(57)【要約】【課題】 ボールスプライン部分の負荷容量を増加することができるボールスプライン付きボールねじを提供する。【解決手段】  スプライン用ボール循環路（主通路18および戻し通路19）内に配設された複数のスプライン用ボール5は、ボール5間に所定量の隙間が存在するようにその数が設定されており、総隙間量Ｇは、軸方向に隣り合う交差部20間にあるスプラインみぞ7の長さＬからスプライン用ボール5のボール径Ｄを引いた大きさよりも小さく（Ｇ＜Ｌ−Ｄに）設定されている。【選択図】    図３
2010112518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじみぞおよび軸方向にのびる複数の直線状スプラインみぞが互いに交差するように外周面に形成されたねじ軸と、ねじ軸が通されてねじ軸のねじみぞに対応するねじ用ボール循環路が形成されたねじ用ナットと、ねじ用ナットのねじ用ボール循環路に配設された複数のねじ用ボールと、ねじ軸が通されてねじ軸のスプラインみぞに対応するスプライン用ボール循環路が形成されたスプライン外筒と、スプライン外筒のスプライン用ボール循環路に配設された複数のスプライン用ボールとを備えているボールスプライン付きボールねじにおいて、
スプライン用ボール循環路内に配設された複数のスプライン用ボールは、ボール間に所定量の隙間が存在するようにその数が設定されており、総隙間量は、軸方向に隣り合う交差部間にあるスプラインみぞの長さからボール径を引いた大きさよりも小さく設定されていることを特徴とするボールスプライン付きボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボールスプライン付きボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールスプライン付きボールねじとして、ねじみぞおよび軸方向にのびる複数の直線状スプラインみぞが互いに交差するように外周面に形成されたねじ軸と、ねじ軸が通されてねじ軸のねじみぞに対応するねじ用ボール循環路が形成されたねじ用ナットと、ねじ用ナットのねじ用ボール循環路に配設された複数のねじ用ボールと、ねじ軸が通されてねじ軸のスプラインみぞに対応するスプライン用ボール循環路が形成されたスプライン外筒と、スプライン外筒のスプライン用ボール循環路に配設された複数のスプライン用ボールとを備えてい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付きボールねじは、電動アクチュエータ用や緩衝器用としてよく使用されており、例えば、特許文献２には、ボールねじナットにモータを接続することで、ボールねじナットが回転して、上下にのびるねじ軸が軸方向に直線移動する形態とされたボールねじを緩衝器に適用することが開示されている。
【特許文献１】特開平６−３００１０６号公報
【特許文献２】特開２００５−２６４９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボールスプラインでは、スプライン用ボールの循環をスムーズなものとするために、ボール間に所定量の隙間が存在するように、スプライン用ボールの数が設定されており、この隙間は、従来、ある程度大きくすることが好ましいとされている。
【０００５】
しかしながら、ボールスプライン付きボールねじでは、ねじみぞとスプラインみぞとの交差部にあるスプライン用ボールは、ボールスプラインとしての機能であるトルクを負荷することができないことから、瞬間的に負荷容量が低下して、圧痕の原因となる可能性がある。
【０００６】
この発明の目的は、ボールスプライン部分の負荷容量を増加することができるボールスプライン付きボールねじを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によるボールスプライン付きボールねじは、ねじみぞおよび軸方向にのびる複数の直線状スプラインみぞが互いに交差するように外周面に形成されたねじ軸と、ねじ軸が通されてねじ軸のねじみぞに対応するねじ用ボール循環路が形成されたねじ用ナットと、ねじ用ナットのねじ用ボール循環路に配設された複数のねじ用ボールと、ねじ軸が通されてねじ軸のスプラインみぞに対応するスプライン用ボール循環路が形成されたスプライン外筒と、スプライン外筒のスプライン用ボール循環路に配設された複数のスプライン用ボールとを備えているボールスプライン付きボールねじにおいて、スプライン用ボール循環路内に配設された複数のスプライン用ボールは、ボール間に所定量の隙間が存在するようにその数が設定されており、総隙間量は、軸方向に隣り合う交差部間にあるスプラインみぞの長さからボール径を引いた大きさよりも小さく設定されていることを特徴とするものである。
【０００８】
総隙間量をＧ、軸方向に隣り合う交差部間にあるスプラインみぞの長さをＬ、スプライン用ボールのボール径をＤとすると、上記条件は、Ｇ＜（Ｌ−Ｄ）と書き換えられる。
【０００９】
総隙間量Ｇは、ボールスプライン外筒内に収納されたボール間の隙間＝外筒内のボールを収納できるトータル長さから収納されたボールのトータル長さを引いた距離であり、ボールスプライン外筒内のボール循環路（主通路＋戻し通路）−ボール径×ボール数と表現することができる。
【００１０】
ねじみぞとスプラインみぞとが交差しているボールスプライン付きボールねじにおいては、交差部にあるスプライン用ボールは、トルクを負担することができないので、負荷容量には寄与できないものとなっている。軸方向に隣り合う交差部間にあるスプラインみぞの長さＬとは、軸方向にのびるスプラインみぞがねじみぞで分断されることによって形成された連続する短い部分（ねじみぞの１ピッチに対応するスプラインみぞの１ピッチ）の長さであり、Ｇ＜（Ｌ−Ｄ）は、Ｄ＜（Ｌ−Ｇ）であり、スプラインみぞの１ピッチ内に必ず１個以上のトルク負荷可能なボールが存在していることを意味している。これにより、ねじみぞがあることによる負荷容量の低下を防ぐことができ、負荷容量を確保することができる。
【００１１】
ねじみぞの数は、１条でもよく、２条でもよく、それより多くてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のボールスプライン付きボールねじによれば、軸方向に隣り合う交差部間にあるスプラインみぞの部分に必ず１個以上のトルク負荷可能なボールが存在するので、ねじみぞがあることによる負荷容量の低下を防ぐことができ、負荷容量を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
図１は、この発明によるボールスプライン付きボールねじの主要部の縦断面図であり、図２は図１の拡大横断面図である。以下の説明において、図１の左右を左右とする。
【００１５】
ボールスプライン付きボールねじは、左右方向にのびる鋼製ねじ軸（軸）(1)、ねじナット(2)、スプライン外筒(3)、多数のねじ用ボール(4)および多数のスプライン用ボール(5)を備えている。
【００１６】
ねじ軸(1)は横断面円形の中実軸であり、ねじ軸(1)の外周面に、ねじみぞ（おねじみぞ）(6)と、軸方向（左右方向）にのびる複数の直線状スプラインみぞ(7)が形成されている。
【００１７】
ねじナット(2)は、円筒状の金属製ナット本体(8)と、ナット本体(8)の軸方向両端面に取り付けられた１対の環状の合成樹脂製エンドキャップ(9)とを備えている。エンドキャップ(9)は、互いに同一形状の短円筒状の環体よりなり、ナット本体(8)の軸方向両端面に図示しないボルトなどの連結具を用いて固定されている。ナット(2)は、ねじ軸(1)の外周に径方向に若干の隙間をあけてはめられている。
【００１８】
ナット本体(8)の内周面に、おねじみぞ(6)に対応するねじみぞ（めねじみぞ）(10)が形成されている。ナット本体(8)のめねじみぞ(10)とこれに対向するねじ軸(1)のおねじみぞ(6)との対向空間が、ねじ用ボール(4)が転動する主通路(11)となっている。ナット本体(8)の周壁に、戻し通路(12)が形成されている。戻し通路(12)は、ナット本体(8)を軸方向全長にわたって貫通する断面円形の貫通穴よりなる。  
各エンドキャップ(9)のナット本体(8)側の端面に、主通路(11)と戻し通路(12)を連通させるみぞ状の方向転換路(13)が形成されている。
【００１９】
ねじ用ボール(4)は、主通路(11)、戻し通路(12)および方向転換路(13)内に配設され、主通路(11)を転動するねじ用ボール(4)がねじ軸(1)とねじナット(2)の相対回転を案内するようになっている。主通路(11)、戻し通路(12)および方向転換路(13)により、ねじ用ボール循環路が構成されている。
【００２０】
スプライン外筒(3)は、略円筒状の金属製外筒本体(14)と、外筒本体(14)の内周に固定された略円筒状の保持器(15)とを備えている。外筒(3)は、ねじ軸(1)の外周に径方向に若干の隙間をあけてはめられている。
【００２１】
外筒本体(14)の内周面に、ねじ軸(1)のスプラインみぞ(7)に対応する複数の直線状スプラインみぞ(16)が形成されている。
【００２２】
外筒本体(14)のスプラインみぞ(16)に対応する保持器(15)の部分に、両スプラインみぞ(7)(16)間を転動するスプライン用ボール(5)を案内するスリット(17)が形成されている。スリット(17)を介して対向する両スプラインみぞ(7)(16)間の空間が、スプライン用ボール(5)が転動する主通路(18)となっている。保持器(15)には、外筒本体(14)との間に、主通路(18)の左右両端部と連通する戻し通路(19)が形成されている。
【００２３】
スプライン用ボール(5)は、主通路(18)および戻し通路(19)内に配設され、主通路(18)を転動するスプライン用ボール(5)がねじ軸(1)とスプライン外筒(3)の相対直線運動を案内するようになっている。主通路(18)および戻し通路(19)により、スプライン用ボール循環路が構成されている。スプライン用ボール循環路は、全部で６つ設けられており、１対の主通路(18)同士が互いに接近して設けられ、１対の主通路(18)のうち反時計方向側にあるものについてはその反時計方向側に戻し通路(19)が設けられ、時計方向側にあるものについてはその時計方向側に戻し通路(19)が設けられることで、１対のスプライン用ボール循環路が形成され、これが周方向に等間隔で計３対配置されている。
【００２４】
上記の状態で、ねじナット(2)を回転させることにより、ねじ軸(1)がスプライン外筒(3)を案内にして、回転はせずに、軸方向に直線移動する。このとき、ねじナット(2)の部分では、主通路(11)を転動していたねじ用ボール(4)が、一方のエンドキャップ(9)の方向転換路(13)で方向転換されてナット本体(8)の戻し通路(12)に導入され、戻し通路(12)内を他方のエンドキャップ(9)側に移動し、戻し通路(12)を移動してきたねじ用ボール(4)が、他方のエンドキャップ(9)の方向転換路(13)で方向転換されて、主通路(11)に導入される。これにより、ねじ用ボール(4)は、ねじ用ボール循環路を循環させられる。スプライン外筒(3)の部分では、主通路(18)を転動していたスプライン用ボール(5)が、主通路(18)の一端部から戻し通路(19)に導入されて、戻し通路(19)内を主通路(18)の他端部側に移動し、主通路(18)の他端部に導入される。これにより、スプライン用ボール(5)が、スプライン用ボール循環路を循環させられる。
【００２５】
上記のボールスプライン付きボールねじは、スプライン外筒(3)を軸方向の一定位置に回転も移動もしないように固定し、ねじナット(2)を軸方向の一定位置において回転はするが移動はしないように支持した状態で使用される。このボールスプライン付きボールねじは、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。電磁緩衝器は、タイヤから伝わる外力によってねじ軸(1)が軸方向に直線移動し、これに伴って、ねじナット(3)が回転し、この回転運動をモータに取り込んで、モータで発生する電磁力を減衰力として利用するようになっている。このような電磁緩衝器は、突起乗り越し等のオーバストローク時には、ねじ軸(1)と一体で上下移動するバンプストッパがハウジング等に衝突することにより、高速回転していたモータが急停止し、モータの慣性トルクにより過大トルクがボールスプラインのスプラインみぞ(7)(16)に負荷されることがあり、その保護が課題となっている。
【００２６】
ボールスプライン付きボールねじでは、おねじみぞ(6)とスプラインみぞ(7)とが交差していることから、交差部(20)にあるスプライン用ボール(5)は、トルクを負荷できないものとなっている。そのため、トルクが支持できるスプラインみぞ(7)は見かけよりも短く、おねじみぞ(6)のないボールスプラインに比べてトルク容量が小さい。また、スプライン用ボール(5)は、スプライン用ボール循環路（主通路(18)および戻し通路(19)）に複数個入っているが、ぎっしり詰まっているわけではなく、スムーズに循環するように、スプライン用ボール(5)間にある程度の隙間があく個数とされる。
【００２７】
この隙間の設定に際し、スプライン外筒(3)内の主通路(18)内にあるスプライン用ボール(5)とおねじみぞ(6)との位置関係によって、トルクを実際に負担するスプライン用ボール(5)の数が変化し、例えば、図４に示すように隙間を大きくすると、おねじみぞ(6)内にあるスプライン用ボール(5)は、トルクを受けることができないために、トルクを受けているスプライン用ボール(5)の数が減り、瞬間的に非常に大きな面圧を受けて、おねじみぞ(6)に圧痕を発生することがある。
【００２８】
そこで、この発明によるボールスプライン付きボールねじでは、図３に示すように、スプライン用ボール循環路（主通路(18)および戻し通路(19)）内に配設された複数のスプライン用ボール(5)は、スプライン用ボール(5)間に所定量の隙間が存在するようにその数が設定されている。そして、同図にＧで示す総隙間量は、軸方向に隣り合う交差部(20)（おねじみぞ(6)がある部分）間にあるスプラインみぞ(7)の溝底(7a)の長さＬからスプライン用ボール(5)のボール径Ｄを引いた大きさよりも小さく設定されている。すなわち、Ｇ＜（Ｌ−Ｄ）とされている。
【００２９】
ボールスプライン部分においては、スプライン外筒(3)に作用する回転方向のトルクを負担するようになっており、Ｇ＜（Ｌ−Ｄ）とされていることから、軸方向に隣り合う交差部(20)間にあるスプラインみぞ(7)の部分Ｌに必ず１個以上のトルク負荷可能なボール（網掛けして示したボール）が存在し、これにより、ねじみぞ(6)があることによる負荷容量の低下が防止されて、負荷容量が確保されている。
【００３０】
上記のボールスプライン付きボールねじは、電磁緩衝器用だけではなく、電動アクチュエータとして使用することもできる。この場合、モータの回転駆動力をねじナット(2)を介してねじ軸(1)の軸方向推力に変換してねじ軸(1)を直線運動させ、ねじ軸(1)に作用する軸方向荷重をねじナット(2)で負荷するとともに、トルクをスプライン外筒(3)で支持した形態での使用となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、この発明の１実施形態を示すボールスプライン付きボールねじの主要部の縦断面図である。
【図２】図２は、図１のII−II線の拡大断面図である。
【図３】図３は、この発明のよるボールスプライン付きボールねじのボールスプラインの要部の縦断面図である。
【図４】図４は、比較例としてのボールスプライン付きボールねじのボールスプライン部分を示す図３に対応する図である。
【符号の説明】
【００３２】
(1)         ねじ軸
(2)         ねじ用ナット
(3)         スプライン外筒
(4)         ねじ用ボール
(5)         スプライン用ボール
(6)         おねじみぞ（ねじみぞ）
(7)         スプラインみぞ
(10)        めねじみぞ
(16)        スプラインみぞ
(20)        交差部
【図１】
2010112518.tif 000003
【図２】
2010112518.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010112518.tif 000006