(57)【要約】【課題】ボールねじ装置において、螺旋溝の表面の損傷を長期にわたって防止し、動作円滑性を向上させる。【解決手段】ねじ軸１およびナット２が、浸炭用鋼を素材として浸炭焼入れしたものであり、その表面硬さがロックウェル硬度（ＨＲＣ）で６２〜６７に、また、表面残留オーステナイト量が１５〜２５容量％に設定されている。これにより、汚れた潤滑油を用いるような場合でもねじ軸１やナット２の螺旋溝１ａ，２ａの表面が長期にわたって損傷しにくくなる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、
内周面に前記ねじ軸の螺旋溝に相対する螺旋溝が形成されかつ外径部に軸方向に沿う戻し通路を有するナットと、
前記相対する両螺旋溝の対向空間に介装される多数のボールとを含み、
前記ナットおよびねじ軸の少なくとも一方が、浸炭用鋼を素材として浸炭焼入れされたものであり、その表面硬さがロックウェル硬度（ＨＲＣ）で６２〜６７に、また、表面残留オーステナイト量が１５〜２５容量％に設定されている、ボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじ装置として、例えば特開２０００−３４６１６２号公報に示すように、ねじ軸とナットにそれぞれ相対して設けられる螺旋溝間の対向空間と、この対向空間の一端と他端とを連通するサーキュレータチューブとの間で、多数のボールを転動循環させるようになっている。
【０００３】
この他、上記サーキュレータチューブの替わりに、エンドキャップを用いたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、上記ねじ軸やナットを金属で形成しているが、潤滑油中にコンタミネーションと呼ばれる微小な摩耗粉が混在していると、この摩耗粉がボールと各螺旋溝との間にかみ込むことになる。特に、ボールの軌道面となる螺旋溝に前記摩耗粉がかみ込むと、この摩耗粉のかみ込みに伴い螺旋溝の表面に微小の凹みが形成されるとともに、この凹みの縁に盛り上がり部が形成される。特に、盛り上がり部はめくれて剥離しやすくなるなど、螺旋溝の表面を荒らす原因となる。そのため、ボールの転がり特性が低下し、動作円滑性が低下するなど、寿命低下につながる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のボールねじ装置は、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、内周面に前記ねじ軸の螺旋溝に相対する螺旋溝が形成されかつ外径部に軸方向に沿う戻し通路を有するナットと、前記相対する両螺旋溝の対向空間に介装される多数のボールとを含む。前記ナットおよびねじ軸の少なくとも一方が、浸炭用鋼を素材として浸炭焼入れされたものであり、その表面硬さがロックウェル硬度（ＨＲＣ）で６２〜６７、望ましくは６４〜６７に、また、表面残留オーステナイト量が１５〜２５容量％、望ましくは２０〜２５容量％に設定されている。
【０００６】
この場合、ねじ軸およびナットの少なくとも一方について、螺旋溝の表面を十分に硬くしているので、摩耗粉が混在する潤滑油を用いる場合において、前記潤滑油中の摩耗粉が螺旋溝とボールとの間にかみ込んでも、従来例のように螺旋溝の表面が凹んだり、その凹みの周囲に盛り上がり部が形成されたりしにくくなる。また、残留オーステナイトを適正化することにより適度な靭性と、盛り上がり部の早期消失が期待できる。そのため、螺旋溝の表面が長期にわたって損傷しにくくなる。なお、残留オーステナイト量が、１５容量％未満では靭性が期待できず、また、２５容量％を越えた場合では盛り上がり部が加工硬化をきたし、早期消失が期待できなくなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１および図２に本発明の実施形態を示している。図例のボールねじ装置は、ねじ軸１、ナット２、一対のエンドキャップ３，３、多数のボール４を備えている。
【０００８】
ねじ軸１は、中実の軸体の外周面に１条の螺旋溝１ａを形成したものである。ナット２は、円筒部材の中心孔の内壁面にねじ軸１の螺旋溝１ａに相対する１条の螺旋溝２ａを形成したものである。一対のエンドキャップ３，３は、各々同一形状の環体からなり、ナット２の軸方向両端に図示しないボルトなどの連結具を用いて取り付けられている。
【０００９】
そして、上記相対するねじ軸１の螺旋溝１ａとナット２の螺旋溝２ａとの対向空間が、ボール４が転動する主通路１０になっている。つまり、上記相対するねじ軸１の螺旋溝１ａとナット２の螺旋溝２ａとで、ボール４が転動する主通路１０を作っていると言える。この主通路１０を転動するボール４が、ねじ軸１とナット２の相対回転を案内している。
【００１０】
また、上記ナット２の中心孔の外径部には、戻し通路２ｂ設けられている。この戻し通路２ｂは、ナット２の軸方向全長にわたって貫通する貫通孔からなる。
【００１１】
さらに、各エンドキャップ３，３には、上記主通路１０と戻し通路２ｂとを連通させる方向転換路３ａ，３ａが設けられている。この方向転換路３ａは、エンドキャップ３の内側面に形成される断面ほぼ半球形状の溝からなる。
【００１２】
上記ボールねじ装置では、ねじ軸１またはナット２の回転に伴い、主通路１０を転動する多数のボール４が、一方のエンドキャップ３の方向転換路３ａで方向転換されてナット２の戻し通路２ｂに導入され、この戻し通路２ｂから出るボール４が、他方のエンドキャップ３の方向転換路３ａで方向転換されて主通路１０に導入されるようになっている。このように、ボール４は、主通路１０、方向転換路３ａ，３ａおよび戻し通路２ａを転動循環されるようになっている。
【００１３】
なお、ねじ軸１およびナット２は、浸炭用鋼を素材として浸炭焼入れされたものであり、その表面硬さがロックウェル硬度（ＨＲＣ）で６２〜６７に、また、表面残留オーステナイト量が１５〜２５容量％に設定されている。浸炭用鋼としては、例えばＳＡＥ規格４１５０、ＳＡＥ規格８６２０Ｈ、ＳＡＥ規格４３２０Ｈ、ＪＩＳ規格ＳＣＭ４１５、ＪＩＳ規格ＳＣＭ４２０Ｈ、ＪＩＳ規格ＳＣＲ４２０Ｈなどが挙げられる。なお、ねじ軸１とナット２の少なくとも一方を、上記のような性状に設定したものも本発明に含まれる。
【００１４】
また、ボール４は、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２を素材として浸炭焼入れされたものであり、その表面硬度がロックウェル硬度（ＨＲＣ）で５８〜６２程度に設定されている。
【００１５】
さらに、エンドキャップ３は、例えばグラスファイバーなどの繊維を２０〜４０ｗｔ％添加して強化したポリアミド６６を素材として圧縮成形されたものとすることができる。このエンドキャップ３は、他にも、ＪＩＳ規格ＳＣ４５０、ＪＩＳ規格ＦＣ３５０、ＪＩＳ規格ＦＣＤ４５０−１０などの鉄系金属またはＪＩＳ規格２０１４、ＪＩＳ規格２０１７などのアルミニウム系金属を素材として鋳造されたものとすることができる。
【００１６】
具体的に、上記ねじ軸１やナット２の製造方法を説明する。
【００１７】
ねじ軸１やナット２について上記浸炭用鋼を素材として外形を整形した後で、浸炭焼入れ処理、予備焼き戻し処理、サブゼロ処理、本焼き戻し処理を、この記載順に行う。
【００１８】
上記浸炭焼入れ処理は、９００〜９５０℃に所定時間保持することにより行われる。浸炭焼入れ処理後の表面硬さは、ロックウェル硬度（ＨＲＣ）で５５〜６５、表面残留オーステナイト量は３０〜３５容量％程度となる。
【００１９】
上記予備焼き戻し処理は、１１０〜１３０℃で３０分以上保持することにより行われる。上記サブゼロ処理は、−４０〜−８０℃で１０分以上保持することにより行われる。このサブゼロ処理後の表面硬さはロックウェル硬度（ＨＲＣ）で６３〜６８、表面残留オーステナイト量は２０〜２５容量％程度となる。本焼き戻し処理は、１４０〜１７５℃で３０分以上保持することにより行われる。
【００２０】
このような方法で細部を適宜調整することにより、ねじ軸１やナット２の表面硬さをロックウェル硬度（ＨＲＣ）で６２〜６７、望ましくは６４〜６７に、また、表面残留オーステナイト量を１５〜２５容量％、望ましくは２０〜２５容量％に設定することができる。なお、鋼の最表面から５０μｍの深さにおける表層部に炭化物は認められない。
【００２１】
ところで、上記予備焼き戻し処理を行わないでサブゼロ処理を行った場合、オーステナイトが分解してマルテンサイトになりやすく、残留オーステナイト量が少なくなるが、予備焼き戻し処理を行うことにより、浸炭焼入れ処理後の不安定な残留オーステナイトが安定化し、サブゼロ処理を行なってもマルテンサイトになりにくくなる。
【００２２】
なお、上記方法において、サブゼロ処理の処理温度を適宜調整することにより、予備焼き戻し処理を省略することもできる。また、上記浸炭焼入れ処理の後で、２次焼入れ処理を行うこともできる。この２次焼入れ処理は、７７０〜８５０℃で０．５時間以上加熱保持した後で、油冷により焼入れすることにより行われる。
【００２３】
以上説明したように、ねじ軸１およびナット２を上記のようなものにしていれば、コンタミネーションと呼ばれる微小な摩耗粉が混在している潤滑油を用いるような場合でも、前記潤滑油中の摩耗粉が螺旋溝１ａ，２ａとボール４との間にかみ込んだときに、従来例のように螺旋溝１ａ，２ａの表面が凹んだり盛り上がり部が形成されたりするようなことを抑制もしくは無くすことができる。そのため、螺旋溝１ａ，２ａの表面が長期にわたって損傷しにくくなるので、信頼性ならびに寿命の向上に貢献できる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、いろいろな応用や変形が考えられる。例えば、ねじ軸１およびナット２の螺旋溝１ａ，２ａのピッチは特に限定されない。また、ねじ軸１やナット２の螺旋溝１ａ，２ａは、１条にしたものの他に、多条にしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のボールねじ装置では、汚れた潤滑油を用いるような場合でも螺旋溝の表面が長期にわたって損傷しにくくなるので、信頼性ならびに寿命の向上を達成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るボールねじ装置を示す断面図
【図２】図１のエンドキャップを内面から見た図
【符号の説明】
１　　ねじ軸
２　　ナット
３　　エンドキャップ
４　　ボール
１ａ　　ねじ軸の螺旋溝
２ａ　　ナットの螺旋溝
２ｂ　　ナットの戻し通路
３ａ　　エンドキャップの方向転換路
１０　　主通路
【図１】
2004076754.tif 000003
【図２】
2004076754.tif 000004