ボールねじ機構
【課題】加工の無駄を省き、ボールねじ機構の信頼性を高め、製造の自由度が向上するボールねじ機構の製造方法を提供する。
【解決手段】循環路2bはナット2の内周面に直接形成されるため、図9に示すように、雌ねじ溝2aと循環路2bとの間を滑らかに接続し、段差を設けないようにできるので、雌ねじ溝2aと循環溝2bとの間をボール3が通過しても、異音や作動トルク変動(ひっかかり等)を生じることがなく、また寿命低下等を抑制することができる。
【解決手段】循環路2bはナット2の内周面に直接形成されるため、図9に示すように、雌ねじ溝2aと循環路2bとの間を滑らかに接続し、段差を設けないようにできるので、雌ねじ溝2aと循環溝2bとの間をボール3が通過しても、異音や作動トルク変動(ひっかかり等)を生じることがなく、また寿命低下等を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般産業用機械に組付けられたり、或いは自動車、船舶等に使用されたりするボールねじ機構に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッションやパーキングブレーキなどを手動でなく、電動モータの力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いる電動アクチュエータには、電動モータから伝達される回転運動を高効率で軸線方向運動に変換するために、ボールねじ機構が用いられる場合がある。
【0003】
しかるに、通常、ボールねじ機構は、ねじ軸と、ナットと、両者間に形成された転走路内を転動するボールとからなるが、いわゆるコマ式のボールねじ機構においては、転走路の一端から他端へとボールを戻すために、コマをナットに取り付けている(特許文献1参照)。又、ナットの雌ねじ溝は、螺旋状に刃物を形成したタップ工具を用いてナットの内周面を切削加工することで形成できる(特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平11−270648号公報
【特許文献2】特開2005−69265号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかるに、従来技術の製造方法によれば、
(1)加工されるナット内周面においては、実際にボールが挿入されて使用される部分以外に雌ねじ溝の切削が行われ、不必要な加工が行われている。
(2)加工されるナット内周面においては、実際にボールが挿入されて使用される転走路以外の部分(不使用溝という)にもついても雌ねじ溝の切削が行われるが、ボールねじ組立の際に、かかる不使用溝に誤ってボールが挿入されると、ボールが詰まって作動不良を起こす恐れがある。
(3)タップ工具の切り歯は、ナットに最初に挿入する側の先端から後方に向かって徐々に切削量を増して行くようなテーパ状になっている為、工具の径方向及び軸方向寸法が増大し、加工機及び加工法に制約が伴うという問題がある。
【0006】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、加工の無駄を省き、ボールねじ機構の信頼性を高め、製造の自由度が向上するボールねじ機構の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第1の本発明のボールねじ機構の製造方法は、外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構の製造方法において、
前記ナットの雌ねじ溝は、前記雌ねじ溝に対応する形状の刃物を有する工具を、自転させつつ公転させて切削加工することを特徴とする。
【0008】
第2の本発明のボールねじ機構の製造方法は、外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構の製造方法において、
前記ナットの循環路は、塑性加工により前記ナットの内周面に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
第1の本発明によれば、前記ナットの雌ねじ溝は、前記雌ねじ溝に対応する形状の刃物を有する工具を、自転させつつ公転させて切削加工するので、一般的なタップ工具を用いる場合と比較し、ボールが転送する雌ねじ溝以外の切削加工を極力抑制できるので、加工時間が短縮され、刃物の損耗を抑制できる。又、一般的なタップ工具では外径がナットの内径より大きいため、加工の自由度が制限されるが、本発明の刃物は、例えば比較的細い回転軸の外周に一つ形成すれば足りるので、これにより加工の自由度を増大させることができる。更に、組み付け時において、従来のタップ工具にて形成される不使用溝のような部位を極力形成することなく加工できるので、ボールが誤って挿入されやすい部位を減らすことにより誤組等の不具合を回避できる。尚、「雌ねじ溝に対応する形状の刃物」とは、刃物の切削面が雌ねじ溝の断面形状に一致するか、それに近似する形状を有することをいう。
【0010】
前記ナットの循環路は、塑性加工により前記ナットの内周面に形成されると好ましい。
【0011】
例えば、コマ式ボールねじ機構では、一般に循環溝が成形されているコマをナットへ組付けることが行われる。しかるに、コマ式ボールねじ機構では、ボールが転送する雌ねじ溝と、コマに成形された循環溝との間に段差が生じることが避けられず、結果として、無視できない異音、作動トルク変動、寿命低下が発生する恐れがある。これに対し本発明によれば、コマを用いることなく、ナットの内周面に循環溝を直接形成するので、循環溝と雌ねじ溝との間に段差が形成されることがなく、滑らかに接続できるので、循環溝と雌ねじ溝との間をボールが通過しても、異音や作動トルク変動を生じることがなく、また寿命低下等を抑制することができる。
【0012】
前記ナットの循環路は、前記雌ねじ溝と同時に焼入処理されると好ましい。
【0013】
コマ式ボールねじ機構では、コマをナットへ組付ける場合には製造コストを押える目的で、コマ本体をカシメなどで塑性変形させて、ナットに固定することが行われることが多い(特開2001−289301号公報参照)。従って、コマは塑性変形しやすいように、硬度をある程度下げる必要が生じる。一方、コマに成形された循環溝は、一般的に硬度をあげることが、ボールねじ機構の高速性能や寿命にとって良いとされている。従って硬度を上げるとカシメがしにくくなり、硬度を下げるとボールねじ機構の高速性能や寿命が低下するという相反する問題がある。これに対し本発明によれば、コマを用いることなく、ナットの内周面に循環溝を直接形成するので、ナット本体を焼入処理する際に同時に循環路にも焼入処理が行われる為、ボールが転送する循環溝の硬度が上昇し、ボールねじの高速性能を高め長寿命化が向上することとなる。尚、焼入処理として高周波焼き入れを用いた場合、従来のようにコマの取り付け孔を有するナットにおいて、コマ孔周辺の局所オーバーヒートが発生する恐れがあるが、本発明によれば本来的にコマ孔がないため、このような不具合を回避できる。また、粒界酸化層を低減できるという利点もある。
【0014】
第2の本発明によれば、前記ナットの循環路は、塑性加工により前記ナットの内周面に形成されるので、容易に形成できると共に、前記雌ねじ溝に対応する形状の刃物を有する工具を、自転させつつ公転させて切削加工を併せて行うことで、前記循環路と前記雌ねじ溝とを段差なく接続させることができ、異音、作動トルク変動、寿命低下等を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本実施の形態であるボールねじ機構の軸線方向断面図である。
【図2】図1に示すナットをII-II線で切断して矢印方向に見た図である。
【図3】図3(a)は中空円筒部材と金型の断面図、図3(b)は図3(a)の構成を矢印IIIB方向に見た図であり、図3(c)は図3(b)の金型を矢印IIIC方向に見た図である。
【図4】図4(a)は、中空円筒部材の鍛造加工後における軸線方向断面図であり、図4(b)は、中空円筒部材の鍛造加工後における斜視図である。
【図5】図5(a)は、中空円筒部材の切削加工の状態を示す斜視図であり、図5(b)は、図5(a)に示す中空円筒部材と切削工具を矢印VA方向に見た図である。
【図6】図6(a)は、中空円筒部材の切削加工後における軸線方向断面図であり、図6(b)は、中空円筒部材の切削加工後における斜視図である。
【図7】中空円筒部材の焼入処理の状態を示す軸線方向断面図である。
【図8】比較例にかかるコマ式ボールねじ機構の軸線直交方向断面図である。
【図9】図8の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図である。
【図10】図1に示す本実施の形態の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図である。
【図11】図11(a)は中空円筒部材と金型の断面図、図11(b)は図11(a)の構成を矢印XIB方向に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態にかかる製造方法により製造したボールねじ機構の軸線方向断面図である。図2は、図1に示すナットをII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図1において、不図示の被駆動部材に連結され、回転不能且つ軸線方向にのみ移動可能に支持されたねじ軸1の外周面には、雄ねじ溝1aが形成されている。不図示のハウジングに対して回転のみ可能に支持された円筒状のナット2は、ねじ軸1を包囲するように配置され、内周面に、2列の雌ねじ溝2a(図2参照)と、各雌ねじ溝2bに接続する循環路2bとを形成している。複数のボール3が、対向する両ねじ溝間に形成された螺旋状の転走路内を転動し、循環路2bを介して戻るように配置されている。
【0017】
次に、本実施の形態にかかる製造方法について説明する。まず、ナットの素材であるフランジ付きの中空円筒部材の内周面に、循環溝を形成する。図3は、循環溝を形成する工程を示す図であり、図3(a)は中空円筒部材と金型の断面図、図3(b)は図3(a)の構成を矢印IIIB方向に見た図であり、図3(c)は図3(b)の金型を矢印IIIC方向に見た図である。ここでは、図3に示すような金型Mを用いて鍛造加工を行う。金型Mは、中空円筒部材の内径より小径の外径を有する円筒状であって、その外表面に図3(b)、(c)に示すようなS字状の凸部Maを2つ形成している。凸部Maは、循環路2bの形状に対応している。
【0018】
かかる金型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、更に金型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(P)し、鍛造加工を行う。すると、図4に示すように、凸部Maが中空円筒部材Nの内周面に転写され、くぼんだ2つの循環路2bが形成される。
【0019】
次に、循環路2bを形成した中空円筒部材Nの内周面に、雌ねじ溝を形成する。図5は、雌ねじ溝を形成する工程を示す図である。ここでは、図5に示すような切削工具Tを用いて切削加工を行う。切削工具Tは、回転軸Taの外周に、刃物Tbを形成している。刃物Tbの切削面(周方向に対向する面)は、雌ねじ溝2aの形状に一致する。回転軸Taは、その軸線O回りに回転(図5(b)のA)するが、それとは独立して偏心軸Q回りに公転(図5(b)のB)する。尚、このように切削工具Tを自転及び公転させる機構としては、例えば遊星歯車機構(不図示)の遊星歯車に回転軸Taを連結した構成が考えられるが、それに限られない。
【0020】
この切削加工を行う場合、中空円筒部材Nの端面近辺では自転する刃物の公転軌道を、自転する刃物Tbが中空円筒部材Nの内周面に接触しないよう公転軌道中心よりに逃がすことが必要となる。更に図5に示すように、切削工具Tの回転軸Taを所定の軸線方向位置で半径方向外方にシフトさせ、雌ねじ溝2aのピッチで軸線方向に送り出しながら公転させつつ、より速い速度で自転させることで、360度未満の螺旋状の雌ねじ溝2aを、中空円筒部材Nの内周面に切削形成することができる。このとき、循環路2bに軸線方向位置及び位相を合わせることで、図6に示すように、各循環路2bが雌ねじ溝2aの両端に接続するように形成できる。図5に示す切削工具Tでは、2本の雌ねじ溝2aを形成するために、同じ中空円筒部材Nについて2回切削加工することになるが、回転軸Ta上に刃物Tbを2つ形成すれば、一度の切削加工で形成できる。
【0021】
次に、循環路2b及び雌ねじ溝2aを形成した中空円筒部材Nの内周面に、焼入処理を行う。図7は、高周波焼入の処理工程を示す図である。ここでは、図7に示すように、中空円筒状部材Nの内部にコイルCを配置し、高周波電源EからコイルCに高周波電流を流す事で、中空円筒状部材Nの内周面に高周波焼入れを行う。以上の工程により、ナット2を製造することができる。
【0022】
本実施の形態によれば、中空円筒状部材Nにコマの取り付け孔を形成していないので、オーバーヒートの熱処理不具合等が無く、高周波焼入れを行うのに適している。また中空円筒状部材Nの内周面に一度に焼入れを行うことで、耐摩耗性に優れた雌ねじ溝2a及び循環路2bを形成でき、その場合に粒界酸化を抑制できる。
【0023】
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磨耗し、循環不良の原因となる。これに対し、本実施の形態によれば、雌ねじ溝2aのみならず循環路2b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。
【0024】
図8は、比較例にかかるコマ式ボールねじ機構の軸線直交方向断面図であり、図9は、図8の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図であるが、3次元的奥行きは廃止し、模式的に表している。図10は、図1に示す本実施の形態の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図であるが、3次元的奥行きは廃止し、模式的に表している。図8,9に示す比較例は、ナット2の取り付け孔2cに、循環路4aを有するコマ4を組み付けている点のみが異なる。
【0025】
ねじ軸1の雄ねじ溝1aとナット2の雌ねじ溝2aにより形成される転送路は、ボール3の外径にほぼ近似した螺旋状の空間となる。よって図8に示すように、循環路4aをコマ4に形成して、ナット2’に組み付けた場合、循環路4aの導入部は、ナット2の雌ねじ溝2aよりも径方向で外方に逃げていなくてはならず、それにより雌ねじ溝2aと循環路4aとの間には段差Δが生じる。コマ4を別部材とすると、段差Δを0にする事は一般的には困難である。これに対し、本実施の形態によれば、循環路2bはナット2の内周面に直接形成されるため、図9に示すように、雌ねじ溝2aと循環路2bとの間(図10のD部)を滑らかに接続し、段差を設けないようにできるので、雌ねじ溝2aと循環溝2bとの間をボール3が通過しても、異音や作動トルク変動(ひっかかり等)を生じることがなく、また寿命低下等を抑制することができる。
【0026】
更に、比較例の構成では、図8に示すように、ナット2’の内周面には軸線方向にわたって雌ねじ溝2aが形成される。かかる場合、軸線方向における取り付け孔2c、2cの間に形成された雌ねじ溝(不要溝)2a’と、それに対向する雄ねじ溝1aとの間に、点線で示すようにボール3を誤って組み付けると、ボール3が転送できずにねじ軸1とナット2がロックしてしまう恐れがある。これに対し本実施の形態によれば、図9に示すように、軸線方向における循環溝2b、2bの間に雌ねじ溝を形成しないので、ボール3が誤って組み付けられる余地がなく、作動不良を招く恐れがない。
【0027】
図11は、変形例にかかる循環溝を形成する工程を示す図であり、図11(a)は中空円筒部材と金型の断面図、図11(b)は図11(a)の構成を矢印XIB方向に見た図である。図3に示す工程の場合、金型Mの両端のみを支持しているので、プレス圧Pが強大であると金型Mが撓み、循環溝を精度良く転写形成できない恐れがある。
【0028】
これに対し本変形例では、中空円筒部材Nの中央に孔Naを形成し、ここを通した支持柱SCで金型Mの中央を更に支持するようにしている。従って、金型Mは両端と中央の三点で支持されるため、例えプレス圧Pが強大であっても金型Mの撓みが顕著に減少し、循環溝を精度良く転写形成できる。尚、本変形例で用いる中空円筒部材Nは、2つの雌ねじ溝2aの間において、これらに連通しないようにして孔Naが形成されるため、ここからボール3が脱落する恐れはない。孔Naは、ボールねじ機構の使用中、不図示の蓋部材で遮蔽されても良い。
【0029】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【0030】
1 ねじ軸
2 ナット
3 ボール
N 中空円筒部材
T 切削工具
C コイル
E 高周波電源
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般産業用機械に組付けられたり、或いは自動車、船舶等に使用されたりするボールねじ機構に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッションやパーキングブレーキなどを手動でなく、電動モータの力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いる電動アクチュエータには、電動モータから伝達される回転運動を高効率で軸線方向運動に変換するために、ボールねじ機構が用いられる場合がある。
【0003】
しかるに、通常、ボールねじ機構は、ねじ軸と、ナットと、両者間に形成された転走路内を転動するボールとからなるが、いわゆるコマ式のボールねじ機構においては、転走路の一端から他端へとボールを戻すために、コマをナットに取り付けている(特許文献1参照)。又、ナットの雌ねじ溝は、螺旋状に刃物を形成したタップ工具を用いてナットの内周面を切削加工することで形成できる(特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平11−270648号公報
【特許文献2】特開2005−69265号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかるに、従来技術の製造方法によれば、
(1)加工されるナット内周面においては、実際にボールが挿入されて使用される部分以外に雌ねじ溝の切削が行われ、不必要な加工が行われている。
(2)加工されるナット内周面においては、実際にボールが挿入されて使用される転走路以外の部分(不使用溝という)にもついても雌ねじ溝の切削が行われるが、ボールねじ組立の際に、かかる不使用溝に誤ってボールが挿入されると、ボールが詰まって作動不良を起こす恐れがある。
(3)タップ工具の切り歯は、ナットに最初に挿入する側の先端から後方に向かって徐々に切削量を増して行くようなテーパ状になっている為、工具の径方向及び軸方向寸法が増大し、加工機及び加工法に制約が伴うという問題がある。
【0006】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、加工の無駄を省き、ボールねじ機構の信頼性を高め、製造の自由度が向上するボールねじ機構の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第1の本発明のボールねじ機構の製造方法は、外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構の製造方法において、
前記ナットの雌ねじ溝は、前記雌ねじ溝に対応する形状の刃物を有する工具を、自転させつつ公転させて切削加工することを特徴とする。
【0008】
第2の本発明のボールねじ機構の製造方法は、外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構の製造方法において、
前記ナットの循環路は、塑性加工により前記ナットの内周面に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
第1の本発明によれば、前記ナットの雌ねじ溝は、前記雌ねじ溝に対応する形状の刃物を有する工具を、自転させつつ公転させて切削加工するので、一般的なタップ工具を用いる場合と比較し、ボールが転送する雌ねじ溝以外の切削加工を極力抑制できるので、加工時間が短縮され、刃物の損耗を抑制できる。又、一般的なタップ工具では外径がナットの内径より大きいため、加工の自由度が制限されるが、本発明の刃物は、例えば比較的細い回転軸の外周に一つ形成すれば足りるので、これにより加工の自由度を増大させることができる。更に、組み付け時において、従来のタップ工具にて形成される不使用溝のような部位を極力形成することなく加工できるので、ボールが誤って挿入されやすい部位を減らすことにより誤組等の不具合を回避できる。尚、「雌ねじ溝に対応する形状の刃物」とは、刃物の切削面が雌ねじ溝の断面形状に一致するか、それに近似する形状を有することをいう。
【0010】
前記ナットの循環路は、塑性加工により前記ナットの内周面に形成されると好ましい。
【0011】
例えば、コマ式ボールねじ機構では、一般に循環溝が成形されているコマをナットへ組付けることが行われる。しかるに、コマ式ボールねじ機構では、ボールが転送する雌ねじ溝と、コマに成形された循環溝との間に段差が生じることが避けられず、結果として、無視できない異音、作動トルク変動、寿命低下が発生する恐れがある。これに対し本発明によれば、コマを用いることなく、ナットの内周面に循環溝を直接形成するので、循環溝と雌ねじ溝との間に段差が形成されることがなく、滑らかに接続できるので、循環溝と雌ねじ溝との間をボールが通過しても、異音や作動トルク変動を生じることがなく、また寿命低下等を抑制することができる。
【0012】
前記ナットの循環路は、前記雌ねじ溝と同時に焼入処理されると好ましい。
【0013】
コマ式ボールねじ機構では、コマをナットへ組付ける場合には製造コストを押える目的で、コマ本体をカシメなどで塑性変形させて、ナットに固定することが行われることが多い(特開2001−289301号公報参照)。従って、コマは塑性変形しやすいように、硬度をある程度下げる必要が生じる。一方、コマに成形された循環溝は、一般的に硬度をあげることが、ボールねじ機構の高速性能や寿命にとって良いとされている。従って硬度を上げるとカシメがしにくくなり、硬度を下げるとボールねじ機構の高速性能や寿命が低下するという相反する問題がある。これに対し本発明によれば、コマを用いることなく、ナットの内周面に循環溝を直接形成するので、ナット本体を焼入処理する際に同時に循環路にも焼入処理が行われる為、ボールが転送する循環溝の硬度が上昇し、ボールねじの高速性能を高め長寿命化が向上することとなる。尚、焼入処理として高周波焼き入れを用いた場合、従来のようにコマの取り付け孔を有するナットにおいて、コマ孔周辺の局所オーバーヒートが発生する恐れがあるが、本発明によれば本来的にコマ孔がないため、このような不具合を回避できる。また、粒界酸化層を低減できるという利点もある。
【0014】
第2の本発明によれば、前記ナットの循環路は、塑性加工により前記ナットの内周面に形成されるので、容易に形成できると共に、前記雌ねじ溝に対応する形状の刃物を有する工具を、自転させつつ公転させて切削加工を併せて行うことで、前記循環路と前記雌ねじ溝とを段差なく接続させることができ、異音、作動トルク変動、寿命低下等を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本実施の形態であるボールねじ機構の軸線方向断面図である。
【図2】図1に示すナットをII-II線で切断して矢印方向に見た図である。
【図3】図3(a)は中空円筒部材と金型の断面図、図3(b)は図3(a)の構成を矢印IIIB方向に見た図であり、図3(c)は図3(b)の金型を矢印IIIC方向に見た図である。
【図4】図4(a)は、中空円筒部材の鍛造加工後における軸線方向断面図であり、図4(b)は、中空円筒部材の鍛造加工後における斜視図である。
【図5】図5(a)は、中空円筒部材の切削加工の状態を示す斜視図であり、図5(b)は、図5(a)に示す中空円筒部材と切削工具を矢印VA方向に見た図である。
【図6】図6(a)は、中空円筒部材の切削加工後における軸線方向断面図であり、図6(b)は、中空円筒部材の切削加工後における斜視図である。
【図7】中空円筒部材の焼入処理の状態を示す軸線方向断面図である。
【図8】比較例にかかるコマ式ボールねじ機構の軸線直交方向断面図である。
【図9】図8の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図である。
【図10】図1に示す本実施の形態の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図である。
【図11】図11(a)は中空円筒部材と金型の断面図、図11(b)は図11(a)の構成を矢印XIB方向に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態にかかる製造方法により製造したボールねじ機構の軸線方向断面図である。図2は、図1に示すナットをII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図1において、不図示の被駆動部材に連結され、回転不能且つ軸線方向にのみ移動可能に支持されたねじ軸1の外周面には、雄ねじ溝1aが形成されている。不図示のハウジングに対して回転のみ可能に支持された円筒状のナット2は、ねじ軸1を包囲するように配置され、内周面に、2列の雌ねじ溝2a(図2参照)と、各雌ねじ溝2bに接続する循環路2bとを形成している。複数のボール3が、対向する両ねじ溝間に形成された螺旋状の転走路内を転動し、循環路2bを介して戻るように配置されている。
【0017】
次に、本実施の形態にかかる製造方法について説明する。まず、ナットの素材であるフランジ付きの中空円筒部材の内周面に、循環溝を形成する。図3は、循環溝を形成する工程を示す図であり、図3(a)は中空円筒部材と金型の断面図、図3(b)は図3(a)の構成を矢印IIIB方向に見た図であり、図3(c)は図3(b)の金型を矢印IIIC方向に見た図である。ここでは、図3に示すような金型Mを用いて鍛造加工を行う。金型Mは、中空円筒部材の内径より小径の外径を有する円筒状であって、その外表面に図3(b)、(c)に示すようなS字状の凸部Maを2つ形成している。凸部Maは、循環路2bの形状に対応している。
【0018】
かかる金型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、更に金型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(P)し、鍛造加工を行う。すると、図4に示すように、凸部Maが中空円筒部材Nの内周面に転写され、くぼんだ2つの循環路2bが形成される。
【0019】
次に、循環路2bを形成した中空円筒部材Nの内周面に、雌ねじ溝を形成する。図5は、雌ねじ溝を形成する工程を示す図である。ここでは、図5に示すような切削工具Tを用いて切削加工を行う。切削工具Tは、回転軸Taの外周に、刃物Tbを形成している。刃物Tbの切削面(周方向に対向する面)は、雌ねじ溝2aの形状に一致する。回転軸Taは、その軸線O回りに回転(図5(b)のA)するが、それとは独立して偏心軸Q回りに公転(図5(b)のB)する。尚、このように切削工具Tを自転及び公転させる機構としては、例えば遊星歯車機構(不図示)の遊星歯車に回転軸Taを連結した構成が考えられるが、それに限られない。
【0020】
この切削加工を行う場合、中空円筒部材Nの端面近辺では自転する刃物の公転軌道を、自転する刃物Tbが中空円筒部材Nの内周面に接触しないよう公転軌道中心よりに逃がすことが必要となる。更に図5に示すように、切削工具Tの回転軸Taを所定の軸線方向位置で半径方向外方にシフトさせ、雌ねじ溝2aのピッチで軸線方向に送り出しながら公転させつつ、より速い速度で自転させることで、360度未満の螺旋状の雌ねじ溝2aを、中空円筒部材Nの内周面に切削形成することができる。このとき、循環路2bに軸線方向位置及び位相を合わせることで、図6に示すように、各循環路2bが雌ねじ溝2aの両端に接続するように形成できる。図5に示す切削工具Tでは、2本の雌ねじ溝2aを形成するために、同じ中空円筒部材Nについて2回切削加工することになるが、回転軸Ta上に刃物Tbを2つ形成すれば、一度の切削加工で形成できる。
【0021】
次に、循環路2b及び雌ねじ溝2aを形成した中空円筒部材Nの内周面に、焼入処理を行う。図7は、高周波焼入の処理工程を示す図である。ここでは、図7に示すように、中空円筒状部材Nの内部にコイルCを配置し、高周波電源EからコイルCに高周波電流を流す事で、中空円筒状部材Nの内周面に高周波焼入れを行う。以上の工程により、ナット2を製造することができる。
【0022】
本実施の形態によれば、中空円筒状部材Nにコマの取り付け孔を形成していないので、オーバーヒートの熱処理不具合等が無く、高周波焼入れを行うのに適している。また中空円筒状部材Nの内周面に一度に焼入れを行うことで、耐摩耗性に優れた雌ねじ溝2a及び循環路2bを形成でき、その場合に粒界酸化を抑制できる。
【0023】
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磨耗し、循環不良の原因となる。これに対し、本実施の形態によれば、雌ねじ溝2aのみならず循環路2b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。
【0024】
図8は、比較例にかかるコマ式ボールねじ機構の軸線直交方向断面図であり、図9は、図8の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図であるが、3次元的奥行きは廃止し、模式的に表している。図10は、図1に示す本実施の形態の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図であるが、3次元的奥行きは廃止し、模式的に表している。図8,9に示す比較例は、ナット2の取り付け孔2cに、循環路4aを有するコマ4を組み付けている点のみが異なる。
【0025】
ねじ軸1の雄ねじ溝1aとナット2の雌ねじ溝2aにより形成される転送路は、ボール3の外径にほぼ近似した螺旋状の空間となる。よって図8に示すように、循環路4aをコマ4に形成して、ナット2’に組み付けた場合、循環路4aの導入部は、ナット2の雌ねじ溝2aよりも径方向で外方に逃げていなくてはならず、それにより雌ねじ溝2aと循環路4aとの間には段差Δが生じる。コマ4を別部材とすると、段差Δを0にする事は一般的には困難である。これに対し、本実施の形態によれば、循環路2bはナット2の内周面に直接形成されるため、図9に示すように、雌ねじ溝2aと循環路2bとの間(図10のD部)を滑らかに接続し、段差を設けないようにできるので、雌ねじ溝2aと循環溝2bとの間をボール3が通過しても、異音や作動トルク変動(ひっかかり等)を生じることがなく、また寿命低下等を抑制することができる。
【0026】
更に、比較例の構成では、図8に示すように、ナット2’の内周面には軸線方向にわたって雌ねじ溝2aが形成される。かかる場合、軸線方向における取り付け孔2c、2cの間に形成された雌ねじ溝(不要溝)2a’と、それに対向する雄ねじ溝1aとの間に、点線で示すようにボール3を誤って組み付けると、ボール3が転送できずにねじ軸1とナット2がロックしてしまう恐れがある。これに対し本実施の形態によれば、図9に示すように、軸線方向における循環溝2b、2bの間に雌ねじ溝を形成しないので、ボール3が誤って組み付けられる余地がなく、作動不良を招く恐れがない。
【0027】
図11は、変形例にかかる循環溝を形成する工程を示す図であり、図11(a)は中空円筒部材と金型の断面図、図11(b)は図11(a)の構成を矢印XIB方向に見た図である。図3に示す工程の場合、金型Mの両端のみを支持しているので、プレス圧Pが強大であると金型Mが撓み、循環溝を精度良く転写形成できない恐れがある。
【0028】
これに対し本変形例では、中空円筒部材Nの中央に孔Naを形成し、ここを通した支持柱SCで金型Mの中央を更に支持するようにしている。従って、金型Mは両端と中央の三点で支持されるため、例えプレス圧Pが強大であっても金型Mの撓みが顕著に減少し、循環溝を精度良く転写形成できる。尚、本変形例で用いる中空円筒部材Nは、2つの雌ねじ溝2aの間において、これらに連通しないようにして孔Naが形成されるため、ここからボール3が脱落する恐れはない。孔Naは、ボールねじ機構の使用中、不図示の蓋部材で遮蔽されても良い。
【0029】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【0030】
1 ねじ軸
2 ナット
3 ボール
N 中空円筒部材
T 切削工具
C コイル
E 高周波電源
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸を包囲するように配置され、内周面に雌ねじ溝と、前記雌ねじ溝の両端を連結する循環路とを形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構の製造方法において、
前記ナットの雌ねじ溝は、前記雌ねじ溝に対応する形状の刃物を有する工具を、自転させつつ公転させて切削加工することを特徴とするボールねじ機構の製造方法。
【請求項2】
前記ナットの循環路は、塑性加工により前記ナットの内周面に形成されることを特徴とする請求項1に記載のボールねじ機構の製造方法。
【請求項3】
前記ナットの循環路は、前記雌ねじ溝と同時に焼入処理されることを特徴とする請求項2に記載のボールねじ機構の製造方法。
【請求項4】
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構の製造方法において、
前記ナットの循環路は、塑性加工により前記ナットの内周面に形成されることを特徴とするボールねじ機構の製造方法。
【請求項1】
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸を包囲するように配置され、内周面に雌ねじ溝と、前記雌ねじ溝の両端を連結する循環路とを形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構の製造方法において、
前記ナットの雌ねじ溝は、前記雌ねじ溝に対応する形状の刃物を有する工具を、自転させつつ公転させて切削加工することを特徴とするボールねじ機構の製造方法。
【請求項2】
前記ナットの循環路は、塑性加工により前記ナットの内周面に形成されることを特徴とする請求項1に記載のボールねじ機構の製造方法。
【請求項3】
前記ナットの循環路は、前記雌ねじ溝と同時に焼入処理されることを特徴とする請求項2に記載のボールねじ機構の製造方法。
【請求項4】
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、を有するボールねじ機構の製造方法において、
前記ナットの循環路は、塑性加工により前記ナットの内周面に形成されることを特徴とするボールねじ機構の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2012−82961(P2012−82961A)
【公開日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−252137(P2011−252137)
【出願日】平成23年11月18日(2011.11.18)
【分割の表示】特願2007−124643(P2007−124643)の分割
【原出願日】平成19年5月9日(2007.5.9)
【出願人】(000004204)日本精工株式会社 (8,378)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年11月18日(2011.11.18)
【分割の表示】特願2007−124643(P2007−124643)の分割
【原出願日】平成19年5月9日(2007.5.9)
【出願人】(000004204)日本精工株式会社 (8,378)
【Fターム(参考)】
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