JP2011106636A - ボールスプライン - Google Patents

Abstract

【課題】 ボールスプライン外筒において従来使用されていたＣ形止め輪をなくすことで、コストの低減および軸方向長さの短縮を可能としたボールスプラインを提供する。
【解決手段】 保持器7は、その一端がハウジング5に形成された内向きフランジ部11に当接し、その他端がハウジング5に固定された環状部材12に当接することによって、軸方向の移動が規制されている。内向きフランジ部11の内周面と軸2のスプライン軌道2aの底との径方向距離がボール4の径より小さくなされている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ボールスプラインに関する。

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スプライン付きボールねじ装置を緩衝器に適用することが開示されている。

従来のボールスプライン付きボールねじ装置で使用されているボールスプラインの一例を図５に示す。同図において、ボールスプライン(31)は、ボールねじ軌道(32a)および軸方向にのびるスプライン軌道(32b)が設けられた軸(32)と、ボール(34)を介して軸(32)に嵌め合わされたボールスプライン外筒(33)と、ボールスプライン外筒(33)を保持するハウジング(35)とを備えている。

ボールスプライン外筒(33)は、軸(32)のスプライン軌道(32a)に対向させられることで主通路を構成するスプライン軌道(36a)が形成された略円筒状の外筒本体(36)と、戻し通路が形成されておりかつ外筒本体(36)の内周に嵌め合わされた略円筒状の保持器(37)と、保持器(37)を外筒本体(36)に固定するための１対のＣ形止め輪(38)とを有している。

特開２００８−１４３４３６号公報

上記のボールスプライン(31)によると、Ｃ形止め輪(38)を使用するために、外筒本体(36)への溝加工が必要であり、また、組付けに手間がかかるために、コストアップになるという問題があった。また、止め輪(38)の分だけ軸方向長さが長くなるという点でも好ましくなかった。

この発明の目的は、ボールスプライン外筒において従来使用されていたＣ形止め輪をなくすことで、コストの低減および軸方向長さの短縮を可能としたボールスプラインを提供することにある。

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、ボールスプライン外筒を保持するハウジングとを備え、ボールスプライン外筒は、軸のスプライン軌道に対向させられることで主通路を構成するスプライン軌道が形成された略円筒状の外筒本体と、戻し通路が形成されておりかつ外筒本体の内周に嵌め合わされた略円筒状の保持器とを有しているボールスプラインにおいて、保持器は、その一端がハウジングに形成された内向きフランジ部に当接し、その他端がハウジングに固定された環状部材に当接することによって、軸方向の移動が規制されており、内向きフランジ部の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離および環状部材の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離は、ボール径より小さくなされていることを特徴とするものである。

ボールは、軸に形成されたスプライン軌道と外筒本体に形成されたスプライン軌道との間（主通路）を転動し、保持器本体の戻し通路を経て、再び主通路に戻される（循環する）。

保持器は、ハウジングに組み付けられた状態で、その一端がハウジングに形成された内向きフランジ部に当接し、その他端が軸方向外方への移動が規制された環状部材に当接することによって、軸方向の移動が規制されることにより、Ｃ形止め輪無しで、軸方向の位置決めおよび外筒本体からの脱落防止が果たされる。ハウジングに組み付けられる前の状態において、保持器は、外筒本体に対して軸方向に移動可能であってもよく、軸方向に移動不可能であっても（位置決めされていても）よい。また、保持器は、一体品とされてもよく、保持器本体および保持器蓋からなるものであってもよい。保持器は、合成樹脂製とされることが好ましい。

ハウジングの内向きフランジ部は、外筒本体の軸方向移動を規制するだけでなく、保持器の軸方向移動を規制する必要があり、その内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離が、ボール径より小さくなされている。同様に、環状部材の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離もボール径より小さくなされている。このようにすると、ボールが保持器を押す力に対して、内向きフランジ部および環状部材がこの力を受けることができ、保持器が変形しにくいものとなる。

ハウジング組付け前における外筒本体からの保持器の脱落を防止するために、外筒本体の端部内径が保持器の端部外径より小さくされて、保持器が外筒本体に軽圧入されていることがある。ここで、「軽圧入」とは、外筒本体の内径を保持器の外径よりも小さくして両者を強制的に嵌め合わせる圧入ではあるが、保持器が変形しない程度の比較的弱い力による圧入のことをいう。ハウジング組付け後における外筒本体からの保持器の脱落防止は、上記のように、ハウジング側で可能であるので、組付け前では、搬送等を行っても保持器が外筒本体から抜けない程度の圧入であればよい。

なお、外筒本体の端部内径および保持器の端部外径は、スムーズな円筒面である必要はなく、外筒本体の端部内径の最も径が小さい部分と保持器の端部外径の最も径が大きい部分とが、所要の圧入力によって、抜け止めされていさえすればよい。

軽圧入に代えて、外筒本体の端部内径を保持器の端部外径よりも大きくし、保持器の端部外周面および外筒本体の端部内周面のいずれか一方に、凸部を、同他方に、凸部に嵌め合わされる凹部を設けるようにしてもよい。

また、軽圧入および凹凸嵌合のいずれともしない場合、運搬時の保持器抜け止めとして、ハウジング内径より小さい外径のストッパを軸に取り付け、スプラインをハウジングに組み付けてからストッパを外すことで、組付け作業中に保持器がばらけないようにしてもよい。

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。

軸およびボールスプライン外筒本体は、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。

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。

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保持器は、ハウジングに組み付けられた状態で、ハウジングの内向きフランジ部と環状部材とによって、軸方向の移動が規制され、軸方向の位置決めおよび外筒本体からの脱落防止が果たされる。また、内向きフランジ部の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離および環状部材の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離がボール径より小さくなされていることで、ボールが保持器を押す力に対して、内向きフランジ部および環状部材がこの力を受けることができ、保持器が変形しにくいものとなる。したがって、保持器を止めるために使用されていたＣ形止め輪を不要とすることができ、コストの低減および軸方向長さの短縮が可能となる。

図１は、この発明によるボールスプラインの第１実施形態を示す縦断面図である。 図２は、この発明によるボールスプラインの第２実施形態を示す要部の拡大縦断面図である。 図３は、この発明によるボールスプラインの第３実施形態を示す斜視図である。 図４は、この発明によるボールスプラインの第３実施形態を示す縦断面図である。 図５は、従来のボールスプラインの縦断面図である。

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。

図１は、この発明によるボールスプラインの第１実施形態を示している。

ボールスプライン(1)は、ボールスプライン付きボールねじ装置で使用されるもので、ボールねじ軌道(2a)および軸方向にのびるスプライン軌道(2b)が設けられた軸(2)と、ボール(4)を介して軸(2)に嵌め合わされたボールスプライン外筒(3)と、ボールスプライン外筒(3)を保持するハウジング(5)とを備えている。

ボールスプライン外筒(3)は、軸(2)のスプライン軌道(2b)に対向させられることで主通路(8)を構成するスプライン軌道(6a)が形成された略円筒状の金属製外筒本体(6)と、戻し通路(9)が形成されておりかつ外筒本体(6)の内周に嵌め合わされた略円筒状の合成樹脂製保持器(7)とを有している。

ボール(4)は、主通路(8)および戻し通路(9)内に配設され、主通路(8)を転動するボール(4)が軸(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。

保持器(7)は、その一端（図の左端）がハウジング(5)に形成された内向きフランジ部(11)に当接し、その他端（図の右端）がハウジング(5)に止め輪(13)を介して固定された環状部材(12)に当接することによって、軸方向の移動が規制されている。

内向きフランジ部(11)の内周面と軸(2)のスプライン軌道(2b)の底との径方向距離Ｒ１は、ボール(4)の径より小さくなされている。同様に、環状部材(12)の内周面と軸(2)のスプライン軌道(2b)の底との径方向距離Ｒ２は、ボール(4)の径より小さくなされている。このため、ボール(4)が保持器(7)を軸方向外向きに押す力に対して、内向きフランジ部(11)および環状部材(12)がこの力を受けることができ、保持器(7)が変形しにくいものとなっている。

外筒本体(6)の端部内径は、保持器(7)の端部外径よりわずかに小さくなされており、保持器(7)が外筒本体(6)に軽圧入されている。この軽圧入は、合成樹脂製保持器(7)が変形しない程度の比較的弱い力によって行われており、これにより、搬送等を行っても保持器(7)が外筒本体(6)から抜けないようになっている。

図２は、この発明によるボールスプラインの第２実施形態を示している。

この実施形態のものは、第１実施形態における軽圧入に代えて、外筒本体(6)の端部内径を保持器(7)の端部外径よりも大きくし、保持器(7)の端部外周面に環状の凸部(21)が形成されており、外筒本体(6)の端部内周面に、凸部(21)に嵌め合わされる環状の凹部(22)が設けられている。この凸部(21)と凹部(22)との嵌め合わせは、圧入ではなく、すきまばめとされている。これ以外の構成は、第１実施形態と同じとされている。

図３および図４は、この発明によるボールスプラインの第３実施形態を示している。

この実施形態は、外筒本体(6)と保持器(7)とが、軽圧入でもなく、凹凸嵌合でもない場合、運搬時の抜け止めを可能とするもので、ねじ軸(2)に通されたストッパ(31)がボールスプライン(3)の両端に軸方向外方から当てられている。ストッパ(31)は、軟質の合成樹脂製などとされ、ねじ軸(2)の外径にほぼ等しい内径を有し、ハウジング(7)のフランジ部(11)の内径および環状部材(12)の内径より小さい外径を有している。ストッパ(31)は、摩擦力と弾性力とによって、軸(2)からの抜けが防止されており、ボールスプライン(3)がハウジング(7)に組み付けられた後に、取り外されることで、ボールスプライン(3)の組付け作業中に保持器(7)がばらけることを防止することができる。

(1) ボールスプライン
(2) 軸
(2b) スプライン軌道
(3) ボールスプライン外筒
(4) ボール
(5) ハウジング
(6) 外筒本体
(6a) スプライン軌道
(7) 保持器
(8) 主通路
(9) 戻し通路
(11) 内向きフランジ部
(12) 環状部材

Claims (2)

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、ボールスプライン外筒を保持するハウジングとを備え、ボールスプライン外筒は、軸のスプライン軌道に対向させられることで主通路を構成するスプライン軌道が形成された略円筒状の外筒本体と、戻し通路が形成されておりかつ外筒本体の内周に嵌め合わされた略円筒状の保持器とを有しているボールスプラインにおいて、
   保持器は、その一端がハウジングに形成された内向きフランジ部に当接し、その他端がハウジングに固定された環状部材に当接することによって、軸方向の移動が規制されており、内向きフランジ部の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離および環状部材の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離は、ボール径より小さくなされていることを特徴とするボールスプライン。
2. 外筒本体の端部内径が保持器の端部外径より小さくされて、保持器が外筒本体に軽圧入されていることを特徴とする請求項１のボールスプライン。

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