(57)【要約】【課題】  組立作業が簡単で、駒部材の位置調整や固定作業を不要とした駒式ボールねじを提供する。【解決手段】  外周面に螺旋状のねじ溝２が形成されたねじ軸１と、このねじ軸１に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝４が形成されたナット３と、対向する両ねじ溝２、４により形成される転動路に収容された複数のボール５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駒部材７とを備えた駒式ボールねじにおいて、駒部材７にナット３のねじ溝４に係合するアーム８が突設され、駒部材７が駒窓６に遊嵌されると共に、その内径７ａがねじ軸１の外径１ａによって案内され、フローティング状態でねじ軸１に対して、ボール径の０．５〜５％からなる径方向すきまｅを有するよう支持されている。これにより、駒部材７をナット３に固定する必要がなく、固定によって駒部材７の位置が狂うこともない。【選択図】図２
2006038099.tif 000002
【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駒部材とを備えた駒式ボールねじにおいて、
前記駒部材に前記ナットのねじ溝に係合するアームが突設され、当該駒部材が前記駒窓に遊嵌されると共に、その内径が前記ねじ軸の外径によって案内され、フローティング状態で前記ねじ軸に対し所定の径方向すきまを有するよう支持されていることを特徴とする駒式ボールねじ。
【請求項２】
前記駒部材の内径がねじ軸の外径に接触した状態で、前記アームと前記ナットのねじ溝との間に所定の径方向すきまを有するように前記アームが形成されている請求項１に記載の駒式ボールねじ。
【請求項３】
前記径方向すきまが、前記ボールの直径に対して０．５〜５％の範囲に設定されている請求項２に記載の駒式ボールねじ。
【請求項４】
前記駒部材の内径がねじ軸の外径に接触した状態で、前記ナットのねじ溝に対して前記連結溝に径方向外方の段差が生じるように前記駒部材が接続されている請求項１乃至３いずれかに記載の駒式ボールねじ。
【請求項５】
前記段差が前記ボールの直径に対して１５％以下に規制されている請求項４に記載の駒式ボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電加工機やタッピングセンター等の各種工作機械、あるいは自動車の電動パワーステアリングやアクチュエータ等に使用されるボールねじに関し、特に、ボール循環部品である駒部材の位置調整や固定が不要となる駒式ボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
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た転動路に収容された多数のボールと、転動路を周回経路とする循環機構とを備え、例えば、ナットを回転運動させることでねじ軸を直線運動させる運動変換機構として使用されている。
【０００３】
一般的にボールねじは、ボールの循環機構が異なる種々の形式のものがあり、その一つに駒式と呼ばれるものがある。この駒式ボールねじは、ねじ溝の連結路を有し、転動路を周回経路とする循環用の駒部材がナットに装着されている。この駒式ボールねじは構成が比較的簡素で、かつコンパクトに構成できる利点がある。
【０００４】
このような駒式ボールねじにおいて、ねじ軸とナット間へのボールの組み込みは、一般的には、ナットに複数個設けられるいずれかの駒部材をナットから外し、その駒部材の嵌合孔から行われる。しかし、駒部材をナットの外側に外せないものがある。すなわち、駒部材に軸方向の位置決め用のアームが設けられ、ナットのねじ溝に嵌合させるようにしたものがある。このようなアーム付きの駒部材は、アームにより駒部材の抜け止めと位置決めとがなされ、高精度で高強度の性能が得られるので広く一般的に採用されている。しかし、内側嵌め込み式であるため、駒部材の脱落が確実に防止できる反面、駒部材をナットの外側に外すことができなく、ボール組込時の作業性が悪く工数がかかってコスト高騰を招来していた。
【０００５】
こうした問題を解決したものとして、本出願人は、図６に示すような駒式ボールねじを既に提案している。この駒式ボールねじ５１は、ねじ軸５２と、ナット５３と、複数のボール５４と、駒部材５５とで構成されている。ねじ軸５２は、外周面に螺旋状のねじ溝５６が形成され、ナット５３は、ねじ軸５２に遊嵌状態で外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝５７が形成されている。ボール５４は、ねじ軸５２とナット５３の対向する両ねじ溝５６、５７によって形成された転動路に収容されている。駒部材５５は、ナット５３に複数個取付けられて、ナット５３に形成されたねじ溝５７に連結する連結溝５８が形成されている。そして、この駒部材５５は、ナット５３に設けられた嵌合孔５９に嵌合して取り付けられる。
【０００６】
複数個設けられる駒部材５５のうち少なくとも１個、例えば一端部（図６（ａ）の右端）の１個の駒部材５５は、転動路とナット５３の外周面とを連通する貫通孔６０を有している。この貫通孔６０は、ボール径よりも大きい円孔とされている。そして、この貫通孔６０は埋め栓からなる封止手段６１により閉塞されている。また、封止手段６１は、黄銅等の金属材料からなり、貫通孔６０に圧入される軸状に形成されている。
【０００７】
この駒式ボールねじ５１は、組立に際して、駒部材５５をナット５３に予め装着しておき、ナット５３にねじ軸５２を挿入した後、駒部材５５の貫通孔６０からボール５４が転動路に挿入される。その後、貫通孔６０に封止手段６１を圧入して貫通孔６０が閉塞される。この駒式ボールねじ５１によると、駒部材５５にボール挿入用の貫通孔６０が設けられ、この貫通孔６０から転動路に直接ボール５４を挿入して組立が行える。ボール５４の挿入後は、貫通孔６０を封止手段６１で閉塞することによりボール５４の脱落が防止できる。このため、駒部材５５が内側嵌め込み式であってもボール５４の組み込み作業が簡単で、駒式ボールねじ５１の組立が容易に行える。
【特許文献１】特開２００３−２０２０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
然しながら、この従来の駒式ボールねじ５１において、駒部材５５をナット５３の嵌合孔５９に嵌合した状態で、駒部材５５の貫通孔６０からボール５４を転動路に挿入後、ボール５４が滑らかに転動するよう位置調整し、その後、接着剤、ねじ止め、加締等により駒部材５５がナット５３に固定されるが、この駒部材５５の位置調整や固定作業、さらには固定作業による位置補正のための再組立等が煩雑で多大な組立時間を要していた。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、組立作業が簡単で、駒部材の位置調整や固定作業を不要とした駒式ボールねじを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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駒部材とを備えた駒式ボールねじにおいて、前記駒部材に前記ナットのねじ溝に係合するアームが突設され、当該駒部材が前記駒窓に遊嵌されると共に、その内径が前記ねじ軸の外径によって案内され、フローティング状態で前記ねじ軸に対し所定の径方向すきまを有するよう支持されている構成を採用した。
【００１１】
このように、駒式ボールねじにおいて、駒部材にナットのねじ溝に係合するアームが突設され、駒部材が駒窓に遊嵌されると共に、その内径がねじ軸の外径によって案内され、フローティング状態でねじ軸に対し所定の径方向すきまを有するよう支持されているので、従来のように、接着剤、ねじ止め、加締等により駒部材をナットに固定する必要がなく、固定によって駒部材の位置が狂うこともない。また、各部位の加工誤差を前記径方向すきまによって吸収することができ、加工誤差による組立時の調整が不要となって組立作業が簡便化でき、作動性を向上させた低コストな駒式ボールねじを提供することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、前記駒部材の内径がねじ軸の外径に接触した状態で、前記アームと前記ナットのねじ溝との間に所定の径方向すきまを有するように前記アームが形成されているので、駒部材の案内すきまを容易に設定することができる。
【００１３】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記径方向すきまが、前記ボールの直径に対して０．５〜５％の範囲に設定されていれば、各部位の加工誤差をこの径方向すきまによって効果的に吸収することができ、加工誤差による組立時の調整が不要となる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、前記駒部材の内径がねじ軸の外径に接触した状態で、前記ナットのねじ溝に対して前記連結溝に径方向外方の段差が生じるように前記駒部材が接続されているので、ボールは連結溝と、この連結溝に隣接するナットのねじ溝間を滑らかに転動することができる。
【００１５】
好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記段差が前記ボールの直径に対して１５％以下に規制されていれば、作動性が向上すると共に、振動や騒音等を抑制することができ、安定した品質を維持することができる。
【発明の効果】
【００１６】
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駒部材とを備え、前記駒部材に前記ナットのねじ溝に係合するアームが突設され、当該駒部材が前記駒窓に遊嵌されると共に、その内径が前記ねじ軸の外径によって案内され、フローティング状態で前記ねじ軸に対し所定の径方向すきまを有するよう支持されているので、従来のように、接着剤、ねじ止め、加締等により駒部材をナットに固定する必要がなく、固定によって駒部材の位置が狂うこともない。また、各部位の加工誤差を前記径方向すきまによって吸収することができ、加工誤差による組立時の調整が不要となって組立作業が簡便化でき、作動性を向上させた低コストな駒式ボールねじを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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駒部材とを備えた駒式ボールねじにおいて、前記駒部材に前記ナットのねじ溝に係合するアームが突設され、当該駒部材が前記駒窓に遊嵌されると共に、その内径が前記ねじ軸の外径によって案内され、フローティング状態で前記ねじ軸に対し前記ボールの直径に対して０．５〜５％からなる径方向すきまを有するよう支持されている。
【実施例】
【００１８】
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一実施形態を示す縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図、図３は本発明に係るナット単体を示す縦断面図、図４は本発明に係るナットを示す縦断面図、図５は本発明に係る駒部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【００１９】
図１に示すように、ねじ軸１は螺旋状のねじ溝２が外周に形成され、このねじ軸１に外嵌されるナット３の内周には、ねじ溝２に対応する螺旋状のねじ溝４が形成されている。そして、両ねじ溝２、４の間に多数のボール５が収容されている。各ねじ溝２、４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５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、かつ振動を抑制することができる。
【００２０】
円筒状のナット３の胴部には、内外の周面に貫通してねじ溝４の一部を切欠く楕円状の駒窓６が穿設され、この駒窓６に楕円状の駒部材７が遊嵌されている（図３、図４参照）。ここで、駒窓６と駒部材７との嵌合すきまは０．０５〜０．３ｍｍに設定されている。駒部材７は、図５に示すように、その両側に断面が略蒲鉾状に形成されたアーム８が突設されている。このアーム８は、駒部材７がナット３に対して軸方向に位置決めされ、また、駒部材７が駒窓６から径方向外方に抜け出すのを防止するために設けられている。
【００２１】
また、駒部材７の内方には、ねじ溝４の隣合う１周分同士を連結する連結溝９が形成され、この連結溝９とねじ溝４の略１周の部分とでボール５の転動路を構成している。転動路内の内外のねじ溝２、４間に介在された多数のボール５は、ねじ溝２、４に沿って転動し、駒部材７の連結溝９に案内されてねじ軸１のねじ山を乗り越え、隣接するねじ溝４に戻り、再びねじ溝２、４に沿って転動する。
【００２２】
駒部材７の連結溝９は、ナット３の隣接するねじ溝４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。したがって、その両端開口縁９ａは、ナット３の隣接するねじ溝４の窓開口縁部６ａに合致するように、駒部材７の連結溝９がねじ溝４に接続されている。また、連結溝９の深さは、ボール５が連結溝９内でねじ軸１におけるねじ溝２のねじ山を越えることができる深さとされている。
【００２３】
この駒部材７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ことにより成形される。前記金属粉としては、後に浸炭焼入が可能な材質が好ましく、例えば、Ｃ（炭素）が０．３ｗｔ％、Ｎｉ（ニッケル）が１〜２ｗｔ％、残りがＦｅ（鉄）からなるものとする。なお、駒部材７の材質はこれに限らず、例えば、ＰＡ（ポリアミド）６６等の射出成形可能な熱可塑性樹脂によって形成しても良い。
【００２４】
ボール５の組み込みは、ナット３の駒窓６に駒部材７を装着した後、ねじ軸１の軸端からナット３を当てがい、ボール５を両ねじ溝２、４間に順次挿入しながらナット３を回転させ、ナット３をねじ軸１に移動させることによって行う。これ以外にも、ナット３の駒窓６に駒部材７を装着した後、仮軸を用いてボール５を同様に挿入するようにしても良い。
【００２５】
本実施形態では、図２に示すように、駒部材７の内径７ａがねじ軸１の外径１ａによって案内され、フローティング状態でねじ軸１に対し所定の径方向すきまｅを介して支持されている。この径方向すきまｅは、駒部材７の内径７ａがねじ軸１の外径１ａに接触した状態で、アーム８とナット３のねじ溝４との間に所定の径方向すきまを形成することによって容易に設定することができる。
【００２６】
前記駒部材７の内径７ａがねじ軸１の外径１ａで案内された状態、すなわち、フローティングの最下点（接触状態）にある時、連結溝９とナット３のねじ溝４との段差δが、ボール５の直径ｄに対して０〜１０％の範囲（δ＝０〜０．１ｄ）に設定されている。このように、ナット３のねじ溝４に対して連結溝９に径方向外方の段差δが形成されるように駒部材７が接続されていれば、ボール５は連結溝９と、この連結溝９に隣接するナット３のねじ溝４間を滑らかに転動することができる。
【００２７】
また、この状態で、アーム８がナット３のねじ溝４に接触するまでのフローティング量、すなわち、駒部材７の内径７ａとねじ軸１の外径１ａとの径方向案内すきまｅが、ボール５の直径ｄに対して０．５〜５％の範囲（ｅ＝０．０５〜０．０５ｄ）に設定されている。これにより、各部位の加工誤差をこの径方向案内すきまｅによって効果的に吸収することができ、加工誤差による組立時の調整が不要となる。また、駒部材７の連結溝９とナット３のねじ溝４との最大段差δｍａｘが、ボール５の直径ｄに対して１５％以下に規制することができる。なお、この最大段差δｍａｘは、作動性や振動等の品質安定の面からボール５の直径ｄに対して１５％以下に規制するのが好ましい。
【００２８】
本発明に係る駒式ボールねじは、ナット３に穿設された駒窓６に駒部材７が遊嵌されると共に、駒部材７の内径７ａがねじ軸１の外径１ａによって案内され、フローティング状態でねじ軸１に対し所定の径方向すきまｅを有するよう支持されているので、従来のように、接着剤、ねじ止め、加締等により駒部材７をナット３に固定する必要がなく、固定によって駒部材７の位置が狂うこともない。また、各部位の加工誤差を前記径方向すきまｅによって吸収することができ、加工誤差による組立時の調整が不要となって組立作業が簡便化でき、作動性を向上させた低コストな駒式ボールねじを提供することができる。
【００２９】
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】
【００３０】
本発明に係る駒式ボールねじは、放電加工機やタッピングセンター等の各種工作機械、あるいは自動車の電動パワーステアリングや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】
【００３１】
【図１】本発明に係る駒式ボールねじの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。
【図３】本発明に係るナット単体を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係るナットを示す縦断面図である。
【図５】本発明に係る駒部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である
【図６】従来の駒式ボールねじを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）はその駒部材の斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・・・・・・・・ねじ軸
１ａ・・・・・・・・・外径
２、４・・・・・・・・ねじ溝
３・・・・・・・・・・ナット
５・・・・・・・・・・ボール
６・・・・・・・・・・駒窓
６ａ・・・・・・・・・窓開口縁部
７・・・・・・・・・・駒部材
７ａ・・・・・・・・・内径
８・・・・・・・・・・アーム
９・・・・・・・・・・連結溝
９ａ・・・・・・・・・開口縁部
５１・・・・・・・・・駒式ボールねじ
５２・・・・・・・・・ねじ軸
５３・・・・・・・・・ナット
５４・・・・・・・・・ボール
５５・・・・・・・・・駒部材
５６、５７・・・・・・ねじ溝
５８・・・・・・・・・連結溝
５９・・・・・・・・・嵌合孔
６０・・・・・・・・・貫通孔
６１・・・・・・・・・封止手段
ｄ・・・・・・・・・・ボールの直径
ｅ・・・・・・・・・・ねじ軸の外径と駒部材との径方向すきま
δ・・・・・・・・・・連結溝とナットのねじ溝との段差
δｍａｘ・・・・・・・連結溝とナットのねじ溝との最大段差
【図１】
2006038099.tif 000003
【図２】
2006038099.tif 000004
【図３】
2006038099.tif 000005
【図４】
2006038099.tif 000006
【図５】
2006038099.tif 000007
【図６】
2006038099.tif 000008