(57)【要約】【課題】  駒部材の固定力を確保し、低コストで信頼性を向上させ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連結溝８が形成された駒部材７とを備え、駒窓６に駒部材７の径方向位置決めのための肩部６ａが形成され、駒部材７にこの肩部６ａに係合する鍔部７ａが形成された駒式ボールねじにおいて、駒部材７の外面がナット３の外周面に沿った円筒面に形成されると共に、駒窓６に駒部材７が嵌め込まれた状態において、駒部材７の外面がナット３の外周面よりも僅かに突出するように形成され、ナット３と駒部材７の外周面にバンド９が装着されている。【選択図】図２
2006112593.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連結溝が形成された駒部材とを備え、
前記駒窓に前記駒部材の径方向位置決めのための肩部が形成され、前記駒部材にこの肩部に係合する鍔部が形成された駒式ボールねじにおいて、
前記ナットと駒部材の外周面にバンドが装着され、前記駒部材の外面または前記バンドの内面が前記ナットの外周面よりも突出するように形成されていることを特徴とする駒式ボールねじ。
【請求項２】
前記駒部材の外面が前記ナットの外周面に沿った円筒面に形成されると共に、前記駒窓に駒部材が嵌め込まれた状態において、前記駒部材の外面が前記ナットの外周面よりも僅かに突出するように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】
前記駒窓に駒部材が嵌め込まれた状態において、前記駒部材の外面が前記ナットの外周面よりも僅かに凹むように形成され、前記バンドの駒部材に対応する内周面に押圧部が突設されている請求項１に記載の駒式ボールねじ。
【請求項４】
前記バンドが弾性部材を介して装着されている請求項１乃至３いずれかに記載の駒式ボールねじ。
【請求項５】
前記バンドが帯鋼からリング状に形成されると共に、外周面の一箇所に加締部が突設され、この加締部を塑性変形させることにより前記バンドが縮径される請求項１乃至４いずれかに記載の駒式ボールねじ。
【請求項６】
前記駒部材がＭＩＭによって成形される焼結金属からなる請求項１乃至５いずれか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を使用した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】
ところで、ナットの駒窓に嵌め込まれた駒部材を固定する方法として、メタルボンド等の接着剤を用いる方法が一般的に採用されているが、接着剤を用いると硬化時間が長くなるだけでなく、接着剤のはみ出しや必要な部分以外に付着することがあり、その取り除き作業に時間がかかり、また、作業効率が悪くコスト高騰を招来していた。
【０００５】
このような問題を解決したものとして、図６に示すような駒式ボールねじが知られている。この駒式ボールねじ５０は、外周面に螺旋状のねじ溝５２が形成されたねじ軸５１と、このねじ軸５１に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝５４が形成されたナット５３と、対向する両ねじ溝５２、５４により形成される転動路に収容された複数のボール５５と、ナット５３の胴部に穿設された駒窓５６に嵌合された駒部材５７とを備えている。駒部材５７はナット５３の外径側から駒窓５６に嵌め込まれ、ナット５３のねじ溝５４の隣合う１周部分同士を連結する連結溝５８が設けられている。ナット５０のねじ溝５３は、この連結溝５４で連結されることで１周の連続した周回経路となる。
【０００６】
駒部材５７の外面は円筒面に形成され、駒窓５６に駒部材５７が嵌め込まれた状態において、駒部材５７の外面はナット５３の外周面と略面一になっている。ここで、駒部材５７の外面に第１の周方向溝５９が形成されると共に、ナット５３の外周面に第１の周方向溝５９に連続する第２の周方向溝６０が形成されている。そして、これら第１および第２の周方向溝５９、６０に略Ｃ字状の止め輪６１が装着され、この止め輪６１のばね力で駒部材５７を押圧することにより、駒部材５７をナット５３に固定している。
【０００７】
これにより、大径で薄肉のナットの場合においても、止め輪６１による駒部材５７の押圧固定力を充分に確保することができると共に、作業効率や信頼性を損なうことなく低コスト化を実現することができる。
【特許文献１】特開２００４−１２４９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の駒式ボールねじ５０では、第１および第２の周方向溝５９、６０をそれぞれ駒部材５７とナット５３の外周面に整合良く形成しなければならず、加工時間と加工工数が増して低コスト化には限界があった。また、アクチュエータ等に使用され、この駒式ボールねじ５０に繰り返し振動が負荷された場合、第１および第２の周方向溝５９、６０内で止め輪６１が微小振動を繰り返すことになる。この止め輪６１の微小振動により第１および第２の周方向溝５９、６０が微動摩耗し、駒部材５７にガタツキが生じたり、さらには止め輪６１自体が損傷して駒部材５７が脱落する恐れがあった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、駒部材の固定力を確保し、低コストで信頼性を向上させ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連結溝が形成された駒部材とを備え、前記駒窓に前記駒部材の径方向位置決めのための肩部が形成され、前記駒部材にこの肩部に係合する鍔部が形成された駒式ボールねじにおいて、前記ナットと駒部材の外周面にバンドが装着され、前記駒部材の外面または前記バンドの内面が前記ナットの外周面よりも突出するように形成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、ナットと駒部材の外周面にバンドが装着され、駒部材の外面またはバンドの内面がナットの外周面よりも突出するように形成されているので、駒部材の押圧固定力を確保し、低コストで信頼性を向上させた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に記載の発明のように、前記駒部材の外面が前記ナットの外周面に沿った円筒面に形成されると共に、前記駒窓に駒部材が嵌め込まれた状態において、前記駒部材の外面が前記ナットの外周面よりも僅かに突出するように形成されていても良いし、請求項３に記載の発明のように、前記駒窓に駒部材が嵌め込まれた状態において、前記駒部材の外面が前記ナットの外周面よりも僅かに凹むように形成され、前記バンドの駒部材に対応する内周面に押圧部が突設されていても良い。
【００１３】
好ましくは、請求項４に記載の発明のように、前記バンドが弾性部材を介して装着されていれば、緊迫力を安定化させることができると共に、機密性を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、前記バンドが帯鋼からリング状に形成されると共に、外周面の一箇所に加締部が突設され、この加締部を塑性変形させることにより前記バンドが縮径されるので、バンドの緊迫力によりナットに対して駒部材の押圧固定力を充分に確保することができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明のように、前記駒部材がＭＩＭによって成形される焼結金属であれば、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。
【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連結溝が形成された駒部材とを備え、前記駒窓に前記駒部材の径方向位置決めのための肩部が形成され、前記駒部材にこの肩部に係合する鍔部が形成された駒式ボールねじにおいて、前記ナットと駒部材の外周面にバンドが装着され、前記駒部材の外面または前記バンドの内面が前記ナットの外周面よりも突出するように形成されているので、駒部材の押圧固定力を確保し、低コストで信頼性を向上させた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連結溝が形成された駒部材とを備え、前記駒窓に前記駒部材の径方向位置決めのための肩部が形成され、前記駒部材にこの肩部に係合する鍔部が形成された駒式ボールねじにおいて、前記駒部材の外面が前記ナットの外周面に沿った円筒面に形成されると共に、前記駒窓に駒部材が嵌め込まれた状態において、前記駒部材の外面が前記ナットの外周面よりも僅かに突出するように形成され、前記ナットと駒部材の外周面にバンドが装着されている。
【実施例１】
【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第１の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。また、図２は要部断面図である。
【００１９】
この駒式ボールねじは、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に嵌合された駒部材７とを備えている。
【００２０】
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。
【００２１】
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が嵌合されている。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８が形成され、この連結溝８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８に案内され、ねじ軸１のねじ山２ａを乗り越えて隣接するねじ溝４に戻り、再びねじ溝２、４に沿って転動する。したがって、連結溝８の深さは、ボール５が連結溝８内でねじ軸１におけるねじ溝２のねじ山２ａを越えることができる深さとされている。
【００２２】
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、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。
【００２３】
本実施形態では、前記金属粉として、後に浸炭焼入が可能な材質、例えば、Ｃ（炭素）が０．１３ｗｔ％、Ｎｉ（ニッケル）が０．２１ｗｔ％、Ｃｒ（クロム）が１．１ｗｔ％、Ｃｕ（銅）が０．０４ｗｔ％、Ｍｎ（マンガン）が０．７６ｗｔ％、Ｍｏ（モリブデン）が０．１９ｗｔ％、Ｓｉ（シリコン）が０．２０ｗｔ％、残りがＦｅ（鉄）等からなるＳＣＭ４１５を例示することができる。また、これ以外にも、Ｃが０．０７ｗｔ％、Ｃｒが１７ｗｔ％、Ｎｉが４ｗｔ％、Ｃｕが４ｗｔ％、残りがＦｅ等からなる析出硬化系ステンレスＳＵＳ６３０であっても良い。このＳＵＳ６３０は、固溶化熱処理で表面硬さを適切に上げることができ、強靭性と高硬度を確保することができる。
【００２４】
駒部材７をＳＣＭ４１５等の浸炭材で形成する場合は、駒部材７は浸炭焼入れによって表面硬さが３０〜４０ＨＲＣの範囲になるように硬化処理される。一方、駒部材７をＳＵＳ６３０等の析出硬化系ステンレスで形成する場合は、固溶化熱処理で表面硬さが３０ＨＲＣ以上になるように設定されている。このＳＵＳ６３０は、所定の温度に加熱した後急冷することにより、合金元素が容易に固溶化する特徴を有している。
【００２５】
こうした駒式ボールねじが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た場合、回転ナット３あるいはねじ軸１に振動荷重が作用することが多い。振動荷重がモーメント荷重として作用した場合等、ボールねじ内部の負荷分布が崩れて回転ナット３内のボール５の公転速度がバラツキ、その結果、駒部材７内をボール５が通過する際に、連結溝８に大きな応力が発生する恐れがある。本実施形態では、こうした状況において、駒部材７における連結溝８の耐圧痕性や耐摩耗性を向上させて駒部材７の耐久性を格段に向上させることができる。
【００２６】
ここで、図２に示すように、ナット３の駒窓６には、駒部材７の径方向位置決めのための肩部６ａが形成されると共に、駒部材７にはこの肩部６ａに係合する鍔部７ａが形成されている。そして、駒部材７の外面は円筒面に形成されると共に、駒窓６に駒部材７が嵌め込まれた状態において、駒部材７の外面はナット３の外周面よりも僅かに突出するように形成されている。
【００２７】
ボールねじの組立は、ナット３にねじ軸１を挿入した後、ナット３の駒窓６からボール５が転動路に挿入され、駒窓６に駒部材７が外径側から装着される。その後、駒部材７とナット３の外周面にバンド９が装着される。このバンド９の緊迫力によりナット３に対して駒部材７の押圧固定力を充分に確保することができる。
【００２８】
この所望の緊迫力を発生させるバンド９には、図４および図５に示すようなものを例示することができる。図４に示すバンド９は、耐食性を有するステンレス等の帯鋼からなり、全体としてリング状に形成されている。このバンド９の周方向の一箇所には矩形状をなす加締部１０が突設され、この加締部１０の基部１０ａを図示しない加締治具によって左右方向から挟み込み、図中破線で示すように加締められることによりバンド９自体が縮径し、所望の緊迫力を得ることができる。
【００２９】
また、図５に示すバンド１１は、耐食性を有するステンレス等の帯鋼からなり、有端のリング状に形成されている。このバンド１１は、両端部が重合するように円形に折り曲げられ、外側重なり部分１２には外径方向に加締部１３が突設されている。また、外側重なり部分１２にはこの加締部１３より先端側に複数の係合孔１２ａ、１２ｂ、・・・がバンド１１の長さ方向に所定の間隔をおいて形成されると共に、内面に突出部１４が形成されている。また、内側重なり部分１５には前記係合孔１２ａ、１２ｂ、・・・と係合する複数の突起１５ａ、１５ｂ、・・・が設けられ、各突起１５ａ、１５ｂ、・・・と係合孔１２ａ、１２ｂ、・・・の係合によってバンド１１は円形の組立状態に保持される。
【００３０】
複数の突起１５ａ、１５ｂ、・・・のうち、外側重なり部分１２の先端の係合孔１２ａに係合する突起１５ａは略Ｌ字形とされている。残りの突起１５ｂ、・・・は、バンド１１の幅方向の断面が略Ｕ字形に形成されている。また、加締部１３は、外径方向に立ち上がる一対の脚体１３ａ、１３ａと、これら脚体１３ａ、１３ａの上端間に亙る頂壁１３ｂとからなる。この加締部１３は、バンド１１の締付時に一対の脚体１３ａ、１３ａが内径方向に塑性変形される。その脚体１３ａ、１３ａの塑性変形時、頂壁１３ｂが塑性変形するのを防止するため、その頂壁１３ｂには内面方向に盛上る膨出部１３ｃが形成され、頂壁１３ｂの剛性を確保している。
【００３１】
このような構成からなるバンド１１が、ナット３の駒窓６に駒部材７が外径側から装着された後、ナット３と駒部材７の外周面に巻回される。そして、突起１５ａ、１５ｂ、・・・が係合孔１２ａ、１２ｂ、・・・に係合され、次に、加締治具（図示せず）を用いて加締部１３の一対の脚体１３ａ、１３ａを内方向に所定量塑性変形させる。これにより、内側重なり部分１５と外側重なり部分１２とが相対的に移動し、内側重なり部分１５の先端が突出部１４の先端に向けて移動してバンド１１が縮径される方向に引張られるため、所望の緊迫力を得ることができる。
【００３２】
このように、一つの突起１５ａが略Ｌ字形に形成され、残りの突起１５ｂ、・・・が断面略Ｕ字形に形成されているため、外側重なり部分１２の浮き上がりを完全に防止することができると共に、バンド１１の締付方向の強度が極めて高くなり、バンド１１を強固に締め付けることができる。
【００３３】
さらに、図示はしないが、ナット３と駒部材７の外周面とバンド９あるいは１１との間にゴム等の弾性部材を介在させ、この弾性部材を介してバンド９あるいは１１がナット３と駒部材７の外周面に装着されるのが好ましい。これにより、駒部材７の押圧固定力を確保すると共に、バンド９あるいは１１による緊迫力を安定化させ、機密性を向上させることができる。
【実施例２】
【００３４】
図３は、前述した実施形態（図２）の変形例を示す要部断面図である。なお、この実施形態は、基本的には前述した実施形態と駒部材およびバンドの構成が異なるだけで、その他同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。
【００３５】
駒部材１６の外面はフラットに形成されると共に、駒窓６に駒部材１６が嵌め込まれた状態において、駒部材１６の外面はナット３の外周面よりも僅かに凹むように形成されている。駒窓６に駒部材１６が外径側から装着された後、駒部材１６とナット３の外周面にバンド１７が装着される。
【００３６】
ここで、バンド１７は耐食性を有するステンレス等の帯鋼からなり、全体としてリング状に形成されている。そして、駒部材１６に対応したバンド１７の内周面には凸曲面に形成された押圧部１７ａが突設されている。このバンド１７がナット３と駒部材１６の外周面に装着され、前述した方法により縮径させることによりバンド１７に所望の緊迫力が発生し、この押圧部１７ａが駒部材１６を径方向内方に押圧し、振動に対してもガタ付きと摩耗のない安定した駒部材１６の固定ができる。
【００３７】
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】
【００３８】
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】
【００３９】
【図１】（ａ）は、本発明に係る駒式ボールねじの第１の実施形態を示す平面図である。  （ｂ）は、同上縦断面図である。
【図２】本発明に係る駒式ボールねじの要部断面図である。
【図３】本発明に係る駒式ボールねじの第２の実施形態を示す要部断面図である。
【図４】本発明に係る駒式ボールねじのバンドを示す斜視図である。
【図５】本発明に係るバンドの他の実施形態を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は、従来の駒式ボールねじを示す平面図である。  （ｂ）は、同上縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・・・・・・・・ねじ軸
２、４・・・・・・・・ねじ溝
３・・・・・・・・・・ナット
５・・・・・・・・・・ボール
６・・・・・・・・・・駒窓
６ａ・・・・・・・・・肩部
７、１６・・・・・・・駒部材
７ａ・・・・・・・・・鍔部
８・・・・・・・・・・連結溝
９、１１、１７・・・・バンド
１０、１３・・・・・・加締部
１２・・・・・・・・・外側重なり部分
１２ａ、１２ｂ・・・・係合孔
１３ａ・・・・・・・・脚体
１３ｂ・・・・・・・・頂壁
１３ｃ・・・・・・・・膨出部
１４・・・・・・・・・突出部
１５・・・・・・・・・内側重なり部分
１５ａ、１５ｂ・・・・突起
１７ａ・・・・・・・・押圧部
５０・・・・・・・・・駒式ボールねじ
５１・・・・・・・・・ねじ軸
５２、５４・・・・・・ねじ溝
５３・・・・・・・・・ナット
５５・・・・・・・・・ボール
５６・・・・・・・・・駒窓
５７・・・・・・・・・駒部材
５８・・・・・・・・・連結溝
５９・・・・・・・・・第１の周方向溝
６０・・・・・・・・・第２の周方向溝
６１・・・・・・・・・止め輪
【図１】
2006112593.tif 000003
【図２】
2006112593.tif 000004
【図３】
2006112593.tif 000005
【図４】
2006112593.tif 000006
【図５】
2006112593.tif 000007
【図６】
2006112593.tif 000008