(57)【要約】【課題】ナットに対する駒部材の位置決め精度と固定力を確保し、低コストで信頼性を向上させた駒式ボールねじを提供する。【解決手段】ナット３の胴部に穿設された駒窓６に嵌合され、転動路を周回経路とする連結溝５ａが形成された駒部材５とを備えた駒式ボールねじにおいて、駒窓６が断面略円形に形成され、この駒窓６に対応して駒部材５がＰＥＥＫにより断面円形に形成され、その両側にアーム９が突設されてナット３のねじ溝３ａに係合され、駒部材５がナット３に位置決めされると共に、駒部材５の胴部に駒窓６よりも大径に、かつ内径側から外径側に向って漸次大径となるテーパ状の凸部１２が形成され、この凸部１２を弾性変形させて駒部材５がナット３に圧入固定されている。【選択図】図２
2007170565.tif 000002
【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、
前記駒部材が合成樹脂を射出成形により形成され、その両側にアームが突設されて前記ナットのねじ溝に係合され、当該駒部材が前記ナットに位置決めされると共に、前記駒部材の胴部に前記駒窓よりも大径に形成された凸部が形成され、この凸部を弾性変形させて当該駒部材が前記ナットに圧入固定されていることを特徴とする駒式ボールねじ。
【請求項２】
前記凸部が、内径側から外径側に向って漸次大径となるテーパ状に形成されている請求項１に記載の駒式ボールねじ。
【請求項３】
前記駒部材の両側縁に外径側へ立ち上がるラッパ状のガイド壁が設けられ、このガイド壁を弾性変形させて前記駒窓を通過させ、この駒窓の縁部側にフィットさせている請求項１または２に記載の駒式ボールねじ。
【請求項４】
前記駒窓が断面略円形に形成され、この駒窓に対応して前記駒部材が断面円形に形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の駒式ボールねじ。
【請求項５】
前記駒部材がＰＥＥＫから形成されている請求項１乃至４いずれか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、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５に示す。この駒式ボールねじにおいて、回転ナット５０のナット本体５０ａは、駒部材嵌合用開口５１が内外周面に貫通して設けられて、この駒部材嵌合用開口５１に駒部材５２が内径側から嵌め込まれている。
【０００５】
駒部材５２は、内ねじ溝５３の隣り合う一周部分同士を連結する連結溝５２ａが形成され、回転ナット５０の内ねじ溝５３に係合してこの駒部材５２をナット本体５０ａに対して軸方向に位置決めする一対のアーム５４、５４を一体に有している。これら一対のアーム５４、５４は、駒部材５２の軸方向の両端に互いに円周方向逆向きに突出して設けられ、内ねじ溝５３に嵌合する半円状の断面形状に形成されている。ここで、内ねじ溝５３におけるアーム５４が係合した部分は非ボール循環部となる。
【０００６】
駒部材５２における回転ナット５０の周方向両側縁は、他の部分よりも外径面が凹む凹み部５５とされ、これら凹み部５５から外径側へ立ち上がり、駒部材５２の周方向を向く側面に沿って一対のガイド壁５６が設けられている。ナット本体５０ａの駒部材嵌合用開口５１は、対向する一対の内側面における開口縁に係合段部５７が設けられ、この係合段部５７よりも開口側部分の幅が若干幅広に形成されている。
【０００７】
駒部材５２は、ナット本体５０ａの駒部材嵌合用開口５１に内径側から嵌め込まれ、一対のアーム５４が内ねじ溝５３に係合されると共に、ガイド壁５６を塑性変形させることによりナット本体５０ａに固定される。この塑性変形による固定は、ガイド壁５６を駒部材嵌合用開口５１の対向する一対の内側面に加締固定することにより行われる。具体的には、ガイド壁５６を係合段部５７に加締めて係合させることにより、駒部材５２の固定の確実性を図っている。このようなアーム５４付きの駒部材５２は、アーム５４により駒部材５２の抜け止めと位置決めとがなされ、高精度で高強度の性能が得られると共に、簡単に、かつ確実に駒部材５２の固定ができる。
【特許文献１】特開２００１−２８９３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の駒式ボールねじでは、駒部材５２は、その外径面に形成された一対のガイド壁５６を塑性変形させることによりナット本体５０ａに加締固定されるが、駒部材５２は、こうした加締作業時に割れが発生しないように、柔らかい材料、すなわち、延性を有する材料が必要となる。
【０００９】
一方、こうした駒式ボールねじが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た場合、回転ナット５０あるいはねじ軸（図示せず）に振動荷重が作用することが多い。そして、この振動荷重がモーメント荷重として作用し、ボールねじ内部の負荷分布が崩れて回転ナット５０内のボール５９の公転速度がバラツキ、その結果、駒部材５２内をボール５９が通過する際に連結溝５２ａに大きな応力が発生する恐れがある。こうした状況において、耐圧痕性や耐摩耗性を向上させて駒部材５２の耐久性を高めるには、駒部材５２の表面硬さを上げて強度を高めることが考えられるが、前記したように、延性を有して塑性変形によってナット本体５０ａに固定される駒部材５２では難しい。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ナットに対する駒部材の位置決め精度と固定力を確保し、低コストで信頼性を向上させた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】
【００１１】
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、前記駒部材が合成樹脂を射出成形により形成され、その両側にアームが突設されて前記ナットのねじ溝に係合され、当該駒部材が前記ナットに位置決めされると共に、前記駒部材の胴部に前記駒窓よりも大径に形成された凸部が形成され、この凸部を弾性変形させて当該駒部材が前記ナットに圧入固定されている。
【００１２】
このように、ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、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、駒部材が合成樹脂を射出成形により形成され、その両側にアームが突設されてナットのねじ溝に係合され、当該駒部材がナットに位置決めされると共に、駒部材の胴部に駒窓よりも大径に形成された凸部が形成され、この凸部を弾性変形させて当該駒部材がナットに圧入固定されているので、駒部材がナット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る。また、駒部材が凸部の弾性固定によってナットに固定されているので、所定の固定力を確保することができる。
【００１３】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記凸部が、内径側から外径側に向って漸次大径となるテーパ状に形成されていれば、駒部材を射出成形する際離型がスムーズとなり、精度良く形成することができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明のように、前記駒部材の両側縁に外径側へ立ち上がるラッパ状のガイド壁が設けられ、このガイド壁を弾性変形させて前記駒窓を通過させ、この駒窓の縁部側にフィットさせていれば、駒部材が内径側に脱落するのを防止することができる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明のように、前記駒窓が断面略円形に形成され、この駒窓に対応して前記駒部材が断面円形に形成されていれば、駒窓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、駒部材がナット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、信頼性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明のように、前記駒部材がＰＥＥＫから形成されていれば、２００℃を上まわる連続使用温度を有していると共に、機械的強度が高く、自動車等のエンジン制御用やブレーキ周辺機器として使用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
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、前記駒部材が、合成樹脂を射出成形により形成され、その両側にアームが突設されて前記ナットのねじ溝に係合され、当該駒部材が前記ナットに位置決めされると共に、前記駒部材の胴部に前記駒窓よりも大径に形成された凸部が形成され、この凸部を弾性変形させて当該駒部材が前記ナットに圧入固定されているので、駒部材がナット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る。また、駒部材が凸部の弾性固定によってナットに固定されているので、所定の固定力を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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、前記駒窓が断面略円形に形成され、この駒窓に対応して前記駒部材がＰＥＥＫにより断面円形に形成され、その両側にアームが突設されて前記ナットのねじ溝に係合され、当該駒部材が前記ナットに位置決めされると共に、前記駒部材の胴部に前記駒窓よりも大径に、かつ内径側から外径側に向って漸次大径となるテーパ状の凸部が形成され、この凸部を弾性変形させて当該駒部材が前記ナットに圧入固定されている。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基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。また、図２（ａ）はナットの断面斜視図、（ｂ）は横断面図、図３（ａ）は駒部材を示す正面図、（ｂ）は平面図、図４（ａ）〜（ｃ）は、駒部材の組立手順を示す説明図である。
【００２０】
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、ナット３のねじ溝３ａの隣り合う一周部分同士を連結する連結溝５ａが形成された駒部材５とを備えている。
【００２１】
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。
【００２２】
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、この駒窓６に対応して断面略円形の駒部材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。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。
【００２３】
図２（ａ）および図３（ｂ）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２（ｂ）に示すように、その両駒窓縁７、７は、ナット３の隣接するねじ溝３ａの溝縁部８に合致するように連結溝５ａがねじ溝３ａ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。さらに、駒部材５の両側には丸棒状に形成されたアーム９が突設され、ナット３のねじ溝３ａ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９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することができる。
【００２４】
また、図２（ｂ）および図３（ａ）に示すように、駒部材５の周方向両側縁は、他の部分よりも外径面が凹む凹み部１０とされ、これら凹み部１０から外径側へ立ち上がり、拡径するラッパ状のガイド壁１１が駒部材５の周方向に設けられている。さらに、図３（ｂ）に示すように、駒部材５の胴部には内径側から外径側に向って漸次大径となるテーパ状の凸部１２が形成されている。そして、この凸部１２とガイド壁１１を弾性変形させながら駒窓６に嵌挿し、ガイド壁１１を駒窓６の縁部６ａ側にフィットさせて駒部材５がナット３に固定されている（図２（ｂ）参照）。なお、凸部１２は、必ずしもテーパ状に形成する必要はなく、例えば、環状の突条のような形状であっても良いが、テーパ状であれば、駒部材５を射出成形する際離型がスムーズとなり、精度良く形成することができる。
【００２５】
ボール４の組み込みは、ナット３の駒窓６に駒部材５をナット３の内径側から装着した後、ねじ軸１の軸端からナット３を当てがい、ボール４を両ねじ溝２ａ、３ａ間に順次挿入しながらナット３を回転させ、ナット３をねじ軸１に移動させることによって行う。なお、これ以外にも、ナット３の駒窓６に駒部材５を装着した後、仮軸を用いてボール４を同様に挿入するようにしても良い。
【００２６】
ここで、駒部材５は射出成形可能な熱可塑性の合成樹脂で形成されている。具体的には、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）オキシ−１、４−フェニレン−オキシ−フェニレン−カーボニル−１、４−フェニレンの繰り返し線状芳香族ポリマーからなり、ガラス転移温度が１４３℃で、充分な耐高温特性を有している。ＰＥＥＫは半結晶性のスーパーエンジニアリングプラスチックで、エンプラのなかでも最高レベルの耐薬品性、耐熱性、耐摩耗性、難燃性、耐加水分解性を有し、機械的特性と機能性を合わせ持つ超耐熱性樹脂として知られている。 なお、駒部材５の母材として、このＰＥＥＫ以外に、例えば、ＰＡ（ポリアミド）系、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を例示することができるが、自動車等のエンジン制御用やブレーキ周辺機器として適用を考慮した場合、高温時には１４０℃以上の対応が必要なため、２００℃を上まわる連続使用温度を有し、機械的強度が高いＰＥＥＫが好ましい。
【００２７】
次に、図４を用いて、ナット３に駒部材５を組み立てる手順を説明する。先ず、（ａ）に示すように、ナット３の駒窓６の内方位置に駒部材５を配置し、駒部材５のガイド壁１１がナット３の周方向に対向するよう、駒窓６と駒部材５との位置合わせを行う。そして、（ｂ）に示すように、駒部材５の凸部１２およびガイド壁１１を弾性変形させながら駒窓６に駒部材５を内方から弾性装着する。最後に、（ｃ）に示すように、駒部材５のガイド壁１１が弾性復元し、駒窓６の縁部６ａ側にフィットさせて駒部材５がナット３に固定され、所望の固定力を確保することができる。
【００２８】
本実施形態では、ナット３の胴部に断面略円形の駒窓６が形成され、この駒窓６に嵌合される駒部材５が合成樹脂を射出成形することによって断面略円形に形成されると共に、この駒部材５の胴部にテーパ状の凸部１２と両端にアーム９が突設され、このアーム９をナット３のねじ溝３ａに所定の径方向すきまを介して係合させているため、駒窓６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５がナット３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る。また、駒部材５が凸部１２とガイド壁１１の弾性固定によってナット３に固定されているので、所定の固定力を確保することができる。
【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】（ａ）は、本発明に係る駒式ボールねじの一実施形態を示す平面図である。  （ｂ）は、同上縦断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係るナットを示す断面斜視図である。  （ｂ）は、同上、横断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係る駒部材を示す正面図である。  （ｂ）は、同上、下方から見た平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、ナットに駒部材を組み立てる手順を示す説明図である。
【図５】（ａ）は、従来の駒式ボールねじを示す縦断面図である。  （ｂ）は、同上横断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・・・・・・・・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
６・・・・・・・・・・駒窓
６ａ・・・・・・・・・縁部
７・・・・・・・・・・駒窓縁
８・・・・・・・・・・溝縁部
９・・・・・・・・・・アーム
１０・・・・・・・・・凹み部
１１・・・・・・・・・ガイド壁
１２・・・・・・・・・凸部
５０・・・・・・・・・回転ナット
５０ａ・・・・・・・・ナット本体
５１・・・・・・・・・駒部材嵌合用開口
５２・・・・・・・・・駒部材
５２ａ・・・・・・・・連結溝
５３・・・・・・・・・内ねじ溝
５４・・・・・・・・・アーム
５５・・・・・・・・・凹み部
５６・・・・・・・・・ガイド壁
５７・・・・・・・・・係合段部
５８・・・・・・・・・繋ぎ部
５９・・・・・・・・・ボール
【図１】
2007170565.tif 000003
【図２】
2007170565.tif 000004
【図３】
2007170565.tif 000005
【図４】
2007170565.tif 000006
【図５】
2007170565.tif 000007