KR20120118486A - 볼 나사, 및 볼 나사용 너트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

너트의 외주면 중 볼 순환로에 맞대하는 부분에 플랜지 등의 외주 형성물이 형성된 볼 나사를 제공한다. 볼 나사(1)는, 나사 홈(3a)을 외주면에 가지는 나사축(3)과, 나사 홈(3a)에 대향하는 나사 홈(5a)을 내주면에 가지는 너트(5)와, 양 나사 홈(3a, 5a)에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로(7) 내에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼(9)과, 볼(9)을 볼 전동로(7)의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 순환로(11)를 구비하고 있다. 이 볼 순환로(11)는, 너트(5)의 원주면 형상의 내주면의 일부를, 소성가공에 의해 오목화시켜 형성한 오목 홈이다. 그리고 너트(5)의 외주면 중, 볼 순환로(11)나 나사 홈(5a)에 맞대하는 부분에는, 플랜지(13)가 일체적으로 형성되어 있다.

Description

볼 나사, 및 볼 나사용 너트의 제조방법{BALL SCREW, MANUFACTURING METHOD OF NUT FOR BALL SCREW}

본 발명은 볼 나사에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 볼 나사를 구성하는 너트의 제조방법에 관한 것이다.

볼 나사는, 나선 형상의 나사 홈을 외주면에 가지는 나사축과, 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사 홈을 내주면에 가지는 너트와, 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로 내에 전동(轉動, 즉 회전운동)이 자유롭게 장전된 복수의 볼을 구비하고 있다. 그리고 볼을 개재하여 나사축에 나사결합되어 있는 너트와 나사축을 상대 회전 운동시키면, 볼의 전동을 개재하여 나사축과 너트가 축 방향으로 상대 이동하도록 되어 있다.

이러한 볼 나사에는, 볼 전동로의 시발점과 종점을 연통시켜 무단(無端) 형상의 볼 통로를 형성하는 볼 순환로가 구비되어 있다. 즉, 볼은, 볼 전동로 내를 이동하면서 나사축의 주위를 돌아서 볼 전동로의 종점에 이르면, 볼 순환로의 한쪽의 단부로부터 끌어 올려져 볼 순환로 내를 통과하고, 볼 순환로의 다른 쪽의 단부로부터 볼 전동로의 시발점으로 되돌려진다. 이와 같이, 볼 전동로 내를 전동하는 볼이 볼 순환로에 의해 무한히 순환되도록 되어 있으므로, 나사축과 너트는 계속적으로 상대 이동할 수 있다.

볼 순환로를 이용한 볼의 순환 형식에는, 튜브식, 탑식 등의 다양한 형식이 있다. 예를 들어 튜브식의 경우에는, 볼 전동로의 시발점과 종점을 연통시키는 리턴 튜브가 너트의 외주면에 고정되어 있다. 또한, 탑식의 경우에는, 볼 전동로의 시발점과 종점을 연통시키는 오목 홈이 형성된 탑이, 너트의 외주면과 내주면을 관통하는 탑 구멍에 끼워져 있다.

미국특허 제7013747호 명세서 일본국특허공개공보 2000년 제297854호 일본국특허공개공보 2008년 제281063호 일본국특허공개공보 2010년 제96317호 일본국특허공개공보 2004년 제251367호

그러나 튜브식의 경우에는, 리턴 튜브가 너트의 외주면에 고정되어 있고, 탑식의 경우에는, 탑을 끼우는 탑 구멍이 너트의 외주면에 개구되어 있으므로, 너트의 외주면 중 볼 순환로가 마련되어 있는 부분에는, 플랜지 등의 외주 형성물을 형성하는 것은 곤란하였다. 즉, 너트의 외주면을 임의의 형상으로 설계하는 것은 곤란하였다. 또한, 너트의 외주면 중 볼 순환로가 마련되어 있는 부분에는, 별도의 부재를 자유롭게 부착하는 것은 곤란하였다. 이와 같이, 종래의 볼 나사에서는, 너트의 외경부의 구조가 제한되어 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하고, 너트의 외경부의 구조의 자유도가 높은 볼 나사를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 그러한 볼 나사를 구성하는 너트를 제조하는 것이 가능한 볼 나사용 너트의 제조방법을 제공하는 것을 아울러 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 구성으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 일 형태에 따른 볼 나사는, 나선 형상의 나사 홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사 홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼과, 상기 볼을 상기 볼 전동로 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 순환로를 구비하고, 상기 볼 순환로를, 상기 너트의 원주면 형상의 내주면의 일부를 오목화시켜 형성한 오목 홈으로 구성함과 동시에, 상기 너트의 외주면 중 상기 오목 홈에 맞대하는 부분에, 외주 형성물을 일체적으로 형성한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 외주 형성물은, 플랜지, 엔코더, 기어용 치열, 회전 방지구, 키, 키홈, 모터 로터, 원웨이 클러치의 내륜, 축받이용 궤도홈, 나사, 둘레 방향홈, 및 이형 외주면 중의 적어도 하나로 할 수 있다.

또한, 상기 너트는, 원주 형상의 금속제 소재를 소성가공하여 상기 너트와 대략 동일형상의 러프 성형 너트를 얻고, 상기 러프 성형 너트의 원주면 형상의 내주면의 일부를 오목화시키고, 상기 볼 순환로를 이루는 오목 홈을 형성함과 동시에, 상기 러프 성형 너트의 외주면에 상기 외주 형성물을 형성함으로써 얻어지는 것으로 할 수 있다.

혹은, 상기 너트는, 원주 형상의 금속제 소재를 소성가공하여 상기 너트와 대략 동일형상의 러프 성형 너트를 얻고, 상기 러프 성형 너트의 원주면 형상의 내주면의 일부를 소성가공에 의해 오목화시키고, 상기 볼 순환로를 이루는 오목 홈을 형성함과 동시에, 상기 러프 성형 너트의 외주면에 상기 외주 형성물을 형성함으로써 얻어진 것으로 해도 좋다.

또한, 전술한 본 발명의 일 형태에 따른 볼 나사에서는, 상기 너트의 축방향 단면에 돌출부를 형성해도 좋다.

또한, 전술한 본 발명의 일 형태에 따른 볼 나사에서는, 상기 너트의 외주면에 압입에 의해 피감(被嵌)된 너트 피감부재를 구비할 수 있다.

이때, 상기 너트 피감부재와 상기 너트와의 압입에 의한 조임 여유는, 당해 너트 피감부재의 피감되는 상기 너트의 외주면의 외형치수의 0.02% 초과인 것이 바람직하다. 혹은, 상기 너트 피감부재와 상기 너트와의 압입에 의한 조임 여유는, 당해 너트 피감부재의 피감되는 상기 너트의 외주면의 외형치수의 0.02% 초과 또한 0.16% 미만인 것이 바람직하다.

또한, 상기 너트 피감부재를 상기 너트에 압입할 경우, 당해 너트 피감부재를 가열하여 상기 너트에 피감하는 수축 끼워 맞춤인 것이 바람직하다.

또한, 압입에 의해 피감된 상기 너트 피감부재는, 원통형상의 내주면을 가지는 슬리브 및 슬라이딩 베어링 및 기어 중 어느 하나 또는 이들 조합인 것이 바람직하다.

또한, 전술한 본 발명의 일 형태에 따른 볼 나사에서는, 인서트 성형에 의해 상기 너트의 외주면에 형성된 너트 피감부재를 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 형태에 따른 볼 나사용 너트의 제조방법은, 내주면에 나선홈이 형성되고 외주면에 돌출부를 가지는 너트와, 외주면에 나선홈이 형성된 나사축과, 너트의 나선홈과 나사축의 나선홈으로 형성되는 궤도의 사이에 배치된 볼과, 상기 너트의 내주면에 오목부로서 형성된 상기 볼을 궤도의 종점으로부터 시발점으로 되돌리는 볼 복귀 경로를 구비하고, 상기 궤도내를 볼이 전동함으로써 상기 너트가 나사축에 대하여 상대 이동하는 볼 나사의, 상기 너트를 제조하는 방법으로서, 상기 너트의 내주면에의 상기 오목부의 형성과 상기 너트의 외주면에의 돌출부의 형성을, 냉간단조로 동시에 행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 전술한 본 발명의 일 형태에 따른 볼 나사에서는, 원통 형상의 너트 소재에 내삽되고, 그 축방향을 따라 이동하는 캠 드라이버와, 상기 너트 소재와 캠 드라이버의 사이에 배치되고, 상기 오목 홈에 대응하는 볼록부가 형성되고, 상기 캠 드라이버의 이동에 따라 상기 볼록부가 상기 너트의 지름 방향으로 이동하는 캠 슬라이더와, 상기 너트 소재의 축방향 양단면과 외주면을 구속하고, 이 외주면을 받는 내주면에 오목부가 형성된 구속부재를 가지는 캠 기구의 금형을 사용한 프레스법에 의해, 상기 볼록부에서 상기 너트 소재의 내주면을 누름으로써, 상기 너트 소재의 내주면에 상기 오목 홈을 형성하고, 상기 구속부재의 오목부에 상기 너트 소재의 외주부를 돌출시킴으로써, 상기 외주 형성물을 형성해도 좋다.

이때, 상기 외주 형성물 또는 상기 외주 형성물의 내주면에 형성된 오목부 혹은 테이퍼면을, 기준면 또는 유지부로서 사용하여, 상기 금형을 사용한 프레스법에 의한 공정의 다음 공정 이후의 가공이 행해지고 있어도 좋다.

또한, 상기 너트 소재의 외주부를 돌출시킴으로써 형성된 상기 외주 형성물은, 축력 전달부, 토크 전달부, 위치 결정부, 또는 부착부로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에 따른 볼 나사는, 나선 형상의 나사 홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사 홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼과, 상기 볼을 상기 볼 전동로의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 순환로를 구비하고, 상기 볼 순환로를, 상기 너트의 원주면 형상의 내주면의 일부를 오목화시켜 형성한 오목 홈으로 구성함과 동시에, 상기 너트의 축방향 단면에 돌출부를 형성한 것을 특징으로 한다.

이때, 원통 형상의 너트 소재에 내삽되고, 그 축방향을 따라 이동하는 캠 드라이버와, 상기 너트 소재와 캠 드라이버의 사이에 배치되고, 상기 오목 홈에 대응하는 볼록부가 형성되고, 상기 캠 드라이버의 이동에 따라 상기 볼록부가 상기 너트의 지름 방향으로 이동하는 캠 슬라이더와, 상기 너트 소재의 축방향 양단면과 외주면을 구속하고, 상기 너트 소재의 축방향 단면을 받는 단면에 오목부가 형성된 구속부재를 가지는 캠 기구의 금형을 사용한 프레스법에 의해, 상기 볼록부에서 상기 너트 소재의 내주면을 누름으로써, 상기 너트 소재의 내주면에 상기 오목 홈을 형성하고, 상기 오목 홈의 형성에 의해 발생하는 상기 너트 소재의 여육을 상기 구속부재의 오목부에 돌출시킴으로써, 상기 돌출부를 형성해도 좋다.

또한, 인서트 성형에 의해 상기 너트의 외주면에 형성된 너트 피감부재를 구비하고, 상기 너트 피감부재는, 상기 오목 홈의 형성에 수반하여 발생한 상기 너트의 외주면의 외주 형성물을 덮도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 인서트 성형에 의해 형성된 상기 너트 피감부재는, 원통형상의 내주면을 가지는 슬리브 및 기어 중 어느 한쪽 또는 양쪽인 것이 바람직하다.

본 발명의 볼 나사는, 너트의 내주면의 일부를 오목화시켜 형성한 오목 홈에서 볼 순환로를 구성했으므로, 너트의 외경부의 구조의 자유도가 높다. 또한, 본 발명의 볼 나사용 너트의 제조방법은, 외경부의 구조의 자유도가 높은 볼 나사용 너트를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태의 볼 나사의 단면도이다.
도 2는 너트의 정면도이다.
도 3은 도 2의 너트의 A-A단면도이다.
도 4는 본 발명의 볼 나사의 제2실시형태의 제1 예를 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 종단면도이다.
도 5는 도 4의 볼 나사의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 우측면도, (b)는 종단면도이다.
도 6은 도 5의 너트의 제조방법의 공정도이다.
도 7은 본 발명의 볼 나사의 제2실시형태의 제2예의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 볼 나사의 제2실시형태의 제3예의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 볼 나사의 제2실시형태의 제4예의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 볼 나사의 제2실시형태의 제5예의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 종단면도이다.
도 11은 본 발명의 볼 나사의 제2실시형태의 제6예의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 종단면도이다.
도 12는 본 발명의 볼 나사의 제2실시형태의 제7예의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 종단면도이다.
도 13은 본 발명의 볼 나사의 제2실시형태의 제8 예를 나타낸 것이며, (a)는 축 직각 종단면도, (b)는 축 평행 종단면도이다.
도 14는 도 13의 볼 나사의 변형예를 나타낸 것이며, (a)는 축 직각 종단면도, (b)는 축 평행 종단면도이다.
도 15는 제3실시형태의 볼 나사의 제조방법을 설명하는 공정도이다.
도 16은 제4실시형태의 제1예의 방법을 설명하는 도면이다.
도 17은 제4실시형태의 제1예의 방법으로 사용하는 캠 슬라이더를 나타낸 평면도(a) 및 사시도(b)와, 캠 드라이버를 나타낸 사시도(c)이다.
도 18은 도 16(b)의 상태에서 금형으로부터 분리한 너트 소재를 나타낸 사시도이다.
도 19는 제4실시형태의 제2예의 방법을 설명하는 도면이다.
도 20은 제4실시형태의 제2예의 방법으로 사용하는 캠 슬라이더를 나타낸 평면도(a) 및 사시도(b)와, 캠 드라이버를 나타낸 사시도(c)이다.
도 21은 도 19(b)의 상태에서 금형으로부터 분리한 너트 소재를 나타낸 사시도이다.
도 22는 제4실시형태의 제3예의 방법을 설명하는 도면이다.
도 23은 제4실시형태의 제3예의 방법으로 사용하는 캠 슬라이더를 나타낸 평면도(a) 및 사시도(b)와, 캠 드라이버를 나타낸 사시도(c)이다.
도 24는 도 22(b)의 상태에서 금형으로부터 분리한 너트 소재를 나타낸 사시도이다.
도 25는 제4실시형태의 제4예의 방법을 설명하는 도면이다.
도 26은 도 25(b)의 상태에서 금형으로부터 분리한 너트 소재를 나타낸 사시도이다.
도 27은 제4실시형태의 제5예의 방법을 설명하는 도면이다.
도 28은 특허문헌 3의 방법을 설명하는 도면이다.
도 29는 제5실시형태의 제조방법의 제1예에서의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 30은 제5실시형태의 제1예에서 사용하는 캠 드라이버를 나타낸 사시도(a)와, 캠 슬라이더를 나타낸 평면도(b) 및 사시도(c)이다.
도 31은 제5실시형태의 제1예에서 사용하는 구속부재를 구성하는 분할체를 나타낸 평면도(a)와, 그 A-A단면도(b) 및 베이스의 단면도(c)이다.
도 32는 제5실시형태의 제1예에서, S자 형상 오목부와 볼록부가 형성된 너트 소재를 나타낸 정면도(a)와, 그 A-A단면도(b)와, 사시도(c)이다.
도 33은 제5실시형태의 제조방법의 제2예에서의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 34는 제5실시형태의 제조방법의 제3예에서의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 35는 제5실시형태의 제조방법의 제4예에서의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 36은 제5실시형태의 제조방법의 제5예의 방법을 설명하는 도면이다.
도 37은 제5실시형태의 제조방법의 제5예의 방법을 설명하는 도면이다.
도 38은 제5실시형태의 볼 나사의 일례의 구성을 나타낸 도면이고, (a)는 단면도, (b)는 사시도이다.
도 39는 제5실시형태의 볼 나사의 다른 예의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 40은 제6실시형태의 볼 나사의 제1 예를 나타낸 종단면도이다.
도 41은 제6실시형태의 볼 나사의 제2 예를 나타낸 종단면도이다.
도 42는 제6실시형태의 볼 나사의 제3 예를 나타낸 종단면도이다.
도 43은 제6실시형태의 볼 나사의 제4 예를 나타낸 종단면도이다.
도 44는 제6실시형태의 볼 나사의 제5 예를 나타낸 종단면도이다.
도 45는 제6실시형태의 볼 나사의 제6 예를 나타낸 종단면도이다.
도 46은 제7실시형태의 볼 나사의 제1 예를 나타낸 종단면도이다.
도 47은 제7실시형태의 볼 나사의 제2 예를 나타낸 종단면도이다.
도 48은 도 47의 볼 나사에 이용된 볼 나사 너트의 설명도이다.
도 49는 제7실시형태의 볼 나사의 제3 예를 나타낸 종단면도이다.
도 50은 제7실시형태의 볼 나사의 제4 예를 나타낸 종단면도이다.
도 51은 제7실시형태의 볼 나사의 제5 예를 나타낸 종단면도이다.
도 52는 전동 파워 스티어링 장치의 스티어링 기어의 일부 단면도이다.

본 발명에 따른 볼 나사의 실시형태를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

[제1실시형태]

도 1은, 본 발명의 제1실시형태의 볼 나사의 단면도(축방향을 따른 평면에서 절단한 단면도)이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 볼 나사(1)는, 나선 형상의 나사 홈(3a)을 외주면에 가지는 나사축(3)과, 나사축(3)의 나사 홈(3a)에 대향하는 나선 형상의 나사 홈(5a)을 내주면에 가지는 너트(5)와, 양 나사 홈(3a, 5a)에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로(7) 내에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼(9)과, 볼(9)을 볼 전동로(7)의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 순환로(11)를 구비하고 있다.

즉, 볼(9)은, 볼 전동로(7) 내를 이동하면서 나사축(3)의 주위를 돌아서 볼 전동로(7)의 종점에 이르고, 거기서 볼 순환로(11)의 한쪽의 단부로부터 끌어 올려져 볼 순환로(11) 내를 통과하고, 볼 순환로(11)의 다른 쪽의 단부로부터 볼 전동로(7)의 시발점으로 되돌려지도록 되어 있다.

또한, 나사축(3), 너트(5), 및 볼(9)의 소재는 특별히 한정되는 것이 아니고, 일반적인 재료를 사용 가능하며, 예를 들어 강철 등의 금속이나 세라믹을 들 수 있다. 또한, 나사 홈(3a, 5a)의 단면형상은, 원호 형상이어도 좋고 고딕 아크 형상이어도 좋다.

이러한 볼 나사(1)는, 볼(9)을 개재하여 나사축(3)에 나사결합되어 있는 너트(5)와 나사축(3)을 상대 회전 운동시키면, 볼(9)의 전동을 개재하여 나사축(3)과 너트(5)가 축 방향으로 상대 이동하게 되어 있다. 그리고 볼 전동로(7)와 볼 순환로(11)에 의해 무단형상의 볼 통로가 형성되어 있고, 볼 전동로(7) 내를 전동하는 볼(9)이 무단형상의 볼 통로 내를 무한히 순환하도록 되어 있기 때문에, 나사축(3)과 너트(5)는 계속적으로 상대 이동할 수 있다.

여기서, 볼 순환로(11)에 대하여 상세하게 설명한다. 볼 순환로(11)는, 너트(5)의 내주면에 일체적으로 형성되어 있다. 상세하게 설명하면, 너트(5)의 원주면 형상의 내주면의 일부를, 소성가공 또는 절삭가공에 의해 오목화시켜 형성한 오목 홈을 볼 순환로(11)로 하고 있다. 본 실시형태의 볼 나사(1)는, 이러한 볼 순환로(11)를 이용한 볼 순환 형식을 채용하고 있으므로, 볼 순환로를 구성하는 별도의 부재를 너트(5)에 부착할 필요가 없다. 또한, 볼 순환로(11)의 단면형상은, 원호 형상이어도 좋고 고딕 아크 형상이어도 좋다.

볼 순환 형식이 튜브식이나 탑식인 경우에는, 볼 순환로를 구성하는 부재와 너트가 별개체이며, 튜브식의 경우에는 리턴 튜브가 너트의 외주면에, 탑식의 경우에는 탑이 탑 구멍에 부착된다. 그 때문에, 너트의 외주면 중 리턴 튜브나 탑이 설치되어 있는 부분에는, 플랜지 등의 외주 형성물을 형성할 수는 없고, 너트의 외주면의 설계에 제한이 있었다.

이에 대하여, 본 실시형태의 볼 나사(1)는, 볼 순환로(11)가 너트(5)의 내주면에 형성되어 있고, 너트(5)의 외주면에는 볼의 순환을 위한 어떠한 부재도 부착될 필요가 없기 때문에, 볼 순환로(11)가 마련된 위치나 회로수에 구속되지 않고, 너트(5)의 외주면 전체에 걸쳐 임의의 형상으로 설계할 수 있다. 따라서, 너트(5)의 외주면 중, 볼 순환로(11)나 나사 홈(5a)에 맞대하는 부분에도, 외주 형성물을 일체적으로 형성할 수 있다. 본 실시형태의 볼 나사(1)는, 외주 형성물로서 플랜지(13)가 형성되어 있다. 또한, 리턴 튜브, 탑 등의 부재가 부착되어 있지 않으므로, 이들이 탈락할 우려가 없고, 볼 나사(1)의 신뢰성이 우수하다.

외주 형성물의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 플랜지의 이외에는, 기어용 치열, 키 홈, 베어링용 궤도홈, 이형 외주면 등을 들 수 있다. 예를 들어, 둘레 방향으로 나란한 복수의 톱니로 이루어지는 기어용 치열을 너트(5)의 외주면에 형성하면, 너트(5)를 기어로서 기능시킬 수 있다. 또한, 너트(5)의 외주면에 키 홈을 형성하면, 다른 부재에 마련된 키를 상기 키 홈에 결합시킴으로써, 그 다른 부재와 너트(5)를 연결할 수 있다. 또한, 너트(5)의 외주면에 베어링용 궤도홈을 형성하면, 너트(5)를 슬라이딩 베어링의 내륜으로서 기능시킬 수 있다. 또한, 너트(5)의 외주면은 통상은 단면원형이지만, 단면 다각형, 단면타원형 등의 이형외주면으로 할 수도 있다. 또한, 이들의 외주 형성물 중의 1개를 너트(5)의 외주면에 형성해도 좋고, 2개 이상을 형성해도 좋다. 예를 들어, 본 실시형태의 볼 나사(1)와 같이, 너트(5)의 외주면에 플랜지(13)를 형성하고, 그 플랜지(13)의 외주면에 기어용 치열(15)을 형성해도 좋다.

이들 외주 형성물의 형성 방법은 특별히 한정되는 것이 아니고, 냉간단조 등의 단조로 형성해도 좋고, 절삭가공으로 형성해도 좋다. 이들의 형성 방법에 의하면, 외주 형성물을 용이하게 형성할 수 있으므로, 외주 형성물을 구비하는 볼 나사를 저렴하게 제조할 수 있다. 또한, 외주 형성물과 볼 순환로(11)의 형성 순서는 특별히 한정되는 것이 아니고, 어느 쪽을 먼저 형성해도 좋지만, 외주 형성물을 예를 들어 냉간단조로 형성한 후에 볼 순환로(11)를 형성하면, 볼 순환로(11)의 형상 정밀도를 보다 높게 확보할 수 있다.

이러한 본 실시형태의 볼 나사(1)의 용도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 자동차, 이륜차, 위치결정장치 등에 탑재되는 전동 액츄에이터에 특히 적합하게 사용할 수 있다.

여기서, 본 실시형태의 볼 나사(1)의 너트(5)의 제조방법의 일례를, 도 6을 참조하여 간단하게 설명한다. 우선, 원주 형상의 강제 소재(도시하지 않음)를 냉간단조에 의해 가공하고, 대략 원통형상(너트(5)와 대략 동일형상)의 블랭크를 얻는다. 그리고 블랭크의 내주면에 단조 등의 소성가공에 의해 오목 홈을 형성하고, 볼 순환로(11)로 한다. 이어서, 블랭크의 외주면에 돌출하는 플랜지(13)의 외주면에, 둘레 방향으로 나란한 복수의 톱니로 이루어지는 기어용 치열(15)을 형성한다. 마지막으로, 블랭크의 내주면에 절삭가공에 의해 나사 홈(5a)을 형성하면, 너트(5)가 얻어진다.

[제2실시형태]

볼 나사에서는, 볼 순환로를 이용한 볼의 순환 형식에는, 튜브식, 탑식 등의 다양한 형식이 있다. 예를 들어 튜브식의 경우에는, 볼 전동로의 시발점과 종점을 연통시키는 리턴 튜브가 너트의 외주면에 고정되어 있고, 탑식의 경우에는, 볼 전동로의 시발점과 종점을 연통시키는 홈이 형성된 탑이, 너트의 외주면과 내주면을 관통하는 탑 구멍에 끼워져 있다. 또한, 너트의 내주면의 일부를 오목화시켜 오목 홈을 형성하고, 이 오목 홈을 볼 순환로로 하는 순환 형식도 알려져 있다.

이러한 볼 나사를 제조할 때는, 원주 형상의 강제소재를 냉간단조에 의해 가공하고, 대략 원통형상(너트와 대략 동일형상)의 블랭크를 얻고, 상기 블랭크에 절삭가공을 실시하여 너트를 제조하고 있다. 상세하게 설명하면, 리턴 튜브를 삽입통과하는 관통구멍이나 탑 구멍의 형성, 상기 오목 홈의 형성, 및 너트의 외주면에의 기어용 치열 등의 외주 형성물의 형성을, 절삭가공에 의해 행하고 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 원하는 형상의 너트를 소결 합금에 의해 제조하는 기술이 제안되어 있다.

그러나 절삭가공에 의한 너트의 제조는, 재료 수율이 낮고, 고코스트라고 하는 문제를 가진다. 또한, 소결 금속은 밀도가 낮은 것에 더하여, 기공이 존재하기 때문에, 너트로서 충분한 강도를 가지는 것이 어렵다고 하는 문제를 가진다.

제2실시형태는, 상기와 같은 문제점에 착안하여 이루어진 것으로서, 재료 수율이 높은 것에 더하여, 저렴하고 또한 고강도의 볼 나사를 제조가능한 볼 나사의 제조방법 및 볼 나사를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 제2실시형태의 볼 나사의 제조방법은, 나선 형상의 나사 홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사 홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼과, 상기 볼을 상기 볼 전동로의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 순환로와, 상기 너트의 외주면에 일체적으로 형성된 외주 형성물을 구비하는 볼 나사의 제조방법으로서, 원주 형상의 금속제 소재로부터 상기 너트와 대략 동일형상의 러프 성형 너트를 얻는 러프 성형 공정과, 상기 러프 성형 너트의 원주면 형상(원통면 형상)의 내주면의 일부를 오목화시켜, 상기 볼 순환로를 이루는 오목 홈을 형성하는 볼 순환로 형성 공정과, 상기 홈소성 너트의 외주면에 상기 외주 형성물을 형성하는 외주 형성물 형성 공정을 구비하고, 상기 외주 형성물이, 키, 엔코더, 기어, 회전 방지구, 나사, 둘레 방향홈, 모터 로터, 원웨이 클러치의 내륜 중의 적어도 1개인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 러프 성형 공정, 상기 볼 순환로 형성 공정, 및 상기 외주 형성물 형성 공정 중 적어도 1개의 공정이 소성가공에 의한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 소성가공이 냉간단조인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 제2실시형태의 볼 나사는, 나선 형상의 나사 홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사 홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼과, 상기 볼을 상기 볼 전동로의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 순환로를 구비하는 볼 나사에 있어서, 상기 볼 순환로를, 상기 너트의 원주면 형상(원통면 형상)의 내주면의 일부를 오목화시켜 형성한 오목 홈으로 구성함과 동시에, 상기 너트의 외주면에 외주 형성물이 일체적으로 형성되고, 상기 외주 형성물이, 키, 엔코더, 기어, 회전 방지구, 나사, 둘레 방향홈, 모터 로터, 원웨이 클러치의 내륜 중의 적어도 1개인 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 제2실시형태의 볼 나사의 제조방법 및 너트에 의하면, 재료 수율이 높은 것에 더하여, 저렴하고 또한 고강도의 볼 나사를 제조할 수 있다.

이어서, 제2실시형태의 볼 나사에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다. 도 4는, 제2실시형태의 볼 나사의 제1 예를 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 종단면도(축선과 평행한 종단면이며, 이하, 축 평행 종단면이라고도 기재함)이다. 또한 도 5는, 도 4의 볼 나사의 너트만의 상세를 나타낸 것이며, (a)는 우측면도, (b)는 축 평행 종단면도이다.

이 도면에 나타낸 바와 같이, 볼 나사(1)는, 나선 형상의 나사 홈(3a)을 외주면에 가지는 나사축(3)과, 나사축(3)의 나사 홈(3a)에 대향하는 나선 형상의 나사 홈(5a)을 내주면에 가지는 너트(5)와, 양 나사 홈(3a, 5a)에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로(7) 내에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼(9)과, 볼(9)을 볼 전동로(7)의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 순환로(11)를 구비하고 있다.

즉, 볼(9)은, 볼 전동로(7) 내를 이동하면서 나사축(3)의 주위를 돌아서 볼 전동로(7)의 종점에 이르고, 거기서 볼 순환로(11)의 한쪽의 단부로부터 끌어 올려져 볼 순환로(11) 내를 통과하고, 볼 순환로(11)의 다른 쪽의 단부로부터 볼 전동로(7)의 시발점으로 되돌려지도록 되어 있다.

또한, 나사축(3), 너트(5), 및 볼(9)의 소재는 특별히 한정되는 것이 아니고, 일반적인 재료를 사용 가능하며, 예를 들어 강철 등의 금속이나 세라믹을 들 수 있다. 또한, 나사 홈(3a, 5a)의 단면형상은, 원호 형상이어도 좋고, 2 이상의 원호를 접속한, 소위 고딕 아크 형상이어도 좋다.

이러한 볼 나사(1)는, 볼(9)을 개재하여 나사축(3)에 나사결합되어 있는 너트(5)와 나사축(3)을 상대 회전 운동시키면, 볼(9)의 전동을 개재하여 나사축(3)과 너트(5)가 축 방향으로 상대 이동하게 되어 있다. 그리고 볼 전동로(7)와 볼 순환로(11)에 의해 무단형상의 볼 통로가 형성되어 있고, 볼 전동로(7) 내를 전동하는 볼(9)이 무단형상의 볼 통로 내를 무한히 순환하도록 되어 있기 때문에, 나사축(3)과 너트(5)는 계속적으로 상대 이동할 수 있다.

여기서, 볼 순환로(11)에 대하여 상세하게 설명한다. 볼 순환로(11)는, 너트(5)의 내주면에 일체적으로 형성되어 있다. 상세하게 설명하면, 너트(5)의 내주면의 일부를, 예를 들어 소성가공에 의해 오목화시켜 형성된 오목 홈을, 볼 순환로(11)로 하고 있다. 또한, 볼 순환로(11)의 단면형상은, 원호 형상이어도 좋고, 전술한 고딕 아크 형상이어도 좋다. 본 실시형태의 볼 나사(1)는, 이러한 볼 순환로(11)를 이용한 볼 순환 형식을 채용하고 있으므로, 볼 순환로를 구성하는 리턴 튜브나 탑 등의 별도의 부재를 너트(5)에 부착할 필요가 없다. 또한, 볼 순환로를 구성하는 리턴 튜브나 탑 등의 별도의 부재를 부착하기 위한 관통구멍이나 탑 구멍 등의 구멍을 너트(5)에 형성할 필요가 없다.

볼 순환 형식이 튜브식이나 탑식인 경우에는, 볼 순환로를 구성하는 부재와 너트가 별개체이며, 튜브식의 경우에는 리턴 튜브가 너트의 외주면에 부착되고, 탑식의 경우에는 탑이 탑 구멍에 부착된다. 그 때문에, 너트의 외주면 중 리턴 튜브나 탑이 마련되어 있는 부분에는, 플랜지 등의 외주 형성물을 형성할 수 없고, 너트의 외주면의 설계에 제한이 있었다.

이에 대하여 본 실시형태의 볼 나사(1)는, 볼 순환로(11)가 너트(5)의 내주면에 형성되어 있고, 너트(5)의 외주면에는, 볼을 순환하기 위한 어떠한 부재도 부착할 필요가 없고, 또한 볼을 순환하는 부재를 부착하기 위한 어떠한 구멍을 형성할 필요도 없기 때문에, 볼 순환로(11)가 마련된 위치나 볼 순환로(11)의 수에 구속되지 않고, 너트(5)의 외주면 전체에 걸쳐 외주면을 임의의 형상으로 설계할 수 있다. 따라서, 너트(5)의 외주면 중, 볼 순환로(11)나 나사 홈(5a)에 맞대하는 부분에도, 외주 형성물을 당해 너트(5)의 외주면에 일체적으로 형성할 수 있다. 또한, 리턴 튜브, 탑 등의 부재가 마련되어 있지 않으므로, 이들이 탈락할 우려가 없고, 볼 나사(1)의 신뢰성이 우수하다. 너트(5)의 외주 형성물의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 플랜지의 이외에는, 평(헬리컬) 기어용 치열, 엔코더, 키, 베벨기어, 회전 방지구, 나사(수나사), 둘레 방향홈, 모터 로터, 원웨이 클러치의 내륜 등을 들 수 있다. 예를 들어, 너트(5)의 외주면에 플랜지를 일체적으로 형성하고, 그 플랜지의 외주면에, 둘레 방향으로 나란한 복수의 톱니로 이루어지는 평(헬리컬) 기어용 치열을 형성하면, 너트(5)를 기어로서 기능시킬 수 있다.

또한, 너트(5)의 외주면에 엔코더를 일체적으로 형성하면, 너트(5)의 회전 상태를 직접적으로 검출하는 것이 가능해진다. 또한, 너트(5)의 외주면에 키를 일체적으로 형성하면, 다른 부재에 마련한 키 홈에 결합시킴으로써, 그 다른 부재와 너트(5)를 연결할 수 있다. 또한, 너트(5)의 외주면에 베벨기어를 일체적으로 형성하면, 치합하는 베벨기어와 동력 전달을 행할 수 있다.

또한, 너트(5)의 외주면에 회전 방지구를 형성하면, 그 회전 방지구를 걸림하는 것만으로, 너트(5)와 나사축(3)의 상대 회전 운동시, 나사축(3)의 직진 운동을 얻을 수 있다. 또한, 너트(5)의 외주면에 나사(수나사)를 일체적으로 형성하면, 그 나사에 나사 결합하는 나사와의 사이에서 나사 운동을 얻을 수 있다. 또한, 너트(5)의 외주면에 둘레 방향 홈을 일체적으로 형성하면, 예를 들어 그 둘레 방향 홈에 웨어링을 장착함으로써 너트(5)의 외주면에 베어링 기능을 얻을 수 있다.

또한, 너트(5)의 외주면에 모터 로터를 일체적으로 형성하면, 너트(5) 자체를 모터 로터로서 기능시킬 수 있고, 이것을 모터 스테이터 내에 장착함으로써, 너트(5)에의 회전력을 간결하거나 혹은 직접적으로 얻을 수 있다. 또한, 너트(5)의 외주면에 원웨이 클러치의 내륜을 일체적으로 형성하면, 예를 들어 너트(5)이거나, 또는 원웨이 클러치의 외륜의 어느 하나에의 회전을 규제하는 것이 가능해진다.

또한, 이들의 외주 형성물 중의 1개를 너트(5)의 외주면에 형성해도 좋고, 2개 이상을 형성해도 좋다. 예를 들어 본 실시형태의 볼 나사(1)에서는, 너트(5)의 외주면에 플랜지(13)를 형성하고, 그 플랜지(13)의 외주면에 기어용 치열(15)을 형성함과 동시에, 상기 플랜지(13)의 도시한 축방향 좌측에 엔코더(로터리 엔코더)(17)를 일체적으로 형성하였다. 이에 따라, 본 실시형태의 볼 나사(1)의 너트(5)는, 기어로서 기능함과 동시에, 엔코더(17)에 의해 그 회전 상태를 검출할 수 있다. 이러한 본 실시형태의 볼 나사(1)의 용도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 자동차, 이륜차, 위치결정장치 등에 탑재되는 전동 액츄에이터에 특히 적합하게 사용할 수 있다.

이어서, 본 실시형태의 볼 나사(1)의 제조방법의 일례를, 도 6을 참조하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 우선 소정의 길이(또는 질량)의 원주 형상의 강제 소재(20)를 예를 들어 냉간단조 등의 소성가공에 의해 가공하고, 너트(5)와 대략 동일형상(대략 원통형상)의 블랭크(21)(러프 성형 너트)를 얻는다(러프 성형 공정). 이때, 소성가공에 의해, 블랭크(21)의 외주면에는 플랜지(13)도 형성된다. 따라서, 이 경우의 러프 성형 공정은, 동시의 외주 형성물 형성 공정을 겸하고 있다.

이어서, 블랭크(21)의 원주면 형상의 내주면의 일부를 예를 들어 냉간단조 등의 소성가공에 의해 오목화시켜, 볼 전동로(7)의 종점과 시발점을 연통하는 볼 순환로(11)를 이루는 오목 홈(22)을 형성했다(볼 순환로 형성 공정). 오목 홈(22)을 형성하는 구체적인 방법으로서는, 이하와 같은 것을 들 수 있다. 즉, 오목 홈(22)에 대응하는 형상의 볼록부를 가지는 펀치를 블랭크(21) 내에 삽입하고, 블랭크(21)의 내주면에 펀치의 볼록부를 접촉시키고, 블랭크(21)의 내주면을 향하여 펀치를 강하게 가압함으로써, 오목 홈(22)을 형성할 수 있다.

또한, 외주 형성물과 볼 순환로(11)의 형성 순서는 특별히 한정되는 것이 아니고, 어느 것을 먼저 형성해도 좋지만, 본 실시형태에서는 외주 형성물인 플랜지(13)를 소성가공으로 형성한 후에 볼 순환로(11)를 형성했으므로, 볼 순환로(11)의 형상 정밀도를 보다 높게 확보할 수 있다.

이어서, 블랭크(21)의 외주면에 돌출하는 플랜지(13)의 외주면에, 예를 들어 냉간단조 등의 소성가공에 의해, 둘레 방향으로 나란한 복수의 톱니로 이루어지는 기어용 치열(15)을 형성함과 동시에, 너트(5)의 외주면에 직접적으로, 예를 들어 냉간단조 등의 소성가공에 의해 엔코더(17)를 형성하였다. 또한, 이들의 형성에는 소성가공이 바람직하지만, 절삭가공에 의해 형성할 수도 있다.

그리고 블랭크(21)의 내주면에 절삭가공에 의해 나사 홈(5a)을 형성했다(나사 홈 형성 공정). 마지막으로, 원하는 조건으로 담금질, 뜨임 등의 열처리를 실시하여 너트(5)를 얻었다. 이 열처리의 예로서는, 삼탄처리, 침탄질화처리, 고주파열처리 등을 들 수 있다.

이와 같이 하여 제조된 너트(5)와, 관용의 방법에 의해 제조된 나사축(3) 및 볼(9)을 조합하여, 본 실시형태의 볼 나사(1)를 제조하였다. 본 실시형태에서는, 전술한 러프 성형 공정, 볼 순환로 형성 공정, 외주 형성물 형성 공정의 모두를 소성가공으로 행했으므로, 이 볼 나사(1)의 제조방법은, 재료 수율이 높은 것에 더하여, 고정밀도의 볼 나사를 저렴하게 제조할 수 있다. 또한, 소성가공에 의해 제조하기 때문에, 강제 소재(20)가 가지는 메탈 플로우(단류선)가 거의 절단되지 않고, 또한, 가공 경화하므로, 고강도의 너트(5)를 얻을 수 있다.

소성가공의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 단조가 바람직하고, 특히 냉간단조가 바람직하다. 열간단조를 채용하는 것도 가능하지만, 냉간단조는 열간단조에 비해 고정밀도의 마무리가 가능하므로, 후가공을 실시하지 않아도 충분히 고정밀도의 너트(5)를 얻을 수 있다. 그 결과, 볼 나사(1)를 저렴하게 제조할 수 있다.

또한, 러프 성형 공정, 볼 순환로 형성 공정, 외주 형성물 형성 공정 중, 모든 공정에서의 소성가공을 냉간단조로 하는 것이 바람직하지만, 어느 1개 또는 2개의 공정에서의 소성가공을 냉간단조로 해도 좋다. 그 경우, 냉간단조 등의 소성가공 이외의 가공법으로서, 예를 들어 선반가공, 연삭가공 등의 절삭가공이나, 방전가공, 혹은 이들의 조합이나, 이들과 숏블라스트와의 조합을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 볼 순환로 형성 공정에서는, 러프 가공과 마무리 가공과 같이 가공 공정을 2 이상으로 나누어도 좋다. 그 경우, 예를 들어 러프 가공으로서 선반에서 대략의 형상을 형성해 두고, 연삭 또는 연마 혹은 버니싱가공에 의해 마무리 가공을 행하는 것으로 해도 좋다.

이어서, 제2실시형태의 볼 나사의 제2예에 대하여 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7은, 상기 도 4 내지 6의 제2실시형태의 제1예와 동일한 제조 공정으로 제조된 볼 나사 중의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 축 평행 종단면도이다. 본 실시형태의 볼 나사의 나사축 및 볼 등은 상기 도 4에 나타낸 제2실시형태의 제1예의 것과 동일하다. 또한, 볼 나사의 기능으로서 너트(5)에 형성되는 순환로(11)나 나사 홈(5a)도, 형상은 약간 상이하지만, 기능으로서는 동등하기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는, 상기 도 6의 외주 형성물 형성 공정에서, 예를 들어 소성가공에 의해, 너트(5)의 외주면에 키(31)를 일체적으로 형성하고 있다. 이 키(31)는, 도시하지 않은 다른 부품의 키 홈에 결합함으로써, 그 외 부품과 너트(5)를 연결한다. 키(31)는, 절삭가공이나 연삭가공에 의해 형성해도 좋다. 또한, 키(31) 대신에 키 홈을 형성해도 좋다.

이어서, 제2실시형태의 볼 나사의 제3예에 대하여 도 8을 사용하여 설명한다. 도 8은, 상기 도 4 내지 6의 제2실시형태의 제1예와 동일한 제조 공정으로 제조된 볼 나사 중의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 축 평행 종단면도이다. 본 실시형태의 볼 나사의 나사축 및 볼 등은 상기 도 4에 나타낸 제2실시형태의 제1예의 것과 동일하다. 또한, 볼 나사의 기능으로서 너트(5)에 형성되는 순환로(11)나 나사 홈(5a)도, 형상은 약간 상이하지만, 기능으로서는 동등하기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는, 상기 도 6의 외주 형성물 형성 공정으로, 예를 들어 소성가공에 의해, 너트(5)의 외주면에 베벨기어(33)를 일체적으로 형성하고 있다. 이 베벨기어(33)는, 치합하는 베벨기어와 축 직각방향에의 동력전달을 행할 수 있다. 베벨기어(33)는 절삭가공이나 연삭가공에 의해 형성해도 좋다.

이어서, 제2실시형태의 볼 나사의 제4예에 대하여 도 9를 사용하여 설명한다. 도 9는, 상기 도 4 내지 6의 제2실시형태의 제1예와 동일한 제조 공정으로 제조된 볼 나사 중의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 축 평행 종단면도이다. 본 실시형태의 볼 나사의 나사축 및 볼 등은 상기 도 4에 나타낸 제2실시형태의 제1예의 것과 동일하다. 또한, 볼 나사의 기능으로서 너트(5)에 형성되는 순환로(11)나 나사 홈(5a)도, 형상은 약간 상이하지만, 기능으로서는 동등하기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는, 상기 도 6의 외주 형성물 형성 공정에서, 예를 들어 소성가공에 의해, 너트(5)의 외주면에 입방체 형상의 회전 방지구(35)를 일체적으로 형성하고 있다. 이 회전 방지구(35)는, 도시하지 않은 다른 부품에 의해 걸림으로써, 너트(5)의 회전을 규제하고, 예를 들어 너트(5)와 나사 축과의 상대 회전 운동시에 나사축의 축선방향에의 직진 운동을 얻을 수 있다. 또한, 회전 방지구(35)를 볼 순환로(11)의 지름 방향 외측에 설정하면, 전술한 바와 같이, 펀치로 볼 순환로(11)를 위한 오목 홈을 형성할 때, 다이스측에 오목부를 형성해 둠으로써, 너트(5)의 지름 방향 외측에 볼록하게 돌출하고자 하는 소재에 의해 자동적으로 회전 방지구(35)가 형성된다. 회전 방지구(35)는, 절삭가공이나 연삭가공에 의해 형성해도 좋다.

이어서, 제2실시형태의 볼 나사의 제5예에 대하여 도 10을 사용하여 설명한다. 도 10은, 상기 도 4 내지 6의 제2실시형태의 제1예와 동일한 제조 공정으로 제조된 볼 나사 중의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 축 평행 종단면도이다. 본 실시형태의 볼 나사의 나사축 및 볼 등은 상기 도 4에 나타낸 제2실시형태의 제1예의 것과 동일하다. 또한, 볼 나사의 기능으로서 너트(5)에 형성되는 순환로(11)나 나사 홈(5a)도, 형상은 약간 상이하지만, 기능으로서는 동등하기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는 상기 도 6의 외주 형성물 형성 공정에서, 예를 들어 소성가공에 의해, 너트(5)의 외주면에 나사(수나사)(37)를 일체적으로 형성하고 있다. 이 나사(수나사)(37)는, 도시하지 않은 다른 부품의 나사(예를 들어 암나사)와 나사 결합함으로써, 나사운동을 얻을 수 있다. 나사(37)는 절삭가공에 의해 형성해도 좋다.

이어서, 제2실시형태의 볼 나사의 제6예에 대하여 도 11을 사용하여 설명한다. 도 11은, 상기 도 4 내지 6의 제2실시형태의 제1예와 동일한 제조 공정으로 제조된 볼 나사 중의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 축 평행 종단면도이다. 본 실시형태의 볼 나사의 나사축 및 볼 등은 상기 도 4에 나타낸 제2실시형태의 제1예의 것과 동일하다. 또한, 볼 나사의 기능으로서 너트(5)에 형성되는 순환로(11)나 나사 홈(5a)도, 형상은 약간 상이하지만, 기능으로서는 동등하기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는 상기 도 6의 외주 형성물 형성 공정에서, 예를 들어 소성가공에 의해, 너트(5)의 외주면에 둘레 방향 홈(39)을 일체적으로 형성하고, 이 둘레 방향홈(39) 내에 웨어링(40)을 장착하고 있다. 웨어링(40)은, 주지한 바와 같이, 도시하지 않은 다른 부품과의 사이에서 베어링의 기능을 하는 것이므로, 너트(5)를 당해 다른 부품의 내부에 수납하면 너트(5)와 다른 부품과의 사이를 지지할 수 있다. 둘레 방향 홈(39)은, 절삭가공이나 연삭가공에 의해 형성해도 좋다.

이어서, 제2실시형태의 볼 나사의 제7예에 대하여 도 12를 사용하여 설명한다. 도 12는, 상기 도 4 내지 6의 제2실시형태의 제1예와 동일한 제조 공정으로 제조된 볼 나사의 너트만을 나타낸 것이며, (a)는 정면도, (b)는 축 평행 종단면도이다. 본 실시형태의 볼 나사의 나사축 및 볼 등은 상기 도면 4에 나타낸 제2실시형태의 제1예의 것과 동일하다. 또한, 볼 나사의 기능으로서 너트(5)에 형성되는 순환로(11)나 나사 홈(5a)도, 형상은 약간 상이하지만, 기능으로서는 동등하기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는 상기 도 6의 외주 형성물 형성 공정에서, 예를 들어 소성가공에 의해, 모터 로터(41)를 일체적으로 형성하고 있다. 이 모터 로터(41)를 도시하지 않은 모터 스테이터 내에 수납함으로써 모터가 구성되므로, 간결하고 또한 직접적으로 너트(5)에의 회전력을 얻을 수 있다. 모터 로터(41)는, 절삭가공이나 연삭가공에 의해 형성해도 좋다.

이어서, 제2실시형태의 볼 나사의 제8예에 대하여 도 13을 사용하여 설명한다. 도 13은, 상기 도 4 내지 6의 제2실시형태의 제1예와 동일한 제조 공정으로 제조된 볼 나사(1)를 나타낸 것이며, (a)는 축선과 직각인 종단면도(이하, 축 직각 종단면도라고도 기재함), (b)는 축 평행 종단면도이다. 본 실시형태의 볼 나사(1)의 나사축(3) 및 볼(9) 등은 상기 도 1에 나타낸 제2실시형태의 제1예의 것과 동일하다. 또한, 볼 나사(1)의 기능으로서 너트(5)에 형성되는 순환로(11)나 나사 홈(5a)도, 형상은 약간 상이하지만, 기능으로서는 동등하기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는, 상기 도 6의 외주 형성물 형성 공정에서, 예를 들어 소성가공에 의해, 너트(5)의 외주면에 원웨이 클러치(48)의 내륜(43)을 일체적으로 형성하고 있다. 본 실시형태의 원웨이 클러치(48)의 내륜(43) 자체는 원통체이다. 이 원웨이 클러치(48)는, 예를 들어 본 출원인이 앞서 제안한 일본특허공보 제4214371호에 기재된 바와 같이, 상기 내륜(43)의 지름 방향 외측에 피감되는 외륜(44)과, 내륜(43)과 외륜(44)의 사이에 설치되는 복수의 전동체로서의 롤러(45)를 구비하고, 본 실시형태에서는, 너트(5)의 외주면의 상기 내륜(43)의 축선방향 양측에 슬라이딩 베어링(46)을 개재하여 내륜(43)과 외륜(44)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 본 실시형태에서는, 외륜(44)의 내주면에 캠면(47)이 형성되어 있고, 도 13(a)의 화살표A방향으로 내륜(43) 및 외륜(44)이 상대 회전할 때, 롤러(45)가 캠면(47)에 씹혀, 쐐기작용에 의해 양자의 상대 회전이 규제된다.

한편, 내륜(43) 및 외륜(44)이 화살표A방향과 역방향으로 상대 회전할 때에는, 롤러(45)와 캠면(47)과의 쐐기작용이 해제되고, 자유롭게 상대 회전한다. 따라서, 원웨이 클러치(48)에 의해, 너트(5)와 외륜(44) 또는 당해 외륜(44)에 부착되는 도시하지 않은 다른 부품과의 한쪽 방향으로의 상대 회전만이 규제된다. 내륜(43)은, 절삭가공이나 연삭가공에 의해 형성해도 좋다.

도 14는, 상기 도 13의 볼 나사(1)의 변형예이며, 원웨이 클러치(48)의 내륜(43)이 너트(5)와 별개체의 것이다. 이러한 경우에도, 본 실시형태의 너트(5)는, 외주면에 돌기물이 없기 때문에, 원통형상의 내륜(43)을 그대로 너트(5)의 외주면에 피감할 수 있고, 예를 들어 내륜(43)을 너트(5)의 외주에 압입하면, 양자를 일체화할 수 있다. 또한, 감합에 의한 내륜(43)의 변형을 억제할 수 있다.

[제3실시형태

볼 나사에는, 볼 순환로를 사용한 볼의 순환 형식에는, 튜브식, 탑식 등의 다양한 형식이 있다. 예를 들어 튜브식의 경우에는, 볼 전동로의 시발점과 종점을 연통시키는 리턴 튜브가 너트의 외주면에 고정되어 있고, 탑식의 경우에는, 볼 전동로의 시발점과 종점을 연통시키는 홈이 형성된 탑이, 너트의 외주면과 내주면을 관통하는 탑 구멍에 끼워져 있다. 또한, 너트의 내주면의 일부를 오목화시켜 오목 홈을 형성하고, 이 오목 홈을 볼 순환로로 하는 순환 형식도 알려져 있다.

이러한 볼 나사를 제조할 때는, 원주 형상의 강제 소재를 냉간단조에 의해 가공하고, 대략 원통형상(너트와 대략 동일형상)의 블랭크를 얻고, 상기 블랭크에 절삭가공을 실시하여 너트를 제조하고 있었다. 상세하게 설명하면, 리턴 튜브를 삽입하는 관통구멍이나 탑 구멍의 형성, 상기 오목 홈의 형성, 및 너트의 외주면에의 기어용 치열 등의 외주 형성물의 형성을, 절삭가공에 의해 행하고 있었다.

또한, 특허문헌 2에는, 원하는 형상의 너트를 소결 합금에 의해 제조하는 기술이 제안되어 있다.

그러나 절삭가공에 의한 너트의 제조는, 재료 수율이 낮고 고 코스트라고 하는 문제점을 가지고 있었다. 또한, 소결 합금은 밀도가 낮은 것에 더하여 기공이 존재하기 때문에, 너트로서 충분한 강도를 가지는 것이 어렵다고 하는 문제점을 가지고 있었다.

따라서, 제3실시형태는 상기한 바와 같은 종래기술이 가지는 문제점을 해결하고, 재료 수율이 높은 것에 더하여, 저렴하고 또한 고강도의 볼 나사를 제조 가능한 볼 나사의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 제3실시형태는 다음과 같은 구성으로 이루어진다. 즉, 제3실시형태의 볼 나사의 제조방법은, 나선 형상의 나사 홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사 홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼과, 상기 볼을 상기 볼 전동로의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 순환로와, 상기 너트의 외주면에 일체적으로 형성된 외주 형성물을 구비하는 볼 나사를 제조하는 방법으로서, 원주 형상의 금속제 소재로부터 소성가공에 의해 상기 너트와 대략 동일형상의 러프 성형 너트를 얻는 러프 성형 공정과, 상기 러프 성형 너트의 원주면 형상의 내주면의 일부를 소성가공에 의해 오목화시켜, 상기 볼 순환로를 이루는 오목 홈을 형성하는 볼 순환로 형성 공정과, 상기 러프 성형 너트의 외주면에 소성가공에 의해 상기 외주 형성물을 형성하는 외주 형성물 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 제3실시형태의 볼 나사의 제조방법에는, 상기 러프 성형 공정, 상기 볼 순환로 형성 공정, 및 상기 외주 형성물 형성 공정 중 적어도 하나의 공정에서의 상기 소성가공이 냉간단조인 것이 바람직하다. 또한, 상기 외주 형성물은, 플랜지, 기어용 치열, 키 홈, 축받이용 궤도홈, 이형 외주면 등 중의 적어도 하나로 할 수 있다.

제3실시형태의 볼 나사의 제조방법은, 재료 수율이 높은 것에 더하여, 저렴하고 또한 고강도의 볼 나사를 제조할 수 있다.

이어서, 제3실시형태의 볼 나사에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은, 제3실시형태의 볼 나사의 단면도(축방향을 따른 평면에서 절단한 단면도)이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 볼 나사(1)는, 나선 형상의 나사 홈(3a)을 외주면에 가지는 나사축(3)과, 나사축(3)의 나사 홈(3a)에 대향하는 나선 형상의 나사 홈(5a)을 내주면에 가지는 너트(5)와, 양 나사 홈(3a, 5a)에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로(7) 내에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼(9)과, 볼(9)을 볼 전동로(7)의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 순환로(11)를 구비하고 있다.

즉, 볼(9)은, 볼 전동로(7) 내를 이동하면서 나사축(3)의 주위를 돌아서 볼 전동로(7)의 종점에 이르고, 거기서 볼 순환로(11)의 한쪽의 단부로부터 끌어 올려져 볼 순환로(11) 내를 통과하고, 볼 순환로(11)의 다른 쪽의 단부로부터 볼 전동로(7)의 시발점으로 되돌려지도록 되어 있다.

또한, 나사축(3), 너트(5), 및 볼(9)의 소재는 특별히 한정되는 것이 아니고, 일반적인 재료를 사용 가능하며, 예를 들어 강철 등의 금속이나 세라믹을 들 수 있다. 또한, 나사 홈(3a, 5a)의 단면형상은, 원호 형상이어도 좋고 고딕 아크 형상이어도 좋다.

이러한 볼 나사(1)는, 볼(9)을 개재하여 나사축(3)에 나사결합되어 있는 너트(5)와 나사축(3)을 상대 회전 운동시키면, 볼(9)의 전동을 개재하여 나사축(3)과 너트(5)가 축 방향으로 상대 이동하게 되어 있다. 그리고 볼 전동로(7)와 볼 순환로(11)에 의해 무단형상의 볼 통로가 형성되어 있고, 볼 전동로(7) 내를 전동하는 볼(9)이 무단형상의 볼 통로 내를 무한히 순환하도록 되어 있기 때문에, 나사축(3)과 너트(5)는 계속적으로 상대 이동할 수 있다.

여기서, 볼 순환로(11)에 대하여 상세하게 설명한다. 볼 순환로(11)는, 너트(5)의 내주면에 일체적으로 형성되어 있다. 상세하게 설명하면, 너트(5)의 원주면 형상의 내주면의 일부를, 소성가공에 의해 오목화시켜 형성한 오목 홈을, 볼 순환로(11)로 하고 있다. 또한, 볼 순환로(11)의 단면형상은, 원호 형상이어도 좋고 고딕 아크 형상이어도 좋다. 본 실시형태의 볼 나사(1)는, 이러한 볼 순환로(11)를 이용한 볼 순환 형식을 채용하고 있으므로, 볼 순환로를 구성하는 별도의 부재(리턴 튜브나 탑)를 너트(5)에 부착할 필요가 없다. 또한, 볼 순환로를 구성하는 별도의 부재(리턴 튜브나 탑)를 부착하기 위한 구멍(상기의 관통구멍이나 탑 구멍)을 너트(5)에 형성할 필요가 없다.

볼 순환 형식이 튜브식이나 탑식인 경우에는, 볼 순환로를 구성하는 부재와 너트가 별개체이며, 튜브식의 경우에는 리턴 튜브가 너트의 외주면에, 탑식의 경우에는 탑이 탑 구멍에 부착된다. 그 때문에, 너트의 외주면 중 리턴 튜브나 탑이 마련되어 있는 부분에는, 플랜지 등의 외주 형성물을 형성할 수는 없고, 너트의 외주면의 설계에 제한이 있었다.

이에 대하여 본 실시형태의 볼 나사(1)는, 볼 순환로(11)가 너트(5)의 내주면에 형성되어 있고, 너트(5)의 외주면에는 어떠한 부재도 부착할 필요가 없고, 전술한 관통구멍, 탑 구멍 등의 구멍을 형성할 필요도 없기 때문에, 볼 순환로(11)가 마련된 위치나 회로수에 구속되지 않고, 너트(5)의 외주면 전체에 걸쳐 임의의 형상으로 설계할 수 있다. 따라서, 너트(5)의 외주면 중, 볼 순환로(11)나 나사 홈(5a)에 맞대하는 부분에도, 외주 형성물을 일체적으로 형성할 수 있다. 본 실시형태의 볼 나사(1)는, 외주 형성물로서 플랜지(13)가 형성되어 있다. 또한, 리턴 튜브, 탑 등의 부재가 부착되어 있지 않으므로, 이들이 탈락할 우려가 없고, 볼 나사(1)의 신뢰성이 우수하다.

외주 형성물의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 플랜지의 이외에는, 기어용 치열, 키 홈, 축받이용 궤도홈, 이형 외주면 등을 들 수 있다. 예를 들어 둘레 방향으로 나란한 복수의 톱니로 이루어지는 기어용 치열을 너트(5)의 외주면에 형성하면, 너트(5)를 기어로서 기능시킬 수 있다. 또한, 너트(5)의 외주면에 키 홈을 형성하면, 다른 부재에 마련된 키를 상기 키 홈에 결합시킴으로써, 그 다른 부재와 너트(5)를 연결할 수 있다. 또한, 너트(5)의 외주면에 축받이용 궤도홈을 형성하면, 너트(5)를 슬라이딩 베어링의 내륜으로서 기능시킬 수 있다. 또한, 너트(5)의 외주면은 통상은 단면원형이지만, 단면 다각형, 단면타원형 등의 이형외주면으로 할 수도 있다. 또한, 이들의 외주 형성물 중의 1개를 너트(5)의 외주면에 형성해도 좋고, 2개 이상을 형성해도 좋다. 예를 들어, 본 실시형태의 볼 나사(1)와 같이, 너트(5)의 외주면에 플랜지(13)를 형성하고, 그 플랜지(13)의 외주면에 기어용 치열(15)을 형성해도 좋다.

이러한 본 실시형태의 볼 나사(1)의 용도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 자동차, 이륜차, 위치결정장치 등에 탑재되는 전동 액츄에이터에 특히 적합하게 사용할 수 있다.

이어서, 본 실시형태의 볼 나사(1)의 제조방법의 일례를, 도 15를 참조하여 설명한다. 우선, 소정의 길이(또는 질량)의 원주 형상의 강제 소재(20)를 냉간단조 등의 소성가공에 의해 가공하고, 너트(5)와 대략 동일형상(대략 원통형상)의 블랭크(21)(본 발명의 구성 요건인 러프 성형 너트에 상당함)를 얻었다(러프 성형 공정). 이때, 소성가공에 의해, 블랭크(21)의 외주면에는 플랜지(13)도 형성된다. 따라서, 이 경우의 러프 성형 공정은, 동시에 외주 형성물 형성 공정을 겸하고 있다.

이어서, 블랭크(21)의 원주면 형상의 내주면의 일부를 냉간단조 등의 소성가공에 의해 오목화시켜, 볼 전동로(7)의 종점과 시발점을 연통하는 볼 순환로(11)를 이루는 오목 홈(22)을 형성했다(볼 순환로 형성 공정). 오목 홈(22)을 형성하는 방법의 구체예로서는, 이하와 같은 것을 들 수 있다. 즉, 오목 홈(22)에 대응하는 형상의 볼록부를 가지는 펀치를 블랭크(21) 내에 삽입하고, 블랭크(21)의 내주면에 펀치의 볼록부를 접촉시키고, 블랭크(21)의 내주면을 향하여 펀치를 강하게 가압함으로써, 오목 홈(22)을 형성할 수 있다.

또한, 외주 형성물과 볼 순환로(11)의 형성 순서는 특별히 한정되는 것이 아니고, 어느 것을 먼저 형성해도 좋지만, 본 실시형태에서는 외주 형성물인 플랜지(13)를 소성가공으로 형성한 후에 볼 순환로(11)를 형성했으므로, 볼 순환로(11)의 형상 정밀도를 보다 높게 확보할 수 있다.

이어서, 블랭크(21)의 외주면에 돌출하는 플랜지(13)의 외주면에, 냉간단조 등의 소성가공에 의해, 둘레 방향으로 나란한 복수의 톱니로 이루어지는 기어용 치열(15)을 형성했다(외주 형성물 형성 공정). 또한, 기어용 치열(15)은 소성가공에 의해 형성하는 것이 바람직하지만, 절삭가공에 의해 형성할 수도 있다.

그리고 블랭크(21)의 내주면에 절삭가공에 의해 나사 홈(5a)을 형성했다(나사 홈 형성 공정). 마지막으로, 원하는 조건으로 담금질, 뜨임 등의 열처리를 실시하면, 너트(5)가 얻어졌다. 이 열처리의 예로서는, 삼탄처리, 침탄질화처리, 고주파 열처리 등을 들 수 있다.

이와 같이 하여 제조된 너트(5)와, 관용의 방법에 의해 제조된 나사축(3) 및 볼(9)을 조합시키켜 볼 나사(1)를 제조하였다.

전술한 러프 성형 공정, 볼 순환로 형성 공정, 외주 형성물 형성 공정의 모두를 소성가공으로 행했으므로, 이 볼 나사(1)의 제조방법은, 재료 수율이 높은 것에 더하여, 고정밀도의 볼 나사를 저렴하게 제조할 수 있다. 또한, 소성가공에 의해 제조하기 때문에, 강제 소재(20)가 가지는 메탈 플로우(단류선)이 거의 절단되지 않고, 또한 가공 경화하므로, 고강도의 너트(5)가 얻어진다.

소성가공의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 단조가 바람직하고, 특히 냉간단조가 바람직하다. 열간단조를 채용하는 것도 가능하지만, 냉간단조는 열간단조에 비해 고정밀도의 마무리가 가능하므로, 후가공을 실시하지 않아도 충분히 고정밀도의 너트(5)를 얻을 수 있다. 따라서, 볼 나사(1)를 저렴하게 제조할 수 있다.

러프 성형 공정, 볼 순환로 형성 공정, 및 외주 형성물 형성 공정 중, 모든 공정에서의 소성가공을 냉간단조로 하는 것이 바람직하지만, 어느 1개 또는 2개의 공정에의 소성가공을 냉간단조로 해도 좋다.

[제4실시형태]

제4실시형태는, 볼 나사를 구성하는 너트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

볼 나사는, 내주면에 나선홈이 형성된 너트와, 외주면에 나선홈이 형성된 나사축과, 너트의 나선홈과 나사축의 나선홈으로 형성되는 궤도의 사이에 배치된 볼과, 상기 볼을 궤도의 종점으로부터 시발점으로 되돌리는 볼 복귀 경로를 구비하고, 상기 궤도내를 볼이 전동함으로써 상기 너트가 나사축에 대하여 상대 이동하는 장치이다.

이러한 볼 나사는, 일반적인 산업용 기계의 위치결정장치 등뿐만 아니라, 자동차, 이륜차, 선박 등의 교통수단에 탑재되는 전동 액츄에이터에도 사용되고 있다.

볼 나사의 볼 복귀 경로에는 순환 튜브 방식이나 탑 방식 등이 있고, 탑 방식의 경우에는, 볼 복귀 경로를 이루는 오목부가 형성된 탑을 너트의 관통구멍에 끼우고 있다. 이에 대하여 특허문헌 3에는, 볼 복귀 경로를 이루는 오목부(순환 홈)를, 너트 소재의 내주면에 소성가공으로 직접 형성하는 것이 기재되어 있다. 그 형성 방법을, 도 28을 사용하여 설명한다.

우선, 순환 홈의 형상에 대응하는 S자 형상의 볼록부(137, 138)를 가지는 원통 형상의 가공 헤드(130)를 구비한 금형을 준비한다. 그리고 너트 소재(101)를, 그 축방향을 수평방향을 향하여 베이스(190) 상에 올려놓고, 너트 소재(101)의 내부에 가공 헤드(130)를 넣고, 볼록부(137, 138)를 위로 향하고, 기단부(130a)와 선단부(130b)를 고정한다. 이어서, 이 상태에서, 금형의 상부재(120)에 프레스압을 가하여 하강시키고, 볼록부(137, 138)를 너트 소재(101)의 내주면(111)에 밀어붙임으로써, 너트 소재(101)의 내주면(111)을 소성 변형시킨다.

이러한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 너트의 외주면에 돌출부(플랜지나, 회전 또는 축 방향의 스토퍼, 가공시 또는 부착시의 위치 결정, 동력전달, 토크 전달 등을 목적으로 한 돌기 등)를 형성할 경우에는, 절삭가공을 채용하고 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 볼 복귀 경로를 이루는 오목부(반환 홈)와 나선 홈(내 나사 홈)과 외주면의 돌출부(외경면을 형성하는 부분)를 가지는 너트를, 소결 합금으로 일체로 성형하는 것이 제안되어 있다.

그러나 절삭가공에 의한 너트의 제조는, 재료 수율이 낮고 고 코스트라고 하는 문제점을 가진다. 또한, 소결 합금은 밀도가 낮은 것에 더하여 기공이 존재하기 때문에, 너트로서 충분한 강도를 가지는 것이 어렵다고 하는 문제점을 가진다.

제4실시형태의 과제는, 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하고, 재료 수율이 높은 것에 더하여, 저렴하고 또한 고강도의 볼 나사용 너트를 제조 가능한 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 제4실시형태의 제1 볼 나사용 너트의 제조방법은, 내주면에 나선홈이 형성되고 외주면에 돌출부를 가지는 너트와, 외주면에 나선홈이 형성된 나사축과, 너트의 나선홈과 나사축의 나선홈으로 형성되는 궤도의 사이에 배치된 볼과, 상기 너트의 내주면에 오목부로서 형성된 상기 볼을 궤도의 종점으로부터 시발점으로 되돌리는 볼 복귀 경로를 구비하고, 상기 궤도내를 볼이 전동함으로써 상기 너트가 나사축에 대하여 상대 이동하는 볼 나사의, 상기 너트를 제조하는 방법으로서, 상기 너트의 내주면에의 상기 오목부의 형성과 상기 너트의 외주면에의 돌출부의 형성을, 냉간단조로 동시에 행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제4실시형태의 제2 볼 나사용 너트의 제조방법은, 내주면에 나선홈이 형성되고 외주면에 돌출부를 가지는 너트와, 외주면에 나선홈이 형성된 나사축과, 너트의 나선홈과 나사축의 나선홈으로 형성되는 궤도의 사이에 배치된 볼과, 상기 너트의 내주면에 오목부로서 형성된 상기 볼을 궤도의 종점으로부터 시발점으로 되돌리는 볼 복귀 경로를 구비하고, 상기 궤도내를 볼이 전동함으로써 상기 너트가 나사축에 대하여 상대 이동하는 볼 나사의, 상기 너트를 제조하는 방법으로서, 원통 형상의 너트 소재에 내삽되고, 그 축방향을 따라 이동하는 캠 드라이버와, 상기 너트 소재와 캠 드라이버와의 사이에 배치되고, 상기 오목부에 대응하는 볼록부가 형성되고, 상기 캠 드라이버의 이동에 따라 상기 볼록부가 상기 너트의 지름 방향으로 이동하는 캠 슬라이더와, 상기 너트 소재의 축방향 양단면과 외주면을 구속하고, 상기 외주면을 받는 내주면에 오목부가 형성된 구속부재를 가지는 캠 기구의 금형을 사용한 프레스법(냉간단조)에 의해, 상기 볼록부에서 상기 너트 소재의 내주면을 누름으로써 상기 너트 소재의 내주면에 상기 오목부를 형성하고, 상기 구속부재의 오목부에 상기 너트 소재의 외주부를 돌출시킴으로써, 상기 너트 소재의 외주면에 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

이 방법은 이하의 문제점을 해결한다. 즉, 특허문헌 3에서는, 너트의 축방향 치수가 길고 내경이 작은 경우, 금형의 가공 헤드가 가늘고 길어지기 때문에, 강도가 부족하여 파손하기 쉬워진다고 하는 문제점이 있다. 또한, 상기 오목부의 형성에 수반하는 재료의 흐름을 제어할 수 없고, 상기 너트 소재의 축방향을 향함으로써, 너트 소재의 축방향 양 단면이 변형하여 볼록 형상이 된다. 너트 소재의 축방향단면은, 다음 공정인 나선 홈 가공에서 가공 기준면이 되기 때문에, 볼록 형상이 되면 그대로는 나선 홈의 가공 정밀도가 저하된다고 하는 문제점도 있다.

이 방법에 의하면, 상기 금형을 사용한 프레스법에 의해, 캠 기구를 이루는 경사면에서 캠 드라이버의 상기 축 방향에의 운동이 상기 지름 방향으로 방향을 바꾸어 캠 슬라이더에 전달되고, 캠 슬라이더에 형성된 볼록부가 너트 소재의 내주면을 눌러 소성 변형시킴으로써, 상기 너트 소재의 내주면에 상기 오목부가 형성된다. 그리고 축방향 치수가 길고 내경이 작은 너트를 제조하는 경우에도, 특허문헌 3의 방법과 비교하여 상기 금형에 파손이 쉽게 발생하지 않는다.

또한, 상기 구속부재에 의해, 상기 너트 소재의 축방향 양단면과 외주면이 구속되고, 상기 구속부재의 오목부에 상기 너트 소재의 외주부를 돌출시켜 상기 돌출부를 형성하기 때문에, 상기 오목부의 형성시에, 상기 너트 소재의 축방향 양 단면이 쉽게 변형하지 않게 된다. 너트 소재의 축방향 단면은, 다음 공정인 나선 홈 가공에서 가공 기준면이 되기 때문에, 그대로 사용한 경우의 나선 홈 가공정밀도가 향상된다.

또한, 이 방법에 의하면, 냉간단조에서, 상기 오목부의 형성과 동시에 너트 소재의 외주면에 돌출부가 형성되기 때문에, 상기 돌출부를 절삭가공으로 형성한 경우와 같이 재료를 낭비할 일이 없다.

제4실시형태의 제1또는 제2 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서는, 상기 돌출부 또는 상기 돌출부의 내주면에 형성된 오목부 혹은 테이퍼면을, 기준면 또는 유지부로서 사용하여 다음 공정 이후의 가공을 행할 수 있다.

제4실시형태의 제1또는 제2 방법으로 제조된 볼 나사용 너트로서, 상기 돌출부가, 축력 전달부, 토크 전달부, 위치 결정부, 또는 부착부인 볼 나사용 너트를 들 수 있다.

제4실시형태의 제1 방법에 의하면, 재료 수율이 높은 것에 더하여, 가공 코스트도 저감할 수 있고, 저렴하고 또한 고강도의 볼 나사용 너트를 제조할 수 있다.

제4실시형태의 제2 방법에 의하면, 볼 복귀 경로를 이루는 오목부를, 너트 소재의 내주면에 소성가공으로 직접 형성하는 방법으로서, 축방향 치수가 길고 내경이 작은 너트를 제조하는 경우에도, 금형을 파손하지 않고 상기 오목부를 형성할 수 있음과 동시에, 상기 너트 소재의 축방향 양 단면의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 상기 오목부의 형성과 동시에 너트 소재의 외주면에 돌출부가 형성되기 때문에, 상기 돌출부를 절삭가공으로 형성한 경우와 비교하여 재료 코스트를 낮출 수 있다.

이하, 제4실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.

[제1예]

이 제1예에서는, 도 16에 나타낸 방법으로, 너트 소재(101)의 내주면에 S자 형상 오목부(볼 복귀 경로를 이루는 오목부)(115)를 형성함과 동시에, 너트 소재(101)의 외주면에 돌출하는 스토퍼(191)를 S자 형상 오목부(115)의 지름 방향 외측에 형성한다.

이 제1예에서 사용하는 금형은, 도 16에 나타낸 바와 같이, 너트 소재(101)를 유지하는 오목부(121)를 가지는 소재 홀더(102)와, 너트 소재(101)의 상단면을 구속하는 덮개 부재(122)와, 너트 소재(101)의 내부에 배치하는 캠 슬라이더(103) 및 캠 드라이버(104)를 구비하고 있다. 소재 홀더(102)의 오목부(121)의 내주면에, 스토퍼(191)에 대응하는 형상의 오목부(121a)가 형성되어 있다. 소재 홀더(102)의 오목부(121)와 덮개 부재(122)가, 너트 소재(101)의 축방향 양단면과 외주면을 구속하는 구속부재를 구성한다.

캠 슬라이더(103)는, 도 17(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 외주면(131)과 축 방향에 평행한 평면(132)을 가지는 대략 반원주형상 부재로서, 외주면(131)을 이루는 원의 지름은, 너트 소재(101)의 내주면(111)을 이루는 원(111a)의 지름보다 약간 작다. 캠 슬라이더(103)의 평면(132)에는, 지름 방향의 중앙부에, 축 방향으로 연장되는 경사면(133)이 형성되어 있다. 이 경사면(133)은, 축방향 일단(상단)의 오목부(134)의 바닥면 라인(134a)와, 평면(132)의 하단을 이루는 라인(132d)을 연결하는 평면에 상당한다. 또한, S자 형상 오목부(115)에 대응하는 S자 형상 볼록부(135)가, 캠 슬라이더(103)의 외주면(131)에 형성되어 있다.

캠 드라이버(104)는, 도 17(c)에 나타낸 바와 같이, 장척의 판 형상부재로서, 한쪽의 측면(141)이 캠 슬라이더(103)의 경사면(133)과 동일한 경사의 경사면으로 되어 있다. 다른 쪽의 측면(142)은, 너트 소재(101)의 내주면(111)을 이루는 원(111a)을 따른 원주면으로 되어 있다. 캠 드라이버(104)의 축방향 치수는, 캠 슬라이더(103)의 축방향 치수보다 길다. 또한, 캠 드라이버(104)의 두께는, 캠 슬라이더(103)의 오목부(134)의 개구폭(경사면(133)의 양측면간의 치수)에 상당하는 두께보다 약간 얇다.

캠 슬라이더(103)의 경사면(131)과 캠 드라이버(104)의 경사진 측면(141)이 금형의 캠 기구를 구성한다.

이 금형을 사용하여, 우선, 소재 홀더(102)의 오목부(121)에 너트 소재(101)를 배치하고, 너트 소재(101)의 상단면에 덮개 부재(122)를 올려놓고, 너트 소재(101)의 축방향 양단면과 외주면을 구속한다. 이어서, 너트 소재(101)의 내부에, 캠 슬라이더(103)를 오목부(134)측을 위로하고, S자 형상 볼록부(135)를 너트 소재(101)의 내주면(111)을 향하여 삽입한다. 그때, 캠 슬라이더(103)의 S자 형상 볼록부(135)를 소재 홀더(102)의 오목부(121a)에 맞춘다.

이어서, 캠 슬라이더(103)와 너트 소재(101)의 사이에 캠 드라이버(104)를 삽입한다. 그때, 캠 슬라이더(103)의 오목부(134)에 캠 드라이버(104)의 측면(141) 측의 부분을 끼우고, 캠 슬라이더(103)의 경사면(133)과 캠 드라이버(104)가 경사진 측면(141)을 접촉시킨다. 도 16(a)는 이 상태를 나타낸다.

이어서, 프레스압을 가하여 캠 드라이버(104)를 위에서 누르면, 캠 드라이버(104)의 경사진 측면(141)으로부터 캠 슬라이더(103)의 경사면(133)에 힘이 전달된다. 이에 수반하여, 캠 드라이버(104)의 하향의 힘 캠 슬라이더(103)를 지름 방향 외 측으로 움직이는 힘으로 변환되어, 캠 슬라이더(103)에 형성된 S자 형상 볼록부(135)가, 너트 소재(101)의 내주면(111)을 눌러 소성 변형시킨다. 이에 수반하여, 너트 소재(101)의 외주부에 존재하는 재료가, 소재 홀더(102)의 오목부(121a)에 압입된다. 도 16(b)는 이 상태를 나타낸다.

이에 따라, 너트 소재(101)의 내주면(111)에 S자 형상 오목부(115)가 형성되고, 오목부(121a)에 너트 소재(101)의 외주부가 돌출하여, 너트 소재(101)의 외주면에 스토퍼(191)가 형성된다. 이 너트 소재(101)를 금형으로부터 분리한 상태를 도 18에 나타낸다.

따라서, 이 제1예의 방법에 의하면, 축방향 치수가 길고 내경이 작은 너트를 제조할 경우에도, 캠 드라이버(104)에 파손을 발생시키지 않고 S자 형상 오목부(115)를 형성할 수 있다. 또한, S자 형상 볼록부(135)에 의해 지름 방향 외측에 눌러진 너트 소재(101)의 재료가 오목부(121a)를 향하기 때문에, 너트 소재(101)의 축방향 양 단면에 변형이 쉽게 발생하지 않는다. 너트 소재(101)의 축방향 단면은, 다음 공정인 나선 홈 가공에서 가공 기준면으로 해도 좋으므로, 그대로 사용하여 나선 홈의 가공을 행한 경우에도 가공 정밀도가 양호해진다.

또한, S자 형상 오목부(115)의 형성과 동시에 너트 소재(101)의 외주면에 스토퍼(돌출부)(191)가 형성되기 때문에, 스토퍼(191)를 절삭가공으로 형성한 경우와 비교하여 재료 코스트를 낮게 할 수 있다. 또한, 너트 소재(101)를 이루는 재료가 지름 방향으로 흐름으로써 스토퍼(191)가 형성되기 때문에, 메탈 플로우(단류선)가 거의 절단되지 않고, 또한 가공 경화하므로, 이 스토퍼(191)는 축력이나 토크에 대한 강도가 높은 것이 된다.

[제2예]

이 제2예에서는, 도 19에 나타낸 방법으로, 너트 소재(101)의 내주면에 S자 형상 오목부(볼 복귀 경로를 이루는 오목부)(115)를 형성함과 동시에, 너트 소재(101)의 외주면에 돌출하는 스토퍼(192)를 축방향 일단에 형성한다.

이 제2예에서 사용하는 금형은, 도 19에 나타낸 바와 같이, 너트 소재(101)를 유지하는 오목부(121)를 가지는 소재 홀더(102)와, 너트 소재(101)의 상단면을 구속하는 덮개 부재(122)와, 너트 소재(101)의 내부에 배치하는 캠 슬라이더(103A) 및 캠 드라이버(104)를 구비하고 있다. 소재 홀더(102)의 오목부(121)의 내주면의 상단에, 스토퍼(192)에 대응하는 형상의 오목부(121b)가 형성되어 있다. 소재 홀더(102)의 오목부(121)와 덮개 부재(122)가, 너트 소재(101)의 축방향 양단면과 외주면을 구속하는 구속부재를 구성한다.

캠 슬라이더(103A)는, 도 20(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 외주면(131)과 축 방향으로 평행한 평면(132)을 가지는 대략 반원주 형상 부재로서, 외주면(131)을 이루는 원의 지름은, 너트 소재(101)의 내주면(111)을 이루는 원(111a)의 지름보다 약간 작다. 캠 슬라이더(103A)의 평면(132)에는, 지름 방향의 중앙부에, 축 방향으로 연장되는 경사면(133)이 형성되어 있다. 이 경사면(133)은, 축방향 일단(상단)의 오목부(134)의 바닥면 라인(134a)과, 평면(132)의 하단을 이루는 라인(132d)을 연결하는 평면에 상당한다.

캠 슬라이더(103A)의 외주면(131)에, S자 형상 오목부(115)에 대응하는 S자 형상 볼록부(135)가 형성되어 있다. 캠 슬라이더(103A)의 외주면(131)에는, 또한, 오목부(121b)에 대응하는 위치에 스토퍼(192) 형성용의 볼록부(136)가 형성되어 있다.

캠 드라이버(104)는, 도 20(c)에 나타낸 바와 같이, 장척의 판 형상부재로서, 한쪽의 측면(141)이 캠 슬라이더(103A)의 경사면(133)과 동일한 경사의 경사면으로 되어 있다. 다른 쪽의 측면(142)은, 너트 소재(101)의 내주면(111)을 이루는 원(111a)을 따른 원주면으로 되어 있다. 캠 드라이버(104)의 축방향 치수는, 캠 슬라이더(103A)의 축방향 치수보다 길다. 또한, 캠 드라이버(104)의 두께는, 캠 슬라이더(103A)의 오목부(134)의 개구폭(경사면(133)의 양측면간의 치수)에 상당하는 두께보다 약간 얇다.

캠 슬라이더(103A)의 경사면(131)과 캠 드라이버(104)의 경사진 측면(141)이, 금형의 캠 기구를 구성한다.

이 금형을 사용하여, 우선, 소재 홀더(102)의 오목부(121)에 너트 소재(101)를 배치하고, 너트 소재(101)의 상단면에 덮개 부재(122)를 올려놓아, 너트 소재(101)의 축방향 양단면과 외주면을 구속한다. 이어서, 너트 소재(101)의 내부에, 캠 슬라이더(103A)를, 오목부(134)측을 위로하고, S자 형상 볼록부(135) 및 볼록부(136)를 너트 소재(101)의 내주면(111)을 향하여 삽입한다. 그때, 캠 슬라이더(103A)의 볼록부(136)를 소재 홀더(102)의 오목부(121b)에 맞춘다.

이어서, 캠 슬라이더(103A)와 너트 소재(101)의 사이에 캠 드라이버(104)를 삽입한다. 그때, 캠 슬라이더(103A)의 오목부(134)에 캠 드라이버(104)의 측면(141) 측의 부분을 끼우고, 캠 슬라이더(103A)의 경사면(133)과 캠 드라이버(104)가 경사진 측면(141)을 접촉시킨다. 도 19(a)는 이 상태를 나타낸다.

이어서, 프레스압을 가하여 캠 드라이버(104)를 위에서 누르면, 캠 드라이버(104)의 경사진 측면(141)으로부터 캠 슬라이더(103A)의 경사면(133)에 힘이 전달된다. 이에 수반하여, 캠 드라이버(104)의 하향의 힘이 캠 슬라이더(103A)를 지름 방향 외측으로 움직이는 힘으로 변환되어, 캠 슬라이더(103A)에 형성된 S자 형상 볼록부(135)와 볼록부(136)가, 너트 소재(101)의 내주면(111)을 눌러 소성 변형시킨다. 이에 수반하여, 너트 소재(101)를 이루는 재료의 S자 형상 볼록부(135)에 눌러진 부분이 상측으로 이동하고, 볼록부(136)로 지름 방향 외측에 눌러진 부분(너트 소재(1)의 외주부에 존재하는 재료)이 소재 홀더(102)의 오목부(121b)에 압입된다. 도 20(b)는 이 상태를 나타낸다.

이에 따라, 너트 소재(101)의 내주면(111)에 S자 형상 오목부(115)가 형성되고, 오목부(121b)에 너트 소재(101)의 외주부가 돌출하여, 너트 소재(101)의 외주면에 스토퍼(192)가 형성된다. 또한, 스토퍼(192)의 내측에, 볼록부(136)에 대응하는 오목부(116)가 형성된다. 이 너트 소재(101)를 금형으로부터 분리한 상태를 도 21에 나타낸다.

따라서, 이 제2예의 방법에 의하면, 축방향 치수가 길고 내경이 작은 너트를 제조하는 경우에도, 캠 드라이버(104)에 파손을 발생시키지 않고 S자 형상 오목부(115)를 형성할 수 있다. 또한, S자 형상 볼록부(135)와 볼록부(136)에 의해 눌러진 너트 소재(101)를 이루는 재료가 오목부(121b)를 향하기 때문에, 너트 소재(101)의 축방향 양단면에 변형이 쉽게 발생하지 않는다. 너트 소재(101)의 축방향단면은, 다음 공정인 나선 홈 가공에서 가공 기준면으로 해도 좋으므로, 그대로 사용하여 나선 홈의 가공을 행한 경우에도 가공 정밀도가 양호해진다.

또한, S자 형상 오목부(115)의 형성과 동시에 너트 소재(101)의 외주면에 스토퍼(돌출부)(192)가 형성되기 때문에, 스토퍼(192)를 절삭가공으로 형성한 경우와 비교하여 재료 코스트를 낮출 수 있다. 또한, 너트 소재(101)를 이루는 재료가 지름 방향으로 흐름으로써 스토퍼(192)가 형성되기 때문에, 메탈 플로우(단류선)가 거의 절단되지 않고, 또한 가공 경화하므로, 이 스토퍼(192)는 축력이나 토크에 대한 강도가 높은 것이 된다.

[제3예]

이 제3예에서는, 도 22에 나타낸 방법으로, 너트 소재(101)의 내주면의 2개소에 S자 형상 오목부(볼 복귀 경로를 이루는 오목부)(115a, 115b)를 형성함과 동시에, 너트 소재(101)의 외주면에 돌출하는 한 쌍의 스토퍼(193)를 축방향 일단에 형성한다.

이 제3예에서 사용하는 금형은, 도 22에 나타낸 바와 같이, 너트 소재(101)를 유지하는 오목부(121)를 가지는 소재 홀더(102)와, 너트 소재(101)의 상단면을 구속하는 덮개 부재(122)와, 너트 소재(101)의 내부에 배치하는 1대의 캠 슬라이더(105A, 105B)와, 양 캠 슬라이더(105A, 105B)의 사이에 배치하는 캠 드라이버(106)를 구비하고 있다. 소재 홀더(102)의 오목부(121)의 내주면의 상단에, 한 쌍의 스토퍼(193)에 대응하는 형상의 한 쌍의 오목부(121c)가 형성되어 있다. 소재 홀더(102)의 오목부(121)와 덮개 부재(122)가, 너트 소재(101)의 축방향 양단면과 외주면을 구속하는 구속부재를 구성한다.

각 캠 슬라이더(105A, 105B)는, 도 23(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 너트 소재(101)의 내경보다 약간 작은 지름의 외주면(151)을 가지는 대략 반원주 형상 부재로서, 외주면(151)의 반대면을 이루는 라인(152)은 너트 소재(101)의 내경보다 작다. 따라서, 도 23(a)에 나타낸 바와 같이, 양 캠 슬라이더(105A, 105B)의 외주면(151)을, 너트 소재(101)의 내주면(111)을 이루는 원(111a)에 맞춰서 배치하면, 양 캠 슬라이더(105A, 105B)의 라인(152) 사이에 간극(152a)이 발생한다.

양 캠 슬라이더(105A, 105B)의 대향면(라인(152)을 따른 면)(152b)에는, 라인(152)의 중앙부에, 축 방향으로 연장되는 경사면(153)이 형성되어 있다. 경사면(153)은, 축방향 일단(상단)의 오목부(154)의 바닥면 라인(154a)과, 하단의 라인(152)을 연결하는 평면에 상당한다. 또한, 2개소의 각S자 형상 오목부(115a, 115b)에 대응시킨 S자 형상 볼록부(155a, 155b)가, 각 캠 슬라이더(105A, 105B)의 외주면(151)에 각각 형성되어 있다. 각 캠 슬라이더(105A, 105B)의 외주면(151)에는, 또한, 각 오목부(121c)에 대응하는 위치에, 스토퍼(193) 형성용의 볼록부(156)가 형성되어 있다.

캠 드라이버(106)는, 도 23(c)에 나타낸 바와 같이, 장척의 4각주로서, 양 측면이 경사면(161a, 161b)으로 되어 있는 경사부(161)와, 양 측면이 서로 평행한 면으로 되어 있는 기단부(162)로 이루어진다. 캠 드라이버(106)의 경사면(161a, 161b)은, 캠 슬라이더(105A, 105B)의 경사면(153)과 동일하다. 캠 드라이버(106)의 경사면(161a, 161b)의 폭은, 캠 슬라이더(105A, 105B)의 경사면(153)의 폭보다 약간 작다. 따라서, 캠 슬라이더(105A, 105B)의 오목부(154)에 캠 드라이버(106)의 경사부(161)가 들어간다.

캠 슬라이더(105A, 105B)의 경사면(153)과 캠 드라이버(106)의 경사면(161a, 161b)이 금형의 캠 기구를 구성한다.

이 금형을 사용하여, 우선, 소재 홀더(102)의 오목부(121)에 너트 소재(101)를 배치하고, 너트 소재(101)의 상단면에 덮개 부재(122)를 올려놓아, 너트 소재(101)의 축방향 양단면과 외주면을 구속한다. 이어서, 너트 소재(101)의 내부에, 1대의 캠 슬라이더(105A, 105B)를 양 경사면(153)이 마주하도록 삽입한다. 그때, 캠 슬라이더(105A, 105B)의 볼록부(156)를 소재 홀더(102)의 각 오목부(121c)에 맞춘다.

이어서, 양 캠 슬라이더(105A, 105B)의 오목부(154) 사이에 캠 드라이버(106)를 삽입하여, 양 캠 슬라이더(105A, 105B)의 경사면(153)과 캠 드라이버(106)의 경사면(161a, 161b)을 접촉시킨다. 도 22(a)는 이 상태를 나타낸다.

이어서, 프레스압을 가하여 캠 드라이버(106)를 위에서 누르면, 캠 드라이버(106)의 경사면(161a, 161b)으로부터 양 캠 슬라이더(105A, 105B)의 경사면(153)에 힘이 전달된다. 이에 수반하여, 캠 드라이버(106)의 하향의 힘이 각 캠 슬라이더(105A, 105B)를 지름 방향 외측으로 움직이는 힘으로 변환되어, 각 캠 슬라이더(105A, 105B)에 형성된 S자 형상 볼록부(155a, 155b)와 볼록부(156)가, 너트 소재(101)의 내주면(111)을 눌러 소성 변형시킨다.

이에 수반하여, 너트 소재(101)를 이루는 재료의 S자 형상 볼록부(155a, 155b)에 눌러진 부분이 상측으로 이동하고, 볼록부(156)로 지름 방향 외측으로 눌러진 부분(너트 소재(101)의 외주부에 존재하는 재료)이 소재 홀더(102)의 오목부(121c)에 압입된다. 도 22(b)는 이 상태를 나타낸다.

이에 따라, 너트 소재(101)의 내주면(111)의 2개소에 S자 형상 오목부(115a, 115b)가 형성되고, 오목부(121c)에 너트 소재(101)의 외주부가 돌출하여, 너트 소재(101)의 외주면에 스토퍼(193)가 형성된다. 또한, 스토퍼(193)의 내측에, 볼록부(156)에 대응하는 오목부(117)가 형성된다. 이 너트 소재(101)를 금형으로부터 분리한 상태를 도 24에 나타낸다.

따라서, 이 제3예의 방법에 의하면, 축방향 치수가 길고 내경이 작은 너트를 제조하는 경우에도, 캠 드라이버(106)에 파손을 발생시키지 않고 S자 형상 오목부(115)를 형성할 수 있다. 또한, S자 형상 볼록부(155)와 볼록부(156)에 의해 눌러진 너트 소재(101)를 이루는 재료가 오목부(121c)를 향하기 때문에, 너트 소재(101)의 축방향 양단면에 변형이 쉽게 발생하지 않는다. 너트 소재(101)의 축방향단면은, 다음 공정인 나선 홈 가공에서 가공 기준면이 되기 때문에, 그대로 사용하여 나선 홈의 가공을 행한 경우에도 가공 정밀도가 양호해진다. 또한, 너트 소재(101)의 축방향 단면이 가공 경화하기 때문에, 가공 기준면으로서 적합하다.

또한, S자 형상 오목부(115)의 형성과 동시에 너트 소재(101)의 외주면에 스토퍼(돌출부)(193)가 형성되기 때문에, 스토퍼(193)를 절삭가공으로 형성한 경우와 비교하여 재료 코스트를 낮출 수 있다. 또한, 너트 소재(101)를 이루는 재료가 지름 방향으로 흐름으로써 스토퍼(193)가 형성되기 때문에, 메탈 플로우(단류선)가 거의 절단되지 않고, 또한 가공 경화하므로, 이 스토퍼(193)는 축력이나 토크에 대한 강도가 높은 것이 된다. 이 스토퍼(193)에 볼트 삽입공을 마련함으로써, 너트의 부착 플랜지로서 사용할 수 있다.

[제4예]

이 제4예에서는, 도 25에 나타낸 방법으로, 너트 소재(101)의 내주면의 2개소에 S자 형상 오목부(볼 복귀 경로를 이루는 오목부)(115a, 115b)를 형성함과 동시에, 너트 소재(101)의 축방향 일단의 외주부에 플랜지(194)를, 내주부에 테이퍼면(118)을 형성한다.

이 제4예에서 사용하는 금형은, 도 25에 나타낸 바와 같이, 너트 소재(101)를 유지하는 오목부(121)를 가지는 소재 홀더(102)와, 너트 소재(101)의 상단면을 구속하는 덮개 부재(122)와, 너트 소재(101)의 내부에 배치하는 1대의 캠 슬라이더(107A, 107B)와, 양 캠 슬라이더(107A, 107B)의 사이에 배치하는 캠 드라이버(108)를 구비하고 있다. 소재 홀더(102)의 오목부(121)의 내주면의 상단에, 플랜지(194)에 대응하는 형상의 둘레홈(오목부)(121d)이 형성되어 있다. 소재 홀더(102)의 오목부(121)와 덮개 부재(122)가, 너트 소재(101)의 축방향 양단면과 외주면을 구속하는 구속부재를 구성한다.

캠 슬라이더(107A, 107B)는, 상기 제3예의 캠 슬라이더(105A, 105B)로부터, 축 방향에서 볼록부(156)가 형성되어 있는 측의 단부가 볼록부(156)를 포함하여 절취된 형상이며, 캠 슬라이더(105A, 105B)의 경사면(153)을 동일한 경사면(173)과, 2개소의 각S자 형상 오목부(115a, 115b)에 대응시킨 S자 형상돌기(175a, 175b)를 가지고 있다.

캠 드라이버(108)는, 캠 슬라이더(107A, 107B)의 경사면(173)과 동일한 경사면(181a, 181b)을 가지는 경사부(181)와, 테이퍼면(118)에 대응하는 테이퍼면(182a)이 형성된 기단부(182)로 이루어진다. 캠 슬라이더(107A, 107B)의 경사면(173)과 캠 드라이버(108)의 경사면(181a, 181b)이 금형의 캠 기구를 구성한다.

이 금형을 사용하여, 우선, 소재 홀더(102)의 오목부(121)에 너트 소재(101)를 배치하고, 너트 소재(101)의 상단면에 덮개 부재(122)를 올려놓아, 너트 소재(101)의 축방향 양단면과 외주면을 구속한다. 이어서, 너트 소재(101)의 내부에, 1대의 캠 슬라이더(107A, 107B)를 양 경사면(173)이 마주하도록 삽입한다.

이어서, 양 캠 슬라이더(107A, 107B)의 경사면(173)이 형성된 오목부(캠 슬라이더(105A, 105B)의 오목부(154)와 동일함) 사이에 캠 드라이버(108)를 삽입하여, 양 캠 슬라이더(107A, 107B)의 경사면(173)과 캠 드라이버(108)의 경사면(181a, 181b)을 접촉시킨다. 도 25(a)는 이 상태를 나타낸다.

이어서, 프레스 압을 가하여 캠 드라이버(108)를 위에서 누르면, 캠 드라이버(108)의 경사면(181a, 181b)으로부터 양 캠 슬라이더(107A, 107B)의 경사면(173)에 힘이 전달된다. 이에 수반하여, 캠 드라이버(108)의 하향의 힘이 각 캠 슬라이더(107A, 107B)를 지름 방향 외측으로 움직이는 힘으로 변환되어, 각 캠 슬라이더(107A, 107B)에 형성된 S자 형상 볼록부(175a, 175b)가, 너트 소재(101)의 내주면(111)을 눌러 소성 변형시킨다. 또한, 캠 드라이버(108)의 테이퍼면(182a)이, 너트 소재(101)의 내주면(111)의 상부를 눌러 소성 변형시킨다.

이에 수반하여, 너트 소재(101)를 이루는 재료의 S자 형상 볼록부(175a, 175b)에 눌러진 부분이 상측으로 이동하고, 테이퍼면(182a)으로 지름 방향 외측으로 눌러진 부분(너트 소재(101)의 외주부에 존재하는 재료)이 소재 홀더(102)의 둘레홈(121d)에 압입된다. 도 25(b)는 이 상태를 나타낸다.

이에 따라, 너트 소재(101)의 내주면(111)의 2개소에 S자 형상 오목부(115a, 115b)가 형성되고, 둘레홈(121d)에 너트 소재(101)의 외주부가 돌출하여, 너트 소재(101)의 외주면에 플랜지(194)가 형성된다. 또한, 플랜지(194)의 내측에, 테이퍼면(182a)에 대응하는 테이퍼면(118)이 형성된다. 이 너트 소재(101)를 금형으로부터 분리한 상태를 도 26에 나타낸다.

따라서, 이 제4예의 방법에 의하면, 축방향 치수가 길고 내경이 작은 너트를 제조하는 경우에도, 캠 드라이버(108)에 파손을 발생시키지 않고 S자 형상 오목부(115a, 115b)를 형성할 수 있다. 또한, S자 형상 볼록부(175a, 175b)와 테이퍼면(118)에 의해 눌러진 너트 소재(101)를 이루는 재료가 둘레홈(121d)을 향하기 때문에, 너트 소재(101)의 축방향 양단면에 변형이 쉽게 발생하지 않는다. 너트 소재(101)의 축방향 단면은, 다음 공정인 나선 홈 가공에서 가공 기준면이 되기 때문에, 그대로 사용하여 나선 홈의 가공을 행한 경우에도 가공 정밀도가 양호해진다. 또한, 너트 소재(101)의 축방향 단면이 가공 경화하기 때문에, 가공 기준면으로서 적합하다.

또한, S자 형상 오목부(115a, 115b)의 형성과 동시에 너트 소재(101)의 외주면에 플랜지(돌출부)(194)가 형성되기 때문에, 플랜지(194)를 절삭가공으로 형성한 경우와 비교하여 재료 코스트를 낮출 수 있다. 또한, 너트 소재(101)를 이루는 재료가 지름 방향으로 흐름으로써 플랜지(194)가 형성되기 때문에, 메탈 플로우(단류선)가 거의 절삭되지 않고, 또한 가공 경화하므로, 이 플랜지(194)는 축력이나 토크에 대한 강도가 높은 것이 된다.

이 플랜지(194)는, 너트의 외주에 베어링 등의 부품을 부착하는 플랜지로서 사용할 수 있다. 테이퍼면(118)은 너트 소재(101)의 외주면에 연마 가공을 행할 경우의 센터(원통 연마시의 회전중심을 내는 면)로서 사용할 수 있다. 또한, 이 플랜지(194)에 볼트 삽입공을 마련함으로써, 너트의 부착 플랜지로서 사용할 수 있다. 또한, 이 플랜지(194)의 외주부에 기어 절삭을 행하여 기어를 형성할 수도 있다.

[제5예]

도 27에 나타낸 바와 같이, 금형의 상부재(120)의 하면에 오목부(196)를 형성해 두면, 도 28의 경우와 완전히 동일한 방법에 의해, 너트 소재(101)의 내주면(111)에의 오목부(197)의 형성과, 너트 소재(101)의 외주면에의 돌출부(198)의 형성을, 냉간단조로 동시에 행할 수 있다.

[제5실시형태]

제5실시형태는, 볼 나사를 구성하는 너트의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제작된 볼 나사의 너트에 관한 것이다.

볼 나사는, 내주면에 나선홈이 형성된 너트와, 외주면에 나선홈이 형성된 나사축과, 너트의 나선홈과 나사축의 나선홈으로 형성되는 궤도의 사이에 배치된 볼과, 상기 볼을 궤도의 종점으로부터 시발점으로 되돌리는 볼 복귀 경로를 구비하고, 상기 궤도내를 볼이 전동함으로써 상기 너트가 나사축에 대하여 상대 이동하는 장치이다.

이러한 볼 나사는, 일반적인 산업용 기계의 위치결정장치 등뿐만 아니라, 자동차, 이륜차, 선박 등의 교통수단에 탑재되는 전동 액츄에이터에도 사용되고 있다.

볼 나사의 볼 복귀 경로에는 순환 튜브 방식이나 탑 방식 등이 있고, 탑 방식의 경우에는, 볼 복귀 경로를 이루는 오목부가 형성된 탑 관통구멍에 끼우고 있다. 이에 대하여 특허문헌 3에는, 볼 복귀 경로를 이루는 오목부(순환 홈)를, 너트 소재의 내주면에 소성가공으로 직접 형성하는 것이 기재되어 있다. 그 형성 방법에 대해서는, 제4실시형태에서 설명한 바와 같다.

그러나 특허문헌 3에 기재된 방법에서는, 너트의 축방향 치수가 길고 내경이 작은 경우, 금형의 가공 헤드가 가늘고 길어지기 때문에, 강도가 부족하여 파손하기 쉬워진다고 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 볼 복귀 경로를 이루는 오목부를, 너트 소재의 내주면에 소성가공으로 직접 형성하는 방법으로서, 축방향 치수가 길고 내경이 작은 너트를 제조하는 경우에도, 금형을 파손하지 않고 상기 오목부를 형성할 수 있음과 동시에, 상기 너트의 외경 정밀도에의 영향을 적게 하는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 또 하나의 목적은, 상기 너트와 하우징 등과 부딪혔을 때의 고착을 방지하고, 충돌 에너지를 억제할 수 있는 볼 나사 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 제5실시형태의 볼 나사의 너트의 제조방법은, 내주면에 나선홈이 형성된 너트와, 외주면에 나선홈이 형성된 나사축과, 너트의 나선홈과 나사축의 나선홈으로 형성되는 궤도의 사이에 배치된 볼과, 상기 너트의 내주면에 오목부로서 형성된 상기 볼을 궤도의 종점으로부터 시발점으로 되돌리는 볼 복귀 경로를 구비하고, 상기 궤도내를 볼이 전동함으로써 상기 너트가 나사축에 대하여 상대 이동하는 볼 나사의 너트의 제조방법으로서, 원통 형상의 너트 소재에 내삽되고, 그 축방향을 따라 이동하는 캠 드라이버와, 상기 너트 소재와 캠 드라이버와의 사이에 배치되고, 상기 오목부에 대응하는 볼록부가 형성되고, 상기 캠 드라이버의 이동에 따라 상기 볼록부가 상기 너트의 지름 방향으로 이동하는 캠 슬라이더와, 상기 너트 소재의 축방향 양단면과 외주면을 구속하고, 상기 너트 소재의 축방향 양 단면을 받는 단면에 오목부가 형성된 구속부재를 가지는 캠 기구의 금형을 사용한 프레스법에 의해, 상기 볼록부로 상기 너트 소재의 내주면을 누름으로써, 상기 너트 소재의 내주면에 상기 오목부를 형성하고, 상기 구속부재의 오목부에 상기 너트 소재 여육을 돌출시키는 것을 특징으로 하고 있다.

제5실시형태의 너트의 제조방법에 의하면, 상기 금형을 사용한 프레스법에 의해, 캠 기구를 이루는 경사면에서 캠 드라이버의 상기 축 방향에의 운동이 상기 지름 방향으로 방향을 바꾸어서 캠 슬라이더에 전달되고, 캠 슬라이더에 형성된 볼록부가 너트 소재의 내주면을 눌러 소성 변형시킴으로써, 상기 너트 소재의 내주면에 상기 오목부가 형성된다. 그리고 축방향 치수가 길고 내경이 작은 너트를 제조하는 경우에도, 특허문헌 3의 방법과 비교하여 상기 금형에 파손이 쉽게 발생하지 않는다.

또한, 상기 구속부재에 의해, 상기 너트 소재의 축방향 양단면과 외주면이 구속되고, 상기 구속부재의 오목부에 상기 너트 소재의 단면부를 돌출시키기 때문에, 상기 너트의 외경 정밀도에의 영향을 줄일 수 있다.

또한, 제5실시형태의 볼 나사는, 내주면에 나선홈이 형성된 너트와, 외주면에 나선홈이 형성된 나사축과, 너트의 나선홈과 나사축의 나선홈으로 형성되는 궤도의 사이에 배치된 볼과, 상기 너트의 내주면에 오목부로서 형성된 상기 볼을 궤도의 종점으로부터 시발점으로 되돌리는 볼 복귀 경로를 구비하는 볼 나사로서, 상기 너트의 축 방향의 단면에 볼록부가 형성된 것을 특징으로 하고 있다.

이 제5실시형태의 볼 나사에 의하면, 상기 너트 소재의 단면부를 돌출시키기 때문에, 상기 너트와 하우징 등과 부딪쳤을 때의 고착을 방지하고, 충돌에너지를 억제할 수 있다.

제5실시형태에 의하면, 볼 복귀 경로를 이루는 오목부를, 너트 소재의 내주면에 소성가공으로 직접 형성하는 방법으로서, 축방향 치수가 길고 내경이 작은 너트를 제조하는 경우에도, 금형을 파손하지 않고 상기 오목부를 형성할 수 있음과 동시에, 상기 너트의 외경 정밀도에의 영향을 줄일 수 있다. 또한, 상기 너트 소재의 단면부를 돌출시키기 때문에, 상기 너트가 부딪쳤을 때의 고착을 방지하고, 충돌에너지를 억제한 볼 나사를 제공할 수 있다.

[제1예]

이하, 제5실시형태의 볼 나사의 제조방법의 제1예에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 도 29는, 제5실시형태의 제조방법의 제1예에서의 구성을 나타낸 단면도이다. 또한, 도 30은, 제1예에서 사용하는 캠 드라이버를 나타낸 사시도(a)와, 캠 슬라이더를 나타낸 평면도(b) 및 사시도(c)이다. 또한, 도 31은, 제1예에서 사용하는 구속부재를 구성하는 분할체를 나타낸 평면도(a)와, 그 A-A단면도(b) 및 대의 단면도(c)이다. 또한, 도 32는, 제1예에 있어서, S자 형상 오목부와 볼록부가 형성된 너트 소재를 나타낸 정면도(a)와, 그 A-A단면도(b)와, 사시도(c)이다.

<금형>

도 29 내지 31에 나타낸 바와 같이 제1예에 사용하는 금형은, 너트 소재(201)의 내부에 삽입하는 캠 드라이버(202)와, 너트 소재(201)와 캠 드라이버(202)와의 사이에 배치되는 캠 슬라이더(203A) 내지 (203D)와, 너트 소재(201)와 동일한 내경의 오목부(241)가 윗면의 중심에 형성된 베이스(204)와, 너트 소재(201)의 상단면과 외주면을 구속하는 구속부재(205)와, 구속부재(205)의 외측에의 이동을 규제하는 바깥쪽 부재(206)를 구비하고 있다.

<캠 드라이버>

캠 드라이버(202)는, 도 30(a)에 나타낸 바와 같이, 단면이 정방형의 막대 형상부재로서, 단면의 정방형의 크기가 축 방향으로 변화되지 않는 기단부(221)와, 단면의 정방형의 크기가 선단을 향하여 작아지는 본체부(222)로 이루어진다. 즉, 기단부(221)의 4개의 측면(221a) 내지 (221d)은 전후와 좌우에서 각각 평행한 면이며, 본체부(222)의 4개의 측면(222a) 내지 (222b)은, 경사가 동일한 경사면으로 되어 있다.

<캠 슬라이더>

캠 슬라이더(203A) 내지 (203D)는, 도 30(b) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, 너트 소재(201)의 내경보다 약간 작은 지름의 외주면(231)을 가지는 원주를, 둘레 방향으로 4분할한 형상의 부재로서, 외주면(231)의 반대 측에, 캠 드라이버(202)의 4개의 측면(222a) 내지 (222b)과 경사가 동일한 경사면(233)이 형성되어 있다. 캠 슬라이더(203A) 내지 (203D)를, 외주면(231)을 너트 소재(201)의 내주면(211)을 이루는 원(211a)에 맞춰서 배치하면, 원(211a)의 중심에, 4개의 경사면(233)에 의해, 캠 드라이버(202)가 삽입되는 공간이 형성된다. 또한, 각 캠 슬라이더(203A) 내지 (203D)의 외주면(231)에, 4개의 볼 복귀 경로를 이루는 S자 형상 오목부에 대응하는 S자 형상 볼록부(235A) 내지 (235D)가 형성되어 있다.

캠 드라이버(202)의 경사진 측면(222a) 내지 (222d)과 캠 슬라이더(203)의 경사면(233)이, 금형의 캠 기구를 구성한다.

<구속부재>

구속부재(205)는, 도 31(a)에 나타낸 바와 같이, 외주 원 지름이 축 방향으로 테이퍼 형상으로 변화되는 원통체가, 둘레 방향으로 4분할된 형상의 분할체(251) 내지 (254)로 이루어진다. 도 31(b)에 나타낸 바와 같이, 각 분할체(251) 내지 (254)의 내주면은, 외주면의 대경측이, 너트 소재(201)의 외경에 대응시킨 대경부(251a) 내지 (254a)에 형성되고, 외주면의 소경측이, 너트 소재(201)의 내경보다 약간 큰(외경보다는 작은) 소경부(251b) 내지 (254b)에 형성되어 있다.

이에 따라, 대경부(251a) 내지 (254a)와 소경부(251b) 내지 (254b)의 경계에, 너트 소재(201)의 상단면(214)에 접촉시키는 구속면(251c) 내지 (254c)이 형성되어 있다. 이들 구속면(251c) 내지 (254c)에, 오목부(251d) 내지 (254d)가 형성되어 있다(도 31(b)에서 오목부(253d)는 도시 생략). 각 분할체(251) 내지 (254)의 내주면의 대경부(251a) 내지 (254a)가, 너트 소재(201)의 외주면(213)을 받는 내주면에 상당한다.

베이스(204)는, 도 31(c)에 나타낸 바와 같이, 너트 소재(201)와 동일한 내경의 오목부(241)가 상면(204a)의 중심에 형성되어 있고, 상면(204a)의 일부는, 너트 소재(201)의 하단면(215)에 접촉하는 구속면으로서 기능한다. 그리고 이 구속면에는, 오목부(242a) 내지 (242d)가 형성되어 있다. 도 31(c)에서는, 오목부(242a) 내지 (242d)가 각 분할체(251) 내지 (254)의 내주면 측에 위치하도록 형성된 형태를 나타내고 있기 때문에, 오목부(242b) 및 오목부(242d)만을 나타내고, 오목부(242a) 및 오목부(242c)는 도시하지 않는다.

오목부(242a) 내지 (242d)는, 너트 소재(201)의 축 방향의 적어도 한쪽의 단면, 즉, 상단면(214) 및 하단면(215) 중 적어도 어느 하나에 형성된다. 제1예에서는, 오목부(242a) 내지 (242d)는, 대략 반구형상을 이루고 상단면(214) 및 하단면(215) 중 적어도 어느 하나의 원둘레 방향으로 연속하여 마련하고 있다. 오목부(242a) 내지 (242d)의 형상 및 수는 이러한 형태에 한정되지 않고, 너트 소재(201)의 내주면에 형성되는 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)의 원둘레방향의 원호길이에 대응시켜 독립하여 마련해도 좋다. 또한, 오목부(242a) 내지 (242d)는, 이들의 면적, 깊이, 형상 등은 동일하게 해도 좋고, 개별적으로 상이한 것으로 해도 좋다. 예를 들어, S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)로부터 먼 위치에 형성되는 오목부(242a) 내지 (242d)는 그 면적이나 깊이를 작게 하고, S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)에 가까운 위치에 형성되는 오목부(242a) 내지 (242d)는 그 면적이나 깊이를 크게 해도 좋다. 또한, S자 형상 오목부의 수에 상관없이, 오목부는 1개여도 좋다.

바깥쪽 부재(206)는, 구속부재(205)의 테이퍼 형상 외주면에 대응하는 내주면(261)과, 베이스(204)의 외형과 동일한 외형면을 가지는 통형상체이다.

이 금형을 사용하여, 이하의 방법으로, 너트 소재(201)의 내주면(211)에 4개의 볼 복귀 경로를 이루는 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)를 형성한다.

<볼 나사의 너트의 제조방법>

우선, 베이스(204) 상의 중심에 너트 소재(201)를 배치하고, 오목부(241)의 내주면에 너트 소재(201)의 내주면(211)을 합친다. 이어서, 구속부재(205)의 각 분할체(251) 내지 (254)를 베이스(204) 상에 배치하고, 내주면의 대경부(251a) 내지 (254a)를 너트 소재(201)의 외주면(213)에 접촉시키고, 구속면(251c) 내지 (254c)를 너트 소재(201)의 상단면(214)에 접촉시킨다. 이어서, 바깥쪽 부재(206)를 베이스(204) 상에 배치하여, 내주면(261)을 구속부재(205)의 테이퍼 형상 외주면에 접촉시킨다. 이 상태에서, 바깥쪽 부재(206)를 베이스(204)에 고정한다.

이에 따라, 바깥쪽 부재(206)에서, 구속부재(205)를 이루는 분할체(251) 내지 (254)의 지름 방향 외측에의 이동이 규제되고, 구속부재(205)와 베이스(204)에서, 너트 소재(201)의 축방향 양 단면(214, 215)과 외주면이 구속된 상태가 된다.

이어서, 너트 소재(201) 내에 캠 슬라이더(203A) 내지 (203D)를, 각 외주면(231)을 너트 소재(201)의 내주면(211)을 향하여 삽입한다. 이에 따라, 캠 슬라이더(203A) 내지 (203D)의 4개의 경사면(233)에서, 캠 드라이버(202)가 삽입되는 공간이 형성된다. 이어서, 이 공간에 캠 드라이버(202)의 본체부(222)의 선단을 삽입한다. 도 29(a)는 이 상태를 나타낸다.

이어서, 프레스압을 가하여 캠 드라이버(202)를 위에서 누르면, 캠 드라이버(202)의 경사진 측면(222a) 내지 (222d)으로부터, 캠 슬라이더(203A) 내지 (203D)의 경사면(233)에 힘이 전달된다. 이에 수반하여, 캠 드라이버(202)의 하향의 힘이, 각 캠 슬라이더(203A) 내지 (203D)를 지름 방향 외측으로 움직이는 힘으로 변환되어, 각 캠 슬라이더(203A) 내지 (203D)에 형성된 S자 형상 볼록부(235A) 내지 (235D)가, 너트 소재(201)의 내주면(211)을 눌러 소성 변형시킨다. 이에 수반하여, 너트 소재(201)의 외주면(213)에 존재하는 재료가, 구속부재(205)를 구성하는 분할체(251) 내지 (254)의 오목부(251d) 내지 (254d) 및 베이스(204)의 오목부(242a) 내지 (242d)에 압입된다. 도 29(b)는 이 상태를 나타낸다.

이에 따라, 너트 소재(201)의 내주면(211)에, 4개의 볼 복귀 경로를 이루는 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)가 형성된다. 또한, 구속부재(205)을 구성하는 분할체(251) 내지 (254)의 오목부(251d) 내지 (254d)에, S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)의 형성에 수반하여 발생하는 여육이 너트 소재(201)의 상단부(214)로부터 유입함으로써, 볼록부(214A) 내지 (214D)가 형성된다. 또한, 베이스(204)의 오목부(242a) 내지 (242d)에, S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)의 형성에 수반하여 발생하는 여육이 너트 소재(201)의 하단부(215)로부터 유입함으로써, 볼록부(215A) 내지 (215D)가 형성된다. 이하, 이들 볼록부(214A) 내지 (214D) 및 볼록부(215A) 내지 (215D)를 단면 볼록부라고 하는 경우가 있다.

여기서, 너트 소재(201)의 외경측의 금형은, 너트 소재(201)의 외경을 비교적 견고하게 누르는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금형과 너트 소재(201)의 외경의 끼우기로서는 수μm의 간극 끼우기로부터 수십μm의 억지 끼워 맞춤이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 방법에 의해 소성 가공함으로써, 너트 소재(201)의 외경측으로의 두께살의 팽출 등이 억제되기 때문에, 너트 소재(201)의 외경치수의 정밀도 등에 영향을 끼치지 않고, S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)의 소성가공이 가능해진다.

또한, 너트 소재(201)의 외경 측에 돌출부의 형성이 허용되는 경우에는, 외경 측에 마련한 오목부와 단면 측에 마련한 오목부를 병용하는 것도 가능하다.

이 방법에서, S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)와 볼록부(214A) 내지 (214D) 및 볼록부(215A) 내지 (215D)가 형성된 너트 소재(201)를 도 32에 나타낸다. 도 32(a)는 정면도이며, 도 32(b)는 그 A-A단면도이며, 도 32(c)는 사시도이다. 이 너트 소재(201)에 나선홈이나 씰 부착 홈 등을 형성함으로써 볼 나사의 너트가 제조된다.

여기서, 도 32(b) 및 도 32(c)에 나타낸 바와 같이, 너트 소재(201)의 한쪽의 단면(215)에는, 너트 소재(201)의 단조시나 그 후의 절삭으로의 위치 결정을 위한 노치부(216)가 형성되어 있다. 제1예에서는, 너트 소재(201)에 대한 소성가공시에 노치부(216)에 재료가 유입되지 않도록, 이 노치부(216)에 감합 또는 결합하는 볼록부(도시하지 않음)가 베이스(204)나 구속부재(205)에 형성되어도 좋다.

또한, 볼록부(214A) 내지 (214D) 및 볼록부(215A) 내지 (215D)의 돌출 부분의 체적의 합은, S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)의 함몰 부분의 체적의 합과 대략 동일하다.

이 제1예의 방법에 의하면, 단면 볼록부를 S자 형상 오목부와 동시에 형성할 수 있다. 또한, 너트 외주에의 단조에 의한 재료 도출의 영향이 작아진다. 또한, 축방향 치수가 길고 내경이 작은 너트를 제조하는 경우에도, 캠 드라이버(202)에 파손을 발생시키지 않고, 너트 소재(201)에 4개의 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)를 동시에 형성할 수 있다. 또한, 너트가 축 방향으로 이동하여, 하우징 등에 너트 단면이 부딪쳤을 때에 발생할 수 있는, 너트와 하우징 등과의 고착을, 단면 볼록부를 형성하여, 너트와 하우징 등과의 부딪침 면적을 작게 함으로써 방지할 수 있다. 또한, 제1예의 방법에 의하면, 너트 단면의 볼록부 이외의 부분의 평면 정밀도를 손상할 일이 없다.

[제2예]

도 33은, 제5실시형태의 볼 나사의 제조방법의 제2 예를 나타낸 단면도이다. 또한, 제2예는, 분할체의 오목부 및 대의 오목부의 형성 위치를 변경한 것 이외는, 전술한 제1예와 동일하므로, 제1예와 동일한 부호를 부여한 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 도 33에 나타낸 바와 같이, 제2예에서는, 플랜지부(207)가 형성되어 있는 너트 소재(201)에 대하여 소성가공(예를 들어 냉간단조)을 행한 경우의 오목부의 배치의 일례를 나타낸 것이다.

너트 소재(201)에 있어서, 플랜지부(207) 등의 두꺼운 부분과 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)의 축 방향의 위상이 중첩되는 경우에는, 외경 측에 오목부를 마련하더라도, 두꺼운 부분에 저지되어 충분한 소성변형이 되지 않고, 가공하고자 하는 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)의 형상 등에까지 악영향을 미칠 가능성도 있다. 또한, 재료 도출이 잘 되지 않는 경우로서, 얇은 부분(도 33에서 플랜지부와 축 방향의 위상이 중첩되지 않는 부분)이 있는 경우에는, 당해 얇은 부분의 내경치수 정밀도가 흐트러지는 등의 영향도 생각된다.

따라서, 제2예에서는, 플랜지부(207)와 축 방향으로 위상이 중첩되는 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)에 대응하는 오목부(242a)를 플랜지부(207)의 단면(207a)에 대향하는 베이스(204)에 마련하고 있다. 또한, 플랜지부(207)와 축 방향으로 위상이 중첩되지 않는 부분의 오목부는, 플랜지부(207)와는 반대 측의 단면(구속면)(251c) 내지 (254c)에 마련해도 좋고, 도 33에 나타낸 바와 같이, 너트 소재(201)의 외경에 대향하는 대경부면(251a) 내지 (254a)의 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)에 대응하는 위치에 마련해도 좋다.

여기서, 제2예에서는, 「단면 볼록부가 형성되는 측의 단면에 가장 가까운 S자 형상 오목부와, 너트 소재의, 단면 볼록부가 형성되는 측의 축방향 단면과의 사이의 축 방향의 거리」를 A로 하고, 「S자 형상 오목부와 너트 소재의 최외주면과의 사이의 반경 방향의 거리」를 B로 했을 때, A<B로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 규정함으로써, 특히, 플랜지부(207)를 가지는 너트 소재에 있어서는, 돌출부를 돌출시키기 쉬워지고, 너트 소재(201)의 외경측에의 영향을 적게 할 수 있다.

제2예에 의하면, 너트 소재(201)에 플랜지부(207) 등의 두꺼운 부분이 형성되어 있어도, 너트 소재(201)의 다른 부분에의 악영향을 억제하면서, 단면에 돌출부가 형성된 너트를 형성할 수 있다. 또한, 돌출부의 면적, 깊이, 원둘레 방향의 위치 등은 제1예와 마찬가지로 적당하게 설정할 수 있다.

[제3예]

도 34는, 제5실시형태의 볼 나사의 제조방법의 제3 예를 나타낸 단면도이다. 또한, 제3예는, 대의 구성 이외는, 전술한 제1예와 동일하므로, 제1예와 동일한 부호를 부여한 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

도 34에 나타낸 바와 같이, 제3예에서는, 금형의 일부인 베이스(204)의 소재를 내압 고무로 하고, 너트 소재(201)와 동일한 내경의 오목부(241)가 형성되어 있지 않다. 즉, 베이스(204)를 상측의 누름(금속제)보다 부드럽게 하고, 또한 다소의 탄성변형이 가능하게 되어 있다. 환언하면, 너트 소재(201)의 외주면에의 누름력보다도 단면에의 누름력을 약하게 하고 있다. 그 때문에, S자 형상 오목부의 가공에 의해 도출되는 여육은 탄성 변형하기 쉬운 너트 소재(201)의 하단면(215)에 의해 많이 돌출하려고 한다. 그 결과, 너트 소재(201)의 축 방향의 양 단면(214, 215)에서의 여육의 돌출의 결과인 크기가 상이한 볼록부를 형성할 수 있다. 이에 따라, 단조 후에 너트 소재(201)의 상단면(214) 및 하단면(215)의 적어도 어느 하나의 평면으로 되어 있지 않으므로, 평면으로 되어 있지 않은 측의 너트 단면과 하우징 등이 부딪쳤을 때의 고착을 방지할 수 있다.

여기서, 단면 볼록부의 형상은, 전술한 제1예 및 제2예에 나타낸 바와 같은 돌기에 한정되지 않고, 너트 단면이 굴곡을 이룬 형상도 포함된다.

또한, 상기 내압 고무로서는, 고압에서의 압축에 견디는 재질이 바람직하고, 우레탄 고무나, 니트릴 고무, 아크릴고무, 불소 고무, 아크릴로 니트릴 부타디엔 고무 등의 각종 합성 고무가 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 내압 고무로 이루어지는 베이스(204)와 너트 소재(201)가 직접 당접함으로써, 내압 고무의 마모 등이 우려될 경우에는, 고무나 용수철 등의 탄성부재를 개재하여, 너트 소재(201)의 하단면(215)을 받아도 좋다.

[제4예]

도 35는, 제5실시형태의 볼 나사의 제조방법의 제4 예를 나타낸 단면도이다. 또한, 제4예는, 너트 소재에 오목부를 형성한 것 이외는, 전술한 제2예와 동일하므로, 제2예와 동일한 부호를 부여한 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

도 35에 나타낸 바와 같이, 제4예에서는, 플랜지부(207)가 형성되어 있는 너트 소재(201)에 대하여 소성가공을 행할 경우의 오목부(207b)를 플랜지부(207)의 단면(207a)에 형성하고 있다. 이에 따라, 베이스(204)에 오목부(242a) 내지 (242d)를 형성하지 않아도, 오목부(207b)에 재료가 도출되므로, 적합하게 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)의 가공이 가능해진다.

여기서, 제4예에서는, 단조 후에 너트 소재(201)의 하단면(215)이 평면이 되어 있지 않아도 된다. 즉, 오목부(207b)의 체적이 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)와 상이한 경우에는, 오목부(207b)의 위치에 오목이나 볼록부가 형성됨으로써, 너트와 하우징 등과의 부딪침 면적을 작게 할 수 있으므로, 너트와 하우징 등과의 고착을 방지할 수 있다.

[제5예]

도 36, 37은, 제5실시형태의 볼 나사의 제조방법의 제5 예를 나타낸 단면도이다. 도 36에 나타낸 바와 같이, 너트 소재(101)의 축방향 단면에 대향하고 상기 축방향단면을 구속하는 부재에 오목부(196)를 형성해 두면, 도 28의 경우와 완전히 동일한 방법에 의해, 너트 소재(101)의 내주면(111)에의 오목부(197)의 형성과, 너트 소재(101)의 축방향 단면에의 돌출부(198)의 형성을, 냉간단조로 동시에 행할 수 있다.

또한, 도 37에 나타낸 바와 같이, 너트 소재(101)의 축방향 단면에 대향하는 부재가 상기 축방향 단면을 구속하지 않을 경우에는, 상기 부재와 너트 소재(101)의 축방향 단면이 이간하고 있으므로, 상기 부재에 오목부(196)가 형성되어 있지 않아도, 도 28의 경우와 완전히 동일한 방법에 의해, 너트 소재(101)의 내주면(111)에의 오목부(197)의 형성과, 너트 소재(101)의 축방향 단면에의 돌출부(198)의 형성을, 냉간단조로 동시에 행할 수 있다.

<볼 나사>

이상, 제1예 내지 제4 예에 의해 제조된 너트를 이용한 볼 나사에 대하여, 도면을 참조하여 이하에 설명한다. 도 38은, 제5실시형태의 볼 나사의 일례의 구성을 나타낸 도면이고, (a)는 단면도, (b)는 사시도이다.

도 38(a)에 나타낸 바와 같이, 볼 나사(302)는, 고정부로서의 중심개구(303a)를 형성한 하우징(303)의 중심개구에 연통하는 대경공부(303b)에 베어링(304)에 의해 회전 가능하게 지지된 너트(305)와, 이 너트(305)에 나사 결합하는 나사축(306)과, 너트(305) 및 나사축(306) 사이에 개재 삽입된 다수의 볼(307)로 구성되어 있다.

너트(305)는, 상술한 제1예 내지 제4예 중 어느 하나에 의해 제작된다. 구체적으로, 너트(305)는, 내주면에 나사 홈(305a)이 형성된 원통부재(305b)로 구성되어 있다. 이 원통부재(305b)의 외주면에서의 한쪽의 단부가 베어링(304)을 개재하여 하우징(303)에 회전 가능하게 지지되어, 다른 쪽의 단부에 평기어(305c)가 외측에 끼워져 있다. 이 평기어(305c)에는, 도시하지 않은 회전 구동원으로서의 전동 모터의 회전축에 연결된 평기어(305d)가 치합되어 있고, 전동 모터의 회전력에 의해 너트(305)가 회전 구동된다.

또한, 너트(305)에는, 평기어(305c)측의 축방향 단면(305e)에서의 나사 홈(305a)보다 반경방향 외측위치에, 후술하는 나사축(306)의 안내 돌기(306e)의 원둘레방향 단면에 걸림되는 걸림 부재로서의 원주 형상의 걸림편(310)이 축 방향으로 돌출 형성되어 있다.

이 걸림편(310)이, 전술한 제1예 내지 제4예에서 너트 소재(201)의 단면(214(215))에 형성된 볼록부이다. 도시하지 않은 순환 홈은 제1예 내지 제4예에서 형성된 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)이다. 또한, 나사 홈(305a)은, 절삭 등에 의해 형성된 것이다. 또한, 걸림편(310)은, 전술한 제1예 내지 제4예에서 너트 소재(201)의 단면(214(215))에 형성된 볼록부이기 때문에, 이들의 돌출 부분의 체적의 합은, 도시하지 않은 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)의 함몰 부분의 체적의 합과 대략 동일하다.

나사축(306)은, 하우징(303)에 형성된 중심개구(303a) 내에 삽입되어 있고, 외주면에 나사 홈(306a)이 형성된 대경부(306b)와, 이 대경부(306b)의 일단에 형성된 각주부(306c)에 감합된 각통부(306d) 및 그 1면으로부터 반경 방향으로 대경부(306b)보다 바깥쪽으로 돌출하는 안내 돌기(306e)와, 각주부(306c)에 연달아 접속하는 소경축부(306f)로 구성되어 있다.

여기서, 하우징(303)의 너트(305)를 수납하는 단부에는, 너트(305)를 수납하는 수납부(309a)를 형성한 예를 들어 알루미늄, 알루미늄합금 등을 다이캐스트 성형하여 구성된 고정부로서의 고정 커버(309)가 볼트 체결 등의 고정 수단에 의해 일체로 고정되어 있다. 이 고정 커버(309)에는, 나사축(306)의 소경축부(306f) 및 대경부(306b)를 삽입 통과하는 하우징(303)의 중심개구(303a)보다는 소경이고 나사축(306)의 대경부(306b)보다는 대경의 삽입통과구멍(309b)이 형성되고, 이 삽입통과구멍(309b)의 내주면 측에 나사축(306)의 안내 돌기(306e)를 안내하는 안내 홈(309c)이 형성되어 있다. 이 안내 홈(309c)은, 수납부(309a) 측에 개구되어 있고, 수납부(309a)와는 반대 측에서는 개구하지 않고 안내 돌기(306e)가 당접하는 스토퍼부(309d)가 형성되어 있다.

그리고 도 38(b)에 나타낸 바와 같이, 너트(305)의 걸림편(310)이 나사축(306)의 안내 돌기(306e)의 원둘레방향 단면에 당접하여 축 방향의 스트로크 엔드에 있는 것으로 하고, 이 상태에서, 안내 돌기(306e)가 도 38(a)에 나타낸 바와 같이, 고정 커버(309)의 안내 홈(309c)에 축 방향의 반 정도가 결합하고 있는 것으로 한다.

이 상태로부터, 너트(305)를 화살표A방향으로 회전시킴으로써, 너트(305)의 회전에 의해, 걸림편(310)이 안내 돌기(306e)로부터 원둘레 방향으로 이간한다. 이와 동시에, 안내 돌기(306e)가 고정 커버(309)의 안내 홈(309c)에 결합하고 있고, 나사 축(306)이 회전 방지되어 있으므로, 나사 축(306)이 축 방향으로 전진하고, 안내 돌기(306e)도 전진한다.

그 후, 너트(305)의 회전이 계속되어, 나사축(306)의 안내 돌기(306e)의 소경축부(306f)측의 단면이 고정 커버(309)의 스토퍼부(309d)에 당접하면, 나사축(306)의 전진이 정지되어 전방 측의 스트로크 엔드에 도달한다.

이 나사 축(306)이 전방 측의 스트로크 엔드에 도달하고 있는 상태로부터 너트(305)를 도 38(b)의 화살표A와는 반대 방향으로 역회전시키면, 너트(305)의 역회전에 수반하여, 나사 축(306)이 그 안내 돌기(306e)가 고정 커버(309)의 안내 홈(309c)에 결합되어 있으므로, 회전 방지되어 축 방향으로 후퇴한다.

그리고 나사축(306)의 안내 돌기(306e)가 너트(305)의 걸림편(310)에 대향하는(스트로크 엔드의 1회전 전방) 위치가 되었을 때, 너트(305)의 역전이 허용된다.

이 때문에, 나사 축(306)이 더욱 후퇴하여, 안내 돌기(306e)의 후단이 너트(305)에 형성한 걸림편(310)의 선단의 궤적 내에 들어가게 되고, 결국에는, 도 38(b)에 나타낸 바와 같이 걸림편(310)이 안내 돌기(306e)의 원둘레방향 단면에 당접하게 된다. 이 상태에서는, 도 38(a)에 나타낸 바와 같이, 안내 돌기(306e)의 축방향 길이의 반 정도가 안내 홈(309c)에 결합되어 있으므로, 회전 방지 상태에 있고, 이 안내 돌기(306e)에 걸림편(310)이 소정의 걸림 길이를 가지고 당접하므로, 걸림편(310)이 안내 돌기(306e)에 걸림되어 너트(305)의 더 이상의 역회전이 규제되고, 나사축(306)이 후방 측 스트로크 엔드에 도달한다.

이와 같이 하여, 나사축(306)의 너트(305) 측에의 스트로크 엔드가 나사축(306)의 회전 방지 기능을 가지는 안내 돌기(306e)에, 너트(305)에 형성한 걸림편(310)이 걸림되어 스토퍼 기능이 발휘된다. 또한, 전술한 방법으로 안내 돌기(306e)를 형성함으로써, 메탈 플로우(단류선)가 거의 절단되지 않고, 또한 가공 경화하므로, 안내 돌기(306e)는 고강도가 된다.

따라서, 안내 돌기(306e)에 의해 회전 방지 기능과 스토퍼 기능을 겸비할 수 있고, 스토퍼 기능을 별도의 부재로 구성할 필요가 없어, 구성을 간이화할 수 있음과 동시에, 부품수를 삭감하여 제품 코스트를 저감할 수 있다.

또한, 나사축(306)이 스트로크 엔드에 도달했을 때에, 나사축(306)의 안내 돌기(306e)는 안내 홈(309c)에 결합되어 있고, 이 안내 돌기(306e)의 안내 홈(309c)으로부터 돌출한 돌출부에 너트(305)에 형성한 걸림편(310)이 걸림된다. 이 때문에, 너트(305)에 전달되는 입력 토크가 걸림편(310)을 개재하여 안내 돌기(306e)에 전달되었을 때에, 안내 돌기(306e) 자체가 안내 홈(309c)에 결합되어 있는 점에서, 전달되는 토크는 안내 돌기(306e)를 개재하여 안내 홈(309c)으로 받아짐으로써, 나사축(306) 및 너트(305)에 레이디얼 하중이 작용하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

이어서, 제5실시형태의 볼 나사의 다른 예에 대하여, 도면을 참조하여 이하에 설명한다. 도 39는, 제5실시형태의 볼 나사의 다른 예의 구성을 나타낸 사시도이다. 또한, 이 예의 볼 나사는, 너트의 축방향 단면에 형성된 볼록부(걸림부)를 가공한 것 이외는, 상술한 예의 볼 나사와 동일하므로, 동일한 부호를 부여한 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

도 39에 나타낸 바와 같이, 이 예에서는, 걸림 부재를 걸림편 대신에 나선 슬로프와 걸림면으로 구성하도록 한 것이다. 즉, 너트(305)의 평기어(305c)의 측단면에 형성하는 걸림 부재가, 너트의 축방향 단면에 형성된 볼록부를 절삭, 연마, 및 소성가공 중 어느 하나를 행하여 형성된 나선 슬로프(312)와, 걸림면(313)으로 구성되어 있다.

나선 슬로프(312)는, 너트(305)의 평기어(305c)측 단면(305e)에서의 외주연의 1점으로부터 반경방향으로 내주측에 소정폭을 취한 시단(312a)으로부터 반시계방향의 원둘레 방향으로 감에 따라 축방향 돌출길이가 서서히 길어지도록 형성되어 있다. 또한 걸림면(313)은, 나선 슬로프(312)의 시단(312a)에 대향하는 최장 돌출부(312b)로부터 축방향으로 시단(312a)을 향하여 축방향으로 연장하여 형성된 나사축(306)의 안내 돌기(306e)의 원둘레방향 단면에 걸림된다.

이러한 구성에 의해, 도 39에 나타낸 바와 같이, 걸림면(313)이 나사축(306)의 안내 돌기(306e)의 원둘레방향 단면에 걸림되어 있는 나사축(306)이 후방측 스트로크 엔드에 있는 상태로부터 너트(305)를 화살표A방향으로 회전시킴으로써, 너트(305)의 회전에 의해, 나선 슬로프(312)의 걸림면(313)이 안내 돌기(306e)로부터 원둘레 방향으로 이간한다. 이와 동시에, 안내 돌기(306e)가 고정 커버(309)의 안내 홈(309c)에 결합되어 있어 나사축(306)이 회전 방지되어 있으므로, 나사축(306)이 축 방향으로 전진하고, 안내 돌기(306e)도 전진한다.

그리고 너트(305)가 1회전하면, 너트(305)의 걸림면(313)이 안내 돌기(306e)의 후단으로부터 이간하고 있고, 걸림면(313)이 안내 돌기(306e)의 원둘레방향 단면에 당접할 일은 없어진다.

그 후, 너트(305)의 회전이 계속되어, 나사축(306)의 안내 돌기(306e)의 소경축부(306f)측의 단면이 고정 커버(309)의 스토퍼부(309d)에 당접하면, 나사축(306)의 전진이 정지되어 전방 측의 스트로크 엔드에 도달한다.

이 나사축(306)이 전방 측의 스트로크 엔드에 도달하고 있는 상태로부터 너트(305)를 화살표A와는 반대 방향으로 역회전시키면, 너트(305)의 역회전에 수반하여, 나사축(306)이 그 안내 돌기(306e)가 고정 커버(309)의 안내 홈(309c)에 결합하고 있으므로, 회전 방지되어 축 방향으로 후퇴한다.

그리고 나사축(306)의 안내 돌기(306e)가 너트(305)의 걸림면(313)에 대향하는(스트로크 엔드의 1회전 전방) 위치가 되었을 때, 전술한 바와 같이, 너트(305)의 역전이 허용된다.

이 때문에, 나사축(306)이 더욱 후퇴하여, 안내 돌기(306e)의 후단이 너트(305)에 형성한 최장 돌출부(312b)의 궤적 내에 들어가게 되고, 결국에는, 도 39에 나타낸 바와 같이 걸림면(313)이 안내 돌기(306e)의 원둘레방향 단면에 당접하게 된다. 이 상태에서는, 전술한 예와 마찬가지로, 안내 돌기(306e)의 축 방향길이의 반 정도가 안내 홈(309c)에 결합하고 있으므로, 회전 방지 상태에 있고, 이 안내 돌기(306e)에 걸림면(313)이 당접하므로, 걸림면(313)이 안내 돌기(306e)에 걸림되어 너트(305)의 더 이상의 역회전이 규제되고, 나사축(306)이 후방측 스트로크 엔드에 도달한다.

이와 같이, 본 예에서도, 나사축(306)의 너트(305) 측에의 스트로크 엔드가 나사축(306)의 회전 방지 기능을 가지는 안내 돌기(306e)에, 너트(305)에 형성한 나선 슬로프(312)의 걸림면(313)이 걸림되어 스토퍼 기능이 발휘된다.

따라서, 안내 돌기(306e)에 의해 회전 방지 기능과 스토퍼 기능을 겸비할 수 있고, 스토퍼 기능을 별도의 부재로 구성할 필요가 없어, 구성을 간이화할 수 있음과 동시에, 부품수를 삭감하여 제품 코스트를 저감할 수 있다.

여기서, 나선 슬로프(걸림부)가 도 29 및 도 33에 나타낸 방법으로 베이스(204)의 오목부(242a)를 나선 슬로프와 대략 동일 형상으로 하고, 순환 홈과 동시에 단조에 의해 형성해도 좋다.

또한, 도 38 및 도 39에 나타낸 볼 나사의 예에서의 볼 나사의 형상은, 너트 회전의 경우(너트가 나사축의 축 방향으로 이동하지 않을 경우)를 나타낸 것이지만, 너트의 단면에 볼록부를 형성한 볼 나사는 나사 축이 회전하고, 너트가 축 방향으로 이동하는 형태에도 유효하다.

이상, 제5실시형태의 볼 나사의 너트의 제조방법, 및 그 제조방법에 의해 제조되는 볼 나사의 너트의 예에 대하여 설명하였으나, 제5실시형태는 적어도 너트의 축 방향의 단면에 볼록부가 형성된 볼 나사의 너트, 및 그 제조방법이면, 상기 예에 한정되는 것이 아니고, 제5실시형태의 이 취지를 일탈하지 않으면 다양한 변형이 가능하다.

예를 들어, 제5실시 형태에 따른 볼 나사의 너트의 제조방법, 및 그 제조방법에 의해 제조되는 볼 나사의 너트는, 나사축 순환을 채용한 볼 나사의 너트에도 적용할 수 있다. 또한, 상기 예에서는, 너트 소재의 내주면에 복수의 S자 형상 오목부를 동시에 소성가공하는 예를 나타냈지만, 복수의 S자 형상 오목부를 순차 형성해도 좋다.

또한, 본 예에서의 S자 형상 오목부(212A) 내지 (212D)의 소성가공으로서는, 열간단조, 냉간단조, 하이드로포밍 등의 각종의 소성가공을 적용할 수 있다.

[제6실시형태]

제6실시형태는, 볼 나사축과 볼 나사 너트의 사이에 볼을 개재하여 이루어지는 볼 나사에 관한 것으로, 특히 볼 나사 너트의 내주면에 순환 홈을 이루는 오목부가 형성된 볼 나사에 적합한 것이다.

볼 나사는, 볼 나사축에 수 볼 나사 홈을 형성함과 동시에, 볼 나사 너트에 암 볼 나사 홈을 형성하고, 이들 암수 볼 나사 홈 간에 볼을 개재하여, 볼이 전동함으로써 원활한 회전-직동 운동을 가능하게 하는 것이다. 이러한 볼 나사의 사용에 있어서, 예를 들어 특허문헌 4에서는, 볼 나사 너트의 외주면에 슬라이딩 베어링을 압입하는 것이 기재되어 있다.

그러나 일반적인 볼 나사에서는, 예를 들어 암 볼 나사 홈을 따라 전동하는 볼을 볼 나사 너트의 굴림 종점부로부터 굴림 시발점부로 되돌리는, 소위 볼 복귀 경로가 필요하며, 그 볼 복귀 경로는, 암 볼 나사 홈이 형성되어 있는 볼 나사 너트의 내주면까지 볼 나사 너트의 외주면으로부터 삽입된 개별의 볼 순환부재에 의해 구성된다. 즉, 볼 나사 너트에는 볼을 순환하기 위한 관통구멍이 형성되어 있고, 이 관통구멍이 개설된 볼 나사 너트에 슬라이딩 베어링 등을 압입하면, 압입에 수반하여 볼 나사 너트에 따른 압축 응력이 원둘레 방향으로 불균일해진다. 예를 들어, 볼 나사 너트의 내주면, 즉 암 볼 나사 홈의 진원도에 영향을 미칠 가능성이 있다.

제6실시형태는, 상기와 같은 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 볼 나사 너트에 너트 피감 부재를 압입해도, 압입에 수반하는 볼 나사 너트의 압축 응력이 원둘레 방향으로 균일화하기 쉬운 볼 나사를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 제6실시형태의 볼 나사는, 전동체인 볼과, 상기 볼이 수납되는 전동홈으로서 외주면에 수 볼 나사 홈이 형성된 볼 나사축과, 상기 볼이 수납되는 전동홈으로서 내주면에 암 볼 나사 홈이 형성되고 또한 상기 볼 나사축으로 피감되고 또한 내주면과 외주면이 비관통한 볼 나사 너트와, 상기 볼 나사 너트의 외주면에 압입에 의해 피감된 너트 피감부재를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 너트 피감부재와 볼 나사 너트와의 압입에 의한 조임 여유가, 당해 너트 피감부재가 피감되는 볼 나사 너트의 외주면의 외형치수의 0.02%를 넘는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 너트 피감부재와 볼 나사 너트와의 압입에 의한 조임 여유가, 당해 너트 피감부재가 피감되는 볼 나사 너트의 외주면의 외형치수의 0.02%를 넘고 또한 0.16% 미만인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 너트 피감부재를 볼 나사 너트에 압입할 경우, 당해 너트 피감부재를 가열하여 볼 나사 너트에 피감하는 수축 끼워 맞춤인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 볼 나사 너트의 내주면에 볼 복귀 경로를 이루는 순환 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 너트 피감부재가, 원통형상의 내주면을 가지는 슬리브 및 슬라이딩 베어링 및 기어 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 제6실시형태의 볼 나사에 의하면, 볼 나사축에 피감되고 또한 내주면과 외주면이 비관통한 볼 나사 너트의 외주면에 너트 피감부재를 압입에 의해 피감하는 것으로 했기 때문에, 너트 피감부재의 고정이 용이함과 동시에, 너트 피감부재의 압입에 수반하는 볼 나사 너트의 압축 응력이 원둘레 방향으로 균일화하기 쉽다. 또한, 볼 나사 너트의 내주면, 즉 암 볼 나사 홈에 적정한 압축 응력을 부여할 수 있고, 이에 따라 볼 나사 너트의 암 볼 나사 홈의 슬라이드 피로의 내구성을 향상할 수 있다.

또한, 너트 피감부재와 볼 나사 너트와의 압입에 의한 조임 여유를, 당해 너트 피감부재가 피감되는 볼 나사 너트의 외주면의 외형치수의 0.02%를 넘는 것으로 했기 때문에, 너트 피감부재를 볼 나사 너트의 외주면에 압입에 의해 고정할 수 있다. 또한, 너트 피감부재와 볼 나사 너트와의 압입에 의한 조임 여유를, 당해 너트 피감부재가 피감되는 볼 나사 너트의 외주면의 외형치수의 0.02%를 넘고 또한 0.16% 미만으로 했기 때문에, 너트 피감부재를 볼 나사 너트의 외주면에 압입에 의해 고정할 수 있음과 동시에, 볼 나사 너트 및 너트 피감부재에 발생하는 압축 응력을 적정한 것으로 할 수 있다.

또한, 너트 피감부재를 볼 나사 너트에 압입할 경우, 당해 너트 피감부재를 가열하여 볼 나사 너트에 피감하는 수축 끼워 맞춤으로 했기 때문에, 너트 피감부재와 볼 나사 너트와의 압입에 의한 조임 여유를 크게 할 수 있다.

또한, 볼 나사 너트의 내주면에 볼 복귀 경로를 이루는 순환 홈이 형성된 것으로 함으로써, 볼 나사 너트의 내주면과 외주면을 비관통 상태로 하기 쉽고, 또한 너트 피감부재가 압입 피감되는 볼 나사 너트의 외주면의 진원도를 용이하게 높일 수 있다.

또한, 너트 피감부재를, 원통형상의 내주면을 가지는 슬리브 및 슬라이딩 베어링 및 기어 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 함으로써, 발명을 실시화하기 쉽다.

이어서, 제6실시형태의 볼 나사의 예에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다. 도 40은, 제6실시형태의 볼 나사의 제1 예를 나타낸 종단면도이다.

도면 중의 부호 401은, 볼 나사 축이다. 이 볼 나사 축(401)에는, 볼 나사 너트(402)가 피감되어 있다. 볼 나사축(401)의 외주면(403)에는 수 볼 나사 홈(404)이 형성되어 있다. 또한, 볼 나사 너트(402)의 내주면(405)에는 암 볼 나사 홈(406)이 형성되어 있다. 그리고 수 볼 나사 홈(404)과 암 볼 나사 홈(406)과의 사이에 복수의 볼(407)이 개재되어 있다.

따라서, 예를 들어 볼 나사축(401) 또는 볼 나사 너트(402)가 회전하면 수 볼 나사 홈(404) 및 암 볼 나사 홈(406) 내에서 볼(407)이 전동하고, 이에 수반하여 볼 나사 너트(402) 또는 볼 나사축(401)이 직동한다. 이에 따라, 원활한 회전-직동운동이 달성된다.

또한, 제1예에서는, 예를 들어 본 출원인이 앞서 제안한 상기 특허문헌 3에 기재된 바와 같이, 볼 나사 너트(402)의 내주면(405)에, 볼 복귀 경로를 이루는 순환홈(408)이 소성가공으로 직접 형성되어 있다. 순환홈(408)은, 볼 나사 너트(402)의 내주면(405)에 형성된 S자 형상의 오목부로 이루어진다. 따라서, 제1예에서는, 볼 나사 너트(402)의 내주면(405)과 외주면을 비관통 상태로 할 수 있다.

그리고 제1예에서는, 이 볼 나사 너트(402)의 외주면의 일부를, 예를 들어 연삭가공 등에 의해 높은 진원도의 외주면(409)을 형성함과 동시에 당해 외주면(409)에 인접하여 부딪힘 단면(410)을 형성하고, 외주면(409)에 너트 피감부재로서 슬라이딩 베어링(411)을 압입에 의해 피감하고, 당해 슬라이딩 베어링(411)의 단면을 부딪침 단면(410)에 당접시켜 위치 결정하였다. 슬라이딩 베어링(411)의 내륜의 내주면은, 일반적으로 높은 진원도로 마무리되어 있으므로, 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)의 진원도를 높게 하면, 볼 나사 너트(402)에 슬라이딩 베어링(411)을 긴밀하게 압입할 수 있다.

그때, 볼 나사 너트(402)의 내주면(405)과 외주면(409)이 비관통 상태이기 때문에, 슬라이딩 베어링(411)의 압입에 수반하는 볼 나사 너트(402)의 압축 응력이 원둘레 방향으로 균일화하기 쉽다. 특히, 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)의 진원도를 높게 하면, 전술한 바와 같이 슬라이딩 베어링(411)의 내륜의 내주면의 진원도는 높으므로, 슬라이딩 베어링(411)의 압입에 수반하는 볼 나사 너트(402)의 압축 응력이 원둘레 방향으로 거의 균일화한다.

너트 피감부재인 슬라이딩 베어링(411)의 내륜의 내주면의 진원도 및 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)의 진원도는, 모두 10μm이하, 바람직하게는 5μm이하, 보다 바람직하게는 1μm이하로 한다. 또한, 너트 피감부재인 슬라이딩 베어링(411)의 내륜의 내주면 및 볼 나사 너트(402)의 외주면의 표면 거칠기는 3μmRa이하가 바람직하고, 1μmRa이하가 보다 바람직하다.

이와 같이, 제1예의 볼 나사에서는, 볼 나사축(401)에 피감되고 또한 내주면(405)과 외주면이 비관통한 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 너트 피감부재인 슬라이딩 베어링(411)을 압입에 의해 피감함으로써, 슬라이딩 베어링(411)의 고정이 용이함과 동시에, 슬라이딩 베어링(411)의 압입에 수반하는 볼 나사 너트(402)의 압축 응력이 원둘레 방향으로 균일화하기 쉽다. 또한, 볼 나사 너트(402)의 내주면(405), 즉 암 볼 나사 홈(406)에 적정한 압축 응력을 부여할 수 있고, 이에 따라 볼 나사 너트(402)의 암 볼 나사 홈(406)의 슬라이딩 피로의 내구성을 향상할 수 있다.

또한, 너트 피감부재인 슬라이딩 베어링(411)과 볼 나사 너트(402)와의 압입에 의한 조임 여유를, 당해 슬라이딩 베어링(411)이 피감되는 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)의 외형치수의 0.02%를 넘는 것으로 하면, 슬라이딩 베어링(411)을 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 압입에 의해 보다 견고하게 고정할 수 있다. 또한, 너트 피감부재인 슬라이딩 베어링(411)과 볼 나사 너트(402)와의 압입에 의한 조임 여유를, 당해 슬라이딩 베어링(411)이 피감되는 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)의 외형치수의 0.16% 미만으로 하면, 볼 나사 너트(402) 및 슬라이딩 베어링(411)에 발생하는 압축 응력을 적정한 것으로 할 수 있다. 상기 조임 여유가, 0.16% 이상이 되면, 슬라이딩 베어링(411)의 내륜에 과대한 인장 응력이 발생하기 쉽고, 내륜의 균열 등이 발생할 가능성이 높아지기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 너트 피감부재인 슬라이딩 베어링(411)과 볼 나사 너트(402)와의 압입에 의한 조임 여유는, 당해 슬라이딩 베어링(411)이 피감되는 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)의 외형치수의 0.05% ?0.15%가 바람직하다. 또한, 너트 피감부재인 슬라이딩 베어링(411)이나 볼 나사 너트(402)에 부하되는 하중이 클 때에는, 당해 슬라이딩 베어링(411)이 피감되는 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)의 외형치수의 0.08% ?0.15%가 바람직하다.

또한, 볼 나사 너트(402)의 내주면(405)에 볼 복귀 경로를 이루는 순환홈(408)이 형성된 것으로 함으로써, 볼 나사 너트(402)의 내주면(405)과 외주면을 비관통 상태로 하기 쉽고, 또한 너트 피감부재인 슬라이딩 베어링(411)이 압입 피감되는 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)의 진원도를 용이하게 높일 수 있다. 또한, 순환홈(408)에 대응하는 위치에도 슬라이딩 베어링(411)을 압입할 수 있다.

도 41은, 제6실시형태의 볼 나사의 제2 예를 나타낸 종단면도이다. 또한, 종단면의 하반부는, 상반부와 대칭형이기 때문에 도시를 생략하고 있다. 또한, 볼 나사 자체의 구성은, 제1예의 도 40과 동일하기 때문에, 동등한 구성에는 동등한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

제2예에서는, 제1예와 마찬가지로, 너트 피감부재에 슬라이딩 베어링(411)을 사용하고, 당해 슬라이딩 베어링(411)을 압입 피감하기 위한 외주면(409)을 볼 나사 너트(402)의 축선방향 양단부에 연삭가공 등에 의해 높은 진원도로 형성하고, 이들의 외주면(409)의 축선방향 내측에 부딪힘 단면(411)을 인접 설치하였다. 그리고 각각의 외주면(409)에 축선방향 외측으로부터 슬라이딩 베어링(411)을 압입하여 피감하였다.

너트 피감부재인 슬라이딩 베어링(411)을 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 압입 피감한 경우의 양자의 진원도, 양자의 표면 거칠기, 양자의 조임 여유 등의 상세한 것은, 상기 제1예와 동일하다. 또한, 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 슬라이딩 베어링(411)을 복수 압입 피감할 경우, 이들의 슬라이딩 베어링(411)의 제원을 상이한 것으로 해도 좋다. 또한, 슬라이딩 베어링(411)은, 도시한 볼베어링의 외에, 롤러 베어링 등, 다양한 슬라이딩 베어링을 사용할 수 있다.

도 42는, 제6실시형태의 볼 나사의 제3 예를 나타낸 종단면도이다. 또한, 종단면의 하반부는, 상반부와 대칭형이기 때문에 도시를 생략하고 있다. 또한, 볼 나사 자체의 구성은, 상기 제1예의 도 40과 동일하기 때문에, 동등한 구성에는 동등한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

제3예에서는, 너트 피감부재에 슬리브(412)를 이용하였다. 슬리브(412)의 내주면(413)은 축선방향 전체 길이에 걸쳐 동일 지름으로 하고, 슬리브(412)의 내주면(413)이 피감되는 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)도 축선방향 전체 길이에 걸쳐 동일 지름으로 하였다. 슬리브(412)를 압입 피감하기 위한 외주면(409)을 볼 나사 너트(402)의 축선방향 전체 길이에 걸쳐 연삭가공 등에 의해 높은 진원도로 형성하고, 슬리브(412)의 내주면(413)도 연삭가공 등에 의해 높은 진원도로 형성하고, 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 축선방향 한쪽으로부터 슬리브(412)를 압입하여 피감하였다.

너트 피감부재인 슬리브(412)를 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 압입 피감하는 경우의 양자의 진원도, 양자의 표면 거칠기, 양자의 조임 여유 등의 상세한 것은, 상기 제1예의 슬라이딩 베어링(411)의 경우와 동일하다. 또한, 너트 피감부재로서 슬리브(412)를 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 압입 피감할 경우, 슬리브(412)로 볼 나사 너트(402)의 외주를 강화할 수 있기 때문에, 볼 나사 너트(402)의 두께를 얇게 할 수 있다. 그리고 볼 나사 너트(402)의 두께를 얇게 할 수 있으면, 예를 들어 S자 형상의 오목부로 이루어지는 순환 홈(408)의 소성가공이 용이해진다고 하는 메리트도 있다.

또한, 너트 피감부재인 슬리브(412)를 볼 나사 너트(402)에 압입할 경우, 당해 슬리브(412)를 가열하여 내경을 넓히고 나서 볼 나사 너트(402)에 피감하는 수축 끼워 맞춤으로 하면, 양자의 압입에 의한 조임 여유를 크게 할 수 있다.

도 43은, 제6실시형태의 볼 나사의 제4 예를 나타낸 종단면도이다. 또한, 종단면의 하반부는, 상반부와 대칭형이기 때문에 도시를 생략하고 있다. 또한, 볼 나사 자체의 구성은, 상기 제1예의 도 40과 동일하기 때문에, 동등한 구성에는 동등한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

제4예에서는, 너트 피감부재에 슬리브(412)와 슬라이딩 베어링(411)을 사용하였다. 슬리브(412)의 내주면(413)은, 슬라이딩 베어링(411)의 내륜의 내주면에 맞추어, 축선방향 전체 길이에 걸쳐 동일 지름으로 하고, 슬라이딩 베어링(411)의 내륜 및 슬리브(412)의 내주면(413)이 피감되는 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)도 축선방향 전체 길이에 걸쳐 동일 지름으로 하였다. 슬리브(412)를 압입 피감하기 위한 외주면(409)을 볼 나사 너트(402)의 축선방향 전체 길이에 걸쳐 연삭가공 등에 의해 높은 진원도로 형성하고, 슬리브(412)의 내주면(413)도 연삭가공 등에 의해 높은 진원도로 형성하고, 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 축선방향 한쪽으로부터 슬리브(412)를 압입하여 피감하고, 슬라이딩 베어링(411)은 축선방향 다른 쪽으로부터 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 압입하여 피감하고, 슬라이딩 베어링(411)의 단면을 슬리브(412)의 축선방향 단면에 당접시켰다.

너트 피감부재인 슬리브(412)를 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 압입 피감할 경우의 양자의 진원도, 양자의 표면 거칠기, 양자의 조임 여유 등의 상세한 것은, 상기 제1예의 슬라이딩 베어링(411)의 경우와 동일하다. 또한, 너트 피감부재로서 슬리브(412)를 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 압입 피감할 경우의 메리트나 압입 방법은 상기 제3예와 동일하다.

또한, 슬리브(412) 및 볼 나사 너트(402)의 압입에 관한 진원도, 표면 거칠기, 조임 여유와, 슬라이딩 베어링(411) 및 볼 나사 너트(402)의 압입에 관한 진원도, 표면 거칠기, 조임 여유를 동등하게 한 경우, 슬리브(412)의 두께와 슬라이딩 베어링(411)의 내륜의 두께를 동등하게 함으로써, 양자가 압입 피감되는 부분의 볼 나사 너트(402)의 압축 응력을 동등하게 할 수 있다.

도 44는, 제6실시형태의 볼 나사의 제5 예를 나타낸 종단면도이다. 또한, 종단면의 하반부는, 상반부와 대칭형이기 때문에 도시를 생략하고 있다. 또한, 볼 나사 자체의 구성은, 상기 제1예의 도 40과 동일하기 때문에, 동등한 구성에는 동등한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

제5예에서는, 너트 피감부재에 기어(414)를 사용하였다. 제5예의 기어(414)는, 슬리브 형상의 원통체의 외주면의 축선방향 전체 길이에 걸쳐 톱니가 형성된 것이다. 기어(414)의 원통체의 내주면(415)은 축선방향 전체 길이에 걸쳐 동일 지름으로 하고, 기어(414)의 내주면(415)이 피감되는 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)도 축선방향 전체 길이에 걸쳐 동일 지름으로 하였다. 기어(414)를 압입 피감하기 위한 외주면(409)을 볼 나사 너트(402)의 축선방향 전체 길이에 걸쳐 연삭가공 등에 의해 높은 진원도로 형성하고, 기어(414)의 내주면(415)도 연삭가공 등에 의해 높은 진원도로 형성하고, 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 축선방향 한쪽으로부터 기어(414)를 압입하여 피감하였다.

너트 피감부재인 기어(414)를 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 압입 피감 할 경우의 양자의 진원도, 양자의 표면 거칠기, 양자의 조임 여유 등의 상세한 것은, 상기 제1예의 슬라이딩 베어링(411)의 경우와 동일하다. 또한, 기어(414)는, 평기어나 헬리컬 기어 등을 비롯하여, 스플라인이나 세레이션 등도 적용 가능하다.

도 45는, 제6실시형태의 볼 나사의 제6 예를 나타낸 종단면도이다. 또한, 종단면의 하반부는, 상반부와 대칭형이기 때문에 도시를 생략하고 있다. 또한, 볼 나사 자체의 구성은, 상기 제1예의 도 40과 동일하기 때문에, 동등한 구성에는 동등한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

제6예에서는, 상기 제3예와 마찬가지로, 너트 피감부재에 슬리브(412)를 사용하였으나, 제6예의 슬리브(412)는, 원통체의 외주면의 축선방향 단부에 기어(414)가 형성되어 있다. 이 기어(414)가 부착된 슬리브(412)의 내주면(413)은 축선방향 전체 길이에 걸쳐 동일 지름으로 하고, 슬리브(412)의 내주면(413)이 피감되는 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)도 축선방향 전체 길이에 걸쳐 동일지름으로 하였다. 슬리브(412)를 압입 피감하기 위한 외주면(409)을 볼 나사 너트(402)의 축선방향 전체 길이에 걸쳐 연삭가공 등에 의해 높은 진원도로 형성하고, 슬리브(412)의 내주면(413)도 연삭가공 등에 의해 높은 진원도로 형성하고, 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 축선방향 한쪽으로부터 슬리브(412)를 압입하여 피감하였다.

너트 피감부재인 슬리브(412)를 볼 나사 너트(402)의 외주면(409)에 압입 피감할 경우의 양자의 진원도, 양자의 표면 거칠기, 양자의 조임 여유 등의 상세한 것은, 상기 제1예의 슬라이딩 베어링(411)의 경우와 동일하다. 또한, 기어(414)는, 평기어나 헬리컬 기어 등을 비롯하여, 스플라인이나 세레이션 등도 적용 가능하다.

전술한 각 예의 볼 나사 너트(402)의 재질은, 탄소강, 베어링강, 스테인레스강 등을 적용할 수 있다. 또한, 볼 나사 너트(402)에 압입 피감하는 슬라이딩 베어링(411), 슬리브(412), 기어(414)도 동일한 재질을 적용할 수 있다. 또한, 이들 부 재는, 적어도 압입 부분이 적절한 열처리에 의해 경화되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 각 예의 볼 나사에서는, 너트 피감부재의 압입에 의해 볼 나사 너트(402)의 내주면(405)의 내경이 작아지는 경우가 있기 때문에, 이것을 예상하여 볼 나사의 내부 간극을 설정하는 것이 바람직하다.

[제7실시형태]

제7실시형태는, 볼 나사축과 볼 나사 너트의 사이에 볼을 개재하여 이루어지는 볼 나사에 관한 것으로, 특히 볼 나사 너트의 내주면에 순환 홈을 이루는 오목부가 형성된 볼 나사에 적합한 것이다.

볼 나사는, 볼 나사축에 수 볼 나사 홈을 형성함과 동시에, 볼 나사 너트에 암 볼 나사 홈을 형성하고, 이들 암수 볼 나사 홈 간에 볼을 개재하고, 볼이 전동함으로써 원활한 회전-직동 운동을 가능하게 하는 것이다. 이러한 볼 나사의 사용에 있어서, 예를 들어 특허문헌 5에서는, 볼 나사 너트의 외주면에 별개체의 수지제 기어를 감합하여 부착하는 것이 기재되어 있다.

그러나 볼 나사 너트의 외주면에 기어 등의 너트 피감부재를 감합하여 부착할 경우에는, 양자의 결합 정밀도의 관리가 중요하며, 가공이나 조립이 번거롭다고 하는 문제가 있다.

제7실시형태는, 상기와 같은 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 볼 나사 너트의 외주면에 너트 피감부재를 용이하게 피감하여 고정할 수 있는 볼 나사를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자는 예의 검토한 결과, 이하의 지견을 얻고, 제7실시형태를 개발하였다. 즉, 볼 나사 너트의 외주면에 기어 등의 너트 피감부재를 인서트 성형에 의해 피감 형성할 수 있으면, 가공이나 조립의 시간을 경감할 수 있다. 인서트 성형은, 금형 내에 주입되는 것, 이 경우에는 볼 나사 너트를 장입해 두고, 그 금형 내에 수지를 사출하는 등 하여 볼 나사 너트와 일체적으로 너트 피감부재를 형성하는 것이다.

그러나 일반적인 볼 나사에서는, 예를 들어 암 볼 나사 홈에 따라 전동하는 볼을 볼 나사 너트의 전동 종점부로부터 전동 시발점부로 되돌리는, 소위 볼 복귀 경로가 필요하며, 그 볼 복귀 경로는, 암 볼 나사 홈이 형성되어 있는 볼 나사 너트의 내주면까지 볼 나사 너트의 외주면으로부터 삽입된 개별의 볼 순환부재로 구성된다. 즉, 볼 나사 너트에는 볼을 순환하기 위한 관통구멍이 형성되어 있고, 관통구멍이 형성된 볼 나사 너트의 외주면에 수지를 사출하는 등 하면 사출성형압이 관통구멍으로부터 빠져서 인서트 성형할 수 없다.

이에 대하여, 본 출원인이 앞서 제안한 특허문헌 3에 기재되는 볼 나사에서는, 볼 나사 너트의 내주면에, 볼 복귀 경로를 이루는 순환 홈이 소성가공으로 직접 형성되어 있다. 순환홈은, 볼 나사 너트의 내주면에 형성된 S자 형상의 오목부로 이루어지기 때문에, 볼 나사 너트의 내주면과 외주면은 관통하고 있지 않다. 따라서, 이러한 내주면과 외주면이 비관통인 볼 나사 너트이면, 그 외주면에 너트 피감부재를 인서트 성형에 의해 형성할 수 있다.

따라서, 제7실시형태의 볼 나사는, 전동체인 볼과, 상기 볼이 수납되는 전동홈으로서 외주면에 수 볼 나사 홈이 형성된 볼 나사축과, 상기 볼이 수납되는 전동홈으로서 내주면에 암 볼 나사 홈이 형성되고 또한 상기 볼 나사축에 피감되고 또한 내주면과 외주면이 비관통인 볼 나사 너트와, 인서트 성형에 의해 상기 볼 나사 너트의 외주면에 형성된 너트 피감부재를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 볼 나사 너트의 내주면에 볼 복귀 경로를 이루는 순환 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 너트 피감부재는, 상기 순환 홈 형성에 수반하여 발생한 볼 나사 너트의 외주면의 볼록부를 덮도록 인서트 성형에 의해 볼 나사 너트의 외주면에 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 너트 피감부재가, 원통형상의 내주면을 가지는 슬리브 및 기어의 어느 한쪽 또는 양쪽인 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 제7실시형태의 볼 나사에 의하면, 볼 나사축에 피감되고 또한 내주면과 외주면이 비관통인 볼 나사 너트의 외주면에 너트 피감부재를 인서트 성형에 의해 피감하는 것으로 했기 때문에, 사출성형압이 빠지는 일도 없이, 너트 피감부재는 볼 나사 너트의 외주면에 일체적으로 피감 형성되고, 너트 피감부재는 용이하게 고정된다.

또한, 볼 나사 너트의 내주면에 볼 복귀 경로를 이루는 순환 홈이 형성된 것으로 함으로써, 볼 나사 너트의 내주면과 외주면을 비관통 상태로 하기 쉽다.

또한, 순환 홈 형성에 수반하여 발생한 볼 나사 너트의 외주면의 볼록부를 덮도록 너트 피감부재를 인서트 성형에 의해 볼 나사 너트의 외주면에 형성함으로써, 너트 피감부재와 볼록부가 걸림하고, 더욱, 너트 피감부재를 볼 나사 너트에 고정하기 쉽다.

또한, 너트 피감부재를, 원통형상의 내주면을 가지는 슬리브 및 기어의 어느 한쪽 또는 양쪽으로 함으로써, 발명을 실시화하기 쉽다.

이어서, 제7실시형태의 볼 나사의 실시형태에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다. 도 46은, 제7실시형태의 볼 나사의 제1 예를 나타낸 종단면도이다.

도면 중의 부호 501은 볼 나사 축이다. 이 볼 나사 축(501)에는, 볼 나사 너트(502)가 피감되어 있다. 볼 나사축(501)의 외주면(503)에는 수 볼 나사 홈(504)이 형성되어 있다. 또한, 볼 나사 너트(502)의 내주면(505)에는 암 볼 나사 홈(506)이 형성되어 있다. 그리고 수 볼 나사 홈(504)과 암 볼 나사 홈(506)의 사이에 복수의 볼(507)이 개재되어 있다. 따라서, 예를 들어 볼 나사축(501) 또는 볼 나사 너트(502)가 회전하면 수 볼 나사 홈(504) 및 암 볼 나사 홈(506) 내에서 볼(507)이 전동하고, 그에 수반하여 볼 나사 너트(502) 또는 볼 나사축(501)이 직동한다. 이에 따라, 원활한 회전-직동 운동이 달성된다.

또한, 제1예에서는, 예를 들어 본 출원인이 앞서 제안한 특허문헌 3에 기재된 바와 같이, 볼 나사 너트(502)의 내주면(505)에, 볼 복귀 경로를 이루는 순환홈(508)이 소성가공으로 직접 형성되어 있다. 순환홈(508)은, 볼 나사 너트(502)의 내주면(505)에 형성된 S자 형상의 오목부로 이루어진다. 따라서 제1예에서는, 볼 나사 너트(502)의 내주면(505)과 외주면(509)을 비관통 상태로 할 수 있다.

그리고 제1예에서는, 이 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에, 너트 피감부재로서, 슬리브 형상의 기어 기부(基部)(512)가 일체화된 기어(511)를 인서트 성형에 의해 피감 형성하였다. 인서트 성형은, 전술한 바와 같이, 주입되는 대상물, 이 경우에는 볼 나사 너트(502)를 금형 내에 장입하고, 그 금형 내에 수지를 사출하는 등 하여, 볼 나사 너트(502)와 일체적으로 너트 피감부재인 기어(511) 및 기어 기부(512)를 피감 형성하였다.

제1예의 볼 나사의 볼 나사 너트(502)는, 전술한 바와 같이 내주면(505)과 외주면(509)이 비관통 상태이기 때문에, 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에 기어(511) 및 기어 기부(512)를 인서트 성형하더라도 사출 성형압이 빠지는 일이 없고, 이들을 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에 견고하게 일체적으로 피감 형성할 수 있다.

이와 같이, 제1예의 볼 나사에서는, 볼 나사축(501)에 피감되고 또한 내주면(505)과 외주면이 비관통인 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에 너트 피감부재인 슬라이딩 베어링(511)을 인서트 성형에 의해 피감 형성함으로써, 사출성형압이 빠지는 일도 없이, 너트 피감부재인 기어(511) 및 기어 기부(512)는 볼 나사 너트(502)의 외주면에 일체적으로 피감 형성되고, 당해 기어(511) 및 기어 기부(512)는 용이하게 고정된다.

또한, 볼 나사 너트(502)의 내주면(505)에 볼 복귀 경로를 이루는 순환 홈(508)을 형성함으로써, 볼 나사 너트(502)의 내주면(505)과 외주면(509)을 비관통 상태로 하기 쉽다.

도 47은, 제7실시형태의 볼 나사의 제2 예를 나타낸 종단면도이다. 또한, 종단면의 하반부는, 상반부와 대칭형이기 때문에 도시를 생략하고 있다. 이 볼 나사 너트(502)는, 내주면(505)에 암 볼 나사 홈이 형성되어 있지 않은 상태를 나타내고 있지만, 볼 나사 너트(502) 자체의 구성은, 상기 제1예의 도 46과 동일하기 때문에, 동등한 구성에는 동등한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

제2예에서는, 제1예와 마찬가지로, 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에 슬리브 형상의 기어 기부(512) 및 기어(511)를 인서트 성형에 의해 일체적으로 피감 형성하는 것이지만, 제2예의 볼 나사 너트(502)의 외주면에는 볼록부(510)가 미리 형성되어 있다. 이 볼록부(510)는, 도 48에 나타낸 바와 같이, 볼 나사 너트(502)의 내주면(505)에 순환 홈(508)을 소성 가공했을 때에 발생한 것이다.

제2예의 순환홈(508)은, 예를 들어 볼 나사 너트(502)의 소재(블랭크)의 내주면(505) 내에 순환홈(508)을 가압 성형하기 위한 형을 장입한다. 그 후, 예를 들어 캠 면을 가지는 봉재를 형의 내부에 압입하면, 형에 슬라이드 가능하게 부착된 슬라이드 볼록자가 볼 나사 너트(502)의 내주면(505)을 가압하고, 그 가압력으로 볼 나사 너트(502)의 내주면(505)을 오목하게 하여 순환홈(508)이 소성변형에 의해 형성된다. 순환 홈(508)의 가압 성형에 수반하여 볼 나사 너트(502)의 소재가 외측으로 팽창되고, 외주면(509)에 볼록부(510)가 되어 팽출한다.

이와 같이 순환 홈(508)의 형성에 수반하여 발생한 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)의 볼록부(510)를 덮도록 너트 피감부재인 기어 기부(512) 및 기어(511)를 인서트 성형에 의해 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에 형성함으로써, 기어 기부(512) 및 기어(511)와 볼록부(510)가 걸림하여 이들의 축선방향에의 이동을 규제하고, 더욱, 기어 기부(512) 및 기어(511)를 볼 나사 너트(502)에 고정하기 쉽다.

또한, 볼 나사 너트(502)의 축선방향 양 단면의 외측부분을 덮도록 기어 기부(512)를 인서트 성형에 의해 피감 형성함으로써, 기어 기부(512) 및 기어(511)의 축선방향에의 이동을 규제하고, 기어 기부(512) 및 기어(511)를 볼 나사 너트(502)의 외주면에 견고하게 고정할 수 있다.

도 49는, 제7실시형태의 볼 나사의 제3 예를 나타낸 종단면도이다. 또한, 종단면의 하반부는, 상반부와 대칭형이기 때문에 도시를 생략하고 있다. 이 볼 나사 너트(502)는, 내주면(505)에 암 볼 나사 홈이 형성되어 있지 않은 상태를 나타내고 있지만, 볼 나사 너트(502) 자체의 구성은, 상기 제1예의 도 46과 동일하기 때문에, 동등한 구성에는 동등한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

제3예에서는, 제1예와 마찬가지로, 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에 기어 기부(512) 및 기어(511)를 인서트 성형에 의해 일체적으로 피감 형성하는 것이지만, 제3예의 볼 나사 너트(502)의 외주면에는 상기 제2예와 마찬가지로 볼록부(510)가 미리 형성되어 있다. 볼록부(510)의 형성 이유는 상기 제2예와 동일하다.

제3예에서는, 기어(511)의 베이스가 되는 기어 기부(512)를, 볼 나사 너트(502)의 도시 좌방향 단면으로부터 볼록부(510)를 덮는 부분까지 설정하였다. 이와 같이 기어 기부(512)가 볼 나사 너트(502)의 어느 하나의 단면을 덮고 또한 어느 하나의 볼록부(510)를 덮도록 하면, 상기 제2예와 마찬가지로, 기어 기부(512) 및 기어(511)의 축선방향에의 이동을 규제하고, 더욱, 기어 기부(512) 및 기어(511)를 볼 나사 너트(502)에 고정하기 쉽다.

도 50은, 제7실시형태의 볼 나사의 제4 예를 나타낸 종단면도이다. 또한, 종단면의 하반부는, 상반부와 대칭형이기 때문에 도시를 생략하고 있다. 이 볼 나사 너트(502)는, 내주면(505)에 암 볼 나사 홈이 형성되어 있지 않은 상태를 나타내고 있지만, 볼 나사 너트(502) 자체의 구성은, 상기 제1예의 도 46과 동일하기 때문에, 동등한 구성에는 동등한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 제4예의 볼 나사 너트(502)의 외주면에는 상기 제2예와 마찬가지로 볼록부(510)가 미리 형성되어 있다. 볼록부(510)의 형성 이유는 상기 제2예와 동일하다.

제4예에서는, 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에 너트 피감부재로서 슬리브(513)를 인서트 성형에 의해 일체적으로 피감형성하였다. 슬리브(513)의 축선방향길이는, 볼 나사 너트(502)의 축선방향 길이에 일치시켰다. 이와 같이 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에 슬리브(513)를 일체적으로 피감 형성함으로써, 예를 들어 볼록부(510)를 연삭이나 절삭에 의해 제거하지 않고, 볼 나사 너트(502)의 외주면 (정확하게는 슬리브(513)의 외주면)을 동일지름의 원형으로 할 수 있다. 볼 나사 너트(502)(슬리브(513))의 외주면을 동일 지름의 원형으로 할 수 있으면, 그 외주면에 베어링이나 기어 등을 용이하게 피감할 수 있다. 이 경우, 슬리브(513)를 비교적 딱딱한 수지로 형성함으로써, 베어링이나 기어의 감합이 적절한 것이 된다. 또한, 슬리브(513)의 외주면은 원형에 한정되는 것은 아니고, 다각형 등이어도 좋다. 또한, 키 홈이나 엔코더, 플랜지, 타원 등의 이형부로 하는 것도 가능하다.

도 51은, 제7실시형태의 볼 나사의 제5 예를 나타낸 종단면도이다. 또한, 종단면의 하반부는, 상반부와 대칭형이기 때문에 도시를 생략하고 있다. 이 볼 나사 너트(502)는, 내주면(505)에 암 볼 나사 홈이 형성되어 있지 않은 상태를 나타내고 있지만, 볼 나사 너트(502) 자체의 구성은, 상기 제1예의 도 46과 동일하기 때문에, 동등한 구성에는 동등한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 제5예의 볼 나사 너트(502)의 외주면에는 상기 제2예와 마찬가지로 볼록부(510)가 미리 형성되어 있다. 볼록부(510)의 형성 이유는 상기 제2예와 동일하다.

제5예에서는, 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에 너트 피감부재로서 슬리브(513) 및 기어(511)를 인서트 성형에 의해 일체적으로 피감 형성하였다. 슬리브(513)의 축선방향 길이는 볼 나사 너트(502)의 도시 좌방향 단부를 덮고 또한 도시 우방향 단부에 도달하지 않는 길이로 하였다. 또한, 슬리브(513)의 지름 방향의 두께는 볼록부(510)를 덮는 정도의 두께로 하였다. 이와 같이 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에 슬리브(513)를 일체적으로 피감 형성함으로써, 상기 제4예와 마찬가지로, 예를 들어 볼록부(510)를 연삭이나 절삭에 의해 제거하지 않고, 볼 나사 너트(502)의 외주면(정확하게는 슬리브(513)의 외주면)을 동일 지름의 원형으로 할 수 있다.

전술한 제7실시형태의 각 예의 볼 나사 너트(502)의 재질은, 탄소강, 베어링강, 스테인레스강 등을 적용할 수 있다. 또한, 인서트 성형에 의해 볼 나사 너트(502)의 외주면에 피감 형성되는 기어(511)나 슬리브(513) 등의 너트 피감부재는, 사출 성형에 적합한 열가소성 수지가 바람직하고, 열가소성 수지에 충전재나 섬유강화재를 혼합한 것이어도 좋다. 적합한 수지 재료로서는, 폴리아미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 불소수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 적합한 섬유강화재로서는, 글래스 파이버나 탄소 섬유를 들 수 있다.

그리고, 바람직하게는 폴리아미드, 폴리페닐렌 설파이드 수지에 5?50 질량%의 함유율이 되도록 유리섬유 또는 탄소섬유를 혼합한 것을 사용할 수 있다. 특히, 기어의 톱니를 형성하거나, 감합면으로 할 경우에는, 유리섬유나 탄소 섬유의 함유율을 20?50 질량%, 보다 바람직하게는 30?50 질량%로 한다. 유리섬유나 탄소 섬유의 함유율이 20 질량% 미만에서는, 기어의 톱니로서의 강도가 부족할 가능성이 있고, 함유율이 50 질량%를 넘으면 사출성형이 곤란해진다.

또한, 제7실시형태의 각 예에서는, 전술한 바와 같이 볼 나사 너트(502)의 내주면(505)과 외주면(509)이 비관통 상태이기 때문에, 비교적 높은 사출성형압으로의 가공이 가능하다. 그 때문에, 유리섬유나 탄소 섬유 등의 강화 충전재의 함유율을 높이고, 보다 강고한 기어 등의 수지성형물로 할 수 있다. 예를 들어, 기어를 형성할 경우, 강화 충전재를 40?50 질량%로 하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 사출성형압을 높임으로써, 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에, 복수의 볼록부(510)가 존재하더라도, 수지의 양호한 유동을 확보할 수 있고, 간극 없이 수지를 충전할 수 있다.

또한, 상기 제2예 내지 제5예에서는, 순환 홈(508)의 형성시에 발생한 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)의 볼록부를 기어(511)나 슬리브(513) 등의 너트 피감부재의 걸림부로서 이용하였으나, 미리 볼 나사 너트(502)의 외주면(509)에, 예를 들어 롤렛 가공에 의한 홈이나 키 홈을 형성하고, 그것을 너트 피감부재의 회전 방지구로 해도 좋다.

또한, 볼 나사 너트(502)의 외주면에 인서트 성형에 의해 피감형성하는 너트 피감부재는, 상기 각 예의 이외에도, 예를 들어 사출성형으로 형성할 수 있는 것이면 어떠한 것이어도 좋다. 또한, 인서트 성형에 의해 형성한 너트 피감부재를 후가공하여 원하는 형상으로 하는 것도 가능하다.

또한, 제2 내지 제7실시형태의 각 예에서 나타낸 볼 나사는, 제1실시형태에서 나타낸 볼 나사에 대하여 적용할 수 있다.

또한, 제1 내지 제7 실시형태에서 나타낸 볼 나사는, 전동 파워 스티어링 장치(특히 래크식 전동 파워 스티어링 장치)에 적합하게 사용할 수 있다. 도 52는, 전동 파워 스티어링 장치의 스테어링 기어의 일부 단면도이다.

도 52에 있어서, 스테어링 기어 케이스를 구성하는 래크 앤드 피니언 하우징(621) 내에는, 래크 앤드 피니언 기구를 구성하는 래크 샤프트(623)나 도시하지 않은 피니언이 내장되고, 피니언은 로어 샤프트(622)에 연결되어 있다. 래크 샤프트(623)는, 피니언에 치합하는 래크(625)가 도면의 좌방에 형성되어 있음과 동시에, 양단부에는, 타이 로드(615)를 요동 가능하게 지지하는 구면 이음새(627)가 고정되어 있다. 볼 나사의 나사 축은, 이 래크 샤프트(623)에 사용되고 있다.

래크 앤드 피니언 하우징(621)의 도시 우방향 단부에는, 볼 나사 하우징(633)이 부착되어 있다. 볼 나사 하우징(633)에는, 그 하부에 전동 모터(635)의 전단이 볼트로 고정됨과 동시에, 전동 모터(635)의 샤프트에 고정된 드라이브 기어(637)와, 그 드라이브 기어(637)에 치합하는 드리븐기어(639)가 수납되어 있다. 또한, 볼 나사 하우징(633)에는, 복열 앵귤러 볼베어링을 개재하여 볼 너트(645)가 회전 가능하게 유지되어 있다.

볼 너트(645)는 드리븐기어(639)의 내경 내에 수납되어 있다. 그리고 드리븐기어(639)의 축심 내경측과 볼 너트(645)의 외경측과의 사이에는, 스플라인 감합부(661)가 마련되어 있다. 이에 따라, 드리븐기어(639)와 볼 너트(645)는, 자유롭게 상대 슬라이딩할 수 있다.

래크 샤프트(623)의 도시 우방향에는, 수 볼 나사 홈(나사부)(651)이 형성된다. 한편, 볼 너트(645)에는, 암 볼 나사 홈(653)이 형성되고, 수 볼 나사 홈(651)과 암 볼 나사 홈(653)의 사이에는, 순환 볼을 구성하는 다수개의 강구(鋼球)(655)가 개재되어 있다. 또한, 볼 너트(645)에는, 강구(655)를 순환시키기 위한 도시하지 않은 순환홈이 장착되어 있다.

이 전동 파워 스티어링 장치에서는, 운전자에 의해 스티어링휠이 조타되면, 그 조타력이 로어 샤프트(622)로부터 피니언에 전달되고, 그것에 치합하는 래크(625)에 수반하여 래크 샤프트(623)가 도면의 좌우 중 어느 하나의 방향으로 이동하고, 좌우의 타이로드를 개재하여 전타륜이 전타한다. 동시에, 도시하지 않은 조타 토크 센서의 출력에 기초하여, 전동 모터(635)가 정역 어느 하나의 방향으로 소정의 회전 토크를 가지고 회전하고, 그 회전 토크가 드라이브 기어(637), 드리븐기어(639)를 개재하여 볼 너트(645)에 전달된다. 그리고 이 볼 너트(456)를 회전함으로써, 암 볼 나사 홈(653)에 결합한 강구(655)를 개재하여 래크 샤프트(623)의 수 볼 나사 홈(651)에 스러스트력이 작용하고, 이에 따라 조타 어시스트 토크가 발현된다.

1: 볼 나사 3: 나사축
3a: 나사 홈 5: 너트
5a: 나사 홈 7: 볼 전동로
9: 볼 11: 볼 순환로
13: 플랜지 15: 기어용 치열
17: 엔코더 20: 강제 소재
21: 블랭크 22: 오목 홈
31: 키 33: 베벨기어
35: 회전 방지구 37: 나사(볼트)
39: 둘레 방향홈 41: 모터 로터
43: 내륜 44: 외륜
45: 롤러 46: 슬라이딩 베어링
47: 캠면 48: 원웨이 클러치
101: 너트 소재 111: 너트 소재의 내주면
111a: 너트 소재의 내주면을 이루는 원
115: S자 형상 오목부(볼 복귀 경로를 이루는 오목부)
115a: S자 형상 오목부(볼 복귀 경로를 이루는 오목부)
115b: S자 형상 오목부(볼 복귀 경로를 이루는 오목부)
116: 오목부 117: 오목부
118: 테이퍼면 102: 소재 홀더
121: 오목부(구속부재) 121a: 오목부
12lb: 오목부 121c: 오목부
121d: 둘레홈(오목부) 122: 덮개 부재(구속부재)
103: 캠 슬라이더 103A: 캠 슬라이더
133: 캠 슬라이더의 경사면(캠 기구)
135: S자 형상 볼록부 136: 스토퍼 형성용의 볼록부
104: 캠 드라이버
141: 캠 드라이버의 경사진 측면(캠 기구)
142: 원둘레 형상의 측면 105A: 캠 슬라이더
105B: 캠 슬라이더 153: 캠 슬라이더의 경사면(캠 기구)
155a: S자 형상 볼록부 155b: S자 형상 볼록부
156: 스토퍼 형성용의 볼록부 106: 캠 드라이버
161: 경사부 161a: 캠 드라이버의 경사면(캠 기구)
161b: 캠 드라이버의 경사면(캠 기구)
162: 기단부 107A, 107B: 캠 슬라이더
173: 캠 슬라이더의 경사면(캠 기구)
175a: S자 형상 볼록부 175b: S자 형상 볼록부
108: 캠 드라이버 181: 경사부
181a: 캠 드라이버의 경사면(캠 기구)
181b: 캠 드라이버의 경사면(캠 기구)
182: 기단부 182a: 테이퍼면
191: 스토퍼(돌출부) 192: 스토퍼(돌출부)
193: 스토퍼(돌출부) 194: 플랜지(돌출부)
201: 너트 소재 211: 너트 소재의 내주면
212A 내지 212D: S자 형상 오목부
213: 너트 소재의 외주면
214: 너트 소재의 상단면 214A 내지 214D: 볼록부
215: 너트 소재의 하단면 215A 내지 215D: 볼록부
202: 캠 드라이버 221: 기단부
222: 본체부
222a 내지 222b: 경사진 측면(캠 기구)
203A 내지 203D: 캠 슬라이더 231: 캠 슬라이더의 외주면
233: 캠 슬라이더의 경사면(캠 기구)
235A 내지 235D: S자 형상 볼록부 204: 베이스
241: 오목부 242a 내지 242d: 오목부
205: 구속부재 251 내지 254: 구속부재의 분할체
251a 내지 254a: 구속부재의 내주면의 대경부
251b 내지 254b: 구속부재의 내주면의 소경부
251c 내지 254c: 너트 소재의 상단면을 구속하는 면
251d 내지 254d: 오목부 206: 바깥쪽 부재
261: 내주면 401: 볼 나사축
402: 볼 나사 너트 403: 외주면
404: 수 볼 나사 홈 405: 내주면
406: 암 볼 나사 홈 407: 볼
408: 순환 홈 409: 외주면
410: 부딪침 단면 411: 슬라이딩 베어링(너트 피감부재)
412: 슬리브(너트 피감부재) 413: 내주면
414: 기어(너트 피감부재) 415: 내주면
501: 볼 나사축 502: 볼 나사 너트
503: 외주면 504: 수 볼 나사 홈
505: 내주면 506: 암 볼 나사 홈
507: 볼 508: 순환 홈
509: 외주면 510: 볼록부
511: 기어(너트 피감부재) 512: 기어 기부(너트 피감부재)
513: 슬리브(너트 피감부재)

Claims (19)

1. 나선 형상의 나사 홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사 홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼과, 상기 볼을 상기 볼 전동로의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 순환로를 구비하고,
   상기 볼 순환로를, 상기 너트의 원주면 형상의 내주면의 일부를 오목화시켜 형성한 오목 홈으로 구성함과 동시에, 상기 너트의 외주면 중 상기 오목 홈에 맞대하는 부분에, 외주 형성물을 일체적으로 형성한 것을 특징으로 하는 볼 나사.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 외주 형성물은, 플랜지, 엔코더, 기어용 치열, 회전 방지구, 키, 키 홈, 모터 로터, 원웨이 클러치의 내륜, 축받이용 궤도홈, 나사, 둘레 방향홈, 및 이형 외주면 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 볼 나사.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 너트는, 원주 형상의 금속제 소재를 가공하여 상기 너트와 대략 동일형상의 러프 성형 너트를 얻고, 상기 러프 성형 너트의 원주면 형상의 내주면의 일부를 오목화시켜, 상기 볼 순환로를 이루는 오목 홈을 형성함과 동시에, 상기 러프 성형 너트의 외주면에 상기 외주 형성물을 형성함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 볼 나사.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 너트는, 원주 형상의 금속제 소재를 가공하여 상기 너트와 대략 동일형상의 러프 성형 너트를 얻고, 상기 러프 성형 너트의 원주면 형상의 내주면의 일부를 소성가공에 의해 오목화시켜, 상기 볼 순환로를 이루는 오목 홈을 형성함과 동시에, 상기 러프 성형 너트의 외주면에 상기 외주 형성물을 형성함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 볼 나사.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 너트의 축방향 단면에 돌출부를 마련한 것을 특징으로 하는 볼 나사.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 너트의 외주면에 압입에 의해 피감된 너트 피감부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 나사.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 너트 피감부재와 상기 너트와의 압입에 의한 조임 여유가, 상기 너트 피감부재가 피감되는 상기 너트의 외주면의 외형치수의 0.02% 초과인 것을 특징으로 하는 볼 나사.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 너트 피감부재와 상기 너트와의 압입에 의한 조임 여유가, 상기 너트 피감부재가 피감되는 상기 너트의 외주면의 외형치수의 0.02% 초과 또한 0.16% 미만인 것을 특징으로 하는 볼 나사.
9. 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 너트 피감부재를 상기 너트에 압입할 경우, 상기 너트 피감부재를 가열하여 상기 너트에 피감하는 수축 끼워 맞춤인 것을 특징으로 하는 볼 나사.
10. 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 너트 피감부재가, 원통형상의 내주면을 가지는 슬리브 및 슬라이딩 베어링 및 기어 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 볼 나사.
11. 제 1항에 있어서,
    인서트 성형에 의해 상기 너트의 외주면에 형성된 너트 피감부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 나사.
12. 내주면에 나선홈이 형성되고 외주면에 돌출부를 가지는 너트와, 외주면에 나선홈이 형성된 나사축과, 너트의 나선홈과 나사축의 나선홈으로 형성되는 궤도의 사이에 배치된 볼과, 상기 너트의 내주면에 오목부로서 형성된 상기 볼을 궤도의 종점으로부터 시발점으로 되돌리는 볼 복귀 경로를 구비하고, 상기 궤도내를 볼이 전동함으로써 상기 너트가 나사축에 대하여 상대 이동하는 볼 나사의, 상기 너트를 제조하는 방법으로서,
    상기 너트의 내주면에의 상기 오목부의 형성과 상기 너트의 외주면에의 돌출부의 형성을, 냉간단조로 동시에 행하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
13. 제 1항에 있어서,
    원통 형상의 너트 소재에 내삽되고, 그 축방향을 따라 이동하는 캠 드라이버와,
    상기 너트 소재와 캠 드라이버와의 사이에 배치되고, 상기 오목 홈에 대응하는 볼록부가 형성되고, 상기 캠 드라이버의 이동에 따라 상기 볼록부가 상기 너트의 지름 방향으로 이동하는 캠 슬라이더와,
    상기 너트 소재의 축방향 양단면과 외주면을 구속하고, 이 외주면을 받는 내주면에 오목부가 형성된 구속부재를 가지는 캠 기구의 금형을 사용한 프레스법에 의해, 상기 볼록부로 상기 너트 소재의 내주면을 누름으로써, 상기 너트 소재의 내주면에 상기 오목 홈을 형성하고,
    상기 구속부재의 오목부에 상기 너트 소재의 외주부를 돌출시킴으로써 상기 외주 형성물을 형성한 것을 특징으로 하는 볼 나사.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 외주 형성물 또는 상기 외주 형성물의 내주면에 형성된 오목부 혹은 테이퍼면을, 기준면 또는 유지부로서 사용하여, 상기 금형을 사용한 프레스법에 의한 공정의 다음 공정 이후의 가공이 행해진 것을 특징으로 하는 볼 나사.
15. 제 13항에 있어서,
    상기 외주 형성물이 축력전달부, 토크 전달부, 위치 결정부, 또는 부착부인 것을 특징으로 하는 볼 나사.
16. 나선 형상의 나사 홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사 홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선 형상의 볼 전동로에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼과, 상기 볼을 상기 볼 전동로의 종점으로부터 시발점으로 되돌려 순환시키는 볼 순환로를 구비하고,
    상기 볼 순환로를, 상기 너트의 원주면 형상의 내주면의 일부를 오목화시켜 형성한 오목 홈으로 구성함과 동시에, 상기 너트의 축방향 단면에 돌출부를 형성한 것을 특징으로 하는 볼 나사.
17. 제 16항에 있어서,
    원통 형상의 너트 소재에 내삽되고, 그 축방향을 따라 이동하는 캠 드라이버와,
    상기 너트 소재와 캠 드라이버와의 사이에 배치되고, 상기 오목 홈에 대응하는 볼록부가 형성되고, 상기 캠 드라이버의 이동에 따라 상기 볼록부가 상기 너트의 지름으로 이동하는 캠 슬라이더와,
    상기 너트 소재의 축방향 양단면과 외주면을 구속하고, 상기 너트 소재의 축방향 단면을 받는 단면에 오목부가 형성된 구속부재를 가지는 캠 기구의 금형을 사용한 프레스법에 의해, 상기 볼록부로 상기 너트 소재의 내주면을 누름으로써 상기 너트 소재의 내주면에 상기 오목 홈을 형성하고,
    상기 오목 홈의 형성에 의해 발생하는 상기 너트 소재의 여육을 상기 구속부재의 오목부에 돌출시킴으로써 상기 돌출부를 형성한 것을 특징으로 하는 볼 나사.
18. 제 13항에 있어서,
    인서트 성형에 의해 상기 너트의 외주면에 형성된 너트 피감부재를 구비하고, 상기 너트 피감부재는, 상기 오목 홈의 형성에 수반하여 발생한 상기 너트의 외주면의 외주 형성물을 덮도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 나사.
19. 제 11항 또는 제 18항에 있어서,
    상기 너트 피감부재가, 원통형상의 내주면을 가지는 슬리브 및 기어 중 어느 한쪽 또는 양쪽인 것을 특징으로 하는 볼 나사.
    

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