(57)【要約】【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の支持構造を提供する。【解決手段】  ねじ軸１の外周に嵌合部２と位置決め用の肩部９が形成され、これら嵌合部２と肩部９の表面に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、嵌合部２の端部２ａを素材表面硬さのままの未焼入れ部とすると共に、嵌合部２に所定のシメシロを介して転がり軸受３の内輪６が圧入され、肩部９に内輪６が当接された状態で、嵌合部２の端部２ａを径方向外方に塑性変形させ、内輪６の端面６ａから面取り６ａに亙って密着した状態で周方向に３箇所等配に加締部１１が形成され、この加締部１１により内輪６がねじ軸１に対して軸方向に固定されている。これにより、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。【選択図】図１
2006057807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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が形成され、これら嵌合部と肩部の表面に所定の硬化層が形成されると共に、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、前記嵌合部の端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。
【請求項２】
前記加締部を素材表面硬さのままの未焼入れ部としている請求項１に記載のボールねじの支持構造。
【請求項３】
前記嵌合部と肩部が、高周波焼入れによって所定の表面硬さに硬化処理されている請求項１または２に記載のボールねじの支持構造。
【請求項４】
前記嵌合部の端部が防浸炭された状態で浸炭焼入れされ、前記回転側部材が所定の表面硬さに硬化処理されている請求項１または２に記載のボールねじの支持構造。
【請求項５】
前記加締部が、前記内輪の端面から面取りに亙って密着した状態で周方向に複数箇所等配に形成されている請求項１乃至４いずれかに記載のボールねじの支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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、図６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。
【特許文献１】特開２００３−２２７５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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の支持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】
【０００７】
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が形成され、これら嵌合部と肩部の表面に所定の硬化層が形成されると共に、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、前記嵌合部の端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。
【０００８】
このように、ボールねじの回転側部材が転がり軸受を介して支持されたボールねじの支持構造において、回転側部材の外周に嵌合部と位置決め用の肩部が形成され、これら嵌合部と肩部の表面に所定の硬化層が形成されると共に、嵌合部に所定のシメシロを介して転がり軸受の内輪が圧入され、肩部に内輪が当接された状態で、嵌合部の端部を径方向外方に塑性変形させて加締部が形成され、この加締部により内輪が回転側部材に対して軸方向に固定されているので、転がり軸受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。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、前記加締部を素材表面硬さのままの未焼入れ部としているので、加締加工が簡便にできると共に、加締加工によって加締部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、信頼性・耐久性を向上させることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、前記嵌合部と肩部が、高周波焼入れによって所定の表面硬さに硬化処理されているので、嵌合部と肩部のフレッティング摩耗を防止することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明のように、前記嵌合部の端部が防浸炭された状態で浸炭焼入れされ、前記回転側部材が所定の表面硬さに硬化処理されていても良い。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、前記加締部が、前記内輪の端面から面取りに亙って密着した状態で周方向に複数箇所等配に形成されているので、簡単な構成で内輪を軸方向にガタなく固定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るボールねじの支持構造は、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が形成され、これら嵌合部と肩部の表面に所定の硬化層が形成されると共に、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、前記嵌合部の端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ので、転がり軸受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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ハウジングに対してボールねじの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の支持構造において、前記ねじ軸の端部外周に嵌合部と位置決め用の肩部が形成され、これら嵌合部と肩部の表面に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、前記嵌合部の端部を素材表面硬さのままの未焼入れ部とすると共に、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、前記嵌合部の端部を径方向外方に塑性変形させ、前記内輪の端面から面取りに亙って密着した状態で周方向に３箇所等配に加締部が形成され、この加締部により前記内輪が前記ねじ軸に対して軸方向に固定されている。
【実施例１】
【００１５】
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第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の側面図である。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。
【００１６】
この実施形態は、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。ねじ軸１の端部には嵌合部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。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８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。
【００１７】
ねじ軸１の嵌合部２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。この肩部９は不完全ねじ部（図示せず）によって外径の円筒面が分断されて同心円状の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９にフラット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、嵌合部２からアウトボード側に延びる小径段部１０が形成されている。
【００１８】
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、ねじ溝をはじめ、このねじ溝から嵌合部２に亙り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。なお、嵌合部２の端部２ａは、素材の表面硬さの未焼入れ部とされている。そして、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と共に、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、嵌合部２の端部２ａを径方向外方に塑性変形させて加締部１１が形成されている。この加締部１１は、図示しない加締治具により、内輪６のアウトボード側の端面６ａから面取り６ｂに亙って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１１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。
【００１９】
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。
【００２０】
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１１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１１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。
【００２１】
なお、ここでは、加締部１１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１１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。
【実施例２】
【００２２】
図３は、本発明に係るボールねじの支持構造の第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。
【００２３】
この実施形態は、自動車等のステアリングホイールの操舵力を電動モータでアシストする電動パワーステアリング装置に適用したものである。この電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールからラックピニオン機構等の変換機構を介して軸方向移動力を与えると共に、電動モータの出力を、ボールねじを介して軸方向移動力として与えるようにしたものである。
【００２４】
略円筒状に形成されたモータハウジング１２は、中央の筒体１２ａと、この筒体１２ａの端部に支持部材１２ｂを結合して構成されている。モータハウジング１２の内周中央部にはモータ（図示せず）が配設され、このモータの回転は、ボールねじ１３を介して操舵軸（ねじ軸）１４に対して軸方向の移動力として伝達される。また、ボールねじ１３を構成するねじ軸は、操舵軸１４の軸方向の一部として構成され、外周に螺旋状のねじ溝１４ａが形成されている。ナット１５はねじ軸１４に外挿され、その外径部に嵌合された四点接触玉軸受１６を介してモータハウジング１２内に回転自在に支承されている。
【００２５】
四点接触玉軸受１６は、モータハウジング１２の支持部材１２ｂに嵌合された外輪１７と、この外輪１７に複数の転動体５を介して内嵌された内輪１８と、転動体５を転動自在に保持する保持器１９とからなる。
【００２６】
ナット１５の外周には内輪１８のインボード側の端面１８ａが当接する位置決め用のフランジ（肩部）２０と、アウトボード側に環状溝２１が形成されている。ここで、ナット１５は、ＳＣＲ４３０等の肌焼き鋼で形成され、浸炭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。なお、環状溝２１の近傍は防炭処理され、表面硬さは素材の硬さ程度とされている。
【００２７】
そして、ナット１５の外周に四点接触玉軸受１６が所定のシメシロで圧入されると共に、内輪１８のインボード側の端面１８ａがフランジ２０に当接された状態で、環状溝２１の縁部を径方向外方に塑性変形させて加締部２２が形成されている。この加締部２２は、図示しない加締治具により、内輪１８のアウトボード側の端面１８ａから面取り１８ｂに亙って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２２により、内輪１８がナット１５に対して軸方向にガタなく位置決め固定される。
【００２８】
なお、ナット１５をＳ５３Ｃ等の中炭素鋼で形成し、環状溝２１の近傍を除き、内周に形成されたねじ溝（図示せず）をはじめ、外周の適宜部位に高周波焼入れによって硬化処理しても良い。本実施形態では、前述した実施形態と同様、四点接触玉軸受１６の固定にスナップリング等の部品が不要となり、部品点数の削減と共に、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。
【実施例３】
【００２９】
図４は、本発明に係るボールねじの支持構造の第３の実施形態を示す縦断面図、図５は、図４の側面図である。なお、この第３の実施形態は、前述した第１の実施形態（図１、図２）の変形例で、基本的には固定部の構成のみが異なるだけであるので、第１の実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３０】
ねじ軸２３の端部に転がり軸受３が圧入される嵌合部２４が形成され、この嵌合部２４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２３の外周面に形成されたねじ溝（図示せず）をはじめ、このねじ溝から嵌合部２４に亙り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。なお、嵌合部２４の端部２４ａは、素材表面硬さの生のままの未焼入れ部とされている。そして、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、嵌合部２４の端部２４ａを径方向外方に塑性変形させて加締部２５が形成されている。
【００３１】
この加締部２５は、図示しない加締治具により、内輪６のアウトボード側の端面６ａから面取り６ｂに亙って密着した状態で全周に亙って形成されている。すなわち、ねじ軸２３を回転させながら加締治具により端部２４ａを押付けて径方向外方に膨出させる、所謂ローリング加締により形成されている。この加締部２５により、内輪６がねじ軸２３に対して軸方向にガタなく固定される。
【００３２】
本実施形態では、内輪６を一層強固に固定することができると共に、内輪６を全周に亙って均一に押え付けることができ、内輪６が傾いた状態で固定されるのを防止することができる。なお、加締部２５は、前述した方法に限らず、例えば、ねじ軸２３を固定し、所定の形状に形成された押型を端部２４ａに押付けながら軸心に対して揺動させる、所謂揺動加締により形成しても良い。
【００３３】
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】
【００３４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るボールねじの支持構造の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明に係るボールねじの支持構造の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係るボールねじの支持構造の第３の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】従来のボールねじの支持構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１、１４、２３・・・・・・ねじ軸
２、２４・・・・・・・・・嵌合部
２ａ、２４ａ・・・・・・・端部
３・・・・・・・・・・・・転がり軸受
４、１７・・・・・・・・・外輪
５・・・・・・・・・・・・転動体
６、１８・・・・・・・・・内輪
６ａ、１８ａ・・・・・・・端面
６ｂ、１８ｂ・・・・・・・面取り
７、１９・・・・・・・・・保持器
８・・・・・・・・・・・・シール部材
９、２０・・・・・・・・・肩部
１０・・・・・・・・・・・小径段部
１１、２２、２５・・・・・加締部
１２・・・・・・・・・・・モータハウジング
１２ａ・・・・・・・・・・筒体
１２ｂ・・・・・・・・・・支持部材
１３・・・・・・・・・・・ボールねじ
１４ａ・・・・・・・・・・ねじ溝
１５・・・・・・・・・・・ナット
１６・・・・・・・・・・・四点接触玉軸受
２１・・・・・・・・・・・環状溝
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
【図１】
2006057807.tif 000003
【図２】
2006057807.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006057807.tif 000006
【図５】
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【図６】
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