KR101276441B1

KR101276441B1 - 나사 장치의 제조 방법 및 나사 장치

Info

Publication number: KR101276441B1
Application number: KR1020087004777A
Authority: KR
Inventors: 아끼히로 데라마찌; 다께끼 시라이; 유우지 다찌까께
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2026-07-04
Also published as: EP1914447B1; KR20080034009A; US8220353B2; JP5060953B2; US20100101348A1; JPWO2007013266A1; CN101248300A; WO2007013266A1; CN101248300B; EP1914447A1; EP1914447A4

Abstract

생산성이 높고 또한 너트의 강도도 확보할 수 있는 나사 장치의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 나사 장치의 제조 방법은, 미리 평판에 부하 볼 전주 홈을 형성하는 홈 형성 공정과, 그 후에 평판을 구부려서 원형으로 함으로써 너트를 형성하는 너트 형성 공정을 구비한다. 평판에 부하 볼 전주 홈을 형성하는 홈 형성 공정 후에, 평판을 구부려서 원형으로 하는 너트 형성 공정이 얻어지므로, 너트의 강도를 확보하기 쉽다. 게다가, 너트의 내경면의 부하 볼 전주 홈에 높은 압축 응력을 남길 수 있다.

평판, 너트, 부하 볼 전주 홈, 복귀 홈, 원주 방향

Description

나사 장치의 제조 방법 및 나사 장치 {METHOD OF PRODUCING SCREW DEVICE, AND SCREW DEVICE}

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

전동 파워 스티어링 장치가 일반화되는 가운데, 너트의 박육화와 순환 구조의 간소화가 요구되고 있다. 동향으로서는 디플렉터 방식의 볼 나사가 주류가 되고 있다. 디플렉터 방식의 볼 나사에서는, 너트에 볼을 순환시키기 위해 디플렉터가 매립된다. 디플렉터에는, 1주(一周) 미만의 부하 볼 전주 홈의 양단을 접속하는 복귀 홈이 형성된다. 그리고, 디플렉터의 복귀 홈은, 나사축 주위의 나선 형상의 부하 볼 전주 홈을 구르는 볼을, 나사축의 주위를 1회전하기 바로 전에 나사축의 나사산을 타고 넘게 하여, 한 바퀴 홈(one winding groove)의 바로 앞의 볼 전주 홈으로 복귀시킨다.

디플렉터의 파손의 우려와 제작 비용의 관점에서, 부품 개수가 적은 볼 나사가 검토되고 있다. 예를 들어 특허 문헌1에는, 반원 형상의 너트에 부하 볼 전주 홈 및 볼 복귀 홈을 형(型)으로 일체로 형성된 볼 나사가 개시되어 있다. 특허 문헌1에 기재된 발명에서는, 너트를 반원으로 하는 것과 동시에 너트에 부하 볼 전주 홈 및 볼 복귀 홈이 형성된다.

이 밖에도, 특허 문헌2에는, 성형 및 조립을 쉽게 하는 목적으로, 「나선 홈을 외면에 갖는 나사축과, 이 나사축의 나선 홈에 대응하는 나선 홈을 내면에 갖는 볼 너트와, 이 볼 너트의 나선 홈과 상기 나사축의 나선 홈 사이에 전동 가능하게 배치된 다수의 볼을 구비한 나사축에 있어서, 상기 볼 너트는 상기 나선 홈에 접속되어 내면에 고리 형상의 볼 통로를 형성하는 내부 순환로(복귀 홈에 상당)를 갖고, 볼 너트가 내부 순환로 부분을 통과하는 반경 방향의 절단면에 의해 원주 상의 1군데를 축 방향으로 절단되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 나사」(특허 문헌2, 실용 신안 등록청구범위 참조)가 기재되어 있다. 그리고, 이 특허 문헌2에는, 「이 볼 너트의 관 형상 부재(6)는, 원주 방향의 1군데가 축 방향으로 절단되어 있으므로 수형을 이용해서 소성 가공에 의해 성형한 경우에도 절단면(8)을 넓히도록 함으로써 용이하게 형으로부터 떼어낼 수 있다」고 기재되어 있다(특허 문헌2, 5페이지 7행 내지 11행).

특허 문헌1 : 일본 특개소56-46158호 공보

특허 문헌2 : 일본 실개소58-52358호 공보

이들 문헌에 기재된 볼 나사는, 볼 나사 너트를 형으로 성형하고 있으므로, 생산성이 높다고 하는 이점이 있다. 그러나, 그 반면, 볼 나사 너트의 강도를 확보하는 것이 곤란해진다는 문제가 생긴다. 특히 특허 문헌2에 기재된 볼 나사에 있어서는, 수형(positive die)으로부터 볼 나사 너트를 떼어낼 때에, 절단면 부분에서 용이하게 넓힐 수 있을 정도의 얇은 판재를 사용하고 있다. 그 자체로 너트로서 기능할 수 없으므로, 수지나 외통에 의해 보강하고 있다.

따라서 본 발명은, 생산성이 높고 또한 너트의 강도도 확보할 수 있는 나사 장치의 제조 방법 및 나사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해 첨부된 도면의 참조 번호를 괄호 쓰기로 부기하지만, 그것에 따라 본 발명이 도시의 형태에 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은, 나사축(1)의 나선 형상의 전동체 전주 홈(1a)과, 이 전동체 전주 홈(1a)에 대향하는 너트(2, 24, 26, 36)의 1주 미만의 나선 형상의 부하 전동체 전주 홈(2a, 14, 32), 및 상기 부하 전동체 전주 홈(2a, 14, 32)의 일단과 타단을 접속하는 복귀 홈(5, 15, 18, 29, 33)으로 구성되는 적어도 하나의 한 바퀴 홈(9, 13, 19, 30, 34) 사이에, 복수의 전동체(4)를 개재시킨 나사 장치의 제조 방법에 있어서, 미리 평판(8, 12, 20, 22, 28, 31)에 상기 부하 전동체 전주 홈(2a, 14, 32) 및 상기 복귀 홈(5, 15, 18, 29, 33)을 형성하는 홈 형성 공정과, 그 후에 상기 평판(8, 12, 20, 22, 28, 31)을 구부려서 원형으로 함으로써 상기 너트(2, 24, 26, 36)를 형성하는 너트 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

삭제

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 나사 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 너트 형성 공정에서는, 상기 복귀 홈(5, 29, 33)이 원형으로 형성된 상기 너트(2, 24, 26, 36)의 맞춤 자리(10)에 오는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 3에 기재된 나사 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 홈 형성 공정에서는, 상기 평판(8, 12, 20, 22, 28)에 상기 적어도 하나의 한 바퀴 홈(9, 13, 19, 30)이 절삭 가공되는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 3에 기재된 나사 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 홈 형성 공정에서는, 상기 평판(31)에 상기 적어도 하나의 한 바퀴 홈(34)이 프레스 가공되는 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 나사 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 나사 장치의 제조 방법은 또한, 상기 너트(36)의 주위에 보강 부재(38)를 성형하는 보강 부재 성형 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재된 발명은, 외주면에 나선 형상의 전동체 전주 홈을 갖는 나사축(1)과, 내주면에 상기 나사축(1)의 상기 전동체 전주 홈(1a)에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 전주 홈(2a, 14, 32), 및 상기 부하 전동체 전주 홈(2a, 14, 32)의 일단과 타단을 접속하는 복귀 홈(5, 15, 18, 29, 33)으로 구성되는 적어도 하나의 한 바퀴 홈(9, 13, 19, 30, 34)을 갖는 너트(2, 24, 26, 36)와, 상기 나사축(1)의 상기 전동체 전주 홈(1a)과, 상기 너트(2, 24, 26, 36)의 한 바퀴 홈(9, 13, 19, 30, 34) 사이에 배열되는 복수의 전동체(4)를 구비하는 나사 장치에 있어서, 상기 너트(2, 24, 26, 36)는, 미리 상기 부하 전동체 전주 홈(2a, 14, 32) 및 상기 복귀 홈(5, 15, 18, 29, 33)이 형성된 평판(8, 12, 20, 22, 28, 31)을, 구부려서 원형으로 함으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 7에 기재된 나사 장치에 있어서, 상기 복귀 홈(5, 29, 33)이, 원형으로 형성된 상기 너트(2, 24, 26, 36)의 맞춤 자리(10)에 오는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 평판에 부하 전동체 전주 홈 및 복귀 홈을 형성하는 홈 형성 공정 후에, 평판을 구부려서 원형으로 하는 너트 형성 공정을 구비하므로, 너트의 강도를 확보하기 쉽다. 게다가, 너트의 내경면의 부하 전동체 전주 홈 및 복귀 홈에 높은 압축 응력을 남길 수 있다.

삭제

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 너트에 형성된 복귀 홈 및 부하 전동체 전주 홈의 치수가 안정적이다. 평판은 소성 가공에 의해 원형으로 구부러지므로, 부하 볼 전주 홈 및 복귀 홈의 평면 형상은, 구부리기 전과 구부린 후에 바뀐다. 구체적으로는, 평판의 길이 방향의 중앙 부분은 길이 방향으로 크게 변형되는 한편, 평판의 길이 방향의 단부는 구부렸을 때에 프리하게 되므로, 길이 방향으로는 그다지 변형되지 않는다. 복귀 홈은 부하 볼 전주 홈에 비교해서 특수한 형상으로 되므로, 특수한 형상의 복귀 홈을 평판의 단으로 가지고 옴으로써, 복귀 홈 및 복귀 홈간의 부하 볼 전주 홈의 평면 형상을 안정시킬 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 평판에 한 바퀴 홈이 절삭 가공되므로, 평판의 판두께를 두껍게 할 수 있어, 너트의 강도를 높일 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 평판에 한 바퀴 홈이 프레스 가공되므로, 너트의 생산성을 높일 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 너트의 강도를 확보할 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 평판에 부하 전동체 전주 홈 및 복귀 홈을 형성하는 홈 형성 공정 후에, 평판을 구부려서 원형으로 하는 너트 형성 공정을 구비하므로, 너트의 강도를 확보하기 쉽다. 게다가, 너트의 내경면의 부하 전동체 전주 홈 및 복귀 홈에 높은 압축 응력을 남길 수 있다.

삭제

청구항 9에 기재된 발명에 의하면, 너트에 형성된 복귀 홈 및 부하 전동체 전주 홈의 치수가 안정적이다. 평판은 소성 가공에 의해 원형으로 구부려지므로, 부하 볼 전주 홈 및 복귀 홈의 평면 형상은, 구부리기 전과 구부린 후에 바뀐다. 구체적으로는, 평판의 길이 방향의 중앙 부분은 길이 방향으로 크게 변형되는 한편, 평판의 길이 방향의 단부는 구부렸을 때에 프리하게 되므로, 길이 방향으로는 그다지 변형되지 않는다. 복귀 홈은 부하 볼 전주 홈에 비교해서 특수한 형상으로 되므로, 특수한 형상의 복귀 홈을 평판의 단으로 가지고 옴으로써, 복귀 홈 및 복귀 홈간의 부하 볼 전주 홈의 평면 형상을 안정시킬 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 나사 장치를 도시하는 사시도.

도2는 상기 나사 장치의 사시도(일부 단면을 포함함).

도3은 나사축의 주위를 구르는 볼을 도시하는 사시도.

도4는 한 바퀴 홈이 형성된 평판을 도시하는 사시도.

도5는 한 바퀴 홈이 형성된 평판을 도시하는 평면도.

도6은 원형으로 말린 너트를 도시하는 사시도.

도7은 원형으로 말린 너트를 도시하는 사시도.

도8은 평판에 형성되는 한 바퀴 홈의 다른 예를 도시하는 평면도.

도9는 평판에 형성되는 한 바퀴 홈의 다른 예를 도시하는 하면도(도면에서 (A)는 복귀 홈의 위상을 어긋나게 한 예를 나타내고, 도면에서 (B)는 평판을 평행사변형으로 한 예를 나타냄).

도10은 평판에 다수의 딤플을 형성한 예를 도시하는 측면도.

도11은 평판에 라이닝을 실시한 예를 도시하는 단면도.

도12는 너트에 절결을 형성한 예를 도시하는 사시도.

도13은 너트에 절결을 형성한 예를 도시하는 사시도(일부 단면을 포함함).

도14는 너트에 플랜지부를 형성한 예를 도시하는 사시도.

도15는 너트에 플랜지부를 형성한 예를 도시하는 사시도(일부 단면을 포함함).

도16은 프레스 교축 가공에 의해 평판에 한 바퀴 홈을 형성한 예를 도시하는 사시도.

도17은 평판을 원형으로 해서 너트로 한 예를 도시하는 사시도.

도18은 너트에 다이캐스트한 예를 도시하는 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 나사축

1a : 볼 전주 홈(전동체 전주 홈)

2, 24, 26, 36 : 너트

2a, 14, 32 : 부하 볼 전주 홈(부하 전동체 전주 홈)

3 : 볼 전주로(전동체 전주로)

4 : 볼(전동체)

5, 15, 18, 29, 33 : 복귀 홈

8, 12, 20, 22, 28, 31 : 평판

8a : 일변

8b : 다른 변

8c : 나머지 변

9, 13, 19, 30, 34 : 한 바퀴 홈

10 : 맞춤 자리

38 : 하우징(보강 부재)

이하에 첨부된 도면에 기초하여 본 발명 실시 형태를 상세하게 설명한다. 도1 및 도2는, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 나사 장치를 도시한다. 도1은 나사 장치의 사시도를 도시하고, 도2도 나사 장치의 사시도(일부 단면을 포함함)를 도시한다. 나사 장치는, 나사축(1)의 전동체 전주 홈(1a)과 너트(2)의 부하 전동체 전주 홈(2a)을 동일 위치에 맞추고, 그것으로 생긴 전동체 전주로(3)에 전동체로서의 볼(4)을 넣은 것이다.

나사축(1)의 외주면에는 소정의 리드를 갖는 나선 형상의 전동체 전주 홈으로서, 볼 전주 홈(1a)이 형성된다. 볼 전주 홈(1a)의 단면 형상은 2개의 원호를 조합한, 소위 고딕 아치 홈 형상으로 형성된다. 볼(4)과 볼 전주 홈(1a)은 2점으로 접촉한다.

너트(2)의 내주면에는, 1주 미만의 나선 형상의 부하 전동체 전주 홈으로서, 부하 볼 전주 홈(2a)이 형성된다. 부하 볼 전주 홈(2a)은 나사축(1)의 볼 전주 홈(1a)과 동일한 리드를 갖는다. 부하 볼 전주 홈(2a)의 양단은, 부하 볼 전주 홈(2a)과는 역리드를 갖는 복귀 홈(5)으로 연결된다. 복귀 홈(5)은, 디플렉터식의 볼 나사의 디플렉터에 대응하는 부분이다. 이들 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5)으로 하나의 한 바퀴 홈이 구성된다. 한 바퀴 홈의 구성에 관해서는 후술한다.

너트(2)의 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5)과, 나사축(1)의 볼 전주 홈(1a) 사이의 볼 전주로(3)에는, 구름 운동 가능하게 복수의 볼(4)이 배열된다. 너트(2)가 나사축(1)에 대하여 상대적으로 회전하는 것에 수반하여, 복수의 볼(4)이 부하 볼 전주 홈(2a)과 볼 전주 홈(1a) 사이에서 부하를 받으면서 구름 운동한다. 부하 볼 전주 홈(2a)과 볼 전주 홈(1a)에는 리드가 붙여져 있으므로, 너트(2)가 나사축(1)의 축선 방향으로 이동한다. 너트(2)의 부하 볼 전주 홈(2a)의 일단까지 굴러 간 볼(4)은, 복귀 홈(5)에 이른다. 복귀 홈(5)은, 나사축(1)의 볼 전주 홈(1a)을 구르는 볼(4)을, 나사산을 타고 넘게 한 후, 한 바퀴 홈의 바로 앞의 볼 전주 홈(1a)으로 복귀한다. 이 때, 볼(4)은, 나사산(6)의 각(6a)(도3 참조)과 너트(2)의 복귀 홈(5) 사이에서 지지되면서 나사산(6)을 밀고 올라간다. 나사축(1)의 축심 방향으로부터 본, 볼 전주 홈(1a) 상을 구르는 볼(4)의 중심 궤적의 직경보다도 너트(2)의 내경을 작게 하면, 볼(4)을 떠 올리기 쉬워진다. 나사산(6)을 타고 넘은 볼(4)은, 나사산(6)의 반대측의 각(6b)과 복귀 홈(5) 사이에 지지되면서, 볼 전주 홈(1a)으로 떨어진다.

이하에, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 나사 장치의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 사각 형상의 평판(8)에 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5)으로 구성되는 한 바퀴 홈(9)을 형성한다(홈 형성 공정). 여기서, 평판(8)의 길이 방향이 너트의 원주 방향으로 된다. 부하 볼 전주 홈(2a)의 궤적은, 평면 상에서는 평판의 길이 방향에 대하여 소정의 리드각만큼 기운 직선으로 된다. 보다 자세하게 설명하면 부하 볼 전주 홈(2a)의 궤적은, 너트로 했을 때의 볼의 궤도 중심선(Ball Circular Diameter) 상의 전개도이며, 리드각 만큼 기운 직선으로 하여 작도(作圖)하고, 이것을 소성 변형량에 따라 길이 방향으로 확대한 형상으로 한다. 소성 변형량이 있는 만큼, 리드각으로부터 약간 기운 직선으로 된다.

부하 볼 전주 홈(2a)의 양단에는, 복귀 홈(5)이 형성된다. 복귀 홈(5)의 평면 형상은 원호와 직선을 조합한 형상으로 되어, 평판(8)의 단부까지 신장된다. 보다 자세하게 설명하면 소성 변형량이 있는 만큼, 복귀 홈(5)의 평면 형상은 타원과 직선을 조합한 형상으로 된다. 복귀 홈(5)의 깊이는 부하 볼 전주 홈(2a)의 깊이보다도 깊다.

한 바퀴 홈(9)은, 평판(8)의 대향하는 한 쌍의 변(8a, 8b) 중, 일변(8a)부터 상기 일변(8a)에 대향하는 다른 변(8b)까지 신장된다. 이들 변(8a, 8b)은 평판을 원형으로 구부렸을 때의 맞춤 자리(10)가 된다. 평판(8)의 나머지 변(8c)부터 일변(8a)에 있어서의 복귀 홈(5)의 중심까지의 거리(L1)와, 평판(8)의 나머지 변(8c)부터 다른 변(8b)에 있어서의 복귀 홈(5)의 중심까지의 거리(L2)가 동일하다. 이것은 평판(8)을 감았을 때에, 평판(8)의 양단의 복귀 홈(5)의 위치를 일치시키기 위해서이다(도6 참조). 또한，이 예에서는 2열의 한 바퀴 홈(9)이 형성되지만, 그 열수는 3열, 4열 등 여러가지로 형성된다.

평판(8)은 소성 가공에 의해 원형으로 구부러지므로, 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5)의 평면 형상은, 구부리기 전과 구부린 후에 바뀐다. 구부렸을 때의 폭 방향 및 길이 방향의 신장 방법이 장소에 따라 상이하기 때문이다. 구체적으로는, 평판(8)의 길이 방향의 중앙 부분은 길이 방향으로 크게 변형되는 한편, 평 판(8)의 길이 방향의 단부는 구부렸을 때에 프리하게 되므로, 길이 방향으로는 그다지 변형되지 않는다. 복귀 홈(5)은 부하 볼 전주 홈(2a)에 비교해서 특수한 형상으로 된다. 특수한 형상의 복귀 홈(5)을 평판(8)의 단으로 가지고 옴으로써, 복귀 홈(5) 및 복귀 홈(5) 사이의 부하 볼 전주 홈(2a)의 평면 형상을 안정시킬 수 있다.

게다가, 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5)의 단면 형상의 변화를 보면서, 구부리기 전의 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5)의 단면 형상이 결정된다. 구체적으로는, 본 실시예에서는, 홈 형성 공정에서 형성되는 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5)의 홈폭 및 깊이를, 너트 형성 공정 시의 변형을 고려하여, 원형으로 된 너트(2)의 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5)의 옆폭 및 깊이보다도 크게 한다. 이에 의해, 너트(2)를 원형으로 했을 때에, 원하는 치수의 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5)이 얻어진다. 왜냐하면, 평판(8)을 구부릴 때에, 내주측은 압축되어, 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5) 내로 두께가 들어간다. 이 현상을 가미해서 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5)을 형성하고 있기 때문이다.

일반적인 볼 나사 너트의 부하 볼 전주 홈의 단면 형상은 두개의 원호로 이루어지는 고딕 아치 홈 형상으로 형성되는 것에 비해, 본 실시 형태의 너트(2)의 부하 볼 전주 홈(2a)의 단면 형상은, 단일의 원호로 이루어지는 서큘러 아크 홈 형상으로 형성된다. 서큘러 아크 홈 형상으로 함으로써, 볼(4)과 부하 볼 전주 홈(2a)이 일점에서 접촉하므로, 볼(4)과 부하 볼 전주 홈(2a)의 접점이 변동되기 쉬워진다. 이로 인해, 부하 볼 전주 홈(2a)의 리드가 정확하게 성형되지 않았다고 해도, 접점 변동에 의해 리드의 오차를 흡수할 수 있다. 또한, 너트(2)에 모멘트 하중이 걸렸을 때에도, 접점이 변동됨으로써, 너트(2)의 축선 방향의 양 단부에 위치하는 볼(4)뿐만 아니라, 너트(2)의 축선 방향의 중앙부의 볼(4)에도 부하를 분산시킬 수 있다.

전술된 바와 같이, 홈 형성 공정에서 형성되는 부하 볼 전주 홈(2a)의 홈폭 및 깊이는, 원형으로 된 너트(2)의 부하 볼 전주 홈(2a)의 옆폭 및 깊이보다도 크게 설정된다. 그리고, 부하 볼 전주 홈(2a)의 단면 형상은 서큘러 아크 홈 형상으로 형성된다. 따라서, 홈 형성 공정에서 형성되는 부하 볼 전주 홈(2a)의 단면 형상은, 원형으로 된 너트(2)의 부하 볼 전주 홈(2a)의 단면 형상보다도 곡률 반경이 큰 원호로 형성된다.

본 실시 형태의 제조 방법에서는, 상기 한 바퀴 홈(9)은, 평판(8)에 절삭 가공에 의해 형성된다. 절삭 가공하면, 평판의 판두께가 두꺼워도 한 바퀴 홈(9)을 형성할 수 있고, 따라서 너트(2)의 강도를 높일 수 있다. 이 밖에도 절삭 가공하면, 정밀도 높게 한 바퀴 홈(9)을 형성할 수 있다는 효과도 있다. 평판(8)의 재질에는, 예를 들어 너트(2)를 원형으로 한 후에 담금질할 수 있게 탄소강 등이 이용된다.

평판(8)에 한 바퀴 홈(9)을 절삭 가공한 후, 한 바퀴 홈(9)을 연삭 가공하여도 된다. 이 단계에서 연삭 가공하는 것은, 평판(8)을 원형으로 구부린 후에는, 한 바퀴 홈(9)을 연삭 가공하기 어렵기 때문이다. 한 바퀴 홈(9)을 연삭 가공함으로써, 볼을 원활하게 이동시킬 수 있다.

도6 및 도7은, 원형으로 구부린 너트(2)를 도시한다. 너트 형성 공정에서는, 굽힘 가공기에 의해 평판(8)을 진원으로 구부려 가공한다. 굽힘 가공에는, 평판(8)의 일부를 지지하며 타단을 눌러 구부리는 벤더 굽힘, 롤을 이용하는 롤 굽힘 등 여러가지 방법이 채용된다. 평판(8)을 구부려서 원형으로 함으로써, 평판(8)의 양단의 맞춤 자리(10)가 면으로 밀착한다.

원형으로 성형한 너트(2)의 완성도는, 너트(2)의 내경의 진원도로 관리된다. 너트(2)에 코어 막대 또는 부시를 통하여, 너트(2)의 내경의 진원도를 관리한다. 볼(4)을 원활하게 순환시키기 위해서는, 너트(2)의 내경으로부터의 한 바퀴 홈(9)의 깊이를 정확히 정할 필요가 있다. 소성 변형을 고려해서 한 바퀴 홈(9)의 폭 및 깊이는 미리 보정되어 있으므로, 여기에서는 너트(2)의 내경을 관리하면 된다.

너트(2)를 원형으로 한 후, 너트(2)는 담금질 처리된다. 담금질 처리 후에 한 바퀴 홈에 연삭 가공을 실시해도 된다. 또한, 너트(2)의 강도가 확보될 경우에는, 담금질 처리가 생략되는 경우도 있다.

너트(2)를 나사축(1)에 조합한 후, 너트(2)와 나사축(1)의 사이의 볼 전주로(3)에 복수의 볼(4)을 충전한다. 너트(2)를 나사축(1)의 단에 가까이 두어, 너트(2)의 부하 볼 전주 홈(2a) 및 복귀 홈(5)과 나사축(1)의 볼 전주 홈(1a) 사이에 원환 형상의 간극을 발생시킨다. 그리고, 이 원환 형상의 간극에 볼(4)을 충전한다.

도8은, 홈 형성 공정에 있어서, 평판(12)에 형성되는 한 바퀴 홈(13)의 다른 예를 도시한다. 이 예에서는, 두개의 한 바퀴 홈(13)이 형성된다. 한 바퀴 홈(13)은 부하 볼 전주 홈(14) 및 복귀 홈(15)으로 구성된다. 복귀 홈(15)은 평판(12)의 길이 방향의 중앙부에 형성된다. 이 예와 같이 복귀 홈(15)을 평판(12)의 맞춤 자리(16)에 배치하지 않아도 된다. 또한, 이 예에서는, 두개의 복귀 홈(15)의 위상을 일치시키고 있지만, 설계의 자유도를 증가시키기 위해 복귀 홈(15)의 위상을 너트(2)의 원주 방향으로 어긋나게 해도 된다.

도9의 (A)는, 홈 형성 공정에 있어서, 복귀 홈(18)의 위상을 원주 방향으로 어긋나게 한 예를 도시한다. 복귀 홈(18)의 위상을 원주 방향으로 어긋나게 함으로써, 인접하는 한 바퀴 홈(19)간의 거리(L)를 짧게 한 경우에도, 인접하는 복귀 홈(18)간의 거리를 확보할 수 있으며, 따라서 인접하는 복귀 홈(18)이 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

도9의 (B)는, 평판(28)을 평행사변형으로 한 또 다른 예를 도시한다. 복귀 홈(29)은 평판(28)의 단[맞춤 자리(10)]에 배치된다. 그리고, 복귀 홈(29)의 중심선은, 평판(28)의 단과 직각이 된다. 그렇게 하면, 필연적으로 복귀 홈(29)의 위상이 어긋나, 인접하는 한 바퀴 홈(30)간의 거리를 짧게 할 수 있다. 게다가, 복귀 홈(29)이 직각으로 절단되므로, 제품으로서도 안정적이다.

도10은, 홈 형성 공정에 있어서, 평판(20)의 부하 볼 전주 홈이 형성되는 측에 다수의 딤플(21)(오목부)을 형성한 예를 도시한다. 딤플(21)은 너트(2)가 평판(20)으로 되어 있을 때에 형성된다. 볼 나사는, 윤활유를 저장하는 스페이스를 만들기 어렵지만, 다수의 딤플(21)을 형성함으로써, 딤플(21)을 오일 저장소로서 기능시킬 수 있다. 게다가, 너트(2)에 딤플(21)을 형성함으로써 너트(2)에 스프링 성을 갖게 할 수 있으므로, 너트(2)에 부하가 걸렸을 때에 복수의 볼에 부하를 분산시킬 수 있다.

도11은, 홈 형성 공정에 있어서, 평판(22)의 부하 볼 전주 홈이 형성되는 측에, 예를 들어 테플론(등록상표)의 라이닝(23)을 실시한 예를 도시한다. 너트가 평판(22)으로 되어 있을 때에 라이닝(23)을 실시하므로, 라이닝(23)을 용이하게 형성할 수 있다. 그리고, 라이닝(23)을 나사축에 밀착시킴으로써, 나사축(1)을 래디얼 방향으로 지지하는 부시로서 너트(2)를 기능시킬 수 있다.

도12 및 도13은, 상기 제1 실시 형태의 나사 장치의 제조 방법에 의해 제조된 너트(24)의 다른 예를 도시한다. 이 너트(24)에는, 평판 시에 절결(25)이 형성되어 있다. 그 후에 평판을 감으면, 일부러 프라이스 등으로 깎아 취하지 않아도, 너트(24)에 절결을 형성할 수 있다. 너트(24)가 판금 성형체이므로, 너트(24)를 상대 부품에 설치하기 위한 절결(25)을 용이하게 형성할 수 있다. 이 너트(24)의 절결은, 너트(24)의 회전을 멈추게 하는 상대 부품에 설치된다.

도14 및 도15는, 상기 제1 실시 형태의 나사 장치의 제조 방법에 의해 제조된 너트(26)의 또 다른 예를 도시한다. 이 너트(26)에는, 평판 시에 플랜지부(27)가 일체로 형성된다. 그 후에 평판을 감고, 플랜지부(27)를 외측으로 절곡하면, 너트(26)에 플랜지부(27)를 일체로 설치할 수 있다. 너트(26)가 판금 성형체이므로, 너트(26)를 상대 부품에 설치하기 위한 플랜지부를 용이하게 형성할 수 있다. 이 너트(26)의 플랜지부(27)는, 너트(26)의 회전을 멈추게 하는 상대 부품에 설치된다.

상기 제1 실시 형태의 나사 장치의 제조 방법에 의해 제조된 나사 장치의 특징을 이하에 정리하여 기재한다.

도5에 도시된 바와 같이, 평판(8)에 한 바퀴 홈(9)을 형성하는 홈 형성 공정 후에, 평판(8)을 구부려서 원형으로 하는 너트 형성 공정을 구비하므로, 너트(2)의 강도를 확보하기 쉽다. 게다가, 너트(2)의 내경면의 부하 볼 전주 홈(2a)에 높은 압축 응력을 남길 수 있다. 부하 볼 전주 홈에는 볼(4)이 전주하므로, 강도가 높은 것이 바람직하다.

재료의 수율이 좋아, 양산성이 우수하다. 평판(8)으로부터 너트(2)를 제조하여, 원통형의 덩어리로부터 깎아 내지 않으므로, 수율이 매우 좋다.

너트(2)의 길이(L)와 직경(D)의 비(L/D)가 큰 것, 및 소경의 것을 만들 수 있다. 일반적으로 절삭 가공 등의 기계 가공으로 직경이 가늘고 긴 너트(2)에 부하 볼 전주 홈(2a)을 형성하는 것은 곤란하다. 그러나, 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 평판(8) 시에 부하 볼 전주 홈(2a)을 형성하므로, L/D이 큰 것, 및 소경의 것이어도 용이하게 부하 볼 전주 홈(2a)을 형성할 수 있다. 그리고, L/D를 크게 함으로써, 모멘트 하중에 강한 나사 장치가 얻어진다.

너트(2)가 판금 성형체이므로, 절결, 플랜지부 등의 일체 성형도 할 수 있다.

원형으로 한 너트(2)의 맞춤 자리가 약간 벌어진 상태에서 성형하면, 너트(2)에 탄력을 갖게 할 수 있어, 러프한 교차의 구멍에 이 탄력을 갖게 한 너트(2)를 압입해서 쓸 수 있다.

너트(2)의 링 전체의 스프링성을 이용하면, 볼(4)에 압축 하중, 즉 예압이 가해진다.

너트(2)에 스프링성을 갖게 하면, 엣지 로드[볼(4)이 부하 볼 전주 홈(2a)의 모서리로 이동해서 과대한 하중이 걸리는 것]를 완화시킬 수 있다.

도16 내지 도18은, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 나사 장치의 제조 방법의 공정도를 도시한다. 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 우선, 도16에 도시된 바와 같이, 프레스 교축 가공에 의해, 평판(31)에 부하 볼 전주 홈(32) 및 복귀 홈(33)으로 구성되는 한 바퀴 홈(34)을 형성한다(홈 형성 공정). 교축 가공에는, 조임형이 이용된다. 한 바퀴 홈(34)의 평면 형상 및 단면 형상은, 도5에 도시한 한 바퀴 홈(9)과 마찬가지이다. 단, 한 바퀴 홈(34)을 프레스 교축 가공에 의해 형성하고 있으므로, 평판(31)의 이면측에 볼록 형상이 생긴다. 본 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 평판(31)에 한 바퀴 홈(34)이 프레스 가공되므로, 너트의 생산성을 높일 수 있다.

다음에 도17에 도시된 바와 같이, 평판을 원형으로 구부려 너트(36)를 형성한다(너트 형성 공정). 너트(36)의 외형에 교축 가공에 의한 볼록 형상(37)이 생긴다. 다음에 도18에 도시된 바와 같이, 너트(36)의 외부 직경에 보강 부재로서의 하우징(38)을 다이캐스트 성형 등으로 형성한다(보강 부재 성형 공정). 하우징(38)에는, 플랜지(39)가 일체로 형성된다. 너트 외형의 볼록 형상(37)에 의해 돌기가 다이캐스트 등의 하우징(38)에 주입되므로, 하우징(38)과 너트(36)의 축 방향의 분리를 방지할 수 있다. 이로 인해, 너트(36)와 하우징(38)이 축 방향으로 빠지는 것을 방지하는 단차식 가공, 고정 링, 홈 등의 가공이 불필요해진다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러가지 변경 가능하다. 예를 들어, 본 실시예에서는 너트에 복귀 홈을 형성하고, 디플렉터 방식으로 볼을 순환시키고 있지만, 너트에 복귀 홈을 형성하지 않고, 리턴 파이프 방식이나 엔드 캡 방식으로 볼을 순환시켜도 된다. 또한, 볼간에는, 볼끼리의 접촉을 방지하기 위해 스페이서가 개재되어도 되고, 이들 스페이서를 띠 형상 부재로 일련으로 유지하고 있어도 된다. 또한, 본 실시 형태의 나사 장치는, 전동 파워 스티어링 장치뿐만 아니라, 스테이지, 로봇, 공작 기계 등에 적용할 수 있다.

본 명세서는, 2005년 7월 29일 출원의 일본 특원 제2005-221071에 기초한다. 이 내용은 전부 여기에 포함시켜 둔다.

Claims

나사축의 나선 형상의 전동체 전주 홈과, 이 전동체 전주 홈에 대향하는 너트의 1주 미만의 나선 형상의 부하 전동체 전주 홈, 및 상기 부하 전동체 전주 홈의 일단과 타단을 접속하는 복귀 홈으로 구성되는 적어도 하나의 한 바퀴 홈 사이에, 복수의 전동체를 개재시킨 나사 장치의 제조 방법에 있어서,

미리 평판에 상기 부하 전동체 전주 홈 및 상기 부하 전동체 전주 홈과는 역리드를 갖는 상기 복귀 홈을 절삭 가공에 의해 형성하는 홈 형성 공정과,

상기 홈 형성 공정 후에, 상기 부하 전동체 전주 홈 및 상기 복귀 홈을 갖는 상기 평판을 구부려서 원형으로 함으로써 상기 너트를 형성하는 너트 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 나사 장치의 제조 방법.
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제1항에 있어서, 상기 너트 형성 공정에서는, 상기 복귀 홈이 원형으로 형성된 상기 너트의 맞춤 자리에 오는 것을 특징으로 하는 나사 장치의 제조 방법.
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외주면에 나선 형상의 전동체 전주 홈을 갖는 나사축과,

내주면에 상기 나사축의 상기 전동체 전주 홈에 대향하는 1주 미만의 부하 전동체 전주 홈, 및 상기 부하 전동체 전주 홈의 일단과 타단을 접속하는 복귀 홈으로 구성되는 적어도 하나의 한 바퀴 홈을 갖는 너트와,

상기 나사축의 상기 전동체 전주 홈과 상기 너트의 상기 한 바퀴 홈의 사이에 배열되는 복수의 전동체를 구비하는 나사 장치에 있어서,

상기 너트는, 미리 상기 부하 전동체 전주 홈 및 상기 부하 전동체 전주 홈과는 역리드를 갖는 상기 복귀 홈이 절삭 가공에 의해 형성된 평판을, 구부려서 원형으로 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 나사 장치.
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