JP4230020B2

JP4230020B2 - ボールねじナット、該ボールねじナットを使用した直線案内装置及びステアリング用ボールねじ並びにボールねじナットの製造方法

Info

Publication number: JP4230020B2
Application number: JP25861198A
Authority: JP
Inventors: 勝広園田; 武樹白井; 茂山中
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2018-09-11
Also published as: EP0985470B1; EP0985470A2; EP0985470A3; KR100568400B1; CN1260259A; KR20000023066A; JP2000088072A; TW509760B; DE69922308D1; CN1261706C; US6334370B1; DE69922308T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールが転動する螺旋状のボール転走溝が形成されたボールねじナット、該ボールねじナットを使用した直線案内装置及びステアリング用ボールねじ並びにボールねじナットの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボールねじナットの内周面には、切削と研削とによってボール転走溝が形成されていた。ボールねじナットにボール転走溝を形成する方法として以下の方法が知られている。まず、ドリルを用いて素材に下穴を開ける。次に、バイトを用いて、この下穴の周面に螺旋状のボール転走溝を切削加工する。最後に、砥石を用いて切削したボール転走溝の表面を研削加工する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の切削加工と研削加工とによってボール転走溝を形成したボールねじナットにあっては、内径の小さいボールねじナットを研削加工する場合、砥石を下穴に入れられず、研削加工できないことがあった。また、内径の小さいボールねじナットではなくても大リードのものについては、リード角が大きい故に下穴への砥石挿入量が限られ、研削加工できないことがあった。
【０００４】
さらに、研削加工では、加工面の断面曲線の凹凸が尖ってしまう。その結果この加工面上をボールが転がると凸部が倒されて摩耗し、摩耗粉の発生、並びに凸部が無くなった分予圧の低下を引き起こす。また、砥石は片持ち支持された砥石軸の先端に固定されるので、研削加工中に砥石がビビリ振動したり、砥石軸の撓みによって研削面から砥石が逃げることがある。このため、表面粗さの増大が助長されるおそれがあった。
【０００５】
さらに、ボール転走溝の研削加工は、砥石が小径のために摩耗し易く、ボール転走溝のＲ形状の精度が低下し、変動し易い。加えて直径のバラツキ、寸法の不揃い、円筒度の低下を来たし易い。
【０００６】
そこで、本発明は、小径、大リードのボール転走溝を有するボールねじが形成でき、ボール転走溝の表面粗さが小さくかつボール転走溝のＲ形状が高精度となるボールねじナット、及びボールねじナットの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【０００８】
請求項１の発明は、ボール（２）が転動するボール転走溝（１ｃ）が内周面に形成されたボールねじナット（１）において、前記内周面に断面形状が略Ｖ字状である螺旋状の溝（３０）が形成され、塑性加工工具（８）と前記螺旋状の溝（３０）との最初の接触点（３２）を前記ボール（２）の中心と、前記ボール（２）が前記螺旋状の溝（３０）に接触する点とを結んだ接触角線上にとって、前記ボール転走溝（１ｃ）を転造したことを特徴とするボールねじナット（１）により、上述した課題を解決する。ここで、塑性加工工具（８）には、転造タップ等を用いることができる。
【０００９】
この発明によれば、ボール転走溝（１ｃ）が転造されるので、研削加工によることなくボール転走溝（１ｃ）を形成できる。このため、小径、大リードのボールねじナット（１）も製造できる。また、転造による塑性加工によって、ボール転走溝（１ｃ）の表面がシャープな凹凸の無い平坦な面に加工され、鏡面仕上げとなり、表面粗さが減少する。このため、ボール（２）が転がることによるボール転走溝（１ｃ）の表面の摩耗が減少し、予圧が維持され、ボールねじ（１）の耐久性を向上することができる。さらに、摩耗し易い砥石ではなく、摩耗が少なく、耐久性に優れる転造タップ等の塑性加工工具（８）によって転造することで、ボール転走溝（１ｃ）の表面のＲ形状の精度を良好にすることができる。また、ボールねじナット（１）の内周面に断面略Ｖ字状溝（３０）が形成されるので、塑性加工工具（８）で塑性加工する際、塑性加工工具（８）の押圧による素材（４）のフロー（流れ）は、塑性加工工具（８）とＶ字状溝（３０）との最初の接触点をフローの振り分け点としてＲ形状断面の底と外側の２方向に振り分けられる。このため、Ｖ字状溝（３０）が形成されていない平面的な下穴（４ｂ）を塑性加工し、Ｒ断面の底から外側に向かって素材（４）を流す場合に比べ、素材（４）の流れる距離を短くすることができる。したがって、ボール転走溝（４ｃ）の断面の塑性変形による微視的なスプリングバック量を減らすことができ、ボール転走溝（４ｃ）の精度を上げることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ボール転走溝（１ｃ）の表面が転造によってバニシ仕上げされることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、ボール転走溝（１ｃ）の表面は、バニシ仕上げによって凹凸がつぶれ、一層滑らかな鏡面状になる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ボールねじナット（１）が日本工業規格（ＪＩＳ）ＳＵＳ−２７相当のステンレス鋼からなり、転造による加工硬化後の前記ボール転走溝（１ｃ）の表面の硬度が、ロックウェル硬さのＣスケールで４０以上であることを特徴とする請求項１または２記載のボールねじナット。
【００１３】
この発明によれば、転造によってボール転走溝（１ｃ）の金属組織は繊維状に連続するので、ボール転走溝（１ｃ）の表面が加工硬化し、強度が上がる。ボールねじナット（１）が日本工業規格（ＪＩＳ）ＳＵＳ−２７相当のステンレス鋼からなり、加工硬化後の硬度をロックウェル硬さのＣスケールで４０以上にしたので、ボール（２）が転動するのに充分な硬さを有するボール転走溝（１ｃ）が得られる。
【００１４】
請求項４の発明は、外周面に螺旋状のボール転走溝を有するボールねじ軸（１２）と、前記ボール転走溝に対応する螺旋状のボール転走溝（１０ａ）を含む無限循環路が設けられて案内レール（１３）の長手方向において移動自在に支持されたスライダ（１０）と、前記無限循環路内に配列収容されて前記スライダ（１０）の作動に伴って転動する複数のボールとを備え、前記ボールねじ軸（１２）を回転駆動することによって前記スライダ（１０）を往復動させる直線案内装置（１１）において、前記スライダ（１０）に断面形状が略Ｖ字状である螺旋状の溝（３０）が形成され、塑性加工工具（８）と前記螺旋状の溝（３０）との最初の接触点（３２）を前記ボールの中心と、前記ボールが前記螺旋状の溝（３０）に接触する点とを結んだ接触角線上にとって、前記スライダ（１０）のボール転走溝を転造したことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な作用、効果を奏するほか、スライダ（１０）が案内レール（１３）の長手方向に長い場合でもスライダ（１０）の中央にボール転走溝（１０ａ）を形成することができる。したがって、スライダ（１０）を往復運動させる力をスライダ（１０）の中心部に働かせることができ、スライダ（１０）のこじりが抑えられ、スライダ（１０）の往復運動のバランスを良くすることができる。
【００１６】
請求項５の発明は、外周面に螺旋状のボール転走溝（２１ａ）を有してステアリングホイールに連結されたボールねじ軸（２１）と、前記ボール転走溝（２１ａ）に対応する螺旋状のボール転走溝（２２ａ）を含む無循環路が設けられて外周面にかじ取り歯車（２４）を有するボールねじナット（２２）と、前記無限循環路内に配列収容されて前記ボール転走溝間で荷重を受けながら転動する多数のボール（２３…）とを備えたステアリング用ボールねじにおいて、前記ボールねじナット（２２）に断面形状が略Ｖ字状である螺旋状の溝（３０）が形成され、塑性加工工具（８）と前記螺旋状の溝（３０）との最初の接触点（３２）を前記ボール（２３…）の中心と、前記ボール（２３…）が前記螺旋状の溝（３０）に接触する点とを結んだ接触角線上にとって、前記ボールねじナット（２２）のボール転走溝（２２ａ）を転造したことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、請求項１の発明について説明したように、ボールねじナット（２２）のボール転走溝（２２ａ）を転造したので、ボール転走溝（２２ａ）の表面がシャープな凹凸の無い平坦な面に加工され、鏡面仕上げとなりる。このため、ボール（２３…）が転がることによるボール転走溝（２２ａ）の表面の摩耗が減少し、予圧が維持され、ボールねじの耐久性を向上することができる。さらに、摩耗し易い砥石ではなく、摩耗が少なく、耐久性に優れる塑性加工工具（８）によって転造することで、ボール転走溝（１ｃ）の表面のＲ形状の精度を良好にすることができる。
【００１８】
請求項６の発明は、ボールねじナット（１）にボール（２）が転動する螺旋状のボール転走溝（４ｃ）を形成するボールねじナット（１）の製造方法において、素材（４）に下穴（４ｂ）を形成する下穴形成工程（Ｓ２）と、前記下穴（４ｂ）の内周面に断面形状が略Ｖ字状である螺旋状の溝（３０）を切削する切削工程を備え、前記下穴（４ｂ）に塑性加工工具（８）を挿入しながら、前記螺旋状の溝（３０）に前記塑性加工工具（８）を螺合させ、前記塑性加工工具（８）と前記螺旋状の溝（３０）との最初の接触点（３２）を前記ボール（２）の中心と、前記ボール（２）が前記螺旋状の溝（３０）に接触する点とを結んだ接触角線上にとり、前記素材（４）と前記塑性加工工具（８）とを相対的に回転させて前記ボール転走溝（４ｃ）を転造する転造工程（Ｓ４）とを備えることを特徴とするボールねじナット（１）の製造方法により上述した課題を解決する。ここで、塑性加工工具（８）には、転造タップ等を用いることができる。
【００１９】
この発明によれば、ボールねじナット（１）にボール転走溝（４ｃ）を転造する転造工程（Ｓ４）を備えるので、従来、切削工程と、砥石を用いた研削工程との２工程が必要だったのを、転造工程（Ｓ４）の１工程で済ませることができる。このため、ボール転走溝（４ｃ）の加工コストを低減することができる。また、加工工数を少なくすることができるので、リードタイムを短くすることができる。
【００２１】
また、この発明によれば、下穴（１ｂ）に螺旋状の溝を切削する切削工程を備えるので、転造工程（Ｓ４）での塑性加工工具（８）の加工抵抗を減らし、加工抵抗が大きい大径のボール転走溝（４ｃ）を有するボールねじナット（１）を転造することができる。
【００２３】
さらに、この発明によれば、切削工程で断面略Ｖ字状溝（３０）が切削されるので、塑性加工工具（８）で塑性加工する際、塑性加工工具（８）の押圧による素材（４）のフロー（流れ）は、塑性加工工具（８）とＶ字状溝（３０）との最初の接触点をフローの振り分け点としてＲ形状断面の底と外側の２方向に振り分けられる。このため、Ｖ字状溝（３０）が形成されていない平面的な下穴（４ｂ）を塑性加工し、Ｒ断面の底から外側に向かって素材（４）を流す場合に比べ、素材（４）の流れる距離を短くすることができる。したがって、ボール転走溝（４ｃ）の断面の塑性変形による微視的なスプリングバック量を減らすことができ、ボール転走溝（４ｃ）の精度を上げることができる。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６に記載の発明において、前記ボール転走溝（４ｃ）の表面を転造によってバニシ仕上げすることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、転造加工中に平滑な表面を有する塑性加工工具（８）をボール転走溝（４ｃ）の表面に押し付けることで、ボール転走溝の（４ｃ）表面は、バニシ作用によって一層滑らかな鏡面状になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の一実施形態におけるボールねじ１を示す。ボールねじナット１は、略円筒状をなし、その一端には搬送機械等に結合するためのフランジ１ａを有する。ボールねじナット１の内周面には、ボールが転がるボール転走溝１ｃが形成される。ボールねじナット１の外周面には、平取りされた平面部１ｂが形成される。この平面部１ｂには、ボール転走溝１ｃの一端と他端を連結する無負荷戻し通路が形成されたリターンパイプ等の部材が結合される。ボール転走溝１ｃと無負荷戻し通路とで構成される無限循環路には、ボールが配列収容される。ボールは、荷重を受けながらボール転走溝１ｃを転がり、無負荷戻し通路を経て、再びボール転走溝に戻される。なお、ボール転走溝１ｃの溝の断面は、図２に示すように、ボール２の半径よりも若干大きい曲率半径Ｒの２つの円弧を組み合わせた対象の形状に形成されてもよいし（ゴシックアーチ溝）、ボール２の曲率半径よりも若干大きい１つの円弧から形成されてもよい（サーキュラアーク溝）。
【００２７】
ボールねじナット１の内周面に形成されたボール転走溝１ｃは転造される。ボール転走溝１ｃを転造することで、従来のように、砥石を用いて、ボール転走溝１ｃを研削加工する必要がない。このため、砥石を挿入することができなかった小径のボールねじナット８にも、ボール転走溝１ｃを形成することができる。また、研削加工では、大リードのボール転走溝１ｃを研削する場合、砥石のトイシ軸の傾き角度を大きくとる必要がある。このため、砥石が下穴４ｂ内に入る量に限界があり、大リードのボール転走溝１ｃを研削できないことがあった。転造したボールねじナット１によれば、ボール転走溝１ｃを形成する転造タップのリードを大きくするだけで容易に大リードのボール転走溝１ｃを形成できる。
【００２８】
図３に、ボール転走溝１ｃの断面形状の比較を示す。図中（Ａ）は転造品、図中（Ｂ）は研削品を示す。この図に示すように、転造品（Ａ）は、研削品（Ｂ）に比べ、ボール転走溝１ｃのＲ形状の精度を良くすることができる。例えば、転造品（Ａ）ではボール転走溝１ｃの縁部３で左右対称の良好な形状が得られ、また、転造品（Ａ）のボール接触角αは研削品（Ｂ）のボール接触角βよりも大きく、理想的なボール接触角が得られた。摩耗し易い砥石ではなく、摩耗が少なく、耐久性に優れる転造タップによって転造することで、ボール転走溝表面のＲ形状の精度を良好にすることができる。また、直径のバラツキが小さく、寸法が揃い、円筒度に優れたボールねじナットが得られる。
【００２９】
図４に、転造品（Ａ）と研削品（Ｂ）とで、ボール転走溝１ｃの表面粗さを比較する。この図に示すように、転造品（Ａ）の表面粗さは、研削品（Ｂ）の表面粗さよりも小さい。ボール転走溝１ｃの表面は、転造によってバニシ仕上げされる。このため、ボール転走溝の表面は、バニシ作用によって凹凸がつぶれ、滑らかな鏡面状になる。ボール転走溝１ｃの表面がシャープな凹凸の無い平坦な面に加工されるので、ボール２が転がることによるボール転走溝１ｃの表面の摩耗が減少し、予圧が維持され、ボールねじ１の耐久性を向上することができる。
【００３０】
ボールねじナット１の材質は、日本工業規格（ＪＩＳ）ＳＵＳ−２７相当のステンレス鋼からなる。ここで、（ＪＩＳ）ＳＵＳ−２７相当のステンレス鋼とは、オーステナイト系ステンレス鋼で、化学成分範囲が以下の表１のものである。
【００３１】
【表１】

【００３２】
転造によってボール転走溝１ｃの金属組織は繊維状に連続するので、ボール転走溝１ｃの表面が加工硬化し、強度が上がる。ボール転走溝１ｃの加工硬化後の硬度は、ロックウェル硬さのＣスケールで４０以上にされる。ボールねじナット１が日本工業規格（ＪＩＳ）ＳＵＳ−２７相当のステンレス鋼からなり、加工硬化後の硬度をロックウェル硬さのＣスケールで４０以上にしたので、ボール２が転動するのに充分な硬さを有するボール転走溝１ｃが得られる。
【００３３】
図５に、本発明の一実施形態における直線案内装置１１を示す。この直線案内装置１１は、外周面に螺旋状のボール転走溝を有するボールねじ軸１２と、前記ボール転走溝に対応する螺旋状のボール転走溝を含む無限循環路が設けられたスライダ１０と、前記無限循環路内に配列収容されてスライダ１０の作動に伴って転動する複数のボール（図示せず）とを備える。スライダ１０は、案内レール１３の長手方向に移動自在に支持される。この案内レール１３は、長手方向に対して直角な断面形状が略Ｕ字状をなす。案内レール１３の相対する内側面１３ａ，１３ｂには、長手方向に沿ってレール用ボール転走溝が形成される。スライダ１０には、前記レール用ボール転走溝に対応するレール用ボール転走溝を含むレール用無限循環路も形成される。このレール用無限循環路にも、複数のボールが配列収容される。この複数のボールは、スライダ１０の移動に伴って、レール用無限循環路を循環する。モータ１４によってねじ軸１２を回転駆動することで、案内レール１３の長手方向に移動自在に支持されたスライダ１０が往復運動される周知の直線案内装置である。
【００３４】
図６に、スライダ１０の断面を示す。スライダ１０の内周面に形成されるボール転走溝１０ａは転造される。ボール転走溝１０ａを転造することで、スライダ１０の端部から溝加工位置までの距離Ｌが長い場合でも、ボール転走溝１０ａを形成することができる。したがって、研削加工する場合のように、スライダ１０の端部から砥石を挿入できる距離に限界がなく、スライダ１０の中央にボール転走溝１０ａを形成することができる。スライダ１０の中央にボール転走溝１０ａを形成することで、案内レール１３に支持されたスライダ１０を往復運動させる力を、スライダ１０の中心部に働かせることができ、スライダ１０のこじりが抑えられ、スライダ１０の往復運動のバランスを良くすることができる。
【００３５】
図７に、ステアリング用ボールねじナットを示す。ステアリングホイール（図示せず）には、外周面に螺旋状のねじ軸用ボール転走溝２１ａを有するねじ軸２１が連結される。一方、ボールねじナット２２の内周面には、ねじ軸用ボール転走溝２１ａに対応する螺旋状のボール転走溝２２ａを有する無限循環路が形成される。この無限循環路には、多数のボール２３…が配列収容される。この多数のボール２３…は、前記ボール転走溝２１ａ，２２ａ間で荷重を受けながら転動する。ボールねじナット２２の外周面には、ラックからなるかじ取り歯車２４が形成される。かじ取り元腕２５は、このかじ取り歯車２４に噛合するセクタ歯車２６を有する。ステアリングホイールを回すと、ねじ軸２１が回転して、ボールねじナット２２がねじ軸２１の軸方向に移動する。ボールねじナット２２の移動に伴い、かじ取り元腕２５が首振り運動する。多数のボール２３…を配列収容することで、ボール２３…とねじ軸２１及びボールねじナット２２とが転がり接触となり、摩擦を小さくして、ハンドル操作を軽くすることができる。
【００３６】
このボール転走溝２２ａは、上述のボールねじナット１と同様に転造される。ボールねじナット２２のボール転走溝２２ａを転造したので、ボール転走溝２２ａの表面がシャープな凹凸の無い平坦な面に加工され、鏡面仕上げとなる。このため、ボール２３…が転がることによるボール転走溝２２ａの表面の摩耗が減少し、予圧が維持され、ステアリング用ボールねじの耐久性を向上することができる。さらに、摩耗し易い砥石ではなく、摩耗が少なく、耐久性に優れる転造タップでボール転走溝２２ａを転造することで、ボール転走溝２２ａの表面のＲ形状の精度を良好にすることができる。
【００３７】
図８に、本発明の一実施形態におけるボールねじナット１の一製造方法を示す。まず、円筒状の素材４の外周を、バイト５を用いて切削加工し、素材４にフランジ４ａを形成する（Ｓ１）。なお、このとき、素材４の外径を仕上げ寸法よりも若干プラスするように切削する。次に、ドリル６を用いて素材４に下穴４ｂを形成する（Ｓ２）。この下穴４ｂの径は、転造加工時でのボール転走溝付近の素材４のフロー（流れ）を考慮して最適に選択される。次に、中ぐりバイト７を用いて、下穴４ｂを正しい寸法にくり広げる（Ｓ３）。このとき、下穴４ｂの表面粗さは、６．３Ｓ以上に仕上げられる。次に、素材４を１００〜２００ｒｐｍで低速回転させ、転造タップ８を下穴４ｂに挿入し、素材４にボール転走溝１ｃを転造する（Ｓ４）。ボール転走溝１ｃの表面は、平滑な面を有する転造タップ８を用いた転造によってバニシ仕上げされる。なお、この転造工程では、切削油が充分にかけられ、素材４からの発熱が防がれる。次に、エンドミル９を用いて、素材４にボールを循環させるためのリターン部４ｄを溝加工する。そして、バイト５を用いて、素材４の外径を切削し、外径を仕上げる（Ｓ５）。最後に、素材４のボール転走溝４ｃに再び転造タップ８を通し、ボール転走溝４ｃのバリを取る。
【００３８】
転造工程（Ｓ４）で素材４にボール転走溝４ｃを形成するので、従来のように砥石を用いてボール転走溝を研削する研削工程が必要なくなる。このため、ボール転走溝４ｃの加工コストを低減することができる。また、加工工数を少なくすることができるので、リードタイムを短くすることができる。
【００３９】
内径の大きな素材４を転造する場合には、下穴４ｂを形成する下穴形成工程（Ｓ２，Ｓ３）と、下穴４ｂにボール転走溝１ｃを転造する転造工程（Ｓ４）との間に、バイトまたは切削タップを用いて、下穴４ｂの内周面に螺旋状の溝を切削する切削工程を備える。すなわち、下穴４ｂの内周面に螺旋状の溝を切削し、その後、転造タップを螺旋状の溝に螺合させ、素材４にボール転走溝４ｃを転造する。
【００４０】
このように、下穴４ｂに螺旋状の溝を切削する切削工程を備えることで、転造工程での転造タップ８の加工抵抗を減らすことができ、大径のボール転走溝４ｃを有するボールねじナットも転造することが可能になる。
【００４１】
また、図９に示すように、切削工程で形成される溝は、その断面形状が略Ｖ字状の螺旋溝に形成されることもある。図９中（Ａ）は、下穴４ｂのみが形成されている素材４を示し、（Ｂ）は、下穴４ｂに螺旋状の断面Ｖ字状溝３０を切削加工された素材４を示す。そして、図１０に、素材４のカットした一部４ｅの流れを比較してを示す。図１０中（Ａ）は、下穴４ｂのみが形成された平面４ｆを転造タップ８で転造する場合を示し、（Ｂ）は、下穴４ｂに形成された螺旋状の断面Ｖ字状溝３０を転造タップ８で転造する場合を示す。
【００４２】
図１０及び図１１に示すように、転造タップ８の押圧によって素材４は、ボール転走溝４ｃのＲ形状の底３１を振り分け点として、底３１から図中左右方向の外側に向かって（図中ｃ方向に）流れる。これに対して、Ｖ字状溝３０を転造したときは、素材４は、転造タップ８とＶ字状溝３０との最初の接触点３２をフローの振り分け点としてＲ断面の底（図中ｂ方向）と外側（図中ａ方向）の２方向に振り分けられる。このため、Ｒ断面の底３１から外側に向かって素材４を流す場合に比べ、素材４の流れる距離が短くなり、ボール転走溝１ｃの断面の塑性変形による微視的なスプリングバック量を減らすことができる。したがって、ボール転走溝１ｃの精度を上げることができる。また、転造タップ８とＶ字状溝３０との最初の接触点３２（フローの振り分け点）を接触角線上にとることで、素材４のフローを接触角線を起点として振り分けることができる。
【００４３】
転造タップ８は、図１２及び図１３に示すように、工作機にチャックされる四角部３５ａと、シャンク部３５ｂと、転造刃部３５ｃとからなる。転造タップ８の材質は、ＳＵＳ４４０である。転造刃部３５ｃには、螺旋状のねじ山が形成される。転造刃部３５ｃの先端には、素材４への食い付きを良くするためにテーパが付けられる。ねじ山の断面は、図１３に示すように、略弧状をなす。このねじ山の断面は、ボール転走溝４ｃの断面と一致され、ボール２…の半径よりも若干大きい曲率半径Ｒの２つの円弧を組み合わせた対象の形状（ゴシックアーチ溝）に形成されてもよいし、ボール２…の半径よりも若干大きい曲率半径Ｒの１つの円弧を組み合わせた対象の形状（サーキュラーアーク溝）に形成されてもよい。また、転造刃部３５ｃには、周方向に４等分して溝３５ｄが設けられる。転造刃部３５ｃの表面には、Ｔｉｎコーティングが施され、表面が滑らかにされる。なお、転造工程の前に螺旋状の溝あるいは断面Ｖ字状の螺旋状溝３０を切削する切削工程を有する場合は、転造刃部３５ｃの先端に、連続して同一リードを有する切削刃部を、転造刃部３５ｃと一体に形成してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボールねじナットのボールが転動するボール転走溝を転造したので、研削加工によることなくボール転走溝を形成できる。このため、小径、大リードのボールねじナットも製造できる。また、転造による塑性加工によって、ボール転走溝の表面がシャープな凹凸の無い平坦な面に加工され、鏡面仕上げとなり、表面粗さが減少する。また、摩耗し易い砥石ではなく、摩耗が少なく、耐久性に優れる転造タップ等の塑性加工工具によって転造することで、ボール転走溝の表面のＲ形状の精度を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるボールねじナットの断面図。
【図２】上記図１のＡ部拡大図。
【図３】ボール転走溝の拡大断面図（図中（Ａ）は転造品を示し、図中（Ｂ）は、研磨品を示す）。
【図４】表面粗さを示すグラフ（図中（Ａ）は転造品を示し、図中（Ｂ）は研磨品を示す）。
【図５】本発明の一実施形態における直線案内装置を示す平面図。
【図６】上記直線案内装置のスライダの断面図。
【図７】本発明の一実施形態におけるステアリング用ボールねじナットを示す断面図。
【図８】本発明の一実施形態におけるボールねじナットの一製造方法を示す工程図。
【図９】下穴に形成したＶ字状螺旋状溝を示す斜視図（図中（Ａ）は下穴のみの平面を示し、図中（Ｂ）は、下穴に形成したＶ字状螺旋状溝を示す。
【図１０】転造したときの材料の流れを示す模式図（図中（Ａ）は平面を転造した場合を示し、図中（Ｂ）はＶ字溝を転造した場合を示す）。
【図１１】ボール転走溝での素材の流れを示す断面図。
【図１２】転造タップを示す平面図。
【図１３】図１２のＢ部拡大図。
【符号の説明】
１，２２ボールねじナット
１ｃ，４ｃボール転走溝
２，２３ボール
４素材
４ｂ下穴
８転造タップ（塑性加工工具）
１０スライダ
１０ａ，２１ａ，２２ａボール転走溝
１１直線案内装置
１２，２１ボールねじ軸
１３案内レール
２１ａボール転走溝
２４かじ取り歯車
３０Ｖ字状溝（Ｖ字状）
Ｓ２下穴形成工程
Ｓ４転造工程

Claims

ボールが転動するボール転走溝が内周面に形成されたボールねじナットにおいて、
前記内周面に断面形状が略Ｖ字状である螺旋状の溝が形成され、塑性加工工具と前記螺旋状の溝との最初の接触点を前記ボールの中心と、前記ボールが前記螺旋状の溝に接触する点とを結んだ接触角線上にとって、前記ボール転走溝を転造したことを特徴とするボールねじナット。
前記ボール転走溝の表面が転造によってバニシ仕上げされることを特徴とする請求項１記載のボールねじナット。
前記ボールねじナットが日本工業規格（ＪＩＳ）ＳＵＳ−２７相当のステンレス鋼からなり、転造による加工硬化後の前記ボール転走溝の表面の硬度が、ロックウェル硬さのＣスケールで４０以上であることを特徴とする請求項１または２記載のボールねじナット。
外周面に螺旋状のボール転走溝を有するボールねじ軸と、前記ボール転走溝に対応する螺旋状のボール転走溝を含む無限循環路が設けられて案内レールの長手方向において移動自在に支持されたスライダと、前記無限循環路内に配列収容されて前記スライダの作動に伴って転動する複数のボールとを備え、前記ボールねじ軸を回転駆動することによって前記スライダを往復動させる直線案内装置において、
前記スライダに断面形状が略Ｖ字状である螺旋状の溝が形成され、塑性加工工具と前記螺旋状の溝との最初の接触点を前記ボールの中心と、前記ボールが前記螺旋状の溝に接触する点とを結んだ接触角線上にとって、前記スライダのボール転走溝を転造したことを特徴とする直線案内装置。
外周面に螺旋状のボール転走溝を有してステアリングホイールに連結されたボールねじ軸と、前記ボール転走溝に対応する螺旋状のボール転走溝を含む無循環路が設けられて外周面にかじ取り歯車を有するボールねじナットと、前記無限循環路内に配列収容されて前記ボール転走溝間で荷重を受けながら転動する多数のボールとを備えたステアリング用ボールねじにおいて、
前記ボールねじナットに断面形状が略Ｖ字状である螺旋状の溝が形成され、塑性加工工具と前記螺旋状の溝との最初の接触点を前記ボールの中心と、前記ボールが前記螺旋状の溝に接触する点とを結んだ接触角線上にとって、前記ボールねじナットのボール転走溝を転造したことを特徴とするステアリング用ボールねじ。
ボールねじナットにボールが転動する螺旋状のボール転走溝を形成するボールねじナットの製造方法において、素材に下穴を形成する下穴形成工程と、前記下穴の内周面に断面形状が略Ｖ字状である螺旋状の溝を切削する切削工程を備え、前記下穴に塑性加工工具を挿入しながら、前記螺旋状の溝に前記塑性加工工具を螺合させ、前記塑性加工工具と前記螺旋状の溝との最初の接触点を前記ボールの中心と、前記ボールが前記螺旋状の溝に接触する点とを結んだ接触角線上にとり、前記素材と前記塑性加工工具とを相対的に回転させて前記ボール転走溝を転造する転造工程とを備えることを特徴とするボールねじナットの製造方法。
前記ボール転走溝の表面を転造によってバニシ仕上げすることを特徴とする請求項６に記載のボールねじナットの製造方法。