JP2005233358A

JP2005233358A - ボールねじ軸の支持構造

Info

Publication number: JP2005233358A
Application number: JP2004045614A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Kazuno; 恵介数野
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】
信頼性・耐久性を損なうことなく、廉価でコンパクトなボールねじ軸の支持構造を提供する。
【解決手段】
ハウジングに対してボールねじ軸１が転がり軸受３を介して回転自在に支持されたボールねじ軸の支持構造において、ボールねじ軸１のねじ溝の溝底径よりも小径になるようにボールねじ軸１の端部に嵌合部２が形成され、この嵌合部２に内輪７の最大フープ応力が１８０Ｎ／ｍｍ^２以下になるように所定のシメシロで圧入された転がり軸受３と、嵌合部２に装着された固定リング５とを備え、嵌合部２に、端面側の側壁４ａが外径側に向かって広がるような所定の傾斜角αを有する環状溝４が形成され、この環状溝４に、断面円形をなす線材からなり、その線径が側壁４ａと内輪７の内径面取り７ａ間の環状すきまより僅かに大径に形成された固定リング５が装着されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電加工機やタッピングセンター等の各種工作機械や自動車のアクチュエータ等に使用されるボールねじにおけるボールねじ軸の支持構造に関するものである。

一般工作機械や自動車のアクチュエータに使用されるボールねじにおいては、回転駆動されるねじ軸の両端は深溝玉軸受等の転がり軸受により回転自在に支持されている。一般的に、このねじ軸の軸方向荷重を受ける転がり軸受の内輪は、廉価で組立が容易なスナップリングにより軸方向に固定されて使用される場合が多い。

然しながら、スナップリングを使用した場合、そのリング溝と内輪間との寸法バラツキにより必然的に軸方向のガタを有するため、衝撃荷重が負荷された時、スナップリングが外れたり破損する恐れがあり、信頼性あるいは耐久性に問題がある。

こうした問題を解決したボールねじ軸の支持構造の一つに、図５に示したロックナット方式が知られている。ねじ軸５０の端部は４点接触玉軸受５１によって回転自在に支持されている。この４点接触玉軸受５１の外輪５２は、固定ボルト５６を介して軸受ブラケット５４に締結された円筒状のハウジング５３に圧入され、外輪押えリング５５によって押付け固定されている。一方、内輪５７は、内輪押えリング５８および軸受ナット５９によりねじ軸５０の大径軸部５０ａに押付け固定されている。また、軸受ナット５９には止めねじ６０が締結され、軸受ナット５９が緩むのを防止している。
特開２００３−２２７５１６号公報

しかし、こうしたロックナット方式の場合、ねじ軸５０に軸受ナット５９を締結するための雄ねじ６１を加工し、さらに軸受ナット５９の緩み防止機構（止めねじ６０）を設ける必要がある。これでは加工工数と部品点数が嵩み、コストアップの要因となるばかりでなく、支持構造自体がスペースをとり、コンパクト化の阻害要因となっていた。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、信頼性・耐久性を損なうことなく、廉価でコンパクトなボールねじ軸の支持構造を提供することを目的とする。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ハウジングに対してボールねじ軸が転がり軸受を介して回転自在に支持されたボールねじ軸の支持構造において、前記ボールねじ軸のねじ溝の溝底径よりも小径になるようにボールねじ軸の端部に嵌合部が形成され、この嵌合部に所定のシメシロで圧入された転がり軸受と、前記嵌合部に装着された固定リングとを備え、この固定リングを変形させて前記転がり軸受の内輪を前記嵌合部に形成された肩部に押付け、当該内輪を軸方向に固定する構成を採用した。

このように、ボールねじ軸のねじ溝の溝底径よりも小径になるようにボールねじ軸の端部に嵌合部が形成され、この嵌合部に所定のシメシロで圧入された転がり軸受と、嵌合部に装着された固定リングとを備え、この固定リングを変形させて転がり軸受の内輪を嵌合部に形成された肩部に押付け、当該内輪を軸方向に固定するようにしたので、加工工数と部品点数が最小限で済み、組立自体も簡便化できて低コストを図ることができると共に、支持部のコンパクト化が実現できる。また、信頼性・耐久性を有するボールねじ軸の支持構造を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明は、前記内輪の最大フープ応力が１８０Ｎ／ｍｍ^２以下になるように前記シメシロが設定されているので、内輪の転がり疲労強度を低下させることなく、信頼性・耐久性を向上させることができる。

また、請求項３に記載の発明は、前記嵌合部に、端面側の側壁が外径側に向かって広がるような所定の傾斜角を有する環状溝が形成され、この環状溝に、断面円形をなす線材からなり、その線径が前記側壁と内輪の内径面取り間の環状すきまより僅かに大径に形成された固定リングが装着されているので、固定リングが接触する側壁の傾斜角によって固定リングに軸方向の分力が発生して内輪は肩部に押付けられ、軸方向のガタなく内輪はボールねじ軸の嵌合部に固定される（第１の実施形態）。

また、請求項４に記載の発明は、前記固定リングは断面が矩形をなす線材からなり、その端面で前記内輪を前記肩部に押付けた状態で、最大フープ応力が１８０〜２５０Ｎ／ｍｍ^２の範囲になるように前記嵌合部に圧入されているので、内輪は軸方向のガタなくボールねじ軸の嵌合部に固定される。また、加工工数が可及的に削減でき、組立自体も簡便化できて一層低コストを図ることができると共に、支持部のコンパクト化が実現できる（第２の実施形態）。

また、請求項５に記載の発明は、前記嵌合部に、端面側に向かって縮径し、所定の傾斜角になるように形成された溝底を有する環状溝が形成され、この環状溝に、断面矩形をなす線材からなる固定リングが塑性変形して装着されているので、環状溝における溝底の傾斜角によって固定リングには軸方向の塑性流動が起こり、内輪は肩部に押付けられて軸方向のガタなくボールねじ軸の嵌合部に固定される。したがって、固定リングの内径を所定の寸法に厳密に仕上加工する必要はなく、一層低コスト化を達成することができる（第３の実施形態）。

本発明に係るボールねじ軸の支持構造は、ハウジングに対してボールねじ軸が転がり軸受を介して回転自在に支持されたボールねじ軸の支持構造において、前記ボールねじ軸のねじ溝の溝底径よりも小径になるようにボールねじ軸の端部に嵌合部が形成され、この嵌合部に所定のシメシロで圧入された転がり軸受と、嵌合部に装着された固定リングとを備え、この固定リングを変形させて転がり軸受の内輪を嵌合部に形成される肩部に押付け、当該内輪を軸方向に固定するようにしたので、加工工数と部品点数が最小限で済み、組立自体も簡便化できて低コストを図ることができると共に、支持部のコンパクト化が実現できる。また、信頼性・耐久性を有するボールねじ軸の支持構造を提供することができる。

ハウジングに対してボールねじ軸が転がり軸受を介して回転自在に支持されたボールねじ軸の支持構造において、前記ボールねじ軸のねじ溝の溝底径よりも小径になるようにボールねじ軸の端部に嵌合部が形成され、この嵌合部に内輪の最大フープ応力が１８０Ｎ／ｍｍ^２以下になるように所定のシメシロで圧入された転がり軸受と、前記嵌合部に装着された固定リングとを備え、前記嵌合部に、端面側の側壁が外径側に向かって広がるような所定の傾斜角を有する環状溝が形成され、この環状溝に、断面円形をなす線材からなり、その線径が前記側壁と内輪の内径面取り間の環状すきまより僅かに大径に形成された固定リングが装着されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るボールねじ軸の支持構造の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の要部拡大図である。

このボールねじ軸の支持構造は、ボールねじ軸１の端部に形成された嵌合部２に圧入された深溝玉軸受からなる転がり軸受３と、嵌合部２に形成された環状溝４に装着された固定リング５とからなる。

転がり軸受３は、図示しないハウジングに嵌合された外輪６と、この外輪６に複数の転動体（ボール）８を介して内嵌された内輪７と、転動体８を転動自在に保持する保持器９と、外輪６の両端部に装着されたシール部材１０とからなる。なお、ボールねじ軸１を支持する転がり軸受３は例示した深溝玉軸受に限らず、４点接触玉軸受やアンギュラ玉軸受、あるいはこのアンギュラ玉軸受を複列に組み合せたものや複列アンギュラ玉軸受であっても良い。

ボールねじ軸１の端部には嵌合部２が形成され、内輪７の端面が当接する肩部１１が形成されている。ボールねじ軸１のねじ端部は外径の円筒面が分断され、この肩部１１は完全な面にならないため、転がり軸受３が傾いた状態で固定される恐れがある。したがって、本実施形態では、肩部１１の面が充分確保されるよう、嵌合部２の外径はねじ溝（図示せず）の底径よりも小径に形成されている。一方、軸端には、所定の傾斜角αをなす側壁４ａ、すなわち外径側に向かって広がるような側壁４ａを有する環状溝４が形成されている。傾斜角αは５〜４５°、好ましくは１０〜３０°の範囲に設定されている。

ここで、ボールねじ軸１の嵌合部２に転がり軸受３を所定のシメシロで圧入すると共に、内輪７の内径面取り７ａと環状溝４の側壁４ａ間に固定リング５が装着されている。この固定リング５は断面が円形をなす線材からなり、内径が前記嵌合部２の外径よりも僅かに小径に形成されている。また、線材の直径は、内輪７の内径面取り７ａと環状溝４の側壁４ａとによって形成される環状のすきまよりも僅かに大径に形成されている。

この固定リング５を弾性変形させながら環状溝４に装着し、さらに内輪７の内径面取り７ａと環状溝４の側壁４ａ間に圧入することにより、環状溝４における側壁４ａの傾斜角αによって軸方向の分力が発生し、内輪７は肩部１１に押付けられる。これにより内輪７は軸方向のガタなくボールねじ軸１の嵌合部２に固定される。

本実施形態では、加工工数と部品点数が最小限で済み、組立自体も簡便化できて低コストを図ることができると共に、支持部のコンパクト化が実現できる。また、信頼性・耐久性を有するボールねじ軸の支持構造を提供することができる。

図２は、本発明に係るボールねじ軸の支持構造の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、第１の実施形態と同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

このボールねじ軸の支持構造は、ボールねじ軸１の嵌合部２に圧入された転がり軸受３と、この転がり軸受３の内輪７の端面７ｂに当接するように嵌合部２に圧入される固定リング１２とからなる。

ボールねじ軸１の嵌合部２に内輪７を圧入する場合、所望の抜け耐力を確保するために嵌合部２の外径は所定のシメシロをもって形成されている。ここでは、内輪７の転がり疲労強度の面から、内輪７の最大フープ応力が１８０Ｎ／ｍｍ^２以下になるように設定されている。一方、固定リング１２は断面が矩形をなす線材からなり、内径が前記内輪７の内径よりも僅かに小径に形成されている。すなわち、転動体８を介して圧縮荷重を受ける内輪７と異なり抜け耐力だけを考慮すれば良く、転がり疲労強度を考慮する必要がないため、この固定リング１２の最大フープ応力は降伏応力以下、好ましくは２５０Ｎ／ｍｍ^２以下になるように設定されている。すなわち、最大フープ応力が１８０〜２５０Ｎ／ｍｍ^２の範囲になるよう強圧入されている。これにより内輪７は軸方向のガタなくボールねじ軸１の嵌合部２に強固に固定される。

本実施形態では、加工工数がさらに削減でき、組立自体も簡便化できて一層低コストを図ることができると共に、支持部のコンパクト化が実現できる。また、信頼性・耐久性を有するボールねじ軸の支持構造を提供することができる。

図４は、本発明に係るボールねじ軸の支持構造の第３の実施形態を示す縦断面図である。ここで、（ａ）は、固定リングのしごき前、（ｂ）は、固定リングのしごき後の状態を示している。なお、第１の実施形態と同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

このボールねじ軸の支持構造は、ボールねじ軸１の嵌合部２に圧入された転がり軸受３と、嵌合部２に形成された環状溝１３に装着された固定リング１４とからなる。

環状溝１３は、端面側に向かって縮径し、所定の傾斜角βになるように形成された溝底１３ａを有している。固定リング１４’は断面が矩形をなす線材からなり、内径が前記嵌合部２の外径よりも僅かに大径に形成されている。ここで、ボールねじ軸１の嵌合部２に転がり軸受３を所定のシメシロで圧入すると共に、図４（ａ）に示すように、内輪７の端面７ｂに当接するように固定リング１４’が嵌合部２に外挿される。

その後、固定リング１４’を治具（図示せず）によりしごき加工して塑性変形させ、図４（ｂ）に示すように、環状溝１３内に塑性流動させる。この環状溝１３における溝底１３ａの傾斜角βによって固定リング１４’には軸方向の塑性流動が起こり、内輪７は肩部１１に押付けられる。これにより内輪７は軸方向のガタなくボールねじ軸１の嵌合部２に固定される。

本実施形態においても、加工工数と部品点数が最小限で済み、組立自体も簡便化できて低コストを図ることができると共に、支持部のコンパクト化が実現できる。また、信頼性・耐久性を有するボールねじ軸の支持構造を提供することができる。さらに、固定リング１４’の内径を所定の寸法に厳密に仕上加工する必要はなく、一層低コスト化を達成することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係るボールねじ軸の支持構造は、軸受の形式・構成に制約されず、ボールねじ軸を転がり軸受を介して回転自在に支持するあらゆるボールねじ軸の支持構造に適用できる。

本発明に係るボールねじ軸の支持構造の第１の実施形態を示す縦断面図である。図１の要部拡大図である。本発明に係るボールねじ軸の支持構造の第２の実施形態を示す縦断面図である。本発明に係るボールねじ軸の支持構造の第３の実施形態を示す縦断面図で、（ａ）は、固定リングをしごき加工する前の状態、（ｂ）は、しごき加工した後の状態を示している。従来のボールねじ軸の支持構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・・・・ボールねじ軸
２・・・・・・・・・・・・嵌合部
３・・・・・・・・・・・・転がり軸受
４、１３・・・・・・・・・環状溝
４ａ・・・・・・・・・・・側壁
５、１２、１４、１４’・・固定リング
６・・・・・・・・・・・・外輪
７・・・・・・・・・・・・内輪
７ａ・・・・・・・・・・・面取り
７ｂ・・・・・・・・・・・端面
８・・・・・・・・・・・・転動体
９・・・・・・・・・・・・保持器
１０・・・・・・・・・・・シール部材
１１・・・・・・・・・・・肩部
１３ａ・・・・・・・・・・溝底
５０・・・・・・・・・・・ねじ軸
５０ａ・・・・・・・・・・大径軸部
５１・・・・・・・・・・・四点接触玉軸受
５２・・・・・・・・・・・外輪
５３・・・・・・・・・・・ハウジング
５４・・・・・・・・・・・軸受ブラケット
５５・・・・・・・・・・・外輪押えリング
５６・・・・・・・・・・・固定ボルト
５７・・・・・・・・・・・内輪
５８・・・・・・・・・・・内輪押えリング
５９・・・・・・・・・・・軸受ナット
６０・・・・・・・・・・・止めねじ
６１・・・・・・・・・・・雄ねじ
α、β・・・・・・・・・・傾斜角

Claims

ハウジングに対してボールねじ軸が転がり軸受を介して回転自在に支持されたボールねじ軸の支持構造において、
前記ボールねじ軸のねじ溝の溝底径よりも小径になるようにボールねじ軸の端部に嵌合部が形成され、この嵌合部に所定のシメシロで圧入された転がり軸受と、前記嵌合部に装着された固定リングとを備え、この固定リングを変形させて前記転がり軸受の内輪を前記嵌合部に形成された肩部に押付け、当該内輪を軸方向に固定したことを特徴とするボールねじ軸の支持構造。
前記内輪の最大フープ応力が１８０Ｎ／ｍｍ^２以下になるように前記シメシロが設定されている請求項１に記載のボールねじ軸の支持構造。
前記嵌合部に、端面側の側壁が外径側に向かって広がるような所定の傾斜角を有する環状溝が形成され、この環状溝に、断面円形をなす線材からなり、その線径が前記側壁と内輪の内径面取り間の環状すきまより僅かに大径に形成された固定リングが装着されている請求項１または２に記載のボールねじ軸の支持構造。
前記固定リングは断面が矩形をなす線材からなり、その端面で前記内輪を前記肩部に押付けた状態で、最大フープ応力が１８０〜２５０Ｎ／ｍｍ^２の範囲になるように前記嵌合部に圧入されている請求項１または２に記載のボールねじ軸の支持構造。
前記嵌合部に、端面側に向かって縮径し、所定の傾斜角になるように形成された溝底を有する環状溝が形成され、この環状溝に、断面矩形をなす線材からなる固定リングが塑性変形して装着されている請求項１または２に記載のボールねじ軸の支持構造。