(57)【要約】【課題】ボールねじの適用に制約がなくなると共に、ナットのねじ溝のアンダーカットをなくし、型物で製造することができる低コスト化を図ったボールねじを提供する。【解決手段】ナット３の内周面の軸方向中央部に環状凸部１０が形成され、この環状凸部１０の軸方向両側にねじ溝３ａが形成され、このねじ溝３ａが片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略４分の１円弧を螺旋状に１巻き２列に形成され、ねじ軸２のねじ溝２ａとの間に収容されるボール４が、複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されると共に、ナット３のねじ溝３ａの一部にボール循環部７が設けられ、このボール循環部７がねじ軸２のねじ溝２ａの隣り合う１周分同士を滑らかに接続するようにＳ字状に湾曲し、ナット３のねじ溝３ａよりも溝深さが深く形成されている。【選択図】図１
2016188674.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、を備えたボールねじにおいて、
前記ナットの内周面の軸方向中央部に環状凸部が形成され、この環状凸部の軸方向両側に前記ねじ溝が形成され、このねじ溝が片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略４分の１円弧を螺旋状に１巻き２列に形成され、前記ねじ軸のねじ溝との間に収容される前記ボールが、複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されると共に、
前記ナットのねじ溝の一部にボール循環部が設けられ、このボール循環部が前記ねじ軸のねじ溝の隣り合う１周分同士を滑らかに接続するようにＳ字状に湾曲し、前記ナットのねじ溝よりも溝深さが深く形成されていることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記ナットのボール循環部が片側のみのアンダーカットフリーに形成され、前記ナットの胴部に内外の周面に貫通し、前記ボール循環部の軸方向外側に位置する当該ナットの開口端部側に保持孔が穿設され、この保持孔にガイド部材が嵌合されると共に、このガイド部材に前記ナットのボール循環部に対して、それを補完するもう片方のＳ字状溝からなる保持溝が形成され、この保持溝と前記ボール循環部とで前記ボールが転動自在に保持されている請求項１に記載のボールねじ。
【請求項３】
前記ガイド部材が端部に舌片が形成された円柱状の嵌合部と、一方の端面に前記保持溝が形成され、前記嵌合部の基部となる矩形状の保持部とを備え、前記ナットの保持孔の外径側の開口部にテーパ状の座グリ部が形成され、この座グリ部に前記ガイド部材の舌片を塑性変形させ、密着した状態で当該ガイド部材が前記ナットに加締固定されている請求項２に記載のボールねじ。
【請求項４】
前記ガイド部材の保持部の両端部外周面が、前記ナットの内径に沿った円弧状に形成されている請求項３に記載のボールねじ。
【請求項５】
前記ナットのねじ溝間のピッチに対し、前記ねじ軸のねじ溝のピッチが、前記ボールと両ねじ溝との間に形成される接触角に対応する設計上のピッチよりも小さく設定され、前記ボールに予圧が付与されている請求項１に記載のボールねじ。
【請求項６】
前記ナットがＭＩＭによって成形された焼結金属からなっている請求項１または２に記載のボールねじ。
【請求項７】
前記ガイド部材がＭＩＭによって成形された焼結金属からなっている請求項２または３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、自動車の電動パワーステアリングのアクチュエータやトランスミッションの油圧切替を行うスプールバルブ駆動部等に使用されるボールねじに関し、特に、ねじ軸とナットとの間に配置したボール循環型の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複数のボールと、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】
こうしたボールねじのうちボール非循環型ボールねじとして、ボールがばらつかないように保持器でボールを保持し、ボールが循環しない非循環式のリテーナ付ボールねじが知られている。この種のボールねじでは、保持器のスペースの制約によりねじ溝が浅くなることから、接触角を大きく取れないと言う課題がある。この課題を解決したものとして図５に示すようなボールねじが知られている。このボールねじ５１は、ねじ軸５２とナット５３およびボール５４を有している。ねじ軸５２の外周面には、その深さがボール５４の半径より僅かに浅い２条の螺旋状のボール転動溝（ねじ溝）５２ａが形成されている。
【０００４】
ナット５３の内周面中央には、ねじ軸５２の外径よりやや大きい内径を有する環状凸部５５が設けられている。環状凸部５５の軸方向両側には、環状のボール転動溝５３ａが形成されている。環状のボール転動溝５３ａの軸方向外側に位置するナット５３の開口端部内には、係止溝５６が形成され、この開口端部内にボール５４と共にねじ軸５２に対して公転する薄板リング状の保持器５７を嵌入した後、係止溝５６に止め輪５８を装着して保持器５７が位置決め固定されている。また、ナット５３の外周には、ナット５３をハウジング等に固定するためのキー溝５９が形成されている。
【０００５】
ここで、図６に示すように、ボール５４の直径をＤａ、ねじ軸５２のボール転動溝５２ａの曲率半径をＲｓ、ナット５３のボール転動溝５３ａの曲率半径をＲｎ、ボール５４が両ボール転動溝５２ａ、５３ａとアンギュラコンタクトする接触角をαとする。ここでは、Ｒｓ＝Ｒｎ＝０．５２〜０．５８Ｄａに設定されている。
【０００６】
ボール５４のピッチサークルＤｐ上に左右のボール５４、５４の中心があり、左右のボール５４、５４が両ボール転動溝５２ａ、５３ａに接触角αで複列アンギュラコンタクトするように、左右それぞれに、接触角線上に接触点からＲｓ、Ｒｎの距離に両ボール転動溝５２ａ、５３ａの曲率中心Ｏｓ、Ｏｎがある。
【０００７】
左右の曲率中心Ｏｓ、Ｏｓ間の距離Ｐｓおよび左右の曲率中心Ｏｎ、Ｏｎ間の距離Ｐｎが決定され、このＰｓがねじ軸５２のボール転動溝５２ａのピッチになり、Ｐｎがナット５３のボール転動溝５３ａのピッチとなる。左右のボール５４、５４が両ボール転動溝５２ａ、５３ａに接触角αで外向きにアンギュラコンタクトするためには、Ｐｎ＞Ｐｓの関係が必要である。
【０００８】
ボール５４は、ナット５３の環状のボール転動溝５３ａの１回路に２個ずつ合計４個が、両ボール転動溝５２ａ、５３ａ間に介装された後、保持器６０によって転動自在に保持されている。この保持器６０は前述した保持器５７と一部構成が異なり、４個の凹所６１が等配に形成され、ボール５４はこれらの凹所６１内に当接保持され、ボール５４と共にねじ軸５２に対して公転する。
【０００９】
凹所６１の数はねじ軸５２のボール転動溝５２ａの条数によって異なり、２条の場合は２個、３条の場合は３個になり、この例は、図７に示すように、凹所６１の数は４個で、４条ねじの場合を示している。
【００１０】
このように、ボール５４がねじ軸５２の螺旋状のボール転動溝５２ａおよびナット５３の環状のボール転動溝５３ａと複列外向きのアンギュラコンタクトすると共に、環状のボール転動溝５３ａの軸方向外側に位置するナット５３の開口端部内に、ボール５４を転動自在に保持し、かつボール５４と共にねじ軸５２に対して公転する板リング状の保持器５７、６０が嵌着されているので、ねじ軸５２の外周面とナット５３の内周面との隙間を小さくすることができ、その結果、ねじ軸５２のボール転動溝５２ａおよびナット５３のボール転動溝５３ａの深さを深くすることができる。このため、ボール５４が両ボール転動溝５２ａ、５３ａとアンギュラコンタクトする接触角αを大きくでき、軸方向荷重に対する剛性が増大する（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３８５６４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この従来のボールねじ５１は、保持器付きボールねじの保持器の制約によりねじ溝が浅くなることから接触角を大きく取れないという課題に対し、ナット５３の溝（環状のボール転動溝５３ａ）形状を片側のみ、つまり略４分の１円弧（４条ねじ）とし、空いたスペースに保持器５７、６０を配置したものであるが、ねじ軸５２の螺旋状のボール転動溝５２ａに対し、ナット５３のボール転動溝５３ａは環状であり、ねじ軸５２と相対回転しながら軸方向に移動する非循環型のボールねじ５１であるため、ナット５３の回転が許容されるシステムのみに適用されるか、あるいはナット５３の回転を受ける構造が別途必要となる課題がある。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ナットの螺旋状のねじ溝を片側のみのねじ溝とし、１巻きのねじ溝の接続部をＳ字状のボール循環部とする循環型のボールねじを着想したもので、ボールねじの適用に制約がなくなると共に、ナットのねじ溝のアンダーカットをなくし、型物で製造することができる低コスト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】
【００１４】
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、を備えたボールねじにおいて、前記ナットの内周面の軸方向中央部に環状凸部が形成され、この環状凸部の軸方向両側に前記ねじ溝が形成され、このねじ溝が片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略４分の１円弧を螺旋状に１巻き２列に形成され、前記ねじ軸のねじ溝との間に収容される前記ボールが、複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されると共に、前記ナットのねじ溝の一部にボール循環部が設けられ、このボール循環部が前記ねじ軸のねじ溝の隣り合う１周分同士を滑らかに接続するようにＳ字状に湾曲し、前記ナットのねじ溝よりも溝深さが深く形成されている。
【００１５】
このように、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、を備えたボールねじにおいて、ナットの内周面の軸方向中央部に環状凸部が形成され、この環状凸部の軸方向両側にねじ溝が形成され、このねじ溝が片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略４分の１円弧を螺旋状に１巻き２列に形成され、ねじ軸のねじ溝との間に収容されるボールが、複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されると共に、ナットのねじ溝の一部にボール循環部が設けられ、このボール循環部がねじ軸のねじ溝の隣り合う１周分同士を滑らかに接続するようにＳ字状に湾曲し、ナットのねじ溝よりも溝深さが深く形成されているので、ねじ軸のねじ溝およびナットのねじ溝の深さを深くすることができ、ボールが両ねじ溝とアンギュラコンタクトする接触角を大きくできて軸方向荷重に対する剛性を増大させることができると共に、ナットのボール転動溝が環状で、ねじ軸と相対回転しながら軸方向に移動する従来の非循環型のボールねじのように、ボールねじの適用に制約が生じることがなく、ナットのねじ溝のアンダーカットをなくし、型物で製造することができる低コスト化を図ったボールねじを提供することができる。
【００１６】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ナットのボール循環部が片側のみのアンダーカットフリーに形成され、前記ナットの胴部に内外の周面に貫通し、前記ボール循環部の軸方向外側に位置する当該ナットの開口端部側に保持孔が穿設され、この保持孔にガイド部材が嵌合されると共に、このガイド部材に前記ナットのボール循環部に対して、それを補完するもう片方のＳ字状溝からなる保持溝が形成され、この保持溝と前記ボール循環部とで前記ボールが転動自在に保持されていれば、ナットを型物で製造することができ、低コスト化を図ると共に、ボール循環部が片側のみのアンダーカットフリーに形成されていても、転動路を転動するボールを安定して保持することができる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明のように、前記ガイド部材が端部に舌片が形成された円柱状の嵌合部と、一方の端面に前記保持溝が形成され、前記嵌合部の基部となる矩形状の保持部とを備え、前記ナットの保持孔の外径側の開口部にテーパ状の座グリ部が形成され、この座グリ部に前記ガイド部材の舌片を塑性変形させ、密着した状態で当該ガイド部材が前記ナットに加締固定されていれば、簡単な作業で安定してガイド部材をナットに固定することができ、低コスト化を図ることができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明のように、前記ガイド部材の保持部の両端部外周面が、前記ナットの内径に沿った円弧状に形成されていれば、ガイド部材がナットの保持孔に嵌合された時、ナットの内径に密着された状態で衝合され、ナットに対してガイド部材をガタなく安定して位置決めされると共に、ガイド部材が保持孔から径方向外方に抜け出すのを防止することができる。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明のように、前記ナットのねじ溝間のピッチに対し、前記ねじ軸のねじ溝のピッチが、前記ボールと両ねじ溝との間に形成される接触角に対応する設計上のピッチよりも小さく設定され、前記ボールに予圧が付与されていれば、ボールねじのガタを抑制することができると共に、軸方向荷重やモーメント荷重に対する剛性を高めることができる。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明のように、前記ナットがＭＩＭによって成形された焼結金属からなっていれば、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、低コスト化を図ることができる。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明のように、前記ガイド部材がＭＩＭによって成形された焼結金属からなっていれば、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と共に、舌片を塑性変形させてナットの保持孔に加締固定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
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、を備えたボールねじにおいて、前記ナットの内周面の軸方向中央部に環状凸部が形成され、この環状凸部の軸方向両側に前記ねじ溝が形成され、このねじ溝が片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略４分の１円弧を螺旋状に１巻き２列に形成され、前記ねじ軸のねじ溝との間に収容される前記ボールが、複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されると共に、前記ナットのねじ溝の一部にボール循環部が設けられ、このボール循環部が前記ねじ軸のねじ溝の隣り合う１周分同士を滑らかに接続するようにＳ字状に湾曲し、前記ナットのねじ溝よりも溝深さが深く形成されているので、ねじ軸のねじ溝およびナットのねじ溝の深さを深くすることができ、ボールが両ねじ溝とアンギュラコンタクトする接触角を大きくできて軸方向荷重に対する剛性を増大させることができると共に、ナットのボール転動溝が環状で、ねじ軸と相対回転しながら軸方向に移動する従来の非循環型のボールねじのように、ボールねじの適用に制約が生じることがなく、ナットのねじ溝のアンダーカットをなくし、型物で製造することができる低コスト化を図ったボールねじを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）は、本発明に係るボールねじの一実施形態を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉに沿った横断面図である。
【図２】図１のナットにおける循環部を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は、図１のボール接触状態を示す要部断面図、（ｂ）は、図１のボール循環部を示す要部断面図である。
【図４】本発明に係るガイド部材を示し、（ａ）は、下面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、上面図、（ｄ）、（ｅ）は、斜視図である。
【図５】従来のボール非循環型のボールねじを示す縦断面図である。
【図６】図５の他の実施例の保持器を備えたボールねじの一部軸方向断面図であると共に、ボール転動溝の設計説明図である。
【図７】図６の保持器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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、を備えたボールねじにおいて、前記ナットの内周面の軸方向中央部に環状凸部が形成され、この環状凸部の軸方向両側に前記ねじ溝が形成され、このねじ溝が片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略４分の１円弧を螺旋状に１巻き２列に形成され、前記ねじ軸のねじ溝との間に収容される前記ボールが、複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されると共に、前記ナットのねじ溝の一部にボール循環部が設けられ、このボール循環部が前記ねじ軸のねじ溝の隣り合う１周分同士を滑らかに接続するようにＳ字状に湾曲し、前記ナットのねじ溝よりも溝深さが深く、片側のみのアンダーカットフリーに形成されると共に、前記ナットの胴部に内外の周面に貫通し、前記ボール循環部の軸方向外側に位置する当該ナットの開口端部側に保持孔が穿設され、この保持孔にガイド部材が嵌合され、このガイド部材に前記ナットのボール循環部に対して、それを補完するもう片方のＳ字状溝からなる保持溝が形成されて前記ボール循環部とで前記ボールが転動自在に保持されている。
【実施例】
【００２５】
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、（ａ）は、本発明に係るボールねじの一実施形態を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉに沿った横断面図、図２は、図１のナットにおける循環部を示す縦断面図、図３（ａ）は、図１のボール接触状態を示す要部断面図、（ｂ）は、図１のボール循環部を示す要部断面図、図４は、本発明に係るガイド部材を示し、（ａ）は、下面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、上面図、（ｄ）、（ｅ）は、斜視図である。
【００２６】
図１（ａ）、（ｂ）に示すボールねじ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複数のボール４と、これらボール４の保持部材となるガイド部材５とを備えている。
【００２７】
ねじ軸２のねじ溝２ａ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。
【００２８】
ここで、ナット３は、図１（ａ）に示すように、内周面の軸方向中央部に環状凸部１０が形成され、この環状凸部１０の内径１０ａは、ねじ軸２の外径よりも僅かに大径に設定されている。環状凸部１０の軸方向両側には、螺旋状のねじ溝３ａが形成されている。このねじ溝３ａは片側のみ（アンダーカットフリー）の溝で、略４分の１円弧を螺旋状に１巻き２列に形成されている。そして、ねじ溝３ａの溝底から端面方向に延びる内径３ｂが形成されている。
【００２９】
図２に示すように、ナット３のねじ溝３ａのボール循環部（溝）７は、ねじ軸２のねじ溝２ａの隣り合う１周分同士を滑らかに接続するようにＳ字状に湾曲して形成され、このボール循環部７と後述するガイド部材５の保持溝５ａとでボール４の転動路を構成している。
【００３０】
ナット３のねじ溝３ａとねじ軸２のねじ溝２ａ間に転動自在に収容されるボール４は、図３（ａ）に拡大して示すように、接触角θでもって複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されている。一方、図３（ｂ）に示すように、ボール循環部７は、ナット３のねじ溝３ａよりも溝深さが深くなるように形成され、溝底から端面方向に延びる内径３ｃが形成されている。そして、転動路内の内外のねじ溝２ａ、３ａ間に介在された複数のボール４は、ねじ溝２ａ、３ａに沿って転動し、ナット３のボール循環部７とガイド部材５の保持溝５ａで構成された転動路に案内されると共に、ねじ軸２のねじ山を乗り越えて隣り合うねじ溝２ａに戻り、再びねじ溝２ａ、３ａに沿って転動する。ナット３のボール循環部７とガイド部材５の保持溝５ａ間を転動するボール４は、ナット３のボール循環部７のＳ字状溝は片側のみ（アンダーカットフリー）の溝のため、このボール循環部７と、もう片方のＳ字状溝を補完するガイド部材５の保持溝５ａとによって転動自在に保持されている。これにより、ボール循環部７が片側のみのアンダーカットフリーに形成されていても、転動路を転動するボール４を安定して保持することができる。
【００３１】
図１（ｂ）に示すように、円筒状のナット３の胴部には、内外の周面に貫通して断面略円形の保持孔６が穿設されている。この保持孔６は、ナット３のボール循環部７の軸方向外側に位置するナット３の開口端部側に穿設され、この保持孔６にガイド部材５が嵌合されている。ガイド部材５は、図４に示すように、ナット３の保持孔６に対応して断面略円形の嵌合部８と、この嵌合部８の基部となる保持部９とを備えている。
【００３２】
ガイド部材５の嵌合部８は円柱状に形成され、外周の対向する位置に平坦面８ａ、８ａが形成されている。また、後述するガイド部材５をナット３に固定するために、嵌合部８の端部に直線状の凹溝８ｂ、８ｂが形成され、これら凹溝８ｂ、８ｂによって舌片８ｃが形成されている。
【００３３】
また、ガイド部材５の保持部９は蒲鉾状に形成され、対向する平行な平坦面９ａ、９ａと、これら平坦面９ａ、９ａを繋ぐ円弧面９ｂおよびＳ字状に形成された保持溝５ａを備えている。また、嵌合部８側の外周面のうち平坦面９ａ側の両端部外周面９ｃが円弧状に形成されている。この外周面９ｃの曲率半径は、（ｂ）に示すように、ナット３の内径３ｃと略同一の曲率半径に設定され、ガイド部材５がナット３の保持孔６に嵌合された時、ナット３の内径３ｃに密着された状態で衝合される（図３（ｂ）参照）。これにより、ナット３に対してガイド部材５をガタなく安定して位置決めされると共に、ナット３に対してガイド部材５が保持孔６から径方向に抜け出すのを防止している。
【００３４】
図１（ｂ）に示すように、ナット３の保持孔６の外径側の開口部には、テーパ状の座ぐり部６ａが形成されている。そして、この座ぐり部６ａにガイド部材５の舌片８ｃを塑性変形させ、密着した状態でガイド部材５がナット３に加締固定されている。これにより、簡単な作業で安定してガイド部材５をナット３に固定することができ、低コスト化を図ることができる。
【００３５】
本実施形態では、ガイド部材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。
【００３６】
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。ガイド部材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、ガイド部材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。
【００３７】
また、ナット３は、前述したガイド部材５と同様、焼結合金からＭＩＭにより成形されている。本発明に係るナット３は、ねじ溝３ａが片側のみのアンダーカットフリーの溝で形成されているため、この種のＭＩＭによる成形に好適である。なお、ＭＩＭに限らず、例えば、鍛造加工によって形成することもできる。一方、ねじ軸２はＳ５５Ｃ等の中炭素鋼あるいはＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、高周波焼入れ、あるいは浸炭焼入れによってその表面に５５〜６２ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。
【００３８】
本発明に係るボールねじは、ナット３の螺旋状のねじ溝３ａが片側のみのアンダーカットフリーの溝で、略４分の１円弧を螺旋状に１巻き２列に形成され、ねじ軸２のねじ溝２ａとの間に収容されるボール４が接触角θでもって複列外向きのアンギュラコンタクトするように構成されていると共に、Ｓ字状溝は片側のみのアンダーカットフリーの溝からなるナット３のボール循環部７に対して、それを補完するもう片方のＳ字状溝からなるガイド部材５の保持溝５ａによって転動するボール４を保持するように構成されているので、ねじ軸２のねじ溝２ａおよびナット３のねじ溝３ａの深さを深くすることができ、ボール４が両ねじ溝２ａ、３ａとアンギュラコンタクトする接触角θを大きくできて軸方向荷重に対する剛性を増大させることができると共に、ナットのボール転動溝が環状で、ねじ軸と相対回転しながら軸方向に移動する従来の非循環型のボールねじのように、ボールねじの適用に制約が生じることがなく、ナットのねじ溝のアンダーカットをなくし、型物で製造することができる低コスト化を図ったボールねじを提供することができる。
【００３９】
ボールねじに予圧を付与する場合、予圧量に応じて設計寸法よりも大径のボールを介装しても良いが、図１（ａ）に示すように、ナット３のねじ溝３ａ間のピッチＰ１に対し、ねじ軸２のねじ溝２ａのピッチＰ２を、その予圧量に応じて所望の接触角θに対応したピッチＰ１よりも小さく設定する、すなわち、接触角がθとなる設計上のピッチよりも小さく設定することにより、ボール４に容易に予圧を付与することができる。これにより、ボールねじのガタを抑制することができると共に、軸方向荷重やモーメント荷重に対する剛性を高めることができる。なお、ボール循環部７とガイド部材５の保持溝５ａで構成される転動路内では、ボール４がねじ軸２のねじ山をスムーズに乗り越えるようにすきまが形成されている。
【００４０】
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】
【００４１】
本発明に係るボールねじは、自動車の電動パワーステアリングのアクチュエータやトランスミッションの油圧切替を行うスプールバルブ駆動部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】
【００４２】
１  ボールねじ
２  ねじ軸
２ａ、３ａ  ねじ溝
３  ナット
３ｂ、３ｃ  ナットの内径
４  ボール
５  ガイド部材
５ａ  保持溝
６  保持孔
６ａ  座ぐり部
７  ボール循環部
８  嵌合部
８ａ、９ａ  平坦面
８ｂ  凹溝
８ｃ  舌片
９  保持部
９ｂ  円弧面
９ｃ  外周面
１０  環状凸部
１０ａ  環状凸部の内径
５１  ボールねじ
５２  ねじ軸
５２ａ、５３ａ  ボール転動溝
５３  ナット
５４  ボール
５５  環状凸部
５６  係止溝
５７、６０  保持器
５８  止め輪
５９  キー溝
６１  凹所
Ｄａ  ボールの直径
Ｄｐ  ボールのピッチサークル
Ｏｎ  ナットのボール転動溝の曲率中心
Ｏｓ  ねじ軸のボール転動溝の曲率中心
Ｐ１  ナットのねじ溝のピッチ
Ｐ２  ねじ軸のねじ溝のピッチ
Ｐｎ  ナットのボール転動溝のピッチ
Ｐｓ  ねじ軸のボール転動溝のピッチ
Ｒｎ  ナットのボール転動溝の曲率半径
Ｒｓ  ねじ軸のボール転動溝の曲率半径
α、θ  接触角
【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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