(57)【要約】【課題】ボールねじの作動性を向上させ、低振動・低騒音化を実現できる駒式ボールねじを提供する。【解決手段】駒部材５の連結溝５ａとナット３のねじ溝３ａとの段差Δが示されている。なお、段差Δについては、ナット３のねじ溝３ａが駒部材５の連結溝５ａより突出している状態をプラスとする。連結溝５ａとねじ溝３ａの段差量が大きくなりすぎると、駒部材５がナット３から脱落してボールねじが作動不能になったり、大きな振動や騒音を発生する原因となる。そこで、連結溝５ａとねじ溝３ａの段差量を、ボール４の直径Ｄｗの１０％以下とすることにより、ボールねじの作動性が向上し、振動や騒音などの発生を抑えることができる。したがって、本発明においては、段差Δを、０＜Δ＜０．１×Ｄｗで表される関係とした。【選択図】図２
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【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た駒式ボールねじにおいて、
前記連結溝と前記ナットの前記ねじ溝との段差Δを、前記ボールの直径をＤｗとし、前記ナットの前記ねじ溝が前記駒部材の前記連結溝より突出している状態をプラスとした場合に、０＜Δ＜０．１×Ｄｗで表される関係としたことを特徴とする駒式ボールねじ。
【請求項２】
前記駒部材を前記駒窓にかしめ固定する請求項１に記載の駒式ボールねじ。
【請求項３】
前記ねじ溝がゴシックアーク形状に形成されている請求項１又は２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】
この駒部材には、略Ｓ字状のボール循環溝が設けられている。ねじ溝内で転動するボールは、ねじ溝とこの循環溝によって構成された転動経路を無限循環する。そのため、ボールの循環特性は、ボールねじの作動性を決定する上で非常に重要であり、この作動性を向上させるための様々な対策が講じられている。
【０００５】
特許文献１には、ボールねじの作動性を向上させる例が示されている。この例は、ナットの内径部にナットの径方向内方に向けて溝幅が次第に狭くなる断面テーパ状のこま装着溝をナットの軸方向端面から軸方向に沿って形成して、この装着溝に対応する断面テーパ形状のこまを軸方向から挿入し、且つこまの軸方向位置を規制するものである。この発明によれば、こま部材のナットへの固定を強固で信頼性の高いものにすることができ、ボールねじの作動性をある程度改善することができる。
【特許文献１】特開２００５−２１４３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ナットのねじ溝と駒部材の循環溝との当接面においては、微小な段差が発生する。ボールが循環する上でこま式ボールねじにおいてその作動性にもっとも大きな影響を与える特性のひとつは、ナットねじ溝とボール循環溝との間に発生するこの段差である。つまり、この段差があることによって、ボールが滑らかに循環することができず、循環特性が悪化し、ボールねじの作動性が低下するという問題があった。また、この段差は、ボールが循環する際に、振動や騒音の発生源となっていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ボールねじの作動性を向上させ、低振動・低騒音化を実現できる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】
【０００８】
係る目的を達成すべく、本発明は、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た駒式ボールねじにおいて、前記連結溝と前記ナットの前記ねじ溝との段差Δを、前記ボールの直径をＤｗとし、前記ナットの前記ねじ溝が前記駒部材の前記連結溝より突出している状態をプラスとした場合に、０＜Δ＜０．１×Ｄｗで表される関係とした構成を採用した。
【０００９】
このように、前記連結溝と前記ナットの前記ねじ溝との段差Δを、前記ボールの直径をＤｗとした時に、０＜Δ＜０．１×Ｄｗで表される関係としたので、段差量Δがマイナスの値になったとき、つまり、駒部材の連結溝がナットのねじ溝より突出していわゆる逆段差となった場合のように、急激にトルクが増すことがない。また、段差量Δが大きくなりすぎると、ボールが無負荷域である連結溝内から負荷域であるねじ溝へ乗り移る際に、こま部材への抜け荷重（ナット外径方向への荷重）が大きく発生することになり、こま部材がナットから脱落してボールねじが作動不能になったり、大きな振動や騒音を発生する原因となるので、段差量ΔをΔ＜０．１×Ｄｗとすることで、この脱落や振動・騒音を防ぐこともできる。
【００１０】
また、本発明は、前記駒部材を前記駒窓にかしめ固定することが好ましい。このように、駒部材を駒窓にかしめ固定することにより、駒部材をより強固に駒窓に固定することができるので、連結溝とナットのねじ溝との段差Δが変化することがなく、長期にわたり、信頼性の高いボールねじを提供できる。
【００１１】
また、本発明は、前記ねじ溝がゴシックアーク形状に形成されていることが好ましい。これにより、ねじ溝のボール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、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。
【発明の効果】
【００１２】
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た駒式ボールねじにおいて、前記連結溝と前記ナットの前記ねじ溝との段差Δを、前記ボールの直径をＤｗとし、前記ナットの前記ねじ溝が前記駒部材の前記連結溝より突出している状態をプラスとした場合に、０＜Δ＜０．１×Ｄｗで表される関係としたので、トルクが急激に増すことがなく、ボールねじの作動性を向上させ、低振動・低騒音化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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た駒式ボールねじにおいて、前記連結溝と前記ナットの前記ねじ溝との段差Δを、前記ボールの直径をＤｗとし、前記ナットの前記ねじ溝が前記駒部材の前記連結溝より突出している状態をプラスとした場合に、０＜Δ＜０．１×Ｄｗで表される関係とした。
【実施例】
【００１４】
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は、本発明に係る駒式ボールねじの一実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。図２は、ナットと駒部材の段差を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は、段差量とトルク変動の関係を示した図である。
【００１５】
この駒式ボールねじ１は、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。
【００１６】
ねじ軸２とナット３の各ねじ溝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。
【００１７】
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の一部を切欠く断面略円形の駒窓６が穿設されている。この駒窓６には、ボール４の循環用部材となる駒部材５が嵌合されている。なお、駒窓は必ずしも円形である必要はなく、例えば、小判状であっても良い。
【００１８】
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が形成されている。これにより、連結溝５ａとねじ溝３ａの略１周の部分とでボール４が周回できるようになっている。つまり、対向する両ねじ溝２ａ、３ａにより形成された転動路が周回経路となる。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。
【００１９】
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、ねじ溝３ａに滑らかに接続されている。また、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。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、駒部材５の上部には、両側（ナット３の周方向両側）に他の部分よりも外径面が凹む凹み部５ｂが形成され、これら凹み部５ｂから外径側へ立ち上がり、円弧状周面を有する一対のガイド壁５ｃ、５ｃが対向して配置されている。ガイド壁５ｃ、５ｃの外側面は、駒窓６の形状（円孔）に対応するようにＲ形状となっている。
【００２１】
駒部材５をナット３に固定する際には、まず、ナット３の駒窓６に駒部材５をナット３の内径面側から嵌め込む。次に、ナット３内にコア（図示せず）を入れ、外径側からかしめポンチ（図示せず）でガイド壁５ｃ、５ｃをそれぞれ外側に押圧する。駒部材５の一対のガイド壁５ｃ、５ｃは、その先端が外側へ斜めに折れ曲がるように加締られ、ナット３に係合状態になる。
【００２２】
図２（ｂ）には、駒部材５の連結溝５ａとナット３のねじ溝３ａとの段差Δが示されている。本実施例においては、ボール４の直径をＤｗとした時の段差Δを、０＜Δ＜０．１×Ｄｗで表される関係とした。なお、段差Δについては、ナット３のねじ溝３ａが駒部材５の連結溝５ａより突出している状態をプラスとする。
【００２３】
ここで、段差量Δとボールねじのトルク変動の関係について、図３を参照しつつ、説明する。図３には、段差量Δをボール４の直径Ｄｗで割って、１００％を掛けたものが横軸となっている。また、ボールねじのトルク変動が縦軸に示されており、Δ／Ｄｗ×１００＝５のときの値を１としている。
【００２４】
また、評価条件は以下の通りである。
ボールねじ軸径    ：φ１４
ボールねじボール径：φ２．３８１
ボールねじリード  ：４ｍｍ
ボールねじ回転数  ：３００ｒｐｍ
トルク測定荷重    ：１５０Ｎ
【００２５】
図３においては、段差量Δがマイナスの値になったとき、つまり、駒部材５の連結溝５ａがナット３のねじ溝３ａより突出していわゆる逆段差となった場合に、急激にトルクが増している。また、０＜Δ／Ｄｗ×１００＜１０の範囲では、トルク変動は比較的小さい。さらに、１０＜Δ／Ｄｗ×１００の範囲では、トルク変動は再び急上昇している。
【００２６】
こま式ボールねじ１においては、駒部材５の連結溝５ａがナット３のねじ溝３ａより突出していわゆる逆段差となった場合、著しく作動性が悪化して振動や騒音の原因となる。したがって、連結溝５ａのねじ溝３ａに対する段差量は０以上、すなわち正段差である必要がある。実際には、こま部材５やねじ溝３ａの加工精度のバラツキを考慮して、最悪でもこの段差量がマイナス、すなわち逆段差とならないように加工寸法を決定する。
【００２７】
その一方で、連結溝５ａとねじ溝３ａの段差量が大きくなりすぎると、ボールが無負荷域である連結溝５ａ内から負荷域であるねじ溝３ａへ乗り移る際に、こま部材５への抜け荷重（ナット外径方向への荷重）が大きく発生することになり、こま部材５がナット３から脱落してボールねじが作動不能になったり、大きな振動や騒音を発生する原因となる。
【００２８】
そこで、連結溝５ａとねじ溝３ａの段差量を、ボール４の直径Ｄｗの１０％以下とすることにより、ボール４の連結溝５ａからねじ溝３ａへの乗り移りがスムースとなり、ボールねじの作動性が向上し、振動や騒音などの発生を抑えることができる。したがって、本発明においては、段差Δを、０＜Δ＜０．１×Ｄｗで表される関係とした。
【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、自動車の電動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し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図２】ナットと駒部材の段差を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】段差量とトルク変動の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・・・・・・・・駒式ボールねじ
２・・・・・・・・・・ねじ軸
２ａ、３ａ・・・・・・ねじ溝
３・・・・・・・・・・ナット
４・・・・・・・・・・ボール
５・・・・・・・・・・駒部材
５ａ・・・・・・・・・連結溝
５ｂ・・・・・・・・・凹み部
５ｃ・・・・・・・・・ガイド壁
６・・・・・・・・・・駒窓
Ｄｗ・・・・・・・・・ボールの直径
Δ・・・・・・・・・・段差量
【図１】
2008057598.tif 000003
【図２】
2008057598.tif 000004
【図３】
2008057598.tif 000005