JP2010059982A

JP2010059982A - キー溝付き鋼製部品

Info

Publication number: JP2010059982A
Application number: JP2008223169A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Fukao; 正深尾
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】高周波焼入れ時の溶融を抑制することができるキー溝付き鋼製部品を提供する。
【解決手段】キー溝21の平面形状は、長方形の両端に半円形が付加された形状であり、平面形状が長方形とされた部分22の縦断面形状が方形とされ、平面形状が半円形とされた部分23は、縦断面形状が三角形でかつその底面23aが長方形部分の底面22aよりも浅い傾斜面とされている。長方形部分22における底面22aに垂直な端面22bと半円形部分23の傾斜状底面23aとの交差部24は、曲面形状とされている。
【選択図】図３

Description

この発明は、キー溝付き鋼製部品に関する。

キー溝付き鋼製部品は、機械構成部品としてよく使用されており、例えば、特許文献１には、両端部に支持部を備えたスプライン軸と、スプライン軸上を相対運動する略円筒形のボールスプライン外筒とからなり、ボールスプライン外筒の本体に他部品に取り付けるためのキー溝が形成されたキー溝付きボールスプラインが開示されている。
特開平０７−３５１３７号公報

キー溝付きボールスプライン等のキー溝付き鋼製部品では、キー溝を形成した後に、高周波焼入れを施すことが必要となる場合があるが、高周波焼入れに際して、コイル内にキー溝付き鋼製部品を入れて、高周波電流を通電すると、キー溝の端部が溶融することがあった。

図４は、従来の鋼製部品(30)のキー溝(31)を示しており、同図において、キー溝(31)の平面形状は、長方形の両端に半円形が付加された形状であり、半円形部(33)の底面(33a)は、長方形部(32)の平坦な底面(32a)と面一の平坦面とされている。このようなキー溝(31)を有する鋼製部品(30)では、高周波焼入れに際して、コイル内にキー溝(31)付き鋼製部品(30)を入れて、高周波電流を通電すると、キー溝(31)の端部(R)の直角部分がいわゆるエッジ効果によって溶融することがあった。

この発明の目的は、高周波焼入れ時の溶融を抑制することができるキー溝付き鋼製部品を提供することにある。

この発明によるキー溝付き鋼製部品は、キー溝が形成された円筒状の鋼製部品であって、キー溝の平面形状は、長方形の両端に半円形が付加された形状であり、平面形状が長方形とされた部分の縦断面形状が方形とされ、平面形状が半円形とされた部分は、縦断面形状が三角形でかつその底面が長方形部分の底面よりも浅い傾斜面とされており、長方形部分における底面に垂直な面と半円形部分の傾斜状底面との交差部が曲面形状とされていることを特徴とするものである。

平面形状が長方形とされた部分は、従来のものと同形状とされ、平面形状が半円形とされた部分は、縦断面形状が従来は方形であったものが三角形とされる。この半円形部分の底面の傾斜角度を４５°とすると、半円形部分の底面の最下端位置と長方形部分の底面とが同じレベルとなるが、半円形部分の底面の傾斜角度は、４５°よりも小さいもの（１０〜３０°、例えば１５°程度）とされ、半円形部分の底面の最下端位置は、長方形部分の底面よりも上方に位置させられる。

鋼製部品としては、例えば、ボールスプラインの外筒、ボールねじのナット、転がり軸受けの外輪、転がり軸受けの内輪などのように、軌道溝が形成されている円筒状部品が適している。鋼としては、特に限定されないが、例えば、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５５Ｃなどの炭素鋼、ＳＡＥ４１５０鋼，ＳＵＪ２鋼（軸受鋼）などとされる。このような鋼製部品では、軌道溝の圧痕などを防止するために、その内周面および外周面の少なくとも一方に高周波焼入れ（焼戻しを含む）を必要とすることがある。

従来の鋼製部品のキー溝は、上述のように、平面形状が長方形の両端に半円形が付加された形状である点では同じであるが、半円形部の底面形状は、長方形部の平坦な底面と面一の平坦面とされていた。すなわち、キー溝は、外周面に対して法線方向に加工されており、キー溝の端部には、直角の部分が存在している。このようなキー溝を有する鋼製部品では、高周波焼入れ時に、キー溝の端部の直角部分がいわゆるエッジ効果によって溶融することがある。

この発明のキー溝付き鋼製部品によると、キー溝の端部に位置する半円形部分の縦断面形状が三角形とされることにより、キー溝の端部の直角部分がなくなり、高周波焼入れ時におけるエッジ効果による溶融が抑制される。そして、半円形部分の底面が長方形部分の底面よりも浅い傾斜面とされることで、長方形部分には、その底面に垂直な面としての両側面および両端面の両方が形成され、この部分を利用して、キーの軸方向移動および径方向移動の両方を防止することができる。さらに、長方形部分における底面に垂直な面（両端面）と半円形部分の傾斜状底面との交差部が曲面形状とされることで、交差部における溶融も抑制され、これにより、キー溝機能を有しかつ高周波焼入れ時の溶融が抑制されたキー溝付き鋼製部品が得られる。

この発明のキー溝付き鋼製部品によると、キー溝端部の半円形部分の縦断面形状が三角形とされることにより、エッジ効果による溶融が抑制され、この半円形部分の底面が長方形部分の底面よりも浅い傾斜面とされることで、キー溝本来の機能が確保され、長方形部分における底面に垂直な面と半円形部分の傾斜状底面との交差部が曲面形状とされることで、交差部における溶融も抑制されるので、キー溝機能を有しかつ高周波焼入れ時の溶融が抑制され、キー溝付き鋼製部品の強度および品質が確保される。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。

図１は、この発明によるキー溝付き鋼製部品が使用される１例としてのスプライン付きボールねじ装置を示している。

ボールねじ装置(1)は、ボールねじ軌道(2a)および上下方向にのびるスプライン軌道(2b)が設けられた左右にのびる鋼製ねじ軸(2)と、ねじ軸(2)のボールねじ軌道(2a)にボールを介してねじ合わされた回転自在の鋼製ボールねじナット(3)と、ねじ軸(2)のスプライン軌道(2b)にボールを介して嵌め合わされてねじ軸(2)の軸方向直線運動を案内するボールスプライン外筒(4)と、ボールねじナット(3)に一体化された中空軸(5)と、軸受(7)を介して中空軸(5)を回転可能に支持するとともにボールスプライン外筒(4)を支持するハウジング(6)とを備えている。

ねじ軸(2)と中空軸(5)とは、同心状に配置されており、ボールねじ装置(1)は、ボールねじナット(3)および中空軸(5)を回転させて、ねじ軸(2)を直線移動させる形態で使用される。

鋼製ボールねじナット(3)は、キー(11)によって中空軸(5)に対して回り止めされている。また、ボールスプライン外筒(4)は、鋼製ボールスプライン外筒(12)と保持器（図示略）とから構成され、その鋼製ボールスプライン外筒(12)がキー(13)によってハウジング(6)に対して回り止めされている。

鋼製ボールスプライン外筒(12)には、図２に拡大して示すようにキー溝(21)が形成されており、そのキー溝(21)が、図３に拡大して示されている。

図３において、キー溝(21)の平面形状は、図３（ａ）に示すように、長方形の両端に半円形が付加された形状であり、図３（ｂ）に示すように、平面形状が長方形とされた部分(22)の縦断面形状（図３（ａ）において上下の中央を左右にのびる面で切断した形状）が方形とされ、平面形状が半円形とされた部分(23)は、縦断面形状が三角形でかつその底面(23a)が長方形部分の底面(22a)よりも浅い傾斜面とされている。さらに、長方形部分(22)における底面(22a)に垂直な面(22b)と半円形部分(23)の傾斜状底面(23a)との交差部(24)が曲面形状とされている。

このキー溝(21)付きボールスプライン外筒(12)によると、キー溝(21)の端部に位置する半円形部分(23)の縦断面形状が三角形とされることにより、図４に示すキー溝(31)の端部(R)の直角部分がなくなっており、従来のものでは生じやすかったエッジ効果による溶融が抑制されている。そして、半円形部分(23)の底面(23a)が長方形部分(22)の底面(22a)よりも浅い傾斜面とされていることで、長方形部分(22)には、その底面(21a)に垂直な面としての両端面(22b)および両側面(22c)の両方ともが形成され、これらの底面(21a)に垂直な面(22b)(22c)を利用して、キー(13)の軸方向移動および径方向移動の両方を防止することができる。長方形部分(22)の両端面(22b)と半円形部分(23)の傾斜状底面(23a)との交差部(24)が曲面形状とされていることで、この交差部(24)における溶融も抑制されている。こうして、キー溝(21)の機能は、図４に示した従来のものと同じであり、しかも、高周波焼入れ時の溶融が抑制されたキー溝(21)付きボールスプライン外筒(12)が得られている。

上記において、ボールスプライン外筒(12)として説明したが、鋼製ボールねじナット(3)においても同様のキー溝(21)を形成することで、キー溝の機能は従来のものと同じで高周波焼入れ時の溶融が抑制されたキー溝付きボールねじナット(3)を得ることができる。上記キー溝(21)は、また、スプライン付きボールねじ装置(1)に限定されずに、種々の装置における種々のキー溝付き円筒状鋼製部品に適用することができる。

図１は、この発明のキー溝付き鋼製部品が使用される１例としてのボールねじ装置を示す側面図である。図２は、キー溝付き鋼製部品の形状を示す斜視図である。図３は、この発明のキー溝付き鋼製部品の要部を示す図で、（ａ）は、平面図、（ｂ）は縦断面図である。図４は、従来のキー溝付き鋼製部品の要部を示す図で、（ａ）は、平面図、（ｂ）は縦断面図である。

符号の説明

(12) ボールスプライン外筒（鋼製部品）
(21) キー溝
(22) 長方形部分
(22a) 底面
(22b) 端面（底面に垂直な面）
(23) 半円形部分
(23a) 底面
(24) 交差部

Claims

キー溝が形成された円筒状の鋼製部品であって、キー溝の平面形状は、長方形の両端に半円形が付加された形状であり、平面形状が長方形とされた部分の縦断面形状が方形とされ、平面形状が半円形とされた部分は、縦断面形状が三角形でかつその底面が長方形部分の底面よりも浅い傾斜面とされており、長方形部分における底面に垂直な面と半円形部分の傾斜状底面との交差部が曲面形状とされていることを特徴とするキー溝付き鋼製部品。