・リブ
【図１】
2010112430.tif 000003
【図２】
2010112430.tif 000004
【図３】
2010112430.tif 000005
【図４】
2010112430.tif 000006