JP2004050250A - Ball screw rolling method and shaft with ball screw - Google Patents

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JP2004050250A
JP2004050250A JP2002212648A JP2002212648A JP2004050250A JP 2004050250 A JP2004050250 A JP 2004050250A JP 2002212648 A JP2002212648 A JP 2002212648A JP 2002212648 A JP2002212648 A JP 2002212648A JP 2004050250 A JP2004050250 A JP 2004050250A
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ball screw
rolling
roll
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cylindrical
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Seiji Tsuchida
土田 誠治
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Toyoda Koki KK
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Toyoda Koki KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for controlling the length of an incomplete threaded portion formed in a rolling starting portion not longer than a permissible value only by the through-feed rolling. <P>SOLUTION: A rolling method of performing through-feed rolling of a ball screw on a columnar stock 18 between roll dies 10, is characterized in that a columnar part 14 and truncated conical parts 12 and 16 continuous to both ends of the columnar part 14 with the diameter thereof reducing outwardly are provided on the roll dies 10. The distance between the roll dies 10 is reduced in a positional relationship in which a columnar part 2 for form rolling the ball screw of the columnar stock 18 for form rolling of the ball screw overlaps the columnar part 14 of the roll dies in a range of 10 to 65% of the length in the axial direction of the columnar part 14 of the roll die. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじを転造する技術に関するものである。特に、ボールねじの不完全ねじ部の長さを短く転造する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図1は、自動車のパワーステアリング装置に用いられるシャフトを例示している。シャフトには、図1の左から右に向かって順に、小径円柱部A、ボールねじ部B、ラック歯部Cが形成されている。シャフトのラック歯部Cは、コラムシャフト下端に設けられたピニオン噛み合わされ、ラック・ピニオン機構を構成する。ボールねじ部Bは、モータによって回転されるボールねじナットに収容される。運転者がハンドルを操作するとコラムシャフトが回転し、ラック・ピニオン機構によってシャフトが軸方向に往復動する。シャフトが往復動すると、車輪が操舵される。モータがボールねじナットを回転させると、ボールねじナットがボールねじ部Bに軸方向の力を加え、これによってシャフトの往復動がアシストされる。
【0003】
シャフトを製造する場合、小径円柱部Aと、小径円柱部Aよりも大径なボールねじ転造用の円柱部と、ラック歯部Cが形成された中間素材を製造する。そして、ロールダイスで、中間素材のボールねじ転造用円柱部を小径円柱部A側からラック歯部C側に向けてスルーフィード転造し、ボールねじ部Bを完成させる。
ロールダイスには、円柱部と、その円柱部の両端に連続して外向きに径が減少する円錐台部が設けられている。スルーフィード転造を開始するに際しては、中間素材のボールねじ転造用円柱部が、ロールダイス円柱部の軸方向にオーバーラップする位置関係で2つのロールダイス間距離を接近させる。2つのロールダイス間距離が接近され、ボールねじ転造用円柱部がロールダイス円柱部間に挟まれると、中間素材は軸方向に送られ、ボールねじ転造用円柱部にボールねじ部Bが転造される。
【0004】
スルーフィード転造を開始するに際しての、ボールねじ転造用円柱部が、ロールダイス円柱部にオーバーラップする量(以下、「オーバーラップ量」と言う)は、ロールダイス円柱部の軸方向長さの80%以上とされている。
オーバーラップ量がロールダイス円柱部の軸方向長さの80%以上とされていると、ボールねじ転造用円柱部の転造開始部(小径円柱部A側の端部)は、ロールダイス円柱部と接した状態でロールダイス円柱部の軸方向に移動する距離が短くなり、ロールダイス円柱部のわずかな部分によってしか転造されない。従って、図2に示されているように、転造開始部に長さe+fの不完全ねじ部が形成されることが避けられない。このため、ボールねじ転造用円柱部を長さeだけ小径円柱部A側に延長しておいて転造する。転造後にeの範囲を切削加工等によって除去し、小径円柱部Aに仕上げる。なお、fは、ボールねじ部Bに許容される不完全ねじ部の長さである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の技術によれば、長さeだけ余分に転造しておき、その部分を後から切削加工等により除去しなければならず、加工工程が増え、シャフトの製造に時間とコストを要してしまう。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、転造開始部に形成される不完全ねじ部の長さを、転造加工のみによって許容値以下に抑えることが可能な技術を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用と効果】請求項1に記載の発明は、ロールダイス間で円柱状素材にボールねじをスルーフィード転造する方法である。この製造方法では、ロールダイスに、円柱部と、その円柱部の両端に連続して外向きに径が減少する円錐台部を設けておき、ボールねじを転造する円柱状素材を、ロールダイス円柱部の軸方向長さの10〜65%の範囲でロールダイス円柱部にオーバーラップする位置関係で、ロールダイス間距離を接近させ、ロールダイス円柱部を円柱状素材に当接させ転造を開始することを特徴とする。
【0007】
従来、円柱状素材にボールねじをスルーフィード転造するに際しては、ボールねじを転造する円柱状素材を、ロールダイス円柱部の軸方向長さの80以上%の範囲でロールダイス円柱部にオーバーラップする位置関係で、ロールダイス間距離を接近させ、ロールダイス円柱部を円柱素材に当接させて転造を開始していた。このような位置関係でロールダイス円柱部が円柱状素材を確りと掴んでいないと、スルーフィード転造を開始するときに円柱状素材が振れ回ってしまい、良好な転造結果が得られないと考えられていたからである。
発明者は、この常識にチャレンジし、鋭意種々の実験を繰り返した結果、ボールねじを転造する円柱状素材が、ロールダイス円柱部の軸方向長さの10〜65%の範囲でロールダイス円柱部にオーバーラップする位置関係で、ロールダイス間距離を接近させ、ロールダイス円柱部を円柱状素材に当接させて転造を開始しても、転造が良好に行われることを見出した。
上記の転造方法によれば、ボールねじを転造する円柱状素材の転造開始側は、ロールダイス円柱部によって良好に転造され、不完全ねじ部は転造開始側のわずかな範囲に形成されるのみである。このため、転造開始部に形成される不完全ねじ部の長さを許容値以下に抑えることができる。従って、余分に転造しておいて、その部分を後工程で除去する必要が無くなる。このため、良質なボールねじを安価に簡単に製造することができる。
【0008】
請求項2に記載のシャフトは、小径円柱部にボールねじ部が連続し、ボールねじ部に非転造部が連続している。本発明のシャフトは、ボールねじの小径円柱部側に形成される不完全ねじ部が2溝以下であり、かつ小径円柱部のボールねじ部近傍が、ボールねじを転造した後に切削加工されていないことを特徴とする。
上記のシャフトは、ボールねじ部の小径部側に形成される不完全ねじ部の長さが2溝以下とされている。そして。小径円柱部のボールねじ部近傍がボールねじを転造した後に切削加工されていないので、その分の加工工数が削減されている。従って、シャフトを安価に製造することができる。
【0009】
請求項2に記載のシャフトにおいて、非転造部はラック歯部であることが好ましい(請求項3)。
【0010】
請求項4に記載の発明は、ロールダイス間で円柱状素材にボールねじをスルーフィード転造する方法である。この製造方法では、ロールダイスに、円柱部と、その円柱部の両端に連続して外向きに径が減少する円錐台部を設けておき、炭素鋼よりなり、そのビッカース硬さがHv200以上Hv280以下であるボールねじを転造する円柱状素材を、ロールダイス円柱部の軸方向長さの40〜50%の範囲でロールダイス円柱部にオーバーラップする位置関係でロールダイス間距離を接近させ、ロールダイス円柱部を円柱状素材に当接させ転造を開始することを特徴とする。
上記の転造方法によれば、ボールねじを転造する円柱状素材の転造開始側は、ロールダイス円柱部によって良好に転造され、不完全ねじ部は転造開始側のわずかな範囲に形成されるのみである。従って、余分に転造しておいて、その部分を後工程で除去する必要が無くなり、良質なボールねじを安価に簡単に製造することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図3は、中間素材18にロールダイス10でスルーフィード転造加工を施し、ボールねじを完成させる工程を模式的に図示している。中間素材18は、図3の左から右へ順に、小径円柱部Aと、この小径円柱部Aよりも大径のボールねじ転造用円柱部2と、ラック歯部Cが連続している。
ロールダイス10は、中間素材18の両側に一対存在するが、図3では一方のロールダイス10のみを図示している。ロールダイス10は、円柱部14と、その円柱部14の両端に連続して外向きに径が縮小する円錐台部12、16を備えている。ロールダイス10の外周には、ボールねじを転造するための螺旋状の突条(図示省略)が形成されている。
ロールダイス10は、駆動機構(図示省略)に駆動され、その軸回りに回転する。ロールダイス10の軸方向位置は固定されている。中間素材18の両側に配置されているロールダイス10の内の一方は、軸直角方向に固定されているのに対して、他方のロールダイス10は、軸直角方向に移動可能とされている。
【0012】
スルーフィード転造の一連の動作について、図面を参照しながら説明する。
図4に示されているように、スルーフィード転造の最初の動作S10(以下、「動作」を省略し、単にS10のように記載する)では、中間素材18が転造装置の所定位置(後述するオーバラップ長さjの位置関係)に投入される。S10に続くS12では、一対のロールダイス10(図4の説明においては、以下「ロールダイスR、L」と言う)が駆動され、その回転が開始される。ロールダイスRは軸直角方向に移動可能であり、ロールダイスLは軸直角方向に固定されている。S14では、ロールダイスRが中間素材18に対して前進を開始する。ロールダイスRが前進を開始すると、ロールダイスRとロールダイスLとの間の距離が接近する。そして、S16では、ロールダイスRとロールダイスLの間に中間素材18が挟まれ、ボールねじの転造が開始される。ボールねじの転造が開始されると、中間素材18は転造されながら回転し、軸方向に送り出される。
【0013】
S18では、ロールダイスRが前進端位置まで前進する。ロールダイスRが前進端位置まで進むことにより、ロールダイスRとロールダイスLとは所定の距離を保つように配置される。この状態で、中間素材18の転造が続けられる。S20では、中間素材18が軸方向の所定位置(後述する、ロールダイス10がラック歯部Cとの干渉を避けるために中間素材18から離反する位置)まで送られたことが検知される。この検知には、例えば、光センサが用いられる。中間素材18が所定位置まで送られたことが検知されると、S22でロールダイスRの後退が開始される。ロールダイスRが後退すると、ロールダイスRは中間素材18から離れる。S24では、ロールダイスRが後退端まで退く。そして、S26でロールダイスR、Lの回転が停止される。
【0014】
図3の10Aは、ロールダイス間距離が接近を開始するときのロールダイス10の位置を示している。このとき、中間素材18のボールねじ転造用円柱部2が、ロールダイス10の円柱部14とオーバーラップする長さjは、円柱部14の長さmの10〜65%とする。この位置関係でロールダイス10を接近させると、ロールダイス10間で中間素材18が転造される。図3の10Bは、ロールダイス間距離が離れ始めるときのロールダイス10の位置を示している。
【0015】
オーバーラップ長さjを変化させ、それがボールねじ形状にどのような影響を与えるかを実験した。以下、その結果を説明する。
オーバーラップ長さjをロールダイス10の円柱部14の長さmの10%以下にすると、ボールねじ転造用円柱部2の左端(図3において)近傍でねじ底の径が小さく(細く)なりすぎることが確認された。これは、ボールねじ転造用円柱部2の左端は、転造にともなって小径円柱部A側に移動しやすく、オーバーラップ長さjを円柱部長さmの10%以下とし、円柱部14のほとんどを用いて転造すると、転造が多めに施されるためと考えられる。
オーバーラップ長さjを円柱部長さmの10%以上にすると、ボールねじ転造用円柱部2の左端近傍でねじ底の径が小さくなりすぎることが抑制された。
【0016】
一方、オーバーラップ長さjが円柱部長さmの65%を超えると、ボールねじ転造用円柱部2の左端から少し離れた部分で転造不足が生じ、ねじ底の径が大きく(太く)なりすぎることが確認された。
以上の実験結果から、オーバーラップ長さjを円柱部長さmの10〜65%にすると、ボールねじ転造用円柱部2の左端からわずかに離れた部分から右側では、意図したねじ底径を持つ完全ねじ部が良好に転造されることが確認された。
このようにして転造されたボールねじの不完全ねじ部の軸方向長さは、ねじ溝2つ以内である。
【0017】
なお、望ましいオーバーラップ長さjは、中間素材18の円柱部14の硬さとの相関があり、ビッカース硬さがHv200〜Hv280であるS35〜S45相当の炭素鋼からなる中間素材18では、オーバラップ長さjは、円柱部長さmの40〜50%であることが一層好ましいことが確認できた。
【0018】
本発明に従って、ロールダイス10の円柱部14の軸方向長さの10〜65%にあたる距離だけをオーバーラップさせた状態から転造を開始すると、ボールねじ転造用円柱部2の左端に極近い位置から完全ねじ部を形成することができる。このため、従来とは相違し、余分に転造し、その部分を後から除去する必要がない。従って、小径円柱部Aのボールねじ部B近傍に除去部がないシャフトを製造することができる。
ロールダイス10は、ボールねじ転造用円柱部2を転造してから、ラック歯部Cとの干渉を避けるために中間素材18から離反する。
【0019】
本実施例では、パワーステアリング用のシャフトに本技術を適用しているが、本発明が適用できる対象は、これに限られるものではない。例えば、ボールねじ部の両側に小径円柱部を有するシャフトなども含まれる。また、本発明で言うボールねじ転造用円柱部とは、転造面が円柱であることを意味し、素材に軸孔が形成されている円筒状の部材を含んでいる。本明細書または図面に説明した技術的要素は、単独あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が好適に用いられるシャフトの一例を例示する。
【図2】シャフトのボールねじ寸法を説明する図。
【図3】中間素材に対するロールダイスの転造開始位置と転造終了位置を示す。
【図4】スルーフィード転造の一連の動作を示す。
【符号の説明】
A:小径円柱部
B:ボールねじ部
C:ラック歯部
e:(除去される)不完全ねじ部長さ
f:不完全ねじ部長さ
j:オーバーラップ長さ
m:円柱部長さ
2:ボールねじ転造用円柱部
10:ロールダイス、10A:接近開始位置、10B:離反開始位置
12:円錐台部
14:円柱部
16:円錐台部
18:中間素材
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for rolling a ball screw. In particular, the present invention relates to a technology for rolling a short incomplete thread portion of a ball screw.
[0002]
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows an example of a shaft used in a power steering device of an automobile. A small-diameter cylindrical portion A, a ball screw portion B, and a rack tooth portion C are formed on the shaft in order from left to right in FIG. The rack teeth C of the shaft are engaged with a pinion provided at the lower end of the column shaft to form a rack and pinion mechanism. The ball screw portion B is housed in a ball screw nut rotated by a motor. When the driver operates the steering wheel, the column shaft rotates, and the shaft and the pinion mechanism reciprocate the shaft in the axial direction. As the shaft reciprocates, the wheels are steered. When the motor rotates the ball screw nut, the ball screw nut applies an axial force to the ball screw portion B, thereby assisting the reciprocation of the shaft.
[0003]
When a shaft is manufactured, an intermediate material having a small-diameter cylindrical portion A, a cylindrical portion for rolling a ball screw larger in diameter than the small-diameter cylindrical portion A, and a rack tooth portion C is manufactured. Then, the ball screw rolling cylindrical portion of the intermediate material is through-feed rolled from the small-diameter cylindrical portion A side to the rack tooth portion C side by a roll die to complete the ball screw portion B.
The roll dice is provided with a cylindrical portion and, at both ends of the cylindrical portion, a truncated conical portion whose diameter continuously decreases outward. When starting through-feed rolling, the distance between the two roll dies is reduced by the positional relationship in which the ball screw rolling cylindrical portion of the intermediate material overlaps in the axial direction of the roll die cylindrical portion. When the distance between the two roll dies is reduced and the ball screw rolling cylinder is sandwiched between the roll dies, the intermediate material is sent in the axial direction, and the ball screw B is attached to the ball screw rolling cylinder. Rolled.
[0004]
The amount by which the ball screw rolling cylindrical portion overlaps the roll die cylindrical portion (hereinafter, referred to as “overlap amount”) when starting through feed rolling is the axial length of the roll die cylindrical portion. 80% or more.
When the overlap amount is set to 80% or more of the axial length of the roll die cylindrical portion, the rolling start portion (the end portion on the side of the small diameter cylindrical portion A) of the ball screw rolling cylindrical portion becomes a roll die cylindrical portion. The distance that the roll die cylindrical portion moves in the axial direction in contact with the portion is reduced, and the roll die is rolled only by a small portion of the cylindrical portion. Therefore, as shown in FIG. 2, it is inevitable that an incomplete thread portion having a length e + f is formed at the rolling start portion. Therefore, the ball screw rolling cylindrical portion is extended by the length e toward the small-diameter cylindrical portion A side and rolled. After rolling, the range of e is removed by cutting or the like, and a small-diameter cylindrical portion A is finished. In addition, f is the length of the incomplete screw portion allowed for the ball screw portion B.
[0005]
According to the above-mentioned technology, extra rolling must be performed by the length e, and the portion must be removed later by cutting or the like. It takes time and cost to manufacture.
The present invention has been made in view of the above-described problem, and provides a technique capable of suppressing the length of an incomplete thread portion formed at a rolling start portion to an allowable value or less only by rolling. The task is to
[0006]
The invention as defined in claim 1 is a method of through-feed rolling a ball screw on a cylindrical material between roll dies. In this manufacturing method, a roll portion is provided with a cylindrical portion, and a truncated conical portion whose diameter is continuously reduced outward at both ends of the cylindrical portion, and a cylindrical material for rolling a ball screw is rolled into a roll die. The distance between the roll dies is reduced, and the roll dies are brought into contact with the cylindrical material in a position relationship that overlaps the roll dies in the range of 10 to 65% of the axial length of the cylinders. It is characterized by starting.
[0007]
Conventionally, when rolling a ball screw through a cylindrical material through feed, the cylindrical material for rolling the ball screw is over the roll die cylindrical portion within a range of 80% or more of the axial length of the roll die cylindrical portion. Due to the positional relationship of wrapping, the distance between the roll dies was reduced, and the roll dies were brought into contact with the cylindrical material to start rolling. If the roll dies cylindrical part does not firmly grip the cylindrical material in such a positional relationship, the cylindrical material swings when starting through feed rolling, and good rolling results cannot be obtained Because it was considered.
The inventor has challenged this common sense and repeatedly conducted various experiments, and as a result, the cylindrical material for rolling the ball screw was found to be in the range of 10 to 65% of the axial length of the roll die cylindrical portion. It has been found that, even when the distance between the roll dies is reduced and the roll dies are brought into contact with the columnar material and the rolling is started, the rolling can be performed satisfactorily due to the positional relationship overlapping the portions.
According to the above rolling method, the rolling start side of the cylindrical material for rolling the ball screw is satisfactorily rolled by the roll die cylindrical portion, and the incomplete thread portion is slightly within the rolling start side. It is only formed. For this reason, the length of the incomplete thread portion formed at the rolling start portion can be suppressed to a value equal to or less than the allowable value. Therefore, it is not necessary to form an extra roll and remove that portion in a subsequent step. For this reason, a good quality ball screw can be easily manufactured at low cost.
[0008]
In the shaft according to the second aspect, the ball screw portion is continuous with the small diameter cylindrical portion, and the non-rolled portion is continuous with the ball screw portion. In the shaft of the present invention, the imperfect thread formed on the small-diameter cylindrical portion side of the ball screw has two grooves or less, and the vicinity of the ball screw portion of the small-diameter cylindrical portion is cut after rolling the ball screw. It is characterized by not having.
In the above-mentioned shaft, the length of the incomplete screw portion formed on the small diameter portion side of the ball screw portion is 2 grooves or less. And. Since the vicinity of the ball screw portion of the small-diameter cylindrical portion is not cut after rolling the ball screw, the number of processing steps is reduced accordingly. Therefore, the shaft can be manufactured at low cost.
[0009]
In the shaft according to claim 2, the non-rolled portion is preferably a rack tooth portion (claim 3).
[0010]
The invention described in claim 4 is a method of through-feed rolling a ball screw on a cylindrical material between roll dies. In this manufacturing method, the roll die is provided with a cylindrical portion and a truncated conical portion whose diameter decreases outward continuously at both ends of the cylindrical portion. The roll die is made of carbon steel and has a Vickers hardness of Hv200 or more and Hv280. A cylindrical material for rolling a ball screw as described below, the distance between the roll dies is reduced in a positional relationship in which the roll dies overlap with the roll dies cylindrical portion in the range of 40 to 50% of the axial length of the roll dies cylindrical portion, The roll die is brought into contact with the cylindrical material to start rolling.
According to the above rolling method, the rolling start side of the cylindrical material for rolling the ball screw is satisfactorily rolled by the roll die cylindrical portion, and the incomplete thread portion is slightly within the rolling start side. It is only formed. Therefore, it is not necessary to perform extra rolling and remove that portion in a subsequent step, and a high-quality ball screw can be easily manufactured at low cost.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 3 schematically illustrates a process of subjecting an intermediate material 18 to a through-feed rolling process with a roll die 10 to complete a ball screw. The intermediate material 18 has, in order from left to right in FIG. 3, a small-diameter cylindrical portion A, a ball screw rolling cylindrical portion 2 having a larger diameter than the small-diameter cylindrical portion A, and a rack tooth portion C.
Although there is a pair of roll dies 10 on both sides of the intermediate material 18, only one of the roll dies 10 is shown in FIG. The roll die 10 includes a cylindrical portion 14, and truncated conical portions 12 and 16 whose diameters continuously decrease outward at both ends of the cylindrical portion 14. A spiral ridge (not shown) for rolling a ball screw is formed on the outer periphery of the roll die 10.
The roll die 10 is driven by a drive mechanism (not shown) and rotates around its axis. The axial position of the roll die 10 is fixed. One of the roll dies 10 arranged on both sides of the intermediate material 18 is fixed in the direction perpendicular to the axis, while the other roll die 10 is movable in the direction perpendicular to the axis.
[0012]
A series of operations of through feed rolling will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 4, in the first operation S10 of through feed rolling (hereinafter, “operation” is abbreviated and simply described as S10), the intermediate material 18 moves to a predetermined position ( (A positional relationship of an overlap length j described later). In S12 following S10, the pair of roll dies 10 (hereinafter, referred to as “roll dies R and L” in the description of FIG. 4) is driven, and the rotation is started. The roll die R is movable in the direction perpendicular to the axis, and the roll die L is fixed in the direction perpendicular to the axis. In S14, the roll die R starts to advance with respect to the intermediate material 18. When the roll dice R starts moving forward, the distance between the roll dice R and the roll dice L decreases. Then, in S16, the intermediate material 18 is sandwiched between the roll dice R and the roll dice L, and the rolling of the ball screw is started. When the rolling of the ball screw is started, the intermediate material 18 rotates while being rolled, and is sent out in the axial direction.
[0013]
In S18, the roll die R moves forward to the forward end position. As the roll die R advances to the forward end position, the roll dice R and the roll dice L are arranged so as to keep a predetermined distance. In this state, the rolling of the intermediate material 18 is continued. In S20, it is detected that the intermediate material 18 has been fed to a predetermined position in the axial direction (a position where the roll die 10 is separated from the intermediate material 18 in order to avoid interference with the rack teeth C, which will be described later). For this detection, for example, an optical sensor is used. When it is detected that the intermediate material 18 has been sent to the predetermined position, the retreat of the roll die R is started in S22. When the roll die R moves backward, the roll die R separates from the intermediate material 18. In S24, the roll die R retreats to the retreat end. Then, in S26, the rotation of the roll dies R and L is stopped.
[0014]
3A shows the position of the roll dice 10 when the distance between the roll dice starts approaching. At this time, the length j in which the ball screw rolling cylindrical portion 2 of the intermediate material 18 overlaps the cylindrical portion 14 of the roll die 10 is set to 10 to 65% of the length m of the cylindrical portion 14. When the roll dies 10 are brought closer in this positional relationship, the intermediate material 18 is rolled between the roll dies 10. 3B shows the position of the roll dice 10 when the distance between the roll dice starts to increase.
[0015]
We experimented by changing the overlap length j and how it affects the ball screw shape. Hereinafter, the results will be described.
When the overlap length j is 10% or less of the length m of the cylindrical portion 14 of the roll die 10, the diameter of the screw bottom is small (thin) near the left end (in FIG. 3) of the ball screw rolling cylindrical portion 2. It was confirmed that it became too much. This is because the left end of the ball screw rolling cylindrical portion 2 is easily moved to the small-diameter cylindrical portion A side with the rolling, the overlap length j is set to 10% or less of the cylindrical portion length m, and the cylindrical portion 14 It is thought that when most of the rolls are rolled, the rolls are rolled more.
When the overlap length j is 10% or more of the column length m, the diameter of the screw bottom in the vicinity of the left end of the ball screw rolling column 2 is prevented from becoming too small.
[0016]
On the other hand, if the overlap length j exceeds 65% of the cylindrical portion length m, insufficient rolling occurs at a portion slightly away from the left end of the ball screw rolling cylindrical portion 2, and the diameter of the screw bottom is large (thick). It was confirmed that it became too much.
From the above experimental results, assuming that the overlap length j is 10 to 65% of the length m of the cylindrical portion, the intended screw bottom diameter is set on the right side from a portion slightly away from the left end of the cylindrical portion 2 for ball screw rolling. It was confirmed that the completely threaded part having a good roll was formed.
The axial length of the imperfect thread portion of the ball screw rolled in this way is within two thread grooves.
[0017]
The desired overlap length j has a correlation with the hardness of the cylindrical portion 14 of the intermediate material 18. The intermediate material 18 made of carbon steel equivalent to S35 to S45 having a Vickers hardness of Hv200 to Hv280 has an overlap. It was confirmed that the length j is more preferably 40 to 50% of the column length m.
[0018]
According to the present invention, when rolling is started from a state in which only a distance corresponding to 10 to 65% of the axial length of the cylindrical portion 14 of the roll die 10 is overlapped, it is very close to the left end of the ball screw rolling cylindrical portion 2. A complete thread can be formed from the position. For this reason, unlike the conventional case, there is no need to perform extra rolling and remove that portion later. Therefore, it is possible to manufacture a shaft having no removal portion near the ball screw portion B of the small diameter cylindrical portion A.
After rolling the ball screw rolling cylindrical portion 2, the roll die 10 separates from the intermediate material 18 in order to avoid interference with the rack teeth C.
[0019]
In the present embodiment, the present technology is applied to a shaft for power steering, but an object to which the present invention can be applied is not limited to this. For example, a shaft having a small-diameter cylindrical portion on both sides of the ball screw portion is also included. Further, the cylindrical portion for rolling a ball screw referred to in the present invention means that the rolling surface is a cylinder, and includes a cylindrical member having a shaft hole formed in a material. The technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates an example of a shaft to which the present invention is suitably used.
FIG. 2 is a diagram illustrating ball screw dimensions of a shaft.
FIG. 3 shows a rolling start position and a rolling end position of a roll die with respect to an intermediate material.
FIG. 4 shows a series of operations of through-feed rolling.
[Explanation of symbols]
A: small diameter cylindrical part B: ball screw part C: rack tooth part e: (removed) imperfect screw part length f: imperfect screw part length j: overlap length m: cylindrical part length 2: ball screw rolling Cylinder section 10: roll die, 10A: approach start position, 10B: separation start position 12: truncated cone section 14: cylinder section 16: truncated cone section 18: intermediate material

Claims (4)

ロールダイス間で円柱状素材にボールねじをスルーフィード転造する方法において、
そのロールダイスには、円柱部と、その円柱部の両端に連続して外向きに径が減少する円錐台部を設けておき、
ボールねじを転造する円柱状素材を、ロールダイス円柱部の軸方向長さの10〜65%の範囲でロールダイス円柱部にオーバーラップする位置関係でロールダイス間距離を接近させ、ロールダイス円柱部を円柱状素材に当接させ転造を開始することを特徴とするボールねじの転造方法。
In the method of through-feed rolling a ball screw into a cylindrical material between roll dies,
The roll dice is provided with a cylindrical portion and a truncated cone portion whose diameter continuously decreases outward at both ends of the cylindrical portion,
The distance between the roll dies is reduced by overlapping the cylindrical material into which the ball screw is to be rolled in such a manner that the cylindrical material overlaps the roll dies in the range of 10 to 65% of the axial length of the roll dies. A method for rolling a ball screw, comprising rolling a portion by contacting a portion with a cylindrical material.
小径円柱部にボールねじ部が連続し、ボールねじ部に非転造部が連続しているシャフトであり、ボールねじの小径円柱部側に形成される不完全ねじ部が2溝以下であり、かつ小径円柱部のボールねじ部近傍が、ボールねじを転造した後に切削加工されていないことを特徴とするシャフト。A shaft in which a ball screw portion is continuous with a small-diameter cylindrical portion and a non-rolled portion is continuous with the ball screw portion, and an incomplete screw portion formed on the small-diameter cylindrical portion side of the ball screw has two grooves or less; A shaft, wherein the vicinity of the ball screw portion of the small-diameter cylindrical portion is not cut after rolling the ball screw. 請求項2に記載のシャフトにおいて、前記非転造部はラック歯部であることを特徴とするシャフト。The shaft according to claim 2, wherein the non-rolled portion is a rack tooth portion. ロールダイス間で円柱状素材にボールねじをスルーフィード転造する方法において、
そのロールダイスには、円柱部と、その円柱部の両端に連続して外向きに径が減少する円錐台部を設けておき、
炭素鋼よりなり、そのビッカース硬さがHv200以上Hv280以下であるボールねじを転造する円柱状素材を、ロールダイス円柱部の軸方向長さの40〜50%の範囲でロールダイス円柱部にオーバーラップする位置関係でロールダイス間距離を接近させ、ロールダイス円柱部を円柱状素材に当接させ転造を開始することを特徴とするボールねじの転造方法。
In the method of through-feed rolling a ball screw into a cylindrical material between roll dies,
The roll dice is provided with a cylindrical portion and a truncated cone portion whose diameter continuously decreases outward at both ends of the cylindrical portion,
A cylindrical material for rolling a ball screw made of carbon steel and having a Vickers hardness of Hv200 or more and Hv280 or less is overlaid on the roll die cylindrical portion within a range of 40 to 50% of the axial length of the roll die cylindrical portion. A method of rolling a ball screw, comprising: bringing a distance between roll dies closer in relation to a wrapping position; and starting rolling by bringing a cylindrical portion of the roll die into contact with a cylindrical material.
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