(57)【要約】      （修正有）【課題】保持器の肩部へのボールの乗り上げを防止し、保持器の肩部の摩耗を抑えることができるボールスプラインを提供する。【解決手段】ボールスプラインは、スプライン軌道が設けられた軸と、ボール１６を介して軸に嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えており、ボールスプライン外筒は、軸のスプライン軌道に対応して主通路を形成するスプライン軌道を有する外筒本体１７と、外筒本体１７の内周に嵌め入れられており、主通路に平行な無負荷軌道部および主通路２０と無負荷軌道部とを連通する連結部からなる戻し通路を外筒本体１７との間に形成する保持器１８とを有しているボールスプラインにおいて、外筒本体１７の内周面に、主通路２０の端部に連なりかつ徐々に径が大きくなるとともに軸方向に対して徐々に曲げられて保持器１８の無負荷軌道部に連なる傾斜溝２４が形成されている。【選択図】図４
2010112516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプライン軌道が設けられた軸と、ボールを介して軸に嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えており、ボールスプライン外筒は、軸のスプライン軌道に対応して主通路を形成するスプライン軌道を有する外筒本体と、外筒本体の内周に嵌め入れられており、主通路に平行な無負荷軌道部および主通路と無負荷軌道部とを連通する連結部からなる戻し通路を外筒本体との間に形成する保持器とを有しているボールスプラインにおいて、
外筒本体の内周面に、主通路の端部に連なりかつ徐々に径が大きくなるとともに軸方向に対して徐々に曲げられて保持器の無負荷軌道部に連なる傾斜溝が形成されていることを特徴とするボールスプライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボールスプラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールスプラインとして、スプライン軌道が設けられた軸と、ボールを介して軸に嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えており、ボールスプライン外筒は、外筒本体および外筒本体に挿入された保持器からなるものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このようなボールスプラインでは、ボールスプライン外筒の組立てにおいて、スプライン軌道を有する外筒本体に保持器を挿入してボールを組み付けることから、保持器の外周面に、外筒本体への挿入を容易とするための凹みが形成されている。
【特許文献１】実開平６−５１５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のボールスプラインでは、スプラインの摺動に伴ってボールが循環した際、凹みに位置する保持器の肩部にボールが乗り上げることにより、凹みに位置する保持器の肩部が摩耗しやすくなる可能性がある。
【０００５】
この発明の目的は、保持器の肩部へのボールの乗り上げを防止し、保持器の肩部の摩耗を抑えることができるボールスプラインを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によるボールスプラインは、スプライン軌道が設けられた軸と、ボールを介して軸に嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えており、ボールスプライン外筒は、軸のスプライン軌道に対応して主通路を形成するスプライン軌道を有する外筒本体と、外筒本体の内周に嵌め入れられており、主通路に平行な無負荷軌道部および主通路と無負荷軌道部とを連通する連結部からなる戻し通路を外筒本体との間に形成する保持器とを有しているボールスプラインにおいて、外筒本体の内周面に、主通路の端部に連なりかつ徐々に径が大きくなるとともに軸方向に対して徐々に曲げられて保持器の無負荷軌道部に連なる傾斜溝が形成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
主通路と、戻し通路（主通路に平行な無負荷軌道部および主通路と無負荷軌道部とを連通する連結部）とによって、ボール循環路が形成され、主通路を転動するボールが軸とボールスプライン外筒の相対直線運動を案内し、主通路を転動したボールは、その一端側から連結部に入り、無負荷軌道部を逆方向に転動して他端側から再び主通路に戻るという循環を行う。
【０００８】
無負荷軌道部は、主通路に平行でかつ主通路よりも外径側に形成される。外筒本体のスプライン軌道は、無負荷軌道部に対応する面（大径内周面）に対して内方に突出した突出部（小径内周面）に形成される。したがって、連結部は、無負荷軌道部の端から主通路の端に向かって、軸方向にＵターンしかつ径が小さくなる略半円形状のものとされる。無負荷軌道部の端部まで循環してきたボールは、連結部内を旋回して主通路へと進み、また、主通路の端部まで循環してきたボールは、連結部内を旋回して無負荷軌道部へと進むことになり、連結部には、旋回してくるボールを受けるための肩部が設けられる。連結部にあるボールと外筒本体および保持器との間にガタがあると、旋回中のボールが保持器の連結部の肩部に乗り上げて、肩部が摩耗しやすくなる可能性がある。
【０００９】
従来の外筒本体では、端部内周面が主通路の内径よりも大径の円筒面とされており、この円筒面と主通路の端部内周面とが軸方向にのびる短い傾斜溝で接続されており、外筒本体の端部内周面と保持器との間にあるボールにガタが生じ、このガタにより、ボールが保持器の肩部に乗り上げる可能性が大きくなっている。これに対し、この発明によるボールスプラインでは、外筒本体の保持器の連結部に対応する部分が、円筒面を含むことなく無負荷軌道部にまで連なるなだらかな傾斜溝とされる。このなだらかな傾斜溝は、ボールが保持器の肩部で受けられたときに、ボールを径方向に移動可能とするガタをなくすためのもので、従来の傾斜溝のように軸方向だけにのびる短いものではなく、保持器の略半円形の連結部に対応して、軸方向に対して徐々に曲げられて無負荷軌道部に連なるように形成される。保持器の肩径は、傾斜溝に当接しているボールの中心よりも径方向外方に位置するように設定される。
【００１０】
スプライン軌道は、時計方向の回転を受けるものと反時計方向の回転を受けるものとが対とされて、これが複数対（例えば３対）設けられる。これに対応して、ボールスプライン外筒の内周には、時計方向側のスプライン軌道に時計方向側から対向するスプライン軌道と、反時計方向側のスプライン軌道に反時計方向側から対向するスプライン軌道とがそれぞれ形成される。
【００１１】
ボールスプラインは、ボールねじと組み合わされて、ボールねじ軌道および軸方向にのびるスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされた回転自在のボールねじナットと、スプライン軌道にボールを介して嵌め合わされてねじ軸の軸方向直線運動を案内するボールスプライン外筒とからなるものとされることがある。
【００１２】
ねじ軸およびボールスプライン外筒は、例えば、Ｓ４５Ｃ，Ｓ５５Ｃなどの炭素鋼製あるいはＳＡＥ４１５０鋼製とされ、また、ボールは、例えば、軸受鋼（ＳＵＪ２）製とされる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明のボールスプラインによると、外筒本体の内周面に、主通路の端部に連なりかつ徐々に径が大きくなるとともに軸方向に対して徐々に曲げられて保持器の無負荷軌道部に連なる傾斜溝が形成されているので、保持器の連結部におけるボールの径方向のガタが抑えられ、ボールが連結部の肩部に乗り上げることが防止される。したがって、保持器の肩部の摩耗が抑えられ、品質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、上下は、図の上下をいうものとする。
【００１５】
図１から図４までは、この発明によるボールスプラインを使用したモータ付きボールねじ装置を示している。
【００１６】
図１に示すように、モータ付きボールねじ装置(1)は、ボールねじ軌道(2a)および上下方向にのびるスプライン軌道(2b)が設けられた上下にのびる鋼製ねじ軸(2)と、ねじ軸(2)のボールねじ軌道(2a)にボールを介してねじ合わされた回転自在の鋼製ボールねじナット(3)と、ねじ軸(2)の下端部側においてスプライン軌道(2b)にボールを介して嵌め合わされてねじ軸(2)の上下方向（軸方向）直線運動を案内するボールスプライン外筒(4)と、ボールねじナット(3)に一体化されて上方にのびる中空軸(5)と、軸受(7)を介して中空軸(5)を回転可能に支持するとともにボールスプライン外筒(4)を支持するハウジング(6)と、中空軸(5)に固定された円筒状のモータロータ(9)およびハウジング(6)内径に固定された円筒状のモータステータ(10)からなるモータ(8)とを備えている。
【００１７】
モータ(8)は、永久磁石型三相同期モータとされており、モータロータ(9)が永久磁石とされて、モータステータ(10)にＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相のコイル(10a)が巻かれている。
【００１８】
ねじ軸(2)と中空軸(5)とは、同心状に配置されており、ボールねじ装置(1)は、ボールねじナット(3)、中空軸(5)およびモータロータ(9)を回転させて、ねじ軸(2)を直線移動させる形態で使用される。
【００１９】
中空軸(5)は、ねじ軸(2)を案内する小径部(11)と、内周面がボールねじナット(3)の外周面に固定されかつ外周面に軸受(7)を保持する大径部(12)とからなる。
【００２０】
ボールスプライン外筒(4)は、ねじ軸(2)の回転を防止してその上下移動を案内するために、回り止め部（例えばキー）(13)によってハウジング(6)に対して回り止めされる。
【００２１】
ボールスプライン外筒(4)は、図２に示すように、略円筒状の金属製外筒本体(17)と、外筒本体(17)の内周に固定された略円筒状の保持器(18)とを備えている。ボールスプライン外筒(4)は、ねじ軸(2)の外周に径方向に若干の隙間を空けて嵌められている。
【００２２】
ねじ軸(2)の外周には、基準円筒面から突出するように形成された３つのボール受け部(15)が周方向に等間隔で設けられており、このボール受け部(15)の時計方向側肩部および反時計方向側肩部に、それぞれスプライン軌道(2b)(2c)が形成されている。これに対応して、ボールスプライン外筒(4)の内周には、ボール受け部(15)の時計方向側のスプライン軌道(2b)に時計方向側から対向するスプライン軌道(4a)と、ボール受け部(15)の反時計方向側のスプライン軌道(2c)に反時計方向側から対向するスプライン軌道(4b)とがそれぞれ形成されている。こうして、ねじ軸(2)が時計方向に回転しようとしたときにそのトルクを負荷するスプライン軌道(2b)(4a)と、ねじ軸(2)が反時計方向に回転しようとしたときにそのトルクを負荷するスプライン軌道(2c)(4b)とが対とされて、これが３対設けられている。
【００２３】
外筒本体(17)のスプライン軌道(4a)(4b)に対応する保持器(18)の部分に、両スプライン軌道(2b)(2c)(4a)(4b)との間を転動するボール(16)を案内するスリット(19)が形成されている。スリット(19)を介して対向する両スプライン軌道(2b)(2c)(4a)(4b)の間の空間が、ボール(16)が転動する主通路(20)となっている。
【００２４】
保持器(18)には、外筒本体(17)との間に、主通路(20)の左右両端部と連通する戻し通路(21)が形成されている。各戻し通路(21)は、対となっている主通路(20)を周方向の両側から挟むように設けられている。保持器(18)に形成されている戻し通路(21)は、径方向外方に開口しており、外筒本体(17)の大径内周面によってこの開口が塞がれている。戻し通路(21)は、主通路(20)よりも径方向外方寄りに設けられている。
【００２５】
ボール(16)は、主通路(20)および戻し通路(21)内に配設され、主通路(20)を転動するボール(16)がねじ軸(2)とボールスプライン外筒(4)の相対直線運動を案内するようになっている。主通路(20)および戻し通路(21)により、ボール循環路が構成されている。
【００２６】
保持器(18)の戻し通路(21)は、図３に示すように、主通路(20)に平行な無負荷軌道部(22)と、主通路(20)と無負荷軌道部(22)とを連通する略半円形の連結部(23)とからなる。連結部(23)における図３にＡで示す箇所は、外筒本体(17)への挿入を容易とするための凹み部である。
【００２７】
図５（ａ）には、従来のボールスプラインで使用されている外筒本体(37)を示している。従来の外筒本体(37)では、主通路(20)の端部に相当する部分(41)は、軸方向にのびかつ径が徐々に大きくなる傾斜状とされており、この部分(41)よりも軸方向外側の部分は、円筒面(42)とされている。この場合、図５（ｂ）に示すように、ボール(16)が保持器(18)の肩部(25)で受けられたときに、円筒面(42)と保持器(18)の連結部(23)との間にあるボール(16)は、径方向のガタによって径方向外方に移動可能であり、その中心Ｃが肩径よりも径方向外方となって、連結部(23)内を旋回しているボール(16)が保持器(18)の凹み部Ａにおいて肩部(25)に乗り上げる可能性がある。
【００２８】
この肩乗り上げを防止するために、この発明によるボールスプラインでは、図４（ａ）に示すように、外筒本体(17)の内周面に、主通路(20)の端部に連なりかつ徐々に径が大きくなるとともに軸方向に対して徐々に曲げられて保持器(18)の無負荷軌道部(22)に連なる傾斜溝(24)が形成されている。図４（ｂ）に示すように、保持器(18)の連結部(23)の肩部(25)は、ボール(16)が傾斜溝(24)に当接しかつ肩部(25)で受けられたときに、肩径がボール(16)の中心Ｃよりも径方向外方に位置するように形成されている。こうして、この発明のボールスプラインによると、連結部(23)におけるボール(16)の径方向のガタがなくなり、ボール(16)の肩部(25)への乗り上げが防止され、これによって、肩乗り上げに伴う肩部(25)の摩耗が抑えられ、品質向上が図られている。
【００２９】
上記のモータ付きボールねじ装置(1)は、例えば、自動車の電磁緩衝器用として使用するのに適している。このモータ付きボールねじ装置(1)は、電動アクチュエータとして使用することもでき、この場合、モータ(8)の回転駆動力をボールねじナット(3)を介してねじ軸(2)の軸方向推力に変換し、推力の軸方向反力を軸受(7)で支持してねじ軸(2)を直線運動させ、ねじ軸(2)に作用する軸方向荷重をボールねじナット(3)で負荷するとともに、トルクをボールスプライン外筒(4)で支持した形態での使用となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、この発明によるボールスプラインを示す縦断面図である。
【図２】図２は、この発明によるボールスプラインの横断面図である。
【図３】図３は、この発明によるボールスプラインの保持器を示す斜視図である。
【図４】図４は、この発明によるボールスプラインの要部を示すもので、（ａ）は、外筒本体の斜視図であり、（ｂ）は、連結部を移動するボールとこれを挟む外筒本体および保持器連結部の形状を示す模式図である。
【図５】図５は、図４に対応する従来のボールスプラインの要部を示す図であり、（ａ）は、外筒本体の斜視図であり、（ｂ）は、連結部を移動するボールとこれを挟む外筒本体および保持器連結部の形状を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
(2)       ねじ軸（軸）
(2b)      スプライン軌道
(4)       ボールスプライン外筒
(4a)      スプライン軌道
(16)      ボール
(17)      外筒本体
(18)      保持器
(20)      主通路
(21)      戻し通路
(22)      無負荷軌道部
(23)      連結部
(24)      傾斜溝
【図１】
2010112516.tif 000003
【図２】
2010112516.tif 000004
【図３】
2010112516.tif 000005
【図４】
2010112516.tif 000006
【図５】
2010112516.tif 000007