(57)【要約】【課題】スライド抵抗が小さく、高速回転に対応でき、メンテナンスも容易なスライドシャフトを低コストで製造して提供する。【解決手段】オスシャフト部材１がメススリーブ部材２の内周側に軸方向を一致させて挿入されるスライドシャフトにおいて、オスシャフト部材１とメススリーブ部材２のうち、一方の部材には、軸方向に列をなす複数のローラ３を径方向に回転軸を向けて設け、他方の部材には、ローラ３を案内するローラ案内溝４を軸方向に延びるように形成する。オスシャフト部材１とメススリーブ部材２とは、ローラ３の外径面がローラ案内溝４の側面に当接して係合することにより一体に回転し、その状態でローラ３が回転して軸方向に相対的にスライドするものとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オスシャフト部材(1)がメススリーブ部材(2)の内周側に軸方向を一致させて挿入され、
前記オスシャフト部材(1)と前記メススリーブ部材(2)のうち、一方の部材には、軸方向に列をなす複数のローラ(3)が径方向に回転軸を向けて設けられ、他方の部材には、前記ローラ(3)を案内するローラ案内溝(4)が軸方向に延びるように形成され、
前記オスシャフト部材(1)と前記メススリーブ部材(2)とは、前記ローラ(3)の外径面が前記ローラ案内溝(4)の側面に当接して係合することにより一体に回転し、その状態で前記ローラ(3)が回転して軸方向に相対的にスライドするスライドシャフト。
【請求項２】
前記ローラ(3)がローラカセット(31)の構成部材として、カセット台座(32)のローラ軸(32a)に針状ころ(33)を介して回転自在に支持され、
前記ローラカセット(31)は、前記カセット台座(32)の座部(32b)が前記一方の部材に設けられた台座穴(5)に嵌め込まれて、前記一方の部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のスライドシャフト。
【請求項３】
前記ローラ(3)及び前記ローラ案内溝(4)は、それぞれ周方向の対称位置に１８０°間隔で２列配置され、若しくは３等分位置に１２０°間隔で３列配置され、若しくは周方向に４列以上の複数列配置され、又は１列のみ配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスライドシャフト。
【請求項４】
前記オスシャフト部材(1)の外周における前記メススリーブ部材(2)に挿入される部分には、軸方向に延びる油溝(13)が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスライドシャフト。
【請求項５】
前記ローラ(3)は、外径面が球面のスフェリカルローラとされ、前記ローラ案内溝(4)は、側面が前記ローラ(3)の外径面の形状に対応して凹弧面とされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスライドシャフト。
【請求項６】
前記オスシャフト部材(1)及び前記メススリーブ部材(2)の材料は、クロムモリブテン鋼又は機械構造用炭素鋼とされ、前記カセット台座(32)の材料は、クロムモリブテン鋼とされていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載のスライドシャフト。
【請求項７】
前記オスシャフト部材(1)と前記メススリーブ部材(2)の外周にわたって、前記オスシャフト部材(1)が前記メススリーブ部材(2)に対して出入りする部分が覆われるように、防塵カバー(6)が取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスライドシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転を伝達すると共に、入力側と出力側の距離の変化に応じて軸方向にスライドする機構を備えたスライドシャフトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
等速ジョイント（Constant Velocity Joints  以下、ＣＶＪという。）は、入力軸と出力軸の角度（以下、作動角という。）がどのような角度をとっても等速で回転を伝達できるようにするものであり、自動車や一般産業機械等、様々な用途に使用されている。
【０００３】
ところで、一般産業機械等において、大きなスライド量や高角度の作動角が必要で摺動式ＣＶＪを使用できない場合、入力軸と出力軸を繋ぐシャフトの中央部に滑り摺動式のスライドスプラインを介在させることがあるが、滑り摺動式のスライドスプラインでは、回転方向の負荷をかけながらスライドさせると、非常に大きなスライド抵抗が作用し、スナップリングや接続の相手設備を損傷させる恐れがあった。
【０００４】
このようなスライド抵抗の軽減を図ったスライドシャフトとして、下記特許文献１，２に記載されているように、外筒部材の溝内に封入した多数のボールを循環させ、ボールのころがり接触により外筒部材と内側のシャフト部材とをスライドさせるボールスプライン方式のものが用いられている。
【０００５】
また、下記特許文献３に記載されているように、ナイロンコートを滑り摺動式のスプライン部に施す技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平２−５９３１８号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１０６７号公報
【特許文献３】特開２０００−１６１３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のようなボールスプライン方式のスライドシャフトでは、ボールを循環させる溝を備えた外筒部材が大きく重くなり、転動体であるボールの総重量が重く慣性も大きくなるため、高速回転への適応性に問題があるほか、製造コストが高く、ボールの摩耗等に伴うメンテナンス作業に手間がかかるという問題もあった。
【０００８】
また、滑り摺動式のスライドシャフトのスプライン部にナイロンコートを施しても、スライド抵抗を十分に低減することは困難であった。
【０００９】
そこで、この発明は、スライド抵抗が小さく、高速回転に対応でき、メンテナンスも容易なスライドシャフトを低コストで製造して提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明に係るスライドシャフトは、オスシャフト部材がメススリーブ部材の内周側に軸方向を一致させて挿入され、
前記オスシャフト部材と前記メススリーブ部材のうち、一方の部材には、軸方向に列をなす複数のローラが径方向に回転軸を向けて設けられ、他方の部材には、前記ローラを案内するローラ案内溝が軸方向に延びるように形成され、
前記オスシャフト部材と前記メススリーブ部材とは、前記ローラの外径面が前記ローラ案内溝の側面に当接して係合することにより一体に回転し、その状態で前記ローラが回転して軸方向に相対的にスライドするものとしたのである。
【００１１】
また、前記ローラがローラカセットの構成部材として、カセット台座のローラ軸に針状ころを介して回転自在に支持され、
前記ローラカセットは、前記カセット台座の座部が前記一方の部材に設けられた台座穴に嵌め込まれて、前記一方の部材に取り付けられているものとしたのである。
【００１２】
また、前記ローラ及び前記ローラ案内溝は、それぞれ周方向の対称位置に１８０°間隔で２列配置され、若しくは３等分位置に１２０°間隔で３列配置され、若しくは周方向に４列以上の複数列配置され、又は１列のみ配置されているものとしたのである。
【００１３】
さらに、前記オスシャフト部材の外周における前記メススリーブ部材に挿入される部分には、軸方向に延びる油溝が形成されているものとしたのである。
【００１４】
また、前記ローラは、外径面が球面のスフェリカルローラとされ、前記ローラ案内溝は、側面が前記ローラの外径面の形状に対応して凹弧面とされているものとしたのである。
【００１５】
そして、前記オスシャフト部材及び前記メススリーブ部材の材料は、クロムモリブテン鋼又は機械構造用炭素鋼とされ、前記カセット台座の材料は、クロムモリブテン鋼とされているものとしたのである。
【００１６】
また、前記オスシャフト部材と前記メススリーブ部材の外周にわたって、前記オスシャフト部材が前記メススリーブ部材に対して出入りする部分が覆われるように、防塵カバーが取り付けられているものとしたのである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係るスライドシャフトでは、オスシャフト部材とメススリーブ部材とがローラにより周方向に係合して一体回転し、ローラが転動体となって、ころがり接触によりオスシャフト部材とメススリーブ部材とが軸方向に相対的にスライドするため、滑り摺動式のスライドスプラインに対して、大幅なスライド抵抗の低減が期待できる。
【００１８】
また、転動体として各列のボールが隙間なく封入されるボールスプライン方式のものに対して、転動体の個数を減らし、個々の転動体自体を薄くできるので、転動体の総重量を軽量化して、慣性を小さくすることができ、オスシャフト部材とメススリーブ部材の嵌合隙間を小さく抑制することにより、ボールスプライン方式のものに比較して、回転バランスを取りやすくなるので、がたつきが抑制され、高速回転に対応することができる。
【００１９】
また、ローラとその支持部分には、トリポード型ＣＶＪに使用されているスフェリカルローラや針状ころ等から成るローラカセットを兼用でき、予め組み立てたローラカセットを組み込むことができるので、製造コストを低減でき、ローラの交換等のメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００２０】
このため、高速回転への対応と大きなスライド量が必要で、良好なメンテナンス性が要求されるＳＵＶ／ＡＴＶ等の自動車や、高角度の作動角が必要で摺動式ＣＶＪが使用できない鉄道車両、トラック等の推進軸のほか、大きな荷重が作用しつつ回転し、高度な耐久性が要求される製紙業や鉄鋼業等の製造設備における圧延機等の産業機械分野に幅広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の第１実施形態に係るスライドシャフトの（１Ａ）伸長状態を示す斜視図、（１Ｂ）短縮状態を示す斜視図
【図２】同上の（２Ａ）オスシャフト部材のメススリーブ部材からの引抜状態を示す斜視図、（２Ｂ）オスシャフト部材のメススリーブ部材への挿入状態を示す斜視図
【図３】同上の図２（２Ｂ）のIII−III線に沿ったスライド部の断面図
【図４】同上のオスシャフト部材を示す斜視図
【図５】同上のローラカセットの断面図
【図６】同上のメススリーブ部材の断面図
【図７】同上の（７Ａ）オスシャフト部材へのローラカセット取付過程を示す断面図、（７Ｂ）オスシャフト部材へのローラカセット取付状態を示す断面図
【図８】同上の第２実施形態に係るスライドシャフトのスライド部の断面図
【図９】同上の第３実施形態に係るスライドシャフトの（９Ａ）スライド部の一部断面図、（９Ｂ）ローラカセットの断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１（１Ａ）、（１Ｂ）は、第１実施形態に係る２列ローラ型のスライドシャフトの伸長状態及び短縮状態の外観をそれぞれ示す。このスライドシャフトは、オスシャフト部材１とメススリーブ部材２とを主要部材として構成され、これらが一体に回転すると共に、軸方向に相対的にスライドするものである。
【００２４】
図２（２Ａ）、（２Ｂ）に示すように、オスシャフト部材１の挿入軸部１１は、メススリーブ部材２の筒状部２１の内周側に軸方向を一致させて挿入されている。スライドシャフトの両端側となるオスシャフト部材１とメススリーブ部材２の端部は、それぞれ入力軸又は出力軸に接続される小径の軸頸１２，２２となっており、その外周にインボリュートスプライン部１２ａ，２２ａが形成されている。
【００２５】
メススリーブ部材２の筒状部２１は、鋼管を溶接部２１ａで接合して形成され、筒状部２１と軸頸２２も溶接部２１ａで接合されている。これにより、全長の自由度が高まり、使用部位に応じた全長を設定できるようになっている。
【００２６】
筒状部２１に挿入されるオスシャフト部材１の挿入軸部１１の外径は、メススリーブ部材２の筒状部２１の内径に対応する寸法とされている。具体的には、高速回転時にがたつき等の影響がでない程度の嵌合となるように、筒状部２１の内径の公差がＨ６〜Ｈ７、挿入軸部１１の外径の公差がｈ６〜ｈ７に設定されている。
【００２７】
そして、オスシャフト部材１の挿入軸部１１の外周には、軸方向に列をなす複数のローラ３が径方向に回転軸を向けて等間隔に設けられ、メススリーブ部材２の内周には、ローラ案内溝４が軸方向に延びるように形成されている。
【００２８】
ローラ案内溝４は、ブローチ等で加工できる形状であり、ローラ案内溝４の入口部４ａの形状は、オスシャフト部材１の挿入軸部１１をメススリーブ部材２の筒状部２１に挿入する際、ローラ３をスムーズに案内できるように、開口端へかけて１５°〜２５°の傾斜で拡径するテーパ状とされている。
【００２９】
図３に示すように、この第１実施形態の場合、ローラ３は、オスシャフト部材１の周方向の対称位置に１８０°間隔で２列配置され、これに対応して、ローラ案内溝４は、メススリーブ部材２の周方向の対称位置に１８０°間隔で２列配置されている。
【００３０】
図４に示すように、オスシャフト部材１の挿入軸部１１の外周には、ローラ３の取付位置ごとに、円形で有底の台座穴５が設けられると共に、スライド時の潤滑性を向上させるため、軸方向に延びる複数本の油溝１３が形成されている。
【００３１】
図５に示すように、ローラ３は、外径面が球面のスフェリカルローラとされ、軸受部分と共にローラカセット３１の構成要素となっている。ローラカセット３１は、円柱状のローラ軸３２ａと座部３２ｂが一体に加工されたカセット台座３２を芯材とし、ローラ３がローラ軸３２ａに針状ころ３３を介して回転自在に支持されている。
【００３２】
針状ころ３３は、インナーワッシャ３４ａとアウターワッシャ３４ｂに挟まれ、サークリップ３４ｃによりローラ軸３２ａから抜け止めされている。カセット台座３２には、両端面間に貫通するボルト穴３２ｃが設けられている。
【００３３】
図６に示すように、メススリーブ部材２の筒状部２１のローラ案内溝４は、側面がローラ３の外径面の形状に対応して凹弧面とされている。ローラ案内溝４の対向する側面の間隔は、ローラ３の外径よりも少し大きく、ローラ３の外径面とローラ案内溝４の側面間には、隙間δが生じるようになっている。
【００３４】
図７（７Ａ）、（７Ｂ）に示すように、ローラカセット３１をオスシャフト部材１に取り付けるには、カセット台座３２の座部３２ｂを台座穴５に嵌め込み、ボルト穴３２ｃを介して六角穴付ボルト３２ｄを挿入軸部１１に形成されたねじ穴５ａにねじ込んで、カセット台座３２を挿入軸部１１に固定する。
【００３５】
このようにローラカセット３１をオスシャフト部材１に取り付けた状態で、図２に示すように、オスシャフト部材１の挿入軸部１１をメススリーブ部材２の筒状部２１に挿入すると、ローラ３は、ローラ案内溝４のテーパ状の入口部４ａに案内されて、ローラ案内溝４にスムーズに挿入され、図３に示すように、ローラ３の外径面がローラ案内溝４の対向する側面間に挟まれる。
【００３６】
この状態において、ローラ３の外径面とローラ案内溝４の対向する側面の間には隙間δがあるので、オスシャフト部材１とメススリーブ部材２とに回転負荷が作用した状態で、これらが軸方向に相対的にスライドしたとき、ローラ３の外径面がローラ案内溝４の一方の側面にのみ当接し、ローラ３はスムーズに回転する。
【００３７】
オスシャフト部材１及びメススリーブ部材２の材料としては、捩じり方向の負荷や台座穴５の周囲に作用する高面圧に対応するため、調質、高周波焼入焼戻に適したクロムモリブテン鋼（ＳＣＭ４４０等）又は機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ等）を使用するとよい。また、カセット台座３２の材料は、クロムモリブテン鋼（ＳＣＭ４２０等）とし、トリポード型ＣＶＪ用トラニオンと同等の熱処理（浸炭焼入焼戻）を施すとよい。
【００３８】
そのほか、図１に示すように、オスシャフト部材１の外周とメススリーブ部材２の外周にわたって、オスシャフト部材１がメススリーブ部材２に対して出入りする部分が覆われるように、防塵カバー６を取り付けておき、スライド部を保護する。防塵カバー６は、樹脂製、ゴム製又は金属加工品等とし、防塵カバー６の内部に潤滑剤を充填するとよい。
【００３９】
上記のようなスライドシャフトでは、ローラ３によりオスシャフト部材１とメススリーブ部材２とが周方向に係合して一体回転し、ローラ３が転動体となって、ころがり接触によりオスシャフト部材１とメススリーブ部材２とが軸方向に相対的にスライドするため、滑り摺動式のスライドスプラインに対して、大幅なスライド抵抗の低減が期待できる。
【００４０】
また、転動体として各列のボールが隙間なく封入されるボールスプライン方式のものに対して、転動体の個数を減らし、個々の転動体自体を薄くできるので、転動体の総重量を軽量化して、慣性を小さくすることができ、オスシャフト部材１とメススリーブ部材２の嵌合隙間を小さく抑制することにより、ボールスプライン方式のものに比較して、回転バランスを取りやすくなるので、がたつきが抑制され、高速回転に対応することができる。
【００４１】
また、ローラ３とその支持部分には、トリポード型ＣＶＪに使用されているスフェリカルローラや針状ころ等から成るローラカセット３１を兼用でき、予め組み立てたローラカセット３１を組み込むことができるので、製造コストを低減できる。また、ローラ３の交換等のメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００４２】
このため、高速回転への対応と大きなスライド量が必要で、良好なメンテナンス性が要求されるＳＵＶ／ＡＴＶ等の自動車や、高角度の作動角が必要で摺動式ＣＶＪが使用できない鉄道車両、トラック等の推進軸のほか、大きな荷重が作用しつつ回転し、高度な耐久性が要求される製紙業や鉄鋼業等の製造設備における圧延機等の産業機械分野に幅広く適用することができる。
【００４３】
なお、上記第１実施形態では、ローラ３及びローラ案内溝４がそれぞれ周方向の対称位置に１８０°間隔で２列配置されたものを例示したが、ローラ３及びローラ案内溝４は、図８に示す第２実施形態のように、それぞれ３等分位置に１２０°間隔で３列配置されたものとしてもよく、図示省略するが、周方向に４列以上の複数列配置してもよく、１列のみ配置されているものとしてもよい。
【００４４】
また、ローラ３をオスシャフト部材１の外周に設け、ローラ案内溝４をメススリーブ部材２の内周に形成したものを例示したが、図９に示す第３実施形態のように、ローラ３をメススリーブ部材２の内周に設け、ローラ案内溝４をオスシャフト部材１の外周に形成するようにしてもよい。
【００４５】
この場合、ローラカセット３１のカセット台座３２にタップ穴３５を形成し、座板３６をメススリーブ部材２の外周に設けた座ぐり部に嵌め、座板３６を介して六角穴付ボルト３７をタップ穴３５にねじ込むことにより、メススリーブ部材２にローラカセット３１を取り付けるようにすればよい。
【００４６】
このような実施形態では、オスシャフト部材１のローラ案内溝４に対して、メススリーブ部材２側のローラ３が常に同数接触するように構成できるため、軸方向におけるローラ３の配置数は、スライド量に関係なく決めることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  オスシャフト部材
２  メススリーブ部材
３  ローラ
４  ローラ案内溝
４ａ  入口部
５  台座穴
５ａ  ねじ穴
６  防塵カバー
１１  挿入軸部
１２  軸頸
１２ａ  インボリュートスプライン部
１３  油溝
２１  筒状部
２１ａ  溶接部
２２  軸頸
２２ａ  インボリュートスプライン部
３１  ローラカセット
３２  カセット台座
３２ａ  ローラ軸
３２ｂ  座部
３２ｃ  ボルト穴
３２ｄ  六角穴付ボルト
３３  針状ころ
３４ａ  インナーワッシャ
３４ｂ  アウターワッシャ
３４ｃ  サークリップ
３５  タップ穴
３６  座板
３７  六角穴付ボルト
【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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【図９】
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