(57)【要約】【課題】低コストでコンパクト化を図ると共に、耐久性と信頼性を向上させたボールねじ軸の支持構造を提供する。【解決手段】ハウジングに対してボールねじのねじ軸７が支持軸受１０を介して回転自在に支持されたボールねじ軸の支持構造において、ねじ軸７の外周に嵌合部１３と位置決め用の肩部１８が形成され、嵌合部１３に所定のシメシロを介して支持軸受１０の内輪１６が圧入され、肩部１８に内輪１６が当接された状態で、嵌合部１３に、低炭素鋼からなる鋼板をプレス加工によって断面が略矩形状に形成されたスペーサリング１９が外嵌されると共に、嵌合部１３の端部１３ａを径方向外方に塑性変形させて周方向等配に複数の加締部２０が形成され、この加締部２０により内輪１６がスペーサリング１９を介してねじ軸７に対して軸方向に固定されている。【選択図】図２
2007211793.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ねじ軸が支持軸受を介して回転自在に支持されたボールねじ軸の支持構造において、
前記ねじ軸の外周に嵌合部と位置決め用の肩部が形成され、前記嵌合部に所定のシメシロを介して前記支持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、前記嵌合部に鋼製のスペーサリングが外嵌されると共に、
当該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スペーサリングを介して前記ねじ軸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軸の支持構造。
【請求項２】
前記ねじ軸の肩部から嵌合部に亙って、高周波焼入れによって所定の表面硬さに硬化処理されると共に、前記加締部が素材表面硬さのままの未焼入れ部とされている請求項１に記載のボールねじ軸の支持構造。
【請求項３】
前記加締部が周方向に複数箇所等配に形成されている請求項１または２に記載のボールねじ軸の支持構造。
【請求項４】
前記加締部が周方向全周に亙って形成されている請求項１または２に記載のボールねじ軸の支持構造。
【請求項５】
前記スペーサリングが、低炭素鋼からなる鋼板をプレス加工によって断面が略矩形状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軸の支持構造。
【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におけるボールねじ軸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ものとして、図４に示すようなボールねじ軸の支持構造が知られている。ボールねじ軸５１の端部には、嵌合部５２と、転がり軸受５３の内輪５６の端面が当接する肩部５７が形成されている。ボールねじ軸５１のねじ端部は外径の円筒面が分断され、この肩部５７は完全な面にならないため、当接面が充分確保されるよう、嵌合部５２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、軸端には環状溝５４が形成され、この環状溝５４は所定の傾斜角αからなる側壁５４ａを有している。そして、この側壁５４ａと内輪５６の内径面取り５６ａと間に固定リング５５が装着されている。
【０００５】
この固定リング５５は断面が円形をなす線材からなり、内径が嵌合部５２の外径よりも僅かに小径に形成されている。また、線材の直径は、内輪５６の内径面取り５６ａと環状溝５４の側壁５４ａとによって形成される環状のすきまよりも僅かに大径に形成されている。そして、この固定リング５５を弾性変形させながら環状溝５４に装着し、内輪５６の内径面取り５６ａと環状溝５４の側壁５４ａ間に圧入されている。すると、側壁５４ａの傾斜角αによって軸方向の分力が発生し、内輪５６は肩部５７に押付けられ、内輪５６は軸方向のガタなくボールねじ軸５１の嵌合部５２に固定される。したがって、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、信頼性・耐久性が向上する。
【特許文献１】特開２００５−２３３３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
然しながら、こうした従来のボールねじ軸の支持構造は、固定リング５５の弾性力によって内輪５６を軸方向に固定しているため、自動車のエンジン制御機器等の用途に使用される場合、振動荷重や衝撃荷重が作用するため、嵌合部５２から内輪５６が抜け出す恐れがあり、信頼性の面で懸念があった。
【０００７】
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、低コストでコンパクト化を図ると共に、耐久性と信頼性を向上させたボールねじ軸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】
【０００８】
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ねじ軸が支持軸受を介して回転自在に支持されたボールねじ軸の支持構造において、前記ねじ軸の外周に嵌合部と位置決め用の肩部が形成され、前記嵌合部に所定のシメシロを介して前記支持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、前記嵌合部に鋼製のスペーサリングが外嵌されると共に、当該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スペーサリングを介して前記ねじ軸に対して軸方向に固定されている構成を採用した。
【０００９】
このように、ボールねじのねじ軸が支持軸受を介して支持されたボールねじ軸の支持構造において、ねじ軸の外周に嵌合部と位置決め用の肩部が形成され、嵌合部に所定のシメシロを介して支持軸受の内輪が圧入され、肩部に内輪が当接された状態で、嵌合部に鋼製のスペーサリングが外嵌されると共に、当該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スペーサリングを介してねじ軸に対して軸方向に固定されているので、低コストでコンパクト化を図ると共に、耐久性と信頼性を向上させたボールねじ軸の支持構造を提供することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明のように、前記ねじ軸の肩部から嵌合部に亙って、高周波焼入れによって所定の表面硬さに硬化処理されると共に、前記加締部が素材表面硬さのままの未焼入れ部とされていれば、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。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明のように、前記加締部が周方向に複数箇所等配に形成されていても良いし、また、請求項４に記載の発明のように、前記加締部が周方向全周に亙って形成されていても良い。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明のように、前記スペーサリングが、低炭素鋼からなる鋼板をプレス加工によって断面が略矩形状に形成されていれば、材料費と加工費共に抑えることができ低コスト化を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るボールねじ軸の支持構造は、ハウジングに対してボールねじのねじ軸が支持軸受を介して回転自在に支持されたボールねじ軸の支持構造において、前記ねじ軸の外周に嵌合部と位置決め用の肩部が形成され、前記嵌合部に所定のシメシロを介して前記支持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、前記嵌合部に鋼製のスペーサリングが外嵌されると共に、当該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ねじ軸に対して前記スペーサリングを介して軸方向に固定されているので、低コストでコンパクト化を図ると共に、耐久性と信頼性を向上させたボールねじ軸の支持構造を提供することができる。
【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支持軸受を介して回転自在に支持されたボールねじ軸の支持構造において、前記ねじ軸の外周に嵌合部と位置決め用の肩部が形成され、前記嵌合部に所定のシメシロを介して前記支持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、前記嵌合部に、低炭素鋼からなる鋼板をプレス加工によって断面が略矩形状に形成されたスペーサリングが外嵌されると共に、当該嵌合部の端部を径方向外方に塑性変形させて周方向等配に複数の加締部が形成され、この加締部により前記内輪が前記スペーサリングを介して前記ねじ軸に対して軸方向に固定されている。
【実施例】
【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軸の支持構造を適用した電動リニアアクチュエータを示す縦断面図、図２は、図１の要部拡大図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は縦断面図である。なお、本実施形態では、ボールねじ軸のモータ側をアウター側（図中左側）、反モータ側をインナー側（図中右側）と言う。
【００１６】
この電動リニアアクチュエータ１は、リンク２と、このリンク２を介して図示しない被駆動部材を揺動駆動するボールねじ３と、このボールねじ３を駆動し、ハウジング４に取付けられた電動モータ５とから構成されている。
【００１７】
ボールねじ３は、電動モータ５のモータ軸５ａにカップリング６を介して連結され、電動モータ５により回転駆動されるねじ軸７と、このねじ軸７の外周面に形成された螺旋状のねじ溝７ａと対向する螺旋状のねじ溝８ａが内周面に形成されたナット８と、これら両ねじ溝７ａ、８ａ間に収容された多数のボール９とを備えている。各ねじ溝７ａ、８ａの断面形状は、サーキュラアーク形状であってもゴシックアーク形状であっても良いが、ここでは、各ねじ溝７ａ、８ａの断面形状は、ボール９との接触角が大きくとれ、軸方向すきまが小さく設定できるゴシックアーク形状に形成されている。これにより、アキシアル荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動を抑制することができる。
【００１８】
ねじ軸７は、一対の転がり軸受からなる支持軸受１０、１１を介してハウジング４に対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承されている。一方、ナット８は、その外周面に一対の支持軸１２が突設されている。この支持軸１２は、リンク２の一端部を回転自在に支承し、ねじ軸７の軸心に対して直角に突設されている。したがって、ナット８は、軸方向移動自在に、かつ回転不可に支持されている。
【００１９】
このような構成により、電動モータ５の回転に伴ってねじ軸７が回転し、このねじ軸７の回転によりナット８が軸方向（図中左右方向）に移動される。すなわち、このボールねじ３により、モータ軸５ａの回転運動がボールねじ３を介してナット８の軸方向運動に変換され、ナット８の支持軸１２を介して連結されたリンク２が揺動運動する。
【００２０】
ここで、支持軸受１０、１１の少なくとも一方は４点接触玉軸受からなり、ねじ軸７の端部に形成された嵌合部１３に圧入されている。これらの支持軸受１０、１１は単列の転がり軸受でありながら、ねじ軸７に負荷される両方向の軸方向荷重およびモーメント荷重を支承することができ、軽量・コンパクト化を図ることができる。
【００２１】
モータ側の支持軸受１０は、図２に拡大して示すように、図示しないハウジングに嵌合された外輪１４と、この外輪１４に複数の転動体（ボール）１５を介して内嵌された内輪１６と、転動体１５を転動自在に保持する保持器１７とを備えている。なお、ねじ軸７を支持する支持軸受１０、１１は例示した４点接触玉軸受に限らず、深溝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、さらに複列アンギュラ玉軸受であっても良い。
【００２２】
ねじ軸７の端部に形成された嵌合部１３には、内輪１６の端面が当接する肩部１８が形成されている。ねじ軸７のねじ端部は外径の円筒面が分断され、この肩部１８は完全なフラットな面にならないため、支持軸受１０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１８のフラットな当接面が充分確保されるよう、嵌合部１３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。
【００２３】
ここで、ねじ軸７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７ａをはじめ、このねじ溝７ａから肩部１８および嵌合部１３に亙り高周波焼入れによって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。これにより、嵌合部１３と肩部１８のフレッティング摩耗を防止することができる。なお、嵌合部１３の端部１３ａは、素材の表面硬さのままの未焼入れ部とされている。そして、ねじ軸７の嵌合部１３に支持軸受１０が所定のシメシロで圧入されると共に、内輪１６のインナー側の端面１６ａが肩部１８に当接された状態で、内輪１６のアウター側の端面１６ｂに当接する断面が矩形状のスペーサリング１９が装着されている。
【００２４】
また、嵌合部１３の端部１３ａを径方向外方に塑性変形させ、スペーサリング１９に向けて押え付けた状態で加締部２０が形成されている。この加締部２０によって、支持軸受１０がねじ軸７に対して軸方向にガタなく固定される。なお、嵌合部１３の端部１３ａが素材の表面硬さのままの未焼入れ部とされているため、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２０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。この加締部２０は、図示しない加締治具により、スペーサリング１９の幅面に密着した状態で周方向３箇所等配に形成されているが、周方向３箇所に限らず、４箇所以上であっても良いし、また、全周を径方向外方に塑性変形させて加締ても良い。
【００２５】
スペーサリング１９は、冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）、あるいは低炭素鋼（ＪＩＳ規格のＳＣ系等）からプレス加工にて形成され、特に、熱処理等によって硬化処理はされていない。これにより、材料費と加工費共に抑えることができ低コスト化を実現することができる。このスペーサリング１９を内輪１６と加締部２０との間に介装することにより、加締部２０の加締強度を充分に大きくした場合でも、内輪１６が径方向外方に弾性変形するのを防止することができる。すなわち、加締部２０の成形時には、通常この加締部２０に隣接する内輪１５の内周面に径方向外方に向いた力が加わるところ、このスペーサリング１９が力を受けて、その力を緩衝することができる。したがって、加締部２０の形成に伴って内輪１６の内径が変形するのを抑制することができ、内輪１６の損傷を防止することができると共に、低コストで耐久性があり、信頼性を向上させたボールねじ軸の支持構造を提供することができる。
【００２６】
図３は、内輪１６を加締部２０で固定する場合において、スペーサリング１９の有無による内輪１６の抜け力（加締力）を比較した試験結果を示すグラフである。ここで、支持軸受１０として６２０１を代用すると共に、スペーサリング１９として、Ｓ２５Ｃからなる削り品で、内径１２．０８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅が２ｍｍのリング材を使用した。また、支持軸受１０のラジアルすきまの変化量がゼロである最大荷重で加締を行い、抜け力はアムスラー型万能試験機を使用し、内輪１５が嵌合部１２から抜け出す時の荷重とした。この抜け試験結果からも明らかなように、スペーサリング１９を加締部２０と内輪１６間に介装することにより、略２倍に抜け力が増大する。
【００２７】
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】
【００２８】
本発明に係るボールねじ軸の支持構造は、軸受の形式・構成に制約されず、ボールねじ軸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軸の支持構造に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るボールねじ軸の支持構造を適用した電動リニアアクチュエータを示す縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図３】スペーサリングの有無による内輪の抜け力を比較した試験結果を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、従来のボールねじ軸の支持構造を示す縦断面図である。  （ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・・・・・・・・・・電動リニアアクチュエータ
２・・・・・・・・・・・・リンク
３・・・・・・・・・・・・ボールねじ
４・・・・・・・・・・・・ハウジング
５・・・・・・・・・・・・電動モータ
５ａ・・・・・・・・・・・モータ軸
６・・・・・・・・・・・・カップリング
７・・・・・・・・・・・・ねじ軸
７ａ、８ａ・・・・・・・・ねじ溝
８・・・・・・・・・・・・ナット
９・・・・・・・・・・・・ボール
１０、１１・・・・・・・・支持軸受
１２・・・・・・・・・・・支持軸
１３・・・・・・・・・・・嵌合部
１３ａ・・・・・・・・・・端部
１４・・・・・・・・・・・外輪
１５・・・・・・・・・・・転動体
１６・・・・・・・・・・・内輪
１６ａ、１６ｂ・・・・・・端面
１７・・・・・・・・・・・保持器
１８・・・・・・・・・・・肩部
１９・・・・・・・・・・・スペーサリング
２０・・・・・・・・・・・加締部
５１・・・・・・・・・・・ボールねじ軸
５２・・・・・・・・・・・嵌合部
５３・・・・・・・・・・・転がり軸受
５４・・・・・・・・・・・環状溝
５４ａ・・・・・・・・・・側壁
５５・・・・・・・・・・・固定リング
５６・・・・・・・・・・・内輪
５６ａ・・・・・・・・・・内径面取り
５７・・・・・・・・・・・肩部
α・・・・・・・・・・・・傾斜角
【図１】
2007211793.tif 000003
【図２】
2007211793.tif 000004
【図３】
2007211793.tif 000005
【図４】
2007211793.tif 000006