CN102869463A - 滚珠丝杠用螺母的制造方法以及滚珠丝杠 - Google Patents
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Abstract
提供一种滚珠丝杠用螺母的制造方法以及滚珠丝杠,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也不会损坏模具,利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接形成凹部,该凹部构成滚珠返回路径。通过采用模具的冲压法在螺母坯料(1)的内周面(11)形成S字状凹部(15、16),该模具具有坯料架(2)、凸轮驱动件(6)、凸轮滑动件(7、8)以及筒状部件(5)。凸轮驱动件(6)具有与凸轮滑动件(7、8)的斜面(71、81)同样倾斜度的斜面(61b、61d)。凸轮滑动件(7、8)具有与S字状凹部(15、16)对应的S字状凸部(73、83),该凸轮滑动件(7、8)保持于筒状部件(5)的贯通孔(52、53)。当以施加冲压的方式从上按压凸轮驱动件(6)时,凸轮滑动件(7、8)分别向径向外侧移动,S字状凸部(73、83)按压螺母坯料(1)的内周面而使其发生塑性变形。
Description
技术领域
本发明涉及构成滚珠丝杠的螺母的制造方法。此外,本发明涉及滚珠丝杠。
背景技术
滚珠丝杠具备:螺母,在其内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,在其外周面形成有螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠返回路径,其供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,该滚珠丝杠是通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动的装置。
这样的滚珠丝杠不仅用于通常的工业用机械的定位装置等,还使用于安装于汽车、摩托车、船舶等交通工具的电动致动器。
滚珠丝杠的滚珠返回路径有循环管方式及陀螺方式等,在陀螺方式的情况下,将形成有构成滚珠返回路径的凹部的陀螺嵌于螺母的贯通孔中。而在下述的专利文献1中记载了利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接形成构成滚珠返回路径的凹部(循环槽)。采用图19来说明该形成方法。
首先,准备这样的模具:具备圆筒状的加工头30,该加工头30具有与循环槽的形状对应的S状的凸部37、38。并且,将螺母坯料1以使其轴向朝水平方向的方式放置在台座200上,将加工头30放入到螺母坯料1的内部,并使凸部37、38朝上,对基端部30a和末端部30b进行固定。然后,在该状态下,通过对模具的上部件20施加冲压而使其下降,并将凸部37、38按压到螺母坯料1的内周面11上,从而使螺母坯料1的内周面11塑性变形。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许公开公报2008-281063A
专利文献2:日本特许公开公报2010-87071A
专利文献3:日本特许公开公报2010-275706A
专利文献4:日本特许公开公报2003-307263A
专利文献5:日本特许公开公报2000-297854A
专利文献6:日本特许公开公报2005-321059A
专利文献7:日本特许公开公报2008-267523A
专利文献8:日本特许公开公报2007-146874A
专利文献9:日本特许公开公报2004-108538A
专利文献10:日本特许公开公报2003-166616A
专利文献11:日本特许公开公报2004-3631A
专利文献12:日本特许公开公报2008-281064A
发明内容
发明所要解决的课题
但是,在专利文献1中记载的方法中,在螺母的轴向尺寸长、内径小的情况下,由于模具的加工头变得细长,因此存在强度不够而容易破损的问题。
该发明的课题在于提供一种作为利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接形成用于构成滚珠返回路径的凹部的方法,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也能够不损坏模具而形成所述凹部的方法以及具备通过该方法得到的螺母的滚珠丝杠。
用来解决课题的手段
为了解决所述课题,本发明的各方式由如下的结构构成。即,本发明的一个方式的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其中,滚珠丝杠具备:螺母,其在内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,其在外周面形成螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠返回路径,其在所述螺母的内周面形成为凹部,供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动,所述滚珠丝杠用螺母的制造方法的特征在于,通过采用凸轮机构的模具的冲压法,利用塑性加工在所述螺母坯料的内周面形成所述凹部,所述凸轮机构具有:凸轮驱动件,其***圆筒状的螺母坯料内,沿着螺母坯料的轴向移动;以及凸轮滑动件,其配置在所述螺母坯料与凸轮驱动件之间,并且形成有与所述凹部对应的凸部,借助所述凸轮驱动件的移动,所述凸部向所述螺母的径向移动。
在这样的本发明的一个方式的滚珠丝杠用螺母的制造方法中,优选在所述螺母的内周面形成多个所述凹部,并且与所述多个凹部对应的多个凸部中的至少一个形成于所述凸轮滑动件。
此外,优选采用如下模具进行冲压,作为所述模具,所述凸轮驱动件具有与所述螺母坯料的轴向平行的负载承受面,在所述凸轮驱动件以外的部件形成与所述负载承受面接触的负载承受面。此时,更优选采用如下模具进行冲压,作为所述模具,所述凸轮滑动件保持在配置于凸轮驱动件与螺母坯料之间的保持部件,在所述保持部件形成所述负载承受面。
并且,在本发明的一个方式的滚珠丝杠用螺母的制造方法中,通过改变形成于所述多个凸轮滑动件的凸部向所述螺母坯料的径向外侧的移动量,能够均等地形成所述多个凹部。
并且,在本发明的一个方式的滚珠丝杠用螺母的制造方法中,优选通过采用凸轮机构的模具的冲压法,所述凸轮机构具有:所述凸轮驱动件;所述凸轮滑动件;以及限制部件,其限制所述螺母坯料的轴向两端面和外周面,在承受所述外周面的内周面形成与所述凸部对应的凹部,通过利用所述凸部按压所述螺母坯料的内周面,在所述螺母坯料的内周面形成所述凹部,并使所述螺母坯料的外周部向所述限制部件的凹部突出。关于利用该方法制造的螺母,在与外周面的所述凹部对应的位置形成有突起,能够采用该螺母得到滚珠丝杠。
并且,在本发明的一个方式的滚珠丝杠用螺母的制造方法中,优选将所述螺母的外周面的一部分形成在如下位置:离螺母中心轴线的距离比所述螺母的外周面的另一部位的圆形部位的半径短,通过将所述凸部向所述螺母的内周面按压而成型所述凹部,使向所述螺母的外周面突出的突起形成在所述外周面的一部分上,将所述外周面的一部分形成为所述突起位于如下位置:距离所述突起的螺母中心轴线的距离比所述圆形的部位的半径短。
并且,优选容许由于所述凹部的成型而使所述螺母的材料避让,并且根据所述凹部的形状调整所述材料的避让。此时,优选根据所述凹部的形状调整材料向所述螺母的外周侧的避让、或材料向所述螺母的轴向端部侧避让。
并且,在本发明的一个方式的滚珠丝杠用螺母的制造方法中,优选将所述凸部向所述螺母的内周面按压而成型所述凹部,并且在所述螺母的内周面中的该凹部的外周成型塌边用凹部,该塌边用凹部用来减少由于通过所述凸部进行的塑性加工而产生的所述凹部的塌边。此时,优选至少与所述凹部的弯曲部位相邻地成型所述塌边用凹部。此外,优选根据所述塌边的量确定所述塌边用凹部的形状和深度。
并且,在本发明的一个方式的滚珠丝杠用螺母的制造方法中,优选将用来使所述凹部的塌边减少的余料部设置成使其从所述螺母的圆形的内周面突出,并将所述凸部向所述余料部按压而成型所述凹部。此时,所述余料部优选为相应于所述凹部的形状的形状。
并且,在本发明的一个方式的滚珠丝杠用螺母的制造方法中,优选在形成圆筒状的螺母坯料的内周面的所述凹部的位置形成截面形状包含在所述凹部的截面圆弧内的基底凹部后,在限制了所述螺母坯料的外周面和轴向一端面的状态下,通过向所述螺母坯料的径向外侧移动***于所述螺母坯料内的所述凸轮滑动件形成所述凹部。
并且,在本发明的一个方式的滚珠丝杠用螺母的制造方法中,优选具备如下工序:滚珠返回路径形成工序,在该工序中,如上述那样形成所述凹部;螺旋槽形成工序,在该工序中,在所述螺母的内周面以与所述凹部的端部连接的方式形成所述螺旋槽;以及毛边去除工序,在该工序中,对所述凹部与所述螺旋槽的交界部分以实施电刷加工及喷砂加工中的至少一个加工的方式去除毛边。
并且,本发明的另一个方式的第一滚珠丝杠,其具备:螺母,其在内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,其在外周面形成螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠循环槽,其供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动,所述第一滚珠丝杠的特征在于,所述滚珠循环槽的两侧面和沿轴向延伸的与各侧面连续的面的角部中的至少一部分形成圆弧。
并且,本发明的另一个方式的第二滚珠丝杠,其特征在于,所述第二滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面具有螺旋状的螺纹槽;螺母,其在内周面具有与所述丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽;多个滚珠,其能够自如滚动地装填在通过所述两螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动通道中;以及滚珠循环通道,其供所述滚珠以从所述滚珠滚动通道的终点返回到起点的方式循环,所述滚珠循环通道由使所述螺母的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽构成,并且具备能够保持润滑剂的润滑剂积存部,该润滑剂积存部由使所述凹槽的内表面的一部分凹陷而形成的凹部构成。
在这样的本发明的另一个方式的第二滚珠丝杠中,优选所述滚珠循环通道由作为与所述滚珠滚动通道的连接部分的两端部和所述两端部之间的中间部构成,由与所述滚珠循环通道的长度方向正交的平面切剖的所述润滑剂积存部的截面的面积中的与所述中间部相邻的部分比与所述端部相邻的部分大。
此外,优选所述滚珠循环通道弯曲,与配置在所述滚珠循环通道的弯曲的径向外侧的润滑剂积存部相比,配置在所述滚珠循环通道的弯曲的径向内侧的润滑剂积存部的由与所述滚珠循环通道的长度方向正交的平面切剖的截面的面积大。
并且,优选通过锻造同时形成构成所述滚珠循环通道的凹槽和构成所述润滑剂积存部的凹部。
并且,本发明的另一个方式的第三滚珠丝杠,其特征在于,所述第三滚珠丝杠具备利用如上所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法制造的螺母,所述滚珠返回路径的长度方向的至少一部分的在由与所述长度方向正交的平面切剖的情况下的截面形状大致呈V字状。
并且,本发明的另一个方式的第四滚珠丝杠,其特征在于,所述第四滚珠丝杠具备利用如上所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法制造的螺母,在所述螺母的螺旋槽与所述凹部的连接部分设置从所述凹部的周缘部向径向内侧突出的凸缘。
在这样的本发明的另一个方式的第四滚珠丝杠中,优选作为与所述螺母的螺旋槽的连接部分的所述凹部的两端部成为所述滚珠的直线状导入部,并且所述凸缘至少设置在所述直线状导入部的周缘部。
并且,优选所述凸缘的末端与所述螺母的径向中心之间的距离H为所述滚珠的中心轨迹圆直径(BCD:螺栓圆直径(bolt circle diameter))的1/2以下,将所述凸缘设置成不与所述丝杠轴的外周面接触。
发明效果
根据本发明的方法,作为利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接形成滚珠返回路径的方法,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也能够不损坏模具而形成所述凹部。
附图说明
图1是说明本发明的第一实施方式的第一例的图。
图2(a)是示出在第一实施方式的第一例中使用的凸轮滑动件与凸轮驱动件的嵌合状态的俯视图,(b)是示出凸轮滑动件的立体图,(c)是示出凸轮驱动件的立体图。
图3是说明本发明的第一实施方式的第一例的变形例的图。
图4是说明本发明的第一实施方式的第二例的图。
图5(a)是示出在第一实施方式的第二例中使用的凸轮滑动件的俯视图,(b)是立体图,(c)是示出凸轮驱动件的立体图。
图6是说明本发明的第一实施方式的第二例的变形例的图。
图7是说明本发明的第一实施方式的第三例的图。
图8是示出在第一实施方式的第三例中使用的凸轮驱动件的立体图。
图9(a)是示出在第一实施方式的第三例中使用的筒状部件的俯视图,(b)是其A-A剖视图,(c)是示出凸轮滑动件的俯视图。
图10是说明第一实施方式的第三例的第一变形例的图,(a)是示出凸轮滑动件的保持部件的俯视图,(b)是其A-A剖视图。
图11是说明第一实施方式的第三例的第二变形例的图。
图12是说明第一实施方式的第三例的第三变形例的图。
图13是说明第一实施方式的第三例的第四变形例的图。
图14是说明本发明的第一实施方式的第四例的图。
图15是示出在第一实施方式的第四例中使用的凸轮驱动件的图,(a)是立体图,(b)是(a)的A箭头方向视图,(c)是(b)的B-B剖视图。
图16(a)是在第一实施方式的第四例中使用的筒状部件的俯视图,(b)是其A-A剖视图,(c)是示出凸轮滑动件的俯视图。
图17是说明第一实施方式的第四例的变形例的图,(a)是示出凸轮滑动件的保持部件的俯视图,(b)是其A-A剖视图。
图18是说明第一实施方式的第四例的变形例的图。
图19是说明专利文献1的方法的图。
图20是说明本发明的第二实施方式的第一例的图。
图21是说明本发明的第二实施方式的第二例的图。
图22是说明本发明的第三实施方式的一个示例的图。
图23(a)是示出在第三实施方式中使用的凸轮驱动件的立体图,(b)是示出凸轮滑动件的俯视图,(c)是立体图。
图24(a)是示出在第三实施方式中使用的构成限制部件的分割体的俯视图,(b)是其A-A剖视图。
图25(a)是示出利用第三实施方式的方法形成S字状凹部和突起的螺母坯料的主视图,(b)是其A-A剖视图,(c)是其B箭头方向视图,(d)是其立体图。
图26是示出通过第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法成型S槽的螺母坯料的形状的图。
图27是说明为第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法、且通过冲头进行塑性加工而在螺母的内周面成型S字状的循环槽的方法。
图28是示出通过第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法成型S槽的螺母坯料的形状的图。
图29是示出滚珠丝杠的剖视图。
图30是示出成型S字状的循环槽的螺母坯料的形状的图。
图31是示出通过第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的变形例成型S槽的螺母坯料的形状的主视图及纵剖视图。
图32是示出通过第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的变形例成型S槽的螺母坯料的形状的主视图及纵剖视图。
图33是示出通过第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的另一个变形例成型S槽的螺母坯料的形状的主视图及纵剖视图。
图34是示出通过第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的另一个变形例成型S槽的螺母坯料的形状的主视图及纵剖视图。
图35是示出通过第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的另一个变形例成型S槽的螺母坯料的形状的主视图及纵剖视图。
图36是示出通过第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的另一个变形例成型S槽的螺母坯料的形状的主视图及纵剖视图。
图37是示出通过第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的另一个变形例成型S槽的螺母坯料的形状的主视图及纵剖视图。
图38是示出通过第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的另一个变形例成型S槽的螺母坯料的形状的主视图及纵剖视图。
图39是说明通过冲头进行塑性加工而在螺母的内周面直接形成S字状的循环槽的方法的图。
图40是说明塌边的产生构造的图。
图41是说明塌边的产生构造的另一个图。
图42是示出用来实现第五实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的结构的图。
图43是示出形成于限制模具的内周面的材料避让部的图。
图44是示出滚珠丝杠的剖视图。
图45是示出螺母的剖视图。
图46是说明第五实施方式的作用、效果等的图。
图47是示出第五实施方式的变形例的图。
图48是示出用来实现第六实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的结构的图。
图49是示出成型有S字状的循环槽及凹陷部的螺母的内周面的图。
图50是说明第六实施方式的作用、效果等的图。
图51是示出第六实施方式的变形例的图。
图52是示出通过第七实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法成型S槽的螺母坯料的形状的图。
图53是示出通过第七实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法成型S槽的螺母坯料的形状的图。
图54是示出滚珠丝杠的剖视图。
图55是示出通过第七实施方式的变形例的滚珠丝杠螺母的制造方法成型S槽的螺母坯料的形状的图。
图56是示出通过第七实施方式的变形例的滚珠丝杠螺母的制造方法成型S槽的螺母坯料的形状的图。
图57(a)是第八实施方式的第一例的滚珠丝杠的剖视图,(b)是示出螺母的内周面的S字状循环通道的剖视图。
图58(a)是形成S字状循环通道的夹具的立体图,(b)是夹具的俯视图,(c)是夹具的侧视图。
图59(a)是示出螺母与夹具的关联的侧视图,(b)是示出螺母与夹具的关联的主视图。
图60是示出第八实施方式的第二例的滚珠丝杠的螺母的内周面的S字状循环通道的剖视图。
图61是第八实施方式的第二例的滚珠丝杠的形成S字状循环通道的夹具的立体图。
图62是示出第八实施方式的第三例的滚珠丝杠的螺母的凸缘高度与BCD的关系的图。
图63(a)是在第八实施方式的第四例的滚珠丝杠中形成S字状循环通道的夹具的俯视图,(b)是(a)的E-E剖视图,(c)是(b)的主要部分放大剖视图。
图64(a)是在第八实施方式的第五例的滚珠丝杠中形成S字状循环通道的夹具的俯视图,(b)是(a)的F-F剖视图,(c)是(b)的G-G剖视图,(d)是(b)的主要部分放大剖视图。
图65(a)是以往的滚珠丝杠的具备多个S字状循环通道的螺母的主视图,(b)是(a)的C-C剖视图,(c)是(a)的B-B剖视图。
图66(a)是以往的滚珠丝杠的具备同相位的S字状循环通道的螺母的主视图,(b)是(a)的D-D剖视图。
图67是说明第九实施方式的滚珠丝杠的结构的剖视图。
图68是螺母的主要部分剖视图。
图69是滚珠循环通道的放大剖视图。
图70是从图68中的A箭头方向观察螺母的凹槽的放大图。
图71是示出滚珠循环通道的端部的截面形状的凹槽的剖视图。
图72是示出滚珠循环通道的中间部的截面形状的凹槽的剖视图。
图73是示出滚珠滚动通道的截面形状的螺纹槽的剖视图。
图74是说明滚珠丝杠的制造方法的工序图。
图75是说明滚珠循环通道与滚珠转动通道的交界部分的螺母的剖视图。
图76是说明第十实施方式的第一例的方法的图。
图77是说明在第十实施方式的第一例的方法中采用的、利用采用冲头的锻造加工法形成一个滚珠循环槽的方法的图。
图78是说明在第十实施方式的第一例的方法中采用的、利用采用冲头的锻造加工法一次性地形成多个滚珠循环槽的方法的图。
图79是说明第十实施方式的第二例的方法的图。
图80是示出第十一实施方式的第一例的滚珠丝杠的侧视图。
图81是示出构成图80中的滚珠丝杠的陀螺的立体图。
图82是图80中的A-A剖视图。
图83是示出第十一实施方式的第二例的滚珠丝杠的侧视图。
图84是图83中的A-A剖视图。
图85是示出在制造图84中的螺母的方法的一个示例中使用的、模具的结构部件的立体图。
图86是说明滚珠循环槽的功能的图。
图87是说明图86中的A部和B部的滚珠的动作的图。
图88是说明第十二实施方式的第一例的滚珠丝杠的结构的图、是从图68中的A箭头方向观察螺母的凹槽和凹部的放大图。
图89是图88中的凹槽的B-B剖视图。
图90是从图68中的A箭头方向观察第十二实施方式的第二例的滚珠丝杠的凹槽和凹部的放大图。
图91是图90中的凹槽和凹部的C-C剖视图。
图92是图90中的凹槽和凹部的D-D剖视图。
图93是从图68中的A箭头方向观察第十二实施方式的第三例的滚珠丝杠的凹槽和凹部的放大图。
图94是说明第十三实施方式的滚珠丝杠的结构的图、是示出除去了毛边的边界部分的螺母的放大剖视图。
图95是说明通过电刷加工进行的毛边去除工序的图。
图96是说明通过喷砂加工进行的毛边去除工序的图。
图97是示出在以往的陀螺式滚珠丝杠中在螺母与陀螺的交界部分产生的阶梯差的放大剖视图。
图98是电动助力转向装置的转向齿轮的局部剖视图。
具体实施方式
下面,参照附图详细地说明本发明的滚珠丝杠用螺母的制造方法及滚珠丝杠的实施方式。
[第一实施方式]
[第一例]
如图1所示,在第一例中使用的模具具备:坯料架,其具有保持螺母坯料1的凹部21;以及凸轮滑动件3和凸轮驱动件4,它们配置于螺母坯料1的内部。
如图2(a)及(b)所示,凸轮滑动件3是具有外周面31和与轴向平行的平面32的大致半圆柱状部件,构成外周面31的圆的直径比构成螺母坯料1的内周面11的圆11a的直径稍小。在凸轮滑动件3的平面32,在径向的中央部形成有沿轴向延伸的斜面33。该斜面33相当于将轴向一端(上端)的凹部34的底面线34a和构成平面32的下端的线32d连结而成的平面。此外,与构成滚珠返回路径的S字状凹部对应的S字状凸部35形成于凸轮滑动件3的外周面31。
如图2(c)所示,凸轮驱动件4是长条的板状部件,一个侧面41为与凸轮滑动件3的斜面33同样倾斜度的斜面。另一个侧面42为沿着构成螺母坯料1的内周面11的圆11a的圆周面。凸轮驱动件4的轴向尺寸比凸轮滑动件3的轴向尺寸长。此外,凸轮驱动件4的厚度比相当于凸轮滑动件3的凹部34的开口宽度(斜面33的两侧面间的尺寸)的厚度稍薄。
凸轮滑动件3的斜面31和凸轮驱动件4的倾斜的侧面41构成模具的凸轮机构。
采用该模具,利用如下的方法在螺母坯料1的内表面形成用于构成滚珠返回路径的S字状凹部。
首先,在坯料架2的凹部21配置螺母坯料1,以使凹部34侧朝上并使S字状凸部35朝螺母坯料1的内周面11的方式将凸轮滑动件3***到螺母坯料1的内部。然后,将凸轮驱动件4***到凸轮滑动件3与螺母坯料1之间。此时,将凸轮驱动件4的侧面41侧的部分嵌入到凸轮滑动件3的凹部34中,并使凸轮滑动件3的斜面33与凸轮驱动件4的倾斜的侧面41接触。图1(a)示出了该状态。
接下来,当以施加冲压的方式从上按压凸轮驱动件4时,力从凸轮驱动件4的倾斜的侧面41被传递至凸轮滑动件3的斜面33。随之,凸轮驱动件4的朝下的力被转换成使凸轮滑动件3向径向外侧移动的力,形成于凸轮滑动件3的S字状凸部35按压螺母坯料1的内周面11而使其发生塑性变形。图1(b)示出了该状态。
由此,在螺母坯料1的内周面11形成了构成滚珠返回路径的S字状凹部15。
因此,根据该实施方式的方法,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也能够不使凸轮驱动件4产生破损而形成S字状凹部15。
再者,当在螺母坯料1的内周面11形成两个S字状凹部的情况下,在利用上述方法形成一个S字状凹部15后,拔出凸轮驱动件4和凸轮滑动件3后再使用凸部35在轴向的位置不同的另一凸轮滑动件3,并再度***凸轮驱动件4而进行上述方法。在形成三个以上S字状凹部的情况下,重复上述动作。由此,能够在螺母坯料1的在轴向上不同、在内周面11的周向上不同的位置形成多个S字状凹部。
此外,通过在凸轮滑动件3的外周面设置多个S字状凸部,通过进行一次从上按压凸轮驱动件4的操作就能够形成多个S字状凹部。在图3的示例中,在凸轮滑动件3的外周面,将两个S字状凸部35、36设置在螺母坯料1的在轴向上不同且在内周面11的周向上相同的位置。由此,在螺母坯料1的内周面11的轴向上不同且周向上相同的位置形成两个S字状凹部15、16。
[第二例]
如图4所示,在第二例中使用的模具具备:坯料架2,其具有保持螺母坯料1的凹部21;一对凸轮滑动件3,它们***到螺母坯料1的内部;以及凸轮驱动件4,其配置在两凸轮滑动件3之间。
如图5(a)及(b)所示,各凸轮滑动件3是具有直径比螺母坯料1的内径稍小的外周面31的大致半圆柱状部件,构成外周面31的相反面的线32比螺母坯料1的内径小。因此,如图5(a)所示,当与构成螺母坯料1的内周面11的圆11a对合地配置两凸轮滑动件3的外周面31时,在两凸轮滑动件3的线32之间产生间隙32a。
在两凸轮滑动件3的对置面(沿着线32的面)32b,在线32的中央部形成有沿轴向延伸的斜面33。在该斜面33的两侧形成有沿轴向延伸的槽39。斜面33相当于将轴向一端(上端)的凹部34的底面线34a和下端的线32连结而成的平面。此外,与构成两个滚珠返回路径的S字状凹部对应的S字状凸部35、36分别形成于各凸轮滑动件3的外周面31。
如图5(c)所示,凸轮驱动件4为如下形状:在长条的四棱柱的彼此平行的一对侧面呈凹状地形成有沿轴向倾斜的斜面41a和与轴向平行的平行面42a,在斜面41a及平行面42a的宽度方向两侧留有板状的侧板部43。凸轮驱动件4的斜面41a的倾斜度及宽度与凸轮滑动件3的斜面33相同。侧板部43的板厚的尺寸比凸轮滑动件3的槽39的宽度稍小。
即,凸轮驱动件4由楔状部41、板状部42以及一对侧板部43构成,所述楔状部41由一对斜面41a构成,所述板状部42由一对平行面42a构成。由于楔状部41的靠板状部42侧的端部的厚度(斜面41a之间的尺寸)比板状部42的厚度厚,因此在两者的交界处存在阶梯差面44。此外,凸轮驱动件4的末端部由板状部42和其两侧的侧板部43构成为H形。
凸轮滑动件3的斜面33和凸轮驱动件4的斜面41a构成模具的凸轮机构。
在坯料架2的底板部的中心形成有容纳凸轮驱动件4的H形的末端部的H形的贯通孔22。在H形的贯通孔22中,凸轮驱动件4的末端部的板状部42容纳在与H的横杆对应的壁面22a之间,凸轮驱动件4的侧板部43容纳在与H的纵杆对应的壁面22b之间。
采用该模具,利用如下方法,在螺母坯料1的内表面形成用于构成滚珠返回路径的S字状凹部。
首先,在坯料架2的凹部21配置螺母坯料1,以使两斜面33彼此面对的方式将一对凸轮滑动件3***到螺母坯料1的内部。然后,将凸轮驱动件4从板状部42侧***到两凸轮滑动件3的凹部34之间,将板状部42的末端***到贯通孔22中。图4(a)示出了该状态。
接下来,当以施加冲压的方式从上按压凸轮驱动件4时,力从凸轮驱动件4的斜面41a被传递至凸轮滑动件3的斜面33。随之,凸轮驱动件4的朝下的力被转换成使各凸轮滑动件3向径向外侧移动的力,形成于各凸轮滑动件3的S字状凸部35、36按压螺母坯料1的内周面11而使其发生塑性变形。图4(b)示出了该状态。
由此,在螺母坯料1的内周面11形成了构成两个滚珠返回路径的S字状凹部15、16。此时,凸轮驱动件4的H形的末端部被坯料架2的H形的贯通孔22引导。此外,利用坯料架2的壁面22a与凸轮驱动件4的板状部42的平行面42a的接触、坯料架2的壁面22b与凸轮驱动件4的侧板部43的板宽方向端面43a的接触、以及凸轮滑动件3的槽39的槽底部39a与凸轮驱动件4的侧板部43的板宽方向端面43a的接触来承受传递至凸轮滑动件3的径向的力的反作用力(由与反作用力垂直的面承受)。由此,由于在反作用力的延长线上及其轴向的附近承受所述反作用力,因此能够减小凸轮驱动件4受到的弯曲力矩。此外,传递至凸轮滑动件3的径向的力的反作用力不作用于螺母坯料1。
因此,根据该第二例的方法,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也能够不使凸轮驱动件4产生破损而同时形成两个S字状凹部15、16。此外,由于模具的结构简单,因此是坚固的,适合作为大量生产相同产品的方法。
再者,在该第二例中,在一对凸轮滑动件3的外周面分别设置有一个S字状凸部35、36,但也可以分别设置多个S字状凸部。在图6的示例中,在一个凸轮滑动件3A的外周面设置两个S字状凸部35、35a,在另一个凸轮滑动件3B的外周面设置两个S字状凸部36、36a。
凸轮滑动件3A的两个S字状凸部35、35a的配置在螺母坯料1的轴向上不同、在内周面11的周向上是相同的。凸轮滑动件3B的两个S字状凸部36、36a的配置在螺母坯料1的轴向上不同,在内周面11的周向上是相同的。并且,四个S字状凸部35、35a、36、36a的配置在螺母坯料1的轴向上全部不同。
由此,通过进行一次从上按压凸轮驱动件4的操作,能够在螺母坯料1的内周面11形成四个S字状凹部15、15a、16、16a。在该例中,四个S字状凹部15、15a、16、16a的形成位置在螺母坯料1的轴向上全部不同,在内周面11的周向上每两个相同。
[第三例]
如图7所示,在该第三例中使用的模具具有:坯料架2,其具有保持螺母坯料1的凹部21;筒状部件(凸轮滑动件的保持部件)5,其***于螺母坯料1的内部;凸轮驱动件6,其***于筒状部件5的中心孔51中;以及凸轮滑动件7、8,它们配置在筒状部件5的贯通孔52、53中。
如图8所示,凸轮驱动件6由形成为长条的板状的主体部61和圆柱状的末端部62构成。主体部61的一侧面成为自末端部62侧起与轴向平行的第一平行面61a、相对于轴向倾斜的斜面61b以及第二平行面61c。主体部61的另一侧面成为自末端部62侧起相对于轴向倾斜的斜面61d以及与轴向平行的平行面61e。另一侧面的斜面61d与平行面61e的交界处于比一侧面的平行面61a与斜面61b的交界稍靠末端部62侧。构成末端部62的圆柱的直径与主体部61的下端(靠末端部62侧)的宽度相同。
筒状部件5具有比螺母坯料1的内周面稍小的外周面。如图9(a)、(b)所示,筒状部件5的中心孔51具有在轴向上形状变化的矩形的截面形状。作为形成该中心孔51的面,形成有与轴向平行的平行面51a~51e。
平行面51a~51c是用于配置凸轮驱动件6的一侧面的面,在平行面51a与平行面51b之间形成有阶梯部51f。贯通孔52以该阶梯部51f为下端向筒状部件5的径向贯穿。平行面51d、51e是用于配置凸轮驱动件6的另一侧面的面,在平行面51d的与平行面51c对置的位置形成有向筒状部件5的径向贯穿的贯通孔53。构成平行面51d与平行面51e的交界的阶梯部51g成为贯通孔53的下端。
凸轮滑动件7、8是大致梯形柱状的部件,其具有与凸轮驱动件6的斜面61b、61d相同的斜面71、81,如图9(c)所示,斜面71、81的相反侧为与构成螺母坯料1的内周面11的圆11a对应的圆周面72、82。在该圆周面72、82形成有与构成滚珠返回路径的S字状凹部对应的S字状凸部73、83。
凸轮驱动件6的主体部61的轴向尺寸比筒状部件5的轴向尺寸长。
凸轮滑动件7的斜面71和凸轮驱动件6的斜面61b、以及凸轮滑动件8的斜面81和凸轮驱动件6的斜面61d构成模具的凸轮机构。
凸轮驱动件6的平行面61c和筒状部件5的平行面51a、凸轮驱动件6的平行面61a和筒状部件5的平行面51c、以及凸轮驱动件6的平行面61e和筒状部件5的平行面51d分别成为彼此接触的负载承受面。
在坯料架2的底板部的中心,作为连续的贯通孔形成有容纳凸轮驱动件6的末端部62的圆孔22b、以及容纳凸轮驱动件6的主体部61的靠末端部62侧的矩形孔22c。
采用该模具,利用如下方法在螺母坯料1的内表面形成用于构成滚珠返回路径的S字状凹部。
首先,在将螺母坯料1配置于坯料架2的凹部21中后,将筒状部件5***到螺母坯料1的内部,在该筒状部件5中,凸轮滑动件7、8以使凸部73、83朝外侧的方式被保持在贯通孔52、53中。然后,将凸轮驱动件6从末端部62侧***到筒状部件5的中心孔51中,并将凸轮驱动件6的末端部62***到坯料架2的贯通孔22b、22c中。图7(a)示出了该状态。
接下来,当以施加冲压的方式从上按压凸轮驱动件6时,力分别从凸轮驱动件6的斜面61b被传递至凸轮滑动件7的斜面71、从凸轮驱动件6的斜面61d被传递至凸轮滑动件8的斜面81。随之,凸轮驱动件6的朝下的力被转换成使凸轮滑动件7、8分别向径向外侧移动的力,形成于凸轮滑动件7、8的S字状凸部73、83按压螺母坯料1的内周面11而使其发生塑性变形。图7(b)示出了该状态。
由此,在螺母坯料1的内周面11形成了构成两个滚珠返回路径的S字状凹部15、16。此时,凸轮驱动件6的末端部62被坯料架2的底部件22的贯通孔22b引导。此外,通过筒状部件5的平行面51d与凸轮驱动件6的平行面61e接触来承受被传递至凸轮滑动件7的径向的力的反作用力(由反作用力的延长线上的与反作用力垂直的面承受)。此外,利用筒状部件5的平行面51c与凸轮驱动件6的平行面61a的接触、以及筒状部件5的平行面51a与凸轮驱动件6的平行面61c的接触来承受被传递至凸轮滑动件8的径向的力的反作用力(由反作用力的延长线上的与反作用力垂直的面承受)。因此,能够减小凸轮驱动件6受到的弯曲力矩。
因此,根据该第三例中的方法,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也能够不使凸轮驱动件6产生破损而同时形成两个S字状凹部15、16。此外,只要螺母坯料1的内径相同就能够将圆筒部件5和凸轮驱动件6作为通用部件使用,由于通过准备S字状凸部73、83不同的凸轮滑动件7、8从而能够形成形状不同的多种S字状凹部,因此适合作为生产少量多品种的方法。此外,由于仅更换凸轮滑动件7、8就能够进行最容易产生磨损、变形的S字状凸部的更换,因此还具有在维护方面的优点。
再者,在该第三例中,作为凸轮滑动件的保持部件,使用了图9(a)、(b)所示的筒状部件5,但为了缓和在推出凸轮滑动件7、8时施加于筒状部件5的欲向径向外侧扩张的力,优选自筒状部件5的外周圆至中心孔51设置沿轴向整体延伸的刻痕。
在图10的示例中,与平行面51a~51e平行地沿着筒状部件5的外周圆的直径刻有两条该刻痕54。即,图10(a)、(b)所示的凸轮滑动件的保持部件由分割体5A、5B构成,该分割体5A、5B为筒状部件5由沿着外周圆的直径的面被分割成两部分而形成的形状。通过使用由这样的分割体5A、5B构成的部分作为凸轮滑动件的保持部件,与使用筒状部件5的情况相比不易破损。
此外,在该第三例中,如图7所示,使用了在外周面具有一个S字状凸部73、83的凸轮滑动件7、8,但既可以使用在外周面具有多个S字状凸部的凸轮滑动件,也可以使用三个以上在外周面具有一个S字状凸部的凸轮滑动件。
在图11的示例中,在一个凸轮滑动件7的外周面设置了两个S字状凸部73、73a,在另一个凸轮滑动件8的外周面设置了两个S字状凸部83、83a。与图7中的情况相比,凸轮滑动件7、8的轴向尺寸大,以与之对应的尺寸形成有保持部件5的贯通孔52、53。此外,将凸轮驱动件6的斜面61b、61d形成为与凸轮滑动件7、8的斜面71、81对应。
凸轮滑动件7的两个S字状凸部73、73a的配置在螺母坯料1的轴向上不同、在内周面11的周向上是相同的。凸轮滑动件8的两个S字状凸部83、83a的配置在螺母坯料1的轴向上不同,在内周面11的周向上是相同的。并且,四个S字状凸部73、73a、83、83a的配置在螺母坯料1的轴向上全部不同。
因此,在图11的示例中,通过进行一次从上按压凸轮驱动件6的操作,能够在螺母坯料1的内周面11形成四个S字状凹部15、15a、16、16a。在该例中,四个S字状凹部15、15a、16、16a的形成位置在螺母坯料1的轴向上全部不同,在内周面11的周向上每两个相同。
此外,在图11的示例中,在S字状凸部73的轴向上的位置,通过筒状部件5的平行面51d与凸轮驱动件6的平行面61e接触来承受被传递至凸轮滑动件7的径向的力的反作用力(由反作用力的延长线上的与反作用力垂直的面承受)。利用凸轮滑动件8的两个S字状凸部83、83a与螺母坯料1的内周面11的接触点来承受作用于S字状凸部73a的径向的力的反作用力。
利用凸轮滑动件7的两个S字状凸部73、73a与螺母坯料1的内周面11的接触点来承受被传递至凸轮滑动件8并作用于S字状凸部83a的径向的力的反作用力。利用筒状部件5的平行面51c与凸轮驱动件6的平行面61a的接触来承受作用于S字状凸部83的径向的力的反作用力(由反作用力的延长线上的轴向的附近的与反作用力垂直的面承受)。因此,能够减小凸轮驱动件6受到的弯曲力矩。
在图12的示例中,使用了四个具有一个S字状凸部的凸轮滑动件。具体来说,在与图7中的凸轮滑动件7在周向上相同的位置、在轴向上不同的位置配置凸轮滑动件7B,在与凸轮滑动件8在周向上相同的位置、在轴向上不同的位置配置凸轮滑动件8B。
在凸轮驱动件6,除了形成有与凸轮滑动件7、8的斜面71、81对应的斜面61b、61d以外,还形成有与凸轮滑动件7B、8B的斜面71B、81B对应的斜面61f、61g。在筒状部件5,除了形成有用来配置凸轮滑动件7、8的贯通孔52、53以外,还形成有用来配置凸轮滑动件7B、8B的贯通孔52a、53a。
关于图12中的模具,由于在凸轮驱动件6的斜面61b、61f之间以及斜面61g、61d之间形成有阶梯差面61i、61j,因此需要将凸轮驱动件6和全部凸轮滑动件在装入到筒状部件5中后再***到螺母坯料1的内部。
形成于四个凸轮滑动件7、8、7B、8B的S字状凸部73、83、73b、83b的配置在螺母坯料1的轴向上全部不同,在内周面11的周向上每两个相同。
因此,在图12的示例中,通过进行一次从上按压凸轮驱动件6的操作,能够在螺母坯料1的内周面11形成四个S字状凹部15、15a、16、16a。在该例中,四个S字状凹部15、15a、16、16a的形成位置在螺母坯料1的轴向上全部不同,在内周面11的周向上每两个相同。
并且,图13中示出了如下示例:采用模具形成一个S字状凹部15,该模具具有:与图7中的筒状部件5类似的筒状部件(凸轮滑动件的保持部件)50;与图7中的凸轮驱动件6类似的凸轮驱动件6A;以及一个凸轮滑动件7。
在图13的示例中,利用筒状部件50保持一个凸轮滑动件7,在筒状部件50,形成有贯通孔52,但未形成贯通孔53。关于凸轮驱动件6,没有斜面61d,平行面(负载承受面)61e延伸至末端部62的附近,具有阶梯差面61h。此外,与凸轮驱动件6的平行面61e接触的平行面(负载承受面)51d形成于筒状部件50。
因此,在从上按压凸轮驱动件6A并将力从凸轮驱动件6A的斜面61b传递至凸轮滑动件7的斜面71从而使凸轮滑动件7向径向外侧移动时,通过筒状部件50的平行面51d与凸轮驱动件6A的平行面61e接触来承受被传递至凸轮滑动件7的径向的力的反作用力(由反作用力的延长线上的与反作用力垂直的面承受)。再者,在第一实施方式的情况下,螺母坯料1的内周面11为反作用力的延长线上的与反作用力垂直的面。
关于图13中的示例,与如第一例那样不使用筒状部件50的情况相比,只要螺母坯料1的内径相同就能够将圆筒部件50和凸轮驱动件6A作为通用部件使用,由于通过准备S字状凸部73不同的凸轮滑动件7就能够形成形状不同的多种S字状凹部,因此适合作为生产少量多品种的方法。此外,由于仅更换凸轮滑动件7就能够进行最容易产生磨损、变形的S字状凸部的更换,因此还具有在维护方面的优点。
此外,在图11至13的示例中,也通过使用如图10所示的由分割体5A、5B构成的部分作为凸轮滑动件的保持部件来替代筒状部件5、50,能够使得不易破损。在周向上多个部位配置凸轮滑动件的情况下,优选刻上刻痕54,以便使用于配置各凸轮滑动件的部分(图10中的贯通孔52、53)分离。即,例如,在凸轮滑动件在周向上三等分地配置的情况下,优选采用分割成三部分的形状的分割体。
[第四例]
如图14所示,在该第四例中使用的模具具有:坯料架2,其具有保持螺母坯料1的凹部21;筒状部件(凸轮滑动件的保持部件)9,其***于螺母坯料1的内部;凸轮驱动件60,其***于筒状部件9的中心孔91中;以及凸轮滑动件7A、8A,其配置于筒状部件9的贯通孔92、93中。在坯料架2的凹部21的中心形成有保持筒状部件9的末端部的凹部21a。
如图15所示,凸轮驱动件60由形成为长条的四棱柱状的主体部63和圆柱状的末端部62构成。在主体部63的两侧面64、65的靠末端部62侧的位置形成有凹部66、67。在一个侧面64侧的凹部66,自末端部62侧起形成有与轴向平行的平行面66a以及相对于轴向倾斜的斜面66b。在另一侧面65侧的凹部67形成有相对于轴向倾斜的斜面67a。
另一侧面65的凹部67的起始位置(平行面65与斜面67a的交界)处于比一个侧面的平行面66a与斜面66b的交界稍靠末端部62侧。构成末端部62的圆柱的直径与在主体部63的下端(末端部62侧)处的凹部66的底面和凹部67的底面之间的间隔相同。这些事项不是必要的,但由于通过这样做使末端部62以及主体部63的靠近末端部62的部分的强度提高,因此是优选的。
筒状部件9具有比螺母坯料1的内周面稍小的外周面。如图16(a)、(b)所示,筒状部件9的中心孔91具有与凸轮驱动件60的主体部63对应的截面形状。形成该中心孔91的与轴向平行的平行面91a、91b成为支撑凸轮驱动件60的与轴向平行的侧面64、65的面(负载承受面)。
如图16(c)所示,凸轮滑动件7A、8A是如下形状的部件:在具有斜面71、81的大致梯形柱状部的外侧存在具有圆周面72、82的弓形柱状部,在圆周面72、82形成有与构成滚珠返回路径的S字状凹部对应的S字状凸部73、83。斜面71、81的倾斜度与凸轮驱动件60的斜面66b、67a相同,圆周面72、82与以圆11a示出的螺母坯料1的内周面11大致相同。
凸轮驱动件60的主体部63的轴向尺寸比筒状部件9的轴向尺寸长。
凸轮滑动件7A的斜面71和凸轮驱动件60的斜面66b、以及凸轮滑动件8A的斜面81和凸轮驱动件60的斜面67a分别构成模具的凸轮机构。在坯料架2的底板部的中心形成有容纳凸轮驱动件60的末端部62的圆形的贯通孔23。
采用该模具,利用如下方法在螺母坯料1的内表面形成用于构成滚珠返回路径的S字状凹部。
首先,在将螺母坯料1配置于坯料架2的凹部21中后,将筒状部件9***到螺母坯料1的内部并将其末端部配置在凹部21a中,在该筒状部件9中,凸轮滑动件7A、8A以使凸部73、83朝外侧的方式被保持在贯通孔92、93中。然后,将凸轮驱动件60从末端部62侧***到筒状部件9的中心孔91中,并使凸轮驱动件60的末端部62进入到坯料架2的贯通孔23中。图14(a)示出了该状态。
接下来,当以施加冲压的方式从上按压凸轮驱动件60时,力分别从凸轮驱动件60的斜面66b被传递至凸轮滑动件7A的斜面71、从凸轮驱动件60的斜面67a被传递至凸轮滑动件8A的斜面81。随之,凸轮驱动件60的朝下的力被转换成分别使凸轮滑动件7A、8A向径向外侧移动的力,形成于凸轮滑动件7A、8A的S字状凸部73、83按压螺母坯料1的内周面11而使其发生塑性变形。图14(b)示出了该状态。
由此,在螺母坯料1的内周面11形成了构成两个滚珠返回路径的S字状凹部15、16。此时,凸轮驱动件60的末端部62被坯料架2的贯通孔23引导。此外,通过筒状部件9的平行面91b与凸轮驱动件60的侧面65接触来承受被传递至凸轮滑动件7A的径向的力的反作用力(由反作用力的延长线上的与反作用力垂直的面承受)。此外,利用筒状部件9的平行面91a与凸轮驱动件60的侧面64的平行面66a的两侧部分64a接触来承受被传递至凸轮滑动件8A的径向的力的反作用力(由在与反作用力相同轴向位置、在反作用力的延长线上的附近、并且与反作用力垂直的面承受)。因此,能够减小凸轮驱动件60受到的弯曲力矩。
因此,根据该第四例中的方法,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也能够不使凸轮驱动件60产生破损而同时形成两个S字状凹部15、16。此外,与在第三例中使用的凸轮驱动件6以及保持部件5相比,在该第四例的方法中使用的凸轮驱动件60以及保持部件9的负载承受面的面积大,因此,与第三例中的方法相比,凸轮驱动件不易产生破损。
再者,由于在轴向整体设有负载承受面(筒状部件9的平行面91a、91b以及凸轮驱动件60的侧面63、64),因此即使在形成于螺母坯料1的两个S字状凹部15、16的轴向间隔窄的情况下,也能够足够承受传递至凸轮驱动件的径向的力的反作用力。
此外,只要螺母坯料1的内径相同就能够将圆筒部件9和凸轮驱动件60作为通用部件使用,由于通过准备S字状凸部73、83不同的凸轮滑动件7A、8A就能够形成形状不同的多种S字状凹部,因此适合作为生产少量多品种的方法。此外,由于仅更换凸轮滑动件7A、8A就能够进行最容易产生磨损、变形的S字状凸部的更换,因此还具有在维护方面的优点。
再者,在该第四例中,作为凸轮滑动件的保持部件,使用了如图16(a)、(b)所示的筒状部件9,但为了缓和在推出凸轮滑动件7A、8A时施加于筒状部件9的欲向径向外侧扩张的力,优选自筒状部件9的外周圆至中心孔91设置沿轴向整体延伸的刻痕。
在图17的示例中,与平行面91a、91b平行地沿着筒状部件9的外周圆的直径刻有两条该刻痕94。即,图17(a)、(b)所示的凸轮滑动件的保持部件由分割体9A、9B构成,该分割体9A、9B为筒状部件9由沿着外周圆的直径的面被分割成两部分而形成的形状。通过使用由这样的分割体9A、9B构成的部分作为凸轮滑动件的保持部件,与使用筒状部件9的情况相比不易破损。
此外,在该第四例中,如图14所示,使用了在外周面具有一个S字状凸部73、83的凸轮滑动件7A、8A,但既可以使用在外周面具有多个S字状凸部的凸轮滑动件,也可以使用三个以上在外周面具有一个S字状凸部的凸轮滑动件。
在图18的示例中,在一个凸轮滑动件7A的外周面设置了两个S字状凸部73、73a,在另一个凸轮滑动件8A的外周面设置了两个S字状凸部83、83a。与图14的情况相比,凸轮滑动件7A、8A的轴向尺寸大,以与之对应的尺寸形成有保持部件9的贯通孔92、93。此外,将凸轮驱动件60的斜面66b、67a形成为与凸轮滑动件7A、8A的斜面71、81对应。
凸轮滑动件7A的两个S字状凸部73、73a的配置在螺母坯料1的轴向上不同、在内周面11的周向上是相同的。凸轮滑动件8A的两个S字状凸部83、83a的配置在螺母坯料1的轴向上不同,在内周面11的周向上是相同的。并且,四个S字状凸部73、73a、83、83a的配置在螺母坯料1的轴向上全部不同。
因此,在图18的示例中,通过进行一次从上按压凸轮驱动件60的操作,能够在螺母坯料1的内周面11形成四个S字状凹部15、15a、16、16a。在该例中,四个S字状凹部15、15a、16、16a的形成位置在螺母坯料1的轴向上全部不同,在内周面11的周向上每两个相同。
此外,在图18的示例中,无论针对S字状凸部73、73a中的哪一位置,通过筒状部件9的平行面91b与凸轮驱动件60的侧面65接触来承受被传递至凸轮滑动件7A的径向的力的反作用力(由反作用力的延长线上的与反作用力垂直的面承受)。此外,无论针对S字状凸部83、83a的哪一位置,利用筒状部件9的平行面91a与凸轮驱动件60的侧面64的平行面66a的两侧部分64a接触来承受被传递至凸轮滑动件8A的径向的力的反作用力(由在与反作用力相同轴向位置、在反作用力的延长线上的附近、并且与反作用力垂直的面承受)。因此,能够减小凸轮驱动件60受到的弯曲力矩。
此外,比较图11中的示例与图18中的示例,与图18中的示例相比,图11中的示例在模具的结构简单这点上是有利的,与图11中的示例相比,图18中的示例在能够减小凸轮驱动件受到的弯曲力矩这点上是有利的。
[第二实施方式]
第二实施方式涉及构成滚珠丝杠的螺母的制造方法。
滚珠丝杠具备:螺母,在其内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,在其外周面形成有螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠返回路径,其供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,该滚珠丝杠是通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动的装置。
这样的滚珠丝杠不仅用于通常的工业用机械的定位装置等,还使用于安装于汽车、摩托车、船舶等交通工具的电动致动器。
滚珠丝杠的滚珠返回路径有循环管方式及陀螺方式等,在陀螺方式的情况下,将形成有构成滚珠返回路径的凹部的陀螺嵌于螺母的贯通孔中。而在专利文献1中记载了利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接形成构成滚珠返回路径的凹部(循环槽)。该形成方法如采用图19所说明的那样,因此在此省略说明。
根据所述专利文献1中记载的方法,在螺母的轴向尺寸长、内径小的情况下,由于模具的加工头变得细长,因此存在强度不够而容易破损的问题。
第二实施方式的课题在于提供如下的方法:作为利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接将多个滚珠返回路径形成为多个凹部的方法,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也能够不损坏模具而形成所述多个凹部。
为了解决上述课题,在该第二实施方式中,滚珠丝杠具备:螺母,在其内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,在其外周面形成有螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及多个滚珠返回路径,它们在所述螺母的内周面形成为多个凹部,以供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动,所述滚珠丝杠用螺母的制造方法的特征在于,通过采用凸轮机构的模具的冲压法,利用塑性加工在所述螺母坯料的内周面同时形成所述多个凹部,所述凸轮机构具有:凸轮驱动件,其***于圆筒状的螺母坯料内并沿着所述螺母坯料的轴向移动;以及多个凸轮滑动件,它们配置在所述螺母坯料与凸轮驱动件之间,并形成有与所述多个凹部对应的多个凸部中的至少一个,借助所述凸轮驱动件的移动,所述凸部向所述螺母的径向移动。
根据该第二实施方式的方法,通过采用所述模具的冲压法,利用构成凸轮机构的斜面,将凸轮驱动件向所述轴向的运动向所述径向改变方向并传递至多个凸轮滑动件,形成于多个凸轮滑动件的多个凸部按压螺母坯料的内周面而使其发生塑性变形,从而在所述螺母坯料的内周面形成所述多个凹部。并且,与专利文献1中的方法相比,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,所述模具也不易发生破损。
根据该第二实施方式中的方法,能够采用如下模具进行冲压,作为所述模具,所述凸轮驱动件具有与所述螺母坯料的轴向平行的负载承受面,在所述凸轮驱动件以外的部件(例如,保持螺母坯料的部件的底部、或保持凸轮滑动件的部件)形成有与所述负载承受面接触的负载承受面。由此,由于能够通过所述两负载承受面接触来承受被传递至所述凸轮滑动件的所述径向的力的反作用力(由与反作用力垂直的面承受),因此即使凸轮驱动件是细长的形状,也能够减小凸轮驱动件受到的弯曲力矩。
该第二实施方式中的方法还能够采用如下模具进行冲压,作为所述模具,所述多个凸轮滑动件保持在配置于凸轮驱动件与螺母坯料之间的保持部件,所述保持部件具有所述负载承受面。
在该第二实施方式的方法中,例如,对应于螺母坯料的形成所述多个凹部的部分的塑性流动的不同而改变形成于所述多个凸轮滑动件的凸部向所述螺母坯料的径向外侧的移动量(压入量)(减少容易塑性流动的部分的压入量,增加不易塑性流动的部分的压入量),由此,能够均匀地形成所述多个凹部的形状及尺寸。
通过改变所述多个凸轮滑动件与凸轮驱动件所接触的多个斜面的倾斜角度,能够改变形成于各凸轮滑动件的凸部向所述螺母坯料的径向外侧的移动量。
根据该第二实施方式中的方法,作为利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接将多个滚珠返回路径形成为多个凹部的方法,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也能够不损坏模具而形成所述多个凹部。
[第一例]
在第一实施方式的第二例的方法中,如图4所示,采用如下一对凸轮滑动件3:斜面33的倾斜角度相同,凸部35、36向径向的突出尺寸相同,使凸部35、36开始按压螺母坯料1的内周面11的定时相同,从而以使凸部35、36的压入量(螺母坯料1向径向的移动量)相同的方式形成S字状凹部15、16。
作为螺母坯料1的限制型模具,在采用限制螺母坯料1的轴向下端面和外周面的坯料架2的情况下,由于螺母坯料1的轴向下部靠近被坯料架2的凹部21限制的端面,因此,与靠近未由凹部21限制的端面的轴向上部相比,螺母坯料1的轴向下部不易塑性流动。因此,如第一实施方式中的方法那样,若凸部35、36的压入量相同,则上侧的S字状凹部15和下侧的S字状凹部16不易形成均一的形状及尺寸。
而在第二实施方式的第一例的方法中,如图20所示,采用凸轮滑动件103A、103B,该凸轮滑动件103A、103B中,斜面133的倾斜角度相同,凸部135、136向径向的突出尺寸不同(用于形成上侧的S字状凹部115的凸部135比用于形成下侧的S字状凹部116的凸部136小)。除去该点,在第二实施方式的第一例中使用的模具与在第一实施方式的第二例中使用的模具相同。
因此,如图20所示,在凸轮滑动件103A、103B的凸部135、136的径向外端部与螺母坯料101的内周面111接触、并且凸轮滑动件103B的斜面133与凸轮驱动件的斜面141a接触的状态、即凸轮滑动件103B的凸部136即将被压入到螺母坯料101的内周面111中的状态下,凸轮驱动件104的斜面141a与凸轮滑动件103A的斜面133以具有间隙的方式对置。因此,当在该状态下从上按压凸轮驱动件104时,形成有凸部136的凸轮滑动件103B比形成有凸部135的凸轮滑动件103A先向径向外侧移动,凸部136比凸部135先开始按压螺母坯料101的内周面111。
之后,随着凸轮驱动件104的移动,凸轮驱动件104的斜面141a与凸轮滑动件103A的斜面133接触后,凸轮滑动件103A、103B分别向径向外侧移动。此时,由于凸轮滑动件103A、103B的斜面133(凸轮驱动件104的一对斜面141a)的倾斜角度相同,因此,与凸部136相比,开始按压螺母坯料101的内周面111的定时晚的凸部135向径向外侧的移动量少。凸部135、136的向径向的突出尺寸之差与该移动量之差对应。
如上所述,根据该第二实施方式的第一例中的方法,通过改变凸部135、136开始按压螺母坯料101的内周面111的定时并改变凸部135、136对螺母坯料101的内周面111的压入量,与第一实施方式的第二例中的方法相比较,容易将上侧的S字状凹部115和下侧的S字状凹部116形成为均一的形状及尺寸。
再者,在图20(b)中,上侧的S字状凹部115和下侧的S字状凹部116似乎以与所对应的凸部135、136的突出尺寸对应的不同的深度形成,但该图只是说明图而已,当实施该第二实施方式的第一例中的方法时,实际上,上侧的S字状凹部115和下侧的S字状凹部116形成为均一的形状及尺寸。
此外,还能够将该第二实施方式的第一例中的方法(利用一对凸轮滑动件改变凸部开始按压螺母坯料的内周面的定时从而改变各凸部的压入量的方法)应用于第一实施方式的第三例及第四例的方法中。
[第二例]
在该第二实施方式的第二例的方法中,如图21所示,使用除了以下点以外与在第一实施方式的第三例中使用的图7中的模具相同的模具。即,关于在第二例中使用的模具,与形成下侧的S字状凹部116的凸轮滑动件108的凸部183相比,形成上侧的S字状凹部115的凸轮滑动件107的凸部173向径向的突出尺寸小。凸轮滑动件107的斜面171的倾斜角度比凸轮滑动件108的斜面181的倾斜角度小,与此对应地,凸轮驱动件106的斜面161b的倾斜角度比斜面161d的倾斜角度小。
因此,当从上按压凸轮驱动件106时,凸轮滑动件107、108同时向螺母坯料101的径向外侧移动,凸部173、183开始按压螺母坯料101的内周面。之后,凸轮滑动件107、108分别随着凸轮驱动件106的移动而向径向外侧移动,但由于凸轮滑动件107的斜面171的倾斜角度比凸轮滑动件108的斜面181的倾斜角度小,因此,与凸轮滑动件108相比,凸轮滑动件107向径向外侧的移动量少。凸部173、183的向径向的突出尺寸之差与该移动量之差对应。
如上所述,根据该第二实施方式的第二例中的方法,凸部173、183开始按压螺母坯料101的内周面111的定时相同,但通过改变凸轮滑动件107、108与凸轮驱动件106接触的斜面171、181的倾斜角度、并改变凸部173、183对螺母坯料101的内周面111的压入量,与第一实施方式的第三例中的方法相比较,容易将上侧的S字状凹部115和下侧的S字状凹部116形成为均一的形状及尺寸。
再者,在图21(b)中,上侧的S字状凹部115和下侧的S字状凹部116似乎以与所对应的凸部173、183的突出尺寸对应的、不同的深度形成,但该图只是说明图而已,当实施该第二实施方式的第二例中的方法时,实际上,上侧的S字状凹部115和下侧的S字状凹部116形成为均一的形状及尺寸。
此外,在该第二实施方式的第二例的方法中,也可以将改变凸轮滑动件107、108与凸轮驱动件106接触的斜面171、181的倾斜角度与改变凸部173、183开始按压螺母坯料101的内周面111的定时(第一实施方式的第四例中的方法)进行组合来改变凸部173、183对螺母坯料101的内周面111的压入量。
此外,在第二实施方式的第一例及第二例中,为了将上侧的S字状凹部115和下侧的S字状凹部116形成为均一的形状及尺寸,对应于因限制状态的不同而引起的螺母坯料101的塑性流动的不同,使一对凸轮滑动件的凸部的压入量改变。除了这样的塑性流动随着螺母坯料的限制状态的不同而有不同的示例以外,即使是在螺母坯料的外周形成有凸缘的情况等下,通过改变多个凸轮滑动件的凸部对螺母坯料的内周面的压入量,也能够容易且均一地形成多个凹部。
此外,在第二实施方式的第一例及第二实施方式的第二例中,使上侧的凸部的压入量少于下侧的凸部的压入量,但也可以根据螺母坯料的限制状态及外周形状等使上侧的凸部的压入量多于下侧的凸部的压入量。
此外,在第一实施方式的第二例、第三例、第四例以及第二实施方式的第一例及第二例中,对在螺母坯料1(101)的内周面11(111)形成两个S字状凹部(用于形成滚珠返回路径的凹部)15(115)、16(116)的情况进行了说明,但第二实施方式的方法当然也能够应用于在螺母坯料的内周面形成三个以上用于形成滚珠返回路径的凹部的情况。
[第三实施方式]
第三实施方式涉及滚珠丝杠的制造方法及利用该方法制造的滚珠丝杠。
滚珠丝杠具备:螺母,在其内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,在其外周面形成有螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠返回路径,其供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,该滚珠丝杠是通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动的装置。
这样的滚珠丝杠不仅用于通常的工业用机械的定位装置等,还使用于安装于汽车、摩托车、船舶等交通工具的电动致动器。
滚珠丝杠的滚珠返回路径有循环管方式及陀螺方式等,在陀螺方式的情况下,将形成有用于构成滚珠返回路径的凹部的陀螺嵌于螺母的贯通孔中。而在专利文献1中记载了利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接形成用于构成滚珠返回路径的凹部(循环槽)。该形成方法如采用图19所说明的,因此在此省略说明。
但是,在专利文献1记载的方法中,在螺母的轴向尺寸长、内径小的情况下,由于模具的加工头变得细长,因此存在强度不够而容易破损的问题。此外,无法控制随着所述凹部的形成所产生的材料的流动,由于朝向所述螺母坯料的轴向,所以螺母坯料的轴向两端面变形而成为凸状。由于螺母坯料的轴向端面在下一工序即螺旋槽加工中成为加工基准面,因此还存在这样的问题:当成为凸状时,就这样的话,螺旋槽加工精度会降低。
第三实施方式的课题在于提供如下的方法:作为利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接形成用于构成滚珠返回路径的凹部的方法,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也能够不损坏模具而形成所述凹部,并且能够抑制所述螺母坯料的轴向两端面的变形。
为了解决上述课题,第三实施方式中,滚珠丝杠具备:螺母,在其内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,在其外周面形成螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠返回路径,其在所述螺母的内周面形成为凹部,以供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动,所述滚珠丝杠的制造方法的特征在于,通过采用凸轮机构的模具的冲压法,利用所述凸部按压所述螺母坯料的内周面,从而在所述螺母坯料的内周面形成所述凹部,并使所述螺母坯料的外周部向所述限制部件的凹部突出,所述凸轮机构具有:凸轮驱动件,其***于圆筒状的螺母坯料内并沿着螺母坯料的轴向移动;凸轮滑动件,其配置在所述螺母坯料与凸轮驱动件之间,并形成有与所述凹部对应的凸部,借助所述凸轮驱动件的移动,所述凸部向所述螺母的径向移动;以及限制部件,其限制所述螺母坯料的轴向两端面和外周面,在所述限制部件的承受所述外周面的内周面形成有与所述凸部对应的凹部。
根据该第三实施方式的方法,通过采用所述模具的冲压法,利用构成凸轮机构的斜面,将凸轮驱动件向所述轴向的运动向所述径向改变方向并传递至凸轮滑动件,形成于凸轮滑动件的凸部按压螺母坯料的内周面而使其发生塑性变形,从而在所述螺母坯料的内周面形成所述凹部。并且,与专利文献1中的方法相比,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,所述模具也不易发生破损。
此外,由于通过所述限制部件限制了所述螺母坯料的轴向两端面和外周面,并且使所述螺母坯料的外周部向所述限制部件的凹部突出,因此抑制了材料随着所述凹部的形成而向所述螺母坯料的轴向流动。因此,在形成所述凹部时,所述螺母坯料的轴向两端面不易变形。由于螺母坯料的轴向端面在下一工序即螺旋槽加工中成为加工基准面,因此,直接使用的情况下的螺旋槽加工精度提高。
关于利用该第三实施方式中的方法制造出的滚珠丝杠,在所述螺母的外周面的与所述凹部对应的位置形成有突起。
根据第三实施方式中的方法,作为利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接形成用于构成滚珠返回路径的凹部的方法,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也能够不损坏模具而形成所述凹部,并且能够抑制所述螺母坯料的轴向两端面的变形。
下面,对第三实施方式进行说明。如图22~24所示,在该实施方式中使用的模具具备:凸轮驱动件202,其***于螺母坯料201的内部;凸轮滑动件203A~203D,它们配置在螺母坯料201与凸轮驱动件202之间;台座204,在其上表面的中心形成有与螺母坯料201相同内径的凹部241;限制部件205,其限制螺母坯料201的上端面和外周面;以及外侧部件206,其限制限制部件205向外侧移动。
如图23(a)所示,凸轮驱动件202是截面为正方形的杆状部件,其由基端部221和主体部222构成,所述基端部221的截面的正方形在轴向上不变化,所述主体部222的截面的正方形朝末端变小。即,基端部221的四个侧面221a~221d是在前后及左右分别平行的面,主体部222的四个侧面222a~222b为倾斜度相同的斜面。
如图23(b)及(c)所示,凸轮滑动件203A~203D为如下形状的部件:将具有直径比螺母坯料201的内径稍小的外周面231的圆柱在周向上分割成四部分而形成,在外周面231的相反侧形成有倾斜度与凸轮驱动件202的四个侧面222a~222b相同的斜面233。当以使外周面231与构成螺母坯料201的内周面211的圆211a对合的方式配置凸轮滑动件203A~203D时,在圆211a的中心,由四个斜面233形成供凸轮驱动件202***的空间。此外,在各凸轮滑动件203A~203D的外周面231形成有与用于构成四个滚珠返回路径的S字状凹部对应的S字状凸部235A~235D。
凸轮驱动件202的倾斜的侧面222a~222d和凸轮滑动件203的斜面233构成模具的凸轮机构。
关于限制部件205,如图24(a)所示,外周圆在轴向上呈锥状地变化的圆筒体由在周向上被分割成四个部分的形状的分割体251~254构成。关于各分割体251~254的内周面,如图24(b)所示,在与螺母坯料201的外径对应的大径部251a~254a形成有外周面的大径侧,在比螺母坯料201的内径稍大(比外径小)的小径部251b~254b形成有外周面的小径侧。
由此,在大径部251a~254a与小径部251b~254b的交界处形成有与螺母坯料201的上端面接触的限制面251c~254c。此外,在各分割体251~254的内周面的大径部251a~254a形成有与凸轮滑动件203的S字状凸部235A~235D对应的凹部251d~254d。各分割体251~254的内周面的大径部251a~254a相当于支撑螺母坯料201的外周面的内周面。
外侧部件206是具有内周面261和外形面的筒状体,所述内周面261与限制部件205的锥状外周面对应,所述外形面与台座204的外形相同。
采用该模具,利用如下方法,在螺母坯料201的内表面形成构成四个滚珠返回路径的S字状凹部。
首先,在台座204之上的中心配置螺母坯料201,并使螺母坯料201的内周面与凹部241的内周面对齐。然后,在台座204之上配置限制部件205的各分割体251~254,使内周面的大径部251a~254a与螺母坯料201的外周面接触,使限制面251c~254c与螺母坯料201的上端面接触。然后,在台座204之上配置外侧部件206,使内周面261与限制部件205的锥状外周面接触。在该状态下,将外侧部件206固定于台座204。
由此,成为这样的状态:利用外侧部件206限制了构成限制部件205的分割体251~254向径向外侧移动,利用限制部件205和台座204限制了螺母坯料201的轴向两端面和外周面。
接下来,以使各外周面231朝螺母坯料201的内周面的方式将凸轮滑动件203A~203D***到螺母坯料201内。由此,由凸轮滑动件203A~203D的四个斜面233形成供凸轮驱动件202***的空间。然后,将凸轮驱动件202的主体部222的末端***到该空间内。图22(a)示出了该状态。
接下来,当以施加冲压的方式从上按压凸轮驱动件202时,力从凸轮驱动件202的倾斜的侧面222a~222d被传递至凸轮滑动件203A~203D的斜面233。随之,凸轮驱动件202的朝下的力被转换成使各凸轮滑动件203A~203D向径向外侧移动的力,形成于各凸轮滑动件203A~203D的S字状凸部235A~235D按压螺母坯料201的内周面211而使其发生塑性变形。随之,存在于螺母坯料201的外周部的材料被压入到构成限制部件205的分割体251~254的凹部251d~254d内。图22(b)示出了该状态。
由此,在螺母坯料201的内周面211形成了构成四个滚珠返回路径的S字状凹部212A~212D。此外,螺母坯料201的外周部向构成限制部件205的分割体251~254的凹部251d~254d突出而形成突起213A~213D。
图25中示出了利用该方法形成有S字状凹部212A~212D和突起213A~213D的螺母坯料201。图25(a)是主视图,图25(b)是其A-A剖视图,图25(c)是其B箭头方向视图,图25(d)是立体图。通过在该螺母坯料201形成螺旋槽及密封安装槽等,从而制造出滚珠丝杠的螺母。
根据该实施方式中的方法,即使在制造轴向尺寸长、内径小的螺母的情况下,也能够不使凸轮驱动件202产生破损而在螺母坯料201同时形成四个S字状凹部212A~212D。
此外,由于螺母坯料201的被S字状凸部235A~235D向径向外侧按压的材料朝向凹部251d~254d,从而抑制了该材料朝向轴向端面,因此螺母坯料201的轴向两端面不易发生变形。由于螺母坯料201的轴向端面在下一工序即螺旋槽加工中成为加工基准面,因此,即使在直接使用而进行螺旋槽加工的情况下,加工精度也会良好。
再者,在通过上述方法进行加工前,在螺母坯料201的轴向端面预先设有切口214。例如在后述的图74所示的螺母的制造工序的锻造时及切削时,该切口214用于螺母坯料的定位。在通过上述方法进行的加工中,为了防止碎料流入到切口214内、并且对螺母坯料201进行定位,以将形成于模具的凸部(未图示)嵌入到切口214内的方式进行加工。
[第四实施方式]
第四实施方式涉及滚珠丝杠的制造方法及滚珠丝杠用螺母。
滚珠丝杠具备:丝杠轴,在其外周面形成有螺旋槽;螺母,在其内周面形成有与丝杠轴的螺旋槽对置的螺旋槽;以及滚珠,其在由丝杠轴的螺旋槽和螺母的螺旋槽形成的空间内能够自如滚动,该滚珠丝杠是通过滚珠滚动而使螺母相对于丝杠轴相对移动的装置。
这样的滚珠丝杠不仅用于通常的工业用机械的定位装置等,还使用于安装于汽车、摩托车、船舶等交通工具的电动致动器。
并且,有的滚珠丝杠在螺母的内周面借助S字状的循环槽实现了滚珠返回路径(例如参照专利文献4~6)。
作为成型这样的S字状的循环槽的方法,有这样的方法:通过冲头的塑性加工成型于螺母(螺母坯料)的内周面的方法(例如参照专利文献1)。
此时,为了通过减少成型品的变形及减少材料流动使S槽的螺距及S槽的深度、相位的精度提高,或者通过减少冲头的成型面压力使寿命提高,在成型S字状的循环槽时向螺母的外周方向避让材料是有效的。
图30示出了成型有S字状的循环槽的螺母坯料。图30(a)是主视图,图30(b)是其A-A剖视图,图30(c)是其B箭头方向视图,图30(d)是立体图。
如图30所示,在螺母坯料350的内周面351形成有S字状的循环槽352a~352d。此外,由于成型循环槽352a~352d时材料的避让,与该循环槽352a~352d对应地,在螺母坯料350形成有从外周面353突出的突起354a~354d。
但是,从滚珠丝杠的使用及外观的角度考虑,对于这样避让材料而从螺母(螺母坯料)的外周面的一部分突出的突起,有时通过间歇切削加工等去除加工将其去除。并且,由于经过这样的去除加工,有可能使得螺母的制造成本提高,因此存在改善的余地。
第四实施方式的目的在于能够省去突起的去除工序。
第四实施方式的滚珠丝杠的制造方法中,滚珠丝杠具备:丝杠轴,在其外周面形成有滚动体滚动槽;螺母,在其内周面形成有与所述丝杠轴的滚动体滚动槽对置的滚动体滚动槽、以及连接至少一条该滚动体滚动槽的两端部的S字状的循环用的槽;以及滚珠,其在由所述丝杠轴的滚动体滚动槽和所述螺母的滚动体滚动槽形成的空间以及所述S字状的循环用的槽内能够自如滚动,该滚珠丝杠的制造方法的特征在于,将所述螺母的外周面的一部分形成为位于所述螺母的外周面的比作为其它部位的圆形部位的半径短的位置,通过向所述螺母的内周面压入冲头而成型出所述S字状的循环用的槽,从而在所述外周面的一部分上形成向所述螺母的外周面突出的突起,将所述外周面的一部分形成为所述突起位于比所述圆形部位的半径短的位置。
此外,关于第四实施方式的滚珠丝杠用的螺母,以与形成于丝杠轴的外周面的滚动体滚动槽对置的方式在内周面形成滚动体滚动槽,并且在内周面形成连接至少一条该滚动体滚动槽的两端部的S字状的循环用的槽,将滚珠保持成在由该滚动体滚动槽和所述丝杠轴的滚动体滚动槽形成的空间以及所述S字状的循环用的槽内能够自如滚动,该滚珠丝杠用的螺母的特征在于,由于以向所述螺母的内周面按压冲头的方式成型所述S字状的循环用的槽,从而向所述螺母的外周面突出的突起位于所述螺母的外周面的比圆形的部位的半径短的位置。
根据第四实施方式,由于将突起形成为位于螺母的外周面的比圆形的部位的半径短的位置,因此能够省去突起的去除工序。
下面,对第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法进行说明。
(结构等)
图26示出了通过第四实施方式中的滚珠丝杠螺母的制造方法成型S字状的循环槽(以下也称为“S槽”)的螺母坯料301的形状。图26的上图是主视图,图26的下图是沿着轴向的纵剖视图。
如图26所示,螺母坯料301呈圆筒形状。并且,螺母坯料301的外周面301a的一部分成为平面部301b,该平面部301b形成于比其它部位的圆形的部位的半径(以双点划线表示的假想面301d)离螺母中心轴线的距离短的位置。即,螺母坯料301为对圆形的外周面301a的一部分进行面切削而形成的形状。该平面部301b形成为向螺母坯料301的轴向延伸。
如后述,当在螺母坯料301的内周面301c成型S槽时,在螺母坯料301的外周面301a的该平面部301b上形成突起。由此,平面部301b形成为形成于该平面部301b上的突起不比圆形部位的半径的位置(以双点划线表示的假想面301d)更向外侧探出。此外,在第四实施方式中,与成型于螺母坯料301的内周面301c的S槽对应地,在螺母坯料301的周向以隔开90度的间隔的方式形成四处平面部301b。
例如,通过冲压加工及切削加工等在螺母坯料301的外周面301a设置平面部301b。
作为第四实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法,图27示出了通过利用冲头311进行的塑性加工在螺母坯料301的内周面301c成型S槽302的方法。
如图27(a)及(b)所示,根据该方法,利用限制模具312限制圆筒状的螺母坯料301,向所限制的螺母坯料301的内周面301c按压冲头311。
限制模具312具有与螺母坯料301的外周面301a对应的形状的内周面312a,利用该内周面312a限制螺母坯料301。在此,在限制模具312的内周面312a,与将冲头311压到螺母坯料301的内周面上的位置对应地形成有向内侧突出的平面部312b。并且,在平面部312b上形成有凹槽形状的材料避让部312c。例如,在俯视下,材料避让部312c大致呈S字状。
冲头311呈能够在螺母坯料301的内周面301c成型S槽的形状。即,例如,在俯视下,冲头311大致呈S字状。
由此,如图27(a)(示出成型开始时的图)至(b)(示出成型完成时的图)所示,根据该方法,以将冲头311按压到通过限制模具312限制了外周面301a的螺母坯料301的内周面301c的方式成型S槽302。
图28示出了通过第四实施方式中的滚珠丝杠螺母的制造方法成型有S槽302的螺母坯料301的形状。图28的上图是主视图,图28的下图是沿着轴向的纵剖视图。
如图28所示,在螺母坯料301的内周面301c形成有多个S槽302。此外,在螺母坯料301的外周面301a的平面部301b,与形成于内周面301c的各S槽302对应地形成有突起303。并且,该突起303位于比螺母坯料301的外周面301a的圆形部位的半径的位置靠内侧的位置。
图29示出了具备通过如上所述的制造方法制造的螺母(螺母坯料)301的滚珠丝杠320。
如图29所示,除了螺母坯料301以外,滚珠丝杠320还具有丝杠轴330及滚珠340。在丝杠轴330,在其外周面形成有截面为圆弧状的凸型螺旋槽331。
在该滚珠丝杠320中,许多滚珠340能够自如滚动地被配置在由丝杠轴330和螺母坯料301的两螺旋槽331、304规定的空间内,在丝杠轴330与螺母坯料301相对螺旋运动时,该滚珠340能够沿着螺旋槽331、304滚动移动。
并且,在螺母坯料301的内周面,具有比凹型螺旋槽304深(向半径方向外侧突出)的部分的循环通道302将凹型螺旋槽304的两端部顺畅地连接起来。通过沿着丝杠轴330的隔开相邻的凸型螺旋槽331的脊332引导沿着丝杠轴330的凸型螺旋槽331滚动移动的滚珠340,并将其引导至循环通道302,从而该滚珠340越过该脊332而返回至相邻的(滚动而来的)凸型螺旋槽331中,即该滚珠340能够循环。再者,在图29所示的示例中,示出了通过循环通道302引导的滚珠340,实际上,在由两螺旋槽331、304规定的空间内也存在滚珠340。
此外,在将螺母坯料301支承为非旋转状态的情况下,当使丝杠轴330旋转时,在每个滚珠引导通道(螺旋槽331、304及循环通道302)内滚珠340滚动的同时重复无限循环,螺母坯料301根据丝杠轴330的旋转方向向前进或后退方向进行直线运动。
(作用、效果等)
如前述那样,在第四实施方式中,通过在螺母坯料1的外周面301a形成平面部301b,使得在对螺母坯料301的内周面301c成型S槽302时形成于外周面301a的突起303位于螺母坯料301的外周面301a的比圆形部位的半径位置靠内侧的位置。即,在第四实施方式中,使成型S槽时由于材料避让而产生的突起303不鼓出于产品外径。
由此,在第四实施方式中,能够省略用来去除那样的突起的间歇切削加工等去除加工。由此,在第四实施方式中,能够抑制螺母制造成本的提高。
(第四实施方式的变形例)
在第四实施方式中,也可以将螺母坯料301的外周面301a的一部分形成为其它形状,而不是形成为平面部(平面形状)。例如,在第四实施方式中,也可以在螺母坯料301的外周面301a形成朝螺母坯料301的中心方向突起的大致U字状的面或狭槽(细长的槽)。
此外,在第四实施方式中,也可以仅在与所形成的突起对应的部位形成在螺母坯料301的外周面301a形成的那样的平面形状等的部位,而不是将其形成为向螺母坯料301的轴向延伸。在该情况下,那样的平面形状等的部位与内周面301c的S槽302的形成位置对应地散布在螺母坯料301的外周面301a上。
此外,在第四实施方式中,不限于如图28所示地在螺母坯料301设置四处S槽302,也可以在至少一处设置。
并且,在第四实施方式中,也可以在成型S槽302前的螺母坯料301的外周面301a中的与S槽302的形成位置对应的部分设置凹部。当对设置有这样的凹部的螺母坯料301成型S槽302时,即使由于对螺母坯料301的内周面301c成型S槽302而使材料向螺母坯料301的外周面侧避让,由于在该外周面侧设有凹部,因此不产生突起303。
或者,即使产生了突起303,也使突起303的末端位于螺母坯料301的外周面301a的比圆形部位的半径位置靠内侧的位置。即,突起303的末端不会从产品外径向外侧鼓出。因此,能够省略用来去除突起的间歇切削加工等去除加工。由此,在第四实施方式中,能够抑制螺母制造成本的提高。
例如,如果是图31中的示例,在成型S槽302前的螺母坯料301的外周面301a形成有具有大致椭圆形的开口部的凹部301f。由该凹部301f产生的去料量大致与由于成型S槽302而产生的内周面301c的去料量大致为同样体积。对于凹部301f的形成方法不作特别限定,可举出切削加工。此外,也可以在通过锻造或铸造制造螺母坯料301时形成凹部301f。
当对该螺母坯料301的内周面301c成型S槽302时,向径向外侧推出所避让的材料后,所避让的材料沿着内周面301c扩展,大致将凹部301f填埋。其结果是,如图32所示,螺母坯料301的外周面301a大致成为圆筒状。
在凹部301f大致为椭圆形的情况下,在利用切削加工形成凹部301f时,仅向螺母坯料301的径向移动切削工具就能够形成,因此容易形成凹部301f。
但是,凹部301f的形状不限于大致椭圆形,例如,也可以如图33那样形成与S槽302相似的形状。在为与S槽302相似的形状的情况下,能够使去料量最少。在为该形状的情况下,与大致椭圆形的情况同样地,螺母坯料301的外周面301a也大致成为圆筒状(参照图34)。
此外,由凹部301f产生的去料量也可以比由于成型S槽302而产生的内周面301c的去料量大(参照图35)。当对该螺母坯料301的内周面301c成型S槽302时,虽然由排到具有大致矩形的开口的凹部301f内的材料形成突起303,但该突起303的末端位于螺母坯料301的外周面301a的比圆形部位的半径位置靠内侧的位置(参照图36)。再者,图36中的突起303的形状大致是椭圆形的,但也可以为与S槽302大致相同的形状。
再者,也可以如图37那样向螺母坯料301的轴向延伸地设置达到轴向两端面的凹部301f。再者,也可以如图38那样设置向螺母坯料301的周向延伸的环状的凹部301f。在图38的示例中,在轴向上排列有两个凹部301f。
[第五实施方式]
第五实施方式涉及滚珠丝杠的制造方法及滚珠丝杠用的螺母。
滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面形成螺旋槽;螺母,其在内周面形成与丝杠轴的螺旋槽对置的螺旋槽;以及滚珠,其在由丝杠轴的螺旋槽和螺母的螺旋槽形成的空间内能够自如滚动,该滚珠丝杠是通过滚珠滚动而使螺母相对于丝杠轴相对移动的装置。
这样的滚珠丝杠不仅用于通常的工业用机械的定位装置等,还使用于安装于汽车、摩托车、船舶等交通工具的电动致动器。
并且,有的滚珠丝杠在螺母(螺母坯料)的内周面通过S字状的循环槽实现了滚珠返回路径(例如参照专利文献4~6)。
另外,作为在螺母(螺母坯料)的内周面成型S字状的循环槽的方法,有这样的方法:通过利用冲头进行的塑性加工在螺母(螺母坯料)的内周面直接形成S字状的循环槽的方法(例如参照专利文献1)。
但是,利用那样的塑性加工的话,有时S字状的循环槽的轮廓形状会走样,即所谓的塌边(ダレ)变大。根据该塌边量及塌边的产生部位,有可能使滚珠丝杠的动作性降低、或使形成为S字状的循环槽的寿命降低。
该第五实施方式的目的在于,在通过利用冲头进行的塑性加工成型S字状的循环槽的情况下,抑制塌边的产生,提高滚珠丝杠的动作性及循环槽的寿命。
为了解决上述课题,第五实施方式的滚珠丝杠的制造方法如下:其中,滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面形成滚动体滚动槽;螺母,其在内周面形成与所述丝杠轴的滚动体滚动槽对置的滚动体滚动槽、以及连接至少一条该滚动体滚动槽的两端部的S字状的循环用的槽;以及滚珠,其在由所述丝杠轴的滚动体滚动槽和所述螺母的滚动体滚动槽形成的空间以及所述S字状的循环用的槽内能够自如滚动,该滚珠丝杠的制造方法的特征在于,以将冲头压入于所述螺母的内周面的方式成型所述S字状的循环用的槽,并且容许由于成型所述循环用的槽而使所述螺母的材料避让,同时根据所述循环用的槽的形状调整所述材料的避让。
在该滚珠丝杠的制造方法中,优选根据所述循环用的槽的形状调整材料向所述螺母的外周侧的避让。此外,优选根据所述循环用的槽的形状调整材料向所述螺母的端部侧的避让。
再者,关于第五实施方式的滚珠丝杠用的螺母,以与形成于丝杠轴的外周面的滚动体滚动槽对置的方式在内周面形成滚动体滚动槽,并且在内周面形成连接至少一条该滚动体滚动槽的两端部的S字状的循环用的槽,将滚珠保持成在由该滚动体滚动槽和所述丝杠轴的滚动体滚动槽形成的空间以及所述S字状的循环用的槽内能够自如滚动,该滚珠丝杠用的螺母的特征在于,由于以向所述螺母的内周面按压冲头的方式成型所述S字状的循环用的槽而突出于所述螺母的外周面的突起的、与该槽的弯曲的部位对应地突出的部位的突出量比其它部位少。
根据第五实施方式,通过根据循环用的槽的形状调整材料的避让,能够抑制塌边的产生。
(塌边的产生构造)
在对第五实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法进行说明之前,首先,对塌边的产生构造进行说明。
图39示出了通过利用冲头401进行的塑性加工在螺母(螺母坯料)430的内周面430a直接形成S字状的循环槽(下面,也称为“S槽”)431的方法。
如图39(a)及(b)所示,根据该方法,利用限制模具402限制筒状的螺母430,向所限制的螺母430的内周面430a按压冲头401。
限制模具402具有与螺母430的外周面430b对应的形状的内周面402a,利用该内周面402a限制螺母430。并且,与将冲头401按压到螺母430的内周面上的位置对应地,在限制模具402的内周面402a形成有凹槽形状的材料避让部402b。例如,在俯视下,材料避让部402b呈大致S字状。
冲头401呈能够在螺母430的内周面430a成型S槽431的形状。即,例如,在俯视下,冲头401呈大致S字状。
由此,如图39(a)(示出成型开始时的图)至(b)(示出成型完成时的图)所示,根据该方法,以将冲头401按压到通过限制模具402限制了外周面430b的螺母430的内周面430a的方式成型S槽431。
在此,为了通过减少成型品的变形及减少材料流动使S槽的螺距及S槽的深度、相位的精度提高、或者通过减少冲头401的成型面压力使寿命提高,有效的是:在成型S槽时,在螺母430,向与其内周面的S槽对应的外周避让材料。由此,在限制模具402设有材料避让部402b。
图40示出了示出S槽431成型完成时的图39(b)中的A-A截面。并且,图41示出了成型有S槽431的螺母430的内周面430a。
如这些图40及图41所示,在按压冲头401而成型的S槽431的外周面产生所谓的塌边(在图41中以阴影线表示的区域)432,即产生塑性变形而轮廓形状走样。当在限制模具402设置材料避让部402b而将材料避让到螺母430的外周时,该塌边432示出增加的趋势。
此外,如图42所示,该塌边432的量(例如广度及深度等)还根据相对于S槽431的位置而变化,例如在位于S字状的弯曲的部位的内侧的部位432a多(以阴影线表示的区域广)。并且,在S槽431的长度方向端部432b该塌边432的量少。此外,在螺母430的轴向形成多个成型于螺母430的内周面的S槽431这样的情况下,即,在与形成于螺母430的多个螺旋槽(滚动体滚动槽)对应地形成多个S槽431的这样的情况下,塌边量还根据其轴向的位置而变化。
根据这样的塌边量及塌边的产生部位,有可能使滚珠丝杠的动作性降低或使S槽的寿命降低。
在第五实施方式中,能够防止这样的滚珠丝杠动作性降低及S槽的寿命降低。
(对第五实施方式的一个示例的说明)
(结构)
下面,对第五实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的一个示例进行说明。图42示出了实现滚珠丝杠螺母的制造方法的冲头410及限制模具420。再者,图42是如图40那样对应于示出S槽成型完成时的图39(b)中的A-A截面的图。
冲头410呈与采用图39及图40所说明的同样的如下形状:能够在螺母430的内周面成型S槽。即,例如,在俯视下,冲头(下面,称为“S槽成型冲头”)410呈大致S字状。此外,S槽成型冲头410的S字状的弯曲的部位(曲率大的两处部位)410a比其它部位(直线部位、曲率小的部位)410b突出量少。
限制模具420具有与螺母430的外周面430b对应的形状的内周面420a,利用该内周面420a限制螺母430。并且,与将S槽成型冲头410按压到螺母430的内周面430a上的位置对应地,在限制模具420的内周面420a形成有凹槽形状的材料避让部420b。
图43示出了形成于限制模具420的内周面420a的材料避让部420b。如图43所示,在俯视下,材料避让部420b呈大致S字状。在材料避让部420b设有材料避让抑制部420b1、420b2。材料避让抑制部420b1、420b2设置于在S字状弯曲的部位(曲率大的两处部位)。即,在限制模具420的内周面420a的周向以预先确定的预定的宽度设置材料避让抑制部420b1、420b2。该材料避让抑制部420b1、420b2比其它部位(直线部位、曲率小的部位)420b3、420b4、420b5深度浅。这样,与S槽成型冲头410的形状或S槽431的形状的变化对应地,材料避让部420b的形状发生变化。
采用上述那样的S槽成型冲头410及限制模具420,在滚珠丝杠螺母的制造方法中,利用限制模具420限制螺母430的外周面430b,将S槽成型冲头410按压到所限制的螺母430的内周面430a。由此,通过S槽成型冲头410成型S槽431。
图44示出了具备通过上述那样的制造方法制造的螺母430的滚珠丝杠440。如图44所示,除了螺母430以外,滚珠丝杠440还具有丝杠轴450及滚珠(滚动体)460。在丝杠轴450,在其外周面形成有截面为圆弧状的凸型螺旋槽451。
图45示出了螺母430的剖视图。如图45所示,螺母430具有与丝杠轴450的外周面接近的内周面,在该内周面,与丝杠轴450的凸型螺旋槽451对置地形成有凹型螺旋槽435。并且,三条形成于螺母430的凹型螺旋槽435分别螺旋性地仅形成一周,通过循环通道(S槽)431将其两端连结起来。
返回到图44,在由丝杠轴450和螺母430的两螺旋槽451、435规定的空间内能够自如滚动地配置有许多滚珠460,在丝杠轴450与螺母430相对螺旋运动时,该滚珠460能够沿着螺旋槽451、435滚动移动。
并且,在螺母430的内周面,具有比凹型螺旋槽435深(向半径方向外侧突出)的部分的循环通道431顺畅地连接凹型螺旋槽435的两端部。沿着丝杠轴450的凸型螺旋槽451滚动移动的滚珠460沿着隔开丝杠轴450的相邻的凸型螺旋槽451的脊452被引导,并且,通过被引导至循环通道431,滚珠460越过该脊452而返回到相邻的(滚动而来的)凸型螺旋槽451,即能够进行循环。
在将螺母430支承为非旋转状态的情况下,当使丝杠轴450旋转时,在三条封闭的各滚珠引导通道(螺旋槽451、435及循环通道431)的每一条通道内滚珠460滚动的同时重复无限循环,螺母430根据丝杠轴450的旋转方向向前进或后退方向进行直线运动。
(作用、效果等)
采用图46对作用、效果等进行说明。图46示出了螺母430。如图46所示,螺母430的外周面430b为与限制模具420的内周面的形状对应的形状。即,与在螺母430的内周面430a形成S槽431对应地,即,与限制模具420的材料避让部420b对应地,在螺母430的外周面430b出现突出成同样的大致S字状的部位430c。
并且,螺母430的外周面430b的其突出部位430c中的、与材料避让部420b的材料避让抑制部420b1、420b2对应的部位430c1比其它部位430c2、430c3突出量少。即,在突出部位430c中,与S槽431的弯曲的部位对应地突出的部位430c1的突出量比其它部位430c2、430c3少。
即,通过材料避让部420b的材料避让抑制部420b1、420b2抑制了材料向螺母430的外周侧的避让,由此,对应的S槽的弯曲的部位的外周的塌边得到抑制(图46中的以标号Z表示的部分是塌边减少了的区域)。
即,在第五实施方式中,通过在材料避让部420b中根据S槽431的形状设置材料避让抑制部420b1、420b2,根据S槽431的形状对材料向螺母430的外周侧的避让调整避让的形状及深度,抑制了S槽431的弯曲的部位的外周的塌边。
(第五实施方式的变形例)
图47示出了第五实施方式的变形例。如图47所示,在第五实施方式中,也可以不使材料避让部420b的深度不同,而是设置使其宽度(轴向的宽度)不同的材料避让抑制部420b6。即,如图47所示,在材料避让部420b中,通过设置切开了其外周的切口部420b7,形成材料避让抑制部420b6。
在该第五实施方式的变形例中,通过这样使材料避让部420b的宽度与S槽431的形状相应,根据S槽431的形状调整材料向螺母430的轴向端部侧的避让,抑制了S槽431的弯曲部位的外周的塌边。
此外,在第五实施方式中,也能够根据S槽431的形状使材料避让部420b的前述的深度及宽度均改变。
此外,作为第五实施方式的另一个变形例,也可以以减少冲头应力及材料流动为目的,利用弹性体(例如氨基甲酸乙酯)承受材料避让抑制部420b1、420b2(第五实施方式)及切口部420b7的部分。
即,例如在图42中,限制模具420的内周面420a在材料避让抑制部420b1、420b2中也与其它部分大致在同一平面上连续,但也可以为这样的结构:弹性体埋入于材料避让抑制部420b1、420b2的部分中,或为这样的结构:利用弹簧等弹性体支承限制着材料的部件(与限制模具420分体)。
[第六实施方式]
第六实施方式涉及滚珠丝杠的制造方法及滚珠丝杠用的螺母。
滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面形成螺旋槽;螺母,其在内周面形成与丝杠轴的螺旋槽对置的螺旋槽;以及滚珠,其在由丝杠轴的螺旋槽和螺母的螺旋槽形成的空间内能够自如滚动,该滚珠丝杠是通过滚珠滚动而使螺母相对于丝杠轴相对移动的装置。
这样的滚珠丝杠不仅用于通常的工业用机械的定位装置等,还使用于安装于汽车、摩托车、船舶等交通工具的电动致动器。
并且,有的滚珠丝杠在螺母(螺母坯料)的内周面通过S字状的循环槽实现了滚珠返回路径(例如参照专利文献4~6)。
另外,作为在螺母(螺母坯料)的内周面成型S字状的循环槽的方法,有这样的方法:通过利用冲头进行的塑性加工在螺母(螺母坯料)的内周面直接形成S字状的循环槽的方法(例如参照专利文献1)。
但是,利用那样的塑性加工的话,有时S字状的循环槽的轮廓形状会走样,即所谓的塌边变大。根据该塌边量及塌边的产生部位,有可能使滚珠丝杠的动作性降低、或使形成为S字状的循环槽的寿命降低。
该第六实施方式的目的在于,在通过利用冲头进行的塑性加工成型S字状的循环槽的情况下,抑制塌边的产生,提高滚珠丝杠的动作性及循环槽的寿命。
第六实施方式的滚珠丝杠的制造方法如下:其中,滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面形成滚动体滚动槽;螺母,其在内周面形成与所述丝杠轴的滚动体滚动槽对置的滚动体滚动槽、以及连接至少一条该滚动体滚动槽的两端部的S字状的循环用的槽;以及滚珠,其在由所述丝杠轴的滚动体滚动槽和所述螺母的滚动体滚动槽形成的空间以及所述S字状的循环用的槽内能够自如滚动,该滚珠丝杠的制造方法的特征在于,以将冲头压入于所述螺母的内周面的方式成型所述S字状的循环用的槽,并且,在所述螺母的内周面、且该S字状的循环用的槽的外周成型凹部,该凹部用来使通过利用所述冲头进行的塑性加工产生的S字状的循环用的槽的塌边减少。
在第六实施方式的滚珠丝杠的制造方法中,优选至少与所述S字状的循环用的槽的弯曲的部位相邻地成型所述凹部。此外,优选根据所述塌边的量确定所述凹部的形状和深度。
此外,第六实施方式的滚珠丝杠用的螺母具有:滚动体滚动槽,其以与形成于丝杠轴的外周面的滚动体滚动槽对置的方式形成于内周面;S字状的循环用的槽,其以连接至少一条该滚动体滚动槽的两端部的方式形成于内周面;以及凹部,其用来使在通过利用冲头进行的塑性加工成型所述S字状的循环用的槽时产生的S字状的循环用的槽的塌边减少。
在第六实施方式的滚珠丝杠用的螺母中,所述凹部优选与所述S字状的循环用的槽的弯曲的部位相邻。此外,所述凹部的深度优选根据所述塌边的量来确定。并且,所述凹部优选截面为曲面形状、锥面形状、组合曲面和锥面而形成的面形状以及凹口形状中的任一形状。
根据第六实施方式,在通过利用冲头进行的塑性加工成型S字状的循环用的槽的情况下,通过在螺母的内周面、且S字状的循环用的槽的外周成型凹部,能够抑制塌边的产生。
下面,对第六实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的一个示例进行说明。
(结构)
图48示出了实现滚珠丝杠螺母的制造方法的冲头510及限制模具520。再者,图48是如图40那样对应于示出S槽成型完成时的图39(b)中的A-A截面的图。
冲头510具有:用来成型S槽531的S槽成型冲头511;以及用来减少塌边的凹陷成型冲头512。
S槽成型冲头511呈与采用图39及图40所说明的同样的如下形状:能够在螺母530的内周面530a成型S槽531。即,例如,在俯视下,S槽成型冲头511呈大致S字状。
凹陷成型冲头512被设置成与S槽成型冲头511相邻。将凹陷成型冲头512设置成包围S槽成型冲头511的全周,或设置成局部地包围S槽成型冲头511,而不是包围S槽成型冲头511的全周。例如,在将凹陷成型冲头512设置成局部地包围S槽成型冲头511的情况下,将凹陷成型冲头512设置成至少位于通过S槽成型冲头511成型的S槽531的两处弯曲的部分的周围。即,在S槽成型冲头511呈大致S字状的情况下,将凹陷成型冲头512以与其S字状的弯曲的部位(曲率变大的部分)对置或相邻的方式设置于冲头510。
此外,凹陷成型冲头512为如下那样的外周面形状:构成凹陷部的面形状为曲面形状、锥面(平面的斜面)、或组合曲面和锥面而形成的面形状。此外,与S槽成型冲头511同样地,凹陷成型冲头512也可以是固定冲头(被固定支承的冲头),也可以利用弹性体(例如完全弹性体)来支承。
限制模具520具有与螺母530的外周面530b对应的形状的内周面520a,利用该内周面520a限制螺母530。此外,在限制模具520的内周面520a,与将S槽成型冲头511按压到螺母530的内周面530a上的位置对应地形成有凹槽形状的材料避让部520b。例如,在俯视下,材料避让部520b呈大致S字状。
采用上述那样的冲头510及限制模具520,根据滚珠丝杠螺母的制造方法,利用限制模具520限制螺母530的外周面530b,将冲头510按压到所限制的螺母530的内周面530a上。由此,通过S槽成型冲头511成型S槽531,并且通过凹陷成型冲头512在该S槽531(凹部)的外周成型凹陷部(塌边用凹部)533。
例如,根据能够容许的塌边量确定凹陷部的深度即将凹陷成型冲头512按压到螺母530的内周面530a上的量。例如,能够容许的塌边量越少,使凹陷部的深度越深。
图44示出了具备通过上述那样的制造方法制造的螺母530(在图44中标号430)的滚珠丝杠440。如图44所示,除了螺母430以外,滚珠丝杠440还具有丝杠轴450及滚珠(滚动体)460。在丝杠轴450,在其外周面形成有截面为圆弧状的凸型螺旋槽451。
图45示出了螺母430的剖视图。如图45所示,螺母430具有与丝杠轴450的外周面接近的内周面,在该内周面与丝杠轴450的凸型螺旋槽451对置地形成有凹型螺旋槽435。并且,三条形成于螺母430的凹型螺旋槽435分别螺旋性地仅形成一周,通过循环通道(S槽)431将其两端连结起来。
返回到图44,在由丝杠轴450和螺母430的两螺旋槽451、435规定的空间内能够自如滚动地配置有许多滚珠460,在丝杠轴450与螺母430相对螺旋运动时,该滚珠460能够沿着螺旋槽451、435滚动移动。
并且,在螺母430的内周面,具有比凹型螺旋槽435深(向半径方向外侧突出)的部分的循环通道431顺畅地连接凹型螺旋槽435的两端部。沿着丝杠轴450的凸型螺旋槽451滚动移动的滚珠460沿着隔开丝杠轴450的相邻的凸型螺旋槽451的脊452被引导,并且,通过被引导至循环通道431,滚珠460越过该脊452而返回到相邻的(滚动而来的)凸型螺旋槽451,即能够进行循环。
在将螺母430支承为非旋转状态的情况下,当使丝杠轴450旋转时,在三条封闭的各滚珠引导通道(螺旋槽451、435及循环通道431)的每一条通道内滚珠460滚动的同时重复无限循环,螺母430根据丝杠轴450的旋转方向向前进或后退方向进行直线运动。
(作用、效果等)
采用图49及图50对作用、效果等进行说明。图49示出了成型有S槽531及凹陷部533的螺母530的内周面530a。再者,图49示出了与S槽531的S字状的弯曲的部位(两处)对应地设置凹陷成型冲头512而成型凹陷部533的示例。如图49所示,通过在S槽531的外周成型凹陷部533,成型有该凹陷部533的S槽531的外周部位的塌边得以减少。
图50示出了与S槽531的S字状的弯曲的一处部位对应地设置凹陷成型冲头512而成型凹陷部533的示例,是用来与图49进行比较的示例。再者,在图49及图50中,图中的双点划线示出了在未成型凹陷部533的情况下的塌边。
关于图49及图50,在对未成型凹陷部的S槽531的S字状的弯曲的部位的外周部进行比较时,在图49中,从阴影线的区域少也可知,通过成型凹陷部533,成型有该凹陷部533的S槽531的外周部的塌边减少(阴影线的区域减少)。
由此,在第六实施方式中,能够抑制塌边量,使滚珠丝杠的动作性及循环槽(S槽)的寿命提高。
此外,特别是,在S槽531的S字状的弯曲的部位产生的塌边影响很大,使得滚珠丝杠的动作性及S槽的寿命降低,但通过对应于那样的部位局部性地设置凹陷部533来抑制塌边量,能够有效地抑制那样的滚珠丝杠的动作性及S槽寿命的降低。
(第六实施方式的变形例)
在第六实施方式中,也能够为这样的凹陷成型冲头512:具有如下那样的形状:能够使凹陷部533为截面为三角形的凹口形状。
图51示出了通过那样的凹陷成型冲头512成型有凹陷部533的螺母530的内周面530a。如图51所示,凹陷部533为截面为三角形的凹口形状。
此外,在第六实施方式中,螺母530也能够具有前述示例以外的数量的S槽。
再者,在以上所说明的第六实施方式中,S槽成型冲头和凹陷成型冲头形成为同一冲头,但也可以分别设置成分体的冲头。
此外,S槽和凹陷部不一定要同时成型,也可以在形成S槽后成型凹陷部。
[第七实施方式]
第七实施方式涉及滚珠丝杠的制造方法及滚珠丝杠用的螺母。
滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面形成螺旋槽;螺母,其在内周面形成与丝杠轴的螺旋槽对置的螺旋槽;以及滚珠,其在由丝杠轴的螺旋槽和螺母的螺旋槽形成的空间内能够自如滚动,该滚珠丝杠是通过滚珠滚动而使螺母相对于丝杠轴相对移动的装置。
这样的滚珠丝杠不仅用于通常的工业用机械的定位装置等,还使用于安装于汽车、摩托车、船舶等交通工具的电动致动器。
并且,有的滚珠丝杠在螺母的内周面通过S字状的循环槽实现了滚珠返回路径(例如参照专利文献4~6)。
另外,作为在螺母(螺母坯料)的内周面成型S字状的循环槽的方法,有这样的方法:通过利用冲头进行的塑性加工在螺母(螺母坯料)的内周面直接形成S字状的循环槽的方法。
但是,利用那样的塑性加工的话,有时S字状的循环槽的轮廓形状会走样,即所谓的塌边变大。根据该塌边量及塌边的产生部位,有可能使滚珠丝杠的动作性降低、或使形成为S字状的循环槽的寿命降低。
该第七实施方式的目的在于,在通过利用冲头进行的塑性加工成型S字状的循环槽的情况下,抑制塌边的产生,提高滚珠丝杠的动作性及循环槽的寿命。
第七实施方式的滚珠丝杠的制造方法如下:其中,滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面形成滚动体滚动槽;螺母,其在内周面形成与所述丝杠轴的滚动体滚动槽对置的滚动体滚动槽、以及连接至少一条该滚动体滚动槽的两端部的S字状的循环用的槽;以及滚珠,其在由所述丝杠轴的滚动体滚动槽和所述螺母的滚动体滚动槽形成的空间以及所述S字状的循环用的槽内能够自如滚动,该滚珠丝杠的制造方法的特征在于,以从所述螺母的圆形的内周面突出的方式设置余料部,该余料部用来使通过利用冲头进行的塑性加工产生的S字状的循环用的槽的塌边减少,以将冲头压入于所述余料部的方式成型S字状的循环用的槽。
滚珠丝杠的制造方法的特征在于,在该第七实施方式的滚珠丝杠的制造方法中,所述余料部的形状相应于所述S字状的循环用的槽的形状。
此外,关于第七实施方式的滚珠丝杠用的螺母,以与形成于丝杠轴的外周面的滚动体滚动槽对置的方式在内周面形成滚动体滚动槽,并且,在内周面形成连接至少一条该滚动体滚动槽的两端部的S字状的循环用的槽,将滚珠保持成在由该滚动体滚动槽和所述丝杠轴的滚动体滚动槽形成的空间以及所述S字状的循环用的槽内能够自如滚动,其中,为了使通过利用冲头进行的塑性加工产生的S字状的循环用的槽的塌边减少,所述滚珠丝杠用的螺母具有余料部,该余料部从所述螺母的圆形的内周面突出。
在该第七实施方式的滚珠丝杠用的螺母中,所述余料部优选其形状相应于所述S字状的循环用的槽的形状。
根据第七实施方式,在通过利用冲头进行的塑性加工成型S字状的循环用的槽的情况下,通过设置估计了在螺母的内周面的该槽的成型部位产生的塌边量的余料部,能够抑制塌边的产生。
下面,对第七实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法的一个示例进行说明。图52示出了通过第七实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法成型S槽的螺母坯料630的形状。图52(a)是主视图,图52(b)是沿着轴向的纵剖视图。
如图52所示,螺母坯料630呈圆筒形状。并且,在螺母坯料630的内周面630a的一部分形成塌边吸收用余料部635,该塌边吸收用余料部635以相对于为圆形的其它部位突出的方式加厚而形成。
该塌边吸收用余料部635形成为向螺母坯料630的轴向延伸,朝向螺母坯料630的内侧的面635a为平面形状。例如,在第七实施方式中,与S槽的成型部位对应地,在螺母坯料630的周向以隔开90度的间隔的方式形成有四处塌边吸收用余料部635。
该塌边吸收用余料部635形成为估计了在螺母坯料630的内周面630a成型S槽时所产生的塌边量的形状(形成区域的广度、形成厚度等)。
图53示出了通过第七实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法成型有S槽631的螺母坯料630的形状。图53(a)是主视图,图53(b)是沿着轴向的纵剖视图。
如图53所示,在螺母坯料630的内周面630a,与各塌边吸收用余料部635对应地形成多个S槽631。例如,在第七实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法中,如图39及图40所示,采用冲头401及限制模具402,利用限制模具402限制螺母坯料630(在图39中标号430)的外周面430b,通过将冲头401压入于所限制的螺母坯料630的内周面630a的塌边吸收用余料部635,在塌边吸收用余料部635成型S槽631。此外,此时,在螺母坯料630的外周面430b,将突起(由于材料避让而产生的***部)636形成为对应于成型于螺母坯料630的内周面630a的S槽631,即位于限制模具402的材料避让部402b内。
图54示出了具备通过如上所述的制造方法制造的螺母(螺母坯料)630的滚珠丝杠640。如图54所示,除了螺母630以外,滚珠丝杠640还具有丝杠轴650及滚珠660。在丝杠轴650,在其外周面形成有截面为圆弧状的凸型螺旋槽651。
在该滚珠丝杠640中,许多滚珠660能够自如滚动地被配置在由丝杠轴650和螺母630的两螺旋槽651、637规定的空间内,在丝杠轴650与螺母630相对螺旋运动时,该滚珠660能够沿着螺旋槽651、637滚动移动。
并且,在螺母630的内周面,具有比凹型螺旋槽637深(向半径方向外侧突出)的部分的循环通道631将凹型螺旋槽637的两端部顺畅地连接起来。通过沿着丝杠轴650的隔开相邻的凸型螺旋槽651的脊652引导沿着丝杠轴650的凸型螺旋槽651滚动移动的滚珠660,并将其引导至循环通道631,从而该滚珠660越过该脊652而返回至相邻的(滚动而来的)凸型螺旋槽651中,即该滚珠660能够循环。再者,在图54所示的示例中,示出了通过循环通道631引导的滚珠660,实际上,在由两螺旋槽651、637规定的空间内也存在滚珠660。
此外,在将螺母630支承为非旋转状态的情况下,当使丝杠轴650旋转时,在每个滚珠引导通道(螺旋槽651、637及循环通道631)内滚珠660滚动的同时重复无限循环,螺母630根据丝杠轴650的旋转方向向前进或后退方向进行直线运动。
(作用、效果等)
如前述那样,在第七实施方式中,通过在螺母坯料630的内周面630a设置塌边吸收用余料部635,并将冲头(例如图39及图40所示的冲头401)压入于该塌边吸收用余料部635来成型S槽631。
由此,在第七实施方式中,通过设置估计了所产生的塌边量的塌边吸收用余料部635,能够将塌边的产生抑制为最小限。因此,在第七实施方式中,能够使滚珠丝杠的动作性及循环槽的寿命提高。
(第七实施方式的变形例)
在第七实施方式中,也可以使塌边吸收用余料部为不限于上述的形状的其它的形状。
图55示出了形成有其它的形状的塌边吸收用余料部638的螺母坯料630的形状。图55(a)是主视图,图55(b)是沿着轴向的纵剖视图。
如图55所示,关于塌边吸收用余料部638,周向上的端部638a、638b的壁厚,即与螺母坯料630的内周面630a的圆形部位相邻的部位638a、638b的壁厚比周向上的中央部638c的壁厚更厚。
图56示出了通过第七实施方式的滚珠丝杠螺母的制造方法成型有S槽631的螺母坯料630的形状。图56(a)是主视图,图56(b)是沿着轴向的纵剖视图。
如图56所示,在螺母坯料630的内周面630a,与各塌边吸收用余料部638对应地形成多个S槽。例如,在该第七实施方式的变形例中也如图39及图40所示,采用冲头401及限制模具402,利用限制模具402限制螺母坯料630(在图39中标号430)的外周面430b,并通过将冲头401压入于所限制的螺母坯料630的内周面630a的塌边吸收用余料部638,在塌边吸收用余料部638成型S槽631。此外,此时,在螺母坯料630的外周面430b,将突起(由于材料避让而产生的***部)636形成为对应于成型于螺母坯料630的内周面630a的S槽631,即位于限制模具402的材料避让部402b内。
在此,形成于螺母坯料630的内周面630a的S槽631通过以沿着螺母坯料630的周向的方式设置,从而以一个方向的弯曲的部位(曲率大的部位)631a、大致直线的部位(曲率小的部位)631c、另一个方向的弯曲的部件(曲率大的部位)631b这样的顺序位于螺母坯料630的内周面630a的周向。
第七实施方式的变形例中的塌边吸收用余料部638与这样的S槽631的配置对应,壁厚较厚的两端部638a、638b位于所成型的S槽631的两端的弯曲的部位631a、631b,壁厚较薄的中央部638c位于所成型的S槽631的大致直线的部位631c。
根据以上所述,在第七实施方式的变形例中,也通过设置估计了所产生的塌边量的塌边吸收用余料部638,能够将塌边的产生抑制到最小限。并且,在第七实施方式的变形例中,能够重点地抑制在S槽631的弯曲的部位631a、631b变大的塌边的产生。
此外,在第七实施方式中,不限于如上述图52所示那样的在螺母630设置四处S槽631或塌边吸收用余料部,也可以设置于至少一处。
[第八实施方式]
第八实施方式涉及滚珠丝杠及其制造方法、以及用于制造滚珠丝杠的模具。
近年,车辆等的省力化升级,例如在汽车领域中,开发了通过电动马达的力而不是经由了齿轮及电线等的手动力的直接传递使变速器及停车制动器等动作的***。在用于那样的用途的电动致动器中,有时采用滚珠丝杠机构,以便以高效率将由电动马达传递的旋转运动转换成轴线方向运动来驱动汽车的各机构。
通常,滚珠丝杠机构由丝杠轴、螺母以及在形成于该两者之间的滚动通道内滚动的滚珠构成,但在对于滚珠丝杠机构的外径尺寸的节省空间化的要求做出贡献的、所谓的陀螺式的滚珠丝杠机构中,将设置了用来使滚珠以从滚动通道的一端返回到另一端的方式循环的S字状的滚珠循环通道的陀螺***安装于螺母的预定的部位。
然而,在现有技术的陀螺式滚珠丝杠机构中,由于陀螺是与螺母不同的部件,因此供滚珠滚动的螺母的凹型螺纹槽与形成于陀螺的滚珠循环通道是不同的部件。因此,无法避免在其交界线产生阶梯差,结果是,产生了无法忽视的杂音及动作转矩改变,进而存在由于寿命降低而造成的维护成本高涨的问题。
作为解决这些问题的现有技术,例如有专利文献1。在专利文献1中,由于不采用滚珠循环陀螺、而在螺母的内周面直接成型滚珠循环通道,因此在滚珠循环通道与凹型螺纹槽之间不会形成阶梯差,而能够顺畅地连接。由此,滚珠即使通过滚珠循环通道与凹型螺纹槽之间,也不会产生杂音或动作转矩改变,并且能够抑制寿命降低等。
但是,在专利文献1中,由于将与滚珠循环通道的形状对应的形状的凸型的夹具(模具)按压到螺母的内周面上,并按压使其(塑性)变形而形成滚珠循环通道,因此,有时在加工时没有滚珠循环通道部分的余料移动的地方(避让),螺母坯料及模具会产生出乎意料的变形及破损,或者滚珠循环通道或滚动通道会产生变形。其结果是,有可能精度会降低、需要其修正加工作业等而使生产性变差。
例如,关于滚珠循环通道,由于其中心部分最深,待移动至其它部分的余料多,因此,在塑性加工时,有时滚珠循环通道的中心部分产生与丝杠轴发生干涉这样的大的突起。在产生了突起的情况下,需要进行通过机械加工除去该突起的作业。特别是对于多个滚珠循环通道中的设置于螺母的中心部的滚珠循环通道,该趋势较大。
此外,在如图65的(a)~(b)中那样的具备多个滚珠循环通道726、727的螺母725中也具有与专利文献1同样的问题。
并且,在如图66的(a)、(b)所示的在同相位配置有滚珠循环通道的现有的螺母725中,首先,在通过槽加工夹具进行的第一滚珠循环通道726的形成过程中,螺母端面725a产生变形。由于螺母端面725a为其后的第二滚珠循环通道727形成时的基准面L,因此,丝杠轴的螺纹槽与螺母725的螺纹槽之间的螺距失准,从而容易招致滚珠丝杠机构动作不良。并且,在第二滚珠循环通道727的形成过程中,由于余料流入第一滚珠循环通道726中而使得第一滚珠循环通道726变形,因此需要进行修正加工作业。
因此,第八实施方式的课题在于解决上述那样的现有技术所具有的问题,并提供滚珠循环通道为高精度且长寿命的滚珠丝杠及其制造方法、以及用于制造那样的滚珠丝杠的模具。
为了解决上述课题,第八实施方式由如下结构构成。即,第八实施方式的滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面形成凸型螺纹槽;螺母,其以包围所述丝杠轴的方式配置,并在内周面形成凹型螺纹槽;多个滚珠,其配置成能够沿着形成于对置的所述两螺纹槽之间的滚动通道自如滚动;以及滚珠循环通道,其供所述滚珠以从所述滚动通道的终点返回到起点的方式循环,所述滚珠丝杠的特征在于,所述滚珠循环通道由使所述螺母的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽构成,并且在所述滚动通道与所述滚珠循环通道的连接部分设有凸缘,该凸缘从所述滚珠循环通道的周缘部向径向内侧突出。
在这样的第八实施方式的滚珠丝杠中,与所述滚动通道的连接部分即所述滚珠循环通道的两端部优选为所述滚珠的直线状导入部,并且所述凸缘至少设置于所述直线状导入部的周缘部。
此外,所述凸缘的末端与所述螺母的径向中心之间的距离H优选为所述滚珠的中心轨迹圆径(BCD)的1/2以下,所述凸缘优选设置成不与所述丝杠轴的外周面接触。
并且,构成所述滚珠循环通道的凹槽是通过以将从模具的表面突出的凸部按压至所述螺母的内周面的方式进行塑性加工而使所述内周面的一部分凹陷而形成的,所述凸缘优选为通过设置于所述凸部的周围并从所述模具的表面凹陷而形成的避让槽形成。
并且,所述避让槽的深度优选靠近所述凸部的一侧深、离所述凸部远的一侧浅。
并且,优选所述模具中仅以包围所述避让槽的周围的方式设置并从所述模具的表面突出的堤部和所述凸部与所述螺母的内周面抵接。
此外,第八实施方式的模具为用于制造滚珠丝杠的模具,所述滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面形成凸型螺纹槽;螺母,其以包围所述丝杠轴的方式配置,并在内周面形成凹型螺纹槽;多个滚珠,其配置成能够沿着形成于对置的所述两螺纹槽之间的滚动通道自如滚动;以及滚珠循环通道,其供所述滚珠以从所述滚动通道的终点返回到起点的方式循环,所述模具的特征在于,其表面具备:凸部,其用来形成凹槽,该凹槽通过以按压的方式对所述螺母的内周面进行塑性加工来使所述螺母的内周面的一部分凹陷而构成所述滚珠循环通道;以及避让槽,其用来形成凸缘,该凸缘设置在所述凸部的周围,并且从所述滚珠循环通道的周缘部向径向内侧突出。
在这样的第八实施方式的模具中,所述避让槽的深度优选靠近所述凸部的一侧深、离所述凸部远的一侧浅。
此外,优选在表面形成有所述凸部、所述避让槽以及堤部,所述堤部以包围所述避让槽的周围的方式设置并从表面突出,仅所述凸部和所述堤部与所述螺母的内周面抵接。
并且,第八实施方式的滚珠丝杠的制造方法是制造如下滚珠丝杠的方法,所述滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面形成凸型螺纹槽;螺母,其以包围所述丝杠轴的方式配置,并在内周面形成凹型螺纹槽;多个滚珠,其配置成能够沿着形成于对置的所述两螺纹槽之间的滚动通道自如滚动;以及滚珠循环通道,其供所述滚珠以从所述滚动通道的终点返回到起点的方式循环,所述滚珠丝杠的制造方法的特征在于,通过以将设置于所述模具的凸部按压至所述螺母的内周面的方式进行塑性加工来使所述内周面的一部分凹陷而形成由凹槽构成的所述滚珠循环通道,并且通过所述避让槽形成凸缘,所述凸缘从所述滚珠循环通道的周缘部向径向内侧突出。
由于滚珠循环通道是高精度的,因此第八实施方式的滚珠丝杠寿命长。
此外,由于第八实施方式的滚珠丝杠的制造方法通过在滚珠循环通道形成时产生的余料形成凸缘,因此可抑制滚珠循环通道因余料而变形。因此,不需要在滚珠循环通道形成后进行修正加工作业,能够制造滚珠循环通道为高精度的滚珠丝杠。
并且,由于第八实施方式的模具具备避让槽,该避让槽通过在滚珠循环通道形成时产生的余料形成凸缘,因此,只要使用第八实施方式的模具,就能够制造滚珠循环通道为高精度的滚珠丝杠。
现参照附图对第八实施方式的滚珠丝杠及其制造方法、以及用于制造滚珠丝杠的模具的一个示例详细地进行说明。
[第一例]
图57是说明第八实施方式的第一例的滚珠丝杠的制造的图,(a)是剖视图(以沿着轴向的平面切剖的剖视图),(b)是示出螺母的内周面的S字状循环通道的剖视图。
如图57所示,第一例的滚珠丝杠具备:丝杠轴710,其在外周面具有螺旋状的凸型螺纹槽710a;螺母705,其在内周面具有与丝杠轴710的凸型螺纹槽710a对置的螺旋状的凹型螺纹槽705a,该螺母705以包围丝杠轴710的方式配置;多个滚珠711,其能够自如滚动地装填在形成于两螺纹槽710a、705a之间的螺旋状的滚珠滚动通道708内;以及S字状的滚珠循环通道706、707,其供滚珠711以从滚珠滚动通道708的终点返回到起点的方式循环(下面,也称为“S字状循环通道”)。
即,滚珠711在滚珠滚动通道708内移动的同时绕丝杠轴710的周围而到达滚珠滚动通道708的终点,在那里由S字状循环通道706(707)的一个端部抄起而穿过S字状循环通道706(707)内,并由S字状循环通道706(707)的另一个端部返回到滚珠滚动通道708的起点。
再者,对丝杠轴710、螺母705以及滚珠711的材质不做特别限定,可以使用通常的材料,例如可以列举金属(钢等)、烧结合金、陶瓷以及树脂。此外,螺纹槽710a、705a的截面形状既可以是圆弧状,也可以是尖端拱门状。
关于这样的滚珠丝杠,当经滚珠711使与丝杠轴710螺合的螺母705与丝杠轴710相对旋转运动时,经滚珠711的滚动,丝杠轴710与螺母705向轴向相对移动。并且,通过滚珠滚动通道708和S字状循环通道706(707)形成无端状的滚珠通道,由于在滚珠滚动通道708内滚动的滚珠711在无端状的滚珠通道内无限循环,因此丝杠轴710和螺母705能够持续地相对移动。
在此,参照图57的(b)的剖视图(以与轴向正交的平面切剖的剖视图)对S字状循环通道706、707详细地进行说明。S字状循环通道706、707一体地形成于螺母705的内周面。详细来说,使通过塑性加工使螺母705的圆柱面状的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽成为S字状循环通道706、707。
因此,向未在图57的(b)中示出的滚珠滚动通道708的终点滚动而来的滚珠711由S字状循环通道706(707)的一个端部抄起而落入螺母705的内部(径向外侧)。并且,穿过S字状循环通道706(707)内而越过丝杠轴710的域(land)部(凸型螺纹槽710a的螺纹牙),并由S字状循环通道706(707)的另一个端部返回滚珠滚动通道708的起点。再者,S字状循环通道706、707的截面形状既可以是圆弧状,也可以是尖端拱门状。
此外,与管式、陀螺式等滚珠循环形式的情况不同,未安装构成S字状循环通道706、707的另一部件。因此,在S字状循环通道706(707)与凹型丝杆槽705a之间不会形成阶梯差,而顺畅地被连接起来。其结果是,即使滚珠711通过S字状循环通道706(707)与凹型丝杆槽705a之间,也不会产生杂音或动作转矩改变,并且也不会使寿命降低。
接下来,对用于形成S字状循环通道706、707的循环通道加工夹具(模具)704进行说明。如图58的(a)~(c)所示,循环通道加工夹具(模具)704设有凸模702,该凸模702用来在截面为半圆形的基部701的表面(圆弧面)形成凹槽,在凸模702的周围形成有从基部701的表面凹陷进去的避让槽703。再者,基部701的表面(圆弧面)的曲率半径与螺母705的内周面的曲率半径相同。
如图59的(a)及(b)所示,将循环通道加工夹具704***至为中空状的材料的螺母705中后,如图59的(b)中的箭头所示,将循环通道加工夹具704按压到螺母705的内周面上,形成第一S字状循环通道706。接着,以螺母705的端面作为基准面,使循环通道加工夹具704向螺母705的轴向或旋转方向移动,并与之前的第一S字状循环通道706同样地按压该循环通道加工夹具704,形成第二S字状循环通道707。由此,被循环通道加工夹具704的凸模702按压的螺母705的内周面发生塑性变形,形成S字状循环通道706、707。
那时,通过凸模702的按压而被推开的螺母坯料的余料流入到设置在循环通道加工夹具704的凸模702的周围的避让槽703中,由于在第一S字状循环通道706的周围及第二S字状循环通道707的周围分别形成从S字状循环通道706、707的周缘部向径向内侧突出的凸缘F1,因此可防止螺母705因余料压力而破损。
并且,通过与螺母705一体地形成的凸缘F1形成滚珠引导部,该滚珠引导部顺畅地引导由滚珠滚动通道708向S字状循环通道706(707)滚动来的滚珠711、以及从S字状循环通道706(707)向滚珠滚动通道708滚动的滚珠711。
再者,即使不是利用图59所说明的方法,第一实施方式的方法也能够形成同样的螺母705。在该情况下,采用如图58所示的具有S字状的凸部的凸轮滑动件。
此外,作为与滚珠滚动通道708(凹型螺纹槽705)的连接部分的S字状循环通道706(707)的两端部呈直线状地形成有槽,由此构成直线状导入部709。当在螺母705形成S字状循环通道706(707)后,凹型螺纹槽705a通过切削形成并与S字状循环通道706(707)连接,但由于此时直线状导入部709能够吸收凹型螺纹槽705a的形成误差等,因此有助于滚珠711的顺畅的滚动。
之后,对螺母705的内周面实施高频淬火等热处理,提高S字状循环通道706、(707)的耐久性。
根据第一例的循环通道一体式螺母,能够将由于形成S字状循环通道706(707)而产生的余料用于形成作为滚珠引导部的凸缘F1。此外,以往的具备陀螺式循环通道的螺母存在这样的问题:在对带有陀螺孔的螺母进行淬火等中,在陀螺***用的贯通孔发生局部的温度上升,螺母产生破损变形等,但根据第一例的循环通道一体式螺母,还能够避免螺母由于上述那样的局部的温度上升而发生破损变形等。
此外,根据第一例,即使是具备与图65的(a)~(c)所示的现有技术同样的、同相位的S字状循环通道的螺母,由于余料流入到循环通道加工夹具704的避让槽703中,因此能够抑制螺母705的端面的突出变形、以及已形成的另一S字状循环通道的变形。其结果是,由于S字状循环通道706、707为高精度,因此能够制造高精度的滚珠丝杠并能够提高耐久性,并且,由于在形成S字状循环通道706、707后不需要进行形状的修正加工,因此能够避免制造作业的复杂化并降低制造成本。并且,由于能够使用通过避让槽703形成的凸缘F1作为螺母705的滚珠引导部,因此滚珠711能够进行顺畅的滚动。
对这样的第一例的滚珠丝杠的用途不做特别的限定,但适合作为组装于通常的工业用机械、各种车辆或致动器中的滚珠丝杠。
[第二例]
图60、61是说明第八实施方式的第二例的滚珠丝杠的结构的图。图60是示出螺母的内周面的S字状循环通道的剖视图,图61是形成S字状循环通道的夹具的立体图。再者,第二例的滚珠丝杠的结构及作用效果与第一例大致相同,因此仅对不同的部分进行说明,省略对相同部分的说明。再者,在之后的各图中,对与图57、58相同或相当的部分标有与图57、58相同的标号。
在第二例的滚珠丝杠中,是将在形成螺母705的S字状循环通道706(707)时通过余料形成的凸缘F2设置在直线状导入部709的周缘部。在形成S字状循环通道706(707)后,在螺母705切削形成螺纹槽705a,但由于直线状导入部709为螺纹槽705a的连接材料且吸收螺纹槽705a的切削误差等,因此有助于滚珠711的顺畅的滚动。
并且,通过以将部分地设置有收纳余料的避让槽703的循环通道加工夹具704按压到螺母705的内周面上的方式进行塑性加工,在两直线状导入部709的周缘部形成凸缘F2。因此,在以与未图示的丝杠轴组合的方式形成滚珠丝杠的情况下,在滚珠711在滚珠滚动通道708滚动并在S字状循环通道706(707)转换方向时,通过凸缘F2将滚珠711顺畅地引导向S字状循环通道706(707)。
[第三例]
图62是说明第八实施方式的第三例的滚珠丝杠的结构的图,并且是示出螺母的凸缘高度与BCD的关系的图。再者,由于第三例的滚珠丝杠的结构及作用效果与第一例、第二例大致相同,因此仅对不同的部分进行说明,省略对相同的部分的说明。
与第一例、第二例同样地,通过由于形成S字状循环通道706(707)而产生的余料在螺母705的内周面形成凸缘F1(F2),该凸缘F1(F2)具有滚珠引导功能,但在第三例的情况下,局部地汇集了由循环通道加工夹具704的避让槽703产生的凸缘F1(F2)的形成部位。由此,由于能够充分地确保作为余料被压出而形成的凸缘F1(F2)的高度(径向长度),因此能够可靠地引导滚珠。
具体来说,从螺母705的径向中心至凸缘F1(F2)的末端的径向距离H至少为组装滚珠丝杠时的滚珠711的滚珠中心轨迹圆径(BCD:滚珠中心直径)的大约1/2以下,并且,以不与丝杠轴710的外周面接触的方式设置凸缘F1(F2)的末端。这样,由于通过凸缘F1(F2)与滚珠711的中心接触能够有效地引导滚珠711,因此能够更顺畅地循环。
此外,在滚珠711的直径小的滚珠丝杠的情况下,由于S字状循环通道706(707)的深度也浅,因此,也有时仅利用相当于螺母705的S字状循环通道706(707)的部分的余料无法充分地得到凸缘F1(F2)的高度。在该情况下,只要使螺母坯料的内径与BCD同等,并通过形成S字状循环通道706(707)时的塑性加工使余料流到S字状循环通道706(707)的周缘部,凸缘F1(F2)就能够比滚珠711的中心的轨迹更向螺母705的径向中心侧突出,因此能够顺畅地引导滚珠。
[第四例]
图63是说明第八实施方式的第四例的滚珠丝杠的图,并且是示出用来通过塑性加工形成S字状循环通道及凸缘的模具的结构的图。再者,由于第四例的滚珠丝杠的结构及作用效果与第一例至第三例大致相同,因此,仅对不同的部分进行说明,省略对相同的部分的说明。
如图63的(a)~(c)所示,使形成于模具704的避让槽703的形状为靠近凸模702的一侧深、离凸模702远的一侧浅的形状。由此,由于形成S字状循环通道706(707)时产生的余料容易流入到避让槽703中,因此,凸缘形状容易现出,能够更有效地形成凸缘F1(F2)。
[第五例]
图64是说明第八实施方式的第五例的滚珠丝杠的图,并且是示出用来通过塑性加工形成S字状循环通道及凸缘的模具的结构的图。再者,由于第五例的滚珠丝杠的结构及作用效果与第一例至第四例大致相同,因此,仅对不同的部分进行说明,省略对相同的部分的说明。
如图64的(a)~(d)所示,在模具704的表面形成有:用来形成S字状循环通道706(707)的凸模702;以及用来形成凸缘F1(F2)的避让槽703,并且,以包围避让槽703的周围的方式形成的堤部712从表面突出。因此,在将模具704按压到螺母705的内周面上时,仅凸模702和堤部712与螺母705的内周面抵接。
由于为这样的形状:仅凸模702及其附近的堤部712与螺母705的内周面抵接,而不是模具704的表面的整个区域与螺母705的内周面抵接,因此,接触面压力变高,余料容易移动。
再者,与第四例同样地,避让槽703的形状为靠近凸模702的一侧深、离凸模702远的一侧浅的形状。由此,由于形成S字状循环通道706(707)时产生的余料容易流入到避让槽703中,因此,凸缘形状容易现出,能够更有效地形成凸缘F1(F2)。
如上所述,对第八实施方式的滚珠丝杠的示例进行了说明,但第八实施方式的滚珠丝杠当然不限于上述的第一例~第五例,在不脱离第八实施方式的主旨的范围内能够加以各种改变。
例如,在上述的各例中,示例性地示出了在螺母705形成使滚珠711以从滚珠滚动通道708的终点返回到起点的方式循环的滚珠循环通道706、707的螺母循环方式的滚珠丝杠,但第八实施方式也能够应用于将相当于滚珠循环通道706、707的滚珠循环通道形成于丝杠轴的丝杠轴循环方式的滚珠丝杠。
[第九实施方式]
第九实施方式涉及滚珠丝杠。
滚珠丝杠由如下部分构成:丝杠轴,其在外周面具有螺旋状的螺纹槽;螺母,其在内周面具有与丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽;多个滚珠,其能够自如滚动地装填在通过两螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动通道内。并且,当经滚珠使与丝杠轴螺合的螺母与丝杠轴相对旋转运动时,经滚珠的滚动,丝杠轴与螺母向轴向相对移动。
在这样的滚珠丝杠中具备使滚珠滚动通道的起点与终点连通而形成无端状的滚珠通道的滚珠循环通道。即,当滚珠在滚珠滚动通道内移动的同时绕丝杠轴的周围而到达滚珠滚动通道的终点时,滚珠由滚珠循环通道的一个端部被抄起而穿过滚珠循环通道内,并从滚珠循环通道的另一个端部返回滚珠滚动通道的起点。这样,由于在滚珠滚动通道内滚动的滚珠通过滚珠循环通道无限地循环,因此丝杠轴与螺母能够持续地相对移动。
作为这样的滚珠丝杠中的滚珠循环通道的形状,例如公知有如专利文献7所公开的:在以与滚珠循环通道的长度方向正交的平面切剖的情况下的截面形状大致为U字状。
但是,在通过采用模具的锻造使螺母的内周面的一部分凹陷而形成凹槽、并利用该凹槽构成滚珠循环通道的情况下,截面形状大致为U字状的滚珠循环通道存在锻造需要较大的能量的趋势。即,使模具所具有的凸部与螺母用材料的内周面接触,以通过强力按压来进行塑性加工的方式形成凹槽,但在形成截面形状大致为U字状的滚珠循环通道的情况下,由于在锻造时模具的凸部的末端部与螺母用材料的抵接角度大,因此存在锻造需要较大的能量的趋势。因此,期望进一步的改进,以使形成滚珠循环通道所需要的能量减少。
因此,第九实施方式的课题在于,解决上述那样的现有技术所具有的问题,提供在制造时所需能量小的滚珠丝杠。
为了解决上述课题,第九实施方式由如下的结构构成。即,第九实施方式的滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面具有螺旋状的螺纹槽;螺母,其在内周面具有与所述丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽;多个滚珠,其能够自如滚动地装填在通过所述两螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动通道中;以及滚珠循环通道,其供所述滚珠以从所述滚珠滚动通道的终点返回到起点的方式循环,所述滚珠丝杠的特征在于,所述滚珠循环通道由使所述螺母的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽构成,所述滚珠循环通道的长度方向的至少一部分在以与所述长度方向正交的平面切剖的情况下的截面形状大致呈V字状。
在这样的第九实施方式的滚珠丝杠中,优选所述滚珠循环通道由作为与所述滚珠滚动通道的连接部分的两端部和所述两端部之间的中间部构成,所述中间部与所述端部的至少一方在以与所述滚珠循环通道的长度方向正交的平面切剖的情况下的截面形状大致为V字状。此外,优选在构成所述滚珠循环通道的凹槽的底部设置润滑剂积存部。
由于滚珠循环通道的长度方向的至少一部分呈在以与所述长度方向正交的平面切剖的情况下的截面形状大致为V字状,因此,第九实施方式的滚珠丝杠在制造时所需能量小。
参照附图对第九实施方式的滚珠丝杠的一个示例详细地进行说明。
[第一例]
图67是说明第九实施方式的第一例的滚珠丝杠的结构的剖视图(以沿着轴向的平面切剖的剖视图)。
如图67所示,滚珠丝杠801具备:丝杠轴803,其在外周面具有螺旋状的螺纹槽803a;螺母805,其在内周面具有与丝杠轴803的螺纹槽803a对置的螺旋状的螺纹槽805a;多个滚珠809,其能够自如滚动地装填在通过两螺纹槽803a、805a形成的螺旋状的滚珠滚动通道807内;以及滚珠循环通道(滚珠返回路径)811,其供滚珠809以从滚珠滚动通道807的终点返回到起点的方式循环。
即,滚珠809在滚珠滚动通道807内移动的同时绕丝杠轴803的周围而到达滚珠滚动通道807的终点,在那里由滚珠循环通道811的一个端部抄起而穿过滚珠循环通道811内,并由滚珠循环通道811的另一个端部返回到滚珠滚动通道807的起点。
再者,螺纹槽803a、805a的截面形状(在以与长度方向正交的平面切剖的情况下的截面的形状)既可以是圆弧状(单一圆弧状),也可以是尖端拱门状。此外,对丝杠轴803、螺母805以及滚珠809的材质不做特别限定,可以使用通常的材料。例如,可以列举金属(钢等)、烧结合金、陶瓷以及树脂。
关于这样的滚珠丝杠801,当经滚珠809使与丝杠轴803螺合的螺母805与丝杠轴803相对旋转运动时,经滚珠809的滚动,丝杠轴803与螺母805向轴向相对移动。并且,通过滚珠滚动通道807和滚珠循环通道811形成无端状的滚珠通道,由于在滚珠滚动通道807内滚动的滚珠809在无端状的滚珠通道内无限循环,因此丝杠轴803和螺母805能够持续地相对移动。
在此,参照图68、69的剖视图(以与轴向正交的平面切剖的剖视图)对滚珠循环通道811详细地进行说明。滚珠循环通道811一体地形成于螺母805的内周面。详细来说,使通过塑性加工(例如,采用模具进行锻造的后述的方法)使螺母805的圆柱面状的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽822成为滚珠循环通道811。因此,与管式、陀螺式等滚珠循环形式的情况不同,未安装有构成滚珠循环通道的另一部件。并且,由于未使用另一部件,因此不会产生在使用了另一部件的情况下交界部分所产生的具有边缘部的阶梯差。
如图69所示,向滚珠滚动通道807的终点滚动而来的滚珠809由滚珠循环通道811的一个端部抄起而落入螺母805的内部(径向外侧)。并且,穿过滚珠循环通道811内而越过丝杠轴803的域(land)部803b(螺纹槽803a的螺纹牙),并由滚珠循环通道811的另一个端部返回滚珠滚动通道807的起点。
此外,如图70所示,滚珠循环通道811(凹槽822)的作为与滚珠滚动通道807(螺纹槽805a)的连接部分的两端部811a、811a为直线状,位于两端部811a、811a之间的中间部811b为曲线状。该中间部811b的两端与两端部811a、811a被顺畅地连接起来,从图68中的A箭头方向观察的滚珠循环通道811(凹槽822)的整体形状大致呈S字状。但是,滚珠循环通道811的整体形状不限于如图70所示的大致S字状。
通过该直线状的端部811a形成滚珠809的导入部,从滚珠滚动通道807进入到滚珠循环通道811中的滚珠809通过穿过导入部并与中间部811b的弯曲部分相碰而被引导并改变行进方向。因此,该导入部是滚珠809激烈碰撞的部分。再者,滚珠循环通道811与滚珠滚动通道807顺畅地被连接起来。即,滚珠809与凹槽822的内表面的切点的轨迹与滚珠809与螺纹槽805a的内表面的切点的轨迹以顺畅地连续的方式被连接起来。其结果是,滚珠809顺畅地进行循环。
并且,参照图70~73对滚珠循环通道811的形状详细地进行说明。图71是示出滚珠循环通道811的端部811a的截面形状的凹槽822的剖视图,图72是示出滚珠循环通道811的中间部811b的截面形状的凹槽822的剖视图。此外,图73是示出滚珠滚动通道807的截面形状的螺纹槽805a的剖视图。任一个剖视图都是以与滚珠循环通道811或滚珠滚动通道807的长度方向正交的平面切剖的情况下的剖视图。
在第一例的滚珠丝杠801中,沿螺母805的大致周向延伸的滚珠循环通道811的截面形状(以与滚珠循环通道811的长度方向正交的平面切剖的情况下的截面形状)在所述长度方向整体上呈V字状。作为示例,图71中示出了滚珠循环通道811的端部811a的截面形状。根据图71可知,端部811a的截面形状为两直线交叉而成的V字状。
在形成截面形状为V字状的滚珠循环通道811的情况下,与形成截面形状为圆弧状或大致U字状的滚珠循环通道的情况相比,由于在锻造时模具的凸部的末端部(V字状凸部的末端)与螺母用材料的抵接角度小,因此容易进行冷锻,此外,锻造所需的能量大幅度减小。因此,在制造滚珠丝杠801时所需的能量小。为了更高地获得这样的效果,优选V字部分所成的角度(交叉的所述两直线所成的角度)为90度以上。
但是,不需要为所述两直线从凹槽822的底部延伸到螺母805的内周面而成的截面V字状,也可以是所述两直线从中途弯曲而成的截面五角形。即,截面形状整体上也可以不是V字状,也可以是凹槽822中仅底部附近部分截面为V字状。作为示例,图72中示出了滚珠循环通道811的中间部811b的截面形状。只要是图72中那样的截面形状,与图71中那样的V字状的情况相比,由于凹槽822的宽度变小,因此能够减少锻造中的除料量。因而,锻造所需的能量更小。再者,图72中的凹槽822的底部附近部分截面为V字状,开口部附近部分截面为矩形,但开口部附近部分截面也可以是梯形。
此外,由于滚珠循环通道811的截面形状是V字状,因此,根据图71、72可知,滚珠809以与凹槽822的内表面以两点接触的方式被支承。其结果是,在滚珠循环通道811内的滚珠809的动作稳定。
并且,由于滚珠循环通道811的截面形状是V字状,因此在构成滚珠循环通道811的凹槽822的底部形成由凹槽822的内表面和滚珠809包围的空间。由于能够将润滑油、润滑脂等润滑剂保持在该空间内,因此该空间作为润滑剂积存部发挥作用。
由于在滚珠丝杠801的使用中适当地向滚珠809供给保持在润滑剂积存部中的润滑剂,因此,润滑剂在滚珠循环通道811内附着于滚珠809的表面,与滚珠809一同到达滚珠滚动通道807,以供螺纹槽803a、805a以及滚珠809的表面润滑。因此,滚珠丝杠801润滑性优异且寿命长。此外,由于通过保持在润滑剂积存部内的润滑剂润滑滚珠丝杠801,因此能够减少向滚珠丝杠801的内部补给润滑剂的保养作业的频度。
对这样的第一例的滚珠丝杠801的用途不做特别的限定,但可适合用于汽车部件、定位装置等。
接下来,参照图74、75对第一例的滚珠丝杠801的制造方法的一个示例进行说明。首先,通过冷锻等塑性加工对圆柱状的钢制材料820进行加工,得到与螺母805大致相同形状(大致圆筒形)的轮坯821(粗成型工序)。此时,通过塑性加工,在轮坯821的外周面还形成凸缘813。
接下来,通过冷锻等塑性加工使轮坯821的圆柱面状的内周面的一部分凹陷而形成大致S字状的凹槽822,所述凹槽822形成连通滚珠滚动通道807的终点和起点的滚珠循环通道811(滚珠循环通道形成工序)。
作为形成该凹槽822的方法的具体例,可列举如下示例。即,将具有与凹槽822对应的形状的凸部的模具(未图示)***轮坯821内,使模具的凸部与轮坯821的内周面接触,并通过朝轮坯821的内周面强力按压模具来进行塑性加工,从而能够形成凹槽822。
例如,也可以采用凸轮机构的模具形成凹槽822,所述凸轮机构具有:凸轮驱动件(未图示);以及具有与凹槽822对应的形状的凸部的凸轮滑动件(未图示)。具体来说,将凸轮驱动件和凸轮滑动件***到轮坯821内,那时,凸轮滑动件配置在轮坯821与凸轮驱动件之间,并且朝轮坯821的内周面配置凸部。配置在轮坯821内的凸轮滑动件和凸轮驱动件在向轮坯821的大致轴向(从轮坯821的轴向倾斜一些的方向)延伸的倾斜面相互接触,两倾斜面构成模具的凸轮机构。
在此,当使凸轮驱动件沿着轮坯821的轴向移动时,凸轮滑动件通过由两倾斜面构成的凸轮机构(楔子的作用)向轮坯821的径向外侧移动。即,力从凸轮驱动件的倾斜面被传递至凸轮滑动件的倾斜面,将凸轮驱动件的轴向的力转换成向径向外侧移动凸轮滑动件的力。其结果是,由于凸轮滑动件的凸部强力按压轮坯821的内周面,因此,通过塑性加工在轮坯821的内周面形成凹槽822。
接下来,在螺母805的内周面,通过惯用的切削加工将螺纹槽805a形成为与滚珠循环通道811(凹槽822)的最端部连接(螺纹槽形成工序)。此时,由于凹槽822(滚珠循环通道811)的最端部呈球面状,因此,在与螺纹槽805a的交界部分830的阶梯差不产生在陀螺式滚珠丝杠的情况下的那样的边缘部,而成为顺畅的阶梯差。其结果是,即使滚珠809通过交界部分830,也不易产生杂音或动作转矩改变,并且也不易使寿命降低。
最后,在所希望的条件下实施淬火、回火等热处理,从而得到螺母805。作为该热处理的示例,可列举渗碳处理、碳氮共渗处理以及高频热处理等。在热处理为渗碳处理或碳氮共渗处理的情况下,螺母805的材质优选为碳含量为0.10~0.25质量%的铬钢或铬钼钢(例如SCM420),在热处理为高频淬火的情况下,螺母805的材质优选为碳含量为0.4~0.6质量%的碳钢(例如S53C、SAE4150)。
以将这样制造的螺母805和通过惯用的方法制造的丝杠轴803及滚珠809组合起来的方式制造了滚珠丝杠801。
再者,由于通过塑性加工进行前述的粗成型工序及滚珠循环通道形成工序,因此,该滚珠丝杠801的制造方法不仅材料成品率高,而且能够低价格制造高精度的滚珠丝杠。此外,由于通过塑性加工制造,因此几乎不切剖钢制材料820所具有的金属流线(纤维流线),并且,由于进行加工硬化,因此能够获得高强度的螺母805。
对塑性加工的种类不做特别的限定,但优选锻造,特别优选冷锻。也能够采用熱鍛造,但与热锻造相比,冷锻可实现高精度的加工,因此即使不实施后加工,也能够获得足够高精度的螺母805。因此,能够低价格地制造滚珠丝杠801。优选粗成型工序及滚珠循环通道形成工序中的塑性加工为冷锻,但也可以使任一个工序中的塑性加工为冷锻。
[第二例]
由于第九实施方式的第二例的滚珠丝杠的结构及作用效果与第一例大致相同,因此仅对不同的部分进行说明,省略对相同部分的说明。
在第一例的滚珠丝杠801中,滚珠循环通道811的截面形状在长度方向整体上呈V字状,但滚珠循环通道811的一部分(滚珠循环通道811的长度方向的一部分)的截面形状也可以是V字状。在第二例的滚珠丝杠801中,仅中间部811b截面为V字状,两端部811a、811a的截面形状为圆弧状(单一圆弧状)或尖端拱门状。锻造时除料量最多的中间部811b截面为V字状,因此锻造所需的能量大幅度减小。
[第三例]
由于第九实施方式的第三例的滚珠丝杠的结构及作用效果与第一例大致相同,因此仅对不同的部分进行说明,省略对相同部分的说明。
在第三例的滚珠丝杠801中,与第二例的情况相反地,两端部811a、811a截面为V字状,中间部811b的截面形状为圆弧状(单一圆弧状)或尖端拱门状。
作为滚珠809的导入部的端部811a是滚珠809从负载区域向无负载区域移动的部分,并是滚珠809的动作最不稳定的部分。这样的部分的截面形状为V字状,由于滚珠809以与凹槽822的内表面以两点接触的方式被支承,因此滚珠809的动作稳定。
此外,只要使滚珠809通过滑动而移动的中间部811b的截面形状为滚珠809与凹槽822的内表面以单点接触的圆弧状或大致U字状,就能够降低滚珠809的磨损损失。
再者,上述第一例至第三例示出了第九实施方式的一个示例,第九实施方式不限于上述第一例至第三例。例如,在第一例至第三例的滚珠丝杠801中,示出了通过锻造形成凹槽822的示例,但也可以通过锻造以外的方法使轮坯821的圆柱面状的内周面的一部分凹陷而形成凹槽822。例如,也可以通过切削加工、研磨加工使其凹陷。或者,也可以通过铸造来制造内周面具有凹槽822的轮坯821,并使该凹槽822为滚珠循环通道811。在通过这些方法形成凹槽822的情况下,无法取得在制造滚珠丝杠801时所需能量小这样的效果,但可取得在滚珠循环通道811内的滚珠809的动作稳定这样的效果。
此外,在第一例至第三例的滚珠丝杠801中,示例性地示出了在螺母805形成滚珠循环通道811的螺母循环方式的滚珠丝杠,所述滚珠循环通道811使滚珠809以从滚珠滚动通道807的终点返回到起点的方式循环,但第九实施方式还能够应用于在丝杠轴形成相当于滚珠循环通道811的滚珠循环通道的丝杠轴循环方式的滚珠丝杠。
[第十实施方式]
第十实施方式涉及构成滚珠丝杠的螺母的制造方法。
滚珠丝杠具备:螺母,其在内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,其在外周面形成螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠返回路径,其供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,该滚珠丝杠是通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动的装置。
这样的滚珠丝杠不仅用于通常的工业用机械的定位装置等,还使用于安装于汽车、摩托车、船舶等交通工具的电动致动器。
滚珠丝杠的滚珠返回路径有循环管方式及陀螺方式等,在陀螺方式的情况下,将形成有构成滚珠返回路径的凹部的陀螺嵌于螺母的贯通孔中。而在专利文献4中记载了在螺母的内周面直接形成构成滚珠返回路径的凹部(滚珠循环槽)的滚珠丝杠。
具体来说,记载了如下内容:滚珠丝杠的螺母部件在周向不具有分割面,通过切削加工或锻造加工一体地形成,在螺母部件的内周面形成有长S字状的循环通道(滚珠循环槽),顺畅地将凹型螺旋槽的两端连接起来,所述长S字状的循环通道具有比凹型螺旋槽(滚珠滚动槽)深的(向半径方向外侧突出的)部分。但是,未记载具体如何形成凹型螺旋槽及循环通道。
专利文献5中提出了如下内容:利用烧结合金一体地成型螺母,该螺母具有:构成滚珠返回路径的凹部(返回槽);螺旋槽(内螺纹槽);以及外周面的突出部(形成外径面的部分)。
专利文献6中记载了如下的“丝杠装置”,该“丝杠装置”在螺母的内周面形成有滚珠循环通道,该滚珠循环通道由螺旋状的负载滚珠滚动槽和将其一端与另一端连接起来的滚珠循环槽构成。作为滚珠循环通道的形成方法,记载了能够利用被称为“内凸轮”的内径槽开槽加工的手法制造。
专利文献1中记载了利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接形成滚珠循环槽的方法。在该方法中,如图19所示,采用具备圆柱状的加工头30的模具,所述圆柱状的加工头30具有与滚珠循环槽的形状对应的S字状的凸部37、38。
并且,将螺母坯料1横(轴向沿水平方向地)放在台座200上,以凸部37、38朝上的方式将加工头30放入螺母坯料1的内部,并在固定基端部30a和末端部30b的状态下,对模具的上部件20施加冲压而使其下降。由此,以将凸部37、38按压到螺母坯料1的内周面11上的方式使螺母坯料1的内周面11发生塑性变形。
一种以使螺母坯料发生塑性变形的方式形成这样的滚珠循环槽的方法,作为与专利文献1的方法不同的方法,可列举如下的方法(采用冲头的锻造加工法):以轴向沿着铅垂方向的方式配置圆筒状的螺母坯料(例如在第一实施方式中所示的圆筒状的螺母坯料),在限制外周面和轴向的一个端面的状态下,将***到所述螺母坯料内的冲头移动到所述螺母坯料的径向外侧并按压到所述螺母坯料的内周面上。
在该方法中,由于通过利用冲头的按压力使螺母坯料的内周面凹陷形成与冲头的突起形状对应的凹部(滚珠循环槽),因此根据加工条件及限制条件对冲头作用强的弯曲应力。此外,也有这样的情况:由于同样地存在于凹陷的部分的材料流动,滚珠循环槽的形状精度降低。特别是,在一次性地形成多个滚珠循环槽的情况下,存在这样的趋势:形状精度和在轴向及周向的位置精度低,每个滚珠循环槽的形状容易产生偏差。
该第十实施方式的课题在于,作为通过采用冲头的锻造加工法在螺母坯料的内周面形成截面为圆弧状、滚珠移动方向为S字状的滚珠循环槽的方法,提供可抑制螺母坯料的材料流动并能够降低作用于冲头的弯曲应力的方法。
为了解决上述课题,该第十实施方式为制造滚珠丝杠用螺母的方法,其中,丝杠轴与滚珠一同构成滚珠丝杠,所述滚珠丝杠用螺母在内周面具有滚珠循环槽,该滚珠循环槽作为使所述滚珠从滚动滚道的终点返回到起点的返回路径,所述滚珠循环槽截面为圆弧状,滚珠移动方向为S字状,所述制造滚珠丝杠用螺母的方法的特征在于,在圆筒状的螺母坯料的内周面的形成所述滚珠循环槽的位置形成截面形状包含在所述滚珠循环槽的截面圆弧内的基底凹部后,在限制了所述螺母坯料的外周面和轴向的一个端面的状态下,通过向所述螺母坯料的径向外侧移动***于所述螺母坯料内的冲头形成所述滚珠循环槽。
作为在所述螺母坯料形成所述基底凹部的方法,可列举车削加工、切削加工以及放电加工等。
根据该第十实施方式的方法,利用对形成有所述基底凹部的螺母坯料采用冲头的锻造加工法来形成所述滚珠循环槽,与利用对未形成所述基底凹部的螺母坯料采用冲头的锻造加工法来形成所述滚珠循环槽的情况相比,利用冲头的按压力使螺母坯料的内周面凹陷的量减少。因此,材料流动量减少,并且能够减少作用于冲头的弯曲应力。
关于所述基底凹部,例如,截面大致为V字状,深度与所述滚珠循环槽相同,截面的开口形成为与所述滚珠循环槽的截面圆弧的开口相同。
也可以将所述基底凹部形成为截面大致为V字状、深度比所述滚珠循环槽深、截面的开口与所述滚珠循环槽的截面圆弧的开口相同,并在所述滚珠循环槽形成后,在所述滚珠循环槽的底部留所述基底凹部的深度方向末端部作为避让槽。在该情况下,能够利用所述避让槽作为润滑积存部。
再者,在该情况下,成为所述基底凹部的所述避让槽的部分出于所述滚珠循环槽的截面圆弧之外,但其以外的部分包含在所述滚珠循环槽的截面圆弧内。
根据该第十实施方式的方法,通过采用冲头的锻造加工法在螺母坯料的轴向端部的内周面形成截面为圆弧状、滚珠移动方向为S字状的滚珠循环槽,其中,由于可抑制材料的流动并能够减小作用于冲头的弯曲应力,因此所述滚珠循环槽的形状精度及位置精度良好,并且冲头的寿命提高。
下面,对第十实施方式进行说明。
[第一例]
如图76所示,在该第十实施方式的第一例中,通过两个工序进行如下作业:在圆筒状的螺母坯料901的内表面形成截面为圆弧状、滚珠移动方向为S字状的滚珠循环槽915。
首先,在形成滚珠循环槽915的位置,沿着滚珠循环槽915的S字状滚珠移动方向,通过车削加工形成截面大致为V字状并包含在滚珠循环槽915的截面圆弧内的基底凹部913。但是,也可以通过切削加工形成基底凹部913。此外,由于基底凹部913的形成位置的精度良好,因此优选车削加工或切削加工,但也可以采用冲压加工等塑性加工。该基底凹部913的深度与滚珠循环槽915相同,截面的开口与滚珠循环槽915的截面圆弧的开口相同。
接下来,利用图77所示的方法在形成有螺母坯料901的内周面911的基底凹部913的位置形成滚珠循环槽915。
按图77所示的方法使用的模具是与第一实施方式相同的模具,其具有:限制圆筒状的螺母坯料901的外周面的外周限制模具902;限制螺母坯料901的下端面的下模具903;以及放在螺母坯料901的上端面的圆筒状的按压部件904。
此外,具有:***于螺母坯料901的内部的圆筒状的凸轮盒905;***于凸轮盒905的中心孔951内的凸轮驱动件906;以及配置于沿着凸轮盒905的径向的贯通孔952中的冲头(凸轮滑动件)907。
以将凸轮盒905的形成有贯通孔952的部分配置于上侧的方式将凸轮盒905***于螺母坯料901中。在冲头907形成有与滚珠循环槽915的形状(截面为圆弧状、滚珠移动方向为S字状)对应的突起971。冲头907具有与凸轮驱动件906的斜面961同样的斜面972。这些斜面961、972构成凸轮机构。
通过采用该模具,利用下模具903限制螺母坯料901的下端面(轴向的一个端面)和凸轮盒905的下端面。在该状态下,通过按进凸轮驱动件906,冲头907向螺母坯料901的径向外侧移动,冲头907的突起971被按入螺母坯料901的内周面911的基底凹部913中,从而形成滚珠循环槽915。由此,与在螺母坯料901不设置基底凹部913而形成滚珠循环槽915的情况相比较,利用冲头907的按压力使螺母坯料901的内周面911凹陷的量减少。
因此,与在螺母坯料901不设置基底凹部913而形成滚珠循环槽915的情况相比较,材料的流动量减少,并且能够减小作用于冲头907的弯曲应力。其结果是,滚珠循环槽915的形状精度及在轴向和周向的位置精度良好,并且冲头907的寿命提高。
再者,在螺母坯料901的内周面911一次性地形成多个滚珠循环槽的情况下,在所对应的多个位置设置基底凹部913后,例如利用图78所示的方法进行采用冲头的锻造加工法。
按图78所示的方法使用的模具具有:限制圆筒状的螺母坯料901的外周面的外周限制模具902;限制螺母坯料901的下端面的下模具903;以及放在螺母坯料901的上端面的圆筒状的按压部件904。此外,具有:***于螺母坯料901的内部的圆筒状的凸轮盒905A;***于凸轮盒905A的中心孔951内的凸轮驱动件906A;以及配置于沿着凸轮盒905A的径向的贯通孔952、953中的冲头(凸轮滑动件)907A、907B。
在冲头907A、907B形成有与滚珠循环槽915、916的形状(截面为圆弧状、滚珠移动方向为S字状)对应的突起971A、971B。凸轮驱动件906A具有与冲头907A的斜面972A相同的斜面961A以及与冲头907B的斜面972B相同的斜面961B。斜面961A、972A比斜面961B、972B倾斜角度小。斜面961A和斜面972A以及斜面961B和斜面972B分别构成凸轮机构。
通过采用该模具,利用下模具903限制螺母坯料901的下端面(轴向的另一个端面)和凸轮盒905A的下端面。在该状态下,通过按进凸轮驱动件906A,冲头907A、907B分别向螺母坯料901的径向外侧移动,冲头907A、907B的突起971A、971B被按入螺母坯料料901的内周面911的各基底凹部913中,从而形成滚珠循环槽915、916。
由此,与在螺母坯料901不设置各基底凹部913而形成滚珠循环槽915、916的情况相比较,利用冲头907A、907B的按压力使螺母坯料901的内周面911凹陷的量减少。因此,与在螺母坯料901不设置各基底凹部913而形成滚珠循环槽915、916的情况相比较,材料的流动量减少,并且能够减小作用于冲头907A、907B的弯曲应力。
其结果是,滚珠循环槽915、916的形状精度及在轴向和周向的位置精度良好,并且冲头907A、907B的寿命提高。
[第二例]
在该第十实施方式的第二例中,如图79所示,通过两个工序进行如下作业:在圆筒状的螺母坯料901的内表面形成截面为圆弧状、滚珠移动方向为S字状的滚珠循环槽915。
首先,在形成滚珠循环槽915的位置,沿着滚珠循环槽915的S字状滚珠移动方向,通过车削加工形成截面大致为V字状、深度方向末端部以外包含在滚珠循环槽915的截面圆弧内的基底凹部914。但是,也可以通过切削加工形成基底凹部913。此外,由于基底凹部913的形成位置的精度良好,因此优选车削加工或切削加工,但也可以采用冲压加工等塑性加工。该基底凹部914的深度比滚珠循环槽915深,截面的开口与滚珠循环槽915的截面圆弧的开口相同。
接下来,与第一例同样地,利用图77中的采用模具的方法在螺母坯料901的内周面911的形成有基底凹部914的位置形成滚珠循环槽915,并在滚珠循环槽915的底部留基底凹部914的深度方向末端部作为避让槽914a。由此,与在螺母坯料901不设置基底凹部914而形成滚珠循环槽915的情况相比较,利用冲头907的按压力使螺母坯料901的内周面911凹陷的量减少。
因此,与在螺母坯料901不设置基底凹部914而形成滚珠循环槽915的情况相比较,材料的流动量减少,并且能够减小作用于冲头907的弯曲应力。其结果是,滚珠循环槽915的形状精度及在轴向和周向的位置精度良好,并且冲头907的寿命提高。此外,由于能够利用避让槽914a作为润滑积存部,因此润滑性能提高。
再者,在螺母坯料901的内周面911一次性地形成多个滚珠循环槽的情况下,在所对应的多个位置设置基底凹部914后,例如利用图78中的采用模具的方法进行采用冲头907A、907B的锻造加工。由此,在螺母坯料901的内周面911的形成有各基底凹部914的位置形成滚珠循环槽915、916,并在滚珠循环槽915、916的底部留各基底凹部914的深度方向末端部作为避让槽914a。
由此,与在螺母坯料901不设置基底凹部914而形成滚珠循环槽915、916的情况相比较,利用冲头907A、907B的按压力使螺母坯料901的内周面911凹陷的量减少。因此,与在螺母坯料901不设置各基底凹部914而形成滚珠循环槽915、916的情况相比较,材料的流动量减少,并且能够减小作用于冲头907A、907B的弯曲应力。
其结果是,滚珠循环槽915、916的形状精度及在轴向和周向的位置精度良好,并且冲头907A、907B的寿命提高。
[第十一实施方式]
第十一实施方式涉及具有槽状的滚珠返回路径(滚珠循环槽)的滚珠丝杠。
滚珠丝杠具备:螺母,其在内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,其在外周面形成螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠返回路径,其供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,该滚珠丝杠是通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动的装置。
这样的滚珠丝杠不仅用于通常的工业用机械的定位装置等,还使用于安装于汽车、摩托车、船舶等交通工具的电动致动器。
滚珠丝杠的滚珠返回路径有循环管方式及陀螺方式等,在陀螺方式的情况下,将形成有构成滚珠返回路径的凹部(槽状的滚珠返回路径)的陀螺嵌于螺母的贯通孔中。而只要在螺母的内周面直接形成槽状的滚珠返回路径(多称为“滚珠循环槽”),就能够减少组装的工夫及成本,并且还可期待滚珠循环的可靠性提高。
作为在螺母的内周面直接形成滚珠循环槽的滚珠丝杠的制造方法,专利文献1中记载了如下内容:在利用塑性加工在螺母坯料的内周面直接形成循环槽(滚珠循环槽)后,对凹型螺纹槽(滚珠滚动槽)进行切削加工。
专利文献9中记载了如下内容:在螺母的轴向的一个端部与螺母一体地设置同轴的圆环状的滚珠循环部,在该滚珠循环部设置滚珠循环槽。
专利文献7中记载了如下内容:将循环槽(滚珠循环槽)的与滚珠行进方向正交的、具有槽底和一对侧面的截面形状形成为侧面朝离开槽底的方向扩展的形状。由此,由于能够以将循环槽与滚珠的间隙设定成较小的方式抑制滚珠的蜿蜒行进以及循环槽与丝杠轴之间的阶梯差,因此能够抑制杂音或振动并确保顺畅的动作。
专利文献10中记载了如下内容:在丝杠轴设置滚珠循环槽,将滚珠循环槽整体形成为在径向平稳地起伏的形状,并且将丝杠轴的与螺纹槽的连结部分形成为不出现极端尖锐的边缘的形状。由此,滚珠能够顺畅地在丝杠轴的螺纹槽与滚珠循环槽之间进出。
在专利文献1、7、9、10所述的方法中,在使具有槽状的滚珠返回路径(滚珠循环槽)的滚珠丝杠的耐久性、滚珠循环性能以及加工性能提高这点上存在进一步改善的余地。
该第十一实施方式的课题为使具有槽状的滚珠返回路径(滚珠循环槽)的滚珠丝杠的耐久性、滚珠循环性能以及加工性能进一步提高。
为了解决上述课题,第十一实施方式的滚珠丝杠具备:螺母,其在内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,其在外周面形成螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠返回路径,其供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,该滚珠丝杠是通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动的装置,所述滚珠丝杠的特征在于,所述滚珠循环槽的两侧面和向轴向延伸的与各侧面连续的面所成的角部圆滑地形成。
该第十一实施方式的滚珠丝杠通过所述滚珠循环槽的两侧面和向轴向延伸的与各侧面连续的面所成的角部圆滑地形成,与所述角部未圆滑地形成的滚珠丝杠相比较,由于在滚珠循环时滚珠表面不易产生损伤或瘪痕,并且滚珠循环槽本身也不易产生角部的缺损等,因此耐久性提高。
此外,由于在滚珠循环槽行进的滚珠在超过域部时也能够顺畅地移动,因此滚珠循环性能提高。并且,角部未形成圆形的滚珠丝杠需要在加工后进行角部的修边,但由于通过将角部圆滑地形成就能够省略该工序,因此加工性能提高。
作为具有槽状的滚珠返回路径(滚珠循环槽)的滚珠丝杠,第十一实施方式的滚珠丝杠为耐久性、滚珠循环性能以及加工性能良好的滚珠丝杠。
下面,对第十一实施方式进行说明。
如图80~82所示,第十一实施方式的第一例的滚珠丝杠具备:丝杠轴1001;螺母1002;滚珠1003;以及陀螺1004。在丝杠轴1001的外周面形成有螺旋槽1001a。在螺母1002的内周面形成有螺旋槽1002a。在螺母1002的向径向贯穿的贯通孔1002b中嵌入有陀螺1004。滚珠1003配置在由螺母1002的螺旋槽1002a和丝杠轴1001的螺旋槽1001a形成的滚道之间。
如图81及82所示,在陀螺1004形成有供滚珠1003从滚道的终点返回到起点的滚珠循环槽1041。如图82所示,形成于陀螺1004的滚珠循环槽1041具有槽底1041a和与槽底1041a连续的一对侧面1041b。滚珠循环槽1041的两侧面1041b与向轴向延伸的与各侧面1041b连续的面1042所成的角部1041c形成圆形。
在图83及图84所示的第十一实施方式的第二例的滚珠丝杠中,在螺母1002的内周面1002d直接形成有滚珠循环槽1041,在螺母1002未形成有如图80所示的贯通孔1002b,也不具有陀螺1004。
如图84所示,形成于螺母1002的内周面1002d的滚珠循环槽1041具有槽底1041a以及与槽底1041a连续的一对侧面1041b。滚珠循环槽1041的两侧面与向轴向延伸的与各侧面1041b连续的面(螺母1002的内周面)1002d所成的角部1041c形成圆形。
根据第一及第二例的滚珠丝杠,由于滚珠循环槽10041的角部1041c形成圆形,因此与未形成圆形的滚珠丝杠相比较,由于在滚珠1003循环时滚珠1003的表面不易产生损伤或瘪痕,并且滚珠循环槽1041的角部1041c不易产生缺损等。因此,耐久性提高。
此外,由于在滚珠循环槽1041行进的滚珠1003在超过丝杠轴1001的外周面(域部)1001b时也能够顺畅地移动,因此滚珠循环性能提高。并且,通过滚珠循环槽1041的角部1041c形成圆形,由于在角部1041c几乎不产生毛边,因此能够省略修边的后工序,因此加工性能提高。
例如,通过在由螺母用材料制造的圆筒状轮坯的内周面通过采用如图85(a)所示的模具1005的塑性加工形成滚珠循环槽后,利用切削加工将滚珠滚动槽形成为将该滚珠循环槽的两端连接起来,从而能够制造如图84所示的直接形成有角部1041c为圆形的滚珠循环槽1041的螺母1002。关于图85(a)所示的模具1005,在基部的面1051形成有与滚珠循环槽1041对应的突起1052、1053。第一突起1052形成滚珠循环槽1041的槽底1041a及侧面1041b,第二突起1053形成角部1041c的圆度。
作为在螺母1002直接形成角部1041c为圆形的滚珠循环槽1041的另一方法,可列举如下方法:在利用以往的方法在螺母1002直接形成角部尖的滚珠循环槽1041后,利用喷丸等介质投射法使尖的角部成为圆形的方法、或者如图85(b)所示,采用没有第二突起1053的模具1005利用塑性流动使角部成为圆形的方法。
如图86所示,滚珠循环槽1041与螺母1002的螺旋槽1002a连接。如图87的右图所示,在滚珠循环槽1041的滚珠导入侧(A部),从螺旋槽1002a进入到滚珠循环槽1041中的滚珠1003碰到滚珠循环槽1041的侧面1041b而承受箭头方向的力。如图87的左图所示,被赋予该力的滚珠1003在滚珠循环槽1041的中央部(B部)越过丝杠轴1001的外周面(域部)1001b而向相邻的螺旋槽1002a移动。因此,角部1041c的圆度的程度需要设定在如下范围:能够赋予使滚珠1003可以顺畅地越过丝杠轴1001的域部1001b的力。
此外,如专利文献9那样,也可以在螺母的轴向的一个端部与螺母一体地设置同轴的圆环状的滚珠循环部,并将滚珠循环槽设置于该滚珠循环部后,将该滚珠循环槽的两侧面和与各侧面连续的向轴向延伸的面所成的角部圆滑地形成。由此,能够使滚珠丝杠的耐久性、滚珠循环性能以及加工性能进一步提高。
此外,如专利文献7那样,也可以在将循环槽(滚珠循环槽)的与滚珠行进方向正交的、具有槽底和一对侧面的截面形状形成为侧面朝离开槽底的方向扩展的形状后,将该滚珠循环槽的两侧面和向轴向延伸的与各侧面连续的面所成的角部圆滑地形成。由此,能够使滚珠丝杠的耐久性、滚珠循环性能以及加工性能进一步提高。
此外,一种滚珠丝杠(日本国特许愿2009年第226241号说明书),其在利用采用模具的塑性加工在由螺母用材料制造的圆筒状轮坯的内周面形成滚珠循环槽时,使凸缘向所述内周面的滚珠循环槽的周围突出,其中,也可以将该滚珠循环槽(凸缘形成部分为凸缘)的两侧面和向轴向延伸的与各侧面连续的面所成的角部圆滑地形成。由此,能够使滚珠丝杠的耐久性、滚珠循环性能以及加工性能进一步提高。
此外,即使不是在螺母而是在丝杠轴形成有滚珠循环槽的情况下,也能够通过将该滚珠循环槽的两侧面和向轴向延伸的与各侧面连续的面所成的角部圆滑地形成而获得同样的效果。
[第十二实施方式]
第十二实施方式涉及滚珠丝杠。
滚珠丝杠由如下部分构成:丝杠轴,其在外周面具有螺旋状的螺纹槽;螺母,其在内周面具有与丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽;多个滚珠,其能够自如滚动地装填在通过两螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动通道内。并且,当经滚珠使与丝杠轴螺合的螺母与丝杠轴相对旋转运动时,经滚珠的滚动,丝杠轴与螺母向轴向相对移动。
在这样的滚珠丝杠中具备使滚珠滚动通道的起点与终点连通而形成无端状的滚珠通道的滚珠循环通道。即,当滚珠在滚珠滚动通道内移动的同时绕丝杠轴的周围而到达滚珠滚动通道的终点时,滚珠由滚珠循环通道的一个端部被抄起而穿过滚珠循环通道内,并从滚珠循环通道的另一个端部返回滚珠滚动通道的起点。这样,由于在滚珠滚动通道内滚动的滚珠通过滚珠循环通道无限地循环,因此丝杠轴与螺母能够持续地相对移动。
作为使滚珠丝杠的润滑性提高的方法,公知有设置用来保持润滑油、润滑脂等润滑剂的油积存部的技术。例如,在专利文献11中公开了一种滚珠丝杠,该滚珠丝杠在通过注射成型法制造的树脂制螺母的滚珠滚动通道设置油积存部。即,在螺母的螺纹槽的表面形成构成油积存部的凹部,润滑剂填充在该油积存部中。
但是,由于多数情况下螺母是金属制的,因此,为了在滚珠滚动通道设置油积存部,在形成螺纹槽后,需要通过切削加工等在该槽面形成凹部。因此,存在制造滚珠丝杠时的加工成本上升的问题。此外,如在螺纹槽设置凹部,则有可能招致滚珠丝杠的负载容量及寿命降低。
因此,第十二实施方式的课题在于,解决上述那样的现有技术所具有的问题,提供不使负载容量及寿命降低以及制造成本上升而使润滑性提高的滚珠丝杠。
为了解决上述课题,第十二实施方式由如下结构构成。即,第十二实施方式的滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面具有螺旋状的螺纹槽;螺母,其在内周面具有与所述丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽;多个滚珠,其能够自如滚动地装填在通过所述两螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动通道中;以及滚珠循环通道,其供所述滚珠以从所述滚珠滚动通道的终点返回到起点的方式循环,所述滚珠循环通道由使所述螺母的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽构成,所述滚珠丝杠的特征在于,所述滚珠丝杠具备能够保持润滑剂的润滑剂积存部,该润滑剂积存部由使所述凹槽的内表面的一部分凹陷而形成的凹部构成。
在这样的第十二实施方式的滚珠丝杠中,优选所述滚珠循环通道由作为与所述滚珠滚动通道的连接部分的两端部和所述两端部之间的中间部构成,由与所述滚珠循环通道的长度方向正交的平面切剖的所述润滑剂积存部的截面的面积中的与所述中间部相邻的部分比与所述端部相邻的部分大。
此外,优选所述滚珠循环通道弯曲,与配置在所述滚珠循环通道的弯曲的径向外侧的润滑剂积存部相比,配置在所述滚珠循环通道的弯曲的径向内侧的润滑剂积存部的由与所述滚珠循环通道的长度方向正交的平面切剖的截面的面积大。
并且,优选通过锻造同时形成构成所述滚珠循环通道的凹槽和构成所述润滑剂积存部的凹部。
通过在螺母的滚珠循环通道具备润滑剂积存部,第十二实施方式的滚珠丝杠不会使负载容量及寿命降低以及制造成本上升,实现了优异的润滑性。
参照附图对第十二实施方式的滚珠丝杠及其制造方法的示例详细地进行说明。
[第一例]
图67是说明第十二实施方式的第一例的滚珠丝杠的结构的剖视图(由沿着轴向的平面切剖的剖视图)。
如图67所示,滚珠丝杠801具备:丝杠轴803,其在外周面具有螺旋状的螺纹槽803a;螺母805,其在内周面具有与丝杠轴803的螺纹槽803a对置的螺旋状的螺纹槽805a;多个滚珠809,其能够自如滚动地装填在通过两螺纹槽803a、805a形成的螺旋状的滚珠滚动通道807内;以及滚珠循环通道811,其供滚珠809以从滚珠滚动通道807的终点返回到起点的方式循环。
即,滚珠809在滚珠滚动通道807内移动的同时绕丝杠轴803的周围而到达滚珠滚动通道807的终点,在那里由滚珠循环通道811的一个端部抄起而穿过滚珠循环通道811内,并由滚珠循环通道811的另一个端部返回到滚珠滚动通道807的起点。
再者,螺纹槽803a、805a的截面形状既可以是圆弧状(单一圆弧状),也可以是尖端拱门状。此外,对丝杠轴803、螺母805以及滚珠809的材质不做特别限定,可以使用通常的材料。例如可以列举金属(钢等)、烧结合金、陶瓷以及树脂。
关于这样的滚珠丝杠801,当经滚珠809使与丝杠轴803螺合的螺母805与丝杠轴803相对旋转运动时,经滚珠809的滚动,丝杠轴803与螺母805向轴向相对移动。并且,通过滚珠滚动通道807和滚珠循环通道811形成无端状的滚珠通道,由于在滚珠滚动通道807内滚动的滚珠809在无端状的滚珠通道内无限循环,因此丝杠轴803和螺母805能够持续地相对移动。
在此,参照图68及图69的剖视图(以与轴向正交的平面切剖的剖视图)对滚珠循环通道811详细地进行说明。例如,滚珠循环通道811一体地形成于螺母805的内周面。详细来说,使通过塑性加工或切削加工使螺母805的圆柱面状的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽822成为滚珠循环通道811。因此,与管式、陀螺式等滚珠循环形式的情况不同,未安装有构成滚珠循环通道的另一部件。并且,由于未使用另一部件,因此不会产生在使用了另一部件的情况下交界部分所产生的具有边缘部的阶梯差。
如图69所示,向滚珠滚动通道807的终点滚动而来的滚珠809由滚珠循环通道811的一个端部抄起而落入螺母805的内部(径向外侧)。并且,穿过滚珠循环通道811内而越过丝杠轴803的域部803b(螺纹槽803a的螺纹牙),并由滚珠循环通道811的另一个端部返回滚珠滚动通道807的起点。再者,滚珠循环通道811的截面形状既可以是圆弧状(单一圆弧状),也可以是尖端拱门状。
此外,如图88所示,关于构成滚珠循环通道811的凹槽1122,作为与滚珠滚动通道807(螺纹槽805a)的连接部分的两端部为直线状,位于该两端部之间的中间部1124为弯曲成大致S字状的曲线状。并且,在直线状的端部形成滚珠1109的导入部1125,并且直线状的端部的最端部呈圆弧状。再者,凹槽1122的整体形状不限于如图88所示的大致S字状。
并且,螺母1105具备能够保持润滑剂的润滑剂积存部。该润滑剂积存部由使凹槽1122的内表面的一部分凹陷而形成的凹部1131构成(参照图89)。润滑脂、润滑油等润滑剂保持在润滑剂积存部内,并在滚珠丝杠801使用中被适当地供给到滚珠循环通道811。并且,润滑剂在滚珠循环通道811内附着于滚珠809的表面,与滚珠809一同到达滚珠滚动通道807,以供螺纹槽803a、805a以及滚珠809的表面润滑,因此,滚珠丝杠801润滑性优异。此外,由于通过保持在润滑剂积存部内的润滑剂润滑滚珠丝杠801,因此能够减少向滚珠丝杠801的内部补给润滑剂的保养作业的频度。
形成凹部1131的部位只要是凹槽1122的内表面即可,不做特别限定,但例如如图88所示,可形成于由大致S字状的中间部1124的弯曲部分及圆弧状的最端部的共同切线和凹槽1122的缘部包围的部位(图88中的大致弓形的斜线部)。并且,如图89所示,凹部1131的螺母内周面侧也可以敞开。换言之,也可以使螺母1105的内周面凹陷而形成与凹槽1122连续的凹部1131。
此外,凹部1131顺畅地与凹槽1122连接。即,根据图89的剖视图可知,从螺母1105的内周面经凹部1131到凹槽1122为止,其表面曲率徐徐变化的同时顺畅地连续。因此,凹部1131内的润滑剂容易供给到凹槽1122内。
并且,凹部1131的深度(螺母1105的径向的长度)在凹部1131的长度方向的中央最深,但在任一部分其深度都比凹槽1122的曲率半径(中间部1124的槽宽度t的1/2)小。
并且,从滚珠滚动通道807进到滚珠循环通道811的滚珠1109通过穿过导入部1125并碰到中间部1124的弯曲部分而被引导并改变行进方向。根据图88、89可知,由于在滚珠循环通道811的导入部1125或弯曲部分中的弯曲的径向外侧(即滚珠1109所碰的部分)未形成凹部1131,因此滚珠循环通道811的循环性(滚珠1109的引导性能)不会降低。
再者,也可以在滚珠循环通道811的弯曲的径向外侧设置凹部1131,但根据与上述同样的观点优选比设置在弯曲的径向内侧的凹部1131小。具体来说,假设以与滚珠循环通道811(凹槽1122)的长度方向正交的平面切剖润滑剂积存部(凹部1131),那么该截面的面积优选设置在弯曲的径向外侧的凹部1131比设置在滚珠循环通道811的弯曲的径向内侧的凹部1131小。
根据这样的结构,第十二实施方式的第一例的滚珠丝杠801具有优异的润滑性。此外,由于润滑剂积存部形成于滚珠循环通道811,而不是形成于滚珠滚动通道807,因此不会使滚珠丝杠801的负载容量及寿命降低。对这样的第一例的滚珠丝杠801的用途不做特别限定,但可适合用于汽车部件、定位装置等中。
接下来,参照图74、75对第十二实施方式的滚珠丝杠801的制造方法的一个示例进行说明。首先,通过冷锻等塑性加工对圆柱状的钢制材料820进行加工,得到与螺母805大致相同形状(大致圆筒形)的轮坯821(粗成型工序)。此时,通过塑性加工在轮坯821的外周面还形成凸缘813。
然后,通过冷锻等塑性加工(或者也可以是切削加工)使轮坯821的圆柱面状的内周面的一部分凹陷,从而形成构成连通滚珠滚动通道807的终点和起点的滚珠循环通道811的大致S字状的凹槽822(1122)(滚珠循环通道形成工序)。并且,通过塑性加工(或者也可以是切削加工)形成构成油积存部的凹部1131。
作为形成凹槽1122及凹部1131的方法的具体例,可列举如下示例。即,将具有与凹槽1122对应的形状的凸部以及对应于凹部1131的形状的另一个凸部的模具(未图示)***到轮坯821内,使模具的两凸部与轮坯821的内周面接触,通过朝轮坯821的内周面强力按压模具进行塑性加工,从而能够形成凹槽1122及凹部1131。凹槽1122和凹部1131也可以分别形成,但只要如上述那样地在一个工序中同时形成,就能够压低滚珠丝杠801的制造成本。
例如,也可以采用凸轮机构的模具形成凹槽1122及凹部1131,所述凸轮机构具有:凸轮驱动件(未图示);以及凸轮滑动件(未图示),其具有对应于凹槽1122的形状的凸部、以及对应于凹部1131的形状的另一个凸部。具体来说,将凸轮驱动件和凸轮滑动件***到轮坯821内,那时,凸轮滑动件配置在轮坯821与凸轮驱动件之间,并且朝轮坯821的内周面配置两凸部。配置在轮坯821内的凸轮滑动件和凸轮驱动件在向轮坯821的大致轴向(从轮坯821的轴向倾斜一些的方向)延伸的倾斜面相互接触,两倾斜面构成模具的凸轮机构。
在此,当使凸轮驱动件沿着轮坯821的轴向移动时,凸轮滑动件通过由两倾斜面构成的凸轮机构(楔子的作用)向轮坯821的径向外侧移动。即,力从凸轮驱动件的倾斜面被传递至凸轮滑动件的倾斜面,将凸轮驱动件的轴向的力转换成向径向外侧移动凸轮滑动件的力。其结果是,由于凸轮滑动件的两凸部强力按压轮坯821的内周面,因此,通过塑性加工在轮坯821的内周面形成凹槽1122及凹部1131。
接下来,在螺母805的内周面,通过惯用的切削加工将螺纹槽805a形成为与滚珠循环通道811(凹槽1122)的最端部连接(螺纹槽形成工序)。此时,由于凹槽1122(滚珠循环通道811)的最端部呈球面状,因此,在与螺纹槽805a的交界部分的阶梯差不产生在陀螺式滚珠丝杠的情况下的那样的边缘部,而成为顺畅的阶梯差。其结果是,即使滚珠809通过交界部分830,也不易产生杂音或动作转矩改变,并且也不易使寿命降低。
最后,在所希望的条件下实施淬火、回火等热处理,从而得到螺母805。作为该热处理的示例,可列举渗碳处理、碳氮共渗处理以及高频热处理等。在热处理为渗碳处理或碳氮共渗处理的情况下,螺母5的材质优选为SCM420,在热处理为高频淬火的情况下,螺母5的材质优选为S53C或SAE4150。
以将这样制造的螺母805和通过惯用的方法制造的丝杠轴803及滚珠809组合起来的方式制造了滚珠丝杠801。
再者,由于通过塑性加工进行前述的粗成型工序及滚珠循环通道形成工序,因此,该滚珠丝杠801的制造方法不仅材料成品率高,而且能够低价格制造高精度的滚珠丝杠。此外,由于通过塑性加工制造,因此几乎不切剖钢制材料820所具有的金属流线(纤维流线),并且,由于进行加工硬化,因此能够获得高强度的螺母805。
对塑性加工的种类不做特别的限定,但优选锻造,特别优选冷锻。也能够采用熱鍛造,但与热锻造相比,冷锻可实现高精度的加工,因此即使不实施后加工,也能够获得足够高精度的螺母805。因此,能够低价格地制造滚珠丝杠801。优选粗成型工序及滚珠循环通道形成工序中的塑性加工为冷锻,但也可以使任一个工序中的塑性加工为冷锻。
[第二例]
图90~92是说明第十二实施方式的第二例的滚珠丝杠的结构的图。图90是示出螺母的内周面的凹槽及凹部的图,图91、92是图90中的凹槽和凹部的剖视图。再者,第二例的滚珠丝杠的结构及作用效果与第十二实施方式的第一例大致相同,因此仅对不同的部分进行说明,省略对相同部分的说明。再者,在之后的各图中,对与图67~69以及图88、89相同或相当的部分标有与67~69以及图88、89相同的标号。
在第十二实施方式的第二例的滚珠丝杠中,如图90所示,形成凹部1131的部位形成于凹槽1122的缘部中的沿着导入部1125和中间部1124的部分(图90中的斜线部)。并且,如图91、92所示,凹部1131形成为这样:与沿着导入部1125的部分相比,沿着中间部1124的部分较大。具体来说,假设以与滚珠循环通道811(凹槽1122)的长度方向正交的平面切剖润滑剂积存部(凹部1131),那么关于其截面的面积,沿着导入部1125的部分小,与之相比,沿着中间部1124的部分大。并且,沿着导入部1125的部分的截面面积最小,随着接近凹部1131的长度方向的中央,截面面积徐徐变大,在凹部1131的长度方向的中央截面面积最大。
并且,凹部1131的深度(螺母805的径向的长度)在凹部1131的长度方向的中央最深,但在任一部分其深度都比凹槽1122的曲率半径(中间部1124的槽宽度t的1/2)小。
并且,从滚珠滚动通道807进到滚珠循环通道811的滚珠809(1109)通过穿过导入部1125并碰到中间部1124的弯曲部分而被引导并改变行进方向。根据图92可知,由于滚珠1109还碰到导入部1125,因此,与弯曲的径向内侧(在图92中为右侧)相比,径向外侧(在图92中为左侧)形成所述截面面积较小的凹部1131。因此滚珠循环通道811的循环性(滚珠1109的引导性能)基本不会降低。
[第三例]
图93是说明第十二实施方式的第三例的滚珠丝杠的结构的图,并是示出螺母的内周面的凹槽及凹部的图。再者,第三例的滚珠丝杠的结构及作用效果与第十二实施方式的第一例、第二例大致相同,因此仅对不同的部分进行说明,省略对相同部分的说明。
在第十二实施方式的第三例的滚珠丝杠中,如图93所示,以沿着凹槽1122的缘部整体的方式形成凹部1131(图93中的斜线部)。再者,关于假设以与滚珠循环通道811(凹槽1122)的长度方向正交的平面切剖润滑剂积存部(凹部1131)的情况下的截面的面积,润滑剂积存部(凹部1131)的任何部分均大致相同,凹部1131沿着凹槽1122的缘部整体形成一致。由于直至凹槽1122的最端部(圆弧状的部分)形成有润滑剂积存部,因此能够将更多的润滑剂保持在润滑剂积存部中。因此,滚珠丝杠801的润滑性更优异。
再者,上述第一例至第三例示出了第十二实施方式的一个示例,第十二实施方式不限于上述第一例至第三例。例如,在第一例至第三例的滚珠丝杠801中,示例性地示出了这样的螺母循环方式的滚珠丝杠:在螺母805形成使滚珠809以从滚珠滚动通道807的终点返回到起点的方式循环的滚珠循环通道811,但第十二实施方式也能够应用于在丝杠轴形成相当于滚珠循环通道811的滚珠循环通道的丝杠轴循环方式的滚珠丝杠。
[第十三实施方式]
第十三实施方式涉及滚珠丝杠的制造方法。
滚珠丝杠由如下部分构成:丝杠轴,其在外周面具有螺旋状的螺纹槽;螺母,其在内周面具有与丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽;多个滚珠,其能够自如滚动地装填在通过两螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动通道内。并且,当经滚珠使与丝杠轴螺合的螺母与丝杠轴相对旋转运动时,经滚珠的滚动,丝杠轴与螺母向轴向相对移动。
在这样的滚珠丝杠中具备使滚珠滚动通道的起点与终点连通而形成无端状的滚珠通道的滚珠循环通道。即,当滚珠在滚珠滚动通道内移动的同时绕丝杠轴的周围而到达滚珠滚动通道的终点时,滚珠由滚珠循环通道的一个端部被抄起而穿过滚珠循环通道内,并从滚珠循环通道的另一个端部返回滚珠滚动通道的起点。这样,由于在滚珠滚动通道内滚动的滚珠通过滚珠循环通道无限地循环,因此丝杠轴与螺母能够持续地相对移动。
作为采用滚珠循环通道的滚珠循环形式,通常是管式、陀螺式等。在陀螺式滚珠丝杠中,如图97所示,设有构成滚珠循环通道的循环槽1301的陀螺1302以***于形成于螺母1303的陀螺孔1304中的方式被固定。由于通过对圆筒状的材料通过切削进行开孔加工或内外周面的加工来制造这样的陀螺式滚珠丝杠的螺母1303,因此材料成品率差。此外,由于螺母1303和陀螺1302是不同的部件,因此,由于螺母1303和陀螺1302的尺寸的偏差,有可能在其交界部分产生具有边缘部的阶梯差1305(参照放大示出陀螺1302及陀螺孔1304的周边部和阶梯差周边部的图97。.再者,标号1300是滚珠滚动通道)。
当在螺母和陀螺的交界部分形成具有边缘部的阶梯差时,有可能在滚珠通过该交界部分时产生杂音或动作转矩改变,进而存在这样的问题:使得寿命降低,并且由于其保养而使成本高涨。并且,为了使该阶梯差顺畅,当实施采用磨石、端銑刀等的机械加工时,有可能在陀螺与陀螺孔之间残留研磨颗粒、碎屑等。
作为解决这些问题的现有技术,例如有专利文献12。在专利文献12中,在将陀螺安装于螺母之前,对与螺母的螺纹槽中的陀螺孔相邻的部位实施喷丸硬化加工。此外,对陀螺的循环槽也实施喷丸硬化加工。但是,由于喷丸硬化加工是高成本的,因此存在加工成本增高的问题。
因此,在专利文献5中,由于利用烧结合金构成螺母,因此在螺母的内周面一体地形成构成滚珠循环通道的返回槽。即,由于螺母和滚珠循环通道一体地形成,而不是不同的部件,因此不会形成具有前述那样的边缘部的阶梯差。
但是,由于专利文献5所述的滚珠丝杠的螺母由烧结合金构成,因此存在密度低的问题。此外,由于产生气孔等,作为滚珠丝杠的螺母,有时螺母的强度不够。
因此,第十三实施方式的课题在于,解决上述那样的现有技术所具有的问题,提供不易产生杂音或动作转矩改变且寿命长、低价格的滚珠丝杠的制造方法。
为了解决上述课题,第十三实施方式由如下结构构成。即,第十三实施方式的滚珠丝杠的制造方法为制造如下的滚珠丝杠的方法,所述滚珠丝杠具备:丝杠轴,其在外周面具有螺旋状的螺纹槽;螺母,其在内周面具有与所述丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽;多个滚珠,其能够自如滚动地装填在通过所述两螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动通道中;以及滚珠循环通道,其供所述滚珠以从所述滚珠滚动通道的终点返回到起点的方式循环,所述滚珠丝杠的制造方法的特征在于,所述滚珠丝杠的制造方法具备如下工序:滚珠循环通道形成工序,在该工序中,使所述螺母的内周面的一部分凹陷而形成由凹槽构成的所述滚珠循环通道;螺纹槽形成工序,在该工序中,在所述螺母的内周面将所述螺纹槽形成为与所述滚珠循环通道的端部连接;以及毛边去除工序,在该工序中,对所述滚珠循环通道与所述滚珠滚动通道的交界部分以实施电刷加工及喷砂加工中的至少一个加工的方式去除毛边。
在这样的第十三实施方式的滚珠丝杠的制造方法中,在所述滚珠循环通道形成工序中,也可以通过锻造使所述螺母的内周面的一部分凹陷而形成由凹槽构成的所述滚珠循环通道。
由于第十三实施方式的滚珠丝杠的制造方法具备毛边去除工序,在该工序中,去除滚珠循环通道与滚珠滚动通道的交界部分产生的毛边,因此能够低价格地制造在滚珠通过交界部分时不易产生杂音或动作转矩改变且寿命长的滚珠丝杠。
参照附图对第十三实施方式的滚珠丝杠的制造方法的实施方式详细地进行说明。图67是作为第十三实施方式的一个示例的滚珠丝杆的剖视图(以沿着轴向的平面切剖的剖视图)。
如图67所示,滚珠丝杠801具备:丝杠轴803,其在外周面具有螺旋状的螺纹槽803a;螺母805,其在内周面具有与丝杠轴803的螺纹槽803a对置的螺旋状的螺纹槽805a;多个滚珠809,其能够自如滚动地装填在通过两螺纹槽803a、805a形成的螺旋状的滚珠滚动通道807内;以及滚珠循环通道811,其供滚珠809以从滚珠滚动通道807的终点返回到起点的方式循环。
即,滚珠809在滚珠滚动通道807内移动的同时绕丝杠轴803的周围而到达滚珠滚动通道807的终点,在那里由滚珠循环通道811的一个端部抄起而穿过滚珠循环通道811内,并由滚珠循环通道811的另一个端部返回到滚珠滚动通道807的起点。
再者,螺纹槽803a、805a的截面形状既可以是圆弧状,也可以是尖端拱门状。此外,对丝杠轴803、螺母805以及滚珠809的材质不做特别限定,可以使用通常的材料,例如,可以列举金属(钢等)、陶瓷以及树脂。例如,当利用烧结合金构成螺母805时,有可能产生密度低的问题、或如下问题:由于产生气孔等,作为滚珠丝杠的螺母,螺母805的强度不够,但如利用钢等金属构成螺母805,就能够作为滚珠丝杠的螺母而赋予足够的强度。
关于这样的滚珠丝杠801,当经滚珠809使与丝杠轴803螺合的螺母805与丝杠轴803相对旋转运动时,经滚珠809的滚动,丝杠轴803与螺母805向轴向相对移动。并且,通过滚珠滚动通道807和滚珠循环通道811形成无端状的滚珠通道,由于在滚珠滚动通道807内滚动的滚珠809在无端状的滚珠通道内无限循环,因此丝杠轴803和螺母805能够持续地相对移动。
在此,参照图68、69的剖视图(以与轴向正交的平面切剖的剖视图)对滚珠循环通道811详细地进行说明。滚珠循环通道811一体地形成于螺母805的内周面。详细来说,使通过塑性加工或切削加工使螺母805的圆柱面状的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽822成为滚珠循环通道811。因此,与管式、陀螺式等滚珠循环形式的情况不同,未安装有构成滚珠循环通道的另一部件。并且,由于未使用另一部件,因此不会产生在使用了另一部件的情况下交界部分所产生的具有边缘部的阶梯差。
如图69所示,向滚珠滚动通道807的终点滚动而来的滚珠809由滚珠循环通道811的一个端部抄起而落入螺母805的内部(径向外侧)。并且,穿过滚珠循环通道811内而越过丝杠轴803的域部803b(螺纹槽803a的螺纹牙),并由滚珠循环通道811的另一个端部返回滚珠滚动通道807的起点。再者,滚珠循环通道811的截面形状既可以是圆弧状,也可以是尖端拱门状。
对这样的第十三实施方式的本例的滚珠丝杠801的用途不做特别的限定,但适合使用于汽车部件、定位装置等。
接下来,参照图74、75以及图94~96对第十三实施方式的滚珠丝杠801的制造方法的一个示例进行说明。首先,通过冷锻等塑性加工对圆柱状的钢制材料820进行加工,得到与螺母805大致相同形状(大致圆筒形)的轮坯821(粗成型工序)。此时,通过塑性加工,在轮坯821的外周面还形成凸缘813。
接下来,通过冷锻等塑性加工(或者也可以是切削加工)使轮坯821的圆柱面状的内周面的一部分凹陷而形成凹槽822,所述凹槽822构成连通滚珠滚动通道807的终点和起点的滚珠循环通道811(滚珠循环通道形成工序)。作为形成凹槽822的方法的具体例,可列举如下示例。即,将具有与凹槽822对应的形状的凸部的模具(未图示)***轮坯821内,使模具的凸部与轮坯821的内周面接触,并通过朝轮坯821的内周面强力按压模具来进行塑性加工,从而能够形成凹槽822。
例如,也可以采用凸轮机构的模具形成凹槽822,所述凸轮机构具有:凸轮驱动件(未图示);以及具有与凹槽822对应的形状的凸部的凸轮滑动件(未图示)。具体来说,将凸轮驱动件和凸轮滑动件***到轮坯821内,那时,凸轮滑动件配置在轮坯821与凸轮驱动件之间,并且朝轮坯821的内周面配置该凸部。配置在轮坯821内的凸轮滑动件和凸轮驱动件在向轮坯821的大致轴向(从轮坯821的轴向倾斜一些的方向)延伸的倾斜面相互接触,两倾斜面构成模具的凸轮机构。
在此,当使凸轮驱动件沿着轮坯821的轴向移动时,凸轮滑动件通过由两倾斜面构成的凸轮机构(楔子的作用)向轮坯821的径向外侧移动。即,力从凸轮驱动件的倾斜面被传递至凸轮滑动件的倾斜面,将凸轮驱动件的轴向的力转换成向径向外侧移动凸轮滑动件的力。其结果是,由于凸轮滑动件的凸部强力按压轮坯821的内周面,因此,通过塑性加工在轮坯821的内周面形成凹槽822。
接下来,在螺母1205的内周面,通过惯用的切削加工将螺纹槽1205a形成为与滚珠循环通道1211(凹槽1222)的端部连接(螺纹槽形成工序(螺旋槽形成工序))。此时,由于凹槽1222(滚珠循环通道1211)的端部呈球面状,因此,在与螺纹槽1205a的交界部分的阶梯差不产生在陀螺式滚珠丝杠的情况下的那样的边缘部,而成为顺畅的阶梯差1227(参照放大示出凹槽1222的周边部及阶梯差周边部的图94)。
但是,有可能由于切削加工而在凹槽822(滚珠循环通道811)与螺纹槽805a(滚珠滚动通道807)的交界部分830(参照图75)产生微小的毛边。若存在毛边,则有可能在滚珠809通过所述交界部分时产生杂音或动作转矩改变,进而有可能使寿命降低。因此,为了去除毛边,对所述交界部分实施电刷加工(参照图95。标号1251是电刷。)及喷砂加工(参照图96。标号1252是喷砂嘴。)中的至少一个加工(毛边去除工序)。
由于交界部分830不存在毛边,因此滚珠循环通道811与滚珠滚动通道807被顺畅地连接起来。其结果是,即使滚珠809通过交界部分830,也不会产生杂音或动作转矩改变,并且也不易使寿命降低。此外,当实施电刷加工或喷砂加工时,由于表面的压缩残留应力而使疲劳强度提高。并且,由于电刷加工或喷砂加工与喷丸硬化加工相比是低成本的,因此能够低价格地制造滚珠丝杠801。并且,由于通过电刷加工或喷砂加工使交界部分830不存在毛边,并且为圆角(面だらし)形状,因此,由于这些效果能够使滚珠809更顺畅地循环。再者,圆角形状是指曲面状的倒角形状。
并且,在以往的陀螺式滚珠丝杠中,若实施电刷加工或喷砂加工,则有可能在陀螺与陀螺孔之间残留后述的研磨颗粒、介质、碎屑等。但是,在第十三实施方式的本例的滚珠丝杠801中,由于螺母805与滚珠循环通道811是一体的,因此,不会发生残留上述那样的研磨颗粒、介质、碎屑等的不宜的情况。
在电刷加工中,能够采用由钢铁、不锈钢以及聚酰胺树脂(尼龙)等构成的电刷。该电刷也可以是具备研磨颗粒的电刷。对研磨颗粒的种类不做特别的限定,但优选氧化铝、碳化硅、金刚石等。此外,喷砂加工是从喷砂嘴向交界部分830喷涂介质的处理。对介质的种类不做特别的限定,但优选钢铁、玻璃、氧化铝、或聚酰胺树脂(尼龙)塑料。此外,对喷涂介质的时间不做特别的限定,但优选2秒以上5秒以下,更优选3秒左右。并且,完成毛边去除工序的交界部分830的表面粗度优选在1.6μmRa以下。
最后,在所希望的条件下实施淬火、回火等热处理,从而得到螺母805。作为该热处理的示例,可列举渗碳处理、碳氮共渗处理以及高频热处理等。再者,这样的热处理也可以在毛边去除工序之前进行。若在热处理后实施电刷加工或喷砂加工,则由于表面的压缩残留应力而使疲劳强度提高的效果更高。此外,在热处理为渗碳处理或碳氮共渗处理的情况下,螺母805的材质优选为SCM420,在热处理为高频淬火的情况下,螺母805的材质优选为S53C或SAE4150。
以将这样制造的螺母805和通过惯用的方法制造的丝杠轴803及滚珠809组合起来的方式制造了滚珠丝杠801。
由于通过塑性加工进行前述的粗成型工序及滚珠循环通道形成工序,因此,该滚珠丝杠801的制造方法不仅材料成品率高,而且能够低价格制造高精度的滚珠丝杠。此外,由于通过塑性加工制造,因此几乎不切剖钢制材料820所具有的金属流线(纤维流线),并且,由于进行加工硬化,因此能够获得高强度的螺母805。
对塑性加工的种类不做特别的限定,但优选锻造,特别优选冷锻。也能够采用熱鍛造,但与热锻造相比,冷锻可实现高精度的加工,因此即使不实施后加工,也能够获得足够高精度的螺母805。因此,能够低价格地制造滚珠丝杠801。优选粗成型工序及滚珠循环通道形成工序中的塑性加工为冷锻,但也可以使任一个工序中的塑性加工为冷锻。
再者,本例示出了第十三实施方式的一个示例,第十三实施方式不限于本例。例如,在本例的滚珠丝杠中,示例性地示出了这样的螺母循环方式的滚珠丝杠:在螺母805形成使滚珠809以从滚珠滚动通道807的终点返回到起点的方式循环的滚珠循环通道811,但第十三实施方式也能够应用于在丝杠轴形成相当于滚珠循环通道11的滚珠循环通道的丝杠轴循环方式的滚珠丝杠。
再者,在第二至第十三实施方式的各例中示出的滚珠丝杠用螺母的制造方法以及滚珠丝杠能够应用于在第一实施方式中示出的滚珠丝杠用螺母的制造方式以及滚珠丝杠。
此外,在第四至第十三实施方式中,冲头、循环通道加工夹具也可以是凸轮滑动件的一部分。并且,第一至第十三实施方式的各实施方式中所述的热处理及材质也能够应用于其它实施方式。并且,在第一至第十三实施方式中示出的滚珠丝杠的润滑方法既可以是采用润滑脂的润滑,也可以是采用油的润滑。并且,第一至第十三实施方式中的滚珠丝杠螺母的制造优选仅利用塑性加工(锻造)进行,但也可以将其它加工方法与塑性加工(锻造)组合。作为其它加工方法,例如可列举车削、研磨等切削加工、或放电加工、喷丸处理。此外,该塑性加工优选冷锻,但也可以采用热锻造。
并且,在第一至第十三实施方式中示出的滚珠丝杠可适合用于电动助力转向装置(特别是齿条式电动助力转向装置)。图98是电动助力转向装置的转向齿轮的局部剖视图。
在图98中,在构成转向齿轮箱的齿轮齿条副外壳1621内安装有构成齿轮齿条副机构的齿条轴1623或未图示的小齿轮,小齿轮与下轴1622连结。关于齿条轴1623,与小齿轮啮合的齿条1625形成于附图的左方,并且,在两端部固定有能够自如摆动地支承拉杆1615的球面接头1627。滚珠丝杠的丝杠轴用于该齿条轴1623。
在齿轮齿条副外壳1621的图示右方端部安装有滚珠丝杠外壳1633。在滚珠丝杠外壳1633中收纳有传动齿轮1637和从动齿轮1639,所述传动齿轮1637固定于电动马达1635的轴,并且在所述传动齿轮1637的下部利用螺栓固定电动马达1635的前端,所述从动齿轮1639与该传动齿轮1637啮合。此外,经双列角滚珠轴承,滚珠螺母1645能够自如旋转地保持于滚珠丝杠外壳1633。
滚珠螺母1645被收纳在从动齿轮1639的内径内。并且,在从动齿轮1639的轴心内径侧与滚珠螺母1645的外径侧之间设有花键嵌合部1661。由此,从动齿轮1639与滚珠螺母1645能够自由地相对滑动。
在齿条轴1623的图示右方形成有凸型滚珠螺纹槽(丝杠部)1651。另一方面,在滚珠螺母1645形成有凸型滚珠螺纹槽1653,在介于凸型滚珠螺纹槽1651与凸型滚珠螺纹槽1653之间安装有构成循环滚珠的许多个钢球1655。此外,在滚珠螺母1645安装有用来使钢球1655循环的未图示的循环槽。
在该电动助力转向装置中,当操纵者操纵转向盘时,该转向力从下轴1622传递到小齿轮,随着与其啮合的齿条1625,齿条轴1623向附图中的左右任一方向移动,经左右的拉杆,转向轮转向。同时,根据未图示的转向转矩传感器的输出,电动马达1635以预定的旋转转矩向正反任一方向旋转,该旋转转矩经传动齿轮1637、从动齿轮1639传递至滚珠螺母1645。并且,通过旋转该滚珠螺母1645,经与凹型滚珠螺纹槽1653卡合的钢球1655,推力作用于齿条轴1623的凸型滚珠螺纹槽1651,由此,转向辅助转矩显现。
标号说明:
1:螺母坯料;11:螺母坯料的内周面;11a:构成螺母坯料的内周面的圆;15、16:构成滚珠返回路径的S字状凹部;15a、16a:构成滚珠返回路径的S字状凹部;2:坯料架;21:凹部;22:贯通孔;22a:贯通孔的壁面(负载承受面);22b:贯通孔的壁面(负载承受面);3:凸轮滑动件;3A、3B:凸轮滑动件;33:凸轮滑动件的斜面(凸轮机构);34:凹部;35、36:S字状凸部;35a、36a:S字状凸部;4:凸轮驱动件;4A:凸轮驱动件;41:楔状部;41a:凸轮驱动件的斜面(凸轮机构);42:板状部;42a:平行面(负载承受面);43:侧板部;43a:板宽度方向端面(负载承受面);44:阶梯差面;5:筒状部件(凸轮滑动件的保持部件);5A、5B:分割体(凸轮滑动件的保持部件);51:筒状部件的中心孔;51a:平行面(负载承受面);51b:平行面;51c:平行面(负载承受面);51d:平行面(负载承受面);51e:平行面;52、53:贯通孔(凸轮滑动件的保持部);52a、53b:贯通孔(凸轮滑动件的保持部);54:刻痕;6:凸轮驱动件;60:凸轮驱动件;61:主体部;61a:第一平行面(负载承受面)。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种滚珠丝杠用螺母的制造方法,所述滚珠丝杠具备:螺母,在其内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,在其外周面形成有螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠返回路径,其在所述螺母的内周面形成为凹部,以供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动,所述滚珠丝杠用螺母的制造方法的特征在于,
通过采用凸轮机构的模具的冲压法,利用塑性加工在所述螺母坯料的内周面形成所述凹部,
所述凸轮机构具有:凸轮驱动件,其***于圆筒状的螺母坯料内,在加工时,所述凸轮驱动件沿着所述螺母坯料的轴向移动;以及
凸轮滑动件,其配置在所述螺母坯料与凸轮驱动件之间,在所述凸轮滑动件形成有与所述凹部对应的凸部,在加工时,借助所述凸轮驱动件的移动,所述凸部向所述螺母的径向移动。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
在所述螺母的内周面形成有多个所述凹部,并且在所述凸轮滑动件形成有与所述多个凹部对应的多个凸部中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
作为所述模具,采用如下模具进行冲压:所述凸轮驱动件具有与所述螺母坯料的轴向平行的负载承受面,在除了所述凸轮驱动件以外的部件形成有与所述负载承受面接触的负载承受面。
4.根据权利要求3所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
作为所述模具,采用如下模具进行冲压:所述凸轮滑动件保持在配置于凸轮驱动件与螺母坯料之间的保持部件,在所述保持部件形成有所述负载承受面。
5.根据权利要求2所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
通过改变形成于所述多个凸轮滑动件的凸部向所述螺母坯料的径向外侧的移动量,能够均等地形成所述多个凹部。
6.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
所述凸轮机构具有:所述凸轮驱动件;所述凸轮滑动件;以及限制部件,所述限制部件限制所述螺母坯料的轴向两端面和外周面,并且在所述限制部件的支撑所述外周面的内周面形成有与所述凸部对应的凹部,通过采用所述凸轮机构的模具的冲压法,利用所述凸部按压所述螺母坯料的内周面,从而在所述螺母坯料的内周面形成所述凹部,并使所述螺母坯料的外周部向所述限制部件的凹部突出。
7.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
将所述螺母的外周面的一部分形成在如下位置:距螺母中心轴线的距离比所述螺母的外周面的作为其他部位的圆形部位的半径短,通过将所述凸部向所述螺母的内周面按压而成型出所述凹部,从而在所述外周面的一部分上形成向所述螺母的外周面突出的突起,
所述外周面的一部分形成为所述突起位于如下位置:所述突起的距螺母中心轴线的距离比所述圆形部位的半径短。
8.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
容许由于成型所述凹部而使所述螺母的材料避让,并且根据所述凹部的形状调整所述材料的避让。
9.根据权利要求8所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
根据所述凹部的形状调整材料向所述螺母的外周侧的避让。
10.根据权利要求8所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
根据所述凹部的形状调整材料向所述螺母的轴向端部侧避让。
11.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
将所述凸部向所述螺母的内周面按压而成型出所述凹部,并且在所述螺母的内周面中的该凹部的外周成型出塌边用凹部,该塌边用凹部用来减少由于利用所述凸部进行的塑性加工而产生的所述凹部的塌边。
12.根据权利要求11所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
至少与所述凹部的弯曲部位相邻地成型出所述塌边用凹部。
13.根据权利要求11所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
根据所述塌边的量确定所述塌边用凹部的形状和深度。
14.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
以从所述螺母的圆形的内周面突出的方式设置用来减少所述凹部的塌边的余料部,并将所述凸部向所述余料部按压而成型出所述凹部。
15.根据权利要求14所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
所述余料部为与所述凹部的形状相应的形状。
16.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
在圆筒状的螺母坯料的内周面的用于形成所述凹部的位置形成截面形状包含在所述凹部的截面圆弧内的基底凹部后,在限制了所述螺母坯料的外周面和轴向一端面的状态下,使***于所述螺母坯料内的所述凸轮滑动件向所述螺母坯料的径向外侧移动,从而形成所述凹部。
17.一种滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
该滚珠丝杠用螺母的制造方法具备如下工序:
滚珠返回路径形成工序,在该工序中,通过权利要求1所述的方法形成所述凹部;
螺旋槽形成工序,在该工序中,在所述螺母的内周面,以与所述凹部的端部连接的方式形成所述螺旋槽;以及
毛边去除工序,在该工序中,对所述凹部与所述螺旋槽的交界部分,实施电刷加工及喷砂加工中的至少一种加工以去除毛边。
18.一种滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠丝杠具备滚珠丝杠用螺母,按权利要求6的方法制造所述滚珠丝杠用螺母,并且在所述螺母的外周面的与所述凹部对应的位置形成有突起。
19.一种滚珠丝杠,所述滚珠丝杠具备:螺母,在其内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,在其外周面形成有螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠循环槽,其供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动,所述滚珠丝杠的特征在于,
所述螺母是利用权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法制造出的,
所述滚珠循环槽的两侧面和沿轴向延伸的与各侧面连续的面之间的角部中的至少一部分圆滑地形成。
20.一种滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠丝杠具备:丝杠轴,在其外周面具有螺旋状的螺纹槽;螺母,在其内周面具有与所述丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽;多个滚珠,它们以能够自如滚动的方式装填在由所述两螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动通道中;以及滚珠循环通道,其供所述滚珠从所述滚珠滚动通道的终点返回到起点以进行循环,
所述螺母是利用权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法制造出的,
所述滚珠循环通道由使所述螺母的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽构成,并且所述滚珠循环通道具备能够保持润滑剂的润滑剂积存部,该润滑剂积存部由使所述凹槽的内表面的一部分凹陷而形成的凹部构成。
21.根据权利要求20所述的滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠循环通道由作为与所述滚珠滚动通道连接的连接部分的两端部和所述两端部之间的中间部构成,关于由与所述滚珠循环通道的长度方向正交的平面剖切得到的所述润滑剂积存部的截面面积,与所述中间部相邻的部分比与所述端部相邻的部分大。
22.根据权利要求20所述的滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠循环通道弯曲,关于由与所述滚珠循环通道的长度方向正交的平面剖切得到的所述润滑剂积存部的截面面积,与配置在所述滚珠循环通道的弯曲的径向外侧的润滑剂积存部相比,配置在所述滚珠循环通道的弯曲的径向内侧的润滑剂积存部的截面面积大。
23.根据权利要求20所述的滚珠丝杠,其特征在于,
通过锻造同时形成用于构成所述滚珠循环通道的凹槽和用于构成所述润滑剂积存部的凹部。
24.一种滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠丝杠具备按权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法制造出的螺母,所述滚珠返回路径的长度方向的至少一部分构成为:在由与所述长度方向正交的平面剖切的情况下,截面形状大致呈V字状。
25.一种滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠丝杠具备按权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法制造出的螺母,在所述螺母的螺旋槽与所述凹部连接的连接部分,设置有从所述凹部的周缘部向径向内侧突出的凸缘。
26.根据权利要求25所述的滚珠丝杠,其特征在于,
所述螺母的与螺旋槽连接的连接部分即所述凹部的两端部成为所述滚珠的直线状导入部,并且所述凸缘至少设置在所述直线状导入部的周缘部。
27.根据权利要求25所述的滚珠丝杠,其特征在于,
所述凸缘的末端与所述螺母的径向中心之间的距离(H)为所述滚珠的中心轨迹圆直径(BCD)的1/2以下,所述凸缘设置成不与所述丝杠轴的外周面接触。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
基于条约第19条(1)的说明书
关于权利要求1,明确了凸轮驱动件和凸轮滑动件在加工时移动这一点。
关于权利要求19、20,由独立形式改成引用权利要求1的形式。
我们认为:由于引用了被认为具有新颖性的权利要求1,因此权利要求19具有新颖性。
我们认为:由于将权利要求19和20的形式由独立形式改成引用权利要求1的形式,因此本申请满足发明的单一性的必要条件。
Claims (27)
1.一种滚珠丝杠用螺母的制造方法,所述滚珠丝杠具备:螺母,在其内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,在其外周面形成有螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠返回路径,其在所述螺母的内周面形成为凹部,以供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动,所述滚珠丝杠用螺母的制造方法的特征在于,
通过采用凸轮机构的模具的冲压法,利用塑性加工在所述螺母坯料的内周面形成所述凹部,
所述凸轮机构具有:凸轮驱动件,其***于圆筒状的螺母坯料内,所述凸轮驱动件沿着所述螺母坯料的轴向移动;以及
凸轮滑动件,其配置在所述螺母坯料与凸轮驱动件之间,在所述凸轮滑动件形成有与所述凹部对应的凸部,借助所述凸轮驱动件的移动,所述凸部向所述螺母的径向移动。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
在所述螺母的内周面形成有多个所述凹部,并且在所述凸轮滑动件形成有与所述多个凹部对应的多个凸部中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
作为所述模具,采用如下模具进行冲压:所述凸轮驱动件具有与所述螺母坯料的轴向平行的负载承受面,在除了所述凸轮驱动件以外的部件形成有与所述负载承受面接触的负载承受面。
4.根据权利要求3所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
作为所述模具,采用如下模具进行冲压:所述凸轮滑动件保持在配置于凸轮驱动件与螺母坯料之间的保持部件,在所述保持部件形成有所述负载承受面。
5.根据权利要求2所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
通过改变形成于所述多个凸轮滑动件的凸部向所述螺母坯料的径向外侧的移动量,能够均等地形成所述多个凹部。
6.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
所述凸轮机构具有:所述凸轮驱动件;所述凸轮滑动件;以及限制部件,所述限制部件限制所述螺母坯料的轴向两端面和外周面,并且在所述限制部件的支撑所述外周面的内周面形成有与所述凸部对应的凹部,通过采用所述凸轮机构的模具的冲压法,利用所述凸部按压所述螺母坯料的内周面,从而在所述螺母坯料的内周面形成所述凹部,并使所述螺母坯料的外周部向所述限制部件的凹部突出。
7.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
将所述螺母的外周面的一部分形成在如下位置:距螺母中心轴线的距离比所述螺母的外周面的作为其他部位的圆形部位的半径短,通过将所述凸部向所述螺母的内周面按压而成型出所述凹部,从而在所述外周面的一部分上形成向所述螺母的外周面突出的突起,
所述外周面的一部分形成为所述突起位于如下位置:所述突起的距螺母中心轴线的距离比所述圆形部位的半径短。
8.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
容许由于成型所述凹部而使所述螺母的材料避让,并且根据所述凹部的形状调整所述材料的避让。
9.根据权利要求8所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
根据所述凹部的形状调整材料向所述螺母的外周侧的避让。
10.根据权利要求8所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
根据所述凹部的形状调整材料向所述螺母的轴向端部侧避让。
11.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
将所述凸部向所述螺母的内周面按压而成型出所述凹部,并且在所述螺母的内周面中的该凹部的外周成型出塌边用凹部,该塌边用凹部用来减少由于利用所述凸部进行的塑性加工而产生的所述凹部的塌边。
12.根据权利要求11所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
至少与所述凹部的弯曲部位相邻地成型出所述塌边用凹部。
13.根据权利要求11所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
根据所述塌边的量确定所述塌边用凹部的形状和深度。
14.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
以从所述螺母的圆形的内周面突出的方式设置用来减少所述凹部的塌边的余料部,并将所述凸部向所述余料部按压而成型出所述凹部。
15.根据权利要求14所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
所述余料部为与所述凹部的形状相应的形状。
16.根据权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
在圆筒状的螺母坯料的内周面的用于形成所述凹部的位置形成截面形状包含在所述凹部的截面圆弧内的基底凹部后,在限制了所述螺母坯料的外周面和轴向一端面的状态下,使***于所述螺母坯料内的所述凸轮滑动件向所述螺母坯料的径向外侧移动,从而形成所述凹部。
17.一种滚珠丝杠用螺母的制造方法,其特征在于,
该滚珠丝杠用螺母的制造方法具备如下工序:
滚珠返回路径形成工序,在该工序中,通过权利要求1所述的方法形成所述凹部;
螺旋槽形成工序,在该工序中,在所述螺母的内周面,以与所述凹部的端部连接的方式形成所述螺旋槽;以及
毛边去除工序,在该工序中,对所述凹部与所述螺旋槽的交界部分,实施电刷加工及喷砂加工中的至少一种加工以去除毛边。
18.一种滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠丝杠具备滚珠丝杠用螺母,按权利要求6的方法制造所述滚珠丝杠用螺母,并且在所述螺母的外周面的与所述凹部对应的位置形成有突起。
19.一种滚珠丝杠,所述滚珠丝杠具备:螺母,在其内周面形成有螺旋槽;丝杠轴,在其外周面形成有螺旋槽;滚珠,其配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的滚道之间;以及滚珠循环槽,其供所述滚珠从滚道的终点返回到起点,通过滚珠在所述滚道内滚动而使所述螺母相对于丝杠轴相对移动,所述滚珠丝杠的特征在于,
所述滚珠循环槽的两侧面和沿轴向延伸的与各侧面连续的面之间的角部中的至少一部分圆滑地形成。
20.一种滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠丝杠具备:丝杠轴,在其外周面具有螺旋状的螺纹槽;螺母,在其内周面具有与所述丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽;多个滚珠,它们以能够自如滚动的方式装填在由所述两螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动通道中;以及滚珠循环通道,其供所述滚珠从所述滚珠滚动通道的终点返回到起点以进行循环,所述滚珠循环通道由使所述螺母的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽构成,并且所述滚珠循环通道具备能够保持润滑剂的润滑剂积存部,该润滑剂积存部由使所述凹槽的内表面的一部分凹陷而形成的凹部构成。
21.根据权利要求20所述的滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠循环通道由作为与所述滚珠滚动通道连接的连接部分的两端部和所述两端部之间的中间部构成,关于由与所述滚珠循环通道的长度方向正交的平面剖切得到的所述润滑剂积存部的截面面积,与所述中间部相邻的部分比与所述端部相邻的部分大。
22.根据权利要求20所述的滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠循环通道弯曲,关于由与所述滚珠循环通道的长度方向正交的平面剖切得到的所述润滑剂积存部的截面面积,与配置在所述滚珠循环通道的弯曲的径向外侧的润滑剂积存部相比,配置在所述滚珠循环通道的弯曲的径向内侧的润滑剂积存部的截面面积大。
23.根据权利要求20所述的滚珠丝杠,其特征在于,
通过锻造同时形成用于构成所述滚珠循环通道的凹槽和用于构成所述润滑剂积存部的凹部。
24.一种滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠丝杠具备按权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法制造出的螺母,所述滚珠返回路径的长度方向的至少一部分构成为:在由与所述长度方向正交的平面剖切的情况下,截面形状大致呈V字状。
25.一种滚珠丝杠,其特征在于,
所述滚珠丝杠具备按权利要求1所述的滚珠丝杠用螺母的制造方法制造出的螺母,在所述螺母的螺旋槽与所述凹部连接的连接部分,设置有从所述凹部的周缘部向径向内侧突出的凸缘。
26.根据权利要求25所述的滚珠丝杠,其特征在于,
所述螺母的与螺旋槽连接的连接部分即所述凹部的两端部成为所述滚珠的直线状导入部,并且所述凸缘至少设置在所述直线状导入部的周缘部。
27.根据权利要求25所述的滚珠丝杠,其特征在于,
所述凸缘的末端与所述螺母的径向中心之间的距离(H)为所述滚珠的中心轨迹圆直径(BCD)的1/2以下,所述凸缘设置成不与所述丝杠轴的外周面接触。
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