KR20070011452A

KR20070011452A - 나사 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20070011452A
Application number: KR1020067023290A
Authority: KR
Inventors: 다께끼 시라이; 유지 다찌까께
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2007-01-24
Also published as: DE112005000781B4; DE112005000781T5; CN1965181B; CN1965181A; WO2005098275A1; US20070209465A1; JP2005299754A

Abstract

나사 장치는 외주면에 나선형의 볼 구름 홈(6)이 형성된 나사축(5)과, 볼 구름 홈(6)에 대향하는 1주 미만의 부하 볼 구름 홈(2) 및 부하 볼 구름 홈(2)의 일단부와 타단부를 접속하는 볼 순환 홈(3)으로 구성되는 적어도 하나의 감김 홈(4)이 내주면에 형성된 너트(1)와, 나사축(5)의 볼 구름 홈(6)과 너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3) 사이에 배열 및 수용되는 복수의 볼을 구비한다. 너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)은 미리 열처리된 너트의 내주면을 절삭 가공함으로써 형성된다. 이와 같이 형성되는 나사 장치에 따르면, 너트에 형성된 부하 볼 구름 홈과 볼 순환 홈의 위치 관계를 명확하게 정할 수 있다.

나사 장치, 볼 구름 홈, 볼 순환 홈, 너트, 크라우닝

Description

나사 장치 및 그 제조 방법{SCREW DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 나사축과 너트 사이에 전동체를 구름 운동 가능하게 개재시킨 나사 장치에 관한 것이다.

나사축과 너트 사이에 볼을 구름 운동 가능하게 개재시킨 볼 나사가 알려져 있다. 너트에 대해 나사축을 상대적으로 회전시키면, 나사축의 볼 구름 홈과 너트의 부하 볼 구름 홈 사이에 개재된 복수의 볼이 구름 운동하고, 너트가 나사축의 축선 방향으로 이동한다. 볼 나사를 사용하면, 너트에 대해 나사축을 회전시킬 때의 마찰 저항을 저감시킬 수 있다.

전동 파워 스티어링 장치가 일반화되는 중에, 너트의 박육화와 순환 구조의 간소화가 요구되고 있어, 동향으로서는 디플렉터 방식의 볼 나사가 주류가 되고 있다. 디플렉터 방식의 볼 나사에서는 너트에 볼을 순환시키기 위해 디플렉터피스(PIECE)라고도 불리움]가 메워 넣어진다. 디플렉터에는 너트의 부하 볼 순환 홈에 접속되는 볼 순환 홈이 형성된다. 디플렉터의 볼 순환 홈은 나사축 주위의 나선형의 볼 구름 홈을 구르는 볼을, 1회전하는 전방에서 나사축의 나사산을 타고 넘게 하여 원래의 볼 구름 홈으로 복귀시킨다.

볼을 원활하게 순환시키기 위해서는, 너트의 부하 볼 구름 홈으로부터 디플렉터의 볼 순환 홈으로 들어가는 부분을 정확하게 만들어 넣는 것이 중요하다. 그러나, 종래의 디플렉터 방식의 볼 나사에서는 너트의 빈 구멍에 디플렉터를 메워 넣고, 그 후, 접착 등으로 너트에 디플렉터를 고정하고 있었으므로, 디플렉터가 너트의 축방향 및 반경 방향에 위치 어긋남을 생기게 하기 쉬워, 너트의 부하 볼 구름 홈으로부터 디플렉터의 볼 순환 홈으로 들어가는 부분을 정확하게 만들어 넣는 것이 곤란했다.

디플렉터 방식의 볼 나사의 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 너트에 별개의 디플렉터를 조립하지 않고, 너트에 부하 볼 구름 홈 및 볼 순환 홈을 일체로 형성한 볼 나사가 개시되어 있다(특허문헌 1 참조).

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2003-307263호 공보

너트의 강도를 높이기 위해 너트를 담금질하면, 원통 형상의 너트라고 해도, 열처리에 의해 너트의 부하 볼 구름 홈 및 볼 순환 홈에 왜곡이 생긴다. 이 왜곡이 부하 볼 구름 홈으로부터 볼 순환 홈으로 옮겨가는 영역에서 볼이 원활하게 순환하는 것을 방해할 우려가 있다.

그래서 본 발명은, 너트에 형성된 부하 볼 구름 홈과 볼 순환 홈의 위치 관계를 명확하게 정할 수 있는 나사 장치 및 이와 같은 나사 장치의 응용예를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명에 대해 설명한다. 또한, 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해 첨부 도면의 참조 번호를 괄호 쓰기로 부기하지만, 그것에 의해 본 발명이 나타낸 형태로 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 외주면에 나선형의 전동체 구름 홈(6)이 형성된 나사축(5)과, 상기 전동체 구름 홈(6)에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 구름 홈(2) 및 상기 부하 전동체 구름 홈(2)의 일단부와 타단부를 접속하는 전동체 순환 홈(3)으로 구성되는 적어도 하나의 감김 홈(4)이 내주면에 형성된 너트(1)와, 상기 나사축(5)의 상기 전동체 구름 홈(6)과 상기 너트(1)의 상기 부하 전동체 구름 홈(2) 및 상기 전동체 순환 홈(3) 사이에 배열 및 수용되는 복수의 전동체를 구비하고, 상기 너트(1)의 상기 부하 전동체 구름 홈(2) 및 상기 전동체 순환 홈(3)은 미리 열처리된 상기 너트(1)의 내주면을 절삭 가공함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 나사 장치이다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 나사 장치에 있어서, 상기 너트(1)의 상기 부하 전동체 구름 홈(2)만이 상기 절삭 가공 후에 연삭 가공되고, 상기 너트(1)의 상기 전동체 순환 홈(3)이 상기 절삭 가공의 상태인 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 외주면에 나선형의 전동체 구름 홈(6)이 형성된 나사축(5)과, 상기 전동체 구름 홈(6)에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 구름 홈(2) 및 상기 부하 전동체 구름 홈(2)의 일단부와 타단부를 접속하는 전동체 순환 홈(3)으로 구성되는 적어도 하나의 감김 홈(4)이 내주면에 형성된 링(21)을 상기 나사축(5)의 축선 방향에 복수 갖는 너트와, 상기 나사축(5)의 상기 전동체 구름 홈(6)과 상기 링(21)의 상기 부하 전동체 구름 홈(2) 및 상기 전동체 순환 홈(3) 사이에 배열 및 수용되는 복수의 전동체를 구비하는 나사 장치이다.

청구항 4의 발명은, 외주면에 나선형의 전동체 구름 홈(6)이 형성된 나사축(5)과, 상기 전동체 구름 홈(6)에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 구름 홈(2) 및 상기 부하 전동체 구름 홈(2)의 일단부와 타단부를 접속하는 전동체 순환 홈(3)으로 구성되는 적어도 하나의 감김 홈(4)이 내주면에 형성된 너트(1)와, 상기 나사축(5)의 상기 전동체 구름 홈(6)과 상기 너트(1)의 상기 부하 전동체 구름 홈(2) 및 상기 전동체 순환 홈(3) 사이에 배열 및 수용되는 복수의 전동체를 구비하고, 상기 전동체 순환 홈(3)에 접속되는 상기 부하 전동체 구름 홈(2)의 접속부에 상기 나사축(5)의 상기 전동체 구름 홈(6)과 상기 너트(1)의 상기 부하 전동체 구름 홈(2) 사이의 간극이 상기 전동체 순환 홈(3)을 향해 서서히 넓어지도록 크라우닝(19)이 형성되는 것을 특징으로 하는 나사 장치이다.

청구항 5의 발명은, 외주면에 나선형의 전동체 구름 홈(6)이 형성된 나사축(5)과, 상기 전동체 구름 홈(6)에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 구름 홈(25) 및 상기 부하 전동체 구름 홈(25)의 일단부와 타단부를 접속하는 전동체 순환 홈(24)으로 구성되는 적어도 하나의 감김 홈이 내주면에 형성된 너트(22)와, 상기 나사축(5)의 상기 전동체 구름 홈(6)과 상기 너트(22)의 상기 부하 전동체 구름 홈(25) 및 상기 전동체 순환 홈(24) 사이에 배열 및 수용되는 복수의 전동체를 구비하고, 상기 너트(22)의 상기 전동체 순환 홈(24)의 부분에 상기 너트(22)와는 재질이 다른 이재(異材)(26)가 끼워 넣어지고, 상기 너트(22)의 상기 부하 전동체 구름 홈(25) 및 상기 이재(26)의 상기 전동체 순환 홈(24)은 미리 상기 이재(26)가 끼워 넣어진 상기 너트(22)를 절삭 가공함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 나사 장치이다.

청구항 6의 발명은, 나사축(5)과 너트(1) 사이에 구름 운동 가능하게 전동체를 개재시킨 나사 장치의 제조 방법이며, 상기 너트(1)를 열처리하고, 그 후, 상기 너트(1)의 내주면에 상기 나사축(5)의 상기 전동체 구름 홈(6)에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 구름 홈(2) 및 상기 부하 전동체 구름 홈(2)의 일단부와 타단부를 접속하는 전동체 순환 홈(3)으로 구성되는 적어도 하나의 한번 권취한 홈(4)을 절삭 가공하는 것을 특징으로 하는 나사 장치의 제조 방법이다.

청구항 7은, 청구항 6에 기재된 나사 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 너트(1)의 내측에 배치되는 절삭 공구(13)에 회전 절삭 주운동을 부여하고, 상기 너트(1) 및 상기 절삭 공구(13) 중 적어도 한쪽에 이송 운동을 부여하여 상기 감김 홈(4)을 절삭 가공하는 것을 특징으로 한다.

청구항 1의 발명에 따르면, 너트를 열처리한 후에 너트의 내주면에 부하 전동체 구름 홈 및 전동체 순환 홈을 절삭 가공하므로, 이들 홈에 열처리에 의한 왜곡이 생기지 않는다. 따라서, 너트의 부하 전동체 구름 홈 및 전동체 순환 홈을 정확하게 만들어 넣을 수 있다.

청구항 2의 발명에 따르면, 부하를 받으면서 전동체가 구르는 부하 전동체 구름 홈을 더 깨끗하게 마무리할 수 있다. 한편, 전동체 순환 홈에서는 전동체가 하중을 받으면서 구르지 않고, 또한 전동체 순환 홈의 형상도 복잡하므로, 연삭 가공을 하지 않는 것이 비용적으로 바람직하다.

청구항 3의 발명에 따르면, 부하 전동체 구름 홈 및 전동체 순환 홈이 형성된 링을 나사축의 축선 방향에 복수 조합하여 너트를 구성하므로, 모멘트 하중에 대해 강한 구조의 너트를 얻게 된다. 또한, 링을 베어링과 같은 표준화 제품으로 하여 판매 등을 하는 것이 가능해진다.

청구항 4의 발명에 따르면, 전동체 순환 홈을 사행하면서 진행하는 전동체가 부하 전동체 구름 홈으로 들어갈 때, 전동체의 진행 방향의 저항을 적게 할 수 있다.

청구항 5의 발명과 같이, 너트에 이재를 조합함으로써 너트에 감쇠 효과, 윤활 효과, 흡음 효과, 혹은 제진 효과를 부여할 수 있다.

또한, 청구항 1의 나사 장치의 발명은, 청구항 6의 발명과 같은 나사 장치의 제조 방법의 발명으로서도 구성할 수 있다.

청구항 7의 발명과 같이, 너트의 내측에 배치되는 절삭 공구에 회전 절삭 주운동을 부여하고, 너트 및 절삭 공구 중 적어도 한쪽으로 이송 운동을 부여함으로써 너트 내주면의 감김 홈을 형성할 수 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 나사 장치의 너트(1)를 도시하는 사시도이다.

도2는 상기 너트를 도시하는 사시도이다[도면 중 (A)는 볼 순환 홈이 보이는 상태의 너트의 사시도를 도시하고, 도면 중 (B)는 부하 볼 구름 홈이 보이는 상태의 너트의 사시도를 도시함].

도3은 상기 너트를 나사축에 조합한 상태를 나타내는 도면이다.

도4는 부하 볼 구름 홈의 볼 통과 영역을 나타내는 도면이다[도면 중 (A)는 나사축의 축선 방향에서 본 상태를 나타내고, 도면 중 (B)는 나사축의 측방에서 본 상태를 나타냄].

도5는 너트의 내주면(원통면)에 형성되는 부하 볼 구름 홈 및 볼 순환 홈(복귀부)을 평면에 전개한 도면이다.

도6은 나사축을 회전시켰을 때의 볼 및 볼 중심의 이동 궤적을 도시하는 도면이다.

도7은 볼 중심 궤적의 전개도이다.

도8은 너트의 내주면을 절삭하는 절삭 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.

도9는 너트에 형성되는 홈을 도시하는 도면이다.

도10은 너트의 내주면을 바이트로 절삭 가공하는 예를 나타내는 도면이다.

도11은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 나사 장치를 도시하는 도면이다.

도12는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 나사 장치의 너트를 도시하는 도면이다[도면 중 (A)는 너트에 구멍을 비운 상태를 나타내고, 도면 중 (B)는 너트에 이재를 끼워 넣은 상태를 나타내고, 도면 중 (C)는 너트에 홈을 연삭 가공한 상태를 나타냄].

도13은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 나사 장치의 너트를 도시하는 도면이다[도면 중 (A)는 감김 홈을 알기 쉽게 나타내기 위해 너트의 일부를 잘라낸 상태를 나타내고, 도면 중 (B)는 너트의 사시도를 도시함].

도14는 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 나사 장치의 너트를 도시하는 도면이다[도면 중 (A)는 사시도를 도시하고, 도면 중 (B)는 2개로 절단한 너트의 사시도를 도시함].

<부호의 설명>

1, 22, 31 : 너트

2, 25 : 부하 볼 구름 홈

3, 24, 33 : 볼 순환 홈

6 : 볼 구름 홈

13 : 절삭 공구(엔드밀)

19 : 크라우닝

21 : 링

26 : 이재

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 나사 장치의 너트(1)를 도시한다. 본 실시 형태의 너트(1)는 단일의 링으로 이루어진다. 너트(1)의 내주면에는 1주 미만의 나선형의 부하 전동체 구름 홈으로서, 부하 볼 구름 홈(2)이 형성된다. 부하 볼 구름 홈(2)은 후술하는 나사축의 볼 구름 홈에 일치시킨 리드를 갖는다. 전동체 순환 홈으로서의 볼 순환 홈(3)은 부하 볼 구름 홈(2)의 일단부와 타단부를 접속하여 부하 볼 구름 홈(2)과 역방향의 리드를 갖는다. 이들 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)으로 하나의 감김 홈(4)을 구성한다. 너트(1)의 내주면에는, 감김 홈(4) 이외의 홈은 형성되어 있지 않고, 너트(1)의 내주면은 원통면으로 되어 있다. 도2 중 (A)는 볼 순환 홈(3)이 보이는 상태의 너트(1)의 사시도를 도시하고, 도2 중 (B)는 부하 볼 구름 홈(2)이 보이는 상태의 너트(1)의 사시도를 도시한다.

이 너트(1)를 나사축에 조합한 상태를 나타내는 것이 도3이다. 나사축(5)의 외주면에는 소정의 리드를 갖는 나선형의 전동체 구름 홈으로서, 볼 구름 홈(6)이 형성되어 있다. 너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2)은 나사축(5)의 볼 구름 홈(6)에 대향한다. 너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)과 나사축(5)의 볼 구름 홈(6) 사이에는 구름 운동 가능한 복수의 전동체로서, 복수의 볼(도시하지 않음)이 배열 및 수용된다. 볼 사이에는 볼끼리의 접촉을 방지하기 위해 스페이서가 개재되는 일도 있다. 이들 스페이서는 휠 수 있는 띠형의 부재로 일련으로 보유 지지되어 있어도 좋다. 너트(1)가 나사축(5)에 대해 상대적으로 회전하는 것에 수반하여 복수의 볼이 너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2)과 나사축(5)의 볼 구름 홈(6) 사이에서 부하를 받으면서 구름 운동한다.

너트(1)의 볼 순환 홈(3)은 종래의 디플렉터에 대응하는 부분이다. 볼 순환 홈(3)은 나사축(5)의 부하 볼 구름 홈(2)을 구르는 볼이 나사축(5)의 주위를 1주하여 원래의 부하 볼 구름 홈(2)으로 복귀되도록 볼을 나사축(5)의 나사산(7)을 타 넘게 한다.

너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)의 홈 형상에 대해 설명한 다. 부하를 받는 볼의 궤도가 되는 부하 볼 구름 홈(2)은 통상의 볼 나사 너트의 홈 형상과 마찬가지로, 축심에 대한 나사축(5)의 회전각에 따라서 일정한 비율로 볼이 나사축(5)의 축방향으로 이동하도록 형성된다. 도4는 가상적으로 축심 주위에 나사축을 360° 회전했을 때의 부하 볼 구름 홈(2)의 볼 통과 영역을 나타낸다. 도4 중 (A)는 나사축의 축선 방향에서 본 부하 볼 구름 홈(2)의 볼 통과 영역을 나타내고, 도4 중 (B)는 나사축의 측방에서 본 볼 통과 영역을 나타낸다.

도5는 너트의 내주면(원통면)에 형성되는 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)(복귀부)을 평면에 전개한 도면을 도시한다. 부하 볼 구름 홈(2)을 이동하는 볼의 중심 궤적은 평면 상에서는 직선이 된다. 볼 순환 홈(3)을 이동하는 볼의 중심 궤적은, 평면 상에서는 평행하는 한 쌍의 직선을 연속으로 연결하는 곡선이 된다. 도5에서는 이 곡선을 연속하는 원호(3a)와 직선(3b)으로 나타낸다. 이 곡선에는 이것 외에도 다양한 곡선을 이용할 수 있다. 부하 볼 구름 홈(2)을 구르는 볼은 볼 순환 홈(3)을 경유함으로써 원래의 부하 볼 구름 홈(2)으로 복귀된다.

부하 볼 구름 홈(2)은 너트(1)의 내주면의 1주 중, 예를 들어 330°분으로 형성되고, 볼 순환 홈(3)은, 예를 들어 30°분으로 형성된다. 이는 부하 볼 구름 홈(2)의 영역을 가능한 한 크게 취하여 부하 용량을 크게 하기 위해서이다. 부하 볼 구름 홈(2)을 이동하는 볼의 진행 방향이 볼 순환 홈(3)에서 급격하게 변하지 않도록 부하 볼 구름 홈(2)에 있어서의 직선에 대한 볼 순환 홈(3)의 직선의 기울기 각도(θ)는, 예를 들어 60°이하로 설정된다.

볼 순환 홈(3)에서는, 볼은 나사축(5)의 나사산(7)을 뛰어 넘으므로, 나사 축(5)의 반경 방향으로도 이동한다. 도6은 나사축(5)을 회전시켰을 때의 볼 및 볼 중심의 이동 궤적을 도시한다. 도6에서는, 볼 구름 홈(6) 상의 볼은 진행함에 따라서 나사축(5)의 나사산(7)의 각(11)에서 밀어올린다. 이때, 볼은 나사산(7)의 각(11)과 너트(1)의 볼 순환 홈(3) 사이에서 지지되면서 밀어 올리고, 볼 중심 궤적(9)은 나사산(7)의 각을 중심으로 한 원호가 된다. 나사산(7)의 각(11)에 R이나 모따기가 있으면, 볼 중심 궤적(9)은 이들에 따른 형상이 되지만, 대략 마찬가지가 된다. 여기서, 너트(1)의 내경을 나사축(5)의 축심 방향에서 본 볼 구름 홈(6) 상을 구르는 볼의 중심 궤적의 직경보다도 작게 하면, 볼을 퍼 올리기 쉬워진다.

이상에서는, 볼의 이동 궤적에 대해 서술했지만, 스페이서 등의 볼에 부수되어 주행하지만 이동 궤적도 동일하다고 사료된다.

너트(1)의 볼 순환 홈(3)의 3차원 형상은 도5 및 도6의 볼 순환 홈(3)의 볼 중심 궤적(9)을 곡선을 따른 길이로 대략 등간격으로 분할하고, 분할한 각 점에서의 볼 중심 궤적(9)의 접선과 각 점으로부터 나사축(5)의 축심에 내린 수선으로 형성되는 면에 수직인 면 내에서의, 볼 순환 홈(3)의 단면 형상의 집합의 포락면으로서 정의할 수 있다.

실시예로서, 볼 순환 홈(3)의 단면 형상을 볼 반경보다도 약간 큰 원호 형상으로 하여 도7에 도시되는 볼 중심 궤적(9)의 전개도의 접선 방향의 기울기각만큼 면을 회전시켜 볼 순환 홈(3)을 작화하였다.

작화한 볼 순환 홈(3) 및 부하 볼 구름 홈(2)을 정밀하게 가공할 수 있으면, 볼을 헐거움이 없는 상태에서 이동시킬 수 있고, 볼을 원활하게 순환시킬 수 있다. 이하, 볼 순환 홈(3) 및 부하 볼 구름 홈(2)의 가공 방법에 대해 설명한다.

우선, 원통 형상의 너트(1)에 담금질 또는 템퍼링의 열처리를 실시한다. 이 상태에서는, 너트(1)의 내주면은 원통면의 상태이고, 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)은 형성되어 있지 않다. 다음에, 미리 열처리된 너트(1)의 내주면을 절삭 가공하여 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)을 형성한다. 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)을 절삭 공구로 동일한 절삭 공정에서 일체로 가공하므로, 너트(1)에 대해 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)을 정밀하게 가공할 수 있다. 절삭 공정은 열처리 공정 후에 행해지므로, 열처리에 의한 왜곡의 영향을 없앨 수 있다. 또한, 열처리한 후에 절삭 가공과, 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)의 표면 거칠기도 향상된다.

본 실시 형태에서는 너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2)만이 절삭 가공 후에 지석 등으로 연삭 가공되고, 볼 순환 홈(3)은 절삭 가공 상태이다. 부하 볼 구름 홈(2)에서는 볼이 하중을 받으면서 굴러가므로, 연삭 가공에서 깨끗하게 마무리하는 것이 요구된다. 한편, 볼 순환 홈(3)에서는 볼이 하중을 받으면서 구르지 않고, 또한 복잡한 형상을 이루고 있으므로, 연삭 가공하지 않는 것이 비용적으로 유리하다.

도8은 너트(1)의 내주면을 절삭하는 절삭 장치의 일 예를 나타낸다. 이 절삭 장치는 너트(1)의 내측에 배치되는 절삭 공구로서의 엔드밀(13)에 회전 절삭 주운동을 부여하고, 너트(1) 및 엔드밀(13)로 이송 운동을 부여한다. 구체적으로는, 절삭 장치는 이송 운동으로서, 척(18)에 파지된 너트(1)를 너트의 축심(Z축) 주위 로 회전 운동시키면서, 엔드밀(13)을 너트(1)의 축심(Z축)의 방향으로 이동시킨다. 그리고, 엔드밀(13)에 의한 너트(1)의 반경 방향(Y축)의 절입 깊이를 조정할 수 있도록 너트(1)의 반경 방향(Y축)의 엔드밀(13)의 위치를 조정한다.

터빈(14)에 고압 유체를 대고, 동압 베어링(15)으로 회전 가능하게 지지되어 있는 엔드밀(13)을 고속 회전(예를 들어, 2 내지 4000 rpm)시켜 너트(1)의 내주면에 홈을 절삭 가공한다. 너트(1)의 축심 주위의 회전과 엔드밀(13)의 z축 방향 및 y축 방향의 이동을 부하 볼 구름 홈(2)의 리드각 및 볼 순환 홈(3)의 형상에 맞추어 동기시키고, 도9에 도시된 바와 같이 이들 홈을 연속적으로 가공한다. 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)을 고속 회전하는 엔드밀로 가공하므로 너트(1)의 회전과는 관계없이 리드 및 깊이를 조정할 수 있다. 이로 인해, 대리드 나사의 가공도 가능해지고, 볼 순환 홈(3)의 형상도 자유 곡선으로 할 수 있다. 공구로서, 엔드밀(13) 대신에 지석을 이용하면 홈을 연삭 가공할 수도 있다.

이것 외에, 종래의 「내부 캠」이라 불리우고 있었던 내경 홈 넣기 가공의 수법에서의 제작이 가능하다. 도10은 이 수법[너트(1)의 내주면을 바이트로 절삭 가공하는 예]을 나타낸다. 본 예에서는, 너트(1)를 축심의 주위로 회전시키면서 바이트(17)로 홈을 좌우 사면(2a, 2b)씩 절삭 가공한다. 리드가 일정한 일반 너트에서는 통형(統型) 바이트로 홈 형상을 절삭 가공할 수 있다. 그러나, 부하 볼 구름 홈(2)과 볼 순환 홈(3)에서는 거의 역방향으로 리드가 기울게 된다. 역방향으로 리드가 기우는 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)을 고정된 통형 바이트로 절삭 가공하면 홈 폭이 일정해지지 않는다. 이로 인해, 홈의 좌우 사면의 한 쪽(2a)을, 너트(1)를 일방향으로 회전시키면서 바이트(17)로 절삭 가공하고, 그 후 홈의 나머지 사면(2b)을, 너트(1)를 반대 방향으로 회전시키면서 바이트(17)로 절삭 가공하는 수법이 채용된다.

볼의 순환에 대해 설명한다. 너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2)에서는, 볼은 너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2)과 나사축(5)의 볼 구름 홈(6) 사이에 끼워져 굴러가고 있다. 부하 볼 구름 홈(2)에 있어서 진행 방향으로 이동하는 힘이 부여되는 볼은 볼 순환 홈(3)에서 진행 방향으로 이동하는 힘을 부여하지 않게 되므로, 볼 순환 홈(3) 내의 볼을 부하 볼 구름 홈(2)에 있어서의 볼로 압입해야만 하는 것이 된다. 볼 순환 홈(3) 내의 볼에는 너트(1)측으로 압박되는 볼과 나사축(5)측으로 압박되는 볼이 교대로 존재하고, 볼 순환 홈(3) 내에서는 볼이 사행하면서 진행한다. 볼 순환 홈(3)을 사행하면서 진행하는 볼이 부하 볼 구름 홈(2)으로 들어갈 때, 볼의 진행 방향의 저항을 적게 하기 위해, 도4에 도시된 바와 같이 볼 순환 홈(3)에 접속되는 부하 볼 구름 홈(2)의 접속부에 나사축(5)의 볼 구름 홈(6)과 너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2) 사이의 간극이 볼 순환 홈(3)을 향해 서서히 넓어지도록 크라우닝(19)이 형성된다.

볼의 삽입 방법에 대해 설명한다. 너트(1)를 나사축(5)의 단부에 치우치게 두고, 너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)과 나사축(5)의 볼 구름 홈(6) 사이에 볼을 삽입한다. 너트(1)의 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)은 감김으로 형성되므로, 종래의 디플렉터식 볼 나사와 같이 여분의 부분에 볼이 삽입되지 않아, 볼을 삽입하는 작업이 용이해진다. 또한, 부하 볼 구름 홈(2) 및 볼 순환 홈(3)을 일체로 절삭 가공하면, 부하 볼 구름 홈 및 볼 순환 홈의 주위 방향의 길이를 일정하게 할 수 있으므로, 볼 사이에 스페이서를 개재시키는 경우에도 문제점이 생기지 않는다.

도11은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 나사 장치를 도시한다. 본 실시 형태에서는 1개의 나사축(5)에 감김 홈이 형성된 링(21)을 복수개, 예를 들어 2개 조합하고 있다. 링(21) 사이에는 도시하지 않은 필러 피스가 설치되고, 2개의 링(21)은 베어링 유닛과 같이 필러 피스의 양단부에 설치된다. 이들 필러 피스와 2개의 링(21)에 의해 너트가 구성된다. 필러 피스의 치수를 조정함으로써 여압을 제어하거나, 너트의 모멘트 부가 용량을 적절하게 설정하거나 할 수 있다. 이와 같은 너트는, 예를 들어 볼 나사를 거쳐서 전동 모터의 출력을 조타축의 진퇴력으로서 전하도록 한 전동 파워 스티어링 장치에 적절하게 이용할 수 있다.

또한, 본 제2 실시 형태에 있어서의 링(21)의 감김 홈은 상기 제1 실시 형태의 너트와 마찬가지로 절삭 가공에 의해 형성되어도 좋고, 상기 제1 실시 형태의 너트와 달리, 관형 소재로부터의 벌지 성형, 분체 소결과 홈부 버니싱을 조합한 방법, 수지 재료의 사출 성형에 의해 형성되어도 좋다.

도12는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 나사 장치의 너트를 도시한다. 도면 중 (A)는 너트(22)의 볼 순환 홈(24)에 대응하는 부분에 구멍(23)을 비운 상태를 나타내고, 도면 중 (B)는 너트(22)에 이재(26)를 끼워 넣은 상태를 나타내고, 도면 중 (C)는 이재(26)가 끼워 넣어진 너트에 부하 볼 구름 홈(25) 및 볼 순환 홈(24)을 절삭 가공한 상태를 나타낸다. 도면 중 (A)에 나타낸 바와 같이, 우선 너트(22)의 볼 순환 홈(24)에 대응하는 부분에 구멍(23)을 비울 수 있다. 다음에, 도면 중 (B)에 나타낸 바와 같이, 구멍(23)에 이재(26)가 압입된다. 이 이재(26)의 재질로서, 감쇠성, 윤활성, 흡음성이 있는 것이 이용된다. 다음에, 도면 중 (C)에 나타낸 바와 같이, 이재(26)가 끼워 넣어진 너트(22)에 부하 볼 구름 홈(25) 및 볼 순환 홈(24)을 연삭 가공한다. 너트(22)에 이재(26)를 조합함으로써 너트(22)에 감쇠 효과, 윤활 효과, 흡음 효과, 혹은 제진 효과를 부여할 수 있다.

도13은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 나사 장치의 너트(31)를 도시한다. 본 실시 형태에서는 너트(31)의 내주면에 감김 홈(32)을 2개 마련하고 있다. 도면 중 (A)는 감김 홈(32)을 알기 쉽게 나타내기 위해 너트(31)의 일부를 잘라낸 상태를 나타내고, 도면 중 (B)는 너트의 사시도를 도시한다. 한번 권취한 홈(32)의 홈 형상은 하나의 감김 홈과 마찬가지이다. 본 실시 형태에서는 2개의 감김 홈(32)의 볼 순환 홈(33)의 위상을 주위 방향의 동일 위치에 정렬하고 있다. 볼 순환 홈(33)의 위상을 정렬함으로써 너트(31)의 전체 길이를 짧게 할 수 있고, 또한 나사축(5)의 축심과 너트(31)의 중심선과의 기울기로부터 생기는 모멘트에도 강한 구조가 된다.

도14는 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 나사 장치의 너트를 도시한다. 도면 중 (A)는 사시도를 도시하고, 도면 중 (B)는 2개로 절단한 너트의 사시도를 도시한다. 본 실시 형태에서는 너트(31)의 내주면에 감김 홈을 2개 마련하고, 너트(1)의 볼 순환 홈(33)에 별도 부재로 덮개(34)를 설치하고 있다. 소위, 터널형 디플렉터와 마찬가지로 기능하고, 1주한 볼이 나사축(5)의 나사산(7)(도3 참조)을 타 넘을 때에 볼이 나사축(5)의 나사산(7)에 접촉하지 않도록 할 수 있다. 전조 나사축을 사용하는 경우 등에 마모의 방지나 이음의 발생을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.

다조 나사로의 대응으로서는, 전동체가 나사축의 주위를 1주하는 동안에 부하 볼 구름 홈 및 볼 순환 홈을 다조 형성함으로써 대응 가능하다. 제5 실시 형태의 덮개에 의해 나사산을 뛰어 넘는 것에 대해서도 대응 가능하다.

Claims

외주면에 나선형의 전동체 구름 홈이 형성된 나사축과,

상기 전동체 구름 홈에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 구름 홈 및 상기 부하 전동체 구름 홈의 일단부와 타단부를 접속하는 전동체 순환 홈으로 구성되는 적어도 하나의 감김 홈이 내주면에 형성된 너트와,

상기 나사축의 상기 전동체 구름 홈과, 상기 너트의 상기 부하 전동체 구름 홈 및 상기 전동체 순환 홈 사이에 배열 및 수용되는 복수의 전동체를 구비하고,

상기 너트의 상기 부하 전동체 구름 홈 및 상기 전동체 순환 홈은 미리 열처리된 상기 너트의 내주면을 절삭 가공함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 나사 장치.
제1항에 있어서, 상기 너트의 상기 부하 전동체 구름 홈만이 상기 절삭 가공 후에 연삭 가공되고,

상기 너트의 상기 전동체 순환 홈이 상기 절삭 가공 상태인 것을 특징으로 하는 나사 장치.
외주면에 나선형의 전동체 구름 홈이 형성된 나사축과,

상기 전동체 구름 홈에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 구름 홈 및 상기 부하 전동체 구름 홈의 일단부와 타단부를 접속하는 전동체 순환 홈으로 구성되는 적어도 하나의 감김 홈이 내주면에 형성된 링을 상기 나사축의 축선 방향에 복수 갖는 너트와,

상기 나사축의 상기 전동체 구름 홈과, 상기 링의 상기 부하 전동체 구름 홈 및 상기 전동체 순환 홈 사이에 배열 및 수용되는 복수의 전동체를 구비하는 것을 특징으로 하는 나사 장치.
외주면에 나선형의 전동체 구름 홈이 형성된 나사축과,

상기 전동체 구름 홈에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 구름 홈 및 상기 부하 전동체 구름 홈의 일단부와 타단부를 접속하는 전동체 순환 홈으로 구성되는 적어도 하나의 감김 홈이 내주면에 형성된 너트와,

상기 나사축의 상기 전동체 구름 홈과, 상기 너트의 상기 부하 전동체 구름 홈 및 상기 전동체 순환 홈 사이에 배열 및 수용되는 복수의 전동체를 구비하고,

상기 전동체 순환 홈에 접속되는 상기 부하 전동체 구름 홈의 접속부에 상기 나사축의 상기 전동체 구름 홈과 상기 너트의 상기 부하 전동체 구름 홈 사이의 간극이 상기 전동체 순환 홈을 향해 서서히 넓어지도록 크라우닝이 형성되는 것을 특징으로 하는 나사 장치.
외주면에 나선형의 전동체 구름 홈이 형성된 나사축과,

상기 전동체 구름 홈에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 구름 홈 및 상기 부하 전동체 구름 홈의 일단부와 타단부를 접속하는 전동체 순환 홈으로 구성되는 적어도 하나의 감김 홈이 내주면에 형성된 너트와,

상기 나사축의 상기 전동체 구름 홈과, 상기 너트의 상기 부하 전동체 구름 홈 및 상기 전동체 순환 홈 사이에 배열 및 수용되는 복수의 전동체를 구비하고,

상기 너트의 상기 전동체 순환 홈의 부분에 상기 너트와는 재질이 다른 이재가 끼워 넣어지고,

상기 너트의 상기 부하 전동체 구름 홈 및 상기 이재의 상기 전동체 순환 홈은 미리 상기 이재가 끼워 넣어진 상기 너트를 절삭 가공함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 나사 장치.
나사축과 너트 사이에 구름 운동 가능하게 전동체를 개재시킨 나사 장치의 제조 방법이며,

상기 너트를 열처리하고, 그 후, 상기 너트의 내주면에 상기 나사축의 상기 전동체 구름 홈에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 구름 홈 및 상기 부하 전동체 구름 홈의 일단부와 타단부를 접속하는 전동체 순환 홈으로 구성되는 적어도 하나의 감김 홈을 절삭 가공하는 것을 특징으로 하는 나사 장치의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 너트의 내측에 배치되는 절삭 공구에 회전 절삭 주운동을 부여하고, 상기 너트 및 상기 절삭 공구 중 적어도 한쪽으로 이송 운동을 부여하여 상기 감김 홈을 절삭 가공하는 것을 특징으로 하는 나사 장치의 제조 방법.