JP2017032064A - ボールねじおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を向上させると共に、組立を簡便化して低コスト化を図ったボールねじおよびその製造方法を提供する。【解決手段】ナット３が円周方向に分割された半割れの一対のナット部材８で構成され、これらナット部材８が互いに合せた際にねじ溝３ａ同士が繋がるように鋼板からプレス加工によって形成され、ナット部材８の合せ部８ａが円弧面ではなく径方向外方に逃げるように接合された状態で円筒状のスリーブ４の内周に圧入固定されると共に、このスリーブ４にボールねじ１の軸線方向と平行に貫通して形成された循環孔４ａが形成され、これら循環孔４ａに開口する開放溝６ａ、７ａを有するエンドキャップ６、７が固定されているので、生産性を向上させると共に、組立を簡便化して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。【選択図】図１

Description

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およびその製造方法に関し、特に、エンドキャップタイプのボールねじおよびその製造方法に関する。

例えば、各種駆動部に使用される電動アクチュエータにおいて、電動モータの回転運動を軸方向の直線運動に変換する機構として、台形ねじあるいはラックアンドピニオン等の歯車機構が一般的に使用されている。これらの変換機構は、滑り接触部を伴うため動力損失が大きく、電動モータの大型化や消費電力の増大を余儀なくされている。そのため、より効率的なアクチュエータとしてボールねじ機構が採用されるようになってきた。

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。

一般的にボールねじに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、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ているもので、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。駒部材内のボールの循環溝はナットのねじ溝よりも若干径方向深めに設定されているが、ボールが循環する経路は、ボールが荷重を受けながらねじ溝内を転動する負荷圏と駒部材内の無負荷圏および両者を繋ぐボール掬い上げ部で構成されているため、通常の転がり軸受と比較した場合、負荷の変動が大きく、ボール同士に競り合いや衝突等により、前述した特性は不利になる。また、ナットと駒部材が別体であるため、駒部材の固定方法が悪いと、ナットのねじ溝と駒部材の循環溝の横方向のズレが発生してさらに特性が悪化する恐れがある。

一方、前述した台形ねじ等の滑りねじでは、ボールを使用していないため、前述したボール循環による悪影響はないが、滑りを発生させるという機能上、一般的なボールねじと比較して、ねじ軸とナット間に大きなすきまが必要となり、ボールねじより高精度な位置決めは難しい。

駒部材等の循環部材を廃止し、低コスト化を図ったものとして、図６に示すようなボールねじ用ナットの製造方法が知られている。このナット５１は、段付き円筒部を有する円筒状に形成され、内周に螺旋状のボール循環溝５１ａが形成されると共に、ボール戻し溝（図示せず）が一体に形成されている。

ナット５１の素材である中空円筒部材Ｎの内周面に、図７（ａ）に示すような金型Ｍを用いて鍛造加工によってボール戻し溝５１ｂが形成される。この金型Ｍは、中空円筒部材Ｎの内径より小径の外径を有する円筒状であって、その外表面に（ｂ）、（ｃ）に示すようなＳ字状の凸部Ｍａを２つ形成され、これらの凸部Ｍａは、ボール戻し溝５１ｂの形状に対応している。

（ａ）に示すように、係る金型Ｍを中空円筒部材Ｎの内部に挿入して、その内周面の上部に凸部Ｍａを当接させ、さらに金型Ｍの両端を支持した状態で、中空円筒部材Ｎを金型Ｍに向かってプレス力Ｐを負荷し、鍛造加工によってボール戻し溝５１ｂが形成される。

ここで、外周面の段付き円筒部と軸方向において略同位置に、ボール戻し溝５１ｂを配置しないようにしたので、ボール戻し溝５１ｂ成形時の無理な材料流動を生じさせず、パンチの寿命が増大する。さらに無理な材料流動が生じないことで他の部分に形成したボール戻し溝５１ｂの深さおよび位置精度に悪影響を与えることがなく、また、外周面の段付き円筒部を変形させることもない。

次に、ボール戻し溝５１ｂを形成した中空円筒部材Ｎの内周面に、切削工具を用いて切削加工によりボール循環溝５１ａが形成される。次に、ボール戻し溝５１ｂおよび循環溝５１ａを形成した中空円筒部材Ｎの内周面に、高周波焼入処理によって所定の硬化処理が行われる。

特に、従来のボールねじ機構で用いられているチューブやコマ等の循環部材は、一般的に熱処理が行われていないから、長期間にわたりボールねじを作動すると摩耗し、循環不良の原因となるが、ボール循環溝５１ａのみならずボール戻し溝５１ｂにも焼入れを同時に行うことができるので、耐摩耗性を確保すると同時に粒界酸化を抑制できるので、長寿命が期待できる。

さらに、外周面の段付き円筒部に歯車、セレーションまたはローレット等の動力伝達形状を塑性加工にて形成するが、その際にボール戻し溝５１ｂの変形を考慮する必要が無く、加工の自由度が増加する（例えば、特許文献１参照。）。

然しながら、この従来のボールねじでは、内径が小さいナット５１の場合、金型Ｍでボール戻し溝５１ｂを鍛造加工するには強度に限界があると共に、金型Ｍの交換頻度が増加して塑性加工そのものが成立しない恐れがある。

一方、図８に示すように、ナットを液圧プレス等の塑性加工によって形成したボールねじが知られている。このボールねじ５２は、ナット５３と、このナット５３に内挿され、外周に螺旋状のねじ溝５４ａが形成されたたねじ軸５４と、これらナット５３とねじ軸５４間に転動自在に収容された多数のボール５５と、ナット５３の両端部に装着されたエンドキャップ５６、５７とにより構成されている。

ナット５３は薄肉の円筒部材から液圧プレスにより成形され、内筒部５８と外筒部５９とリターン穴６０とを備え、図９に示すように、内筒部５８の内周には螺旋状のねじ溝５８ａが形成されている。エンドキャップ５６は、ねじ軸５４が回転し、ナット５３が往復動する場合、ボール５５がナット５３の端部に来た時に、ボール５５を受け止めて外筒部５８に設けられているリターン穴６０を介して反対側のエンドキャップ５７まで戻して、ボール５５を循環させる。

ナット５３の外筒部５９は、例えば、プラスチックやゴム、木材、マグネシウム、アルミニウムおよびこれらの複合材を介在させて形成されている。これにより、ねじ軸５４の回転数を過度に上げることなく、ナット５３の高速往復動が可能になると共に、動作時の振動も外筒部５９の振動吸収材質の硬化により軽減することができる（例えば、特許文献２参照。）。

特開２０１４−６２５７０号公報 特開２００７−２３２２０３号公報

然しながら、この従来のボールねじ５２では、ナット５３のねじ溝５８ａ成形時、ねじ溝５８ａ以外のランド部（内径面）５８ｂが変形して精度を確保することが難しいと共に、この変形によってランド部５８ｂがねじ軸５４に干渉する恐れがあるため、精度の高いプレス加工や機械加工による後加工が必要となり、コスト高騰が招来するという課題がある。

また、ナット５３の外筒部５９の内周面に内筒部５８の位置決め用の螺旋溝５９ａを別途形成する必要があると共に、この螺旋溝５９ａに内筒部５８のねじ溝５８ａを一致させた状態で、内筒部５８を回転させながら挿入する必要があり、組立作業が煩雑となるばかりか、外筒部５９に円筒部５８を圧入することができず、両者の間にガタが生じて精度低下と共に、音振や耐久性の面で課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ナットの切削加工を廃止して鋼板からプレス加工によって形成するボールねじに着目し、生産性を向上させると共に、組立を簡便化して低コスト化を図ったボールねじおよびその製造方法を提供することを目的としている。

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多数のボールと、これらボールの循環部材となるエンドキャップと、を備えたボールねじにおいて、前記ナットが円周方向に分割された半割れの一対のナット部材で構成され、これらナット部材が互いに合せた際に前記ねじ溝同士が繋がるように鋼板からプレス加工によって形成され、前記ナットが円筒状のスリーブの内周に圧入固定されると共に、このスリーブに前記ボールねじの軸線方向と平行に貫通して形成された循環孔が形成され、これら循環孔に開口する開放溝を有する前記エンドキャップが固定されている。

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多数のボールと、これらボールの循環部材となるエンドキャップと、を備えたボールねじにおいて、ナットが円周方向に分割された半割れの一対のナット部材で構成され、これらナット部材が互いに合せた際にねじ溝同士が繋がるように鋼板からプレス加工によって形成され、ナットが円筒状のスリーブの内周に圧入固定されると共に、このスリーブにボールねじの軸線方向と平行に貫通する循環孔が形成され、これら循環孔に開口する開放溝を有するエンドキャップが固定されているので、生産性を向上させると共に、組立を簡便化して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。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ナット部材の合せ部が円弧面ではなく径方向外方に逃げるように接合されていれば、ナット部材のねじ溝の繋ぎ部が無負荷領域になり、ねじ溝を転動してきたボールがこの繋ぎ部を通過しても早期剥離や段差による振動、騒音が発生するのを防止することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ナット部材の合せ面の内径端部に面取り部が形成されていれば、ナット部材のねじ溝の繋ぎ部が無負荷領域になり、ねじ溝を転動してきたボールがこの繋ぎ部を通過しても早期剥離や段差による振動、騒音が発生するのを防止することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記エンドキャップがＭＩＭによって成形された焼結金属で構成されていれば、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。

また、請求項５に記載の発明のように、前記ナット部材が熱処理後にショットピーニングによる仕上げ加工が施されていれば、熱処理によりナット部材のねじ溝等に付着したスケールや表層の粒界酸化層を除去し、耐久性を向上させることができる。

また、本発明のうち請求項６に記載の方法発明は、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多数のボールと、これらボールの循環部材となるエンドキャップと、を備えたボールねじの製造方法において、前記ナットが円周方向に分割された半割れの一対のナット部材で構成され、このナット部材が、蒲鉾状の凸部に前記ねじ溝に対応した螺旋状の凸条が形成された上型と、前記凸部に係合する凹部に前記凸条に対応する螺旋状の凹溝が形成された下型との間に当該ナット部材の素材となる鋼板が載置され、前記上型を下降させて加圧し、前記鋼板を塑性変形させて形成されている。

このように、ナットが円周方向に分割された半割れの一対のナット部材で構成され、このナット部材が、蒲鉾状の凸部にねじ溝に対応した螺旋状の凸条が形成された上型と、凸部に係合する凹部に凸条に対応する螺旋状の凹溝が形成された下型との間に当該ナット部材の素材となる鋼板が載置され、上型を下降させて加圧し、鋼板を塑性変形させて形成されているので、ナット部材のねじ溝と、このねじ溝間のランド部となるランド面が鋼板を挟持した状態で塑性加工されるため、従来のように、ランド部が加工中に変形することはなく、ねじ溝とランド部を精度良く成形することができると共に、金型の上下動による曲げ加工で塑性加工するため、生産性を向上させて低コスト化を図ることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記ナット部材が、外周に前記ナット部材のねじ溝に対応する螺旋状の凸条と、前記ナット部材のランド部に対応する螺旋状のランド面が形成された円筒状のマンドレルに合わされると共に、前記ナット部材に前記スリーブの内径よりも大径に形成された円筒状の保持部材が外挿され、この状態で前記スリーブの内径に圧入され、その後、前記マンドレルを回転させて前記ナット部材から抜かれていれば、圧入の際に保持部材がスリーブの端面に衝合され、圧入に伴って順次保持部材がナット部材から分離されるため、組立作業を簡便化することができる。

好ましくは、請求項８に記載の発明のように、前記スリーブに軸線方向と平行に貫通する循環孔が形成され、この循環孔に前記マンドレルの位置決め部が係合されると共に、前記保持部材が、軸方向に延びる所定幅の開口部を有し、断面Ｃ字状の有端の円環状に形成されていれば、ナット部材が合わされた状態で、スリーブの内径に圧入される時にナット部材の位置合わせが精度良くできると共に、保持部材をスリーブから抜き取る際に、位置決め部に干渉するのを防止することができる。

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多数のボールと、これらボールの循環部材となるエンドキャップと、を備えたボールねじにおいて、前記ナットが円周方向に分割された半割れの一対のナット部材で構成され、これらナット部材が互いに合せた際に前記ねじ溝同士が繋がるように鋼板からプレス加工によって形成され、前記ナットが円筒状のスリーブの内周に圧入固定されると共に、このスリーブに前記ボールねじの軸線方向と平行に貫通して形成された循環孔が形成され、これら循環孔に開口する開放溝を有する前記エンドキャップが固定されているので、生産性を向上させると共に、組立を簡便化して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。

また、本発明に係るボールねじの製造方法は、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多数のボールと、これらボールの循環部材となるエンドキャップと、を備えたボールねじの製造方法において、前記ナットが円周方向に分割された半割れの一対のナット部材で構成され、このナット部材が、蒲鉾状の凸部に前記ねじ溝に対応した螺旋状の凸条が形成された上型と、前記凸部に係合する凹部に前記凸条に対応する螺旋状の凹溝が形成された下型との間に当該ナット部材の素材となる鋼板が載置され、前記上型を下降させて加圧し、前記鋼板を塑性変形させて形成されているので、ナット部材のねじ溝と、このねじ溝間のランド部となるランド面が鋼板を挟持した状態で塑性加工されるため、従来のように、ランド部が加工中に変形することはなく、ねじ溝とランド部を精度良く成形することができると共に、金型の上下動による曲げ加工で塑性加工するため、生産性を向上させて低コスト化を図ることができる。

本発明に係るボールねじの一実施形態を示す縦断面図である。 （ａ）は、図１のナットを示す分解斜視図、（ｂ）は、（ａ）のナットの組立図、（ｃ）は、図１のスリーブを示す斜視図、（ｄ）は、（ｃ）のスリーブに（ｂ）のナットを圧入した状態を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、図１のナットの製造方法を示す説明図である。 （ａ）は、図１に示すナットをマンドレルに装着する動作を示す説明図、（ｂ）は、同上、保持具を装着した状態を示す説明図である。 （ａ）は、図４（ｂ）に示す保持具を抜き取る動作を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）の側面図、（ｃ）は、図１に示すエンドキャップを固定する方法を示す説明図、（ｄ）は、ナットの合せ部を示す要部拡大図、（ｅ）は、（ｄ）の変形例を示す要部拡大図である。 従来のボールねじ用ナットの縦断面図である。 （ａ）は、中空円筒部材と金型の断面図、（ｂ）は、（ａ）の構成を矢印ＶＩＩｂ方向に見た図、（ｃ）は、（ｂ）の金型を矢印ＶＩＩｃ方向に見た図である。 他の従来のボールねじを示す縦断面図である。 図８のナットの内筒部を示す斜視図である。

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多数のボールと、これらボールの循環部材となるエンドキャップと、を備えたボールねじにおいて、前記ナットが円周方向に分割された半割れの一対のナット部材で構成され、これらナット部材が互いに合せた際に前記ねじ溝同士が繋がるように鋼板からプレス加工によって形成され、前記ナット部材の合せ部が円弧面ではなく径方向外方に逃げるように接合された状態で円筒状のスリーブの内周に圧入固定されると共に、このスリーブに前記ボールねじの軸線方向と平行に貫通して形成された循環孔が形成され、これら循環孔に開口する開放溝を有する前記エンドキャップが固定されている。

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、本発明に係るボールねじの一実施形態を示す縦断面図、図２（ａ）は、図１のナットを示す分解斜視図、（ｂ）は、（ａ）のナットの組立図、（ｃ）は、図１のスリーブを示す斜視図、（ｄ）は、（ｃ）のスリーブに（ｂ）のナットを圧入した状態を示す斜視図、図３（ａ）、（ｂ）は、図１のナットの製造方法を示す説明図、図４（ａ）は、図１に示すナットをマンドレルに装着する動作を示す説明図、（ｂ）は、同上、保持具を装着した状態を示す説明図、図５（ａ）は、図４（ｂ）に示す保持具を抜き取る動作を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）の側面図、（ｃ）は、図１に示すエンドキャップを固定する方法を示す説明図、（ｄ）は、ナットの合せ部を示す要部拡大図、（ｅ）は、（ｄ）の変形例を示す要部拡大図である。

図１に示すボールねじ１は、例えば、自動車の電動パワーステアリングやアクチュエータ等の駆動部に使用され、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、このナット３が内嵌されるスリーブ４と、ねじ軸２のねじ溝２ａとナット３のねじ溝３ａにより形成された転動路に収容された多数のボール５と、これらボール５の循環用部材となる一対のエンドキャップ６、７とを備えている。

ねじ軸２およびスリーブ４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。また、後述するナット３は強度や耐摩耗性が高いオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成され、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。

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５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。

ねじ軸２とナット３間のねじ溝２ａ、３ａ内を転動したボール５は、ねじ溝リードに沿って接線方向に、例えば、一方（図中、左側）のエンドキャップ６に掬い上げられ、方向転換してスリーブ４の循環孔４ａに供給されるように、エンドキャップ６に開放溝６ａが形成されている。循環孔４ａはボールねじ１の軸線方向と平行に貫通されて形成され、ボール５の直径よりも大径に設定されている。そして、反対側の開口端から他方（図中、右側）のエンドキャップ７内に、同様に形成された開放溝７ａと連通し、ボール５が循環孔４ａの内部を無負荷状態で軸方向へ転動しながら循環するように構成されている。

エンドキャップ６、７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、浸炭焼入れによって表面硬さが３０〜４０ＨＲＣの範囲になるように硬化処理され、耐摩耗性が付与されている。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。これらエンドキャップ６、７は、図示しない固定ボルトによってスリーブ４の両端面に固定されている。

金属粉としては、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。

また、エンドキャップ６、７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。

エンドキャップ６、７をＳＣＭ４１５等の浸炭材で形成する場合は、浸炭焼入れおよび、焼戻し温度調整によるか、もしくは浸炭焼入れによって表面硬さが３０〜４０ＨＲＣの範囲になるように硬化処理されている。また、ＳＵＳ６３０等の析出硬化系ステンレスで形成する場合は、固溶化熱処理で表面硬さが２０〜３３ＨＲＣの範囲になるように設定されている。このＳＵＳ６３０は、所定の温度に加熱した後急冷することにより、合金元素が容易に固溶化する特徴を有している。

ここで、ナット３は、図２（ａ）に示すように、内周にそれぞれねじ溝３ａ、３ａが形成され、円周方向に分割された半割れの一対のナット部材８、８からなる。これらのナット部材８、８は、軸方向幅に対して、互いのねじ溝３ａ、３ａの位置が１／２ピッチずれた状態で、（ｂ）に示すように、互いを合せた際にねじ溝３ａ、３ａ同士が繋がるように形成されている。

次に、図３を用いて、ナット部材８の製造方法について説明する。（ａ）に示すように、成形用の金型は、蒲鉾状の凸部１６を備えた可動側となる上型９と、この上型９の凸部１６に係合する凹部１７を備えた固定側となる下型１０で構成されている。上型９の凸部１６にはねじ溝３ａに対応する螺旋状の凸条９ａが形成されると共に、下型１０の凹部１７には凸条９ａに対応する螺旋状の凹溝１０ａが形成されている。そして、上型９の凸部１６と下型１０の凹部１７との間にナット部材８の素材となる鋼板１１が載置され、上型９を矢印にて示すように下降させて加圧し、鋼板１１を塑性変形させてねじ溝３ａが形成される。そして、（ｂ）に示すように、加圧後、上型９を矢印のように上昇させてナット部材８を取り出す。

このように、本実施形態では、ナット部材８のねじ溝３ａとなる凸条９ａと凹溝１０ａおよびねじ溝３ａ間のランド部３ｂとなるランド面９ｂ、１０ｂがそれぞれ形成された上型９と下型１０によって鋼板１１を挟持した状態でナット部材８が塑性加工されるため、従来のように、ランド部３ｂが加工中に変形することはなく、ねじ溝３ａとランド部３ｂを精度良く成形することができると共に、金型の上下動による曲げ加工で塑性加工するため、生産性を向上させて低コスト化を図ることができる。

なお、熱処理によりナット部材８のねじ溝３ａ等に付着したスケールや表層の粒界酸化層を除去し、耐久性を向上させるためにショットピーニングによる仕上げ加工（図示せず）を行うのが好ましい。このショットピーニングは、スチールビーズの粒径を２０〜１００μｍ、噴射時間は約９０秒、噴射圧は１〜３ｋｇ／ｃｍ^２、噴射ノズルとワークの表面までの距離は略１４０ｍｍとする。

次に、図２（ｃ）、（ｄ）、図４（ａ）、（ｂ）および図５（ａ）〜（ｃ）を用いて、ボールねじ１の組立方法を説明する。図２（ｃ）に示すスリーブ４の端面には循環孔４ａが開口すると共に、エンドキャップ（図示せず）が締結されるボルト孔４ｂが形成されている。そして、（ｄ）に示すように、一対の半割れのナット部材８、８が合わされた状態で、スリーブ４の内径に圧入される。この場合、ナット部材８、８の位置合わせが必要となるが、ここでは、図４（ａ）に示すようなマンドレル１２が使用される。

このマンドレル１２は円筒状に形成され、外周にナット部材８のねじ溝３ａに対応する螺旋状の凸条１２ａと、ランド部３ｂに対応する螺旋状のランド面１２ｂが形成されている。このマンドレル１２の凸条１２ａにナット部材８のねじ溝３ａを合せてナット部材８同士が接合される。なお、１３は、図示しないスリーブ４の循環孔４ａに係合してナット部材８、８を位置決めするための位置決め部で、マンドレル１２に着脱可能に取り付けられている。

そして、（ｂ）に示すように、ナット部材８、８同士を接合した状態で、保持部材１４が外挿され、ナット部材８、８が分離しないように保持されている。この保持部材１４は、軸方向に延びる所定幅の開口部１４ａを有し、断面Ｃ字状の有端の円環状に形成されている。この開口部１４ａは、後述する保持部材１４をスリーブ４から抜き取る際に、マンドレル１２の位置決め部１３にスリーブ４が干渉しないために形成されている。

次に、図５（ａ）に示すように、円筒状の保持部材１４によって一体にされたナット部材８、８をマンドレル１２ごとスリーブ４に圧入される。そして、（ｂ）に示すように、マンドレル１２の位置決め部１３とスリーブ４の循環孔４ａが係合され、スリーブ４に対してナット部材８、８の位置決めがなされる。ここで、保持部材１４の外径は、スリーブ４の内径よりも大径に形成されていれば、この圧入の際に保持部材１４がスリーブ４の端面に衝合され、圧入に伴って順次保持部材１４がナット部材８、８から分離されるため、組立作業を簡便化することができる。その後、マンドレル１２から位置決め部１３が取り外され、マンドレル１２を回転させてナット３（ナット部材８、８）から抜かれる。

次に、（ｃ）に示すように、スリーブ４の端面に一方のエンドキャップ６が固定ボルト１５によって締結される。この状態で、ナット３にボール５を介してねじ軸２が内挿され、さらに、図示しない他方のエンドキャップ７がスリーブ４の端面に固定される。

なお、図示しないが、ボール５の組み込みは、ねじ軸２の軸端からナット３を当てがい、ボール５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２の軸方向に移動させることによって行う。

ここで、本実施形態では、（ｄ）に拡大して示すように、ナット３が一対のナット部材８、８が接合されたもので構成されているため、ナット部材８、８の合せ部（繋ぎ部）８ａが円弧面ではなく径方向外方に僅かに逃げるように接合されている。これにより、ナット部材８のねじ溝３ａの繋ぎ部が無負荷領域になり、ねじ溝３ａを転動してきたボール５がこの繋ぎ部を通過しても早期剥離や段差による振動、騒音が発生するのを防止することができる。

なお、合せ部はこれに限らず、例えば、（ｅ）に示すように、ナット部材８、８の合せ面の内径端部に面取り部８ｂを形成し、ナット部材８のねじ溝３ａの繋ぎ部が無負荷領域になるようにしても良い。

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。

本発明に係るボールねじは、自動車の電動アクチュエータ等に使用されるボールねじに適用することができる。

１ ボールねじ
２ ねじ軸
２ａ、３ａ ねじ溝
３ ナット
３ｂ ランド部
４ スリーブ
４ａ 循環孔
４ｂ ボルト孔
５ ボール
６、７ エンドキャップ
６ａ、７ａ 解放溝
８ ナット部材
８ａ 合せ部
８ｂ 面取り部
９ 上型
９ａ、１２ａ 凸条
９ｂ、１０ｂ、１２ｂ ランド面
１０ 下型
１０ａ 凹溝
１１ 鋼板
１２ マンドレル
１３ 位置決め部
１４ 保持部材
１４ａ 開口部
１５ 固定ボルト
１６ 凸部
１７ 凹部
５１、５３ ナット
５１ａ ボール循環溝
５１ｂ ボール戻し溝
５２ ボールねじ
５４ ねじ軸
５４ａ、５８ａ ねじ溝
５５ ボール
５６、５７ エンドキャップ
５８ 内筒部
５８ｂ ランド部
５９ 外筒部
５９ａ 螺旋溝
６０ リターン穴
Ｍ 金型
Ｍａ 凸部
Ｎ 中空円筒部材
Ｐ プレス力

Claims (8)

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多数のボールと、
   これらボールの循環部材となるエンドキャップと、を備えたボールねじにおいて、
   前記ナットが円周方向に分割された半割れの一対のナット部材で構成され、
   これらナット部材が互いに合せた際に前記ねじ溝同士が繋がるように鋼板からプレス加工によって形成され、前記ナットが円筒状のスリーブの内周に圧入固定されると共に、
   このスリーブに前記ボールねじの軸線方向と平行に貫通して形成された循環孔が形成され、これら循環孔に開口する開放溝を有する前記エンドキャップが固定されていることを特徴とするボールねじ。
2. 前記ナット部材の合せ部が円弧面ではなく径方向外方に逃げるように接合されている請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記ナット部材の合せ面の内径端部に面取り部が形成されている請求項１に記載のボールねじ。
4. 前記エンドキャップがＭＩＭによって成形された焼結金属で構成されている請求項１に記載のボールねじ。
5. 前記ナット部材が熱処理後にショットピーニングによる仕上げ加工が施されている請求項１に記載のボールねじ。
6. 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多数のボールと、
   これらボールの循環部材となるエンドキャップと、を備えたボールねじの製造方法において、
   前記ナットが円周方向に分割された半割れの一対のナット部材で構成され、
   このナット部材が、蒲鉾状の凸部に前記ねじ溝に対応した螺旋状の凸条が形成された上型と、前記凸部に係合する凹部に前記凸条に対応する螺旋状の凹溝が形成された下型との間に当該ナット部材の素材となる鋼板が載置され、前記上型を下降させて加圧し、前記鋼板を塑性変形させて形成されていることを特徴とするボールねじの製造方法。
7. 前記ナット部材が、外周に前記ナット部材のねじ溝に対応する螺旋状の凸条と、前記ナット部材のランド部に対応する螺旋状のランド面が形成された円筒状のマンドレルに合わされると共に、前記ナット部材に前記スリーブの内径よりも大径に形成された円筒状の保持部材が外挿され、この状態で前記スリーブの内径に圧入され、その後、前記マンドレルを回転させて前記ナット部材から抜かれている請求項６に記載のボールねじの製造方法。
8. 前記スリーブに軸線方向と平行に貫通する循環孔が形成され、この循環孔に前記マンドレルの位置決め部が係合されると共に、前記保持部材が、軸方向に延びる所定幅の開口部を有し、断面Ｃ字状の有端の円環状に形成されている請求項７に記載のボールねじの製造方法。

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