JP6560947B2 - ボールねじ軸の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば車両のパワーステアリング装置に適用されるボールねじ軸の製造方法に関する。
従来のボールねじ軸の製造方法としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
このボールねじ軸の製造方法では、当該ボールねじ軸の研削に際し、ボールねじ軸の螺旋溝面を下方から当接支持する第１接触子と、前記螺旋溝面を砥石の反対側から当接支持する第２接触子と、からなるレスト装置でもってボールねじ軸を２方向から支持した状態で研削を行うことにより、当該研削の際に発生するワークの振れや撓みに基づく螺旋溝の溝半径の周期的な変化であるＷＡＶＩＮＥＳＳを抑制している。
しかしながら、前記レスト装置はワークの外周面を支持するものであるから、ワーク自体の外周面が適切な面精度を有していなければ、良好な支持が困難となってしまい、前記螺旋溝面係るＷＡＶＩＮＥＳＳの十分な抑制が図れず、該螺旋溝面の良好な面精度を確保できないおそれがあった。
本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであって、ボールねじ溝の良好な面精度を確保し得るボールねじ軸の製造方法を提供するものである。
本発明は、外周側のナットとの間に複数のボールを介装することでボールねじ機構を構成するボールねじ軸の製造方法であって、断面ほぼ円形状の金属棒素材の外周面に螺旋溝を形成する第１工程と、前記第１工程の後、前記金属棒素材の外周を超仕上げ加工する第２工程と、前記第２工程の後、該第２工程によって超仕上げ加工された前記金属棒素材の外周面にレストを当接させる第３工程と、前記第３工程の後、前記レストを当接させた状態で前記螺旋溝の超仕上げ加工を行う第４工程と、を有することを特徴としている。
本発明によれば、螺旋溝の超仕上げ加工時のレスト支持に供するレスト当接面についても超仕上げ加工することで、螺旋溝の超仕上げ加工時のレスト支持に係る金属棒素材の位置精度を向上させることができる。これにより、螺旋溝のＷＡＶＩＮＥＳＳを効果的に抑制でき、螺旋溝の良好な面精度を確保することができる。
以下、本発明に係るボールねじ軸の製造方法の実施形態を図面に基づいて詳述する。
図１は、ボールねじ機構の平面図を示している。また、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図をそれぞれ示している。
図１〜図３に示すように、このボールねじ軸の製造方法によって製造されるボールねじ軸１は、その外周に螺旋状に形成された螺旋溝としての軸側ボールねじ溝３ａが設けられている。そして、この軸側ボールねじ溝３ａと、ボールねじ軸１の外周側に相対回転可能に設けられたナット２の内周に螺旋状に形成されたナット側ボールねじ溝３ｂと、によって構成されるボール循環溝３内に複数のボール４が転動可能に介装されることで、周知のボールねじ機構を構成する。なお、図中の符号５は、前記ボール循環溝３の両端部を繋いで該ボール循環溝３の両端部間におけるボール４の循環に供するチューブを示している。
以下、前記ボールねじ軸１の製造方法について、図４〜図７に基づいて説明する。
図４は軸側ボールねじ溝３ａの研削加工工程を表した概略図であり、図５は図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。また、図６はボールねじ軸１の１対の被支持領域１０ａ，１０ａについての超仕上げ加工工程を表した概略図であり、図７は軸側ボールねじ溝３ａの超仕上げ加工工程を表した部分拡大図である。
まず、断面ほぼ円形状の金属棒素材であるワーク１０の外周面に軸側ボールねじ溝３ａを形成する（本発明に係る第１工程）。その後、図４に示すように、この軸側ボールねじ溝３ａが形成されたワーク１０を、後述の砥石１１と対向する側を１対のレスト１２，１２によって支持した状態で、図４中の軸線Ｚを回転軸として自転させると共に、ほぼ円盤状の砥石１１を自転させ、かつ軸側ボールねじ溝３ａの周りを公転させながら、当該軸側ボールねじ溝３ａの研削を行う。
なお、当該研削加工の際、前記砥石１１の回転数は一定のまま、図５に示すように、ワーク１０と砥石１１とを同一の方向に回転させることによって行う。前記砥石１１の回転速度を一定の状態で研削することにより、軸側ボールねじ溝３ａの転動面の均一性を向上させることができる。
さらに、ワーク１０と砥石１１とを同一方向に回転させた状態でもって前記軸側ボールねじ溝３ａの研削を行うことから、砥石１１からの入力がワーク１０へと適切に伝達され、軸側ボールねじ溝３ａについてより滑らかな転動面を形成することができる。
また、当該研削については、複数回、すなわち図４中に太矢印で示すように、軸側ボールねじ溝３ａの一端側から他端側へと研削した後に他端側から一端側へと戻るように、往復して行うことが望ましい。
このように、前記軸側ボールねじ溝３ａの研削加工を複数回行うことにより、１回のみの研削では得られない面精度を得ることが可能となって、軸側ボールねじ溝３ａの面精度のさらなる向上に供される。
しかも、前記複数回の研削にあたって、軸側ボールねじ溝３ａの一端側から他端側へと研削した後に他端側から一端側へと戻るように砥石１１の進行方向を変えて行うことで、一方向の研削のみでは除去できない凹凸の除去が可能となって、軸側ボールねじ溝３ａについてより滑らかな転動面を形成することができる。
続いて、図６に示すように、前記軸側ボールねじ溝３ａを研削したワーク１０の外周面であって後述する軸側ボールねじ溝３ａの超仕上げ工程にて１対のレスト１５，１５により支持する所定の１対の軸方向領域（以下、「被支持領域」という。）１０ａ，１０ａについて、砥石１３でもって超仕上げ加工を行う（本発明に係る第２工程）。
なお、この際、当該超仕上げ加工は、ワーク１０の前記両被支持領域１０ａ，１０ａ間であって砥石１３と対向する側がレスト１４によって当接支持された状態で行われる。
その後、図７に示すように、前記超仕上げ加工が施されたボールねじ軸１の被支持領域１０ａ，１０ａに１対のレスト１５，１５を当接させて（本発明に係る第３工程）、これら両レスト１５，１５を当接させた状態で軸側ボールねじ溝３ａの超仕上げ加工を行う（本発明に係る第４工程）。
当該超仕上げ加工は、周知のフィルムラッピング加工であって、ワーク１０の軸側ボールねじ溝３ａとこれに対向配置されるローラ１６との間に研磨フィルム１７を介装し、前記ローラ１６を回転させて当該研磨フィルム１７を軸側ボールねじ溝３ａの一端側から他端側（本実施形態では図７中の右側から左側）へと送ることで、軸側ボールねじ溝３ａが超仕上げ加工される。
以上のように、本実施形態に係るボールねじ軸１によれば、前記被支持領域１０ａ，１０ａについても超仕上げ加工をすることで、前記軸側ボールねじ溝３ａの超仕上げ加工時に前記レスト１５，１５により支持されるワーク１０の位置精度を向上させることが可能となる。これにより、軸側ボールねじ溝３ａのＷＡＶＩＮＥＳＳを効果的に抑制でき、当該軸側ボールねじ溝３ａの良好な面精度を確保することができる。
さらに、前記被支持領域１０ａ，１０ａの超仕上げ加工に際しても、ワーク１０を前記レスト１４に当接支持させた状態で加工を行うことにより、ワーク１０の外周面の面精度のさらなる向上を図ることができる。これにより、前記軸側ボールねじ溝３ａの超仕上げ加工時に前記レスト１５，１５によって支持されるワーク１０の位置精度が一層向上し、軸側ボールねじ溝３ａの面精度のさらなる向上に供される。
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、適用するボールねじ機構の仕様等に応じて任意に変更することができる。
１…ボールねじ軸
２…ナット
３…ボール循環溝
３ａ…軸側ボールねじ溝（螺旋溝）
３ｂ…ナット側ボールねじ溝
４…ボール
１０…ワーク（金属棒素材）
１５…レスト
２…ナット
３…ボール循環溝
３ａ…軸側ボールねじ溝（螺旋溝）
３ｂ…ナット側ボールねじ溝
４…ボール
１０…ワーク（金属棒素材）
１５…レスト
Claims (2)
- 外周側のナットとの間に複数のボールを介装することでボールねじ機構を構成するボールねじ軸の製造方法であって、
断面ほぼ円形状の金属棒素材の外周面に螺旋溝を形成する第１工程と、
前記第１工程の後、前記金属棒素材の外周を超仕上げ加工する第２工程と、
前記第２工程の後、該第２工程によって超仕上げ加工された前記金属棒素材の外周面にレストを当接させる第３工程と、
前記第３工程の後、前記レストを当接させた状態で前記螺旋溝の超仕上げ加工を行う第４工程と、
を有し、
前記第２工程は、前記螺旋溝の全領域ではない一部の領域であって、前記レストが当接する被支持領域における前記金属棒素材の外周を超仕上げ加工する工程であることを特徴とするボールねじ軸の製造方法。 - 前記第２工程の超仕上げ加工は、前記金属棒素材を前記レストに当接させた状態で行われることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ軸の製造方法。
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