JP7439648B2 - ボールねじ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじ装置に関する。

ボールねじ装置は、ねじ軸とナットとの間でボールを転がり運動させるため、ねじ軸とナットとを直接接触させるすべりねじ装置に比べて、高い効率が得られる。このため、ボールねじ装置は、たとえば電動モータなどの駆動源の回転運動を直線運動に変換するために、自動車の電動ブレーキ装置やオートマチックマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）、工作機械の位置決め装置など、各種機械装置に組み込まれている。

ボールねじ装置は、外周面に螺旋状の軸側ボールねじ溝を有するねじ軸と、内周面に螺旋状のナット側ボールねじ溝を有するナットと、軸側ボールねじ溝とナット側ボールねじ溝とからなる負荷路（負荷ボール転走路）を転動する複数のボールと、負荷路の終点から始点へとボールを戻す循環部品とを備える。循環部品は、負荷路の始点と終点とをつなぐ循環溝（循環路、無負荷ボール転走路）を有している。

ボールねじ装置は、リターンチューブ（パイプ）式に代表される外部循環式のボールねじ装置と、こま式に代表される内部循環式のボールねじ装置とに大別される。このうちの内部循環式のボールねじ装置は、循環部品をナットの内部に有しており、ボールねじ装置を小型に構成できるなどの理由から、広く使用されている。

たとえば特開２００９－２８７７０２号公報（特許文献１）には、循環部品にこまを使用した、こま式のボールねじ装置が開示されている。図２１～図２３には、特開２００９－２８７７０２号公報に記載された、従来構造のボールねじ装置１００を示している。

ボールねじ装置１００は、ねじ軸１０１と、ナット１０２と、複数のボール１０３と、こまである循環部品１０４とを備える。なお、本明細書及び特許請求の範囲で、軸方向、径方向及び円周方向とは、特に断らない限り、ねじ軸に関する軸方向、径方向及び円周方向をいう。

ねじ軸１０１は、外周面に螺旋状の軸側ボールねじ溝１０５を有している。ナット１０２は、内周面に螺旋状のナット側ボールねじ溝１０６を有している。ねじ軸１０１は、ナット１０２の内側に挿通され、ナット１０２と同軸上に配置されている。軸側ボールねじ溝１０５とナット側ボールねじ溝１０６とは、径方向に互いに対向するように配置され、螺旋状の負荷路１０７を構成している。

負荷路１０７の始点と終点とは、循環部品１０４の径方向内側面に形成された、略Ｓ字形状の循環溝１０８によりつながっている。負荷路１０７の終点にまで達したボール１０３は、循環溝１０８を通じて、負荷路１０７の始点にまで戻される。なお、負荷路１０７の始点と終点とは、ねじ軸１０１とナット１０２との軸方向に関する相対変位の方向（相対回転方向）に応じて入れ替わる。

ナット１０２は、径方向に貫通した取付孔１０９を有している。そして、取付孔１０９に対して、循環部品１０４を取り付けている。取付孔１０９は、ナット１０２の外周面だけでなく、ナット１０２の内周面にも開口しており、ナット側ボールねじ溝１０６の一部を切り欠いている。

循環部品１０４は、略円柱状の本体部１１０と、本体部１１０の径方向外側の端部に備えられた１対の固定部１１１と、本体部１１０の径方向内側部に備えられた１対の抜け止め部１１２とを有する。

本体部１１０は、軸側ボールねじ溝１０５に対向する径方向内側面に、略Ｓ字形に湾曲した循環溝１０８を有する。本体部１１０は、ナット１０２に形成された取付孔１０９に嵌合されている。

１対の固定部１１１のそれぞれは、本体部１１０の径方向外側面の外周縁部に沿って立設された１対の突起部１１３のそれぞれの先端部に、かしめ部１１４を形成してなる。かしめ部１１４は、取付孔１０９の開口縁部に押し付けられている。従来構造のボールねじ装置１００では、突起部１１３の先端部にかしめ部１１４を形成することで、ナット１０２に対する循環部品１０４の径方向内側への変位を不能とし、循環部品１０４をナット１０２に固定している。

１対の抜け止め部１１２のそれぞれは、略円柱状に構成されており、本体部１１０の径方向内側部から円周方向に伸長している。１対の抜け止め部１１２のそれぞれは、ナット側ボールねじ溝１０６の内側に配置され、ナット側ボールねじ溝１０６と係合する。これにより、ナット１０２に対して循環部品１０４が径方向外側へ変位する（抜け出る）ことを防止している。

特開２００９－２８７７０２号公報

従来構造のボールねじ装置１００は、循環部品１０４をナット１０２に固定するための固定部１１１を、本体部１１０の径方向外側面に備えられた突起部１１３の先端部にかしめ部１１４を形成することにより構成している。このため、突起部１１３の先端部を塑性変形させる際に加えられる力が、本体部１１０に加わり、本体部１１０の径方向内側面に備えられた循環溝１０８に変形を生じさせる可能性がある。この結果、循環溝１０８の内側でボール１０３の詰まりが発生し、ボール１０３の円滑な循環が妨げられる可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、ボールの円滑な循環が可能となる、循環部品の固定構造を備えたボールねじ装置を提供することを目的とする。

本発明のボールねじ装置は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、循環部品とを備える。
前記ねじ軸は、外周面に螺旋状の軸側ボールねじ溝を有する。
前記ナットは、内周面に螺旋状のナット側ボールねじ溝を有するとともに、前記ナット側ボールねじ溝の一部を切り欠くように、径方向に貫通した取付孔を有する。
前記複数のボールは、前記軸側ボールねじ溝と前記ナット側ボールねじ溝とからなる螺旋状の負荷路を転動する。
前記循環部品は、前記取付孔に取り付けられ、前記負荷路の始点と終点とをつなぐ循環溝を径方向内側面に有する。
前記ナットは、外周面のうちの前記取付孔を挟んだ両側部分に、それぞれが直線状に伸長しかつ前記取付孔に開口した１対の取付凹溝を有している。
前記１対の取付凹溝のそれぞれは、平坦面状の溝底面と、それぞれの径方向中間部に係合凹部が形成された１対の溝壁面とを有する。
前記循環部品は、金属製であり、前記取付孔の内側に配置される本体部と、前記本体部の外周側面からそれぞれ反対方向に向けて張り出し、前記１対の取付凹溝の内側に配置される１対の固定部とを有する。
前記１対の固定部のそれぞれは、前記取付凹溝の溝幅方向に離隔し、かつ、互いに対向して配置された１対の側板部を有する。
前記１対の側板部は、前記取付凹溝に備えられた１対の前記係合凹部に対して係合することで、前記ナットに対する前記循環部品の径方向外側への変位及び前記取付凹溝の溝幅方向への変位をそれぞれ不能とする、１対の係合凸部を有する。
前記係合凸部は、塑性変形によって前記係合凹部の内面に押し付けられるかしめ部である。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置は、前記１対の固定部のそれぞれを、前記溝底面に載置され、前記取付凹溝の溝幅方向に関して両側の端部が前記１対の側板部の径方向内側の端部につながった、基板部をさらに有するものとすることができる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置は、前記循環部品を、金属粉末を原料とした射出成形品とすることができる。すなわち、前記循環部品を、金属粉末射出成形法によって製造されたものとすることができる。
本発明の技術的範囲からは外れるが、前記循環部品を、合成樹脂製とすることもできる。
前記循環部品を合成樹脂製とする場合には、前記係合凸部を、前記係合凹部に対して、スナップフィット式に係合させることができる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置は、前記係合凹部を、先細りの断面形状を有するものとすることができる。
この場合には、前記係合凹部を、三角形の断面形状を有するものとすることができる。
あるいは、前記係合凹部を、たとえば半円形（部分円形）の断面形状を有するものとすることができる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置は、前記本体部を、前記取付孔の内側に緩く挿入することができる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置は、前記１対の取付凹溝を、前記取付孔の円周方向両側に配置することができる。
この場合には、前記１対の取付凹溝のそれぞれの中心線を、前記取付孔の中心軸に対し直交し、かつ、前記ねじ軸の中心軸に直交する仮想平面上に存在させることができる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置は、前記取付孔を、長円形の断面形状を有し、内周面に１対の内周平坦面部を有するものとすることができる。
この場合には、前記１対の内周平坦面部のそれぞれと、前記１対の溝壁面のそれぞれとを、互いに平行に配置することができる。
あるいは、前記取付孔を、円形の断面形状を有するものとしたり、矩形の断面形状を有するものとすることができる。

本発明の一態様にかかるボールねじ装置は、前記循環部品を、前記１対の固定部の配列方向に関して中央部を中心とした回転対称形状とすることができる。

本発明のボールねじ装置によれば、ボールの円滑な循環が可能となる、循環部品の固定構造を実現できる。

図１は、実施の形態の第１例にかかるボールねじ装置の斜視図である。 図２は、実施の形態の第１例にかかるボールねじ装置の平面図である。 図３は、図２のＩ－Ｉ線断面図である。 図４は、実施の形態の第１例にかかるボールねじ装置からナットを取り出して示す斜視図である。 図５は、図４の部分拡大図である。 図６は、実施の形態の第１例に関して、取付凹溝を構成する１対の溝壁面に係合凹部を形成する作業を説明するために示す、断面模式図である。 図７は、実施の形態の第１例にかかるボールねじ装置から、係合凸部を形成する以前の循環部品を取り出し、径方向外側から見た斜視図である。 図８は、実施の形態の第１例にかかるボールねじ装置から、係合凸部を形成する以前の循環部品を取り出し、径方向内側から見た斜視図である。 図９は、図２のＩＩ－ＩＩ線断面図である。 図１０は、図１の部分拡大図である。 図１１は、図１０のＩＩＩ矢視図である。 図１２は、図２のＩＶ－ＩＶ線断面模式図である。 図１３は、図１２の部分拡大図である。 図１４は、実施の形態の第１例に関して、１対の側板部のそれぞれに係合凸部を形成するかしめ工程を説明するために示す、図１２に相当する断面模式図である。 図１５は、図１４の上側から見た模式図である。 図１６は、実施の形態の第２例を示す、図１に相当する図である。 図１７は、実施の形態の第２例を示す、図１０に相当する図である。 図１８は、実施の形態の第２例を示す、図７に相当する図である。 図１９は、実施の形態の第２例を示す、図８に相当する図である。 図２０は、実施の形態の第３例を示す、図１３に相当する図である。 図２１は、従来構造のボールねじ装置を示す、平面図である。 図２２は、図２１のＶ－Ｖ線断面図である。 図２３は、従来構造のボールねじ装置から、突起部の先端部にかしめ部を形成する以前の循環部品を取り出して示す斜視図である。

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１～図１５を用いて説明する。

〔ボールねじ装置の全体構成〕
本例のボールねじ装置１は、自動車用のこま式のボールねじ装置であり、たとえば、電動ブレーキブースター装置に組み込まれ、駆動源である電動モータの回転運動を直線運動に変換し、油圧シリンダのピストンを動作させるなどの用途で使用される。

ボールねじ装置１は、ねじ軸２と、ナット３と、複数のボール４と、こまである循環部品５とを備える。

ねじ軸２は、ナット３の内側に挿通され、ナット３と同軸上に配置されている。ねじ軸２の外周面とナット３の内周面との間には、螺旋状の負荷路８が備えられている。負荷路８には、複数のボール４が転動可能に配置されている。ねじ軸２とナット３とを相対回転させると、負荷路８の終点に達したボール４は、循環部品５の径方向内側面に形成された循環溝９を通じて、負荷路８の始点へと戻される。ボールねじ装置１は、たとえば、ナット３をねじ軸２に対して相対回転させることで、ねじ軸２をナット３に対して直線運動させる態様で使用される。以下、ボールねじ装置１の各構成部品の構造について説明する。

〈ねじ軸〉
ねじ軸２は、金属製で、外周面に一定のリードを持った螺旋状の軸側ボールねじ溝６を有している。軸側ボールねじ溝６は、ねじ軸２の外周面に、研削加工（切削加工）又は転造加工を施すことにより形成されている。本例では、軸側ボールねじ溝６の条数を、１条としている。軸側ボールねじ溝６の断面の溝形状（溝底形状）は、ゴシックアーチ溝、又は、サーキュラアーク溝である。

〈ナット〉
ナット３は、金属製で、全体が略円筒状に構成されている。ナット３は、内周面に螺旋状のナット側ボールねじ溝７を有している。ナット側ボールねじ溝７は、ナット３の内周面に、研削加工（切削加工）又は転造タップ加工（切削タップ加工）を施すことにより形成されており、軸側ボールねじ６と同じリードを有する。このため、ねじ軸２をナット３の内側に挿通配置した状態で、軸側ボールねじ溝６とナット側ボールねじ溝７とは径方向に対向するように配置され、螺旋状の負荷路８を構成する。ナット側ボールねじ溝７の条数は、軸側ボールねじ溝６と同様に、１条である。ナット側ボールねじ溝７の断面の溝形状も、軸側ボールねじ溝６と同様に、ゴシックアーチ溝、又は、サーキュラアーク溝である。

ナット３は、軸方向位置及び円周方向位置（位相）のそれぞれがずれた複数個所（図示の例では３個所）に、径方向に貫通した取付孔１０を有する。取付孔１０のそれぞれは、ナット３の外周面及び内周面のそれぞれに開口している。取付孔１０のそれぞれは、ナット３の内周面に形成されたナット側ボールねじ溝７の一部を切り欠くように形成されている。取付孔１０のそれぞれの中心軸は、ナット３の放射方向に向けて配置されている。

図４及び図５に示すように、取付孔１０のそれぞれは、長円形（小判形）の断面形状を有しており、長手方向を円周方向に向けるとともに、短手方向を軸方向に向けて形成されている。つまり、取付孔１０は、軸方向幅よりも円周方向幅のほうが大きくなっている。取付孔１０の内周面は、軸方向に対向しかつ互いに平行に配置された１対の内周平坦面部１１と、円周方向に対向し、それぞれが凹円弧状に湾曲した１対の凹曲面部１２とからなる。

ナット３は、外周面のうちの取付孔１０の円周方向両側部分に、それぞれが円周方向に直線状に伸長し、かつ、取付孔１０に開口した１対の取付凹溝１３を有する。具体的には、取付凹溝１３の中心線は、取付孔１０の中心軸に対し直交し、かつ、ねじ軸２の中心軸に直交する仮想平面上に存在する。このため、取付凹溝１３の溝幅方向は軸方向に一致する。

取付凹溝１３のそれぞれは、円周方向一方側の端部が、取付孔１０の内周面を構成する凹曲面部１２の軸方向中間部に開口しており、円周方向他方側の端部が、ナット３の円筒面状の外周面に開口している。取付凹溝１３のそれぞれの径方向深さは、取付孔１０に近い円周方向一方側部分が最も深く、取付孔１０から遠い円周方向他方側部分が最も浅くなる。取付凹溝１３の溝幅である軸方向幅は、取付孔１０の軸方向幅（短手方向長さ）よりも小さく、全長にわたり一定である。

取付凹溝１３のそれぞれは、略矩形の断面形状を有しており、平坦面状の溝底面１４と、平坦面状の１対の溝壁面１５とを有する。取付孔１０の円周方向両側に配置された１対の溝底面１４は、同一の平面上に配置されており、取付孔１０の中心軸に直交する仮想平面上に配置されている。１対の溝壁面１５は、軸方向に対向しており、溝底面１４に対し略直角に配置されている。このため、１対の溝壁面１５は、互いに平行に配置されている。本例では、溝壁面１５のそれぞれを、取付孔１０の内周面を構成する内周平坦面部１１と互いに平行に配置している。溝壁面１５のそれぞれは、軸方向から見て、四分円形状（中心角が直角の扇形状）を有している。

本例では、取付孔１０の円周方向両側に配置された１対の取付凹溝１３を、エンドミルなどの切削工具を用いた切削加工により形成している。また、切削加工を実施する際には、取付孔１０の内周面を構成する内周平坦面部１１を、切削工具の位置決めの基準面として利用している。取付凹溝１３のそれぞれは、上述したように、略矩形の断面形状を有し、円周方向に直線状に延びており、形状が複雑でないため、切削加工によって容易に高精度に加工することができる。

溝壁面１５のそれぞれは、径方向中間部に、周方向に伸長した係合凹部１６を有している。このため、係合凹部１６は、取付凹溝１３に１対ずつ備えられている。図１２～図１３に示すように、係合凹部１６は、先細りの断面形状を有しており、図示の例では、三角形の断面形状を有している。係合凹部１６の円周方向一方側の端部は、取付孔１０に開口していないが、係合凹部１６の円周方向他方側の端部は、ナット３の円筒面状の外周面に開口している。係合凹部１６の円周方向一方側の端部ないし中間部は、ナット３の外周面には開口していない。また、図５に示すように、係合凹部１６の円周方向一方側部（奥部）は、三角すい形状を有しており、取付孔１０に近づく（円周方向一方側に向かう）ほど軸方向深さ及び径方向幅のそれぞれが小さくなる。このため、軸方向に対向する１対の係合凹部１６の溝底部（断面三角形状の頂点）同士の軸方向幅は、係合凹部１６の円周方向一方側部で、取付孔１０に近づくほど狭くなる。図示の例では、係合凹部１６の円周方向一方側の端部は、取付孔１０に開口していないが、本発明を実施する場合には、取付孔１０に開口させることもできる。

取付凹溝１３に備えられた１対の係合凹部１６は、図６に示すように、たとえばひし形の断面形状（そろばんの珠のごとき断面形状）を有する切削工具１７を、取付凹溝１３の円周方向他方側の開口部から円周方向一方側に向けて移動させることで、１対の溝壁面１５に同時に形成することができる。

〈ボール〉
ボール４は、所定の直径を有する鋼球であり、負荷路８及び循環溝９に転動可能に配置されている。負荷路８に配置されたボール４は、圧縮荷重を受けながら転動するのに対し、循環溝９に配置されたボール４は、圧縮荷重を受けることなく、後続のボール４に押されて転動する。

〈循環部品〉
循環部品５は、金属粉末射出成形法（ＭＩＭ）によって製造された、金属粉末を原料とする射出成形品のこまであり、ナット３の取付孔１０のそれぞれに取り付けられている。循環部品５を構成する金属粉末（ＭＩＭ用合金）としては、たとえば、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃ（１～８％Ｎｉ、～０．８％Ｃ）やＦｅ－Ｃｒ－Ｃ（０．５～２％Ｃｒ、～０．８％Ｃ）、ＳＣＭ４１５やＳＵＳ６３０などを使用することができる。

循環部品５は、図７及び図８に示すように、本体部１８と、１対の固定部１９とからなる。循環部品５は、１対の固定部１９の配列方向（循環部品５の長手方向）に関して中央部を中心とした回転対称形状を有している。

本体部１８は、略長円柱形状を有しており、自身の中心軸を取付孔１０の中心軸に一致させた状態で、取付孔１０の内側に緩く挿入されている。つまり、本体部１８は、取付孔１０の内側に、本体部１８に対し負荷の加わらない程度の隙間（微小隙間）を介在させて配置されている。

本体部１８の外周側面は、互いに平行に配置された１対の外周平坦面部２０と、それぞれが凸円弧状に湾曲した１対の凸曲面部２１とからなる。本体部１８を取付孔１０の内側に配置した状態で、１対の外周平坦面部２０のそれぞれは、１対の内周平坦面部１１のそれぞれと軸方向に微小隙間を介して対向し、１対の凸曲面部２１のそれぞれは、１対の凹曲面部１２のそれぞれと円周方向に微小隙間を介して対向する。このため、本体部１８は、取付孔１０の軸方向幅寸法及び円周方向幅寸法のそれぞれよりもわずかに小さい、軸方向幅寸法及び円周方向幅寸法を有している。凸曲面部２１のうち、固定部１９の径方向外側に位置する部分は、平坦面状に切り欠かれている。
なお、本発明を実施する場合に、本体部を、円柱形状や多角柱形状（矩形柱状を含む）などとすることもできる。また、本体部を取付孔の内側にがたつきなく配置する（嵌め込む、圧入する）ことで、ナットに対する循環部品の位置決めを図ることもできる。

本体部１８は、取付孔１０の内側に配置した状態で、ねじ軸２の軸側ボールねじ溝６と径方向に対向する径方向内側面（下面）に、略Ｓ字形に湾曲した循環溝９を有している。循環溝９は、ナット側ボールねじ溝７の軸方向に隣り合うねじ溝同士をなめらかに接続する。循環溝９は、半長円形の断面形状を有する。循環溝９は、ボール４の直径よりもわずかに大きな溝幅を有し、循環溝９を移動するボール４が、軸側ボールねじ溝６のねじ山を乗り越えることができる溝深さを有している。

本体部１８の径方向外側面（上面）は、ナット３の外周面から径方向外側に張り出さないように、円周方向中央部に平坦面２２を有し、該平坦面２２の円周方向両側部には、平坦面２２から離れるほど径方向内側に向かう方向に傾斜した１対の傾斜面２３を有する。ただし、本体部１８の径方向外側面を、ナット３の外周面の曲率半径とほぼ同じ曲率半径を有する、部分円筒面状に構成することもできる。

１対の固定部１９のそれぞれは、略Ｕ字形（コ字形）の断面形状を有しており、本体部１８の外周側面の径方向中間部から円周方向に関して反対方向に向けて張り出している。このため、１対の固定部１９は、図７及び図８に示すように、本体部１８から円周方向に外れた、循環部品５の円周方向両側の端部に備えられている。固定部１９のそれぞれは、平板状の基板部２４と、１対の側板部２５とからなる。

基板部２４は、本体部１８の中心軸に直交する仮想平面と平行に配置されており、溝底面１４に対して隙間なく載置されている。これにより、循環部品５が、ナット３に対し径方向内側に変位することが防止される。

１対の側板部２５は、取付凹溝１３の溝幅方向に一致する軸方向に離隔しており、１対の溝壁面１５のそれぞれに対向する（重ね合わせる）ように配置されている。１対の側板部２５のそれぞれの径方向内側の端部には、基板部２４の軸方向両側の端部がつながっている。このため、１対の側板部２５のそれぞれは、基板部２４に対し径方向外側に向けて略直角に折れ曲がっている。固定部１９を取付凹溝１３の内側に配置し、後述する係合凸部２６を形成する以前の状態で、側板部２５と溝壁面１５とは、微小隙間を介して対向するか、又は、中間嵌のように隙間なく当接する。１対の側板部２５のそれぞれは、円周方向他方側の端部（先端部）の径方向外側の端部に、面取り部２７を備えている。これにより、側板部２５が、ナット３の外周面から径方向外側に張り出すことを防止している。

１対の側板部２５は、後述する係合凸部２６を形成する以前の状態では、図７及び図８に示すように、全体がそれぞれ薄肉平板状に構成されているが、循環部品５をナット３に固定した状態では、図１２及び図１３に示すように、塑性変形によって係合凹部１６の内面に押し付けられたかしめ部である、係合凸部２６を備える。本例では、側板部２５のそれぞれの板厚を基板部２４の板厚よりも小さくして、かしめ部である係合凸部２６を形成する際の加工荷重を小さく抑えるようにしている。

係合凸部２６は、本体部１８を取付孔１０の内側に配置するとともに、１対の固定部１９のそれぞれを１対の取付凹溝１３のそれぞれの内側に配置した状態で、図１４及び図１５に示すように、それぞれの固定部１９の径方向外側に配置したパンチ２８を径方向内側に向けて同時に移動させ、１対の側板部２５のそれぞれの径方向外側部を、軸方向（板厚方向）に塑性変形させる（押し曲げる）ことで形成されている。つまり、パンチ２８の先端部に備えられた１対の肩部２９により、１対の側板部２５のそれぞれの径方向外側部を、軸方向に同時に押し広げる（かしめ変形させる）ことで、１対の係合凸部２６を同時に形成している。本例では、本体部１８の円周方向両側に備えられた１対の固定部１９に対し、係合凸部２６を１対ずつ同時に形成する。好ましくは、循環部品５の４つの係合凸部２６を同時に形成する。側板部２５の径方向外側部に係合凸部２６を形成する際に、側板部２５のうちで係合凸部２６から径方向内側に外れた部分を、取付凹溝１３の溝壁面１５に押し付ける。

側板部２５の径方向外側部を押し曲げてなる係合凸部２６は、溝壁面１５に備えられた係合凹部１６の内側に十分に入り込み、係合凹部１６の内面に押し付けられ、密着する。より具体的には、図１３に示すように、係合凸部２６の軸方向端部が係合凹部１６の奥部にまで押し込まれることで、係合凸部２６の径方向外側面が、係合凹部１６の径方向外側の内面に押し付けられるとともに、係合凸部２６の径方向内側面が、係合凹部１６の径方向内側の内面に押し付けられる。これにより、係合凸部２６は、係合凹部１６に対して、径方向外側への変位を不能に係合するとともに、軸方向の変位を不能に係合する。

本例では、以上のように、循環部品５の円周方向両側の端部に備えられた固定部１９ごとに、１対の係合凸部２６を１対の係合凹部１６にそれぞれ係合させることで、ナット３に対する循環部品５の径方向（外側及び内側）及び軸方向のそれぞれの変位を不能とし、循環部品５をナット３に固定している。このため、ナット３に対する循環部品５の径方向及び軸方向のそれぞれの位置決めが図られる。また、循環部品５ごとに４つの係合凸部２６が４つの係合凹部１６に係合するため、循環部品５が本体部１８の中心軸回りに回転することが防止される。

本例では、図１５に示すように、側板部２５の径方向外側部のうちの円周方向中間部のみを、軸方向に塑性変形させて、当該部分に係合凸部２６を形成している。これにより、係合凸部２６を形成する際に、側板部２５の円周方向一方側の端部（基端部）に変形が生じることで、本体部１８に変形が生じることを抑制している。

循環部品５をナット３に対して取り付けた状態で、循環溝９の１対の開口部は、円周方向反対側に開口し、ナット側ボールねじ溝７の軸方向に隣り合うねじ溝にそれぞれ接続される。これにより、循環溝９は、負荷路８の始点と終点とにそれぞれ接続される。そして、循環溝９と、軸側ボールねじ溝６とナット側ボールねじ溝７（のおよそ１巻きの範囲）との間に形成された負荷路８とにより、１つのサーキットを構成する。負荷路８の始点及び終点とは、別な言い方をすれば、負荷路８と循環溝９との接続点である。なお、負荷路８の始点と終点とは、ねじ軸２とナット３との軸方向に関する相対変位の方向（相対回転方向）が変わり、ボール４の移動方向が変化することに伴って、入れ替わる。

以上のような本例のボールねじ装置１によれば、ボール４の円滑な循環を可能とする、循環部品５の固定構造を実現できる。
すなわち、本例では、循環部品５を、径方向内側面に循環溝９を備える本体部１８ではなく、本体部１８から円周方向両側に外れた位置に備えられた１対の固定部１９を塑性変形させてなる係合凸部２６を、ナット３の外周面に備えられた取付凹溝１３の係合凹部１６に対して係合させることで、循環部品５をナット３に対して固定している。このため、係合凸部２６を形成する際に、パンチ２８から側板部２５に加えられる力が、本体部１８に伝わることを抑制できる。したがって、側板部２５に係合凸部２６を形成する際に、本体部１８の径方向内側面に形成された循環溝９に変形が生じることを抑制できる。この結果、循環溝９の内側でボール４の詰まりが発生することを抑制でき、ボール４の円滑な循環を実現できる。

加えて、本例では、側板部２５の径方向外側部のうちの円周方向中間部のみを、軸方向に塑性変形させて、当該部分に係合凸部２６を形成しているため、本体部１８に変形が生じることを有効に抑制できる。

また、本例の循環部品５の固定構造によれば、前述した従来構造のような、径方向外側への変位を防止するための抜け止め部１１２（図２３参照）を、循環部品５に設ける必要がない。すなわち、本例では、固定部１９ごとに備えられた１対の係合凸部２６を、１対の係合凹部１６に対しそれぞれ係合させることで、ナット３に対する循環部品５の径方向外側への変位を不能とすることができる。このため、循環部品５に、抜け止め部１１２を設ける必要がなく、循環部品５の小型化を図れる。また、循環部品５をナット３に対して径方向外側から取り付けることが可能になるため、組み立て作業工数の低減を図れる。

また、薄板平板状の側板部２５の径方向外側部を押し曲げることで、係合凸部２６を形成しているため、係合凸部２６の軸方向への張り出し量（突出量）を大きく確保することができ、係合凸部２６と係合凹部１６との係り代を十分に確保できる。また、側板部２５に係合凸部２６を形成する際に、基板部２４を溝底面１４に載置した状態で、パンチ２８を径方向内側に向けて移動させるため、溝底面１４を受け面として利用できる。このため、パンチ２８から側板部２５へと効率良く力を伝えることが可能になり、側板部２５を十分に塑性変形させられる。したがって、係合凸部２６を係合凹部１６に向けてしっかりと押し込み、係合させることができる。したがって、本例の固定構造によれば、ナット３に対する循環部品５の固定力を十分に確保することができ、循環部品５が、ナット３に対してがたつくことを有効に防止できる。さらに、側板部２５のうちで、係合凸部２６から径方向内側に外れた部分を溝壁面１５に押し付けることができるため、循環部品５がナット３に対して軸方向に変位することを有効に抑制できる。

また、取付凹溝１３に備えられた軸方向に対向する１対の係合凹部１６の溝底部同士の軸方向幅を、係合凹部１６のうち、取付孔１０に近い側部分である円周方向一方側部で、取付孔１０に近づくほど狭くしている。このため、１対の係合凹部１６に対して係合した１対の係合凸部２６が、円周方向一方側に変位することを抑制できる。したがって、循環部品５が、ナット３に対して円周方向に変位するのを抑制することもできる。

また、固定部１９ごとに備えられた１対の係合凸部２６を、１対の係合凹部１６に対しそれぞれ係合させることで、ナット３に対する循環部品５の径方向及び軸方向の位置決めを図れるため、本体部１８を取付孔１０に挿入することで、ナット３に対する循環部品５の位置決めを図る必要がない。したがって、取付孔１０の形状精度及び寸法精度を緩和することができ、取付孔１０の加工コストを低減することができる。

また、固定部１９の断面形状を略Ｕ字形状としており、固定部１９の開口幅（１対の側板部２５同士の間隔）を広く確保できるため、１対の側板部２５同士の間にパンチ２８を径方向外側から容易に挿入することができる。このため、パンチ２８の形状精度を緩和することができ、加工コストの低減を図る上で有利になる。

本例では、１対の固定部１９の配列方向が円周方向に向くように、ナット３の外周面のうち、取付孔１０の円周方向両側に１対の取付凹溝１３を形成している。このため、１対の取付凹溝を取付孔１０の軸方向両側に配置する場合に比べて、ナット３の軸方向寸法が増大するのを防止できる。特に本例では、取付凹溝１３の中心線を、取付孔１０の中心軸に対し直交し、かつ、ねじ軸２の中心軸に直交する仮想平面上に配置しているため、ナット３の軸方向寸法の増大を効果的に抑えられる。また、取付凹溝１３の中心線を、ねじ軸２の中心軸に直交する仮想平面上に配置しているため、取付凹溝１３の加工コストの低減を図れるとともに、循環部品５の取付作業の作業性を向上することもできる。

また、取付孔１０を、内周面に１対の内周平坦面部１１を有する断面長円形状としているため、１対の取付凹溝１３をエンドミルなどの切削工具を用いて加工する際に、内周平坦面部１１を切削工具の位置決めの基準面として利用できる。このため、加工工数の低減を図れ、加工コストの低減を図れる。

本例のボールねじ装置１では、循環部品５を、取付孔１０及び１対の取付凹溝１３のそれぞれから径方向外側に張り出さないように、取付孔１０及び１対の取付凹溝１３の内側に配置しているため、ボールねじ装置１が大型化することを抑制できる。また、ナット３に対し他の部材を取り付ける際に、循環部品５が邪魔になることを防止できる。

本例では、循環部品５を、１対の固定部１９の配列方向に関する中央部を中心とした回転対称形状としているため、循環部品５の組み付け方向の制約を緩和することができる。このため、組み立て工数を低減することができ、組立コストを低減する上で有利になる。

［実施の形態の第２例］
実施の形態に第２例について、図１６～図１９を用いて説明する。

本例のボールねじ装置１ａでは、循環部品５ａが備える１対の固定部１９ａの構成を、実施の形態の第１例の構造から変更している。具体的には、１対の固定部１９ａのそれぞれを、取付凹溝１３の溝幅方向に一致する軸方向に離隔して配置され、取付凹溝１３の１対の溝壁面１５のそれぞれに対して対向する（重ね合わせる）ように配置される、１対の側板部２５のみから構成している。このため、１対の固定部１９ａのそれぞれは、取付凹溝１３の溝底面１４に載置される基板部を備えていない。

以上のような本例のボールねじ装置１ａによれば、側板部２５のそれぞれを溝壁面１５に対して強く押し付けることが可能になるため、循環部品５ａがナット３に対して径方向及び軸方向のそれぞれに変位することを有効に抑制できる。また、実施の形態の第１例の構造に比べて、２つの基板部を省略できるため、循環部品５ａの軽量化を図ることもできる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第３例］
実施の形態の第３例について、図２０を用いて説明する。

本例のボールねじ装置１ｂでは、ナット３ａが備える取付凹溝１３ａの溝壁面１５ａに形成する係合凹部１６ａの形状を、実施の形態の第１例及び第２例の構造から変更している。具体的には、係合凹部１６ａを、先細りの断面形状のうち、半円形状の断面形状としている。

そして、側板部２５の径方向外側部を押し曲げてなる係合凸部２６を、係合凹部１６ａの内面に押し付けている。具体的には、図２０中に実線で示すように、係合凸部２６の軸方向先端部を、係合凹部１６ａの内面に押し付けるか、図２０中に破線で示すように、係合凹部１６ａの内面に沿って湾曲するように折り曲げられた係合凸部２６の径方向内側面全体を、係合凹部１６ａの内面に押し付ける。

以上のような本例のボールねじ装置１ｂの場合にも、係合凸部２６の軸方向先端部又は径方向内側面全体を、係合凹部１６ａの内面に押し付けることができ、係合凸部２６を、係合凹部１６ａに対して、径方向外側への変位を不能に係合させるとともに、軸方向の変位を不能に係合させることができる。なお、本例の構造は、実施の形態の第１例の構造に比べて、係合凸部２６と係合凹部１６ａとの接触面積が小さくなるため、係合力（固定力）は小さくなるが、循環部品５をナット３ａに固定する上では十分である。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

本発明を実施する場合に、実施の形態の各例の構造は、矛盾を生じない限り、適宜組み合わせて実施することができる。

本発明を実施する場合に、取付孔を挟むように配置される１対の取付凹溝は、実施の形態の各例で説明したように、取付孔の円周方向両側に配置される構造に限らず、取付孔の軸方向両側に配置することもできる。また、１対の取付凹溝を取付孔の円周方向両側に配置する場合にも、１対の取付凹溝の中心線を、ナット側ボールねじ溝のリード角と同じだけ、ねじ軸の中心軸に直交する仮想平面に対して傾斜させることもできる。また、本発明を実施する場合に、１対の固定部は、本体部の外周側面のうちの径方向中間部に備える構造に限らず、径方向外側の端部に備えることもできる。

本発明の技術的範囲からは外れるが、循環部品を合成樹脂製とすることもできる。この場合には、合成樹脂として、たとえばポリアミド６６樹脂に、グラスファイバーを適宜加えた繊維強化ポリアミド樹脂材料を使用することができる。また、必要に応じて、ポリアミド樹脂に、非晶性芳香族ポリアミド樹脂（変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉ）、低吸水脂肪族ポリアミド樹脂（ポリアミド１１樹脂、ポリアミド１２樹脂、ポリアミド６１０樹脂、ポリアミド６１２樹脂）を適宜加えることで、より耐水性を向上させることもできる。循環部品を合成樹脂製とする場合には、固定部に備える係合凸部を、ナットの取付凹溝に備えられた係合凹部に対して、スナップフィット式に係合させることができる。

１、１ａ、１ｂ ボールねじ装置
２ ねじ軸
３、３ａ ナット
４ ボール
５、５ａ 循環部品
６ 軸側ボールねじ溝
７ ナット側ボールねじ溝
８ 負荷路
９ 循環溝
１０ 取付孔
１１ 内周平坦面部
１２ 凹曲面部
１３、１３ａ 取付凹溝
１４ 溝底面
１５、１５ａ 溝壁面
１６、１６ａ 係合凹部
１７ 切削工具
１８ 本体部
１９、１９ａ 固定部
２０ 外周平坦面部
２１ 凸曲面部
２２ 平坦面
２３ 傾斜面
２４ 基板部
２５ 側板部
２６ 係合凸部
２７ 面取り部
２８ パンチ
２９ 肩部
１００ ボールねじ装置
１０１ ねじ軸
１０２ ナット
１０３ ボール
１０４ 循環部品
１０５ 軸側ボールねじ溝
１０６ ナット側ボールねじ溝
１０７ 負荷路
１０８ 循環溝
１０９ 取付孔
１１０ 本体部
１１１ 固定部
１１２ 抜け止め部
１１３ 突起部
１１４ かしめ部

Claims (10)

1. 外周面に螺旋状の軸側ボールねじ溝を有するねじ軸と、
   内周面に螺旋状のナット側ボールねじ溝を有するとともに、前記ナット側ボールねじ溝の一部を切り欠くように、径方向に貫通した取付孔を有するナットと、
   前記軸側ボールねじ溝と前記ナット側ボールねじ溝とからなる螺旋状の負荷路を転動する複数のボールと、
   前記取付孔の内側に取り付けられ、前記負荷路の始点と終点とをつなぐ循環溝を径方向内側面に有する、循環部品と、を備え、
   前記ナットは、外周面のうちの前記取付孔を挟んだ両側部分に、それぞれが直線状に伸長しかつ前記取付孔に開口した１対の取付凹溝を有しており、
   前記１対の取付凹溝のそれぞれは、平坦面状の溝底面と、それぞれの径方向中間部に係合凹部が形成された１対の溝壁面とを有しており、
   前記循環部品は、金属製であり、前記取付孔の内側に配置される本体部と、前記本体部の外周側面からそれぞれ反対方向に向けて張り出し、前記１対の取付凹溝の内側に配置される１対の固定部とを有しており、
   前記１対の固定部のそれぞれは、前記取付凹溝の溝幅方向に離隔し、かつ、互いに対向して配置された１対の側板部を有し、
   前記１対の側板部は、前記取付凹溝に備えられた１対の前記係合凹部に対して係合することで、前記ナットに対する前記循環部品の径方向外側への変位及び前記取付凹溝の溝幅方向への変位をそれぞれ不能とする、１対の係合凸部を有し、
   前記係合凸部は、塑性変形によって前記係合凹部の内面に押し付けられるかしめ部である、
   ボールねじ装置。
2. 前記１対の固定部のそれぞれは、前記溝底面に載置され、前記取付凹溝の溝幅方向に関して両側の端部が前記１対の側板部の径方向内側の端部につながった、基板部をさらに有する、請求項１に記載のボールねじ装置。
3. 前記係合凹部のそれぞれは、先細りの断面形状を有する、請求項１～２のうちのいずれかに記載のボールねじ装置。
4. 前記係合凹部のそれぞれは、三角形の断面形状を有する、請求項３に記載のボールねじ装置。
5. 前記本体部は、前記取付孔の内側に緩く挿入されている、請求項１～４のうちのいずれかに記載のボールねじ装置。
6. 前記１対の取付凹溝は、前記取付孔の円周方向両側に配置されている、請求項１～５のうちのいずれかに記載のボールねじ装置。
7. 前記１対の取付凹溝のそれぞれの中心線は、前記取付孔の中心軸に対し直交し、かつ、前記ねじ軸の中心軸に直交する仮想平面上に存在している、請求項６に記載のボールねじ装置。
8. 前記取付孔は、長円形の断面形状を有し、内周面に１対の内周平坦面部を有している、請求項１～７のうちのいずれかに記載のボールねじ装置。
9. 前記１対の内周平坦面部のそれぞれと、前記１対の溝壁面のそれぞれとは、互いに平行に配置されている、請求項８に記載のボールねじ装置。
10. 前記循環部品は、前記１対の固定部の配列方向に関して中央部を中心とした回転対称形状を有する、請求項１～９のうちのいずれかに記載のボールねじ装置。

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