(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじ軌道およびスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸のスプライン軌道にボールを介して嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えているボールスプライン付きボールねじにおいて、
ボールねじ軌道とスプライン軌道とが交差している部分に、軌道曲率半径よりも大きい半径を有する球面状体が押し付けられることによって、面取りが施されていることを特徴とするボールスプライン付きボールねじ。
【請求項２】
請求項１のボールスプライン付きボールねじを製造する方法であって、ボールねじ軌道とボールスプライン軌道を粗加工する工程と、軌道曲率半径より大きい半径を有する球面状体を軌道交差部に押し付けて交差部を潰すことで面取りを施す工程と、両軌道を熱処理する工程と、両軌道を仕上げ加工する工程とを含んでいることを特徴とするボールスプライン付きボールねじの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボールスプライン付きボールねじおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールスプライン付きボールねじとして、ボールねじ軌道およびスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸のスプライン軌道にボールを介して嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えているものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３００１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボールスプライン付きボールねじを使用するアクチュエータや緩衝器では、ねじ軸が高速移動、ボールねじナットが高速回転している状態から、ストッパによって急停止させられる構成とされているものがあり、この場合、ボールスプライン付きボールねじに過大な衝撃荷重が入り、これによって発生したトルクによって、ボールねじ軌道またはスプライン軌道に圧痕が生じることがある。
【０００５】
従来のボールスプライン付きボールねじでは、過大荷重負荷時に、ボールねじ軌道に発生した圧痕でスプライン軌道に盛上りが生じたり、スプライン軌道に発生した圧痕でボールねじ軌道の盛上りが生じることがあり、この場合には、ボールの移動に支障を来したり、寿命が低下する可能性がある。
【０００６】
この発明の目的は、過大荷重負荷に対して、寿命および作動性を確保したボールスプライン付きボールねじおよびこのようなボールスプライン付きボールねじを製造するのに適した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】
【０００７】
この発明によるボールスプライン付きボールねじは、ボールねじ軌道およびスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸のスプライン軌道にボールを介して嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えているボールスプライン付きボールねじにおいて、ボールねじ軌道とスプライン軌道とが交差している部分に、軌道曲率半径よりも大きい半径を有する球面状体が押し付けられることによって、面取りが施されていることを特徴とするものである。
【０００８】
ねじ軸、ボールねじナットおよびボールスプライン外筒は、例えば、Ｓ４５Ｃ，Ｓ５５Ｃなどの炭素鋼製あるいはＳＡＥ４１５０鋼製とされ、また、ボールは、例えば、軸受鋼（ＳＵＪ２）製とされる。
【０００９】
面取りは、硬球など（例えば、軌道曲率半径よりも大きい半径を有する球面状体）を押し付けて、軌道交差部を潰すものとされる。ねじ軸に設けられるボールねじ軌道とボールスプライン軌道とは交差しているので、過大荷重負荷時に一方の軌道に圧痕で盛上りが生じた場合、他方の軌道に影響を与える可能性があるが、面取りによって、圧痕での盛上りが相手軌道に影響しないだけの間隔（逃げる部分）を形成することにより、交差しても軌道がつながらないものとなって、一方の軌道における損傷が他方の軌道の損傷につながることが防止される。
【００１０】
面取りの大きさは、盛上りの影響によって両者の軌道がつながらないように、両者の軌道が０．１ｍｍ以上離れる大きさとされることが好ましい。
【００１１】
ボールねじ軌道は、例えば、１条のみぞとされ、ボールねじナットは、例えば、エンドキャップ式のものとされる。
【００１２】
スプライン軌道は、例えば、時計方向の回転を受けるものと反時計方向の回転を受けるものとが対とされて、これが複数対（例えば３対）設けられる。軸の外周には、例えば、基準円筒面から突出するように形成された複数（例えば３つ）のボール受け部が設けられ、このボール受け部の時計方向側肩部および反時計方向側肩部に、それぞれスプライン軌道が形成される。これに対応して、ボールスプライン外筒の内周には、ボール受け部の時計方向側のスプライン軌道に時計方向側から対向するスプライン軌道と、ボール受け部の反時計方向側のスプライン軌道に反時計方向側から対向するスプライン軌道とがそれぞれ形成される。
【００１３】
この発明によるボールスプライン付きボールねじの製造方法は、上記のこの発明によるボールスプライン付きボールねじを製造する方法であって、ボールねじ軌道とボールスプライン軌道を粗加工する工程と、軌道曲率半径より大きい半径を有する球面状体を軌道交差部に押し付けて交差部を潰すことで面取りを施す工程と、両軌道を熱処理する工程と、両軌道を仕上げ加工する工程とを含んでいることを特徴とするものである。
【００１４】
粗加工は、例えば、旋削または研削によって行われるが、これに限定されるものではなく、転造などによってもよい。
【００１５】
交差部を潰す（面取りを施す）に際しては、面取り用治具が使用され、面取り治具は、例えば、治具本体に球面状体（球体、半球など）が固定されることで形成され、その球面状体の半径が軌道曲率半径よりも大きくなされる。球面状体の数は１つでもよいが、面取り治具は、所定間隔（ボールねじ軌道のピッチと同じ間隔）で治具本体に固定された複数の球面状体を有していることが好ましい。
【００１６】
熱処理は、例えば、高周波焼入れとされるが、これに限定されるものではなく、浸炭焼入れであってもよい。
【００１７】
軌道の仕上げ加工は、研磨、ラップなどによって行われる。
【００１８】
この発明によるボールスプライン付きボールねじは、アクチュエータ（モータによってボールねじナットが回転させられ、これにより、ねじ軸が直線移動する形態）として使用されることがあり、緩衝器（ねじ軸が外部からの力によって直線移動させられ、これにより、ボールねじナットが回転し、モータが発生する電磁力が減衰力となる形態）として使用されることがある。
【００１９】
ねじ軸は、往復直線移動し、通常、その所定量以上の移動を防止するためのストッパが設けられる。ストッパは、例えば、ねじ軸が所定量以上移動した際にハウジングに当接するフランジ部をねじ軸に設けることで形成することができ、また、ストッパは、ねじ軸と一体に直線移動する部材に形成してもよく、直線移動しない方の部材（ハウジングや中空軸）に設けることもできる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明のボールスプライン付きボールねじによると、面取りによって、圧痕での盛上りが相手軌道に影響しないだけの間隔が形成されることで、一方の軌道における損傷が他方の軌道の損傷につながることが防止される。これにより、過大荷重負荷による影響が小さく抑えられ、過大荷重負荷に対して、寿命および作動性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、この発明によるボールスプライン付きボールねじが適用される１例としてのモータ付きボールねじ装置を示す縦断面図である。
【図２】図２は、この発明のボールスプライン付きボールねじの要部を示す図である。
【図３】図３（ｂ）は、従来のボールスプライン付きボールねじの問題点を示す図であり、図３（ａ）は、この問題点が解消されたこの発明のボールスプライン付きボールねじの図である。
【図４】図４は、この発明のボールスプライン付きボールねじの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、上下は、図の上下をいうものとする。
【００２３】
図１から図３までは、この発明によるボールスプライン付きボールねじの１実施形態を示している。
【００２４】
図１は、この発明によるボールスプライン付きボールねじが適用される１例としてのモータ付きボールねじ装置を示している。
【００２５】
ボールスプライン付きボールねじ(1)は、ボールねじ軌道(2a)および上下方向にのびるスプライン軌道(2b)が設けられた上下にのびる鋼製ねじ軸(2)と、ねじ軸(2)のボールねじ軌道(2a)にボールを介してねじ合わされた回転自在の鋼製ボールねじナット(3)と、ねじ軸(2)の下端部側においてスプライン軌道(2b)にボールを介して嵌め合わされてねじ軸(2)の上下方向（軸方向）直線運動を案内するボールスプライン外筒(4)とからなる。
【００２６】
モータ付きボールねじ装置は、上記のボールスプライン付きボールねじ(1)と、ボールねじナット(3)に一体化されて上方にのびる中空軸(5)と、軸受(7)を介して中空軸(5)を回転可能に支持するとともにボールスプライン外筒(4)を支持するハウジング(6)と、中空軸(5)に固定された円筒状のモータロータ(9)およびハウジング(6)内径に固定された円筒状のモータステータ(10)からなるモータ(8)とを備えている。
【００２７】
モータ(8)は、永久磁石型三相同期モータとされており、モータロータ(9)が永久磁石とされて、モータステータ(10)にＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相のコイル(10a)が巻かれている。
【００２８】
ねじ軸(2)と中空軸(5)とは、同心状に配置されており、ボールスプライン付きボールねじ(1)は、ボールねじナット(3)、中空軸(5)およびモータロータ(9)を回転させて、ねじ軸(2)を直線移動させる形態で使用される。
【００２９】
中空軸(5)は、ねじ軸(2)を案内する小径部(11)と、内周面がボールねじナット(3)の外周面に固定されかつ外周面に軸受(7)を保持する大径部(12)とからなる。
【００３０】
このモータ付きボールねじ装置は、例えば、自動車の電磁緩衝器用として使用するのに適している。電磁緩衝器は、タイヤから伝わる外力によってねじ軸(2)が軸方向に直線移動し、これに伴って、ボールねじナット(3)および中空軸(5)が回転し、この回転運動をモータ(8)に取り込んで、モータ(8)で発生する電磁力を減衰力として利用するようになっている。
【００３１】
このような電磁緩衝器は、突起乗り越し等のオーバストローク時には、ねじ軸(2)と一体で上下移動するバンプストッパがハウジング(6)等に衝突することにより、高速回転していたモータ(5)が急停止し、モータ(5)の慣性トルクにより過大軸力がボールねじ軌道(2a)およびスプライン軌道(2b)に負荷されることがあり、この場合の軌道(2a)(2b)の保護が課題となっている。
【００３２】
そこで、この発明によるボールスプライン付きボールねじ(1)では、図２に示すように、ボールねじ軌道(2a)とスプライン軌道(2b)とが交差している部分すべてに、面取り(C)が施されている。
【００３３】
従来のボールスプライン付きボールねじでは、図３（ｂ）に示すように、過大荷重負荷時に一方の軌道(2a)に圧痕で盛上り(D)が生じた場合、他方の軌道(2b)に影響を与えることになるが、この発明によるボールスプライン付きボールねじ(1)では、面取り(C)によって、図３（ａ）に示すように、一方の軌道(2a)（または(2b)）における圧痕での盛上りが他方の軌道(2b)（または(2a)）に影響しないだけの間隔（逃げる部分）が形成され、一方の軌道(2a)における損傷が他方の軌道(2b)における損傷につながることが防止される。
【００３４】
面取り(C)の大きさは、盛上りの影響によって両者の軌道(2a)(2b)がつながらないように、両者の軌道(2a)(2b)が０．１ｍｍ以上離れる大きさとされる。
【００３５】
この発明によるボールスプライン付きボールねじの製造方法は、ねじ軸(2)にボールねじ軌道(2a)とボールスプライン軌道(2b)を粗加工する工程と、図４に示す面取り治具(21)を用いてボールねじ軌道(2a)とボールスプライン軌道(2b)との交差部を潰す工程と、両軌道(2a)(2b)を熱処理する工程と、両軌道(2a)(2b)を仕上げ加工する工程とを含んでいるものとされる。
【００３６】
交差部を潰す工程（面取り工程）で使用される面取り治具(21)は、図４（ａ）に示すように、直方体状の治具本体(22)と、ボールねじ軌道(2a)のピッチと同じ間隔で治具本体(22)下面に固定された２つの球面状体(23)とからなる。
【００３７】
球面状体(23)の半径は、ボールねじ軌道(2a)およびボールスプライン軌道(2b)の曲率半径よりも大きくなされている。したがって、図４（ｂ）に示すように、球面状体(23)が軌道交差部に押し付けられると、交差部の角が潰れ、これにより、交差部が面取りされる。こうして、両軌道(2a)(2b)の交差部に面取り(C)が施されているボールスプライン付きボールねじ(1)を容易にかつ精度よく得ることができる。
【００３８】
なお、上記のボールスプライン付きボールねじ(1)は、電磁緩衝器用として説明したが、これに限られるものではなく、電動アクチュエータとして使用することもできる。この場合、モータ(8)の回転駆動力をボールねじナット(3)を介してねじ軸(2)の軸方向推力に変換し、推力の軸方向反力を軸受(7)で支持してねじ軸(2)を直線運動させ、ねじ軸(2)に作用する軸方向荷重をボールねじナット(3)で負荷するとともに、トルクをボールスプライン外筒(4)で支持した形態での使用となる。
【符号の説明】
【００３９】
(1)       ボールスプライン付きボールねじ
(2)       ねじ軸
(2a)      ボールねじ軌道
(2b)      スプライン軌道
(3)       ボールねじナット
(4)       ボールスプライン外筒
(23)      球面状体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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