JP4336178B2 - マルチピッチナットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、特殊なねじに螺合する特殊なナットの製造方法に関し、リードが部分的に変化し、リードの急な部分とリードが緩い部分（あるいは平坦な部分）が交互に現れる特殊なねじ（マルチピッチねじ）と螺合する特殊なナット（マルチピッチナット）の製造方法に関する。

出願人は過去に「マルチピッチねじ及びマルチピッチナット並びにそれを用いた送りねじ装置並びにマルチピッチナット製造方法」と題した特許を出願した。出願番号は特願２００２−３４６８９１号（以下、「本件先願」という）である。本件先願は未だ先行技術を構成するものではないが、本願発明は本件先願で提案したマルチピッチナット製造方法とは異なるマルチピッチナットの製造方法を提供するもである。したがって、マルチピッチねじとは如何なるものであるかを理解頂くため本件先願の明細書の一部の記載を次に引用する。

本件先願の発明は、ねじとナットに関し、一つには部材を締着するねじとナットとしてそれ自体が緩み止めの機能を有するねじとナットに関し、二つには回転運動を直線運動に変換する送りねじ装置であって、セルフロック機能を持つものに関する。

ねじとナットは機械の基本的な要素であり、従来より種々の提案がなされてきている。その一つは、ねじの緩み止めに関するものである。たとえば、実開昭５８−９９５１３号公報（特許文献１）には、雌雄いずれかのねじ山を波形にしたものが提案されている。ねじを螺合したとき波形の突出した部分が弾性変形し、軸方向に強く押圧するので、振動等によるねじの緩みを防ぐというものである。また、特開平６−３３０９２８号公報（特許文献２）には、ねじ山が１ピッチ毎に交互に大きいピッチと小さいピッチとになっているねじが提案されている。標準ピッチのナットと螺合することにより、ねじ山のフランクに強く押圧され変形する部分が生じ、それにより、ねじの緩みを防ぐというものである。

また、本件発明の発明者の一人である、藤井 洋は、ステップロックボルトを発表している。ボルトのねじ山のフランクに微細なステップ部分と傾斜部分を設け、ボルトのねじ込みに伴う、これらねじ山あるいは相手の部材の塑性変形により、ボルトの緩み止めを達成しようとするものである。これらは後述する非特許文献１乃至３に記載されている。

その二つは、送りねじ装置に関するものである。たとえば、実用新案登録第２５７７７８６号公報（特許文献３）には、ねじをウォーム減速機付きモータで回転させ、ナット部材を送る自動車パワーシートが開示されている。モータを駆動しないときのロックは、送りねじ自体のセルフロックあるいはウォーム減速機のセルフロックで実現される。また、特許開平５−２８８２５３号公報（特許文献４）には、従来の送りねじ装置が３つのカテゴリーに分けて解りやすく解説してある。その第１のグループは、三角ねじ、台形ねじ等のねじ軸とナットとの摺動回転により回転運動を直線運動に変換するものである。その第２のグループは、ボールねじのようにねじ溝に鋼球を多数介在させて動力を伝達するものである。その第３のグループは、リードの大きいねじ軸のねじ山の両方のフランクにローラーを押し当て、そのローラーを支持する部材をナットのように使用するものである。

実開昭５８−９９５１３号公報 登録請求の範囲、第３図。 特開平６−３３０９２８号公報 特許請求の範囲、図１。 実用新案登録第２５７７７８６号公報 請求項１の、おいて書き、図１。 特開平５−２８８２５３号公報 段落番号０００２〜段落番号０００４、段落番号００１４、図１。 Journal of Materials Processing Technology Vol,56, p321-332, "Evaluation of Anti-loosening Nuts for Screw Fasteners" H,Fujii et al. 1996. 日本機械学会論文集、Ｃ編、６２巻（５９７号）、ｐ１９６３−１９６８、「極端にゆるみにくいねじ締結体の開発」、藤井 洋、他、１９９６年。 日本機械学会論文集、Ｃ編、６２巻（５９６号）、ｐ１５２７−１５３２、「ねじ締結体のゆるみ機構の解析とゆるみ試験法の開発」、藤井 洋、他、１９９６年。

しかしながら、上記従来のねじとナットは、双方の相対的回転が連続的なものであることを前提としている。その一の、部材を締着するねじとナットの緩み止めに関して言えば、ねじの相対的回転位置が１回転３６０°のどの回転位置にあっても締着でき、かつ、緩み止めができることを前提としている。これは、機能としては好ましいことではあるが、そのために緩み止めのための構造に過酷な負担を強いることになる。このため、ねじを締め付けたときのねじ山の変形部が弾性変形で終わらず塑性変形してしまう場合もある。このことは、一旦、ねじを締め付けてしまうと、再度の締め付け緩み止めができないことを意味する。ここで発想を転換して、締め付ける部材によっては、また、ねじのリードによっては、ねじの相対的回転位置が１回転の連続的ないかなる回転位置でも締め付け緩み止めができなくても、たとえば、２０°毎のステップ的な回転位置で締め付け緩み止めができれば充分である部材へのねじナットの用途もあり得る。

そこで本件先願の発明の第１の目的は、不連続的にしかロックは掛からないものの、部材に過大な応力を掛けることなく、確実に緩み止めができるねじとナットを提供することである。

その二の、送りねじ装置に関して言えば、回転運動を直線運動に変換するにあたって、従来の装置は、暗黙の内にその連続性とリニアリティを要求してきた。従来の発明はこれを前提として、さらなる精度を求めたり高速性を求めるものであった。ここで発想を転換して、送りねじ装置の用途によっては、連続性やリニアリティを要求されないものがある。たとえば、自動車のパワーシートにおいてシート位置やシート高さを調整するのに一般的には１ｍｍ以下のピッチでの調整は要求されない。また、駆動モータの回転角に対する直線移動のリニアリティも差程要求されない。にもかかわらず、送りねじ装置に連続性とリニアリティを備えたものを使用しているため、送りねじ装置に本来以上の過剰な機能を要求してしまうことになる。

たとえば、特許文献３の自動車パワーシート装置では、特許文献４の言う第１のグループに含まれる送りねじ装置を使用している。自動車のパワーシート装置ではシート位置の調整をした後にモータの電源を切り、その位置を保持することが求められる。このため、特許文献３の自動車パワーシート装置では、その図１に示すねじ（９）にリードの小さいねじを用い、ナット（５）との間でセルフロックが掛かるようにしている。このため、モータ（７）に通電していない時でもナット（５）がシートからの荷重で動いてしまうことがない。しかしながら、ねじ（９）のリードが小さいと言うことは、シートを快適に高速で移動させるにためには、ねじ（９）を高速で回転させなければならず、モータ（７）やギヤボックス（８）に掛かる負担が大きくなり、高価なものになってしまう。また、仮に高価なものが許されたとしても、ねじ（９）とナット（５）が摺接する構造では、摩擦のため、ねじ（９）を余り高速で回転させるのは別の不都合が発生する。

また、特許文献４の言う第２あるいは第３のグループに含まれるボールねじやローラーねじを用いれば、ねじとナットとの摩擦の問題は解決でき、ねじのリードも大きくとることができ、快適な高速送りが実現できる。しかしながら、これらのねじは摩擦が非常に小さいという利点の裏返しとして、回転運動と直線運動との変換が両方向に働く。つまり、セルフロックはできない。送りモータにサーボモータを使用する工作機械等の送りねじ装置ならともかく、自動車パワーシート装置では、使用しないときはモータの電源を切るようにしているので、何らかのロック機構が必要になる。このため、高価なものになりやすいばかりではなく、ロック機構とボールねじとの間に歯車等の機械機構が介在すると、その間のバックラッシュや歪み等のロストモーションにより座席の座り心地が悪くなる恐れがある。

そこで本件先願の発明の第２の目的は、快適な高速送りがモータやギヤボックスに負担を掛けることなく実現でき、かつ、駆動源からのトルクが絶たれた時も、連続的ではないものの、セルフロック機能が働く送りねじ装置を提供することにある。

本件先願の発明の第１の実施の形態について図面を参照し説明する。
図１は、第１の実施の形態のマルチピッチねじ１０を示す斜視図である。円柱形状の軸部１１に、つるまき線に沿ってねじ山１２が形成されている。ねじ山１２は台形ねじで、そのフランクには部分的にリード角がゼロすなわち平坦な区間１２ａとリード角が急な区間１２ｂとが交互に連続する。以後、平坦な区間１２ａを平坦部１２ａと、急な区間１２ｂを斜部１２ｂと呼ぶこととする。進み側フランクと同様に、追い側フランクにも平坦部１２ｃと斜部１２ｄが存在する。平坦部１２ａと斜部１２ｂはつるまき線の一回転を１６等分し、１／１６回転毎に、すなわち、２２．５°毎に平坦部１２ａと斜部１２ｂが交代する。したがって、ねじの平均的なリード角は斜部１２ｂの傾斜の半分ということになる。

図から明らかなように、ねじ山１２の幅に比べてねじ溝の幅が異常に大きい形状とされている。これは後述する平坦部と斜部が交代して連続するねじ山を有するナットが螺合できるようにするためである。たとえば、軸部１１の径はφ１３．７ｍｍ、ねじ山１２の幅は４ｍｍ、ねじ山１２の高さは３ｍｍ、ねじ溝の幅は１２ｍｍ、ねじ１０の平均的なリードは１６ｍｍに形成する。このようなマルチピッチねじ１０は転造により容易に製作することができる。

図２は、図１に示したマルチピッチねじ１０に螺合する第１のマルチピッチナット２０を示す斜視図である。マルチピッチナット２０は四角ナットであり中央にねじ穴２１が明けられている。ねじ穴２１にはねじ溝が彫られ雌ねじのねじ山２２が形成されている。

図３は、図２に示した第１のマルチピッチナット２０のねじ山２２のみを概念的に抽出して示す正面図である。ねじ山２２は台形ねじで、そのフランクには部分的にリード角がゼロすなわち平坦な区間２２ａとリード角が急な区間２２ｂとが交互に連続する。以後、平坦な区間２２ａを平坦部２２ａと、急な区間２２ｂを斜部２２ｂと呼ぶこととする。進み側フランクと同様に、追い側フランクにも平坦部２２ｃと斜部２２ｄが存在する。平坦部２２ａと斜部２２ｂはつるまき線の一回転を１６等分し、１／１６回転毎に、すなわち、２２．５°毎に平坦部２２ａと斜部２２ｂが交代する。したがって、雌ねじの平均的なリード角は斜部２２ｂの傾斜の半分ということになる。このリードやピッチは図１に示すマルチピッチねじ１０のそれと合わせてある。マルチピッチねじ１０とマルチピッチナット２０の螺合を可能とするためである。

雌ねじの平坦部２２ａ、２２ｃ、斜部２２ｂ、２２ｄはマルチピッチねじ１０のねじ山１２の平坦部１２ａ、１２ｃ、斜部１２ｂ、１２ｄに対応した形状、寸法になっている。ナット２０のねじ山２２の抽象的な外径（具体的にはねじ溝の内径）はφ２０．３ｍｍ、ねじ山２２の高さは３ｍｍである。ねじ山２２の幅は９．４ｍｍ、ねじ溝の幅は６．６ｍｍである。ナット２０の厚さ（図では高さ）は３８．６ｍｍである。ねじ溝の幅（６．６ｍｍ）は雄ねじ１０のねじ山１２の幅（４ｍｍ）より大きく設定してある。これは平坦部を有するマルチピッチねじ１０とマルチピッチナット２０との螺合を可能とするためである。このため、マルチピッチねじ１０とマルチピッチナット２０との間には絶えずわずかなガタが生ずることとなる。このようなマルチピッチナット２０は、下穴を開けたナットブランクに数値制御によるグルービング切削加工を施すことにより作成できる。また、ナットブランクを軸方向に半割にし、半割にしたナットブランクにプレス加工等の加工を施してねじ山２２を形成し、その後両者を接合することにして製作しても良い。

上述のマルチピッチねじとマルチピッチナットの螺合では、マルチピッチねじ１０の回転にしたがってマルチピッチナット２０がステップ的に送られるが、送りねじ装置として使用する場合にはそれが問題とならないケースも多い。たとえば、自動車の座席のパワーシートに適用する場合を想定すると、マルチピッチねじ１０は５回転／秒程度の速い回転数で回転駆動される。フランクの平坦部と斜部は１回転を１６分割して構成されているから、１秒間に８×５＝４０回の頻度で送られることになり、実質的には、各ねじ山１２、２２の斜部と平坦部の平均のリードで滑らかに送られることになる。

また、平均的なリードを小さくしたマルチピッチねじ１０及びマルチピッチナット２０は、調整ねじとしての用途もある。平均的なリードの小さいマルチピッチねじ１０及びマルチピッチナット２０を用い、マルチピッチナット２０を機器に固着してマルチピッチねじ１０を螺合させるようにすればよい。たとえば、机、テーブル、冷蔵庫等の水平を取るための調整ねじとして用いれば、簡単に調整でき、かつ、狂いのこない調整ねじとして使用できる。

図４は、マルチピッチ送りねじ４０と種々のマルチピッチナットとの螺合の状態を示す正面図である。マルチピッチナットはいずれも雌ねじのねじ山が一部の区間にしか存在せずねじ山の欠損区間を有するマルチピッチナットである。各マルチピッチナットはその全体を図示せず、図２に対する図３のように、断続的なねじ山突起部分のみを抽出して描いている。マルチピッチ送りねじ４０は、平坦部４２ａと斜部４２ｂを有する図１に示したマルチピッチねじ１０に類似のマルチピッチねじである。

図４（Ｄ）は、第２のマルチピッチナット３０とマルチピッチ送りねじ４０との螺合を示している。第２のマルチピッチナット３０のねじ山突起３２は、その進み側フランクの平坦部３２ａがマルチピッチ送りねじ４０のねじ山４２の平坦部４２ａより長く、図面で下方に延び、マルチピッチ送りねじ４０の平坦部４２ａと斜部４２ｂとを併せた長さとされている。つまり、円周の２／１６の長さを有する。そして、ねじ山突起３２の厚さも厚くされ、進み側フランクの平坦部３２ａがねじ山４２の平坦部４２ａに摺接している時に追い側フランクの平坦部３２ｃが一つ位相のずれたねじ山４２の平坦部４２ｃに接する厚さとされている。ねじ山突起３２はこのような矩形とされている。このため、ねじ山突起３２の一方の平坦部３２ａがマルチピッチ送りねじ４０の進み側の平坦部４２ａにその一部が摺接している回転位置では、ねじ山突起３２の他方の平坦部３２ｃの一部がマルチピッチ送りねじ４０の追い側の平坦部４２ｃに摺接する。つまり、第２のマルチピッチナット３０が軸方向には停止する回転位置では、面接触で第２のマルチピッチナット３０が案内される。

ねじ山突起３２がマルチピッチ送りねじ４０のねじ山４２の斜部４２ｂにさしかかると、ねじ山突起３２の平坦部３２ａ、３２ｃの縁、つまり、稜縁がねじ山４２の斜部４２ｂ、４２ｄに摺接する。つまり、第２のマルチピッチナット３０が軸方向に送られる回転位置では、ねじ山突起３２の稜縁が斜部４２ｂ、４２ｄに線接触して第２のマルチピッチナット３０が案内される。したがって、この実施の形態では、線接触を含みながらもマルチピッチ送りねじ４０のねじ山４２のフランクとの間に間隙を作ることなく、つまりガタなく、マルチピッチナット３０を送ることができる。

図４（Ｅ）は、第３のマルチピッチナット５０とマルチピッチ送りねじ４０との螺合の状態を示す正面図である。ここでは、マルチピッチナット５０のねじ山突起５２がつるまき線に沿って９０°毎に９個配置されている。個々のねじ山突起５２の形状は前述の第２のマルチピッチナット３０のねじ山突起３２と同じである。したがって、作動は前述の図８（Ｄ）で述べたものと同じである。ねじ山突起５２の平坦部５２ａ、５２ｃがそれぞれねじ山４２の平坦部４２ａ、４２ｃに摺接する。この実施の形態はねじ山突起５２の数が多いのでそれだけマルチピッチナット５０の強度、耐久性が向上するという利点がある。

図４（Ｃ）は、第４のマルチピッチナット６０とマルチピッチ送りねじ４０との螺合の状態を示す正面図である。ここでは、マルチピッチナット６０のねじ山突起６２の長さが円周の４／１６回転の長さまで伸ばされている。ねじ山突起６２は全部で５個ある。各ねじ山突起６２は、進み側フランク、追い側フランク共に、３／１６回転の長さの平坦部６２ａ、６２ｃと１／１６回転の長さの斜部６２ｂ、６２ｄを有している。斜部６２ｂ、６２ｄは勿論マルチピッチ送りねじ４０の斜部４２ｂ、４２ｄに対応したリード角のものである。このような形状にすると、ねじ山突起６２の一方の平坦部６２ａがマルチピッチ送りねじ４０の進み側の平坦部４２ａにその一部が摺接している回転位置では、ねじ山突起６２の他方の平坦部６２ｃの一部がマルチピッチ送りねじ４０の追い側の平坦部４２ｃに摺接する。つまり、第４のマルチピッチナット６０が軸方向には停止する回転位置では、面接触で第４のマルチピッチナット６０が案内される。

ねじ山突起６２がマルチピッチ送りねじ４０のねじ山４２の斜部４２ｂにさしかかると、ねじ山突起６２の斜部６２ｂ、６２ｄがねじ山４２の斜部４２ｂ、４２ｄに摺接する。つまり、第４のマルチピッチナット６０が軸方向に送られる回転位置では、ねじ山突起６２の斜部６２ｂ、６２ｄがマルチピッチ送りねじ４０の斜部４２ｂ、４２ｄに面接触して第４のマルチピッチナット６０が案内される。僅かに、平坦部６２ａ、６２ｃ、４２ａ、４２ｃ同士の接触から斜部６２ｂ、６２ｄ、４２ｂ、４２ｄ同士の接触に移行する瞬間に線接触が発生する。図４（Ｃ）に示す位置である。したがって、この実施の形態では、マルチピッチ送りねじ４０のねじ山４２のフランクとの間に間隙を作ることなく、つまりガタなく、マルチピッチナット６０を送ることができると共に、瞬間的な回転位置を除いてそのほとんどの回転位置でマルチピッチナット６０のねじ山突起６２とマルチピッチ送りねじ４０のねじ山４２が面接触するので、機械的強度、耐久性に優れているという利点がある。

図４（Ｂ）は、第５のマルチピッチナット７０とマルチピッチ送りねじ４０との螺合の状態を示す正面図である。ここでは、マルチピッチナット７０のねじ山突起７２の長さが円周の６／１６回転の長さまで伸ばされている。ねじ山突起７２は全部で５個ある。向こう側の２つのねじ山突起７２の端部が一部顔を覗かせている。各ねじ山突起７２は、進み側フランク、追い側フランク共に、４／１６回転の長さの平坦部７２ａ、７２ｃと２／１６回転の長さの斜部７２ｂ、７２ｄを有している。斜部７２ｂ、７２ｄは勿論マルチピッチ送りねじ４０の斜部４２ｂ、４２ｄに対応したリード角のものである。このような形状にすると、一つ一つのねじ山突起７２の体積が大きくなるので、機械的強度、耐久性に優れているという利点がある。

図４（Ａ）は、第６のマルチピッチナット８０とマルチピッチ送りねじ４０との螺合の状態を示す正面図である。ここでは、マルチピッチナット８０のねじ山突起８２が、マルチピッチ送りねじ４０のねじ山４２との摺接に必要な部分のみ残し、残余の部分を削り取った形状をしている。ねじ山突起８２は全部で５個ある。各ねじ山突起８２は、進み側フランクでは１／１６回転の長さの平坦部８２ａとそれに１位相だけ進んだ１／１６回転の長さの斜部８２ｂを有している。追い側フランクでは進み側フランクの平坦部８２ａから１位相遅れた１／１６回転の長さの平坦部８２ｃと、さらに１位相遅れた１／１６回転の長さの斜部８２ｄを有している。したがって、ねじ山突起８２は菱形をなしている。斜部８２ｂ、８２ｄは勿論マルチピッチ送りねじ４０の斜部４２ｂ、４２ｄに対応したリード角のものである。このような形状にすると、マルチピッチ送りねじ４０のねじ山４２がガタなく面接触することのできるねじ山突起８２が最小の容積で実現できる。したがって、ねじ山突起８２の周辺に大きな空間が取れ、工作がし易いという利点がある。

図５は、２条ねじのマルチピッチねじ９０を示す斜視図である。マルチピッチ２条ねじ９０は、軸部９１とその軸部９１の回りにつるまき状に形成された第１のねじ山９２と第２のねじ山９３を有する。第１のねじ山９２と第２のねじ山９３は位相を１８０°異にする。第１のねじ山９２の進み側フランクには平坦部９２ａと斜部９２ｂが交代して連続し、遅れ側フランクにも平坦部９２ｃと斜部９２ｄが交代して連続する。第２のねじ山９３の進み側フランクには平坦部９３ａと斜部９３ｂが交代して連続し、遅れ側フランクにも平坦部９３ｃと斜部９３ｄが交代して連続する。第１のねじ山９２の平坦部９２ａ、９２ｃ、斜部９２ｂ、９２ｄは、それぞれ、第２のねじ山９３の平坦部９３ａ、９３ｃ、斜部９３ｂ、９３ｄと同じ角度位置に来るように形成される。

図６は、このマルチピッチ２条ねじを送りねじに適用したマルチピッチ２条送りねじ９５を示す正面図である。このマルチピッチ２条送りねじ９５は自動車のパワーシートに用いられるものである。マルチピッチ２条送りねじ９５は２条のねじ山９７、９８を有するマルチピッチ２条ねじである。各ねじ山９７、９８リードは１６ｍｍ、ピッチは８ｍｍ、ストロークは約２００ｍｍである。マルチピッチ２条送りねじ９５の外径（ねじ山９７、９８の外径）はφ２０ｍｍ、有効径はφ１８ｍｍ、軸部９６の径はφ１３．７ｍｍである。このようなマルチピッチ２条送りねじ９５に対応したマルチピッチナットも、図４に示すものと同様に種々のものが考えられる。

以上述べた各種の実施の形態では、平坦部の区間をリード角がゼロである平坦な区間として説明したが、この区間のリード角をゼロとはせず、セルフロック角より緩やかな勾配を持つ区間としても同様の作用効果を奏することは明らかである。

本件先願では種々のマルチピッチナット２０、３０、５０、６０、７０、８０を提案した。そして、その製造方法として、ナットブランクを軸方向に２分割した部材を製作しそれを接合する方法、下穴を開けたナットブランクに数値制御によるグルービング切削加工を施す方法、雌ねじのねじ山の一部に相当するねじ山突出部を有する要素板材を形成しその要素板材を積層して一体に固着する製造方法を提案した。

しかしながら、マルチピッチナットに斜部２２ｂ、６２ｂ、７２ｂ、８２ｂを有するものは、その斜部の勾配を正確に加工しなければならないので意外に困難であり、工数を要するものであることが判明した。そこで本発明の目的は、斜部の勾配を正確に加工することができると共に、工数を低減して容易に製作できるマルチピッチナットの製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のマルチピッチナット製造方法は、ねじのねじ山がつるまき線に沿って１回転する間にリード角の平坦な区間とリード角の急な区間とが交代して交互に連続するように形成されたマルチピッチねじに、螺合可能なねじ山を有するマルチピッチナットの製造方法であって、ねじのピッチを整数で除した厚さの板材を積層する工程と、その積層された板材を前記リード角の急な区間のリード角でもってねじを切る工程と、そのねじが切られた各板材を所定角度回転させた位置で固定する工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のマルチピッチナット製造方法は、ねじのねじ山がつるまき線に沿って１回転する間にリード角の緩い区間とリード角の急な区間とが交代して交互に連続するように形成されたマルチピッチねじに、螺合可能なねじ山を有するマルチピッチナットの製造方法であって、ねじのピッチを整数で除した厚さの板材を積層する工程と、その積層された板材を前記リード角の急な区間のリード角でもってねじを切る工程と、その積層された板材を前記リード角の緩い区間のリード角でもってねじを切る工程と、前記ねじが切られた各板材を所定角度回転させた位置で固定する工程と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明のマルチピッチナット製造方法は、前記ねじが切られた各板材を所定角度回転させた位置で固定する工程の前に、各板材のねじを切られたねじ山の谷径相当部分の板厚を削って薄くする工程、を備えることを特徴とすることができる。

そして、本発明のマルチピッチナット製造方法は、ねじのねじ山がつるまき線に沿って１回転する間にリード角の平坦な区間とリード角の急な区間とが交代して交互に連続するように形成されたマルチピッチねじに、螺合可能なねじ山を有するマルチピッチナットの製造方法であって、ねじのピッチを整数で除した厚さを分割し、厚さの厚い要素である板材と厚さの薄い要素であるスペーサーとを用意する工程と、その板材とスペーサーとを積層する工程と、その積層された板材及びスペーサーを前記リード角の急な区間のリード角でもってねじを切る工程と、そのねじが切られた各板材を所定角度回転させた位置で固定する工程と、を備えることを特徴とする。

上記第１の発明は、ねじを切る工程によりリード角の急な区間の傾斜面を加工するから、正確に傾斜面を加工することができる。そして、各板材を所定角度回転固定する工程により、平坦部が現れる。したがって、精度の高い形状の平坦部と斜部を有する平板を積層したマルチピッチナットが極めて容易にできるという効果がある。そして、ねじを切る加工は旋盤を用いても良いが、タップ加工により、より容易にかつ精度良く加工することができる。マルチピッチナットを金属ではなく合成樹脂で形成するときは、材質が柔らかいので斜部の傾斜が急（タップのリードが大きいもの）であってもタップ加工が有効で精度が高い。

上記第２の発明は、リード角の急な区間のリード角でもってねじを切る工程と、リード角の緩い区間のリード角でもってねじを切る工程とを備えるから、急斜面と緩斜面とが精度良く容易に加工することができる。そして、各板材を所定角度回転固定する工程により、マルチピッチナットの急斜面と緩斜面がそれぞれマルチピッチねじの急斜面と緩斜面にそれぞれ当接可能になる。所定角度回転固定する工程により、平坦部も現れるが、この場合、平坦部はマルチピッチねじのフランクには当接しないので何の作用もしない。

上記第３の発明は、各板材のねじを切られたねじ山の谷径相当部分の板厚を削って薄くする工程を備えるから、マルチピッチナットの各板材のねじ部だけの厚さを板厚よりわずかに小さくできる。このため、ねじを切る加工をしただけでは相手のマルチピッチねじと干渉する様な形状のものでも、マルチピッチナットのねじ部とマルチピッチねじのねじ部との干渉を回避できる。

上記第４の発明は、スペーサーを板材の間に介在させるため、ねじ山の谷径相当部分の板厚を削って薄くする加工をしなくても、ねじを切る加工をしただけでは相手のマルチピッチねじと干渉する様な形状のものでもマルチピッチナットのねじ部とマルチピッチねじのねじ部との干渉を回避できる。スペーサーにはタップ径より大径の下孔を開けておいても良いし、タップ加工後に突起部分を切削削除する加工をしても良い。

以下、３つの実施例について説明する。これらのマルチピッチナットはパワーシート等の送り装置に用いることを考えているため、合成樹脂で形成されるものとする。螺合するマルチピッチねじは金属（鋼材）を考えている。

図３に示す第１のマルチピッチナット２０は、図１に示すマルチピッチねじ１０とわずかなガタを持って螺合するナットである。第１のマルチピッチナット２０は、１／１６回転毎に平坦部２２ａと斜部２２ｂが交替する。リード角が急な区間である斜部２２ｂのリードは３２ｍｍ、平均的なリードは１６ｍｍである。したがって、１６ｍｍ／８＝２ｍｍの板厚の樹脂製の平板１０１を積み重ね、リード３２ｍｍのタップでねじ切りをし、各平板１０１を１／１６回転＝２２．５°ずつ回転させてずらすことにより平坦部２２ａが露出する。この状態で各平板１０１をボルトナット等で固定することにより、第１のマルチピッチナット２０が完成する。

図７は、図６に示すマルチピッチ２条送りねじ９５と螺合するマルチピッチナットの製造工程を示す斜視図である。このマルチピッチナットは図４（Ｂ）の第５のマルチピッチナット７０に対応するナットで、図４の（Ｂ）が１条ねじであるのに対して２条ねじである点が異なる。マルチピッチ２条送りねじ９５は、平均リードが１６ｍｍ、ピッチが８ｍｍのものである。そこで、８ｍｍ／２＝４ｍｍの板厚の樹脂製の平板１１１を多数枚積み重ね、リード３２ｍｍの２条ねじタップ１１２でタップ立てを行う。タップ立て加工が終了した平板１１１を右に示す。この平板１１１にはリードが３２ｍｍの斜部１１３ｂ、１１４ｂがタップ立て加工により形成されている。２条ねじタップ１１２で削り残された部分が２つのねじ山突起１１３、１１４を構成する。２条ねじであるので２つのねじ山突起１１３、１１４は互いに１８０°離れた対向した位置にある。

図８は、図７の平板１１１にさらに加工を施し完成した要素板材１１５を示す斜視図である。要素板材１１５は８角形に加工され、８つのボルト孔１１６が開けられている。リードが３２ｍｍの斜部１１３ｂ、１１４ｂがタップ立て加工により形成されている。ここで重要なのは、ねじ山突起１１３、１１４の上面と下面がそれぞれ０．５ｍｍだけ削られ、この部分すなわちねじ山の谷径相当部分の板厚を削って薄くされていることである。わずかに薄くされた表面がねじ山１１３、１１４の平坦部１１３ａ、１１４ａを構成している。ねじ山の谷径相当部分の板厚を削ってわずかに薄くすることにより、ねじ山突起１１３、１１４とマルチピッチマルチピッチ２条送りねじ９５のねじ山との干渉を回避することができる。このように形成された要素板材１１５をその回転位置をずらせながら積み重ね固定することにより第７のマルチピッチナット１２０が完成する。

図８に示す例では、ねじ山突起１１３、１１４の上面と下面をそれぞれ０．５ｍｍだけ削るようにしたが、上面若しくは下面のいずれか一方のみを１．０ｍｍだけ削るようにしても良い。

また、図７、図８に示す例では、板厚４ｍｍの樹脂製平板１１１を多数枚積層してタップ加工することとしたが、板厚３ｍｍの平板と板厚１ｍｍのスペーサを交互に積層してタップ加工をするようにしても良い。このとき、スペーサの下孔をタップ径より大きなものとしておけば、ねじ山突起１１３、１１４の上下面を削る工程を経ることなく、ねじ山突起１１３、１１４とマルチピッチ２条送りねじ９５のねじ山との干渉を回避することができる。

図９は、２条ねじタップ１１２によるタッピングの様子を示す展開図である。横軸は円周を１６等分して格子が切られている。縦軸は２ｍｍごとに格子が切られている。マルチピッチ２条送りねじ９５のピッチは８ｍｍ、平均リードは１６ｍｍである。マルチピッチ２条送りねじ９５のねじ山９７、９８が参考のため図中に記載してあるが、ここでは関係ない。平板１１１は板厚４ｍｍのものが積み重ねられて、リード３２ｍｍの２条ねじタップ１１２で切削される。平板１１１は破線で示す。２条ねじタップ１１２の刃が通る部分を、リード３２ｍｍの斜線２０１と斜線２０２の間、斜線２０３と斜線２０４の間、斜線２０５と斜線２０６の間で示す。この結果、一枚の平板１１１からは８／１６回転離れた位置（対向する位置）に２つのねじ山突起１１３、１１４が形成され、下の平板１１１には上の平板１１１から２／１６回転位相が遅れた位置に２つのねじ山突起１１７、１１８が形成される。上下のねじ山突起の間（１１３と１１７の間、１１４と１１８の間）にはわずかな空隙１１９が示されている。この空隙１１９はタップ立て作業により形成されるものではなく、図８で説明した、ねじ山の谷径相当部分の板厚を削ってわずかに薄くする加工により生ずる空隙１１９である。

図１０は、要素板材１１５を回転させて第７のマルチピッチナット１２０を構成する様子を示す展開図である。図９と同様に、横軸は円周を１６等分して格子が切られている。縦軸は２ｍｍごとに格子が切られている。マルチピッチ２条送りねじ９５のピッチは８ｍｍ、平均リードは１６ｍｍである。マルチピッチ２条送りねじ９５のねじ山９７、９８が図中に記載してある。図９に示す状態から、ねじ山突起１１７、１１８が形成された下の要素板材１１５を２／１６回転つまり４５°回転させると図１０の状態になり、下のねじ山突起１１７、１１８の平坦部１１７ａ，１１８ａ、斜部１１７ｂ、１１８ｂがマルチピッチ２条送りねじ９５のねじ山９７、９８に摺接して螺合した状態になる。同様に、さらに下の要素板材１１５をさらに２／１６回転つまり４５°回転させてやれば、ねじ山突起がマルチピッチ２条送りねじ９５のねじ山９７、９８に摺接して螺合した状態になる。このように、各要素板材１１５を４５°ずつ回転させて図示しないボルトとナットにより固定することにより、２条ねじのマルチピッチねじ９５に螺合する第７のマルチピッチナット１２０が完成する。

図１１は、マルチピッチ２条送りねじ９５と上述した第７のマルチピッチナット１２０との螺合の様子を示す斜視図である。マルチピッチ２条送りねじ９５の２つのねじ山９７、９８に第７のマルチピッチナット１２０が螺合しており、マルチピッチ２条送りねじ９５の回転にしたがって第７のマルチピッチナット１２０が軸方向に断続的に送られる。

図１２は、マルチピッチ２条送りねじ９５と第７のマルチピッチナット１２０との螺合の様子を第７のマルチピッチナット１２０のねじ山を抽出して詳細に示す斜視図である。ここでは、第７のマルチピッチナット１２０はねじ山突起１１３、１１７、１１８のみ抽出して描いている。ねじ山突起１１４はマルチピッチ２条送りねじ９５の裏側にあって見えない。図からマルチピッチ２条送りねじ９５の２条のねじ山９７、９８にねじ山突起１１３、１１７、１１８が螺合し、それぞれの斜部と平坦部がねじ山９７、９８の斜部と平坦部に摺接しているのがわかる。

図１３は、第８のマルチピッチナット１３０を構成する要素板材１３１を示す斜視図である。要素板材１３１は板厚６ｍｍのものが８角形に加工され、８つのボルト孔１３２が開けられている。要素板材１３１のねじ山突起１３３には、リード角の緩い区間である緩斜面部１３３ａと、リード角が急な区間である急斜面部１３３ｂが形成される。緩斜面部１３３ａのリードは８ｍｍであり、急斜面部１３３ｂのリードは２４ｍｍである。緩斜面部１３３ａは前述第７のマルチピッチナット１２０のねじ山突起１１７の平坦部１１７ａの作用をし、急斜面部１３３ｂは斜部１１７ｂの作用をする。このような要素板材１３１の緩斜面部１３３ａと急斜面部１３３ｂを加工する方法について次に述べる。

図１４は、第８のマルチピッチナット１３０のタッピング加工工程を示す展開図である。この第８のマルチピッチナット１３０は、そのねじ山突起１３３がリード２４ｍｍの急斜面１３３ｂとリード８ｍｍの緩斜面１３３ａを有するものであり、２条ねじの一方のねじ溝にのみ螺合するナットである。図中において、横軸は円周を１６等分して格子が切られている。縦軸は２ｍｍごとに格子が切られている。要素板材１３１は板厚６ｍｍのものが積層されてタッピング加工が施される。要素板材１３１は実線で示す。まず、リード２４ｍｍ、ピッチ１２ｍｍの２条ねじタップで切削される。この切削工程はリード角の急な区間のリード角でもってねじを切る工程である。２条ねじタップの刃が通る部分を、リード２４ｍｍの斜線３０１と斜線３０２の間、斜線３０３と斜線３０４の間、斜線３０５と斜線３０６の間で示す。この急斜面タップ切削工程により、ねじ山突起１３３の進み側フランクの急斜面部１３３ｂと遅れ側フランクの急斜面部１３３ｄが形成される。このとき、一枚の要素板材１３１からは８／１６回転離れた位置（１８０°対向する位置）に急斜面部を有する２つのねじ山突起ができるはずであるが、次の緩斜面部１３３ａを形成するタップ作業により一方のねじ山突起が削られ、ねじ山突起１３３は一枚の要素板材１３１には片方しか残らない。

図１４において、斜破線４０１と斜破線４０２の間、斜破線４０３と斜破線４０４の間、斜破線４０５と斜破線４０６の間、斜破線４０７と斜破線４０８の間、が緩斜面タップねじの刃が通る部分である。この緩斜面部１３３ａを形成する緩斜面タップねじは、１条のもので、そのリードは８ｍｍである。このタップによる切削は、リード角の緩い区間のリード角でもってねじを切る工程である。この緩斜面タップ切削工程により、ねじ山突起１３３のコーナー部に小さな緩斜面部１３３ａを形成する。遅れ側フランクにも同様に小さな緩斜面部１３３ｃを形成する。同時に同じ要素板材１３１にねじ山突起１３３と対向して残っていたねじ山突起相当部分が切削削除される。そして、緩斜面タップ切削工程により削り残された部分（要素板材１３１の境目と斜線３０２と斜破線４０３で囲まれた三角形部分５０１やその下の三角形部分５０２）を切削削除する。つまり、一枚の要素板材１３１に一つのねじ山突起１３３が形成され、その他の余は切削削除される。そのねじ山突起１３３は緩斜面部１３３ａ、１３３ｃと急斜面部１３３ｂ、１３３ｄを有する。

図１５は、要素板材１３１を回転させて固定しマルチピッチナット１３０を構成する様子を示す展開図である。図１４と同様に、横軸は円周を１６等分して格子が切られている。縦軸は２ｍｍごとに格子が切られている。ねじ山突起１３３が付いた要素板材１３１を右に６／１６回転させると下のねじ山突起１３４と一部が重なるようになる。同様に各要素板材１３１を６／１６回転（１３５°）ずつ回転させていくと、図１５に示すように、各ねじ山突起１３３、１３４、１３５、１３６、１３７、１４０が一部重なり位相のずれた状態になる。それぞれのねじ山突起１３３は、マルチピッチ２条送りねじと摺接する小さな緩斜面部１３３ａ、１３３ｃと急斜面部１３３ｂ、１３３ｄを備える。この状態で積層された要素板材１３１をボルトナット等で固定することにより、第８のマルチピッチナット１３０が完成する。ここで注意すべきは、第８のマルチピッチナット１３０はマルチピッチ２条送りねじと螺合するものであるが、２つのねじ溝の内、片方のねじ溝のみに螺合するナットである。

図１６は、マルチピッチ２条送りねじ１５０と第８のマルチピッチナット１３０との螺合の様子を示す正面図である。マルチピッチ２条送りねじ１５０は２つのねじ山１５１、１５２を有する２条ねじである。各ねじ山１５１、１５２は、緩斜面部１５１ａ，１５２ａと急斜面部１５１ｂ、１５２ｂを有する。第８のマルチピッチナット１３０のねじ山１６０は、マルチピッチ２条送りねじ１５０の２条のねじ溝の内の１つのねじ溝にのみ螺合する。第８のマルチピッチナット１３０のねじ山１６０は、図１５で示したように、多くの要素板材１３１のねじ山突起１３３〜１４０が位相をずらせて積み重なったものであり、緩斜面部１３３ａと急斜面部１３３ｂを備える。これらの緩斜面部１３３ａと急斜面部１３３ｂがマルチピッチ２条送りねじ１５０の２つのねじ山１５１、１５２に摺接して螺合する。

自動車のパワーシートの送り装置、調整ねじ等に利用できる。

第１の実施の形態のマルチピッチねじを示す斜視図である。 図１に示したマルチピッチねじに螺合する第１のマルチピッチナットを示す斜視図である。 図２に示した第１のマルチピッチナットのねじ山のみを概念的に抽出して示す正面図である。 マルチピッチ送りねじと種々のマルチピッチナットとの螺合の状態を示す正面図である。 ２条ねじのマルチピッチねじを示す斜視図である。 マルチピッチ２条ねじを送りねじに適用したマルチピッチ２条送りねじを示す正面図である。 図６に示すマルチピッチマルチピッチ２条送りねじと螺合するマルチピッチナットの製造工程を示す斜視図である。 図７の平板にさらに加工を施し完成した要素板材を示す斜視図である。 ２条ねじタップによるタッピングの様子を示す展開図である。 要素板材を回転させて第７のマルチピッチナットを構成する様子を示す展開図である。 マルチピッチ２条送りねじと第７のマルチピッチナットとの螺合の様子を示す斜視図である。 マルチピッチ２条送りねじと第７のマルチピッチナットとの螺合の様子を第７のマルチピッチナットのねじ山を抽出して詳細に示す斜視図である。 第８のマルチピッチナットを構成する要素板材を示す斜視図である。 第８のマルチピッチナットのタッピング加工工程を示す展開図である。 要素板材を回転させて固定しマルチピッチナットを構成する様子を示す展開図である。 マルチピッチ２条送りねじと第８のマルチピッチナットとの螺合の様子を示す正面図である。

符号の説明

１０ マルチピッチねじ
１２ ねじ山
１２ａ 平坦部
１２ｂ 斜部
１２ｃ 平坦部
１２ｄ 斜部
２０ 第１のマルチピッチナット
２１ ねじ穴
２２ ねじ山
２２ａ 平坦部
２２ｂ 斜部
２２ｃ 平坦部
２２ｄ 斜部
９５ マルチピッチ２条送りねじ
１０１ 板材
１１１ ２条ねじタップ
１１３ ねじ山突起
１１３ｂ 斜部
１１５ 要素板材
１１６ ボルト孔
１１９ 空隙
１２０ 第７のマルチピッチナット
１３０ 第８のマルチピッチナット
１３１ 要素板材
１３２ ボルト孔
１３３ ねじ山突起
１３３ａ 緩斜面部
１３３ｂ 急斜面部
１５０ マルチピッチ２条送りねじ

Claims (4)

1. ねじのねじ山がつるまき線に沿って１回転する間にリード角の平坦な区間とリード角の急な区間とが交代して交互に連続するように形成されたマルチピッチねじに、螺合可能なねじ山を有するマルチピッチナットの製造方法であって、
   ねじのピッチを整数で除した厚さの板材を積層する工程と、
   その積層された板材を前記リード角の急な区間のリード角でもってねじを切る工程と、
   そのねじが切られた各板材を所定角度回転させた位置で固定する工程と、
   を備えることを特徴とするマルチピッチナットの製造方法。
2. ねじのねじ山がつるまき線に沿って１回転する間にリード角の緩い区間とリード角の急な区間とが交代して交互に連続するように形成されたマルチピッチねじに、螺合可能なねじ山を有するマルチピッチナットの製造方法であって、
   ねじのピッチを整数で除した厚さの板材を積層する工程と、
   その積層された板材を前記リード角の急な区間のリード角でもってねじを切る工程と、
   その積層された板材を前記リード角の緩い区間のリード角でもってねじを切る工程と、
   前記ねじが切られた各板材を所定角度回転させた位置で固定する工程と、
   を備えることを特徴とするマルチピッチナットの製造方法。
3. 前記ねじが切られた各板材を所定角度回転させた位置で固定する工程の前に、
   各板材のねじを切られたねじ山の谷径相当部分の板厚を削って薄くする工程、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のマルチピッチナットの製造方法。
4. ねじのねじ山がつるまき線に沿って１回転する間にリード角の平坦な区間とリード角の急な区間とが交代して交互に連続するように形成されたマルチピッチねじに、螺合可能なねじ山を有するマルチピッチナットの製造方法であって、
   ねじのピッチを整数で除した厚さを分割し、厚さの厚い要素である板材と厚さの薄い要素であるスペーサーとを用意する工程と、
   その板材とスペーサーとを積層する工程と、
   その積層された板材及びスペーサーを前記リード角の急な区間のリード角でもってねじを切る工程と、
   そのねじが切られた各板材を所定角度回転させた位置で固定する工程と、
   を備えることを特徴とするマルチピッチナットの製造方法。