(57)【要約】【課題】  こま部材を、簡易で作業性良く迅速に、かつ堅固にナットに固定することができ、こま部材の信頼性の高い固定が低コストで行えるこま式ボールねじを提供する。【解決手段】  このこま式ボールねじは、ボールねじ軸と、ナットと、これらボールねじ軸とナットの対向するねじ溝間に形成された転動路に連なって配置された複数のボールと、前記ナットのねじ溝同士を連結する連結溝を有する複数のこま部材とを備える。こま部材４は、ナットに設けられたこま窓にナット外径側から嵌合するものである。こま窓の内周面に平行に設けられた前記こま部材４の外周面には、ナット中心側の突出高さが低くなるテーパ状のリブ部４ａを、こま窓深さ方向に延びて設ける。こま窓にこま部材４を嵌合した状態で、リブ部４ａとこま窓内周面とをプロジェクション溶接する。【選択図】      図３
2006226314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじ軸と、ナットと、これらボールねじ軸とナットの対向するねじ溝間に形成された転動路に連なって配置された複数のボールと、前記ナットのねじ溝同士を連結する連結溝を有する複数のこま部材とを備え、このこま部材は、前記ナットに設けられたこま窓にナット外径側から嵌合したこま式ボールねじにおいて、
前記こま窓の内周面に平行に設けられた前記こま部材の外周面に、ナット中心側の突出高さが低くなるテーパ状のリブ部を、こま窓深さ方向に延びて設け、前記リブ部とこま窓内周面とをプロジェクション溶接したことを特徴とするこま式ボールねじ。
【請求項２】
請求項１において、前記こま部材のナット軸心に平行な面で断面した断面形状が小判状であり、前記リブ部を複数設けたこま式ボールねじ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のこま式ボールねじを組み立てる方法であって、こま部材をナットに挿入するときに、こま部材の連結溝とナットのねじ溝とにわたって嵌まり込む治具を用い、こま部材の連結溝とナットのねじ溝との段差がゼロになる位置までこま部材を挿入することを特徴とするこま式ボールねじの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車用アクチュエータやその他各種の機器に使用されるこま式ボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
こま式ボールねじは、ボールを循環させる循環部材として、ナットのねじ溝同士を連結する連結溝を有するこま部材を用いたものである。こま式ボールねじは、ナット外径のコンパクト性に優れ、またこま部材を円周方向に等配できて、ナット回転で駆動される場合に、動的バランスに優れるため、ナット回転の用途で採用されることが多い。特に、自動車用アクチュエータなどの用途では、スペース的な制約が大きく、コンパクト性の要求が強いため、こま式ボールねじは効果的である。
【０００３】
こま式ボールねじにおいては、こま部材が、前記連結溝としてボールの循環を行う３次元溝を持った部材となっており、如何にこのこま部材を、低コストで、信頼性の高い固定が行えるかが重要となる。すなわち、ボールからのラジアル力の作用により、こま部材がナットから脱落しないように、信頼性高くナットに固定する必要がある。そのため種々の固定構造が提案されている。
例えば、ナットに設けられたこま窓にナット外径側からこま部材を挿入し、こま部材の上面部のこま窓内面との境目部分を、こま部材の輪郭に沿ってレーザ溶接により全周溶接することで、こま部材を固定するようにしたものがある（例えば特許文献１）。
【０００４】
他の例として、ナットのねじ溝に係合するウイング部をこま部材に一体に設け、ナットに対してこま部材を位置決めするものも提案されている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００３−２８５６７号公報
【特許文献１】特開２００１−１３２８１１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に示されたこま式ボールねじにおいて、こま部材の全周を正確に溶接しようとするとサイクルタイムが長くなり、コスト増大を招く。また、ナットのこま窓にこま部材を挿入するために、こま窓とこま部材との間には僅かな隙間が存在することから、溶接に先立ちナットを周方向にインデックスしてこま部材を挿入する作業時に、こま部材をこま窓から抜け出さないように押さえる特殊な押さえ治具が必要となる。そのため作業が煩雑となる等の問題も有る。
また、特許文献２に示されたこま式ボールねじの場合は、こま部材の形状が複雑で、そのウイング部を精度良く形成する必要があるため、一般的な焼結が採用できず、ＭＩＭ（メタル・インジェクション・モールディング）によるこま部材の形成が必要であり、コスト増を招く。
【０００６】
この発明の目的は、こま部材を、簡易で作業性良く迅速に、かつ堅固にナットに固定することができ、こま部材の信頼性の高い固定が低コストで行えるこま式ボールねじを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のこま式ボールねじは、ボールねじ軸と、ナットと、これらボールねじ軸とナットの対向するねじ溝間に形成された転動路に連なって配置された複数のボールと、前記ナットのねじ溝同士を連結する連結溝を有する複数のこま部材とを備え、このこま部材は、前記ナットに設けられたこま窓にナット外径側から嵌合したこま式ボールねじにおいて、前記こま窓の内周面に平行に設けられた前記こま部材の外周面に、ナット中心側の突出高さが低くなるテーパ状のリブ部を、こま窓深さ方向に延びて設け、前記リブ部とこま窓内周面とをプロジェクション溶接したことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、こま部材の外周面にリブ部を設けたため、こま部材の嵌め合い部は外周面の全周でなく部分的なリブ部に限定される。そのため、このようなリブ部を有しない平坦な外周形状のこま部材を圧入する場合に比べて、こま部材とこま窓間の厳しい寸法が要求されず、圧入代が多少大きくても、こま部材をこま窓に圧入するときの圧入力が大きくは増大せず、短いサイクルタイムで圧入嵌合作業を完了することができる。また、圧入代が小さくてもこま部材の位置固定が行える。前記リブ部は、ナット中心側の突出高さが低くなるテーパ状とされているので、ナットの外径面側からこま窓にこま部材を挿入する場合の作業性がより向上する。
また、こま窓に対するこま部材の抜け強度を上げるための最終的な処理として、プロジェクション溶接を行うため、堅固な固定強度を得ることができる。この場合に、プロジェクション溶接を採用したため、圧入嵌合状態でこま窓の内周面に接触するこま部材のリブ部が電流印加部となり、溶接のための突起部を別途設ける必要がなく、合理的である。また、プロジェクション溶接のため、レーザ溶接による全周溶接に比べて低コストで溶接が行える。
こま部材の製造においても、こま部材にはリブ部を設けるだけで良いので、形状が簡素で、一般的な焼結で製造でき、低コストで製造可能である。
これらのため、こま部材を、簡易で作業性良く迅速に、かつ堅固にナットに固定することができ、こま部材の信頼性の高い固定が低コストで行える。
【０００９】
この発明において、前記こま部材のナット軸心に平行な面で断面した断面形状が小判状であり、前記リブ部を複数設けても良い。こま部材のリブ部を複数設けると、こま窓へこま部材を圧入嵌合するときに圧入力が分散され、圧入嵌合を容易に行うことができる。
【００１０】
この発明のこま式ボールねじの組立方法は、この発明のこま式ボールねじを組み立てる方法であって、こま部材をナットに挿入するときに、こま部材の連結溝とナットのねじ溝とにわたって嵌まり込む治具を用い、こま部材の連結溝とナットのねじ溝との段差がゼロになる位置までこま部材を挿入することを特徴とする。
この組立方法によると、こま部材をナットのこま窓に挿入するときに、こま部材の連結溝とナットのねじ溝とにわたって嵌まり込む治具を用いて行うので、こま部材を、その連結溝とナットのねじ溝との段差がゼロになる位置まで正確に挿入できる。その結果、連結溝とねじ溝との間でのボールの乗り継ぎが極めて円滑となり、音響特性に優れたこま式ボールねじを構成できる。
例えば、こま式ボールねじをＥＰＳ（電動パワーステアリングシステム）用として用いる場合には、ナットのねじ溝とこま部材の連結溝との段差を限りなくゼロに近づけることが、音響特性を改善する観点から重要である。この発明の組立方法によると、ような要望を満足させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明のこま式ボールねじは、ボールねじ軸と、ナットと、これらボールねじ軸とナットの対向するねじ溝間に形成された転動路に連なって配置された複数のボールと、前記ナットのねじ溝同士を連結する連結溝を有する複数のこま部材とを備え、こま部材は、前記ナットに設けられたこま窓にナット外径側から嵌合したこま式ボールねじにおいて、前記こま窓の内周面に平行に設けられた前記こま部材の外周面に、ナット中心側の突出高さが低くなるテーパ状のリブ部を、こま窓深さ方向に延びて設け、前記リブ部とこま窓内周面とをプロジェクション溶接したため、こま部材を、簡易で作業性良く迅速に、かつ堅固にナットに固定することができ、こま部材の信頼性の高い固定が低コストで行える。
この発明のこま式ボールねじの組立方法は、この発明のこま式ボールねじを組み立てる方法であって、こま部材をナットに挿入するときに、こま部材の連結溝とナットのねじ溝とにわたって嵌まり込む治具を用い、こま部材の連結溝とナットのねじ溝との段差がゼロになる位置までこま部材を挿入することとしたため、ナットのねじ溝とこま部材の連結溝の間でのボールの乗り継ぎが極めて円滑になり、音響特性の向上および振動の低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１に示すように、このこま式ボールねじは、ボールねじ軸１と、ナット２と、複数のボール３とを備える。ナット２は、ナット本体２ａにこま部材４を取付けて構成されている。ボールねじ軸１は外周にねじ溝５を有する。ナット２は、円筒状に形成されたナット本体２ａの内周に、ねじ軸ねじ溝５に対向するねじ溝６を有する。ボール３は、ボールねじ軸１のねじ溝５とナット２のねじ溝６との間に形成された転動路７に連なって配置される。
【００１３】
こま部材４は、ナット２のねじ溝６の隣合う１周分同士を連結するＳ字形状の連結溝８を設けた部材であり、ナット軸心に平行な面で断面した断面形状は小判状（すなわち、一対の平行な直線と、その両端同士をつなぐ２つの円弧とでなる形状）とされている。ナット２のねじ溝６は、連結溝８で連結されることで、１周の連続した周回経路となる。連結溝８の深さは、ボール３が、連結溝８内でボールねじ軸１のねじ溝５のねじ山を越えることができる深さとされている。図２はナット２の部分断面図を示し、図３（Ａ），（Ｂ）はこま部材４の斜視図および側面図を示す。ナット本体２ａには、こま窓１１が内外周面に貫通して設けられて、このこま窓１１にこま部材４が外径側から挿入される。こま窓１１の形状は、深さ方向の任意位置の断面形状が一定となる形状であり、その断面形状は小判状とされている。
【００１４】
こま部材４の外周面はこま窓１１の内周面に平行に設けられ、その外周面にはナット中心側の突出高さが低くなるテーパ状のリブ部４ａが、こま窓１１の深さ方向に延びて複数本設けられている。リブ部４ａの本数はここでは４〜６本とされるが、その本数は限定的なものではなく、こま部材４の大きさに応じて適宜設定できる。図３の例では、リブ部４ａは、こま部材１１の外周面における一対の平行な平面状の部分に、２本ずつ設けられている。
【００１５】
このこま部材４は、図４のようにナット本体２ａにおけるこま窓１１にその外径面側から挿入することで圧入嵌合される。このように位置決めされたこま部材４は、さらに溶接してナット本体２ａに固定される。この溶接工程においては、プロジェクション溶接が用いられる。
【００１６】
こま部材４をナット本体２ａのこま窓１１に挿入する作業では、図５に交差したハッチングで示すように、こま部材４の連結溝８とナット本体２ａのねじ溝６とにわたって嵌まり込む治具１２をナット内径側に配置して行う。治具１２は、連結溝８およびねじ溝６の断面形状に沿った断面凸形のものとされる。治具１２は、ねじ溝６に両端を嵌まり込ませて、ナット本体２ａに動かない状態に配置しておき、この治具１２にこま部材４の連結溝８が隙間なく当たる位置までこま部材４を挿入する。
これにより、こま部材４を、その連結溝８とナット本体２ａのねじ溝６との段差がゼロになる位置まで正確に挿入できる。
【００１７】
この構成のこま式ボールねじによると、こま部材４の外周面に、ナット中心側の突出高さが低くなるテーパ状のリブ部４ａを、こま窓１１の深さ方向に延びて設け、こま部材４をこま窓１１に圧入嵌合させて位置決めした後に、リブ部４ａとこま窓１１の内周面とをプロジェクション溶接したため、こま部材４を、簡易で作業性良く迅速に、かつ堅固にナット２に固定することができ、こま部材４の信頼性の高い固定が低コストで行える。
【００１８】
すなわち、前記リブ部４ａが無い一般的な平坦形状のこま部材をこま窓１１に圧入する場合には寸法管理が非常に難しくなり、こま窓１１の内周面とこま部材の外周面との間に隙間が生じると、こま部材の位置決めが困難になる。また、逆に圧入代が大きすぎると、こま窓１１にこま部材を挿入できないばかりか、ナット本体２ａに過大な引っ張り応力を与えることになり、割れを生じさせる懸念がある。
これに対して、この実施形態のようにこま部材４の外周面にリブ部４ａを設けた場合、こま部材４の嵌め合い部は外周面の全周でなく部分的なリブ部４ａに限定されるため、こま部材４をこま窓１１に圧入するときの圧入力が増大せず、短いサイクルタイムで圧入嵌合作業を完了することができる。また、リブ部４ａは複数本がこま部材４の周方向に分散して設けられているため、圧入力が分散され、圧入嵌合を容易に行うことができる。
また、リブ部４ａは、ナット中心側の突出高さが低くなるテーパ状とされているので、ナット本体２ａの外径面側からこま窓１１にこま部材４を挿入する場合の作業性がより向上する。
【００１９】
また、こま窓１１に対するこま部材４の抜け強度を上げるための最終的な処理として、プロジェクション溶接を行うので、強い固定強度を得ることができる。この場合に、前記圧入嵌合状態でこま窓１１の内周面に接触するこま部材４のリブ部４ａが、そのまま電流印加部となる。そのため、溶接のための突起部を別途設ける必要がなく、合理的である。すなわち、リブ部４ａが、圧入の容易化の手段とプロジェクション溶接のための突起とを兼用することになり、簡素な形状で済む。
また、こま部材４の形状は、ウイング部を有するこま部材の場合と異なり複雑でないので、ＭＩＭによらずに一般的な焼結により容易に成形でき、この点でも低コスト化が可能となる。
【００２０】
また、このこま式ボールねじをＥＰＳ（電動パワーステアリング）用として用いる場合には、ナット２のねじ溝６とこま部材４の連結溝８との段差を限りなくゼロに近づけることが、音響特性を改善する観点から重要である。このような要望に対して、上述したように、このこま式ボールねじの組立においては、こま部材４をナット本体２ａのこま窓１１に挿入するときに、こま部材４の連結溝８とナット本体２ａのねじ溝６とにわたって嵌まり込む治具１２（図５）をナット内径側に配置して行う。そのため、こま部材４を、その連結溝８とナット本体２ａのねじ溝６との段差がゼロになる位置まで正確に挿入できる。その結果、連結溝８とねじ溝６との間でのボール３の乗り継ぎが極めて円滑となり、音響特性に優れたこま式ボールねじを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）はこの発明の一実施形態にかかるこま式ボールねじの正面図および断面図である。
【図２】同こま式ボールねじにおけるナットの部分断面図である。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）は同こま式ボールねじにおけるこま部材の斜視図および側面図である。
【図４】こま部材のナットへの取付状態を示す拡大断面図である。
【図５】治具を用いてこま窓へこま部材を挿入する作業の説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…ボールねじ軸
２…ナット
２ａ…ナット本体
３…ボール
４…こま部材
４ａ…リブ部
５…ボールねじ軸のねじ溝
６…ナットのねじ溝
７…転動路
８…連結溝
１１…こま窓
１２…治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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