(57)【要約】【課題】低騒音のボールねじの製造方法及びボールねじを提供することを課題とする。【解決手段】円板状の研磨工具１０を、研磨工具１０の略円形の板面１０ａがリード角方向に沿うように円柱状素材１’に対して傾斜させて配置する。そして、板面１０ａの中心を通る垂線を軸として研磨工具１０を回転させ、回転する研磨工具１０の外周縁部を、回転する円柱状素材１’のねじ溝１ａに対して垂直に押し当てて、円柱状素材１’と研磨工具１０との接点が円柱状素材１’のねじ溝１ａに沿って移動するように、研磨工具１０を円柱状素材１’に対して円柱状素材１’の軸方向に相対移動させ、円柱状素材１’のねじ溝１ａを円柱状素材１’のねじ溝１ａの連続方向に研磨し仕上げ加工を施す。このような構成により、低騒音のボールねじを提供することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状に連続するねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に配された複数のボールと、を備えるボールねじを製造する方法において、
円板状の研磨工具を、前記研磨工具の略円形の板面がリード角方向に沿うように前記ねじ軸に対して傾斜させて配置し、前記板面の中心を通る垂線を軸として回転させ、回転する前記研磨工具の外周縁部を、回転する前記ねじ軸のねじ溝に対して垂直に押し当て、前記ねじ軸と前記研磨工具との接点が前記ねじ軸のねじ溝に沿って移動するように、前記研磨工具を前記ねじ軸に対して前記ねじ軸の軸方向に相対移動させ、前記ねじ軸のねじ溝を前記ねじ軸のねじ溝の連続方向に研磨し仕上げ加工を施すことを特徴とするボールねじの製造方法。
【請求項２】
前記研磨工具の直径が前記ねじ軸の直径よりも大きい請求項１に記載のボールねじの製造方法。
【請求項３】
前記研磨工具の外周縁部の直角断面形状が前記ねじ軸のねじ溝の直角断面形状に対応する形状である請求項１又は請求項２に記載のボールねじの製造方法。
【請求項４】
前記研磨工具がバフ又はブラシである請求項１〜３のいずれか１項に記載のボールねじの製造方法。
【請求項５】
螺旋状に連続するねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に配された複数のボールと、を備えるボールねじにおいて、
前記ねじ軸のねじ溝の表面粗さは、前記ねじ軸のねじ溝の連続方向の表面粗さＲａが０．０２μｍ以上０．２μｍ以下であり、且つ、前記ねじ軸のねじ溝の連続方向に直交するねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxが２．０μｍ以下であり、さらに前記ねじ軸のねじ溝の連続方向の表面粗さＲａは前記ねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxよりも小さいことを特徴とするボールねじ。
【請求項６】
前記ねじ軸のねじ溝は転造加工により形成されたものである請求項５に記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじの製造方法及びボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボールねじのねじ軸は、量産性を向上させ低コスト化を図るために、センタレス加工された円柱状素材をスルーフィードにより転造加工することにより、ボール転動路を形成するねじ溝が形成されている。その後、このねじ軸は、転動寿命を向上させるために高周波焼入れ等の熱処理が施され、ねじ溝の表面に硬化層が形成される。
【０００３】
しかしながら、転造加工によってねじ溝が形成されたねじ軸においては、研削加工等の後加工がないため、熱処理後のねじ溝の表面には熱処理時に生成したスケールが付着している。このスケールは、ボールねじにおける転動寿命を著しく低下させることが知られている。そのため、転動寿命を向上させるために、熱処理後のねじ軸にバフブラシによるバフ処理（特許文献１を参照）やショットピーニングを行うことによりスケールを除去することが知られている。また、バフ処理により、母線方向粗さを良化させると、副次的に低騒音効果が得られることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ショットピーニングは、スケールを除去することのみを目的としており、ねじ溝の表面粗さを劣化させるという問題があった。
また、特許文献１に開示のバフ処理は、回転支持したねじ軸の外周面に、回転する円板状のバフブラシを押し当てて摺動させることにより、スケールを除去するとともにねじ溝の表面を良好な表面粗さに仕上げるというものである。この技術によれば、スケールの除去によって転動寿命が向上するとともに、ねじ溝の表面粗さの良化によってボールねじの低騒音化効果が副次的に得られる。
【０００６】
この技術においては、バフブラシの略円形の板面がねじ軸の軸方向に垂直をなすように（すなわち、バフブラシの回転軸とねじ軸の回転軸が平行をなすように）バフブラシをねじ軸に対して配置してねじ溝を研磨するので、ねじ溝の母線方向の表面粗さ（すなわち、螺旋状に連続するねじ溝の連続方向に直交する平面でねじ軸を切断した場合の断面に現れる、ねじ溝の表面の曲線状の輪郭線が延びる方向の表面粗さ）が良好に仕上げられる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示のバフ処理方法においては、ねじ溝の母線方向の表面粗さを良化させており、低騒音化に効果があるとされるねじ溝の連続方向（すなわちボールの移動方向）の表面粗さの良化の割合は少ないので、低騒音化効果は十分ではなかった。
【０００８】
螺旋状に連続するねじ溝の連続方向に沿って、ねじ軸のねじ溝を砥石で研削加工することにより、ボールの移動方向の表面粗さを良好として低騒音化する技術が知られているが、加工時間が長時間となるうえ、工具が高価であり、さらに加工設備が大規模となるため、研削加工のコストが高くなるという問題があった。よって、例えば、自動車に使用されるボールねじのねじ軸を量産する方法としては不向きであった。
そこで、本発明では上記のような従来技術が有する問題点を解決し、低騒音のボールねじの製造方法及びボールねじを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、本発明の一態様に係るボールねじの製造方法は、螺旋状に連続するねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に配された複数のボールと、を備えるボールねじを製造する方法において、円板状の研磨工具を、前記研磨工具の略円形の板面がリード角方向に沿うように前記ねじ軸に対して傾斜させて配置し、前記板面の中心を通る垂線を軸として回転させ、回転する前記研磨工具の外周縁部を、回転する前記ねじ軸のねじ溝に対して垂直に押し当て、前記ねじ軸と前記研磨工具との接点が前記ねじ軸のねじ溝に沿って移動するように、前記研磨工具を前記ねじ軸に対して前記ねじ軸の軸方向に相対移動させ、前記ねじ軸のねじ溝を前記ねじ軸のねじ溝の連続方向に研磨し仕上げ加工を施すことを特徴とする。
【００１０】
上記ボールねじの製造方法においては、前記研磨工具の直径を前記ねじ軸の直径よりも大きくすることができる。
また、上記ボールねじの製造方法においては、前記研磨工具の外周縁部の直角断面形状を前記ねじ軸のねじ溝の直角断面形状に対応する形状とすることができる。
また、上記ボールねじの製造方法においては、前記研磨工具をバフ又はブラシとすることができる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係るボールねじは、螺旋状に連続するねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に配された複数のボールと、を備えるボールねじにおいて、前記ねじ軸のねじ溝の表面粗さは、前記ねじ軸のねじ溝の連続方向の表面粗さＲａが０．０２μｍ以上０．２μｍ以下であり、且つ、前記ねじ軸のねじ溝の連続方向に直交するねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxが２．０μｍ以下であり、さらに前記ねじ軸のねじ溝の連続方向の表面粗さＲａは前記ねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxよりも小さいことを特徴とする。
上記ボールねじにおいては、前記ねじ軸のねじ溝を転造加工により形成してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のボールねじの製造方法によれば、ねじ軸のねじ溝の連続方向（ボールの移動方向）の表面粗さが良化するので、低騒音のボールねじを製造することができる。また、本発明のボールねじは、ねじ軸のねじ溝の連続方向の表面粗さＲａが良好なので、低騒音である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るボールねじを、軸方向に沿う平面で切断した断面図である。
【図２】ねじ軸のねじ溝の連続方向の表面粗さと騒音レベルの関係を示した図である。
【図３】ねじ軸のねじ溝の連続方向に直交するねじ溝直交方向の表面粗さと騒音レベルの関係を示した図である。
【図４】実施形態に係るボールねじのねじ軸の製造方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るボールねじ及びボールねじの製造方法の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本実施形態のボールねじの構成について、図１〜３を用いて説明する。図１は軸方向に沿う平面で切断したボールねじの断面図であり、図２はねじ軸のねじ溝の連続方向の表面粗さとボールねじの騒音レベルの関係を示した図であり、図３はねじ軸のねじ溝の連続方向に直交するねじ溝直交方向の表面粗さとボールねじの騒音レベルの関係を示した図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のボールねじは、螺旋状に連続するねじ溝１ａを外周面に有するねじ軸１と、ねじ軸１のねじ溝１ａに対向する螺旋状に連続するねじ溝２ａを内周面に有するナット２と、両ねじ溝１ａ，２ａにより形成される螺旋状のボール転動路４に転動自在に装填された複数のボール３と、両ねじ溝１ａ，２ａとボール３との間の潤滑を行う潤滑剤（図示せず）とを備えている。
【００１６】
そして、ボール３を介してねじ軸１に螺合されているナット２とねじ軸１とを、例えば図示しないモータによって相対回転運動させると、ボール３の転動を介してねじ軸１とナット２とが軸方向に相対直線移動するようになっている。なお、ねじ溝１ａ，２ａの断面形状は、円弧状でもよいし、曲率中心の異なる２つの円弧を組合せた略Ｖ字状をなすゴシックアーク状でもよい。
【００１７】
ナット２の外周面の一部は平坦に削られていて、軸方向に平行な平面部５が形成されている。そして、ボール転動路４の始点と終点とを連通させて無端状のボール循環路を形成するリターンチューブ６が、チューブ押え７によって平面部５に固定されている。すなわち、ナット２には、平面部５に開口しナット２のねじ溝２ａと連通する一対の貫通孔が設けられていて、リターンチューブ６の屈曲した両端部がこの両貫通孔に平面部５側から挿入されている。そして、貫通孔の外に位置するリターンチューブ６の中央部分が、平面部５上に配されている。
【００１８】
ボール転動路４内を転動するボール３は、このリターンチューブ６を通って循環されるようになっている。すなわち、ボール３はボール転動路４内を移動しねじ軸１の回りを回ってから、ボール転動路４の終点（リターンチューブ６とボール転動路４との交点）において、リターンチューブ６の一方の端部（開口部）からリターンチューブ６内にすくい上げられる。すくい上げられたボール３は、リターンチューブ６の中を通って、リターンチューブ６の他方の端部（開口部）からボール転動路４の始点に戻される。このように、ボール転動路４内を転動するボール３が、ボール転動路４の始点と終点とを連通させるリターンチューブ６により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸１とナット２とは継続的に相対直線移動することができる。
【００１９】
このボールねじにおいては、ねじ軸１のねじ溝１ａの表面粗さは、ねじ軸１のねじ溝１ａの連続方向の表面粗さＲａが０．０２μｍ以上０．２μｍ以下であり、且つ、ねじ軸１のねじ溝１ａの連続方向に直交するねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxが２．０μｍ以下となっている。さらに、ねじ軸１のねじ溝１ａの連続方向の表面粗さＲａは、前記ねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxよりも小さい。
【００２０】
このように、ねじ軸１のねじ溝１ａの連続方向の表面粗さＲａ、すなわち、ねじ溝１ａに沿って移動するボール３の移動方向の表面粗さＲａが良好であるので、長寿命、低騒音低振動である。ねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxは低騒音化にはあまり寄与しないので、ねじ溝１ａの連続方向の表面粗さＲａのみを良化させればよい。
なお、ねじ溝直交方向の表面粗さとは、ねじ溝１ａの連続方向に直交する平面でねじ軸を切断した場合の断面に現れる、ねじ溝１ａの表面の曲線状の輪郭線が延びる方向の表面粗さを意味する。
【００２１】
また、ねじ軸１のねじ溝１ａの直交方向の表面粗さＲmaxがねじ溝１ａの連続方向の表面粗さＲａに比して悪いため、潤滑剤の保持量が多くなり、油膜切れを防止することができる。
図２及び３はボールねじの騒音レベルを示したものであり、ねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxよりも、ねじ軸１のねじ溝１ａの連続方向の表面粗さＲａのほうがボールねじの騒音レベルに影響を及ぼすことがわかる。図２に示すように、ねじ軸１のねじ溝１ａの連続方向の表面粗さＲａは、０．２μｍ超過であると騒音レベルが高くなるため、０．２μｍ以下であることが好ましい。さらに、ねじ溝１ａの連続方向の表面粗さＲａが０．０２μｍ未満であると、後述する仕上げ加工を施す時間の大幅な増大を招きコストが高くなる恐れがあるため、０．０２μｍ以上であることが好ましい。また、図３に示すように、ねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxは、２．０μｍ超過であると騒音レベルが高くなるため、２.０μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
本実施形態におけるねじ軸１のねじ溝１ａの連続方向の表面粗さＲａ及びねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxはこの条件を満たしているため、ボールねじは長寿命、低騒音、低振動である。
このようなボールねじは、自動車部品、船外機、位置決め装置等に使用され、特に自動車ブレーキ用アクチュエータに好適に使用可能である。
【００２３】
次に、上記のようなボールねじの製造方法について図４を用いて説明する。まず、円柱状素材１’を転造加工することにより、ボール３が転動するための螺旋状に連続するねじ溝１ａを円柱状素材１’の外周面に形成する。次に、転動寿命を向上させるために高周波焼入れ等の熱処理を施して、ねじ溝１ａの表面を含む円柱状素材１’の外周面に硬化層を形成する。そして、熱処理を施した円柱状素材１’に、以下のようにして仕上げ加工を施して、前記熱処理によりねじ溝１ａの表面を含む円柱状素材１’の外周面に付着したスケールを除去するとともに、ねじ溝１ａの表面粗さを良化する。
【００２４】
熱処理を施した円柱状素材１’を、その中心軸線を回転軸として回転可能に支持する。
次に、円板状の研磨工具１０を、研磨工具１０の略円形の板面１０ａがリード角方向に沿うように円柱状素材１’に対して傾斜させて配置する（すなわち、図４に示すように、円柱状素材１’の軸方向に直交する平面と研磨工具１０の板面１０ａとなす角度がリード角θと同一の角度となるように配置する。）。この研磨工具１０は、板面１０ａの中心を通る垂線を軸として回転可能に支持されているとともに、円柱状素材１’の軸方向に移動可能に支持されている。そして、回転する研磨工具１０の外周縁部を、回転する円柱状素材１’のねじ溝１ａを含む外周面に対して垂直に押し当てて、ねじ溝１ａを含む外周面を研磨し、仕上げ加工を施す。
【００２５】
このとき、円柱状素材１’は回転しているので、研磨工具１０と対向する側の外周面に現れるねじ溝１ａの軸方向位置は、円柱状素材１’の回転に伴って軸方向に移動する。    よって、円柱状素材１’に形成されているねじ溝１ａを連続方向全体にわたってねじ溝１ａの連続方向に沿って研磨し仕上げ加工を施すためには、略円形の板面１０ａがリード角方向に沿うように円柱状素材１’に対して傾斜した姿勢を維持したまま、研磨工具１０と対向する側の外周面に現れるねじ溝１ａの軸方向位置の移動に応じて、研磨工具１０を円柱状素材１’の軸方向に移動させる必要がある。
【００２６】
前述したように、研磨工具１０は円柱状素材１’の軸方向に移動可能に支持されており、円柱状素材１’の回転に応じて円柱状素材１’の軸方向に移動するように制御されている。これにより、研磨工具１０と円柱状素材１’の接点がねじ溝１ａに沿って移動することとなるので、ねじ溝１ａを含む外周面に付着したスケールが除去されるとともに、円柱状素材１’のねじ溝１ａは、その全体にわたって、ねじ溝１ａの連続方向に沿って研磨されて、仕上げ加工が施され、ねじ軸１が得られる。
【００２７】
このような仕上げ加工により、加工目がねじ溝１ａの連続方向に平行に形成され、ねじ軸１のねじ溝１ａの連続方向（すなわちボールの移動方向）の表面粗さＲａを０．０２μｍ以上０．２μｍ以下とすることができるので、低騒音のボールねじを製造することができる。ねじ溝１ａの連続方向の表面粗さＲａを良好とすれば、ねじ軸１のねじ溝１ａの連続方向に直交するねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxが比較的良好ではなくても、低騒音化を実現することができる。
【００２８】
また、上記のような本実施形態の仕上げ加工方法は、ねじ軸１のねじ溝１ａの仕上げ加工を短時間で行うことができるので、低騒音のボールねじを低コストで製造することができるとともに、量産性に優れている。
また、研削力の強い研磨工具（例えば、研磨剤の粒度が＃４００よりも粗いもの）を用いて研磨することが可能であり、このように研磨力の強い研磨工具を用いることで、短時間で加工することが可能となるため、本実施形態のボールねじの製造方法はボールねじを低コストで製造することができる。
このようにして製造されたねじ軸１と、一般的な方法で製造されたナット２、ボール３等の部品とを組み立てて、ボールねじを完成する。
【００２９】
なお、本実施形態は本発明の一例を示すものであり、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、円柱状素材１’は軸方向に移動させず、研磨工具１０を軸方向に移動させて仕上げ加工を行った例を示したが、研磨工具１０は軸方向に移動させず、円柱状素材１’を軸方向に移動させて仕上げ加工を行ってもよい。あるいは、研磨工具１０と円柱状素材１’の両方を軸方向に移動させて仕上げ加工を行ってもよい。
【００３０】
また、研磨工具１０の種類は、円板状であり、ねじ溝１ａを研磨できれば特に限定されるものではないが、例えば円板状のバフやブラシなどを用いることができる。なお、バフは、樹脂等からなる円板状ベース部材の少なくとも外周縁部に、研磨材を含浸させたものである。また、ブラシは、樹脂、金属等からなる円板状ベース部材の少なくとも外周縁部に、繊維状の毛材を植え込んだものである。
【００３１】
さらに、研磨工具１０は、外周縁部に研磨部が形成されていれば、円板状ではなくリング状でもよい。
さらに、研磨工具１０の直径は、ねじ溝１ａを研磨できれば特に限定されるものではないが、ねじ軸１の直径よりも大きいことが好ましい。これにより、使用するバフやブラシの毛足が長くなるため、よりねじ溝１ａの形状に沿った仕上げ加工をすることができる。また、ねじ溝１ａの底部まで十分に仕上げ加工を施すことが可能となる。なお、ここでねじ軸１の直径とは、ねじ軸１の外周面のうちねじ溝１ａが形成されていない部分の直径を意味する。
【００３２】
さらに、研磨工具１０の外周縁部の直角断面形状、つまり、周方向に直交する平面で切断した場合の断面形状が、ねじ溝１ａの直角断面形状、つまり、ねじ溝１ａの連続方向に直交する平面で切断した場合の断面形状に対応する形状となっていることが好ましい。これにより、ねじ溝１ａに対し、均一に研磨工具１０を接触させることが可能となる。
さらに、本実施形態においては、研磨工具１０と円柱状素材１’の接点がねじ溝１ａに沿って移動するように研磨工具１０を円柱状素材１’の軸方向に移動させたが、前記接点がねじ溝１ａに沿って移動するように研磨工具１０を移動させることが困難である場合には、円柱状素材１’の軸方向に直交する平面と研磨工具１０の板面１０ａとなす角度がリード角θよりもわずかに小さい角度となるように、研磨工具１０を円柱状素材１’に対して傾斜させて配置するとよい。
【００３３】
さらに、研磨工具１０の回転方向と円柱状素材１’の回転方向は、同一方向でもよいし、反対方向でもよい。
さらに、研磨工具１０による研磨は、１段で行ってもよいが、複数段に分けて行ってもよい。例えば、１段目に研削力の高い研磨工具１０を用いて荒削りし、２段目以降に研削力の低い研磨工具１０を用いて研磨して仕上げてもよい。
【００３４】
さらに、本実施形態においては、熱処理により付着したスケールの除去と仕上げ加工を、研磨工具１０を用いた研磨により行ったが、スケールの除去と仕上げ加工を別工程で行ってもよい。すなわち、ショットピーニング、バフ掛け、ブラシ掛け等の慣用の方法によりスケールの除去を行った後に、上記のような研磨工具１０を用いた仕上げ加工を行ってもよい。
【００３５】
さらに、ナット２のねじ溝２ａに対しても、本実施形態のねじ軸１のねじ溝１ａと同様に、ねじ溝２ａの連続方向に研磨し仕上げ加工を施してもよい。これにより、ナット２のねじ溝２ａの連続方向の表面粗さＲａを０．０２μｍ以上０．２μｍ以下とし、且つ、ナット２のねじ溝２ａの連続方向に直交するねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxを２．０μｍ以下とし、さらにナット２のねじ溝２ａの連続方向の表面粗さＲａをねじ溝直交方向の表面粗さＲmaxよりも小さくしてもよい。ねじ軸１のねじ溝１ａと共にナット２のねじ溝２ａの連続方向の表面粗さが良好になることにより、より低騒音のボールねじを製造することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１            ねじ軸
１’          円柱状素材
１ａ          ねじ溝
２            ナット
２ａ          ねじ溝
３            ボール
４            ボール転動路
１０          研磨工具
１０ａ        板面
【図１】
2015066672.tif 000003
【図２】
2015066672.tif 000004
【図３】
2015066672.tif 000005
【図４】
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