JP2004138179A

JP2004138179A - 駒式ボールねじ

Info

Publication number: JP2004138179A
Application number: JP2002304220A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Kazuno; 数野　恵介
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】ナットのねじ溝と駒部材の連結溝との接合部の段差を抑制し、作動時に生じる騒音や振動を低減させた駒式ボールねじを提供する。
【解決手段】外周面に螺旋状のねじ溝５２を形成したねじ軸５１と、このねじ軸５１に外嵌し、内周面に螺旋状のねじ溝５４を形成したナット５３と、対向する両ねじ溝５２、５４により形成された転動路に収容した複数のボール５５と、ナット５３の外周面から装着され、このナット５３のねじ溝を連結する連結溝２を有する駒部材１とを備えた駒式ボールねじにおいて、ナット５３のねじ溝５４せ接合する駒部材１の両端部に別体の弾性部材からなる緩衝部材３を装着し、接合部における段差をボール５５が通過することによって発生する騒音および振動を低減させた。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ、特に自動車の電動パワーステアリング装置等に用いられる駒式ボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、転動路を周回経路とする循環用の駒部材を使用し、ねじ溝の連結路を有する駒部材をナットに装着している。駒式ボールねじは、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。
【０００３】
図３は、従来の駒式ボールねじの一例を示している。（ａ）は従来の駒式ボールねじの平面図、（ｂ）は縦断面図、そして（ｃ）は駒部材の斜視図をそれぞれ示している。ねじ軸５１は、螺旋状のねじ溝５２を外周に有し、回転するナット５３は、このねじ溝５２に対応する螺旋状のねじ溝５４を内周に有していて、両ねじ溝５２、５４の間に収容した多数のボール５５を介してねじ軸５１に螺合している。
【０００４】
円筒状のナット５３の胴部には、内外の周面に貫通してねじ溝５４の一部を切欠く楕円状の駒窓５６を穿設し、この駒窓５６に楕円状の駒部材５７を嵌合させている。駒部材５７の内方には、ねじ溝５４の隣合う１周分同士を連結する連結溝５８を形成し、この連結溝５８とねじ溝５４の略１周の部分とでボール５５の転動路を構成している。転動路内の内外のねじ溝５２、５４間に介在した多数のボール５５は、ねじ溝５２、５４に沿って転動し、駒部材５７の連結溝５８に案内され、ねじ軸５１のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝５４に戻って再びねじ溝５２、５４に沿って転動する。
【０００５】
このように、駒部材５７の連結溝５８は、ナット５３の隣接するねじ溝５４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おり、このため、その両端開口縁５８ａを、ナット５３の隣接するねじ溝５４の窓開口縁部５６ａに合致するようにして、駒部材５７の連結溝５８をねじ溝５４に接続することは、製造上および組付上容易ではない。したがって、ねじ溝５４と連結溝５８との間に段差が生じ、ボール５５がこの段差上を転動して通過する時、引っ掛りを生じて騒音と振動を発生する。
【０００６】
こうした不具合を解決するため、駒部材５７の連結溝５８とナット５３のねじ溝５４とを滑らかに接続し、ボール５５がこれらの接合部を通過する時、引っ掛りを生じて騒音と振動が発生するのを抑制したボールねじが知られている。
【０００７】
このボールねじは、図４に示すように、図示しない治具にナット５３をセットし、このナット５３の駒窓５６における窓開口縁部５６ａの形状に最も適した形状の砥石５９を使用し、その回転軸をナット５３の中心軸に対しα（約１０°）だけ傾斜させて砥石５９をＸ方向に送り込む。こうして、ナット５３の駒窓５６に駒部材５７を組み込む前に、ナット５３の駒窓５６に駒部材５７を組み込んだ時、駒部材５７の連結溝５８の開口縁部５８ａ相当位置から所定量残す一時面取りを行う。
【０００８】
さらに、ナット５３の駒窓５６に駒部材５７を組み込んだ後に、残存量を除去する二次面取りにより形成されている。この二次面取りは、ナット５３のねじ溝５４と駒部材５７の連結溝５８とが滑らかに接続されるように、面合わせを行うものであって、手作業もしくは機械研削によって行われる。
【０００９】
二次面取りの加工量は、この二次面取りに先だって一時面取りが行われているので、必要最小限となり、全体として面取り加工作業を能率的に行うことができる（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−２７０６４８号公報（第４、５頁、第１１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の駒式ボールねじにおいて、ボール５５の軌道空間が、ねじ溝５４の軌道空間ｍより駒部材５７における連結溝５８の軌道空間ｎの方が狭いと引っ掛りが発生して作動不能の原因となる。これを防止するため、従来は、連結溝５８の開口縁部５８ａを径方向外方に僅かにシフトさせ、製作上寸法がばらついても開口縁部５８ａがねじ溝５４から出っ張らないようにしている。このため、連結溝５８とねじ溝５４との接合部に必然的に段差δが生じ、ボール５５がこの段差δを通過する場合には騒音および振動が発生する（図５参照）。
【００１２】
また、このような段差δを前述した従来の第１の面取りと第２の面取りによって完全に除去することは難しい。したがって、この微小な段差δ上をボール５５が転動して通過することにより発生する騒音および振動を防止するには限界があった。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ナットのねじ溝と駒部材の連結溝との接合部の段差を抑制し、作動時に生じる騒音や振動を低減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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を形成したねじ軸と、このねじ軸に外嵌し、内周面に螺旋状のねじ溝を形成したナットと、対向する両ねじ溝により形成された転動路に収容した複数のボールと、前記ナットの外周面から装着され、このナットのねじ溝を連結する連結溝を有する駒部材とを備えた駒式ボールねじにおいて、前記ナットのねじ溝と駒部材の連結溝との接合部を弾性部材で形成した。
【００１５】
このように、ナットと駒部材の接合部を合成樹脂や硬質ゴム等の弾性部材で形成することにより、両者間に製作上、あるいは組立上および組付上から発生する寸法バラツキによる段差があっても接合部が弾性変形し、ボール通過時の騒音および振動を低減させることができる。したがって、従来のように連結溝の開口縁部をナットのねじ溝に対して径方向外方にシフトさせ段差を設けなくとも段差ゼロを狙って製作することができ、可及的に段差を低減さえることができる。さらに、従来実施していた駒部材の厳しい形状寸法管理や面合せ等の面倒な手作業が不要となり、低コストな駒式ボールねじを提供することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、前記ナットのねじ溝と接合する前記駒部材の両端部を弾性部材で形成した。このように、駒部材の両端部を合成樹脂や硬質ゴム等の弾性部材で形成することにより、その弾性変形によって緩衝することができるため、ボール通過時の騒音および振動を低減させることができる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明のように、前記駒部材の両端部に別体の緩衝部材を装着しても良い。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明のように、前記駒部材を弾性部材で形成しても良い。好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記弾性部材が射出成形可能な合成樹脂であれば、機械加工でなく射出成形で形成することができ、量産に好適で低コスト化が実現できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
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（ａ）は、本発明に係る駒式ボールねじを示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。この駒式ボールねじは、ねじ軸５１と、このねじ軸５１に外嵌したナット５３と、ねじ軸５１の外周に形成した螺旋状のねじ溝５２と、このねじ溝５２に対応しナット５３の内周に形成した螺旋状のねじ溝５４により形成される転動路内に収容した複数のボール５５と、ナット５３のねじ溝５４を連結する連結溝２を有する駒部材１とで構成している。なお、基本構造に関しては従来の駒式ボールねじと同様であるので、同一部品同一部位には同じ符号を付してその重複説明を省略する。
【００２０】
図２は駒部材１をナット５３に装着した部位を示す要部断面図である。ここで、駒部材１の連結溝２の深さは、ナット５３の駒窓５６に駒部材１を装着した時、ボール５５がこの連結溝２内で、ねじ軸５１におけるねじ溝５２のランド部を乗り越えることができる深さに形成されている。さらに、駒部材１内でのボール軌道空間を確保して駒部材１内を無負荷領域とするため、開口縁部２ａの溝深さよりも中央部２ｂの溝深さは深く形成されている。すなわち、ねじ溝５４のリードに沿った横断面における連結溝２の溝底形状は図示のように単一な円弧ではなく、楕円あるいは双曲線に形成されている。
【００２１】
一方、ナット５３のねじ溝５４に接合する駒部材１の両端部を別体の緩衝部材３で形成している。この緩衝部材３は弾性部材からなり、ボール５５通過時の騒音および振動をその弾性変形によって緩衝することができる。したがって、駒部材１の両端部を弾性変形可能な緩衝部材３で形成しているため、従来のように連結溝２の開口縁部２ａをナット５３のねじ溝５４に対して径方向外方にシフトさせ、あえて接合部に段差δを設けなくとも、段差ゼロを狙って製作することができ、可及的に段差を低減させることができる。さらに、従来実施していた駒部材の厳しい形状寸法管理や面合せ等の面倒な手作業が不要となり、低コストな駒式ボールねじを提供することができる。
弾性部材としては、ウレタンゴム等の硬質ゴム、あるいは合成樹脂等を例示することができる。なお、本実施例では、緩衝部材３は駒部材１に嵌合されて一体化されているが、これに限らず、緩衝部材３を接着や焼付け溶着、あるいは、射出成形等によって一体化するようにしても良い。
【００２２】
駒部材１の連結溝２はエンドミル等の切削加工により形成することも可能であるが、本実施例における駒部材１は燒結合金で形成されている。これは、金属粉末を可塑状に調整し、射出成形機で成形することにより行われる。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ことにより成形する。金属粉としては、後に浸炭焼入れ等による硬化処理が可能な材質が好ましく、例えば、炭素（Ｃ）が０．３％ｗｔ％、ニッケル（Ｎｉ）が１〜２ｗｔ％、残部が鉄（Ｆｅ）等で構成されるものとする。この種の燒結合金で駒部材１を形成することにより、複雑な溝形状であっても容易に対応することができ、量産に好適である。なお、駒部材１の連結溝２の表面粗さを向上させるためにラップ加工を行っても良い。
【００２３】
前述した駒部材１は、両端部に別体の緩衝部材３を装着したものであるが、これに限らず、本発明に係る駒部材は、ナット５３のねじ溝５４と接合する駒部材１における連結溝２の開口縁部２ａが弾性変形可能なら良く、したがって、駒部材１自体を弾性部材、例えば、ＰＡ６６等の熱可塑性合成樹脂によって射出成形で形成しても良い。
【００２４】
また、駒部材１の少なくとも両端部を弾性部材で形成したものを例示したが、これに限らず、ナット５３のねじ溝５４と駒部材１の連結溝２の接合部に弾性変形可能な部材が介在していれば良く、例えば、ナット５３におけるねじ溝５４の窓開口縁部５６ａを弾性部材で形成しても良い。
【００２５】
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。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、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を形成したねじ軸と、このねじ軸に外嵌し、内周面に螺旋状のねじ溝を形成したナットと、対向する両ねじ溝により形成された転動路に収容した複数のボールと、前記ナットの外周面から装着され、このナットのねじ溝を連結する連結溝を有する駒部材とを備えた駒式ボールねじにおいて、前記ナットのねじ溝と駒部材の連結溝との接合部を弾性部材で形成したので、両者間に製作上、あるいは組立上および組付上から発生する寸法バラツキによる段差があっても接合部が弾性変形し、ボール通過時の騒音および振動を低減させることができる。したがって、従来のように連結溝の開口縁部をナットのねじ溝に対して径方向外方にシフトさせ段差を設けなくとも段差ゼロを狙って製作することができ、可及的に段差を低減させることができる。さらに、従来実施していた駒部材の厳しい形状寸法管理や面合せ等の面倒な手作業が不要となり、低コストな駒式ボールねじを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係る駒式ボールねじを示す平面図である。
（ｂ）は、同上、縦断面図である。
【図２】本発明に係る駒式ボールねじの実施形態を示す要部断面図である。
【図３】（ａ）は、従来の駒式ボールねじを示す平面図である。
（ｂ）は、同上、縦断面図である。
（ｃ）は、従来の駒式ボールねじの駒部材を示す斜視図である。
【図４】従来の駒式ボールねじの加工状態を示す説明図である。
【図５】従来の駒式ボールねじを示す要部断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・駒部材
２・・・・・・・・・・連結溝
３・・・・・・・・・・緩衝部材
２ａ・・・・・・・・・開口縁部
２ｂ・・・・・・・・・中央部
５１・・・・・・・・・ねじ軸
５２、５４・・・・・・ねじ溝
５３・・・・・・・・・ナット
５５・・・・・・・・・ボール
５６・・・・・・・・・駒窓
５６ａ・・・・・・・・窓開口縁部
５７・・・・・・・・・駒部材
５８・・・・・・・・・連結溝
５８ａ・・・・・・・・開口縁部
５９・・・・・・・・・砥石
ｍ・・・・・・・・・・ねじ溝の軌道空間
ｎ・・・・・・・・・・連結溝の軌道空間
α・・・・・・・・・・砥石傾斜角
δ・・・・・・・・・・段差

Claims

外周面に螺旋状のねじ溝を形成したねじ軸と、このねじ軸に外嵌し、内周面に螺旋状のねじ溝を形成したナットと、対向する両ねじ溝により形成された転動路に収容した複数のボールと、前記ナットの外周面から装着され、このナットのねじ溝を連結する連結溝を有する駒部材とを備えた駒式ボールねじにおいて、
前記ナットのねじ溝と駒部材の連結溝との接合部を弾性部材で形成したことを特徴とする駒式ボールねじ。
前記ナットのねじ溝と接合する前記駒部材の両端部を弾性部材で形成した請求項１に記載の駒式ボールねじ。
前記駒部材の両端部に別体の緩衝部材を装着した請求項２に記載の駒式ボールねじ。
前記駒部材を弾性部材で形成した請求項１に記載の駒式ボールねじ。
前記弾性部材が射出成形可能な合成樹脂である請求項１乃至４いずれかに記載の駒式ボールねじ。