(57)【要約】【課題】ピンの精度の良い嵌合が低コストで可能なアクチュエータ用ボールねじを提供する。【解決手段】ねじ軸およびナットの対向するボールねじ溝の間で形成される転走路に複数のボールが介在したアクチュエータ用ボールねじにおいて、ナット２の円周方向の一部に突出したピン支持突部１４を設ける。このピン支持突部１４にピン嵌合孔１５を設ける。このピン嵌合孔１５に一部が嵌合して上記ピン支持突部１４から突出するピン１６を設ける。このピン１６が上記ピン嵌合孔１５に嵌合した状態で、上記ナット２と上記ピン１６とを焼入れする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸の外径面とこのねじ軸の外周に遊嵌するナットの内径面に、互いに対向するねじ溝が形成され、上記ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝の間で形成される転走路に複数のボールが介在したアクチュエータ用ボールねじにおいて、上記ナットの円周方向の一部に突出したピン支持突部を設け、このピン支持突部にピン嵌合孔を設け、このピン嵌合孔に一部が嵌合して上記ピン支持突部から突出するピンを設け、このピンが上記ピン嵌合孔に嵌合した状態で上記ナットと上記ピンとを焼入れしたことを特徴とするアクチュエータ用ボールねじ。
【請求項２】
請求項１において、上記ピンは、上記ピン支持突部に対してトラニオン状に両側に突出させたアクチュエータ用ボールねじ。
【請求項３】
上記ピン嵌合孔は、ドリル加工後にリーマ加工されたものであり、上記焼入れは浸炭焼入れとしたアクチュエータ用ボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の減速機、エンジンの可変バルブ機構等に使用されるアクチュエータ用ボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車に使用されてきた油圧式アクチュエータに代えて、電動モータでその機能を代替する装置、すなわち電動アクチュエータの開発が多く行われている。この電動アクチュエータとしては、高速、高効率な駆動部品としてボールねじが多く使用される。その場合、ボールねじの構成部品が低コストである必要がある。
【０００３】
ボールねじのナットからリンク機構あるいは作用軸等に接合するときに、一般的にコストおよびスペースの制約により、そのナットにトラニオン状のピンを設けて行われることが多い（例えば特許文献１）。この特許文献１の例では、ナットに設けた突部に嵌合孔を形成し、この嵌合孔にピンを嵌合させ、このピンと、駆動力の伝達用のヨークとが係合させてある。ボールねじのねじ軸がモータで回転駆動されると、ナットが往復直線運動を行い、このナットの移動に伴い、上記ピンが同様な動きを行う。これにより、ピンに対して僅かな隙間を持たせて係合したヨークが、ピンを中心に、ピン外径とヨーク内面とが摺接しつつリンク運動を行い、その動きを負荷側に伝達する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなボールねじの負荷部材への接続構造において、一般的に上記ピンとナット突部のピン嵌合孔との接合では、適切な締め代を持った嵌め合いにより固定する必要がある。この部分の嵌め合いが不適切であると、例えば嵌め合い代が非常に大きい場合、圧入作業に大きな力が必要で作業性が悪くなる。逆に、嵌め合い代が少なすぎるか、あるいは隙間状態になった場合は、ピンとナット突部の嵌合孔がクリープを起こし、異常摩擦が進展してガタが大きくなり、騒音の原因になったりする。そこで、この場合の嵌め合い代は、一般的には５〜１５μｍ程度の管理幅で行うことが必要である。
【０００５】
通常、上記ピンは、コストを抑えるために、市販されているニードルピンが選択される。このニードルピンは、摩耗防止と円滑な動作のために、焼入れ、および研磨済みのものが使用される。ボールねじのナットとしては、一般的に浸炭鋼に浸炭焼入れしたものが用いられる。そのため、ナット突部の嵌合孔はピンの寸法に対して嵌め合い代が上述した値となるように管理される必要がある。
【０００６】
このため、上記ピン嵌合孔は、ドリル加工した後、浸炭焼入れ時に孔部内壁面を防浸炭処理し、その部分の焼入硬化防止を行うことによって、硬度をＨＲＣ４０以下程度にしておく。その後にリーマ加工を行って所定の精度を確保する必要がある。この場合に、防浸炭を省略すると硬度が上昇し過ぎてリーマ加工が不能となる。なお、リーマ加工を熱処理前に行うと、浸炭焼入れ時の熱処理変形で寸法変化および孔変形が生じ、適切な嵌め合い代を確保できない。そのため、上述した方法が現在採用されている。
【０００７】
このように、従来のボールねじでは、上記ナット突部の嵌合孔の孔加工において、防浸炭や、再度の切削加工としてのリーマ加工を行っているので、工程の戻りが生じ、コストアップになるという問題点を有する。
【０００８】
この発明の目的は、ピンの精度の良い嵌合が低コストで可能なアクチュエータ用ボールねじを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明のアクチュエータ用ボールねじは、ねじ軸の外径面とこのねじ軸の外周に遊嵌するナットの内径面に、互いに対向するねじ溝が形成され、上記ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝の間で形成される転走路に複数のボールが介在したアクチュエータ用ボールねじであって、上記ナットの円周方向の一部に突出したピン支持突部を設け、このピン支持突部にピン嵌合孔を設け、このピン嵌合孔に一部が嵌合して上記ピン支持突部から突出するピンを設け、このピンが上記ピン嵌合孔に嵌合した状態で上記ナットと上記ピンとを焼入れしたことを特徴とする。この構成によると、焼入れ前にピンとピン嵌合孔の嵌合を行うため、ピン嵌合孔の熱処理時の変形を考慮する必要がなくなる。そのため、精度の良い嵌合が低コストで可能である。ピン嵌合孔とピンとは嵌合しているため、浸炭焼入れ等を行う場合も、浸炭ガスの供給は殆どなく、硬度上昇しないが、熱処理変形もほとんどない。したがって、ナットとピンとを別体の状態でそれぞれ焼入れしていた場合の、ナットに対する防浸炭処理や、切削工程に戻して再度のリーマ加工を行う必要がなくなり、コストが低減すると共に、はめあい代の管理が容易になるという利点が得られる。また、ピンとナットの熱処理を同時に行うことになるため、別々に行っていた熱処理を集約することが可能であり、さらにコスト低減を図ることができる。
【００１０】
上記ピンは、上記ピン支持突部に対してトラニオン状に両側に突出させても良い。上記ピンが両側に突出していると、このピンに係合させるリンク等を安定して揺動自在に連結することができる。この場合に、上記のようにピンをピン嵌合孔に精度良く嵌合させることができるので、ピンの両側に突出する部分の相互の精度も確保される。なお、ピン支持突部の両側に突出するピン部分は、同じピンの両端部分であっても、またそれぞれ別のピンであっても良い。
【００１１】
この発明において、上記ピン嵌合孔は、ドリル加工後にリーマ加工されたものであっても良い。上記焼入れには例えば浸炭焼入れとが採用でき、この他にずぶ焼入れ、高周波焼き入れ等を採用しても良い。
ドリル加工後にリーマ加工されたピン嵌合孔とすることで、ピンに対してより一層適切な嵌め合い代を持った寸法に容易に切削加工できる。その場合にも、ピンの嵌合後に焼入れを行うため、ピンの嵌合の精度が維持される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１〜図５と共に説明する。このボールねじＡは、ナット２の円周方向の一部に、外径側に突出したピン支持突部１４を一体に有し、このピン支持突部１４に設けられたピン嵌合孔１５に、ピン支持突部１４の両側からトラニオン状に突出するピン１６を嵌合させた形式のものである。このボールねじＡにおけるピン支持突部１４およびピン１６以外の構成は、一般的なボールねじと同じである。
このボールねじＡの全体構成を説明すると、図３に示すように、ねじ軸１の外径面と、このねじ軸１の外周に遊嵌するナット２の内径面に、互いに対向するねじ溝４，５が形成され、両ねじ溝４，５の間で形成される螺旋状の転走路６に複数のボール３が介在している。ナット２は、ねじ溝５に両端が連通して転走路６のボール３を循環させる循環部７を有し、転走路６および循環部７によって周回経路８が形成されている。周回経路８は、一つのボールねじＡにおいて一つであっても、複数であっても良い。この実施形態では、ナット２に循環部７を２つ設け、２つの周回経路８を形成している。循環部７は、ナット２に取付けられたリターンチューブよりなる経路構成部品１０により形成されている。なお、循環部７の循環形式は、リターンチューブ式に限らず、ガイドプレート形式、エンドキャップ形式、駒式など、種々の形成のものが採用できる。
【００１３】
ナット２のピン支持突部１４およびピン１６等につき説明する。ピン支持突部１４のピン嵌合孔１５は、ナット２の軸方向に対して垂直な方向に設けられている。このピン嵌合孔１５は、例えば上記循環部７やねじ溝５の加工後に加工される。ピン嵌合孔１５は、下孔加工であるドリル加工の後にリーマ加工されたものである。上記ピン１６は、ピン嵌合孔１５に一部が嵌合してピン支持突部１４の両側からトラニオン状に突出するように設けられる。ピン１６は、所定の形状にセンタレス加工し、外径精度を管理された状態とする。ピン嵌合孔１５は、上記リーマ加工により、ピン１６に対して適切な嵌め合い代を持った寸法に切削加工する。このように、ピン１６をピン嵌合孔１５に嵌合させた状態で、このナット２とピン１６との嵌合一体化物を、浸炭焼入れ等により焼き入れ処理する。
【００１４】
ピン１６の材料としては、従来では一般的に軸受鋼（ＳＵＪ２等）が使用されるが、この実施形態ではナット２と同時に浸炭焼入れするため、浸炭焼入れに適した浸炭鋼が好ましい。例えば、モリブデン鋼（ＳＣＭ４１５Ｈ、ＳＣＭ４２０Ｈ等）が好適である。ピン１６の材料は、これに限らず、ＨＲＣ６０程度の表面硬度が得られて浸炭焼入れに適した材料であれば良い。ナット２の材料についてもピン１６と同様である。
【００１５】
なお、焼入れは、上記した浸炭焼入れに限定するものではなく、ずぶ焼入れ、高周波焼入れ等でも良い。その焼入れ方法の採用の場合、ナット２やピン１６の材料も、浸炭に適したものに限らず、ＳＵＪ２、Ｓ５５Ｃ等を用いても良い。
【００１６】
この構成のボールねじＡは、後に図５と共に適用例を示すように、ナット２に取付けらたピン１６をリンクに連結し、そのリンクの揺動駆動等に用いられる。この実施形態のボールねじＡによると、焼入れ前にピン１６とナット２のピン嵌合孔１５の嵌合を行うため、ピン嵌合孔１５の熱処理時の変形を考慮する必要がなくなる。そのため、精度の良い嵌合が低コストで可能である。例えば、ピン嵌合孔１５は、ドリル加工後にリーマ加工しているが、このような加工で簡単に、ピン１６に対して適切な嵌め合い代を持った寸法に切削加工できる。ピン嵌合孔１５とピン１６とは嵌合しているため、浸炭焼入れ等を行う場合も、浸炭ガスの供給は殆どなく、硬度上昇しないが、熱処理変形もほとんどない。したがって、ナット２とピン１６とを別体の状態でそれぞれ焼入れしていた場合の、ナット２に対する防浸炭処理や、切削工程に戻して再度のリーマ加工を行う必要がなくなる。このため、コストが低減すると共に、はめあい代の管理が容易という利点が得られる。またピン１６とナット２の熱処理を同時に行うことになるため、別々に行っていた熱処理を集約することが可能であり、さらにコスト低減を図ることができる。
【００１７】
上記ピン１６は、ピン支持突部１４に対して片面だけに突出するものとしても良いが、この実施形態ではトラニオン状に両側に突出させているので、このピン１６に係合させるリンク等を、ピン１６の両側の突出部分に係合させることで、安定して揺動自在に連結することができる。この場合に、上記のようにピン１６をピン嵌合孔１５に精度良く嵌合させることができるので、ピン１６の両側に突出する部分の相互の軸心精度も確保される。
【００１８】
図５は、上記ボールねじＡの適用例を示す。同図は、自動二輪車用の無断変速機Ｔの概略断面図であり、上記ボールねじＡは、電動アクチュエータＢの構成部品として用いられている。この無断変速機Ｔは、エンジンのクランク軸（図示せず）と平行にケーシング２１内に回転自在に支持された入力筒軸２２および出力軸２３を有し、入力筒軸２２内の左右に油圧モータＭと油圧ポンプＰとがそれぞれ配置されている。入力筒軸２２には、一次減速装置２４を介してクランク軸の回転トルクが伝達される。出力軸２３の回転トルクは、二次減速装置２９に伝達される。油圧ポンプＰは、入力筒軸２２の軸方向と垂直な方向のトラニオン軸心Ｏ１回りに回動自在としたポンプ斜板２５を有し、入力筒軸２２と共に回転するポンプシリンダ（図示せず）の回転によりポンププランジャに往復動を与えて吸入および吐出工程を繰返させることができる。油圧モータＭは、入力筒軸２２の軸方向と垂直な方向のトラニオン軸心Ｏ２回りに回動自在としたモータ斜板２６を有する。
【００１９】
このモータ斜板２６を揺動させるアクチュエータとして、上記ケーシング２１内にボールねじＡが入力筒軸２２と平行に配置されている。ボールねじＡのねじ軸１はパルスモータ２７で回転駆動される。モータ斜板２６の一端に形成されたリンクの一種であるヨーク２８が、ボールねじＡにおけるナット２のピン１６に係合させてある。この係合のため、ねじ軸１の回転に伴ってナット２が軸方向へ移動すると、モータ斜板２６が軸方向に対して傾斜した位置と垂直との間で揺動する。
【００２０】
【発明の効果】
この発明のアクチェータ用ボールねじは、ナットのピン嵌合孔にピンを嵌合させたボールねじにおいて、上記ピンがピン嵌合孔に嵌合した状態でナットとピンとを焼入れしたものであるため、ピン嵌合孔の熱処理時の変形を考慮する必要がなく、ピン嵌合孔へのピンの精度の良い嵌合が低コストで可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかるボールねじの破断平面図である。
【図２】同ボールねじの正面図である。
【図３】同ボールねじの破断側面図である。
【図４】同ボールねじを斜めに破断した横断面図である。
【図５】同ボールねじを組み込んだ自動二輪車の無断変速機を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ…ボールねじ
１…ねじ軸
２…ナット
３…ボール
４…ねじ軸のねじ溝
５…ナットのねじ溝
６…転走路
１４…ピン支持突部
１５…ピン嵌合孔
１６…ピン
【図１】
2004353720.tif 000003
【図２】
2004353720.tif 000004
【図３】
2004353720.tif 000005
【図４】
2004353720.tif 000006
【図５】
2004353720.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月28日(2003.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸の外径面とこのねじ軸の外周に遊嵌するナットの内径面に、互いに対向するねじ溝が形成され、上記ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝の間で形成される転走路に複数のボールが介在したアクチュエータ用ボールねじにおいて、上記ナットの円周方向の一部に突出したピン支持突部を設け、このピン支持突部にピン嵌合孔を設け、このピン嵌合孔に一部が嵌合して上記ピン支持突部から突出するピンを設け、このピンが上記ピン嵌合孔に嵌合した状態で上記ナットと上記ピンとを焼入れしたことを特徴とするアクチュエータ用ボールねじ。
【請求項２】
請求項１において、上記ピンは、上記ピン支持突部に対してトラニオン状に両側に突出させたアクチュエータ用ボールねじ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記ピン嵌合孔は、ドリル加工後にリーマ加工されたものであり、上記焼入れは浸炭焼入れとしたアクチュエータ用ボールねじ。