(57)【要約】【課題】 モーメントを受けた場合のエッジ応力が防止されることで、寿命を向上させたボールスプラインを提供する。【解決手段】  ボールスプライン外筒4の外周面15は、ボールスプライン外筒4の両端部の外周面がボールスプライン外筒4の軌道部4aの外周面よりも小径となるように、中央部の円筒面15aとその上下両側に設けられたテーパ面15bとによって形成されている。Ｂで示す円筒面15aの軸方向長さは、Ａで示す軌道部4aの軸方向長さよりも小さくなされている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ボールスプライン軌道にボールを介して嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えているボールスプラインにおいて、
ボールスプライン外筒の少なくとも一方の端部の外周面は、ボールスプライン外筒の軌道部が設けられている部分の外周面よりも小径と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し、特に、モーメントを受けやすい条件下で使用されるボールスプラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールスプラインはボールねじと組み合わされて、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１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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６４９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボールスプライン付きボールねじを使用するアクチュエータや緩衝器では、ねじ軸の端部に横力（軸方向に直交する方向の力）が作用することがあり、この場合には、モーメントによるエッジ応力の発生によって、ボールスプライン外筒の端部、軌道部などが傷つく可能性があり、その保護が課題となっている。
【０００５】
この発明の目的は、モーメントを受けた場合のエッジ応力が防止されることで、寿命を向上させた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、ボールスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ボールスプライン軌道にボールを介して嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えているボールスプラインにおいて、ボールスプライン外筒の少なくとも一方の端部の外周面は、ボールスプライン外筒の軌道部が設けられている部分の外周面よりも小径とされていることを特徴とするものである。
【０００７】
ボールスプライン外筒では、両端部に戻し通路が形成されることから、軌道部は、この両端部を除く部分に設けられる。従来、ボールスプライン外筒の外周面は、全体が同じ径の円筒面とされていたが、この発明によるボールスプラインでは、少なくとも一方の端部の外周面が、軌道部が設けられている部分（中央部）の外周面を基準にして小径とされる。端部の外周面を小径にするには、端部をテーパ面としてもよく、端部を小径の円筒面としてもよい。小径とされる少なくとも一方の端部とは、横力が作用するねじ軸端部に近い側の端部をいう。他方の端部については、中央部の外周面（円筒面）と同じ径の円筒面であってもよく、ボールスプライン外筒全体として対称となるように、一方の端部と同じ形状であってもよい。
【０００８】
ボールスプラインは、好ましくは、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。
【０００９】
このようなボールスプライン付きボールねじでは、ボールスプラインは、ねじ軸の回り止めを行い、ボールねじナットで発生するトルクの反力を受けることになる。そして、横力が作用してねじ軸が撓んだ場合には、ねじ軸は、ボールスプラインとボールねじとの２点で支持され、ボールスプラインにはラジアル荷重が負荷される。このとき、従来のものでは、ボールスプライン外筒の外周側と内周側とで、荷重負荷位置にオフセットが生じ、モーメントが発生しやすい。
【００１０】
この発明のボールスプラインによると、ボールスプライン外筒の両端部の外周面がボールスプライン外筒の軌道部が設けられている部分の外周面よりも小径とされていることで、ボールスプライン外筒の外周側での荷重負荷位置が、従来のものに比べて、軌道部側（ボールスプライン外筒の内周側での荷重負荷位置に近づく方向）に移動し、荷重負荷位置のオフセットが小さくなり、モーメントの発生が抑えられる。こうして、モーメントを受けた場合のエッジ応力が防止され、ボールスプラインの寿命が向上する。
【００１１】
好ましくは、ボールスプライン外筒の外周面は、中央部の円筒面とその両側に設けられたテーパ面とによって形成され、円筒面の軸方向長さが軌道部の軸方向長さよりも小さくなされる。これにより、オフセットが確実に小さくなり、上記効果が保証される。
【００１２】
ねじ軸、ボールねじナット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。
【００１３】
この発明によるボールスプラインは、ボールねじと組み合わされて、アクチュエータ（モータによってボールねじナットが回転させられ、これにより、ねじ軸が直線移動する形態）として使用されることがあり、緩衝器（ねじ軸が外部からの力によって直線移動させられ、これにより、ボールねじナットが回転し、モータが発生する電磁力が減衰力となる形態）として使用されることがある。
【００１４】
アクチュエータや緩衝器で使用される場合には、例えば、ボールスプライン付きボールねじと、ボールねじナットに一体化された中空軸と、軸受を介して中空軸を回転可能に支持するとともにボールスプライン外筒を支持するハウジングと、中空軸に固定されたモータロータおよびハウジング内径に固定されたモータステータからなるモータとを備えているものとされる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明のボールスプラインによると、ボールスプライン外筒の少なくとも一方の端部の外周面がボールスプライン外筒の軌道部が設けられている部分の外周面よりも小径とされているので、小径とされた端部を横力が作用するねじ軸端部に近い側の端部とすることで、ボールスプライン外筒外周側での荷重負荷位置がボールスプライン外筒の軌道部側に移動する。この結果、モーメントの発生が抑えられ、モーメントを受けた場合のエッジ応力に伴う損傷が防止されて、ボールスプラインの寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、この発明のボールスプラインが使用されたボールスプライン付きボールねじ装置を示す縦断面図である。
【図２】図２は、この発明のボールスプラインの特徴部分を模式的に示す縦断面図である。
【図３】図３は、従来のボールスプラインの問題点を模式的に示す縦断面図である。
【図４】図４は、図３の要部を拡大した拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１および図２は、この発明によるボールスプラインの１実施形態を示している。
【００１９】
図１は、この発明によるボールスプラインが適用される１例としてのモータ付きボールねじ装置を示している。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
ねじ軸(2)と中空軸(5)とは、同心状に配置されており、モータ付きボールねじ装置(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。
【００２３】
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。
【００２４】
ボールスプライン外筒(4)は、キー(13)を介してハウジング(6)に回転不可能に支持されており、その下端面がハウジング(6)内周に設けられたフランジ部(6a)で支持され、上方への移動が止め輪(14)によって規制されている。
【００２５】
図２に示すように、ボールスプライン外筒(4)は、内周に略円筒状の保持器(16)が固定されて、ねじ軸(2)の外周に径方向に若干の隙間をあけて嵌められている。ボールスプライン外筒(4)の両端部は、戻し通路として使用されることから、ボールスプライン外筒(4)の軌道部(4a)は、両端部を除く部分に設けられている。そして、ボールスプライン外筒(4)の外周面(15)は、全てが円筒面とされているのではなく、ボールスプライン外筒(4)の両端部の外周面が軌道部(4a)が設けられている部分（中央部）の外周面よりも小径となるように、中央部の円筒面(15a)とその上下両側に設けられたテーパ面(15b)とによって形成されている。ここで、同図にＢで示す円筒面(15a)の軸方向長さは、同図にＡで示す軌道部(4a)の軸方向長さよりも小さくなされている。
【００２６】
こ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。電磁緩衝器は、タイヤから伝わる外力によってねじ軸(2)が軸方向に直線移動し、これに伴って、ボールねじナット(3)および中空軸(5)が回転し、この回転運動をモータ(8)に取り込んで、モータ(8)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。
【００２７】
このような電磁緩衝器で使用されるモータ付きボールねじ装置(1)では、タイヤから上下方向（ねじ軸(2)の軸方向）の力だけでなく、前後左右方向の力（横力）を受けることになり、この場合に、ボールスプライン外筒(4)の下端部および軌道部(4a)が傷つきやすく、その保護が課題となっている。
【００２８】
図３に示すように、ねじ軸(2)の下端部に横力が作用すると、これがモーメントとしてねじ軸(2)に負荷される。この負荷は、大きくはボールねじナット(3)とボールスプライン外筒(4)との２点で支持され、ボールねじナット(3)の右側（軸方向に直交する方向の一側）とボールスプライン外筒(40)の左側（軸方向に直交する方向の他側）とで荷重負荷を受けることになる。この場合、ボールスプライン外筒(40)にはラジアル荷重が負荷され、ボールスプライン外筒(40)の内周面に、軌道部(40a)に配されたボールを介して荷重が作用し、ボールスプライン外筒(40)の外周面がハウジング(6)で支持されることでこの荷重が受けられる。荷重が作用する位置と荷重が受けられる位置とが軸方向にずれていない（オフセットが０）場合には、ボールスプラインの負担は小さくて済むが、実際には、ボールスプライン外筒(40)とねじ軸(2)との間にある隙間、ボールスプライン外筒(40)の傾き、ハウジング(6)内径の円筒度などの影響で、オフセットが生じる。
【００２９】
図３には、従来のボールスプライン外筒(40)が示されており、ボールスプライン外筒(40)の左側の荷重負荷位置は、ボールスプライン外筒(40)の中央部ではなく、下端部となっていることが分かる。したがって、この従来のものでは、図４に拡大して示すように、ボールスプライン外筒(40)の内周面が軌道部(40a)に配されたボールを介して受ける荷重負荷位置と、ボールスプライン外筒(40)の外周面がハウジング(6)から受ける荷重負荷位置との間に、比較的大きなオフセットＣが生じ、この結果、白抜き矢印で示すようなモーメントが発生する。このモーメントを受けた場合、軌道部(40a)の下端部（軸方向端部）をボールが通過するときにエッジ応力が発生し、端部の剥離、ボールの傷などが発生する可能性がある。
【００３０】
これに対し、この発明によるボールスプラインでは、図２に示すように、ボールスプライン外筒(4)の両端部の外周面が軌道部(4a)の外周面よりも小径となっているので、ボールスプライン外筒(4)の外周面がハウジング(6)から受ける荷重負荷位置は、従来のものに比べて上方にあり、これにより、ボールスプライン外筒(4)の内周面が軌道部(4a)に配されたボールを介して受ける荷重負荷位置との間のオフセットがほぼ０となって、モーメントが発生しないものとなっている。したがって、この発明のボールスプラインによると、モーメントを受けた場合のエッジ応力に伴う損傷が防止され、このスプラインを使用したモータ付きボールねじ装置(1)の寿命を向上させることができる。
【００３１】
なお、上記のモータ付きボールねじ装置(1)は、電磁緩衝器用として説明したが、これに限られるものではなく、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(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。
【符号の説明】
【００３２】
(2)       ねじ軸
(2a)      ボールねじ軌道
(2b)      スプライン軌道
(3)       ボールねじナット
(4)       ボールスプライン外筒
(4a)      軌道部
(15)      外周面
(15a)     円筒面（軌道部が設けられている部分の外周面）
(15b)     テーパ面（端部の外周面）
【図１】
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【図２】
2010159838.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010159838.tif 000006