JP2007333125A

JP2007333125A - ボールねじの支持構造

Info

Publication number: JP2007333125A
Application number: JP2006166888A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Tateishi; 康司立石; Keisuke Kazuno; 恵介数野
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】より組み立てが容易で、強度・信頼性を向上させたボールねじの支持構造を提供する。
【解決手段】ねじ軸１には嵌合部２が形成され、この嵌合部２に深溝玉軸受からなる転がり軸受３が圧入されている。そして、この転がり軸受３によってねじ軸１が回転自在に支承されている。嵌合部２のアウトボード側には、嵌合部２の外径よりも０．５〜５％小径となっている圧入パイロット部１０が形成されている。圧入パイロット部１０の基部である嵌合部２との境目は、Ｒ部１０ａが設けられており、圧入パイロット部１０と嵌合部２とが滑らかにつながっている。
【選択図】図２

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の支持構造に関し、詳しくは、ボールねじを構成するねじ軸またはナット等の回転側部材を転がり軸受を介して回転自在に支承するボールねじ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、廉価で組み立て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の支持構造の一つに、例えば、特許文献１に示す方法がある。この考案では、軸受内輪が軸に設けられた嵌合部に圧入され、軸受が位置決め用肩部に当接された状態で、軸受嵌合部の端部を径方向外方に塑性変形させて加締固定する構成を採用している。本方法によれば、軸受の固定にねじや止め輪用凹溝の加工が必要なく、ロックナット等の固定用部品が不要となり、加工工数と部品点数が少なく、低コストで信頼性の高いボールねじの支持構造を提供できる。
特開２００６−５７８０７号公報

しかし、特許文献１のボールねじの支持構造において、軸に形成される嵌合部の形状寸法は、軸受圧入時の組み立ての容易さやかしめ部の強度、信頼性を左右する重要なポイントとなるが、特許文献１においてはこの点に関する記述が一切無く、改善の余地を残している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、より組み立てが容易で、強度・信頼性を向上させたボールねじの支持構造を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明は、ハウジングに対してボールねじの回転側部材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の支持構造において、前記回転側部材の外周に嵌合部と位置決め用の肩部と圧入案内面の圧入パイロット部が形成され、前記嵌合部に所定のシメシロを介して前記転がり軸受の内輪が圧入され、前記肩部に前記内輪が当接された状態で、前記圧入パイロット部を径方向外方に塑性変形させて加締部が形成され、この加締部により前記内輪が前記回転側部材に対して軸方向に固定されている構成を採用した。

また、本発明は、前記圧入パイロット部の外径寸法が前記嵌合部の外径寸法の０．５〜５％小径となることが好ましい。

また、本発明は、前記圧入パイロット部にＲ形状を設け、前記嵌合部とを滑らかにつなぐことが好ましい。

また、本発明は、前記嵌合部にＲ形状を設け、前記圧入パイロット部とを滑らかにつなぐことが好ましい。

さらに、本発明は、前記回転側部材の先端にカップリング係合部が形成され、該カップリング係合部に高周波焼入れを施し、前記嵌合部との間に焼逃げ部を設けて、該焼逃げ部と前記嵌合部との間の前記圧入パイロット部を未焼入れ部としたことが好ましい。

本発明によれば、圧入パイロット部を設けたので、回転部材の軸受への圧入時に、軸受の嵌合部への挿入が容易で確実となり、組立工程に必要な時間工数が短縮できる。

また、本発明によれば、圧入パイロット部の外径寸法を嵌合部の外径寸法の０．５〜５％小径としたので、加締固定の塑性変形体積が多くなり、軸受内輪端面に当接する加締部が十分大きくなって、固定部の強度と信頼性を向上することができる。

また、本発明によれば、圧入パイロット部と嵌合部をＲ形状で滑らかにつないだので、軸受内輪の圧入初期にかじりが発生して、かじりにより軸素材本体から離脱した軸素材紛がねじ軸芯に対する軸受の取付直角度を劣化させたり、軸受の内部に入り込んで残留して軸受の耐久性を損なったり、振動発生の原因となったりすることを防ぐことができる。

さらに、本発明によれば、カップリング係合部にも高周波焼入れを施し、嵌合部との間に焼逃げ部を設けて、カップリング係合部と嵌合部の間の圧入パイロット部を加締可能な未焼入れ部とすれば、カップリング係合部の耐摩耗性を向上させつつ、圧入パイロット部を加締ることもでき、低コストでコンパクトな軸受支持構造が実現できる。

ハウジングに対してボールねじの回転側部材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の支持構造において、前記回転側部材の外周に嵌合部と位置決め用の肩部と圧入案内面の圧入パイロット部が形成され、前記嵌合部に所定のシメシロを介して前記転がり軸受の内輪が圧入され、前記肩部に前記内輪が当接された状態で、前記圧入パイロット部を径方向外方に塑性変形させて加締部が形成され、この加締部により前記内輪が前記回転側部材に対して軸方向に固定されている。

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の支持構造の加締前の状態を示す縦断面図である。図２は、本発明に係るボールねじの支持構造の加締後の状態を示す縦断面図である。図３は、図２の左側面図である。図４は、図２の圧入パイロット部の拡大図である。図５は、嵌合部のＲ部を示す図である。なお、以下の説明では、組み付けた状態でねじ軸の端部側をアウトボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。

この実施形態は、本発明に係るボールねじの支持構造をボールねじ（図示せず）を構成するねじ軸１に適用したものである。図１、図２に示すように、ねじ軸１には嵌合部２が形成され、この嵌合部２に深溝玉軸受からなる転がり軸受３が圧入されている。そして、この転がり軸受３によってねじ軸１が回転自在に支承されている。なお、この例では、ボールねじの回転側部材としてねじ軸の例を示すが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係るボールねじの支持構造をボールねじを構成するボールねじナットに適用することもできる。

転がり軸受３は、ハウジング（図示せず）に嵌合された外輪４と、この外輪４に複数の転動体（ボール）５を介して内嵌された内輪６と、転動体５を転動自在に保持する保持器７と、外輪４の両端部に装着されたシール部材（図示せず）とからなる。なお、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。

ねじ軸１の嵌合部２のインボード側の端面には、内輪６のインボード側の端面６ａが当接する肩部９が形成されている。また、ねじ軸１の嵌合部２のインボード側の端部には、内輪６のインボード側の端部との当接面の逃げ部２ａが形成されている。

嵌合部２のアウトボード側には、嵌合部２の外径よりも０．５〜５％小径となっている圧入パイロット部１０が形成されている。この圧入パイロット部１０を設けたことにより、軸受３の圧入時に、軸受３の嵌合部２への挿入が容易で確実となり、組立工程に必要な時間工数が短縮できる。また、パイロット部１０の外径は嵌合部２の外径寸法に対して０．５〜５％小径としたので、加締固定の塑性変形体積が多くなり、軸受内輪端面に当接する加締部を十分大きくなって固定部の強度と信頼性を向上することができる。パイロット部外径寸法が嵌合部外径寸法に対して０．５％以下で小径とした場合、軸受の嵌合部への挿入時に高い位置精度が必要となり、自動車アクチュエータ用のボールねじの自動機での量産組立に適さない。逆に、パイロット部外径寸法が嵌合部外径寸法に対して５％以上小径とした場合、パイロット部がその挿入案内機能を失い、軸受端面と嵌合部端面が当接して、圧入荷重が非常に大きくなって、組立設備を故障させたり、軸や軸受内輪を変形させて精度を劣化させる恐れがある。

圧入パイロット部１０の基部である嵌合部２との境目は、図４に示すように、Ｒ部１０ａが設けられており、圧入パイロット部１０と嵌合部２とが滑らかにつながっている。このＲがあるために、軸受内輪６の圧入初期にかじりが発生して、かじりにより軸素材本体から離脱した軸素材紛がねじ軸芯に対する軸受の取付直角度を劣化させたり、軸受の内部に入り込んで残留して軸受の耐久性を損なったり、振動発生の原因となったりすることを防ぐことができる。なお、図４では、圧入パイロット部１０の基部にＲ部を設けたが、図５に示すように、嵌合部２の端部に凸形状のＲ部１０ｂを設けることもできる。

図１、図２に示すように、圧入パイロット部１０の先には、圧入パイロット部１０よりも小径の焼逃げ部１１が形成されている。また、焼逃げ部１１の先には、カップリングにより、電動モータ（図示せず）などと連結されるためのカップリング係合部１２が形成されている。

図１に示すように、ねじ軸１の嵌合部２に転がり軸受３が所定のシメシロで圧入される。そして、図２に示すように、内輪６のインボード側の端面６ａが肩部９に当接された状態で、圧入パイロット部１０の端部を径方向外方に塑性変形させて加締部１３が形成されている。この加締部１３は、図示しない加締治具によりプレス加工され、図３に示すように、内輪６のアウトボード側の端面６ａに密着した状態で周方向３箇所等配に形成されている。この加締部１３により、内輪６がねじ軸１に対して軸方向にガタなく固定される。

ここで、ねじ軸１は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、嵌合部２は、高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。また、カップリング係合部１２にも高周波焼入れを施し、嵌合部２との間に焼逃げ部１１を設けて、カップリング係合部１２と嵌合部２の間の圧入パイロット部１０を加締可能な未焼入れ部とすれば、カップリング係合部１２の耐摩耗性を向上させつつ、圧入パイロット部１０を加締ることもでき、低コストでコンパクトな軸受支持構造が実現できる。

本実施形態では、転がり軸受３の固定にねじ等の加工やロックナット等の固定用部品が不要となり、加工工数と部品点数が最小限で済む。また、組立自体も簡便化できて低コスト化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、嵌合部２と肩部９が高周波焼入れによって所定の硬化処理され、加締部１３が素材の表面硬さの生のままとされているので、嵌合部２と肩部９のフレッティング摩耗を防止することができると共に、加締加工が簡便にでき、加締加工によって加締部１３に微小クラックの発生等、耐久性に影響する要因を排除することができる。したがって、ボールねじにおける支持構造の信頼性・耐久性を向上させることができる。

なお、図３では、加締部１３を周方向３箇所に形成した構造を例示したが、３箇所に限らず、ボールねじに負荷される荷重と加締部１３の強度を考慮して適宜設定され、例えば、２箇所あるいは４箇所以上であっても良い。

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の支持構造は、軸受の形式・構成に制約されず、ねじ軸あるいはナット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の支持構造に適用できる。

本発明に係るボールねじの支持構造の加締前の状態を示す縦断面図である。本発明に係るボールねじの支持構造の加締後の状態を示す縦断面図である。図２の左側面図である。図２の圧入パイロット部の拡大図である。嵌合部のＲ部を示す図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・・・・ねじ軸
２・・・・・・・・・・・・嵌合部
２ａ・・・・・・・・・・・逃げ部
３・・・・・・・・・・・・転がり軸受
４・・・・・・・・・・・・外輪
５・・・・・・・・・・・・転動体
６・・・・・・・・・・・・内輪
６ａ・・・・・・・・・・・端面
７・・・・・・・・・・・・保持器
９・・・・・・・・・・・・肩部
１０・・・・・・・・・・・圧入パイロット部
１０ａ、１０ｂ・・・・・・Ｒ部
１１・・・・・・・・・・・焼逃げ部
１２・・・・・・・・・・・カップリング係合部
１３・・・・・・・・・・・加締部

Claims

ハウジングに対してボールねじの回転側部材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の支持構造において、
前記回転側部材の外周に嵌合部と位置決め用の肩部と圧入案内面の圧入パイロット部が形成され、前記嵌合部に所定のシメシロを介して前記転がり軸受の内輪が圧入され、前記肩部に前記内輪が当接された状態で、前記圧入パイロット部を径方向外方に塑性変形させて加締部が形成され、この加締部により前記内輪が前記回転側部材に対して軸方向に固定されていることを特徴とするボールねじの支持構造。
前記圧入パイロット部の外径寸法が前記嵌合部の外径寸法の０．５〜５％小径となることを特徴とする請求項１に記載のボールねじの支持構造。
前記圧入パイロット部にＲ形状を設け、前記嵌合部とを滑らかにつないだことを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじの支持構造。
前記嵌合部にＲ形状を設け、前記圧入パイロット部とを滑らかにつないだことを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじの支持構造。
前記回転側部材の先端にカップリング係合部が形成され、該カップリング係合部に高周波焼入れを施し、前記嵌合部との間に焼逃げ部を設けて、該焼逃げ部と前記嵌合部との間の前記圧入パイロット部を未焼入れ部としたことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のボールねじの支持構造。