(57)【要約】【課題】ボールねじの組み立て時にボールが非転動路に入っているかどうかを確実に判定できるようにするとともに、判定試験の際にねじ軸の螺旋溝やボールに損傷が生じないようにする。【解決手段】ナット２の螺旋溝２１のうち、ねじ軸１の螺旋溝１１とともに転動路Ｔを形成する部分である転動路部２１ａを、ボール３に対して径方向隙間を有する寸法に形成する。非転動路Ｈを形成する部分である非転動路部２１ｂを、ボール３に対して径方向でマイナス隙間となる寸法に形成する。このマイナス隙間量Ｙは、ボール３の直径をＸとしたとき下記の(1) 式を満たす量である。Ｙ≦０．０１７Ｘ4/3 …(1) 【選択図】図３
2015059634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、ナットと、複数のボールを有し、
前記ねじ軸は前記ナットを貫通し、
前記ねじ軸の螺旋溝と前記ナットの螺旋溝とにより、前記ボールが転動する転動路を含む軌道が形成され、
前記ナットは、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を備え、
前記ボールは、前記転動路と前記ボール戻し路とからなる循環経路内に配置され、
前記循環経路を循環し前記転動路内で転動する前記ボールを介して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対移動するボールねじにおいて、
前記軌道には、前記ボールが配置されない非転動路が存在し、
前記ねじ軸の螺旋溝は、軸方向全体で一様な寸法に形成され、
前記ナットの螺旋溝のうち前記転動路を形成する部分である転動路部は、前記ボールに対して径方向隙間を有する寸法に形成され、
前記ナットの螺旋溝のうち前記非転動路を形成する部分である非転動路部は、前記ボールに対して径方向でマイナス隙間となる寸法に形成され、このマイナス隙間量Ｙは、前記ボールの直径をＸとしたとき下記の(1) 式を満たす量であることを特徴とするボールねじ。
Ｙ≦０．０１７Ｘ4/3 …(1) 
【請求項２】
前記ナットは、軸方向全体に、前記非転動路部分の寸法で切削加工により前記螺旋溝を形成した後、前記転動路部分を研削加工することで得られたものである請求項１記載のボールねじ。
【請求項３】
前記ねじ軸は前記螺旋溝が転造加工により形成され、予圧付与を行わないで使用される請求項１または２記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、ねじ軸とナットと複数のボールを有する。ねじ軸はナット内に配置されている。ねじ軸の螺旋溝とナットの螺旋溝とで、ボールが転動する転動路を含む軌道が形成される。軌道には、ボールが配置されない非転動路（ボールの転動路ではない空間）が存在する。
ナットは、ボールを転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を備えている。ボールは転動路とボール戻し路内とからなる循環経路（サーキット）内に配置されている。ボールねじは、循環経路を循環し転動路内で転動（負荷状態で回転しながら移動）するボールを介して、ねじ軸とナットとが相対移動する装置である。ボール戻し路は、ナットにリターンチューブやこまを取り付けることで形成される。
このようなボールねじでは、非転動路にボールが入った状態で使用されると、ボールねじがロックするおそれがある。そのため、複数の循環経路を有するボールねじを組み立てる際には、ボールが誤って非転動路に入ることを防止する必要があり、従来よりその対策が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、ナットのサーキット外溝（螺旋溝のうち隣り合うサーキット間の非転動路となる部分）の斜径寸法を、ナットのサーキット内溝（螺旋溝のうち転動路を成す部分）の斜径寸法より小さくすることが提案されている。このナットを使用したボールねじでは、組み立て時にボールが誤って非転動路に入った場合、ボールねじを作動させてもねじ軸とナットとを相対回転できなくなるため、ボールが非転動路に入っているかどうかを簡単に確認できると記載されている。
【０００４】
特許文献２では、こま式のボールねじの非転動路（非循環部）に詰め物を配置することで、ボールが非転動路に入ることを阻止することが提案されている。
特許文献３では、ナットの螺旋溝のうち隣り合う循環経路間の非転動路を形成する部分（ボールが転動しない溝部）の形状と、転動路を形成する部分（ボールが転動する溝部）の形状を異なるものにすることが提案されている。例えば、ボールが転動しない溝部の断面形状をボールが転動する溝部の断面形状より小さくして、組み立ての際に、ボールねじの非転動路に誤ってボールが組み込まれないようにすることが記載されている。
具体例では、螺旋溝の軸線に直交する断面形状を、ボールが転動しない溝部では「ボールの半径−半径方向隙間量Δ」より小さい曲率半径の単純円弧とし、ボールが転動する溝部では「ボールの半径＋半径方向隙間量Δ」より大きい曲率半径のゴシックアークとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３７４５０９号公報
【特許文献２】特許第３９０７９５４号公報
【特許文献３】特開２００８−２８１１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、ナットのサーキット外溝の斜径寸法を、サーキット内溝の斜径寸法より、どの程度小さくするかについて記載されていない。特許文献２の提案は、詰め物を配置するため、ボールねじのコストが上昇する。特許文献３にも、ボールが転動しない溝部の断面形状をボールが転動する溝部の断面形状より、どの程度小さくするかについて具体的な記載がない。
【０００７】
すなわち、特許文献１および３の提案では、ナットの螺旋溝の転動路を形成する部分と非転動路を形成する部分との寸法差が定量的に定義されていないため、組み立て時にボールが非転動路に入っているか否かを判定できない場合がある。また、判定試験の際にねじ軸の螺旋溝やボールに損傷が生じることが懸念される。
この発明の課題は、ボールねじの組み立て時にボールが非転動路に入っているかどうかを確実に判定できるようにするとともに、判定試験の際にねじ軸の螺旋溝やボールに損傷が生じないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明の一態様のボールねじは下記の構成(1) 〜(4) を有することを特徴とする。
(1) ねじ軸と、ナットと、複数のボールを有し、前記ねじ軸は前記ナットを貫通する。前記ねじ軸の螺旋溝と前記ナットの螺旋溝とにより、前記ボールが転動する転動路を含む軌道が形成されている。前記ナットは、前記ボールを前記転動路の終点から始点に戻すボール戻し路を備えている。前記ボールは、前記転動路と前記ボール戻し路とからなる循環経路内に配置されている。前記循環経路を循環し前記転動路内で転動する前記ボールを介して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対移動する装置である。
(2) 前記軌道には、前記ボールが配置されない非転動路が存在する。
(3) 前記ねじ軸の螺旋溝は、軸方向全体で一様な寸法に形成されている。
(4) 前記ナットの螺旋溝のうち前記転動路を形成する部分である転動路部は、前記ボールに対して径方向隙間を有する寸法に形成されている。前記ナットの螺旋溝のうち前記非転動路を形成する部分である非転動路部は、前記ボールに対して径方向でマイナス隙間となる寸法に（径方向における寸法が、ボールより非転動路部の溝の方が小さく）形成されている。このマイナス隙間量Ｙは、前記ボールの直径をＸとしたとき下記の(1) 式を満たす量である。
Ｙ≦０．０１７Ｘ4/3 …(1) 
【０００９】
この態様のボールねじは、ねじ軸をナット内に配置し、循環経路内にボールを挿入することで組み立てられる。予圧付与無しのボールねじの場合、ボールねじの軸方向を鉛直方向に沿わせてねじ軸を台上に置き、ナットを回転させることにより、ボールが非転動路に入っているかどうかを確認する。ボールが非転動路に入っていない場合には、ナットがねじ軸の下端まで回転して台上に落下するが、ボールが非転動路に入っている場合にはナットは落下しない。
【００１０】
そして、ボールが非転動路に入っていた場合でも、非転動路部のマイナス隙間量が前記(1) 式を満たすことで、確認試験の際に、ねじ軸の螺旋溝（ナットの非転動路を形成する部分と対向していた部分）とボールに生じる永久変形量の和がボール径の０．０１％以下になる。これは、確認試験の際にボールねじに生じる永久変形量が、ＪＩＳで定義された基本静定格荷重以下であることを意味する。
よって、確認試験後のボールねじを分解して誤挿入されたボールを取り出した後、同じナットとねじ軸とボールを用いて組み立てられたボールねじは、確認試験前のボールねじとほぼ同等の寿命および音響特性を有する。
【００１１】
なお、特許文献１および３の提案で、組み立て時にボールが非転動路に入っているか否かを確実に判定できるようにするためには、ナットの螺旋溝の転動路部と非転動路部との斜径寸法差を大きくする必要がある。 また、ナットの螺旋溝を形成する方法として、先ず、非転動路部の斜径寸法で軸方向全体に螺旋溝を形成した後、転動路部のみを転動路部の斜径寸法に研削加工する方法がある。この方法でナットの螺旋溝を形成すると、ナットの螺旋溝の転動路部と非転動路部との斜径寸法差が大きいほどナットの加工コストが高くなる。
【００１２】
これに対して、この態様のボールねじは、ナットの螺旋溝の転動路部と非転動路部との斜径寸法差を大きくすることではなく、前記構成(4) を有することを特徴としており、転動路部と非転動路部との斜径寸法差も、特許文献１および３の提案で組み立て時にボールが非転動路に入っているか否かを確実に判定できるための寸法差と比較して、小さくできる。よって、特許文献１および３の提案の場合よりも加工コストが低減できる。
【００１３】
また、例えば、自動車のアクチュエータ用のボールねじのように、螺旋溝が転造加工により形成されたねじ軸を有するボールねじは、螺旋溝が研削加工されたねじ軸を有するボールねじと比較して、安価であるがねじ軸の螺旋溝の加工精度のバラツキが大きいため、予圧を付与せず、すきま品として使用される。このような予圧付与を行わないで使用されるボールねじの場合、非転動路にボールが入っているか否かの確認試験を、上述のように、ボールねじの軸方向を鉛直方向に沿わせてねじ軸を台上に置き、ナットを回転させることにより、簡単に行うことができる。
【００１４】
すなわち、この態様のボールねじは、下記の構成(5) または(6) を有することにより、上述の各効果を得ることができる。
(5) 前記ナットは、軸方向全体に、前記非転動路部分の寸法で切削加工により前記螺旋溝を形成した後、前記転動路部分を研削加工することで得られたものである。
(6) 前記ねじ軸は前記螺旋溝が転造加工により形成され、予圧付与を行わないで使用される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明のボールねじによれば、ボールねじの組み立て時にボールが非転動路に入っているかどうかを確実に判定でき、判定試験の際にねじ軸の螺旋溝やボールに損傷が生じることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態のボールねじを示す斜視図であって、循環経路の一部を露出させた図である。
【図２】実施形態のボールねじを説明する図であって、ナットの内部を示す断面図である。
【図３】実施形態のボールねじの部分拡大断面図である。
【図４】ボールねじのボール径（ボールの直径）と、ねじ軸およびナットの螺旋溝の永久変形量とボールの永久変形量の和がボール径の０．０１％となるマイナス隙間量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明はこの実施形態に限定されない。
図１および２に示すように、この実施形態のボールねじは、二個の循環経路を有し、ねじ軸１、ナット２、複数のボール３、二個のリターンチューブ（ボール戻し路を形成する部品）４、二個のシール５、およびチューブ押え６で構成されている。図２ではチューブ押え６が省略されている。
ねじ軸１の外周面とナット２の内周面に、螺旋溝１１，２１が形成されている。ねじ軸１はナット２を貫通している。ねじ軸１の螺旋溝１１とナット２の螺旋溝２１とにより、軌道が形成されている。軌道は、ボール３が配置されている転動路Ｔと、ボール３が配置されていない非転動路Ｈからなる。
【００１８】
リターンチューブ４は略門形に形成され、その両端部がナット２の円筒部の所定位置に設けた各貫通穴２２内に挿入されている。リターンチューブ４のナット２の外側に配置された部分が、チューブ押え６でナット２に固定されている。リターンチューブ４内にもボール３が配置されている。
シール５は、ナット２の軸方向両端に固定され、ねじ軸１とナット２の隙間を塞ぐ部品である。
このボールねじは、転動路Ｔを転動するボール３を介して、ナット２がねじ軸１に対して相対移動する。転動路Ｔの終点に達したボール３は、リターンチューブ４を通って転動路Ｔの始点に戻される。
このボールねじは、転動路Ｔとリターンチューブ４で形成される循環経路を二個有する。両循環経路の間に、ねじ軸１およびナット２の螺旋溝１１，２１で形成される非転動路（ボール３が転動する転動路Ｔとならない空間）Ｈが存在する。
【００１９】
図３に示すように、ねじ軸１の螺旋溝１１は、軸方向全体で一様に、ボール３に対して軸方向隙間を有する寸法に形成されている。ナット２の螺旋溝２１のうち転動路Ｔを形成する部分（転動路部）２１ａは、ボール３に対して軸方向隙間および径方向隙間を有する寸法に形成されている。ナット２の螺旋溝２１のうち非転動路Ｈを形成する部分（非転動路部）２１ｂは、ボール３に対して軸方向では隙間となり径方向でマイナス隙間となる寸法に（径方向における寸法が、ボール３より非転動路部２１ｂの溝の方が小さく）形成されている。このマイナス隙間量Ｙは、ボール３の直径をＸとしたときＹ≦０．０１７Ｘ4/3 を満たす量になっている。
【００２０】
図４は、ボールの直径が５．０ｍｍ未満で、ナットの取り付け穴のピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ）が５３．０ｍｍ以下である複数のボールねじについて、ねじ軸およびナットの螺旋溝の永久変形量とボールの永久変形量の和がボール径の０．０１％となる、径方向でのマイナス隙間量を調べた結果を示すグラフである。ボール径毎の三個のプロットは、マイナス隙間量の数値が大きい方から、溝径の公差範囲の最小値、狙い値、最大値をそれぞれ示す。
【００２１】
Ｙ＝０．０１７Ｘ4/3 は、図４のグラフにおいて、各ボール径（Ｘ）でマイナス隙間量（Ｙ）が最小のプロットに沿ったラインを示す式である。このラインよりマイナス隙間量が小さい範囲がボール径の０．０１％以下となる範囲である。
この実施形態のボールねじは、ねじ軸１をナット２に貫通させ、ナット２にシール５を固定した後に、二個の循環経路（転動路Ｔとリターンチューブ４）内にボール３を挿入し、次いで、リターンチューブ４をチューブ押え６で固定することで組み立てられる。組み立てられたボールねじについて、上述の方法で、非転動路Ｈにボール３が入っているか否かの確認試験を行う。
【００２２】
この実施形態のボールねじは、非転動路部２１ｂのマイナス隙間量（Ｙ）がＹ≦０．０１７Ｘ4/3 を満たす量になっているため、組み立て時にボール３が非転動路Ｈに入った場合でも、確認試験の際に、ボール３とねじ軸１の螺旋溝１１（非転動路部２１ｂに対向していた部分）とに生じる永久変形量の和が、ボール径の０．０１％以下になる。よって、ボールねじを分解して誤挿入されたボール３を取り出した後、同じナット２とねじ軸１とボール３を用いて組み立てられたボールねじは、確認試験前のボールねじとほぼ同等の寿命および音響特性を有する。
したがって、この実施形態のボールねじによれば、ボールねじの組み立て時にボール３が非転動路Ｈに入っているかどうかを確実に判定でき、判定試験の際にねじ軸１の螺旋溝１１やボール３に損傷が生じることが防止される。
【００２３】
よって、確認試験後のボールねじを分解して非転動路Ｈに誤挿入されたボール３を取り出した後、同じナット２とねじ軸１とボール３を用いて組み立てられたボールねじは、確認試験前のボールねじとほぼ同等の寿命および音響特性を有する。つまり、この実施形態のボールねじによれば、確認試験後に部品交換をすることなく再組立をすることが可能になる。
【符号の説明】
【００２４】
１  ねじ軸
１１  ねじ軸の螺旋溝
２  ナット
２１  ナットの螺旋溝
２１ａ  転動路部
２１ｂ  非転動路部
３  ボール
４  リターンチューブ（ボール戻し路を形成する部品）
５  シール
６  チューブ押え
Ｌ  転動路部の溝底ラインを示す線
Ｔ  転動路
Ｈ  非転動路
【図１】
2015059634.tif 000003
【図２】
2015059634.tif 000004
【図３】
2015059634.tif 000005
【図４】
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