JPS63152718A - ボ−ルスプライン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は外筒と軸との間にボールを介在させ、このボー
ルの転勤により軸と外筒を軸方向に相対移動させるよう
にしたボールスプライン装置、特に低トルク作用時に対
して低摩擦抵抗を有し高トルク作用時においても充分な
トルク伝達能力を有する高低両荷重形ボールスプライン
装置に関する。

〔従来技術〕

ボールスプライン装置は、軸の外面およびこの軸に遊嵌
する外筒の内面に互いに対向する軸方向のボール転動溝
を複数組円周方向に離間させた状態で形成し、この対向
するボール転動溝に多数のボールを嵌合させ、前記軸と
外筒の相対的な回転を不能とし、軸方向には前記ボール
の転勤によりきわめて軽く相対移動が可能となるように
した装置であって、外筒にはボールを循環させるための
ボール循環通路が設けられている。ボール循環通路は、
外筒、軸間のトルクを受ける負荷ボール転動溝と、ボー
ルを外側へ逃がして再び負荷ボール転動溝へ送るための
無負荷ボール案内路と、これらのボール転動溝とボール
案内路を両端でつなぐＵターン路とで構成されている。

第４図（ａ）、（ｂ）に示す従来例の外筒２１は、断面
円弧状の負荷ボール転動溝２３と無負荷ボール案内通路
である貫通孔２４が横断面でみて外筒２１の半径方向に
配置され、予圧時にボール２５は外筒２１の負荷ボール
転動溝２３と軸２２に設けた断面円弧状のボール転動溝
２６内に配され、トルクはそれぞれ２点接触でトルクを
受けている。これに対して第５図に示す従来例では、外
筒３１の負荷ボール転動溝３３と無負荷ボール案内溝３
４を円周方向に離間させ無負荷ボール案内溝３４を若干
深めに形成し、該案内溝３４内のボール３５は保持器３
６を用いて該案内溝３４の溝底との間で軸方向に移動自
在に保持され、軸３２に設けた凸部３２ａに形成したボ
ール転動溝３７とこれに対向する外筒３１の負荷ボール
転動溝３３の間にボール３５．３５’を挟み込むように
している。この場合、各負荷ボール転動溝３３゜３７と
ボール３５．３５’の接触はそれぞれ２点接触でかつ互
いに半径方向に引いた線に対して成る角度をもつように
、いわゆるアンギュラ配置構造としている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来のボールスプライン構造のうち、第４図（
ａ）、（ｂ）に示すものは、一般にバックラッシュを有
する欠点がある。このようなバックラッシュを排除する
ためにはボール転動溝をｖ形にし４点接触構造とすれば
バックラッシュのない状態で軸の回転方向の動きを確実
に外筒に伝達できる利点はあるものの、各負荷ボールが
予圧時に軸と外筒の負荷ボール転動溝に対し４点接触で
あるので、差動すペリが若干大きく動摩擦抵抗が大きく
なり、摺動が若干重くなりまた溝およびボールの摩耗が
起き易く、円滑な動作がなされなくなる欠点がある。こ
れに鉤し第５図に示す従来例では、軽荷重時のボール転
勤がスムーズで、また外筒の外径も小さくできる利点が
あるが、軸３２が回転方向の力即トルクを受けるとき６
本の負荷ボール転動溝のボールのうち３個のみしか荷重
を支えない０例えば軸３２の矢印Ａ方向の回転に対し、
ａ、ｂ、ｃのボールで荷重を受け、これに各々隣接する
ａｌ　、　　ｂ　ｌ　、　　ｃ　ｌのボールは軸トルク
が大きくなる程遊びの状態となり、荷重を支承する場合
の負荷容量が小さいという欠点がある。

また軸の断面形状は、全体として三角形のおむすび状の
異形形状であって、製作が容易でなく、保持器も必要で
あり、コスト高となる欠点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は低摩擦を必要とする軽トルク時には２点接触で
トルクを受け、摩擦が若干大きくてもさしつかえない高
トルク時には４点接触となって高負荷容量が得られるよ
うにしたボールスプライン装置を提供するものであって
、外筒の内周面と軸外周面とに互いに対向する負荷ボー
ル転動溝を形成しかつ外筒側に形成無負荷ボール案内用
の貫通孔によってボール循環路を形成しこのボール循環
路によりボールを転回循環させるようにしたボールスプ
ライン装置において、前記ボール循環路を円周方向に偶
数列設け、そのうちの２列づつを一対として前記負荷ボ
ール転動溝を各々凹状円弧面を有する７字状の横断面形
状としかつ隣り合うボールに対する接触角が逆方向とな
る２点接触のアンギュラ組合せ構造とし、この各一対の
負荷ボール転動溝の溝間角度を外筒と軸とでわずかに異
ならせるべくし、高トルク時の前記負荷ボール転動溝お
よび負荷ボール間の弾性変位により、すべての負荷ボー
ル転動溝をボール２点接触で荷重担持可能としたもので
ある。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して実施例につき説明する。

第１図および第２図は、本発明の実施例に係るボールス
プライン装置を示すもので、第２図は第１図の■−■線
に沿ってとったボールスプライン装置の部分的な縦断面
図である。外筒ｌは円筒状の部材でその内面には２つの
凹状円弧面を有する■字形の溝６が軸方向の全長にわた
って６条形成され、また前記Ｖ形の溝６の底部に近接し
半径方向に離間した外筒肉厚内にボール５が通過可能と
された無負荷ボール用の孔４が軸方向に貫通して形成さ
れている。外筒ｌ内に挿入される軸２の外面には、外筒
ｌの前記ｖ形の溝６に対向する略■形の溝７が軸方向に
形成され、これらの外筒側の■形溝６と軸側のＶ形溝７
とにより本発明に係る負荷ボール転動溝８が構成される
。また第２図に示すように、外筒１の両端面には、無負
荷ボール貫通孔４および負荷ボール転動溝８に対応して
Ｕターン路９が形成された蓋体ｌＯが固着されている。

１１は蓋体１０のＵターン路９に設けられたリターンガ
イドである。前記無負荷ボール貫通孔４、負荷ボール転
動溝８およびＵターン路９によってボール循環路が構成
される。このようなボール循環路は外筒１および軸２の
円周方向に偶数列、図示実施例では２列ずつ対となって
３組配置されている。ボール５は夫々のボール循環路内
に充填され、この中を転動して循環するようになってい
る。　　　　　　　　　　　　　　　　／夫々の負荷ボ
ール転動溝８は、通常予圧時には、収納されたボール５
が前記外筒側のＶ形溝６と軸側のＶ形溝７に対してそれ
ぞれ１点で接触し、かつその両接触点を結ぶ方向が軸２
の中心からずれた、いわゆるアンギュラ配置構造となっ
ている。

この場合、各対の隣り合うボールに対する接触角が互い
に逆方向となるような構造となっている。

■形溝のボールと接触する側の面に隣接した面と該ボー
ルとの間にはわずかな隙間ｔを有している。

そして各対ごとに２つの負荷ボール転動溝８゜８′は、
これらの溝の中間と軸２の中心を結ぶ半径方向の中心線
１３に対して対称形になっており、これによって各対の
外筒側のＶ形溝６，６′間の溝中心角度θは、軸側の■
形溝７，７′間の溝中心角度（θ＋２Δθ）より微小量
２Δθだけ小さく設定されている。

このようなボールスプライン装置を軽トルク状態として
使用するときは、例えば第３図（ａ）のように軸２に矢
印へ方向の軸トルクがかかると、周方向に対となった負
荷ボール転動溝のうち一方の転動溝８および該転動溝内
のボール５で力Ｐを伝達し、他方の負荷ボール転動溝８
′のボール５′は前記力の伝達方向に対し隙間ｔを保ち
、力の伝達にあずからない。したがって軽トルクの場合
は各ボール５．５′が２点接触で転勤し、低摩擦抵抗に
よる軸２．外筒１間の相対軸方向移動が確保されている
。

次に、このボールスプライン装置を高トルク状態として
使用するときは、第３図（ｂ）に示すように、軸２．ボ
ール５，５′および外筒１間の弾性変位により、前述し
た他方の負荷ボール転動溝８′とボール５′間の隙間が
消失し、この部分でも力の伝達がなされ、両側の負荷ボ
ール転動溝８゜８′それぞれが力Ｐ、、Ｐ、を受け、結
局すべての負荷ボール転動溝内のボールが力の伝達にあ
ずかるようになり、強いねじり剛性を発揮する。なお、
このような高トルクの場合は、全ボールのトルク支持に
よる摩擦抵抗の上昇は、それほど問題とはならない、軸
側と外筒側のＶ形溝の中心角度の差分Δθの量はボール
スプライン装置の適用対象あるいは負荷トルクの種類に
より適宜設定され得る。上述の実施例ではボール循環路
を２列ずつ３組配置した例を示したが、２列ずつ４１Ｊ
ｌあるいはそれ以上任意数の組円周方向に配置してもよ
いことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、外筒、軸間にボール循環
用の偶数列のボール循環路を設け、そのうちの夫々２列
づつを対にしてアンギュラ組合せ構造とし、この一対の
溝間中心角度を外筒側と軸側で微小量ずらせたことによ
り、軽トルク作用時には２点接触の低摩擦抵抗で軽快、
円滑な軸方向移動がもたらされ、若干摩擦抵抗が大きく
てもさしつかえない高トルク時にはすべての負荷ボール
転動溝内のすべてのボールで力を担持てき、これによっ
て強ねじり剛性が得られる。軸の形状も円形軸の外面に
■形溝を形成するだけであるから、全体としては円形断
面の軸形状であり、製作も容易である。本発明では外筒
と軸との隙間は小さいので、それだけボール転動溝を深
くでき、したがってボールの接解角を高トルクを受ける
のに適した角度に設定できる等、多くの効果がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るボールスプライン装置の
横断面図、第２図は第１図の部分的な縦断面図、第３図
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ軽トルク時および高トルク時
のトルク伝達形態を説明するための図、第４図（ａ）、
（ｂ）は従来のボールスプライン装置の縦断面図および
横断面図、第５図は他の従来例を示す横断面図である。 ｌ・・・外筒、　　２・・・軸、 ８．８′・・・負荷ボール転動溝、 ４・・・無負荷ボール貫通孔、 ５．５′・・・ボール、 ６．６′・・・外筒側の■形溝、 ７．７′・・・軸側のＶ形溝、 ９・・・Ｕターン路、　　１０・・・蓋体、θ・・・溝
間中心角度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外筒の内周面と軸外周面とに互いに対向する負荷ボール
   転動溝を形成しかつ外筒側に形成した無負荷ボール案内
   用の貫通孔によってボール循環路を形成し、このボール
   循環路によりボールを転回循環させるようにしたボール
   スプライン装置において、前記ボール循環路を円周方向
   に偶数列設け、そのうちの２列づつを一対として前記負
   荷ボール転動溝を各々凹状円弧面を有するＶ字状の横断
   面形状としかつ隣り合うボールに対する接触角が逆方向
   となる２点接触のアンギュラ組合せ構造とし、この各一
   対の負荷ボール転動溝の溝間角度を外筒と軸とでわずか
   に異ならせるべくしたことを特徴とするボールスプライ
   ン装置。