(57)【要約】【課題】軸方向位置決め部材を取り付ける軸状部材の損傷の恐れを抑制できる組付装置を提供する。【解決手段】ダイスＤが円筒部材７を下方に押圧したときに、段部１ｃに当接した玉軸受５の内輪５ｂを介してねじ軸１は、コイルばねＣＳの付勢力に抗して台座ＰＬに対して下方に移動し、玉軸受５の内輪５ｂは台座ＰＬに当接するようになっているので、円筒部材７を塑性変形させる場合に、ダイスＤから伝達される軸線方向力は、円筒部材７と玉軸受５とを介して台座ＰＬで受けられるため、ねじ軸１の段部１ｃに玉軸受５が配置される場合でも、その損傷を抑制することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向位置決め部材を軸状部材の肩部に取り付けるための組付装置において、
少なくとも一部が、前記軸状部材の周囲に配置された台座と、
前記台座に対して、前記軸状部材を軸線方向における第１の方向に付勢する付勢手段と
前記軸状部材の周囲に配置された筒状部材を、前記軸方向位置決め部材に向かって前記第１の方向とは逆の第２の方向に押圧するダイスとを有し、
前記ダイスが前記筒状部材を前記第２の方向に押圧したときに、前記肩部に当接した軸方向位置決め部材を介して前記軸状部材は、前記付勢手段の付勢力に抗して前記台座に対して前記第２の方向に移動し、前記軸方向位置決め部材は前記台座に当接するようになっていることを特徴とする組付装置。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記台座に対して前記軸状部材を軸線方向に移動可能に支持する支持部材を介して、前記軸状部材を付勢することを特徴とする請求項１に記載の組付装置。
【請求項３】
前記軸状部材の周囲には、前記ダイスによって軸線方向に押圧された前記筒状部材が塑性変形することにより侵入する溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の組付装置。
【請求項４】
前記軸状部材は、ボールねじ機構のねじ軸又はナットの一方であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の組付装置。
【請求項５】
前記ダイスが前記筒状部材を前記第２の方向に押圧したときに、前記筒状部材は、前記軸方向位置決め部材に当接して前記台座から反力を受けることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の組付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業用機械に組付けられたり、或いは自動車に使用されたりするボールねじ機構等に軸受等の軸方向位置決め部材を組み付けるのに好適な組付装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッションやパーキングブレーキなどを手動でなく、電動モータの力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いる電動アクチュエータには、電動モータから伝達される回転運動を高効率で軸線方向運動に変換するために、ボールねじ機構が用いられる場合がある。
【０００３】
ところで、ボールねじ機構を使用した直動機構において、ねじ軸の固定は、特許文献１などに示されるように、ねじ軸端に成形された三角ねじにナットを掛けて行われるのが一般的である。
【特許文献１】特開平１１−１２３７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ねじ軸を固定する際に三角ねじを掛けて締付けを行うと、それに応じた軸力が発生するが、このときねじ軸には高い初期応力が発生した状態となる。更に、ボールねじ機構の作動時に、ねじ軸には被駆動部材から受ける荷重が加わり、初期応力にプラスされ更に大きな動作時応力が生じる。また、一般にボールねじ機構は、往復運動を繰り返す機構に用いられる為、動作時応力は繰返し応力となる。しかるに、繰返し応力が与えられる部材については疲労破壊を考慮する必要があり、その結果として引っ張り強度など材料強度限界に対して相当低い応力で使用せざるを得なくなり、伝達力の割には構成が大型化してしまうという問題がある。
【０００５】
また、逆に少しでも高い荷重に耐えうることを目的に、固定用のナット締付け力を低下させて軸応力を下げる事も行われるが、繰返し作動中にナットが緩む恐れが生じる。更に、固定により発生する応力をゼロとする目的で、Ｃ型止め輪、コッターなどを用いた方式は、軸方向ガタを残す欠点がある為、振動等によりねじ軸と軸受、又は機構部材の間に摩耗を生じさせる恐れがあった。
【０００６】
これに対し、本発明者は、ねじ軸に対して軸受を容易に固定できる技術を開発している。かかる技術について説明する。図１において、ねじ軸１の円筒面１ｂには、周溝である凹部１ｄが形成されている。凹部１ｄは、段部１ｃから玉軸受５の幅と円筒部材７の幅を足した軸線方向長さに相当する位置に、段部１ｃに対向するようにして段部１ｆを設けている。凹部１ｄは、図示のように段部１ｆが一つのものでも、一般的なＵ字状の溝でも良いが、ここでは、段部１ｆに近接するにつれて深くなる断面形状を有している。円筒部材７の上端は、以下に述べる加工工程にて行われる塑性変形により凹部１ｄに係合しており、それにより玉軸受５をねじ軸１の外周に固定できる（図１（ｂ）参照）。かかる円筒部材７の固定方法について説明する。
【０００７】
まず、図１（ａ）に示すように、円筒面１ｂに凹部１ｄが形成されたねじ軸１に、玉軸受５を、段部１ｃに当接するまで挿入する。続いて、外径が一様な円筒部材７の下端を玉軸受５に突き当てるように挿入する。かかる状態で、円筒部材７の上端は、凹部１ｄの段部１ｆに対向する位置にくる。
【０００８】
その後、中空のダイスＤを円筒部材７に向かって押圧する。図１（ａ）において、ダイスＤの下端側（軸受側）には、円筒部材７の外径にほぼ等しい内径を有する円筒面Ｄａと、円筒面Ｄａに接続し奥に向かうにつれて縮径するテーパ面Ｄｂとが形成されている。
【０００９】
ダイスＤを円筒部材７に向かって押圧すると、円筒部材７が円筒面Ｄａに嵌合し、それにより無用の座屈を抑制できる。ここで、円筒部材７が円筒面Ｄａを通り過ぎた時点で、テーパ面Ｄｂが円筒部材７の上端に当たるが、更にダイスＤを同方向に押圧すると、テーパ面Ｄｂが円筒部材７の上端を縮径させるように塑性変形させる。すると、図１（ｂ）に示すように、円筒部材７の内周面は凹部１ｄの底面に沿って変形し、その上端面が段部１ｆに当接するようになる。その後、ダイスＤを後退させても、円筒部材７の塑性変形は元に戻らず、従って、円筒部材７の下端は玉軸受５の内輪５ｂに当接し、且つ円筒部材７の上端は段部１ｆに当接した状態に維持されるので、ねじ軸１に推力が生じても円筒部材７の軸力により、ねじ軸１に対して玉軸受５を固定することができる。
【００１０】
しかるに、以上述べた固定方法には、一つの課題がある。円筒部材７を塑性変形させるための力は、本来的には半径方向力のみで足りる。しかしながら、ダイスＤのテーパ面Ｄｂを用いて円筒部材７を縮径するので、ダイスＤから円筒部材７に対して大きな軸線方向力Ｆが伝達され、かかる軸線方向力Ｆは、図２に示すように、円筒部材７と軸受５の内輪５ｂとを介して、ねじ軸１の肩部１ｃヘ集中することとなる。しかるに、図に示すように、ねじ軸１の肩部は様々な制約を受け必ずしも径を大きく取れないこともある。その場合には、面圧が過大となるため、円筒部材７をカシメる際にねじ軸１の肩部１ｃを変形させる恐れがあった。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、軸方向位置決め部材を取り付ける軸状部材の損傷の恐れを抑制できる組付装置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】
【００１２】
本発明の組付装置は、軸方向位置決め部材を軸状部材の肩部に取り付けるための組付装置において、
少なくとも一部が、前記軸状部材の周囲に配置された台座と、
前記台座に対して、前記軸状部材を軸線方向における第１の方向に付勢する付勢手段と
前記軸状部材の周囲に配置された筒状部材を、前記軸方向位置決め部材に向かって前記第１の方向とは逆の第２の方向に押圧するダイスとを有し、
前記ダイスが前記筒状部材を前記第２の方向に押圧したときに、前記肩部に当接した軸方向位置決め部材を介して前記軸状部材は、前記付勢手段の付勢力に抗して前記台座に対して前記第２の方向に移動し、前記軸方向位置決め部材は前記台座に当接するようになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の組付装置によれば、前記ダイスが前記筒状部材を前記第２の方向に押圧したときに、前記肩部に当接した軸方向位置決め部材を介して前記軸状部材は、前記付勢手段の付勢力に抗して前記台座に対して前記第２の方向に移動し、前記軸方向位置決め部材は前記台座に当接するようになっているので、前記筒状部材を塑性変形させる場合に、前記ダイスから伝達される軸線方向力は、前記筒状部材と前記軸方向位置決め部材とを介して前記台座で受けられるため、前記軸状部材の肩部に前記軸方向位置決め部材が配置される場合でも、その損傷を抑制することができる。尚、軸方向位置決め部材の例としては軸受があるが、それに限られることはない。
【００１４】
前記付勢手段は、前記台座に対して前記軸状部材を軸線方向に移動可能に支持する支持部材を介して、前記軸状部材を付勢すると好ましい。
【００１５】
前記軸状部材の周囲には、前記ダイスによって軸線方向に押圧された前記筒状部材が塑性変形することにより侵入する溝が形成されていると、前記筒状部材の塑性変形を容易にできる。
【００１６】
前記軸状部材は、ボールねじ機構のねじ軸又はナットの一方であると好ましい。
【００１７】
前記ダイスが前記筒状部材を前記第２の方向に押圧したときに、前記筒状部材は、前記軸方向位置決め部材（例えば軸受の内輪）に当接して前記台座から反力を受けると、前記筒状部材の塑性変形を行えるので好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図３は、本実施の形態である組付装置により組み付けられたボールねじ機構の側面図であり、図４は、図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。
【００１９】
図３、４において、被駆動部材Ｒに連結され、回転不能且つ軸線方向にのみ移動可能に支持された円筒状のナット２の内周面には、雌ねじ溝２ａが形成されている。ねじ軸１は、両端外周に円筒面１ｂ、１ｂを有しており、その間に雄ねじ溝１ａ（図１では簡略図示）を形成している。軸状部材であるねじ軸１の円筒面１ｂ、１ｂは、ハウジングＨに対して周囲部材である玉軸受５，６により回転自在に支持されているが、軸線方向には移動不能となっている。ねじ軸１の端部には、不図示のモータと連結できる６角筒状のカップリング部１ｇが形成されている。
【００２０】
複数のボール３が、ナット２の雌ねじ溝２ａと、ねじ軸１の雄ねじ溝１ａとの間に形成された螺旋状の転走路内を転動自在となるように配置されている。ナット２に形成された２つのコマ孔２ｂ内には、コマ４がそれぞれ配置されている。各コマ４の雄ねじ溝１ａに対向する面には、Ｓ字状の循環路４ｂが形成されている。
【００２１】
図１において、軸方向位置決め部材である玉軸受５の外輪５ａは、ハウジングＨに対してボルト止めされた固定部材Ｆにより固定されている。玉軸受５の内輪５ｂは、図１で下端面をねじ軸１に形成された段部（肩部ともいう）１ｃに当接させており、上端面を薄肉の円筒部材（筒状部材ともいう）７により押圧されて固定されている。これを、図１を参照してより具体的に説明する。
【００２２】
ねじ軸１の円筒面１ｂには、周溝である凹部１ｄが形成されている。凹部１ｄは、段部１ｃから玉軸受５の幅と円筒部材７の幅を足した軸線方向長さに相当する位置に、段部１ｃに対向するようにして段部１ｆを設けている。凹部１ｄは、図示のように段部１ｆが一つのものでも、一般的なＵ字状の溝でも良いが、本実施の形態では、段部１ｆに近接するにつれて深くなる断面形状を有している。円筒部材７の上端は、塑性変形により凹部１ｄに係合している。
【００２３】
ボールねじ機構の動作を説明すると、不図示の電動モータによりカップリング部１ｇを介してねじ軸１が回転駆動されると、転走路を転動し且つ循環部材４の循環路４ｂを介して転走路の一端から他端へと循環するボール３により、かかる回転運動がナット２の軸線方向運動に効率よく変換され、それに連結された被駆動部材Ｒを軸線方向に揺動させることができる。このとき、塑性変形することで凹部１ｄに一端を嵌合させた円筒部材７からねじ軸１に対して軸力が殆ど作用しないので、ボールねじ機構の動作時に繰り返し応力が生じる場合でも、繰り返し疲労に強い構成を提供できる。
【００２４】
次に、円筒部材７を塑性変形させて玉軸受５を円筒部材７に組み付ける組付装置について説明する。図５は、本実施の形態にかかる組付装置及び加工工程を示す図である。図６は、加工時における円筒部材７の周囲を示す拡大断面図である。図５において、定盤Ｇの上面には、中空円筒状の台座ＰＬの下端が、その軸線を直交させるようにして突き当て配置されている。台座ＰＬは、図の上端面に小径の環状部ＰＬａを形成し、図の下端内周に大径部ＰＬｂを形成している。大径部ＰＬｂ内には、その底となる段部ＰＬｃに対向するようにして円盤状の支持部材ＳＭが配置され、また定盤Ｇに対して支持部材ＳＭを、ねじ軸１の軸線方向上方（第１の方向）に付勢するコイルばね（付勢手段）ＣＳが配置されている。
【００２５】
次に、円筒部材７の加工工程を説明する。まず、玉軸受５を嵌合しない状態で、図５（ａ）に示すように、台座ＰＬの上方から、その内部にねじ軸１を挿入すると、ねじ軸１の下端は支持部材ＳＭによって支持される。コイルばねＣＳの初期撓みによる付勢力は比較的大きいので、ねじ軸１の自重が付与されても、ダイスＤから押圧力が作用しない場合には、図５（ａ）に示すように、支持部材ＳＭは大径部ＰＬｂの段部ＰＬｃに当接した状態に維持される。
【００２６】
その後、玉軸受５の内輪５ｂをねじ軸１の円筒部１ｂに嵌合させる。かかる場合、台座ＰＬの環状部ＰＬａの上端よりも、ねじ軸１の段部１ｃが図で上方へと突出するようになっており、また玉軸受５の内輪５ｂと、ねじ軸１の円筒部１ｂとはスキマ嵌めの関係となっているので、抵抗なく内輪５ｂはねじ軸１の段部１ｃに当接するようになるため、部品同士の最適な位置決めができる。
【００２７】
続いて、外径が一様な円筒部材７の下端を玉軸受５の内輪５ｂに突き当てるように挿入する。かかる状態で、円筒部材７の上端は、凹部１ｄの段部１ｆに対向する位置にくる。
【００２８】
その後、中空のダイスＤを、円筒部材７に向かう方向、即ちねじ軸１の軸線方向下方（第２の方向）に押圧する。図５（ａ）に示すように、ダイスＤの下端側には、円筒部材７の外径にほぼ等しい内径を有する円筒面Ｄａと、円筒面Ｄａに接続し奥に向かうにつれて縮径するテーパ面Ｄｂとが形成されている。
【００２９】
ここで、図５（ｂ）に示すように、ダイスＤを円筒部材７に向かって距離Δ１だけ押圧すると、ダイスＤからの軸線方向力Ｆ（図６）は、円筒部材７と内輪５ｂとを介して、まずねじ軸１の段部１ｃに伝達される。しかるに、ねじ軸１は、定盤Ｇに対して、コイルばねＣＳにより付勢された支持部材ＳＭによって支持されているので、ダイスＤが下降するにつれ、コイルばねＣＳの付勢力に抗してねじ軸１も段部１ｃが押されて距離Δ１だけ下降する。すると、玉軸受５の内輪５ｂは、台座ＰＬの環状部ＰＬａの上端面に当接するようになる。
【００３０】
更に、図５（ｃ）に示すように、ダイスＤを円筒部材７に向かって距離Δ２だけ押圧すると、ねじ軸１の段部１ｃには、コイルばねＣＳからの比較的小さな付勢力Ｆ１のみが作用し、大半の軸線方向力Ｆ２（但しＦ２＞＞Ｆ１，且つＦ１＋Ｆ２＝Ｆ）は、台座ＰＬの環状部ＰＬａの上端面で受けられることとなる（図６参照）。このとき、台座ＰＬからの反力Ｆ２で軸線方向に固定された円筒部材７の上部外周がダイスＤの円筒面Ｄａに嵌合するので、無用の座屈を抑制できる。又、円筒部材７が円筒面Ｄａを通り過ぎた時点で、テーパ面Ｄｂが円筒部材７の上端に当たるが、更にダイスＤを同方向に押圧すると、テーパ面Ｄｂが円筒部材７の上端を縮径させるように塑性変形させる。これにより円筒部材７の内周面は凹部１ｄの底面に沿って変形し、その上端面が段部１ｆに当接するようになる。その後、ダイスＤを後退させても、円筒部材７の塑性変形は元に戻らず、従って、円筒部材７の下端は玉軸受５の内輪５ｂに当接し、且つ円筒部材７の上端は段部１ｆに当接した状態に維持されるので、ねじ軸１に推力が生じても円筒部材７の軸力により、ねじ軸１に対して玉軸受５を固定することができる。
【００３１】
本実施の形態によれば、ダイスＤが円筒部材７を下方に押圧したときに、段部１ｃに当接した玉軸受５の内輪５ｂを介してねじ軸１は、コイルばねＣＳの付勢力に抗して台座ＰＬに対して下方に移動し、玉軸受５の内輪５ｂは台座ＰＬに当接するようになっているので、円筒部材７を塑性変形させる場合に、ダイスＤから伝達される軸線方向力は、円筒部材７と玉軸受５とを介して台座ＰＬで受けられるため、ねじ軸１の段部１ｃに玉軸受５が配置される場合でも、その損傷を抑制することができる。尚、支持部材ＳＭを設けることなく、ねじ軸１に直接コイルばねＣＳを当接させても付勢しても良い。
【００３２】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、軸状部材はボールねじ機構のナットでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】円筒部材７の加工工程を説明するための図である。
【図２】比較例における円筒部材７の周囲の拡大断面図であって、ダイスからの軸線方向力を矢印で示す図である。
【図３】本実施の形態であるボールねじ機構の上面図である。
【図４】図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。
【図５】本実施の形態にかかる組付装置及び加工工程を示す図である。
【図６】本実施の形態における円筒部材７の周囲の拡大断面図であって、ダイスからの軸線方向力を矢印で示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ ねじ軸
１ａ 雄ねじ溝
１ｂ 円筒面
１ｃ 段部
１ｄ 凹部
１ｆ 段部
１ｇ カップリング部
２ ナット
２ａ 雌ねじ溝
２ｂ コマ孔
３ ボール
４ コマ
４ｂ 循環路
５，６ 玉軸受
５ａ 外輪
５ｂ 内輪
７ 円筒部材
ＣＳ  コイルばね
Ｄ ダイス
ＳＭ 支持部材
Ｄａ 円筒面
Ｄｂ テーパ面
Ｆ 固定部材
Ｇ 定盤
Ｈ ハウジング
ＰＬ 台座
ＰＬａ 環状部
ＰＬｂ 大径部
ＰＬｃ 段部
Ｒ 被駆動部材
【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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