JP2015190471A

JP2015190471A - ball screw

Info

Publication number: JP2015190471A
Application number: JP2014065518A
Authority: JP
Inventors: 美香子平野; Mikako Hirano; 直志服部; Naoshi Hattori; 辰徳清水; Tatsunori Shimizu; 慎介平野; Shinsuke Hirano
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2015-11-02

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ball screw which has three or more circulation rows, is reducible in size, has a high-load capacity, eliminates an out-ball, and is achieved in the elongation of a life and high efficiency.SOLUTION: In a ball screw which is fit to a top window 6 protrusively formed at a flank part of a nut 3, and comprises a top member 5 which is formed with a connecting groove 5a with a rolling passage as a surrounding passage, the top member 5 is molded of a sintered alloy by MIM, screw grooves 3a of the nut 3 have three or more circulation rows, a solid lubricant 14 is embedded into only the screw groove 3a of a non-circulation row adjacent to the screw groove 3 being the circulation row out of these screw grooves 3a, an embedding depth of the solid lubricant 14 is set not shallower than a half of a depth of the screw groove 3a, size reduction and a high-load capacity are thereby promoted, thus contributing to lubrication even if the solid lubricant falls into the screw groove of the circulation row due to an impact and vibration, efficiency and a life can be improved, and reliability can be enhanced by eliminating an out-ball.

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に関する。 The present invention relates to a ball screw used for various machine tools such as an electric discharge machine or a tapping center, or an electric power steering or actuator of an automobile.

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。 The ball screw is composed of a screw shaft having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface, a nut externally fitted to the screw shaft, and a spiral screw groove formed on the inner peripheral surface, and both opposing screw grooves. It is equipped with a large number of balls accommodated in the formed rolling path and a circulation mechanism having the rolling path as a circuit path, and is used as a motion conversion mechanism that linearly moves the screw shaft by rotating the nut, for example. ing.

近年、自動車用のボールねじは、車両への搭載性や燃費向上等へのニーズからボールねじの小型化、高負荷容量化が求められている。こうした状況下で、さらなる小型化、高負荷容量化が要求されており、ボールサイズの小型化、循環列の複列化が求められている。このようなボールねじでは、ボールを組み込む際、組立性が悪く、ボールが循環列から外れてしまうことがある。このように、循環列とはならない箇所、すなわち、本来ならばボールが存在してはならない箇所にボールが存在することをアウトボールと言われているが、このアウトボールは循環できないため、ボールねじに寿命低下や効率低下が生じる。 2. Description of the Related Art In recent years, ball screws for automobiles have been required to have smaller ball screws and higher load capacities because of the need for mounting on vehicles and improving fuel efficiency. Under these circumstances, further downsizing and higher load capacity are required, and downsizing of the ball size and double row of circulation rows are required. In such a ball screw, when assembling the ball, the assemblability is poor, and the ball may come off the circulation line. In this way, it is said that a ball is present at a place that is not a circulation line, that is, a place where a ball should not be present, but this out-ball cannot be circulated. Decrease in service life and efficiency.

また、２列までの循環列のボールねじであれば、循環列の両側から検査器具を使ってアウトボールが発生していないかを確認することができるが、３列以上の循環列を有するボールねじでは、中央の循環列については検査ができないため、アウトボールの検出をするのが困難になる。 In addition, if the ball screw has a circulation row of up to two rows, it can be confirmed from the both sides of the circulation row whether or not an out-ball has occurred by using an inspection instrument. With screws, it is difficult to detect an outball because the central circulation row cannot be inspected.

このような課題を解決したボールねじの代表的な一例を図４に示す。このボールねじは、回転ナット５１の内ねじ溝５２同士を連結する連結溝５３を有する複数の駒部材５４を回転ナット５１に取り付けると共に、ボールねじ軸（図示せず）と内ねじ溝５２との間に形成された転動路５５には、複数のボール（図示せず）が連なって配置されている。転動路５５のうち、駒部材５４に挟まれてボールが循環しない非循環部５６には、この非循環部５６を埋める詰め物５７が配置されている。これにより、非循環部５６にボールが混入するのを防止することができる（例えば、特許文献１参照。）。 FIG. 4 shows a typical example of a ball screw that solves such a problem. In this ball screw, a plurality of piece members 54 having connecting grooves 53 for connecting the inner screw grooves 52 of the rotating nut 51 are attached to the rotating nut 51, and a ball screw shaft (not shown) and the inner screw groove 52 are connected. A plurality of balls (not shown) are arranged in a row on the rolling path 55 formed therebetween. In the rolling path 55, a padding 57 that fills the non-circulating part 56 is disposed in the non-circulating part 56 that is sandwiched between the piece members 54 and does not circulate. Thereby, it can prevent that a ball | bowl mixes in the non-circulation part 56 (for example, refer patent document 1).

然しながら、このような従来のボールねじでは、衝撃や振動の際、詰め物５７が内ねじ溝（循環溝）５２に落下すると、効率や寿命の低下に繋がると共に、非循環部５６全てを埋めるとなると材料の無駄が生じる。 However, in such a conventional ball screw, when the padding 57 falls into the internal thread groove (circulation groove) 52 during impact or vibration, the efficiency and life are reduced, and all the non-circulation portion 56 is filled. Material waste occurs.

また、循環列に詰め物をしたものとして、図５（ａ）、（ｂ）に示すボールねじが提案されている。このボールねじ５８は、回転不可で、かつ軸方向移動可能なボールねじ軸５９と、このボールねじ軸５９に対向して内周に内ねじ溝６０を有し、回転可能で、かつ軸方向移動不可なナット６１と、ボールねじ軸５９と内ねじ溝６０との間に形成された転動路６６に連なって配置され、ナット６１とボールねじ軸５９の間で力を伝達するための複数のボール６２とを備えている。 Further, ball screws shown in FIGS. 5A and 5B have been proposed as stuffing in a circulation line. The ball screw 58 has a ball screw shaft 59 that cannot rotate and can move in the axial direction, and an inner screw groove 60 on the inner periphery facing the ball screw shaft 59, and can rotate and move in the axial direction. A plurality of nuts 61 and a rolling path 66 formed between the ball screw shaft 59 and the inner screw groove 60 are arranged in succession to transmit force between the nut 61 and the ball screw shaft 59. And a ball 62.

ボールねじ軸５９にボール循環用の連結溝６３が形成され、遮蔽部材６４が装着されている。連結溝６３は、ボールねじ軸５９の外ねじ溝６５同士を連結し、ボール６２を循環させる溝である。遮蔽部材６４は、ボール６２を元の外ねじ溝６５に戻すための案内部材であり、その端面６４ａが案内面とされる。なお、連結溝６３および遮蔽部材６４に変えて、図示しない連結溝を有する駒部材をボールねじ軸５９に装着するようにしても良い。これにより、コンパクト化が可能で、ボール６２を循環させるための循環部材を負荷の少ない位置に容易に配置することができ、長寿命化が可能となる（例えば、特許文献２参照。）。 A connection groove 63 for ball circulation is formed on the ball screw shaft 59, and a shielding member 64 is mounted. The connecting groove 63 is a groove for connecting the external screw grooves 65 of the ball screw shaft 59 to circulate the ball 62. The shielding member 64 is a guide member for returning the ball 62 to the original external thread groove 65, and its end surface 64a is used as a guide surface. Instead of the connection groove 63 and the shielding member 64, a piece member having a connection groove (not shown) may be mounted on the ball screw shaft 59. As a result, it is possible to reduce the size, and it is possible to easily arrange the circulating member for circulating the ball 62 at a position where the load is small, and it is possible to extend the life (for example, see Patent Document 2).

然しながら、この従来のボールねじ５８は、遮蔽部材６４が螺旋状の線材で構成され、ボール６２を元の外ねじ溝６５に戻すための案内部材としての機能を備えているが、それ自体はボールねじ５８の潤滑に寄与して効率や寿命を向上させることはない。また、これ以外にも、固形潤滑剤を非循環列に設けたボールねじとして、特許文献３や特許文献４が知られている。 However, this conventional ball screw 58 has a function as a guide member for returning the ball 62 to the original outer screw groove 65, in which the shielding member 64 is formed of a spiral wire rod, but is itself a ball. It does not contribute to lubrication of the screw 58 and improve efficiency and life. In addition to this, Patent Document 3 and Patent Document 4 are known as ball screws in which a solid lubricant is provided in a non-circulating train.

特開２００２−２３５８２９号公報JP 2002-235829 A 特開２００３−２１２１７号公報JP 2003-21217 A 特開平０６−２４９３１９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-249319 特開平０７−１１９８０８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-119808

然しながら、これらの特許文献３や特許文献４はいずれも２列の循環列の間の非循環列に詰めるものであり、アウトボール対策としてのボールねじではない。したがって、３列以上の循環列を有するボールねじにおいて、小型化、高負荷容量化を図りつつ、アウトボールを解消すると共に、長寿命化と高効率を図ったボールねじが望まれていた。 However, these Patent Document 3 and Patent Document 4 are all packed in a non-circulation line between two circulation lines, and are not ball screws as an out-ball countermeasure. Therefore, in a ball screw having three or more circulation rows, there has been a demand for a ball screw that achieves long life and high efficiency while eliminating out-balls while reducing the size and increasing the load capacity.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、３列以上の循環列を有し、小型化、高負荷容量化を図りつつ、アウトボールを解消すると共に、長寿命化と高効率を図ったボールねじを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has three or more circulation rows, while eliminating downballing while reducing the size and increasing the load capacity, extending the life and increasing the efficiency. It aims at providing the ball screw which aimed at.

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ナットと、対向する両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、前記ナットのねじ溝が３列以上の循環列を有し、当該ナットのねじ溝のうち非循環列のねじ溝に固体潤滑剤が埋設されている。 In order to achieve such an object, the invention according to claim 1 of the present invention includes a screw shaft having a spiral thread groove formed on the outer peripheral surface thereof, and is externally fitted to the screw shaft and spirally formed on the inner peripheral surface. And a plurality of balls accommodated in a rolling path formed by opposing screw grooves, wherein the nut has three or more rows of thread grooves. The solid lubricant is embedded in the thread groove of the non-circulating row among the thread grooves of the nut.

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ナットと、対向する両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、ナットのねじ溝が３列以上の循環列を有し、当該ナットのねじ溝のうち非循環列のねじ溝に固体潤滑剤が埋設されているので、小型化、高負荷容量化を図ることができ、例え、固体潤滑剤が衝撃や振動によって循環列のねじ溝に落下しても、ボールねじの潤滑に寄与して効率や寿命を向上させることができると共に、アウトボールを解消することができ、信頼性を高めたボールねじを提供することができる。 Thus, a screw shaft having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface, a nut externally fitted to the screw shaft and having a spiral thread groove formed on the inner peripheral surface, and both opposing screw grooves. A ball screw having a plurality of balls accommodated in a formed rolling path, wherein the screw groove of the nut has three or more circulation rows, and the screw groove of the non-circulation row among the screw grooves of the nut Since the solid lubricant is embedded in the cylinder, it is possible to reduce the size and increase the load capacity.For example, even if the solid lubricant falls into the thread groove of the circulation train due to impact or vibration, it can lubricate the ball screw. It is possible to contribute to improve efficiency and life, and to eliminate the out-ball, and to provide a ball screw with improved reliability.

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ナットのねじ溝が３列以上の循環列を有し、これらねじ溝のうち循環列となるねじ溝の隣の非循環列のねじ溝のみに前記固体潤滑剤が埋設されていれば、小型化、高負荷容量化を図ることができ、効果的にアウトボールを解消することができる。 Preferably, as in the invention according to claim 2, the screw groove of the nut has three or more circulation rows, and the screw groove of the non-circulation row adjacent to the screw groove that becomes the circulation row among these screw grooves. If the solid lubricant is embedded only in this case, it is possible to reduce the size and increase the load capacity, and to effectively eliminate the outball.

また、請求項３に記載の発明のように、前記固体潤滑剤の埋設深さが前記ねじ溝の深さの１／２以上に設定されていれば、組立時にボールが循環列から外れて非循環列に紛れ込むのを防止し、所望の寿命や効率を確保し、信頼性を高めることができる。 Further, as in the third aspect of the present invention, if the embedded depth of the solid lubricant is set to ½ or more of the depth of the thread groove, the ball is not detached from the circulation line during assembly. It is possible to prevent intrusion into the circulation train, secure a desired life and efficiency, and improve reliability.

また、請求項４に記載の発明のように、前記ボールねじが、ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された駒部材を備え、この駒部材が焼結合金からＭＩＭによって成形されていれば、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。 Further, as in the invention according to claim 4, the piece in which the ball screw is fitted into a piece window drilled in the body portion of the nut, and a connecting groove having the rolling path as a circulation path is formed. If a member is provided and this piece member is formed from a sintered alloy by MIM, it can be easily and accurately formed into a desired shape and size even if it has a high workability and a complicated shape.

また、請求項５に記載の発明のように、前記駒部材が、前記駒窓に嵌挿される胴部と、この胴部から前記ナットの径方向外方側に延びる頭部とを備え、この頭部に、他の部分よりも外径面が凹む凹み部が形成されると共に、この凹み部から立ち上がり、円弧状周面を有する複数のガイド壁が周方向等配に形成され、これら複数のガイド壁を前記駒窓の縁部側に塑性変形させて形成した加締部によって前記駒部材が前記ナットに固定されていれば、作業性を向上させることができると共に、駒部材のガタツキの発生を抑制し、円滑なボールの循環が得られる。 Further, as in the invention described in claim 5, the piece member includes a body portion that is fitted into the piece window, and a head portion that extends from the body portion to the radially outward side of the nut, The head is formed with a recessed portion whose outer diameter surface is recessed from the other portions, and a plurality of guide walls having an arcuate peripheral surface are formed at equal intervals in the circumferential direction, rising from the recessed portion. If the piece member is fixed to the nut by a caulking portion formed by plastically deforming the guide wall on the edge side of the piece window, workability can be improved, and rattling of the piece member can occur. And smooth circulation of the ball can be obtained.

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ナットと、対向する両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、前記ナットのねじ溝が３列以上の循環列を有し、当該ナットのねじ溝のうち非循環列のねじ溝に固体潤滑剤が埋設されているので、小型化、高負荷容量化を図ることができ、例え、固体潤滑剤が衝撃や振動によって循環列のねじ溝に落下しても、ボールねじの潤滑に寄与して効率や寿命を向上させることができると共に、アウトボールを解消することができ、信頼性を高めたボールねじを提供することができる。 The ball screw according to the present invention is opposed to a screw shaft having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface, and a nut externally fitted to the screw shaft and having a helical thread groove formed on the inner peripheral surface. A ball screw having a plurality of balls accommodated in a rolling path formed by both screw grooves, wherein the screw groove of the nut has three or more circulation rows, and the non-of the screw grooves of the nut Since the solid lubricant is embedded in the thread groove of the circulation row, it is possible to reduce the size and increase the load capacity.For example, even if the solid lubricant falls into the thread groove of the circulation row due to impact or vibration, Contributing to the lubrication of the ball screw can improve the efficiency and life, and can eliminate the out-ball and provide a ball screw with improved reliability.

（ａ）は、本発明に係るボールねじの一実施形態を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のナットのＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した横断面図である。(A) is a top view which shows one Embodiment of the ball screw which concerns on this invention, (b) is the cross-sectional view cut | disconnected along the II-II line | wire of the nut of (a). 図１（ａ）のナットの展開図である。It is an expanded view of the nut of Fig.1 (a). 図１（ａ）のナットのねじ溝を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the thread groove of the nut of Fig.1 (a). 従来のボールねじのナットの内径側を示す展開図である。It is an expanded view which shows the internal diameter side of the nut of the conventional ball screw. （ａ）は、他の従来のボールねじの断面正面図、（ｂ）は、同上破断側面図である。(A) is a cross-sectional front view of another conventional ball screw, and (b) is a cutaway side view of the above.

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る転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された駒部材とを備えたボールねじにおいて、前記駒部材が焼結合金からＭＩＭによって成形されると共に、前記ナットのねじ溝が３列以上の循環列を有し、これらねじ溝のうち循環列のとなるねじ溝の隣の非循環列のねじ溝のみに固体潤滑剤が埋設され、この固体潤滑剤の埋設深さが前記ねじ溝の深さの１／２以上に設定されている。 A screw shaft having a spiral thread groove formed on the outer peripheral surface, a nut externally fitted to the screw shaft and having a spiral thread groove formed on the inner peripheral surface, and a roller formed by both opposing screw grooves. A ball provided with a plurality of balls accommodated in a moving path, and a piece member that is fitted to a piece window formed in the trunk portion of the nut and has a connecting groove having the rolling path as a circulation path. In the screw, the piece member is formed from a sintered alloy by MIM, and the screw groove of the nut has three or more circulation rows, and the non-adjacent one of the screw grooves adjacent to the screw groove serving as the circulation row. A solid lubricant is embedded only in the thread groove of the circulation row, and the embedded depth of the solid lubricant is set to be 1/2 or more of the depth of the thread groove.

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、本発明に係るボールねじの一実施形態を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のナットのＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した横断面図、図２は、図１（ａ）のナットの展開図、図３は、図１（ａ）のナットのねじ溝を示す要部断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1A is a plan view showing an embodiment of a ball screw according to the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line II-II of the nut of FIG. FIG. 3A is a developed view of the nut of FIG. 1A, and FIG.

図１（ａ）に示すボールねじ１は、例えば、ギヤボックス等、大きな荷重が負荷される用途に使用され、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、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多数のボール４と、これらボール４の循環用部材となる駒部材５とを備えている。そして、このボールねじ１は、ボール４の循環列が少なくとも３列設けられている。 A ball screw 1 shown in FIG. 1 (a) is used for an application in which a large load is applied, such as a gear box, and a screw shaft 2 having a helical thread groove 2a formed on an outer peripheral surface, and the screw shaft. 2, a nut 3 having a spiral thread groove 3 a formed on the inner peripheral surface, a plurality of balls 4 accommodated in a rolling path formed by the opposing thread grooves 2 a, 3 a, and these A piece member 5 serving as a circulation member of the ball 4 is provided. The ball screw 1 is provided with at least three circulation rows of balls 4.

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。なお、ボール４の循環用部材として駒部材５を例示したが、本発明は、駒部材方式に限らず、例えば、リターンチューブであっても良い。 The cross-sectional shape of each thread groove 2a, 3a may be a circular arc shape or a Gothic arc shape, but here, it has a Gothic arc shape that allows a large contact angle with the ball 4 and a small axial clearance. Is formed. Thereby, the rigidity with respect to an axial load becomes high and generation | occurrence | production of a vibration can be suppressed. In addition, although the piece member 5 was illustrated as a circulation member of the ball | bowl 4, this invention is not restricted to a piece member system, For example, a return tube may be sufficient.

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ねじ溝３ａの一部を切欠く断面略円形の駒窓６が穿設され、この駒窓６に対応して断面円形の駒部材５が嵌合されている。駒部材５は、胴部９から外径側（ナット３の径方向外方側）に延びる頭部１０を備えている。胴部９は、ナット３の駒窓６の形状（円孔）に対応するように断面が円形に形成されて駒窓６に嵌合される。また、頭部１０は、他の部分よりも外径面が凹む凹み部１１が形成され、この凹み部１１から外径側へ立ち上がり、円弧状周面を有する複数のガイド壁１２が周方向等配に形成されている。これにより、後述する加締部１３となるガイド壁１２の位置の最適化を容易に図ることができ、作業性を向上させることができると共に、駒部材のガタツキの発生を抑制し、円滑なボールの循環が得られる。 As shown in FIG.1 (b), the cylindrical nut 3 is bored with a frame window 6 having a substantially circular cross section that penetrates the inner and outer peripheral surfaces and cuts out a part of the thread groove 3a. A piece member 5 having a circular cross section is fitted to the piece window 6. The piece member 5 includes a head portion 10 that extends from the body portion 9 to the outer diameter side (the radially outer side of the nut 3). The body portion 9 is formed in a circular cross section so as to correspond to the shape (circular hole) of the piece window 6 of the nut 3 and is fitted to the piece window 6. Further, the head portion 10 is formed with a recessed portion 11 whose outer diameter surface is recessed more than other portions, and the plurality of guide walls 12 having an arcuate peripheral surface rise from the recessed portion 11 toward the outer diameter side in the circumferential direction or the like. Is formed. This facilitates optimization of the position of the guide wall 12 that will be the caulking portion 13 to be described later, improves workability, suppresses the occurrence of rattling of the piece member, and smooth balls. A circulation of is obtained.

駒部材５は駒窓６に嵌挿され、ガイド壁１２を加締治具（図示せず）によって駒窓６の縁部６ａ側に密着する状態まで塑性変形させて形成した加締部１３によって駒部材５はナット３に固定される。また、駒窓６の縁部６ａは所定の傾斜角θからなるテーパ状に形成され、２０〜４５°の範囲に設定されている。これ以上加締量が増えていくと加締部１３に割れが発生して信頼性が損なわれると共に、傾斜角θが２０°未満では、加締部１３のスプリングバックで駒部材５にガタが生じ、位置決め精度や固定力に問題が生じ好ましくない。 The piece member 5 is fitted into the piece window 6 and is formed by a crimping portion 13 formed by plastically deforming the guide wall 12 to a state in which the guide wall 12 is in close contact with the edge 6a side of the piece window 6 by a crimping jig (not shown). The piece member 5 is fixed to the nut 3. Further, the edge portion 6a of the piece window 6 is formed in a tapered shape having a predetermined inclination angle θ, and is set in a range of 20 to 45 °. If the amount of crimping is further increased, the crimped portion 13 is cracked and reliability is impaired, and if the inclination angle θ is less than 20 °, the piece member 5 is loose due to the springback of the crimped portion 13. This causes a problem in positioning accuracy and fixing force, which is not preferable.

駒部材５の内方には、ねじ溝３ａの隣合う１周分同士を連結する連結溝５ａが形成され、この連結溝５ａとねじ溝３ａの略１周の部分とでボール４の転動路を構成している。すなわち、転動路内の内外のねじ溝２ａ、３ａ間に介在された多数のボール４は、ねじ溝２ａ、３ａに沿って転動し、そして、駒部材５の連結溝５ａに案内され、ねじ軸２のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝３ａに戻り、再びねじ溝２ａ、３ａに沿って転動する。なお、ここでは、駒窓６の加工性の面から駒部材５の断面が円形のものを例示したが、これに限らず、例えば、小判形状であっても良い。 A connecting groove 5a is formed on the inner side of the piece member 5 so as to connect adjacent ones of the screw grooves 3a, and the ball 4 rolls between the connecting groove 5a and the substantially one part of the screw groove 3a. Constitutes the road. That is, a large number of balls 4 interposed between the inner and outer screw grooves 2a and 3a in the rolling path roll along the screw grooves 2a and 3a, and are guided by the connecting grooves 5a of the piece member 5, After overcoming the thread of the screw shaft 2, it returns to the adjacent screw groove 3a and rolls along the screw grooves 2a, 3a again. In addition, although the circular thing of the cross section of the piece member 5 was illustrated here from the surface of the workability of the piece window 6, it is not restricted to this, For example, an oval shape may be sufficient.

駒部材５の連結溝５ａは、ナット３の隣接するねじ溝３ａ、３ａ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いる（図２参照）。したがって、その両駒窓縁７、７は、ナット３の隣接するねじ溝３ａの溝縁部８に合致するように連結溝５ａがねじ溝３ａに接続されている。また、連結溝５ａの深さは、ボール４が連結溝５ａ内で図示しないねじ軸におけるねじ溝のねじ山を越えることができる深さとされている。 The connecting groove 5a of the piece member 5 is formed to be curved in an S shape so as to smoothly connect the adjacent screw grooves 3a, 3a of the nut 3 (see FIG. 2). Therefore, the connecting groove 5a is connected to the screw groove 3a so that both the frame window edges 7 and 7 match the groove edge 8 of the adjacent screw groove 3a of the nut 3. Further, the depth of the connecting groove 5a is set to such a depth that the ball 4 can exceed the thread of the screw groove on the screw shaft (not shown) in the connecting groove 5a.

本実施形態では、駒部材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（ＭｅｔａｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ）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。 In this embodiment, the piece member 5 is made of a sintered alloy prepared by adjusting a metal powder into a plastic shape and molding it with an injection molding machine. In this injection molding, first, metal powder and a binder made of plastic and wax are kneaded by a kneader, and the kneaded product is granulated into pellets. The granulated pellets are molded by so-called MIM (Metal Injection Molding), which is supplied to a hopper of an injection molding machine and pushed into a mold in a heated and melted state. A sintered alloy formed by such an MIM can be easily and accurately formed into a desired shape / dimension even if it has a high workability and a complicated shape.

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。駒部材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、駒部材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。 As the metal powder, a material that can be subsequently carburized and hardened, for example, C (carbon) is 0.13 wt%, Ni (nickel) is 0.21 wt%, Cr (chromium) is 1.1 wt%, Cu (copper) Exemplifies SCM415 which is 0.04 wt%, Mn (manganese) is 0.76 wt%, Mo (molybdenum) is 0.19 wt%, Si (silicon) is 0.20 wt%, and the rest is Fe (iron). Can do. The piece member 5 is performed by adjusting the carburizing quenching and tempering temperatures. In addition to this, the material of the piece member 5 contains 3.0 to 10.0 wt% of Ni, and is excellent in workability and corrosion resistance (FEN8 of Japan Powder Metallurgy Industry Standard), or C is 0.1. It may be a precipitation hardening stainless steel SUS630 made of 07 wt%, Cr 17 wt%, Ni 4 wt%, Cu 4 wt%, and the rest made of Fe or the like. This SUS630 can appropriately increase the surface hardness in the range of 20 to 33 HRC by solution heat treatment, and can ensure toughness and high hardness.

駒部材５をＳＣＭ４１５等の浸炭材で形成する場合は、駒部材５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ると共に、高周波テンパー装置を用いて、図１（ｂ）に示す加締部１３、すなわち、ガイド壁１２が焼戻しされ、硬さが１５〜３０ＨＲＣの範囲になるように設定されている。これにより、加締部１３となるガイド壁１２の靭性が高くなると共に、駒部材５をナット３に加締固定する際に割れ等が発生するのを防止することができる。 When the piece member 5 is formed of a carburized material such as SCM415, the piece member 5 is hardened by carburizing and quenching and tempering temperature adjustment, or by carburizing and quenching so that the surface hardness is in the range of 30 to 40 HRC. At the same time, the caulking portion 13 shown in FIG. 1B, that is, the guide wall 12 is tempered using a high-frequency temper device, and the hardness is set to be in the range of 15 to 30 HRC. Thereby, the toughness of the guide wall 12 serving as the crimping portion 13 is increased, and cracks and the like can be prevented from occurring when the piece member 5 is crimped and fixed to the nut 3.

ボール４の組み込みは、ナット３の駒窓６に駒部材５をナット３の内径側から装着した後、ねじ軸２の軸端からナット３を当てがい、ボール４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１に移動させることによって行う。なお、これ以外にも、ナット３の駒窓６に駒部材５を装着した後、仮軸を用いてボール４を同様に挿入するようにしても良い。 The ball 4 is assembled by attaching the piece member 5 to the piece window 6 of the nut 3 from the inner diameter side of the nut 3 and then applying the nut 3 from the shaft end of the screw shaft 2 so that the ball 4 is placed between the screw grooves 2a and 3a. The nut 3 is rotated while being sequentially inserted into the screw shaft 1, and the nut 3 is moved to the screw shaft 1. In addition, after the piece member 5 is mounted on the piece window 6 of the nut 3, the ball 4 may be similarly inserted using a temporary shaft.

ここで、図２に示すように、ボール４は駒部材５を介して循環するが、ナット３のねじ溝３ａのうち、駒部材５に挟まれてボール４が循環しない非循環列には、固体潤滑剤１４が埋設されている。具体的には、固体潤滑剤１４は、ナット３のねじ溝３ａのうち、循環列となるねじ溝３ａの隣の非循環列のねじ溝３ａの溝底に埋設されている。この固体潤滑剤１４としては、基油にポリオールエステルを使用し、リチウム系の増ちょう剤からなるマルテンプＬＲＬ（協同油脂株式会社の商品名）、あるいは、基油にテトラエステルを使用し、リチウム系の増ちょう剤からなるマルテンプＳＲＬ（協同油脂株式会社の商品名）等のグリースにＭｏＳ_２やグラファイトを添加したものを例示することができる。なお、これ以外にも、例えば、ＭｏＳ_２やグラファイトをはじめ、ＰＴＦＥ（商品名：テフロン（登録商標））やふっ化黒鉛、窒化ほう素、二硫化タングステン（ＷＳ２）、メラミンシアヌレート（ＭＣＡ）等を例示することができる。 Here, as shown in FIG. 2, the ball 4 circulates through the piece member 5, but in the thread groove 3 a of the nut 3, the non-circulation row that is sandwiched by the piece member 5 and does not circulate the ball 4, A solid lubricant 14 is embedded. Specifically, the solid lubricant 14 is embedded in the groove bottom of the screw groove 3a of the non-circulation row adjacent to the screw groove 3a serving as the circulation row among the screw grooves 3a of the nut 3. As this solid lubricant 14, a polyol ester is used for the base oil, and Martemp LRL (trade name of Kyodo Yushi Co., Ltd.) made of a lithium-based thickener, or tetraester is used for the base oil, and a lithium-based lubricant. Examples include greases such as Multemp SRL (trade name of Kyodo Yushi Co., Ltd.) made of a thickener and added with MoS ₂ or graphite. Other than this, for example, MoS ₂ and graphite, PTFE (trade name: Teflon (registered trademark)), graphite fluoride, boron nitride, tungsten disulfide (WS2), melamine cyanurate (MCA), and the like. Can be illustrated.

このように、本実施形態では、ねじ溝３ａが３列以上の循環列を有し、これらねじ溝３ａのうち循環列のとなるねじ溝３ａの隣の非循環列のねじ溝３ａのみに固体潤滑剤１４を埋設しているので小型化、高負荷容量化を図ることができ、例え、固体潤滑剤１４が衝撃や振動によって循環列のねじ溝３ａに落下しても、ボールねじの潤滑に寄与して効率や寿命を向上させることができると共に、アウトボールを解消することができ、信頼性を高めたボールねじを提供することができる。 Thus, in this embodiment, the screw grooves 3a have three or more circulation rows, and only the screw grooves 3a in the non-circulation row adjacent to the screw grooves 3a that become the circulation row among these screw grooves 3a are solid. Since the lubricant 14 is embedded, it is possible to reduce the size and increase the load capacity. For example, even if the solid lubricant 14 falls into the thread groove 3a of the circulation row due to impact or vibration, the ball screw can be lubricated. It is possible to contribute to improve efficiency and life, and to eliminate the out-ball, and to provide a ball screw with improved reliability.

また、図３に示すように、ねじ溝３ａの溝底に埋設される固体潤滑剤１４の埋設深さＷは、ナット３のねじ溝３ａの深さＤの１／２以上に設定されている（Ｗ≧Ｄ／２）。この埋設深さＷがねじ溝３ａの深さＤの１／２未満になると、組立時にボール４が循環列から外れ、本来なら循環列とはならない非循環列に紛れ込んでしまう恐れがあるので、寿命低下や効率低下を招来して好ましくない。なお、上限は、加工性の観点から、ねじ溝３ａの深さＤに設定されている。 Further, as shown in FIG. 3, the embedding depth W of the solid lubricant 14 embedded in the groove bottom of the screw groove 3 a is set to ½ or more of the depth D of the screw groove 3 a of the nut 3. (W ≧ D / 2). If this embedment depth W is less than 1/2 of the depth D of the thread groove 3a, the ball 4 may be removed from the circulation train during assembly, and may be mixed into a non-circulation train that is not originally a circulation train. It is not preferable because it causes a decrease in life and efficiency. The upper limit is set to the depth D of the thread groove 3a from the viewpoint of workability.

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。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.

本発明に係るボールねじは、自動車のギヤボックス等、大きな荷重が負荷される用途に使用されるボールねじに適用することができる。 The ball screw according to the present invention can be applied to a ball screw used for an application in which a large load is applied, such as a gear box of an automobile.

１ボールねじ
２ねじ軸
２ａ、３ａねじ溝
３ナット
４ボール
５駒部材
５ａ連結溝
６駒窓
６ａ縁部
７駒窓縁
８溝縁部
９胴部
１０頭部
１１凹み部
１２ガイド壁
１３加締部
１４固体潤滑剤
５１回転ナット
５２、６０内ねじ溝
５３、６３連結溝
５４駒部材
５５、６６転動路
５６非循環部
５７詰め物
５８ボールねじ
５９ボールねじ軸
６１ナット
６２ボール
６４遮蔽部材
６５外ねじ溝
６４ａ遮蔽部材の端面
Ｄねじ溝の深さ
Ｗ固体潤滑剤の埋設深さ
θ 縁部の傾斜角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball screw 2 Screw shaft 2a, 3a Screw groove 3 Nut 4 Ball 5 Piece member 5a Connection groove 6 Piece window 6a Edge part 7 Piece window edge 8 Groove edge part 9 Body part 10 Head part 11 Recessed part 12 Guide wall 13 Caulking Part 14 Solid lubricant 51 Rotating nut 52, 60 Inner thread groove 53, 63 Connection groove 54 Piece member 55, 66 Rolling path 56 Non-circulating part 57 Stuff 58 Ball screw 59 Ball screw shaft 61 Nut 62 Ball 64 Shield member 65 Outside Thread groove 64a End face D of shielding member Thread groove depth W Solid lubricant embedding depth θ Inclination angle of edge

Claims

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、
前記ナットのねじ溝が３列以上の循環列を有し、当該ナットのねじ溝のうち非循環列のねじ溝に固体潤滑剤が埋設されていることを特徴とするボールねじ。 A screw shaft having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface;
A nut externally fitted to the screw shaft and having a spiral thread groove formed on the inner peripheral surface;
In a ball screw comprising: a plurality of balls accommodated in a rolling path formed by opposing screw grooves;
The ball screw characterized in that the screw groove of the nut has three or more circulation rows, and a solid lubricant is embedded in the screw groove of the non-circulation row among the screw grooves of the nut.

前記ナットのねじ溝のうち循環列となるねじ溝の隣の非循環列のねじ溝のみに前記固体潤滑剤が埋設されている請求項１に記載のボールねじ。 2. The ball screw according to claim 1, wherein the solid lubricant is embedded only in a screw groove of a non-circulation row adjacent to a screw groove serving as a circulation row of the screw grooves of the nut.

前記固体潤滑剤の埋設深さが前記ねじ溝の深さの１／２以上に設定されている請求項１または２に記載のボールねじ。 The ball screw according to claim 1 or 2, wherein an embedding depth of the solid lubricant is set to ½ or more of a depth of the screw groove.

前記ボールねじが、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された駒部材を備え、この駒部材が焼結合金からＭＩＭによって成形されている請求項１に記載のボールねじ。 The ball screw includes a piece member that is fitted into a piece window drilled in a body portion of the nut and has a connection groove that has the rolling path as a circulation path, and the piece member is made of a sintered alloy. The ball screw according to claim 1, wherein the ball screw is formed by MIM.

前記駒部材が、前記駒窓に嵌挿される胴部と、この胴部から前記ナットの径方向外方側に延びる頭部とを備え、この頭部に、他の部分よりも外径面が凹む凹み部が形成されると共に、この凹み部から立ち上がり、円弧状周面を有する複数のガイド壁が周方向等配に形成され、これら複数のガイド壁を前記駒窓の縁部側に塑性変形させて形成した加締部によって前記駒部材が前記ナットに固定されている請求項４に記載のボールねじ。 The piece member includes a body portion that is inserted into the piece window, and a head portion that extends from the body portion to the radially outward side of the nut, and the outer surface of the head portion is larger than that of other portions. A concave portion is formed, and a plurality of guide walls having an arcuate peripheral surface are formed in the circumferential direction with rising from the concave portion, and the plurality of guide walls are plastically deformed to the edge side of the piece window. The ball screw according to claim 4, wherein the piece member is fixed to the nut by a caulking portion that is formed.