(57)【要約】【課題】  転がり軸受を組付け後に、ハウジングをかしめることにより、転がり軸受を固定し、部品点数の削減を図ることができる転がり軸受の固定方法および固定構造を提供することを目的とする。【解決手段】  電動機の回転軸等を支持する軸受を軸受ハウジング内に固定する方法において、前記軸受２を軸受ハウジング１の凹部１ａ内に挿入するとともに、該軸受ハウジング１の凹部１ａの開口端部を軸受２の周縁部に沿ってカシメ加工により内径側にかしめて、前記軸受２の外輪２ａ端面を前記軸受ハウジング１の塑性加工部１ｅによって係止したことにある。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の回転軸等を支持する軸受を軸受ハウジング内に固定する方法において、前記軸受を軸受ハウジングの凹部内に挿入するとともに、該軸受ハウジングの凹部の開口端部を軸受の周縁部に沿ってカシメ加工により内径側にかしめて、前記軸受の外輪端面を前記軸受ハウジングの塑性加工部によって係止したことを特徴とする軸受の固定方法。
【請求項２】
前記軸受を保持する軸受ハウジングが、塑性加工可能な材質で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受の固定方法。
【請求項３】
前記軸受ハウジングの凹部周縁に設けられた肩部を、鋭利な断面を有するカシメパンチで円周方向に沿ってカシメ加工することを特徴とする請求項１または２に記載の軸受の固定方法。
【請求項４】
前記軸受ハウジングの材質毎に、ハウジング深さ、カシメパンチ断面形状、カシメパンチ押し込み量の３要素を最適化する事により塑性加工部を形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の軸受の固定方法。
【請求項５】
電動機の回転軸等を支持する軸受を軸受ハウジング内に固定する構造において、前記軸受ハウジングに設けられた凹部内に挿入された軸受の周縁部に沿って前記軸受ハウジングの凹部の開口端部をカシメ加工により内径側にかしめて、前記軸受の外輪端面を前記軸受ハウジングの塑性加工部によって係止したことを特徴とする軸受の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の回転軸を支持する転がり軸受、あるいは電動アクチュエータのボールネジを支持する転がり軸受を軸受ハウジング内に固定する転がり軸受の固定方法および固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型電動機などの回転電機、あるいはボールネジを利用した電動アクチュエータなどでは、回転軸あるいはボールネジを支持する軸受に転がり玉軸受が用いられている。
【０００３】
転がり玉軸受の固定方法には、従来、次の図７に示すような固定方式Ａ〜Ｄが採用されている。
図７（Ａ）に示す固定方式は、スナップリングを用いた固定方式で、１００は軸受ハウジング、１０１は転がり玉軸受、１０２は回転軸である。転がり玉軸受１０１は、軸受ハウジング１００の凹部１０３内に配置され、回転軸１０２を回転自在に支持している。転がり玉軸受１０１は、外輪１０１ａの内部側軸方向端面を軸受ハウジング１００の凹部１０３の軸方向内壁面１０３ａに当接して固定され、内輪１０１ｂの軸方向端面を回転軸１０２に装着された軸用スナップリング１０４によって係止されている。また、転がり玉軸受１０１は、外輪１０１ａの外部側軸方向端面を凹部１０３内壁面に装着された穴用スナップリング１０５を介して固定されている。
【０００４】
図７（Ｂ）に示す固定方式は、リテーナプレートによる固定方式で、２００は軸受ハウジング、２０１は転がり玉軸受、２０２は回転軸である。転がり玉軸受２０１は、軸受ハウジング２００の凹部２０３内に配置され、回転軸２０２を回転自在に支持している。転がり玉軸受２０１は、外輪２０１ａの内部側軸方向端面を軸受ハウジング２００の凹部２０３の軸方向内壁面２０３ａに当接して固定され、内輪２０１ｂの軸方向端面を回転軸２０２に装着された軸用スナップリング２０４によって係止されている。また、転がり玉軸受２０１は、外輪２０１ａの外部側軸方向端面を軸受ハウジング２００の端面２０３にリテーナ固定ネジ２０５によって装着されたリテーナプレート２０６を介して固定されている。
【０００５】
図７（Ｃ）に示す固定方式は、穴用スナップリングによる固定方式で、３００は軸受ハウジング、３０１は転がり玉軸受、３０２は回転軸である。転がり玉軸受３０１は、軸受ハウジング３００の凹部３０３内に配置され、回転軸３０２を回転自在に支持している。転がり玉軸受３０１は、外輪３０１ａの内部側軸方向端面を軸受ハウジング３００の凹部３０３の軸方向内壁面３０３ａに当接して固定され、内輪３０１ｂの軸方向端面を回転軸３０２に装着された軸用スナップリング３０４によって係止されている。また、転がり玉軸受３０１は、外輪３０１ａの外部側軸方向端面を軸受ハウジング３００の凹部３０３内に配置された穴用スナップリング（ＳＩ型）３０５によって押さえられている。
【０００６】
図７（Ｄ）に示す固定方式は、インサートリング鋳込み+接着剤による固定方式で、４００は軸受ハウジング、４０１は転がり玉軸受、４０２は回転軸である。転がり玉軸受４０１は、軸受ハウジング４００の凹部４０３内に配置され、回転軸４０２を回転自在に支持している。転がり玉軸受４０１は、外輪４０１ａの内部側軸方向端面を軸受ハウジング４００の凹部４０３の軸方向内壁面４０３ａに当接して固定され、内輪４０１ｂの外部側軸方向端面を回転軸４０２の段差部４０２ａに係止されている。この転がり玉軸受４０１は、外輪４０１ａの周面と、軸受ハウジング４００の凹部４０３の内壁面との間にインサートリング４０４がダイカスト鋳込みと接着剤の使用によって固着されている。
表１は、上記従来の固定方式をまとめて表したものである。
【０００７】
【表１】
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【０００８】
表１から明らかなように、従来の軸受固定方法によると、スナップリングを用いた固定方式（Ａ）では、軸方向に隙間を生じ、軸方向に遊びができる点、クリープ対策が施せない点において問題である。また、固定方式（Ｂ）では、省スペース性、コストの点で問題である。さらに、固定方式（Ｃ）では、クリープ対策で問題であり、固定方式（Ｄ）では、組立性、接着強度の管理、コストの点で問題である。
【０００９】
特許文献１には、接着剤を用いた方法が開示されている。
ところで、部品の固定にカシメ加工を利用する方法が知られている（特許文献２参照）。この方法は、図８に示すように、ハウジング５００と前カバー５０１をカシメ加工によって固定する方法である。この方法では、ハウジング５００の外周に設けられたフランジ５０２に前カバー５０１の片面を押し当て、取付部５０３の端面をかしめて変形部５０３ａとフランジ５０２とで前カバー５０１をハウジング５００に固定している。このとき、ハウジング５００の内径側への変形を防ぐために端面に凹部５０３ｂを形成して内径側への変形を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開昭６３−１９３１２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２８８９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ハウジング５００の固定に取付部５０３の端面をかしめて、変形部５０３ａとフランジ５０２とで前カバー５０１をハウジング５００に固定するために、ハウジング５００の内径側への変形を防ぐために端面に凹部５０３ｂを形成する必要がある。ハウジング５００の内径側にはベアリングが装着されるため、内径側に突出部が形成されると、ベアリングの組みつけができなくなる不具合が発生する。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決し、転がり軸受を組付け後に、ハウジングをかしめることにより、転がり軸受を固定し、部品点数の削減を図ることができる転がり軸受の固定方法および固定構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するため、電動機の回転軸等を支持する軸受を軸受ハウジング内に固定する方法において、前記軸受を軸受ハウジングの凹部内にすき間ばめした後に、該軸受ハウジングの凹部の開口端部を軸受の周縁部に沿ってカシメ加工により内径側にかしめ、それに加え、ハウジング内径に収縮応力を付与することで、前記軸受の外輪端面を前記軸受ハウジングの塑性加工部によって係止したことにある。
また、本発明は、前記軸受を保持する軸受ハウジングが、塑性加工可能な材質で構成されていることにある。
さらに、本発明は、前記軸受ハウジングの凹部周縁に設けられた肩部を、鋭利な断面を有するカシメパンチで円周方向に沿ってカシメ加工することにある。
またさらに、本発明は、前記軸受ハウジングの材質毎に、ハウジング深さ、カシメパンチ断面形状、カシメパンチ押し込み量の３要素を最適化する事により塑性加工部を形成することにある。
また、本発明は、電動機の回転軸等を支持する軸受を軸受ハウジング内に固定する構造において、前記軸受ハウジングに設けられた凹部内に挿入された軸受の周縁部に沿って前記軸受ハウジングの凹部の開口端部をカシメ加工により内径側にかしめて、前記軸受の外輪端面を前記軸受ハウジングの塑性加工部によって係止したことにある。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１によれば、軸受の固定にスラスト方向のガタを発生させることが無く、小部品あるいは副資材を用いることなく、安価な軸受の固定方法を提供することができる。
請求項２によれば、軸受ハウジングが、塑性加工可能な材質で構成されていることから、カシメ加工を容易に行うことができる。
請求項３によれば、カシメパンチで円周方向に沿ってカシメ加工するので、塑性加工部によって、軸受を確実に保持することができる。
請求項４によれば、記軸受ハウジングの材質及びハウジング直径毎に、ハウジング深さ、カシメパンチ断面形状、カシメパンチ押し込み量を設定するので、最適な塑性加工部によって、軸受を確実に保持することができる。
請求項５によれば、軸受ハウジングの凹部の開口端部をカシメ加工により内径側にかしめて、前記軸受の外輪端面を前記軸受ハウジングの塑性加工部によって係止したので、簡単な構成で、確実に軸受を固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による転がり軸受の固定方法および固定構造を示す部分断面図で、（Ａ１）（Ｂ１）（Ｃ１）はカシメ前の軸受を示す断面図、（Ａ２）（Ｂ２）（Ｃ２）はカシメ後の軸受を示す断面図、（Ａ３）（Ｂ３）（Ｃ３）はカシメ後の塑性加工状態を示す断面図である。
【図２】軸受ハウジングに対する加工部位の位置関係とカシメパンチの形状を示す概念断面図である。
【図３】カシメパンチの刃先形状を示す概念図である。
【図４】カシメ加工の方法を示し、（ａ）は円周同時にカシメ加工を行う場合の概念図、（ｂ）は回転対称に４分割にカシメ加工を行う場合の概念図、（ｃ）は回転対称に３分割にカシメ加工を行う場合の概念図である。
【図５】（Ａ１）〜（Ａ３）は、押し込み量ｄ寸法を少なくした場合の塑性変形を示す断面図、（Ｂ１）〜（Ｂ３）は、カシメパンチ刃先角θ寸法の鋭角化によって塑性変形の量を調節する断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態による軸受の固定方法を示す断面図である。
【図７】従来の転がり玉軸受の固定方法を示し、（Ａ）に示す固定方式は、スナップリングを用いた固定方式を示す断面図、（Ｂ）に示す固定方式は、リテーナプレートによる固定方式を示す断面図、（Ｃ）に示す固定方式は、穴用スナップリングによる固定方式を示す断面図、（Ｄ）に示す固定方式は、インサートリング鋳込み＋接着剤による固定方式を示す断面図である。
【図８】部品の固定にカシメ加工を用いた従来の固定方法を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
転がり軸受を組付け後に、ハウジングをかしめることにより、軸受の固定にスラスト方向のガタを発生させることが無く、転がり軸受を軸受ハウジングの塑性加工部によって係止して固定し、部品点数の削減を図った。
【実施例１】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（Ａ１）ないし（Ｃ３）は、本発明の転がり軸受の固定方法を説明するための部分断面図であって、図１（Ａ１）は、モータフランジなどの軸受ハウジング１のハウジング深さ寸法ＬをＬ１に設定した状態を示し、図１（Ｂ１）は、ハウジング深さ寸法ＬをＬ２に設定した状態を示し、図１（Ｃ１）は、ハウジング深さ寸法ＬをＬ３に設定した状態を示している。ここで、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３の関係になっている。図１（Ａ２）（Ｂ２）（Ｃ２）は、図１（Ａ１）（Ｂ１）（Ｃ１）の状態からカシメ後の状態を示す部分断面図である。図１（Ａ３）（Ｂ３）（Ｃ３）は、図１（Ａ２）（Ｂ２）（Ｂ３）の部分拡大図である。
【００１８】
図１（Ａ１）ないし図１（Ｃ３）において、軸受ハウジング１の凹部１ａ内には、転がり玉軸受２が配置され、転がり玉軸受２の中心軸上に回転軸３が支持されている。転がり玉軸受２は、リング状の外輪２ａと、外輪２ａより小径で、同心円筒状に配置されたリング状の内輪２ｂと、外輪２ａと内輪２ｂとの間で保持具によって回転自在に保持されたボール２ｃによって構成されている。転がり玉軸受２は、軸受ハウジング１の凹部１ａ内にすき間ばめされており、外輪２ａ端面が、凹部１ａの開口端面１ｂからハウジング深さＬだけ凹部１ａ内に入り込むようにすき間ばめされている。転がり玉軸受２は内輪２ｂによって回転軸３を回転自在に支持している。φは転がり玉軸受２の外径を表している。回転軸３は、モータの回転子を支持するもので、固定子との間に生じる回転磁界によって回転駆動されるものである。
【００１９】
４はカシメパンチを示し、図２および図３に示すように、軸受ハウジング１の凹部１ａの近傍ｍ（ｍは約０．２ｍｍ）の開口端面１ｂの所謂、肩部に刃先を合わせてハウジング深さＬに対して押し込み量ｄでカシメパンチ４を押し込む。カシメパンチ４の刃先角度は、凹部１ａ側がｎ（ｎは約０．３ｍｍ）の幅で、角度θ（θ＝４５°〜５０°）に形成され、軸受ハウジング１の外周側がｐ（ｐ＝０．１〜０．１５ｍｍ）の幅で、角度α（α＝１５〜３０°）に形成されている。
【００２０】
そして、カシメ加工に際しては、芯出し冶具５で軸受ハウジング１を位置決めして、軸受ハウジング１の凹部１ａに軸受２を挿入してカシメパンチ４で軸受ハウジング１の肩部を軸受ハウジング１の内径との同軸度を高めた状態で、円周同時にカシメ加工を行う。カシメ加工は、図４（ａ）のように円周同時にカシメ加工を行う場合の他、図４（ｂ）のように回転対称に４分割にカシメ加工を行ってもよく、あるいは、図４（ｃ）のように回転対称に３分割にカシメ加工を行ってもよい。
上記の本加工により、図１（Ｂ２）（Ｂ３）に示す塑性加工部及び内径収縮部１ｅが生成され、軸受２のスラスト方向の抜け止めおよび回転止めを図る。図中のＬ寸法を調整することで、塑性加工の結果得られる機能を図１（Ａ３）〜図１（Ｃ３）のように変化させることができる。図１（Ｂ２）に示す塑性加工部１ｅを形成するには、（Ａ）軸受ハウジング１のハウジング母材、（Ｂ）ハウジング深さＬの寸法、（Ｃ）カシメパンチ刃先角θ寸法、（Ｄ）転がり玉軸受２の外径φ寸法、（Ｅ）押し込み量ｄ寸法を適切に選択する。
【００２１】
上記のように（Ａ）軸受ハウジング１のハウジング母材、（Ｂ）ハウジング深さＬの寸法、（Ｃ）カシメパンチ刃先角θ寸法、（Ｄ）転がり玉軸受２の外径φ寸法、（Ｅ）押し込み量ｄ寸法を調整することで、図１（Ｂ２）の固定状態を作り出すことができる。そして、本願固定状態の独創的な作用は、「軸受２をスラスト方向にガタ無く固定することができる。」、「カシメ加工位置の０．２〜０．３ｍｍ下方に塑性加工部（又は内径収縮部）１ｅが形成され、組立後に締め代を付与できる」という２つの効果を同時に達成することができることである。
【００２２】
表２は、本発明の軸受の固定構造と表１で示した従来の固定構造とをスラスト固定強度、組立性、軸方向隙間、省スペース性、クリープ゜対策、コストの面で対比したもので、ほぼ総ての項目において、本発明の固定構造が優れていることが明らかである。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
なお、Ｌ寸法を表３のように調整することで、軸受２を固定したい方向や拘束力を図１状態Ａ〜状態Ｃへと使い分けることが可能となり、さらに、内径収縮部の収縮量や残留応力を、図５（Ａ１）〜（Ａ３）のように押し込み量ｄ寸法の低減、図５（Ｂ１）〜（Ｂ３）のようにカシメパンチ刃先角θ寸法の鋭角化によって調節することも可能である。
表３はハウジング材料にＡ６０６３というアルミ合金を使用した例である。Ａ６０６３は、押し出し加工性に優れ、耐食性・表面処理性が良好で、種々な形状・型材が製作可能な合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）である。
【００２５】
【表３】
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【実施例２】
【００２６】
また、図６は、図１と同一部分は同符号を付して示す本発明の他の実施例で、この場合、玉軸受２の外輪２ａに溝２ｄが形成された溝入り軸受２´を用いたものである。
この実施例では、カシメパンチ４によって塑性加工を行う際に、軸受ハウジング１の塑性加工部１ｅが溝２ｄ内に入り込んで溝入り軸受２´を固定する方法である。
これにより、より強固に溝入り軸受２´を固定することができる。このように、内径収縮位置や内径収縮応力量を任意にコントロールすることで、軸受の省スペース固定も可能になる。
【００２７】
上記実施例１，２によれば、軸受の固定にスラスト方向のガタを発生させることが無く、小部品あるいは副資材を用いることなく、安価な軸受の固定方法を提供することができる。
また、軸受ハウジング１が、塑性加工可能な材質で構成されていることから、カシメ加工を容易に行うことができる。
さらに、カシメパンチ４で円周方向に沿って同時にカシメ加工するので、塑性加工部１ｅによって、軸受を確実に保持することができる。
またさらに、軸受ハウジング１の材質毎に、ハウジング深さ、カシメパンチ断面形状、カシメパンチ押し込み量を設定するので、最適な塑性加工部１ｅによって、軸受を確実に保持することができる。
また、軸受ハウジング１の凹部１ａの開口端部をカシメ加工により内径側にかしめて、前記軸受２の外輪端面を前記軸受ハウジング１の塑性加工部１ｅによって係止したので、簡単な構成で、確実に軸受２を固定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、上記実施の形態では、モータ等の回転電機の回転軸を支持する転がり軸受に適用したが、電動アクチュエータのボールネジを支持する転がり軸受の固定にも適用することができるのは、いうまでもない。
【符号の説明】
【００２９】
１  軸受ハウジング
１ａ  凹部
１ｅ  塑性加工部
２  転がり玉軸受
２ａ  外輪
２ｂ  内輪
２ｃ  ボール
２ｄ  外輪溝
３  回転軸
４  カシメパンチ
５  芯出し冶具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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