(57)【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円筒状のナットと、
対向する前記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、内周に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、を備えたボールねじにおいて、
前記駒窓が、対向する面に一対の直線部を備え、これらの直線部が前記駒部材の連結溝に繋がる開口部を有し、当該直線部が、前記ナットのねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されていることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記駒窓が、対向する一対の直線部と、この直線部を結ぶ円弧部で構成された小判状に形成されている請求項１に記載のボールねじ。
【請求項３】
前記駒窓が、対向する面にそれぞれ一対の直線部を備えた矩形状に形成され、前記直線部のうち、前記駒部材の連結溝に繋がる開口部を有する直線部が、前記ねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されている請求項１に記載のボールねじ。
【請求項４】
前記駒部材の両側に丸棒状に形成されたアームが突設され、前記ナットのねじ溝に係合されている請求項１に記載のボールねじ。
【請求項５】
前記駒部材がＭＩＭによって成形された焼結金属で構成されている請求項１乃至４いずれかに記載のボールねじ。
【請求項６】
内周に螺旋状のねじ溝が形成された円筒状のナットと、
このナットに内挿され、外周に前記ねじ溝のリード角と同一のリード角からなる複数のねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記両ねじ溝間に転動自在に収容された複数のボールとを備え、
前記ねじ軸の軸方向で隣り合うねじ溝の間に存在するランド部に、当該複数のねじ溝を個別に閉ループとするボール循環溝が設けられ、このボール循環溝が、前記ねじ溝の下流のボールを内径側へ沈み込ませ、前記ナットのランド部を乗り越えさせて上流側へ戻すようにＳ字状に形成された軸循環タイプのボールねじにおいて、
前記ねじ軸のねじ溝から前記ボール循環溝への前記ボールの進入角度が、前記ねじ軸のねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されていることを特徴とするボールねじ。
【請求項７】
前記ボール循環溝から前記ねじ軸のねじ溝へのボールの排出角度が、前記ねじ軸のねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されている請求項６に記載のボールねじ。
【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、ボール循環部近傍のエッジロードを抑制して長寿命化を図った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に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もので、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の代表的な一例を図７（ａ）、（ｂ）に示す。この駒式ボールねじのナット５３の胴部には、内外の周面に貫通してねじ溝５３ａの一部を切欠く断面略円形の駒窓５６が穿設され、この駒窓５６に対応して断面略円形の駒部材５５が嵌合されている。駒部材５５はＭＩＭ（金属粉末射出成形法）によって断面円形に形成され、その内方には、ねじ溝５３ａの隣合う１周分同士を連結する連結溝５５ａが形成され、この連結溝５５ａとねじ溝５３ａの略１周の部分とでボール５４の転動路を構成している。転動路内のねじ軸（図示せず）のねじ溝とナット５３のねじ溝５３ａ間に介在された多数のボール５４は、ねじ溝５３ａに沿って転動し、そして、駒部材５５の連結溝５５ａに案内され、ねじ軸のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝５３ａに戻り、再びねじ溝５３ａに沿って転動する。
【０００５】
駒部材５５の連結溝５５ａは、ナット５３の隣接するねじ溝５３ａ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、図７（ｂ）に示すように、その両駒窓縁の連結溝縁部５７は、ナット５３の隣接するねじ溝５３ａの溝縁部５８に合致するように連結溝５５ａがねじ溝５３ａに接続されている。さらに、駒部材５５の両側には丸棒状に形成されたアーム５９が突設され、ナット５３のねじ溝５３ａに所定の径方向すきまを介して係合されている。このアーム５９によって、駒部材５５がナット５３に対して軸方向に位置決めされると共に、駒部材５５が駒窓５６から径方向外方に抜け出すのを防止することができる。
【０００６】
また、駒部材５５の周方向両側縁は、他の部分よりも外径面が凹む、凹み部６０とされ、これら凹み部６０から外径側へ立ち上がる一対のガイド壁６１が駒部材５５の周方向に対向して設けられている。このガイド壁６１を加締治具（図示せず）を使用して駒窓５６の縁部側に塑性変形させて形成した加締部６２によって駒部材５５はナット５３に固定されている。これにより、駒窓５６の加工工数が削減できて低コスト化を図ることができると共に、駒部材５５がナット５３に対して軸方向に精度良く、かつ、容易に位置決めすることができ、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（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１４６９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
こうした従来の駒式ボールねじでは、駒窓５６を円形にすることにより加工時間の削減に寄与しているが、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ねじ軸５２に矢印に示すような軸方向の荷重が負荷された場合、ボール５４が転動する部位は接触角をもって荷重を受けるため、駒部材５５近傍のねじ溝５３ａの面圧が大きくなる。すなわち、ボール５４の転動に伴ってねじ溝５３ａに接触楕円が生じるが、この接触楕円は、通常、ねじ溝５３ａで許容されるところ、駒部材５５の連結溝５５ａ（図７参照）に繋がるナット５３のねじ溝５３ａには駒窓５６のエッジ部（角部が鋭角になる部分）が存在するため、ボール５４が転動して駒部材５５に移行する際、（ｃ）に拡大して示すように、この接触楕円が、ねじ溝５３ａにおける駒窓５６のエッジ部に掛かって過大応力、所謂エッジロードが発生する恐れがある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、無負荷領域となる駒部材の連結溝等のボール循環部とねじ溝との繋ぎ部に着目し、循環部近傍のねじ溝に発生するエッジロードを低減し、面圧過大による早期剥離を防止して長寿命化を図った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円筒状のナットと、対向する前記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、内周に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、を備えたボールねじにおいて、前記駒窓が、対向する面に一対の直線部を備え、これらの直線部が前記駒部材の連結溝に繋がる開口部を有し、当該直線部が、前記ナットのねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されている。
【００１１】
このように、ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、内周に転動路を周回経路とする連結溝が形成された駒部材を備えたボールねじにおいて、駒窓が、対向する面に一対の直線部を備え、これらの直線部が駒部材の連結溝に繋がる開口部を有し、当該直線部が、ナットのねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されているので、ねじ溝からボールが駒部材の連結溝の無負荷域に転動して移行して行く際、ねじ溝と連結溝との繋ぎ部のエッジが緩和され、循環部近傍のねじ溝に発生する接触楕円がエッジ部に掛かって過大応力が発生するエッジロードを低減し、面圧過大による早期剥離を防止して長寿命化を図った駒式の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、前記駒窓が、対向する一対の直線部と、この直線部を結ぶ円弧部で構成された小判状に形成されていても良い。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明のように、前記駒窓が、対向する面にそれぞれ一対の直線部を備えた矩形状に形成され、前記直線部のうち、前記駒部材の連結溝に繋がる開口部を有する直線部が、前記ねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されていても良い。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明のように、前記駒部材の両側に丸棒状に形成されたアームが突設され、前記ナットのねじ溝に係合されていれば、駒部材がナットに対して軸方向に位置決めされると共に、駒部材が駒窓から径方向外方に抜け出すのを防止することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明のように、前記駒部材がＭＩＭによって成形された焼結金属で構成されていれば、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。
【００１６】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、内周に螺旋状のねじ溝が形成された円筒状のナットと、このナットに内挿され、外周に前記ねじ溝のリード角と同一のリード角からなる複数のねじ溝が形成されたねじ軸と、前記両ねじ溝間に転動自在に収容された複数のボールとを備え、前記ねじ軸の軸方向で隣り合うねじ溝の間に存在するランド部に、当該複数のねじ溝を個別に閉ループとするボール循環溝が設けられ、このボール循環溝が、前記ねじ溝の下流のボールを内径側へ沈み込ませ、前記ナットのランド部を乗り越えさせて上流側へ戻すようにＳ字状に形成された軸循環タイプのボールねじにおいて、前記ねじ軸のねじ溝から前記ボール循環溝への前記ボールの進入角度が、前記ねじ軸のねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されている。
【００１７】
このように、ねじ軸の軸方向で隣り合うねじ溝の間に存在するランド部に、複数のねじ溝を個別に閉ループとするボール循環溝が設けられ、このボール循環溝が、ねじ溝の下流のボールを内径側へ沈み込ませ、ナットのランド部を乗り越えさせて上流側へ戻すようにＳ字状に形成された軸循環タイプのボールねじにおいて、ねじ軸のねじ溝からボール循環溝へのボールの進入角度が、ねじ軸のねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されているので、ねじ軸のねじ溝からボールがボール循環溝に転動して移行して行く際、ねじ溝とボール循環溝との繋ぎ部のエッジが緩和され、循環部近傍のねじ溝に発生する接触楕円がエッジ部に掛かって過大応力が発生するエッジロードを低減し、面圧過大による早期剥離を防止して長寿命化を図った軸循環タイプのボールねじを提供することができる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明のように、前記ボール循環溝から前記ねじ軸のねじ溝へのボールの排出角度が、前記ねじ軸のねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されていれば、ねじ軸のねじ溝とボール循環溝と間をボールが転動して移行して行く際、ねじ溝とボール循環溝との繋ぎ部のエッジが緩和され、循環部近傍のねじ溝に発生する接触楕円がエッジ部に掛かって過大応力が発生するエッジロードを低減し、面圧過大による早期剥離を防止して一層の長寿命化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るボールねじは、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円筒状のナットと、対向する前記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、内周に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、を備えたボールねじにおいて、前記駒窓が、対向する面に一対の直線部を備え、これらの直線部が前記駒部材の連結溝に繋がる開口部を有し、当該直線部が、前記ナットのねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されているので、ねじ溝からボールが駒部材の連結溝の無負荷域に転動して移行して行く際、ねじ溝と連結溝との繋ぎ部のエッジが緩和され、循環部近傍のねじ溝に発生する接触楕円がエッジ部に掛かって過大応力が発生するエッジロードを低減し、面圧過大による早期剥離を防止して長寿命化を図った駒式のボールねじを提供することができる。
【００２０】
また、本発明に係るボールねじは、内周に螺旋状のねじ溝が形成された円筒状のナットと、このナットに内挿され、外周に前記ねじ溝のリード角と同一のリード角からなる複数のねじ溝が形成されたねじ軸と、前記両ねじ溝間に転動自在に収容された複数のボールとを備え、前記ねじ軸の軸方向で隣り合うねじ溝の間に存在するランド部に、当該複数のねじ溝を個別に閉ループとするボール循環溝が設けられ、このボール循環溝が、前記ねじ溝の下流のボールを内径側へ沈み込ませ、前記ナットのランド部を乗り越えさせて上流側へ戻すようにＳ字状に形成された軸循環タイプのボールねじにおいて、前記ねじ軸のねじ溝から前記ボール循環溝への前記ボールの進入角度が、前記ねじ軸のねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されているので、ねじ軸のねじ溝からボールがボール循環溝に転動して移行して行く際、ねじ溝とボール循環溝との繋ぎ部のエッジが緩和され、循環部近傍のねじ溝に発生する接触楕円がエッジ部に掛かって過大応力が発生するエッジロードを低減し、面圧過大による早期剥離を防止して長寿命化を図った軸循環タイプのボールねじを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は、本発明に係るボールねじの第１の実施形態を示す平面図、（ｂ）は、同上縦断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係るナット単体を示す縦断面図、（ｂ）は、同上、断面斜視図である。
【図３】本発明に係る駒部材を装着したナットを示す縦断面図である。
【図４】（ａ）は、図２のナットの変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、同上、断面斜視図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係るボールねじの第２の実施形態を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のボールの循環部を示す横断面図である。
【図６】図５のねじ軸を示す正面図である。
【図７】（ａ）は、従来のボールねじのナットを示す断面斜視図、（ｂ）は、同上、横断面図である。
【図８】（ａ）は、図７のボールねじを示す正面図、（ｂ）は、同上、駒窓部における横断面図、（ｃ）は、（ｂ）の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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円筒状のナットと、対向する前記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、内周に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、を備えたボールねじにおいて、前記駒部材が焼結合金からＭＩＭによって成形されると共に、前記駒窓が、対向する面に一対の直線部を備え、これらの直線部が前記駒部材の連結溝に繋がる開口部を有し、当該直線部が、前記ナットのねじ溝のリード角に対して直角に交差するように配設されている。
【実施例１】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明に係るボールねじの第１の実施形態を示す平面図、（ｂ）は、同上縦断面図、図２（ａ）は、本発明に係るナット単体を示縦断面図、（ｂ）は、同上、断面斜視図、図３は、本発明に係る駒部材を装着したナットを示す縦断面図、図４（ａ）は、図２のナットの変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、同上、断面斜視図である。
【００２４】
図１（ａ）、（ｂ）に示すボールねじ１は、例えば、ギヤボックス等、大きな荷重が負荷される用途に使用され、外周面に螺旋状のねじ溝２ａが形成されたねじ軸２と、このねじ軸２に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝３ａが形成されたナット３と、対向する両ねじ溝２ａ、３ａにより形成された転動路に収容された多数のボール４と、これらボール４の循環用部材となる駒部材５とを備えている。
【００２５】
各ねじ溝２ａ、３ａ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４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、かつ振動の発生を抑制することができる。
【００２６】
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３ａの一部を切欠く小判状の駒窓６が穿設され、この駒窓６に対応した小判状の駒部材５が嵌合されている。駒部材５の内方には、ねじ溝３ａの隣合う１周分同士を連結する連結溝５ａが形成され、この連結溝５ａとねじ溝３ａの略１周の部分とでボール４の転動路を構成している。すなわち、転動路内の内外のねじ溝２ａ、３ａ間に介在された多数のボール４は、ねじ溝２ａ、３ａに沿って転動し、そして、駒部材５の連結溝５ａに案内され、ねじ軸２のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝３ａに戻り、再びねじ溝２ａ、３ａに沿って転動する。
【００２７】
駒部材５の連結溝５ａの深さは、ボール４が連結溝５ａ内でねじ軸２におけるねじ溝２ａのねじ山を越えることができる深さとされている。また、図３に示すように、駒部材５の連結溝５ａは、ナット３の隣接するねじ溝３ａ、３ａ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。また、駒部材５の両側には断面が略円形の丸棒状に形成されたアーム７が突設され、ナット３のねじ溝３ａに僅かな径方向すきまを介して係合されている。このアーム７によって、駒部材５がナット３に対して軸方向に位置決めされると共に、駒部材５が駒窓６から径方向外方に抜け出すのを防止している。なお、駒部材５は、駒窓６の外径側の開口部に塑性変形させる加締加工によってナット３に一体固定されている（図１参照）。
【００２８】
本実施形態では、駒部材５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。
【００２９】
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。駒部材５は、浸炭焼入れおよび焼戻し温度を調整して行われる。また、駒部材５の材料としてこれ以外にも、Ｎｉが３．０〜１０．０ｗｔ％含有し、加工性、耐食性に優れた材料（日本粉末冶金工業規格のＦＥＮ８）、あるいは、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２０〜３３ＨＲＣの範囲に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。
【００３０】
駒部材５をＳＣＭ４１５等の浸炭材で形成する場合は、駒部材５は浸炭焼入れおよび、焼戻し温度調整によるか、もしく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ている。また、駒部材５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。
【００３１】
ナット３に穿設された駒窓６は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、対向する一対の直線部６ａ、６ａと、この直線部６ａを結ぶ円弧部６ｂ、６ｂで構成され、エンドミル等の機械加工によって小判状に形成されている。ここで、駒窓６の直線部６ａ、６ａは、図示しない駒部材の連結溝に繋がる開口部を有し、直線部６ａ、６ａがねじ溝３ａのリード角θに対して直角に交差するように配設されている。これにより、図３に示すように、ねじ溝３ａからボール４が駒部材５の無負荷域（連結溝５ａ）に転動して移行して行く際、ねじ溝３ａと連結溝（循環部）５ａとの繋ぎ部のエッジが緩和される。すなわち、循環部近傍のねじ溝３ａに発生する接触楕円がエッジ部に掛かって過大応力が発生するエッジロードを低減し、面圧過大による早期剥離を防止して長寿命化を図ったボールねじ１を提供することができる。
【００３２】
図４（ａ）、（ｂ）に前述したナット３の変形例を示す。このナット８の胴部には、内外の周面に貫通してねじ溝３ａの一部を切欠く矩形状の駒窓９が穿設されている。この駒窓９は、対向する面にそれぞれ一対の直線部９ａ、９ａと９ｂ、９ｂを備え、これら直線部９ａ、９ｂのうち、図示しない駒部材の連結溝に繋がる開口部を有する直線部９ａ、９ａが、ねじ溝３ａのリード角θに対して直角に交差するように配設されている。これにより、前述した実施形態と同様、図示しない駒部材の循環部近傍のねじ溝３ａに発生するエッジロードを低減し、面圧過大による早期剥離を防止して長寿命化を図ることができる。
【実施例２】
【００３３】
図５（ａ）は、本発明に係るボールねじの第２の実施形態を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のボールの循環部を示す横断面図、図６は、図５のねじ軸を示す正面図である。なお、このボールねじ１０は、前述したボールねじ１（図１）と基本的にはボールの循環部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００３４】
このボールねじ１０は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒状のナット１１と、このナット１１に内挿されたねじ軸１２と、このねじ軸１２とナット１１間に収容された多数のボール４と、これらのボール４を周方向等配に保持する保持器リング１３とを備えている。保持器リング１３は、ねじ軸１２に対して軸方向にほぼ不動に位置決めされた状態で、かつ相対回転可能な状態で取り付けられている。
【００３５】
ナット１１はＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、その内周に螺旋状のねじ溝３ａが形成されている。一方、ねじ軸１２はＳ５５Ｃ等の中炭素鋼やＳＣＭ４１５等の肌焼き鋼からなり、外周に軸方向途中領域に連続していない複数（ここでは２巻き）のねじ溝１２ａ、１２ｂが形成されている。これらナット１１のねじ溝３ａとねじ軸１２のねじ溝１２ａ、１２ｂとは、互いに同じリード角θに設定されている。なお、ねじ溝１２ａ、１２ｂは、断面がボール４の半径よりも僅かに大きい曲率半径からなる２つの円弧を組み合わせたゴシックアーク形状に形成されている。無論、ねじ溝１２ａ、１２ｂは、このゴシックアーク形状以外にも、ボール４の半径よりも僅かに大きい曲率半径からなり、ボール４とアンギュラコンタクトするサーキュラアーク形状であっても良い。
【００３６】
ここで、本実施形態では、複数のねじ溝１２ａ、１２ｂが閉ループとされ、複数のねじ溝１２ａ、１２ｂ内にそれぞれ収容されるボール４が独立して無限循環するように構成されている。すなわち、ねじ軸１２の軸方向で隣り合うねじ溝１２ａ、１２ｂの間に存在するランド部１４に、複数のねじ溝１２ａ、１２ｂを個別に閉ループとするボール循環溝１５、１６が設けられている。
【００３７】
このボール循環溝１５、１６は、ねじ溝１２ａ、１２ｂの上流側と下流側とを個別に連通連結するものであり、ねじ溝１２ａ、１２ｂの下流のボール４を内径側へ沈み込ませ、ナット１１のランド部１１ａを乗り越えさせて上流側へ戻すように蛇行した略Ｓ字状に形成されている。したがって、ボール循環溝１５、１６の深さは、ボール４がボール循環溝１５、１６内でナット１１におけるねじ溝３ａのランド部１１ａを乗り越えることができる深さとされている。
【００３８】
ねじ軸１２のねじ溝１２ａ、１２ｂは、ねじ軸１２を所定の方向に同期回転された状態でエンドミル（図示せず）旋削加工される。このエンドミルは、径方向に進退自在に、かつ軸方向に移動自在に支持され、ＮＣ制御により位置が決められている。ねじ溝１２ａ、１２ｂの旋削加工は、ねじ溝１２ａ、１２ｂの有効長さ分だけ複数回移動させ、エンドミルの軌跡を複数重ねることにより成形される所謂ポイント切削で行われる。
【００３９】
また、本実施形態では、ポイント切削によって複数のねじ溝１２ａ、１２ｂの成形加工を完了させた後、熱処理によってその表面に５５〜６２ＨＲＣの範囲の硬化層が形成されている。熱処理は、浸炭焼入れでも高周波誘導加熱による焼入れでも良いが、表層に粒界酸化層が抑制でき、また、局部加熱ができて硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波焼入れが好適である。
【００４０】
さらに、熱処理によりねじ溝１２ａ、１２ｂ等に付着したスケールや表層の粒界酸化層を除去し、耐久性を向上させるためにショットピーニングによる仕上げ加工（図示せず）が行われている。このショットピーニングは、スチールビーズの粒径を２０〜１００μｍ、噴射時間は約９０秒、噴射圧は１〜３ｋｇ／ｃｍ２、噴射ノズルとワークの表面までの距離は略１４０ｍｍとした。
【００４１】
ここで、図６に示すように、ボール循環溝１５、１６の進入（排出）角度がねじ溝１２ａ、１２ｂのリード角θに対して直角に交差するように配設されている。すなわち、ボール循環溝１５、１６の無負荷域が始まるボール４の進入角度、あるいは、ボール循環溝１５、１６の無負荷域から負荷域（ねじ溝１２ａ、１２ｂ）が始まるボール４の排出角度と、ねじ溝１２ａ、１２ｂのリードとの交差角αが直角に設定されている。これにより、例えば、ねじ軸１２のねじ溝１２ａ、１２ｂからボール４がボール循環溝１５、１６に転動して移行して行く際、ねじ溝１２ａ、１２ｂとボール循環溝１５、１６との繋ぎ部のエッジが緩和され、循環部近傍のねじ溝１２ａ、１２ｂに発生する接触楕円がエッジ部に掛かって過大応力が発生するエッジロードを低減し、面圧過大による早期剥離を防止して長寿命化を図ったボールねじ１０を提供することができる。
【００４２】
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】
【００４３】
本発明に係るボールねじは、自動車の電動アクチュエータ等に使用されるボールねじに適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１、１０  ボールねじ
２、１２  ねじ軸
２ａ、３ａ、１２ａ、１２ｂ  ねじ溝
３、８、１１  ナット
４  ボール
５  駒部材
５ａ  連結溝
６、９  駒窓
６ａ、９ａ、９ｂ  直線部
６ｂ  円弧部
７  アーム
１１ａ  ナットのランド部
１３  保持器リング
１４  ねじ軸のランド部
５３  ナット
５３ａ  ねじ溝
５４  ボール
５５  駒部材
５５ａ  連結溝
５６  駒窓
５７  駒窓縁の連結溝縁部
５８  溝縁部
５９  アーム
６０  凹み部
６１  ガイド壁
６２  加締部
α  ボールの無負荷域への進入角度とねじ溝のリードとの交差角
θ  ねじ溝のリード角
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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