(57)【要約】【課題】ねじ溝の硬度を高めつつかしめ部の硬度を低下させることで、ねじ溝の硬度を維持しながらかしめ部のかしめ固定を容易にできるボールねじを提供する。【解決手段】ボールねじ１０のナット１２の外周には、転がり軸受２０の内輪２１の軸方向一端が当接されるフランジ１３が設けられ、フランジ１３に転がり軸受２０の内輪２１の軸方向一端が当接された状態でナット１２の一部をかしめ、かしめ部１４を転がり軸受２０の内輪２１の軸方向他端に係合させて転がり軸受２０を軸方向に固定する構造のボールねじにおいて、ナット１２は少なくともかしめ部１４を除き浸炭焼き入れによって硬化され、かしめ部１４は防炭処理により浸炭焼き入れされずにナット１２の他の部位よりも硬度が低下されている。あるいは、ナット１２が真空浸炭焼き入れにより硬化され、かしめ部１４が高周波焼なましにより硬度が低下されている。【選択図】図１
2010138950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじの回転側部材の外周には、回転側部材の外周に嵌合する転がり軸受の内輪の軸方向一端が当接される位置決め部が設けられ、該位置決め部に転がり軸受の内輪の軸方向一端が当接された状態で前記回転側部材の一部をかしめ、かしめ部を転がり軸受の内輪の軸方向他端に係合させて転がり軸受を軸方向に固定する構造のボールねじにおいて、
前記回転側部材は少なくともかしめ部を除き浸炭焼き入れによって硬化され、かしめ部は防炭処理により浸炭焼き入れされずに回転部材の他の部位よりも硬度が低下されていることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
ボールねじの回転側部材の外周には、回転側部材の外周に嵌合する転がり軸受の内輪の軸方向一端が当接される位置決め部が設けられ、該位置決め部に転がり軸受の内輪の軸方向一端が当接された状態で前記回転側部材の一部をかしめ、かしめ部を転がり軸受の内輪の軸方向他端に係合させて転がり軸受を軸方向に固定する構造のボールねじにおいて、
前記回転部材は真空浸炭焼き入れにより硬化され、前記かしめ部は高周波焼なましにより硬度が低下されていることを特徴とするボールねじ。
【請求項３】
かしめ部の硬度が２０〜３０ＨＲＣである請求項１又は２に記載のボールねじ。
【請求項４】
かしめ部は回転側部材の円周方向に複数設けられている請求項１乃至３のいずれかの項に記載のボールねじ。
【請求項５】
かしめ部は３箇所以上等配されている請求項４に記載のボールねじ。
【請求項６】
転がり軸受はアキシャル荷重を支持する請求項１乃至５のいずれかの項に記載のボールねじ。
【請求項７】
回転側部材はナットである請求項１乃至６のいずれかの項に記載のボールねじ。
【請求項８】
かしめ部によって固定される転がり軸受はナットの一方の端面側に配置され、ねじ溝が他方の端面側に偏った領域に設けられている請求項７に記載のボールねじ。
【請求項９】
ナットのねじ溝が設けられた部位の外周側に、ラジアル荷重を受ける転がり軸受がかしめ固定される転がり軸受とは別に取り付けられている請求項８に記載のボールねじ。
【請求項１０】
回転側部材はねじ軸である請求項１乃至９のいずれかの項に記載のボールねじ。
【請求項１１】
自動車のアクチュエータの駆動部に用いられる請求項１乃至１０のいずれかの項に記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車用アクチュエータに使用されるボールねじに関し、特に、ねじ軸あるいはナットの回転する側の部材を回転自在に支持する転がり軸受の固定構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一般産業用工作機械や自動車用アクチュエータなどにボールねじが用いられている。このボールねじは、ナット側をモータ駆動により回転させ、ボールを介して軸を直動させる、いわゆるナット回転式と、軸回転にてナットを直動させる軸回転式に大別される。
【０００３】
ねじ軸あるいはナットの回転側部材を回転自在に支持する軸受の固定構造としては、たとえば、特許文献１に記載のようなものが知られている。
すなわち、ボールねじの回転側部材を支持する構造において、軸受が所定の締め代を介して圧入され、この軸受の内輪が回転側部材の肩部に当接された状態で、回転側部材の一部を径方向外方に塑性変形させてかしめ、かしめ部によって軸受を軸方向に固定するようになっている。
特許文献１では、ねじ部については転動疲労寿命を確保するための硬度を確保し、かつ、かしめ部を素材材料硬度程度としてかしめ可能とする必要があるため、回転側部材を中炭素鋼とし、これを高周波焼入れすることが前提となる。
【０００４】
しかし、たとえば、ナットへの適用を考えた場合、内径面のねじ溝への高周波焼入れの適用は困難であり、現実的には浸炭部材として浸炭焼入れを適用することになる。そうなると、ナットがほぼ一様に硬化されてしまい、かしめることができないという問題があった。ボールねじは、ナット回転、軸回転の両方があり、特許文献１では、ねじ軸が回転側部材の場合には適用できても、ナットが回転側部材の場合には適用することができず、用途が限定されてしまう。
【特許文献１】特開２００７−３３３１２５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、こうした従来の問題に鑑みてなされたもので、ねじ溝の硬度を高めつつかしめ部の硬度を低下させることで、ねじ溝の硬度を維持しながらかしめ部のかしめ固定を容易にできるボールねじを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ボールねじの回転側部材の外周には、回転側部材の外周に嵌合する転がり軸受の内輪の軸方向一端が当接される位置決め部が設けられ、該位置決め部に転がり軸受の内輪の軸方向一端が当接された状態で前記回転側部材の一部をかしめ、かしめ部を転がり軸受の内輪の軸方向他端に係合させて転がり軸受を軸方向に固定する構造のボールねじにおいて、前記回転側部材は少なくともかしめ部を除き浸炭焼き入れによって硬化され、かしめ部は防炭処理により浸炭焼き入れされずに回転部材の他の部位よりも硬度が低下されていることを特徴とする。
本発明では、転がり軸受が装着される回転側部材を浸炭焼き入れしてねじ溝の硬度を高め、浸炭焼き入れ時にかしめ部を防炭処理することにより、かしめ部の硬度を略素材硬度まで低下させているので、転がり軸受のかしめ固定を行うことができ、軸方向に隙間なく固定することができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、回転部材は真空浸炭焼き入れにより硬化され、前記かしめ部は高周波焼なましにより硬度が低下されていることを特徴とする。
通常浸炭焼き入れによりねじ溝を硬化する場合は、浸炭異常層が問題となる場合があり、特に、ボールねじの軸方向すきまを小さく維持したい場合は、この浸炭異常層の摩耗が問題となるため、熱処理後の研削仕上げ加工やショットピーニング加工による異常層除去が必要となる。この問題を対策する方法として真空浸炭焼き入れの適用が考えられるが、この場合、浸炭ガスが侵入するために防炭処理によるかしめ部の形成が不可能である。そこで、真空浸炭焼き入れ後にかしめ部を高周波焼なましすることにより、かしめ部の硬度を低下させる。ナットに適用した場合でも、高周波焼なましはナット外径側の処理となるので、一般的な高周波焼入れによる熱処理が可能である。
【０００８】
請求項３に記載のように、かしめ部の硬度を２０〜３０ＨＲＣとすることにより、かしめ作業が容易にできる。
請求項４に記載のように、かしめ部が回転側部材の円周方向に複数設けられていれば、固定を確実にできる。
請求項５に記載のように、かしめ部が３箇所以上等配すれば、軸方向隙間を周方向に確実に無くすことができる。
請求項６に記載のように、転がり軸受がアキシャル荷重を支持する場合、アキシャル荷重が作用してもかしめ部によって転がり軸受ががたつくことがない。
請求項７に記載のように、回転側部材がナットであっても、浸炭焼入れを適用するのに、かしめ部に防炭処理しておくことにより、また、真空浸炭する際には、高周波焼なましすることにより、ねじ溝の硬度を確保しつつ、かしめ部の硬度を低下させることができ、かしめ部をかしめることができる。
請求項８に記載のように、かしめ部によって固定される転がり軸受はナットの一方の端面側に配置され、ねじ溝を他方の端面側に偏った領域に設けられていれば、かしめによる変形のねじ溝への影響を最小限とすることができ、ナット転走面の耐久性を確保することが可能となる。
【０００９】
請求項９に記載のように、ナットのねじ溝が設けられた部位の外周側に、ラジアル荷重を受ける転がり軸受がかしめ固定される転がり軸受とは別に取り付けられていれば、アキシャル方向だけでなく、ラジアル方向の荷重の支持剛性を高めることができる。
請求項１０に記載のように、回転側部材がねじ軸の場合にも、ねじ軸を浸炭焼き入れしてねじ溝の硬度を高め、浸炭焼き入れ時にかしめ部を防炭処理することにより、かしめ部の硬度を略素材硬度まで低下させ、転がり軸受のかしめ固定を行うことができ、軸方向に隙間なく固定することができる。
請求項１１のように、ボールねじを自動車のアクチュエータの駆動部に用いることにより、軸方向のがたつきを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るボールねじは、回転側部材の浸炭焼き入れ時にかしめ部を防炭処理することにより、かしめ部の硬度を略素材硬度まで低下させ、転がり軸受のかしめ固定を行うことができ、軸方向に隙間なく固定することができる。
また、回転側部材を真空浸炭焼き入れにより硬化し、かしめ部は高周波焼なましにより硬度が低下させることにより、通常の浸炭焼き入れのような浸炭異常層の除去行程が不要となり、また、ナットに適用した場合でも、高周波焼なまし処理はナット外径側の処理となるので、一般的な高周波焼入れによる熱処理が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、ボールねじの回転側部材の外周には、回転側部材の外周に嵌合する転がり軸受の内輪の軸方向一端が当接される位置決め部が設けられ、該位置決め部に転がり軸受の内輪の軸方向一端が当接された状態で前記回転側部材の一部をかしめ、かしめ部を転がり軸受の内輪の軸方向他端に係合させて転がり軸受を軸方向に固定する構造のボールねじにおいて、前記回転側部材は少なくともかしめ部を除き浸炭焼き入れによって硬化され、かしめ部は防炭処理により浸炭焼き入れされずに回転部材の他の部位よりも硬度が低下されている。また、回転部材は真空浸炭焼き入れにより硬化され、前記かしめ部は高周波焼なましにより硬度が低下されている。
【実施例】
【００１２】
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。
実施例の構造図を図１に示す。
【００１３】
ボールねじ１０は、外周面に螺旋状のねじ溝１１ａが形成されたねじ軸１１と、このねじ軸１１に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝１２ａが形成されたナット１２とを備えている。対向する両ねじ溝１１ａ、１２ａにより形成される転動路には、特に図示しないが、複数のボールが転動自在に収容され、駒部材等の循環機構によって循環移動する。
【００１４】
この例では、ねじ軸１１とナット１２の内、ナット１２が回転側部材であり、ナット１２が第１転がり軸受２０及び第２転がり軸受３０を介して不図示のハウジング等の支持部材側に回転自在に支持される。一方の第１転がり軸受２０は、例えば４点接触軸受とし、第２転がり軸受３０より小さいアキシャル方向すきまとしている。この第１転がり軸受２０により、アキシャル方向荷重を受け、第２転がり軸受３０はラジアル荷重をサポート的に受ける機能として用いられる。第１転がり軸受２０は、内輪２１と、外輪２２と、内輪２１と外輪２２間に転動自在に介装されるボール２３と、ボール２３を保持する保持器２４とを備えている。第２転がり軸受３０は、内輪３１と、外輪３２と、内輪３１と外輪３２間に転動自在に介装されるボール３３と、ボール３３を保持する保持器３４とを備えている。
【００１５】
ナット１２の外周には第１転がり軸受２０の内輪２１の軸方向一端が当接される位置決め部としてのフランジ１３が設けられ、フランジ１３に第１転がり軸受２０の内輪２１の軸方向一端が当接された状態で、ナット１２の一部をかしめ、かしめ部１４を第１転がり軸受２０の内輪２１の軸方向他端に係合させて第１転がり軸受２０を軸方向に固定する構造となっている。フランジ１３は、円筒状のナット１２の外周面から径方向外方に向かって張り出し、一方の端面１３Ａに第１転がり軸受２０の内輪２１が係合し、他方の端面１３Ｂに第２転がり軸受３０の内輪３１が係合する。
【００１６】
第１転がり軸受２０は、アキシャル荷重を受けるため、軸方向に完全に固定されることが望ましい。一般的にはロックナットなどを締め付けることにより固定することが考えられるが、ロックナットが余分に必要で、ねじ加工も要し、組立工数も増大してしまう。
本発明は、ねじ溝の硬度を高く維持しつつ、かしめ固定を可能とするために、図１にクロスハッチングで示したように、ナット１２を、少なくともかしめ部１４を除き浸炭焼き入れによって硬化させ、かしめ部１４は防炭処理により浸炭焼き入れせずに素材硬度程度に維持し、硬化させたナット１２の他の部位よりも硬度を相対的に低下させている。浸炭焼き入れにより、ねじ部１２ａが硬化される。
かしめ部１４は、ナット１２の円周方向に複数箇所、この例では、図２に示すように、３箇所に等配されている。もっとも、３箇所に限定されるものではなく、４箇所以上としてもよい。かしめ部１４の硬度は、２０〜３０ＨＲＣとすることが好ましい。
【００１７】
防炭処理は、たとえば、浸炭焼き入れ時に、不図示の防炭剤によりナット１２の一方の端面１２Ａ側の端部を内外全周にわたって被覆することにより、浸炭を防止して硬度低下領域Ｃを形成する。もっとも、防炭処理は、かしめ部１４のみを部分的に覆うようにしてもよい。かしめ作業は、不図示のかしめ工具を用いてナット１２の一方の端面１２Ａの外径部分を部分的に軸方向に圧潰し、圧潰部分を半径方向外方に向けて塑性変形させてかしめ部１４を成形する。
【００１８】
また、通常浸炭によりねじ溝を硬化する場合は、浸炭焼入れで発生を避けられない浸炭異常層の発生が問題となる場合がある。特に、ボールねじ１０の軸方向すきまを小さく維持したい場合は、この異常層の摩耗が問題となるため、熱処理後の研削仕上げ加工やショットピーニング加工による異常層除去が必要となる。
【００１９】
このような場合には、ナット１２を真空浸炭焼き入れにより硬化し、かしめ部１４を高周波焼なましにより硬度が低下させるようにしてもよい。真空浸炭焼き入れの場合、浸炭ガスが侵入するために防炭処理による硬度低下ができず、かしめることが不可能となる。そこで、真空浸炭の場合、真空浸炭焼き入れ後に、かしめ部１４に対応する部分を高周波焼なましすることにより、硬度を２０〜３０ＨＲＣまで低下させる。この場合の焼なまし処理は、ナット外径側の処理となるので、一般的な高周波焼入れによる熱処理が可能である。
【００２０】
一方、かしめ部１４によって固定される第１転がり軸受２０は、ナット１２の一方の端面１２Ａ側に配置され、ねじ溝１２ａが他方の端面１２Ｂ側に設けられている。フランジ１３はナット１２の軸方向中中途部、軸方向中央位置より一方の端面１２Ａ側に偏った位置に設けられている。この例では、内周側のねじ溝１２ａが形成される領域は、他方の端面１２Ｂ位置から一方の端面１２Ａの所定距離手前までであり、他方の端面側１２Ｂの第１転がり軸受２０が嵌合される部分の内周側にはねじ溝が形成されていない。
【００２１】
このように、本実施例においては、ナット１２のねじ溝１２ａをかしめ部１４の対向する端面側としたので、かしめによる変形のねじ溝１２ａへの影響を最小限とすることができ、ねじ溝１２ａの耐久性を確保することが可能となる。
【００２２】
一方、ナット１２外周のフランジ１３を隔てて他方の端面１２Ｂ側の外周領域１６Ｂには、フランジ部１３に当接する第２転がり軸受３０が嵌合され、この第２転がり軸受３０のさらに他方の端面１２Ｂ側には、たとえば、図示しない平歯車が装着され、この平歯車を介して回転駆動される。
【００２３】
平歯車は、トルクを伝達するのみで軸方向荷重をほとんど発生しないので、例えば平行キーなどにより平歯車とナットが相対回転しないように固定し、軸方向は主として圧入による軸方向耐力により保持される。図示例では、信頼性向上のためにさらに止め輪１５により平歯車の脱落を防止している。
本実施例はナットを回転駆動する場合について説明したが、ねじ軸部材を回転支持する場合においても同様の適用が可能である。
【００２４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明に係るボールねじは、自動車用アクチュエータ等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るボールねじを示す概略縦断面図である。
【図２】図１の側面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０・・・・・・・・・・ボールねじ
１１・・・・・・・・・・ねじ軸
１１ａ・・・・・・・・・ねじ溝
１２・・・・・・・・・・ナット
１２ａ・・・・・・・・・ねじ溝
１２Ａ・・・・・・・・・一方の端面
１２Ｂ・・・・・・・・・他方の端面
１３・・・・・・・・・・フランジ
１３Ａ・・・・・・・・・一方の端面
１３Ｂ・・・・・・・・・他方の端面
１４・・・・・・・・・・かしめ部
２０・・・・・・・・・・第１転がり軸受
２１・・・・・・・・・・内輪
２２・・・・・・・・・・外輪
２３・・・・・・・・・・ボール
２４・・・・・・・・・・保持器
３０・・・・・・・・・・第２転がり軸受
３１・・・・・・・・・・内輪
３２・・・・・・・・・・外輪
３３・・・・・・・・・・ボール
３４・・・・・・・・・・保持器
Ｃ・・・・・・・・・・・硬度低下領域
【図１】
2010138950.tif 000003
【図２】
2010138950.tif 000004