WO2017150248A1 - クランプ機能付き転動体スプライン - Google Patents

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WO2017150248A1
WO2017150248A1 PCT/JP2017/006115 JP2017006115W WO2017150248A1 WO 2017150248 A1 WO2017150248 A1 WO 2017150248A1 JP 2017006115 W JP2017006115 W JP 2017006115W WO 2017150248 A1 WO2017150248 A1 WO 2017150248A1
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WO
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shaft member
spline
rolling
guide
rolling element
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PCT/JP2017/006115
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English (en)
French (fr)
Inventor
智純 村田
宗徳 渡辺
秀章 重富
Original Assignee
Thk株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/10—Arrangements for locking the bearings

Definitions

  • the present invention relates to a rolling element spline with a clamp function that can restrict movement of a spline nut in the axial direction of the spline shaft and can arbitrarily release the restriction.
  • This rolling element spline is composed of a spline shaft in which a plurality of rolling surfaces extending in the axial direction are formed on the outer peripheral surface, and a movable body that is guided by the spline shaft and can move linearly.
  • the moving body is composed of a spline nut and a clamper nut.
  • the spline nut is a nut member of a known rolling element spline, has a number of guide rolling elements that roll on the rolling surface of the spline shaft, and has an infinite circulation path through which these guiding rolling elements circulate,
  • the nut is freely movable along the spline shaft.
  • the clamper nut is arranged in the clamper main body having a tapered portion on the inner peripheral surface, a cage that is movable in the axial direction between the clamper main body and the spline shaft, and the cage.
  • a plurality of specially-shaped locking rolling elements, and a spring that biases the retainer in a direction in which the locking rolling elements are engaged between the tapered portion of the clamper body and the outer peripheral surface of the spline shaft. is doing.
  • a disk-shaped connecting plate is bonded and fixed to one end in the axial direction of the cage constituting the clamper nut, and the connecting plate is bolted to a disk-shaped fixing flange provided on the spline nut.
  • Patent Document 1 the conventional rolling element spline with a clamping function disclosed in Patent Document 1 is merely a clamper nut externally attached to a known spline nut, and the spline nut or the clamper nut is manufactured in a small size.
  • the moving body that moves along the spline shaft becomes large.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to reduce the size of a moving body that moves along a spline shaft while firmly integrating a spline nut and a clamper nut.
  • An object of the present invention is to provide a rolling element spline with a clamping function that can be applied.
  • the rolling element spline with a clamping function includes a plurality of guide rolling elements and a plurality of guide areas and locking areas provided alternately in the circumferential direction of the outer peripheral surface, and the guide areas along the axial direction.
  • the guide rolling element has a shaft member formed with a rolling groove of the guide rolling element and a through hole into which the shaft member is inserted, and the guide rolling element rolls between the rolling groove while applying a load.
  • a spline nut having a plurality of load rolling grooves and an infinite circulation path of the guide rolling element, and a plurality of rollers arranged in contact with the locking region of the shaft member and capable of rolling in the axial direction of the shaft member
  • a retaining rolling element a retainer having a through hole into which the shaft member is inserted and a receiving hole for the retaining rolling element, and a through hole into which the shaft member and the retainer are inserted, and the through hole.
  • the spline nut has an infinite circulation path of the guide rolling element at a position not overlapping with the locking region of the shaft member, while the cage overlaps with the locking region of the shaft member and the axial direction of the clamper body
  • An extension fixing portion protruding from one end is inserted between the spline nut and the shaft member and fixed to the spline nut.
  • the extension fixing portion of the cage protrudes from the clamper main body at a position where the extension fixing portion of the cage overlaps the locking region of the shaft member, while the spline nut does not overlap the locking region of the shaft member. Since it has an infinite circulation path of the guide rolling element at the position, the extension fixing part of the cage can be inserted between the spline nut and the shaft member and fixed to the spline nut.
  • the clamper nut and the spline nut Both of them can be firmly coupled and integrated while reducing the diameter.
  • extension fixing part Even if the extension fixing part is inserted between the spline nut and the shaft member, the extension fixing part does not interfere with the infinite circulation path of the guide rolling element, and the clamper nut and the spline nut are integrated in a compact manner. It becomes possible to do.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 1. It is a figure which shows the holder
  • FIG. 1 shows an example of an embodiment of a rolling element spline with a clamping function to which the present invention is applied (hereinafter referred to as “rolling element spline”).
  • the rolling element spline 1 includes a shaft member 2 and a moving body 3 that is guided by the shaft member 2 and can linearly move in the axial direction of the shaft member 2 (arrow X direction in the drawing). Yes.
  • the movable body 3 is composed of a spline nut 4 and a clamper nut 5, and the spline nut 4 and the clamper nut 5 are coupled in a structure described later.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the shaft member 2 cut along a plane perpendicular to the axial direction.
  • the shaft member 2 is formed in a substantially cylindrical shape that is long in the axial direction, and a plurality of guide regions 2A and a plurality of locking regions 2B extending in the axial direction of the shaft member 2 are provided along the circumferential direction. It is provided alternately.
  • the guide area 2A is an area where the guide rolling element provided in the spline nut 4 rolls. In each guide area 2A, the rolling groove 20 of the guide rolling element extends along the axial direction of the shaft member 2. Is provided.
  • region 2B is an area
  • a pair of the locking regions 2B are formed with the shaft center interposed therebetween, and a pair of the guide regions 2A are interposed between the pair of locking regions 2B.
  • At the center of each guide region 2A there is a protrusion 21 extending in the axial direction of the shaft member 2, and a pair of rolling grooves 20 are provided so as to sandwich each protrusion 21 therebetween.
  • Each rolling groove 20 is provided to be inclined with respect to the radial direction of the shaft member 2, and the pair of rolling grooves 20 existing in each guide region 2 ⁇ / b> A are located symmetrically with the protrusion 21 interposed therebetween.
  • channel 20 are not limited to what was illustrated, It is possible to change a design suitably.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the spline nut 4 from which the clamper nut 5 has been separated, and FIG. 4 shows a cross section orthogonal to the axial direction of the spline nut 4.
  • the spline nut 4 has a through hole into which the shaft member 2 is inserted, and can freely move around the shaft member 2 along the axial direction.
  • an infinite circulation path 45 of a guide rolling element 22 that rolls in the rolling groove 20 of the shaft member 2 is provided inside the spline nut 4, an infinite circulation path 45 of a guide rolling element 22 that rolls in the rolling groove 20 of the shaft member 2 is provided. Since the shaft member 2 is provided with four rolling grooves 20, the spline nut 4 is provided with four systems of infinite circulation paths 45.
  • a ball is used as the guide rolling element.
  • the design may be changed to use various shapes of rollers.
  • the spline nut 4 includes a spline main body 40 formed in a substantially cylindrical shape and a pair of end plates 41 fixed to both end surfaces of the spline main body 40 in the axial direction.
  • a load rolling groove 42 is formed on the inner peripheral surface of the spline body 40 so as to face the rolling groove 20 of the shaft member 2, and the rolling groove 20 and the load rolling groove are formed.
  • the load passage of the guide rolling element 22 is formed by facing 42. The guide rolling element 22 rolls while applying a load between the shaft member 2 and the spline body 40 in each load passage.
  • the spline body 40 is formed with axially extending rolling element return passages 43 parallel to the respective load rolling grooves 42, and the guide rolling elements 22 are in an unloaded state inside the rolling element return passages 43. And it rolls in the direction opposite to the rolling direction in the said load channel
  • the shape of the spline body 40 is not limited to the illustrated cylindrical shape, and may be a rectangular shape, for example.
  • the end plate 41 is formed with a substantially U-shaped direction changing path 44 that connects the load path and the rolling element return path 43 corresponding to each load path. Accordingly, when a pair of end plates 41 are fixed to both axial end surfaces of the spline body 40, both ends of the load passage are connected to both ends of the rolling element return passage 43 by the direction changing passage 44, and the four systems The infinite circulation path 45 of the guide rolling element 22 is completed. As the guide rolling element 22 circulates in the endless circulation path 45, the spline nut 4 can freely move along the shaft member 2 while applying a load.
  • the rolling element return passages 43 and the direction change passages 44 that constitute each infinite circulation path 45 are present at positions that do not overlap the locking region 2 ⁇ / b> B (see FIG. 2) of the shaft member 2. More specifically, the two systems of infinite circulation paths 45 corresponding to the two rolling grooves 20 included in each guide region 2A of the shaft member 2 are imaginary passing through the centers of the two rolling grooves 20.
  • the plane P the chain line in FIG. 2 is assumed, the plane P is located on the same plane as the virtual plane P or on the opposite side to the center of the shaft member 2 across the virtual plane P.
  • the shaft member 2 since the shaft member 2 has a pair of guide areas 2A across the axis center, when the virtual plane P is assumed for each guide area 2A, the shaft member 2 is located in the area between the pair of virtual planes P. There is no infinite circuit 45 of the guide rolling element.
  • the clamper nut 5 includes a clamper body 50 having a through hole into which the shaft member 2 is inserted and formed in a substantially cylindrical shape, and the clamper body 50 and the shaft member 2.
  • a plurality of locking rolling elements 51 disposed between the retainer 52 and a retainer 52 that is disposed in a gap between the clamper body 50 and the shaft member 2 and holds the locking rolling elements 51 in a predetermined posture.
  • a coil spring 53 as an urging means for pressing the retainer 52 in the axial direction.
  • the clamper body 50 has a through hole into which the shaft member 2 is inserted and is formed in a substantially cylindrical shape.
  • a tapered portion 54 is provided on the inner peripheral surface of the clamper body 50 so as to sandwich the locking rolling element 51 with the shaft member 2.
  • the inner peripheral surface of the clamper main body 50 is an inclined surface, and the gap between the clamper main body 50 and the shaft member 2 is directed in one axial direction (the right direction in FIG. 1). As a result, the wedge-shaped space is formed between the clamper body 50 and the shaft member 2.
  • FIG. 5 shows a cross section orthogonal to the axial direction of the clamper nut 5.
  • the locking rolling element 51 is disposed between the locking region 2B of the shaft member 2 and the tapered portion 54 of the clamper body 50, that is, in the wedge-shaped space.
  • two locking rolling elements 51 are arranged for each locking region 2 ⁇ / b> B, and four locking rolling elements 51 are arranged on the clamper nut 5.
  • Each locking rolling element 51 has a bowl-shaped special shape in which an arc-shaped concave groove is formed in the center of a barrel-shaped roller, and the central concave groove is formed in the locking region 2B of the shaft member 2.
  • the outer peripheral surfaces of both ends divided by the concave groove are in contact with the tapered portion 54 of the clamper body 50. That is, the locking rolling element 51 is in surface contact with both the shaft member 2 and the clamper body 50.
  • the shape of the said rolling element 51 is not limited to what was illustrated.
  • the cage 52 is formed in a substantially cylindrical shape and is assembled in the through hole of the clamper body 50.
  • the retainer 52 has a receiving hole 55 in which the locking rolling element 51 is disposed corresponding to the locking region 2 ⁇ / b> B of the shaft member 2, and the locking rolling element 51 disposed in the receiving hole 55. Is in contact with both the locking region 2B of the shaft member 2 and the tapered portion 54 of the clamper body 50.
  • a rotation preventing member 56 that restricts the rotation of the retainer 52 in the circumferential direction with respect to the clamper main body 50 is disposed.
  • the anti-rotation member 56 is a ball, and is disposed in a recess 57 (see FIG. 6) provided on the outer peripheral surface of the cage 52, and a part thereof protrudes from the outer peripheral surface of the cage 52.
  • a guide groove 58 is formed along the axial direction on the inner peripheral surface of the clamper body 50, and the anti-rotation member 56 protruding from the retainer 52 is loosely fitted in the guide groove 58.
  • reference numeral 59 denotes a stop ring mounted on the inner peripheral surface of the clamper main body 50, and the retainer 52 pressed by the coil spring 53 is engaged with the anti-rotation member 56. Jumping out of the through hole of the clamper body 50 is prevented.
  • the anti-rotation member 56 is provided at three locations in the circumferential direction of the cage 52.
  • the number of the anti-rotation members 56 may be appropriately changed.
  • the anti-rotation member 56 is not limited to a ball, and a protrusion may be directly formed on the outer peripheral surface of the cage 52.
  • the coil spring 53 is disposed between the clamper body 50 and the shaft member 2 so as to surround the shaft member 2.
  • a spring support ring 60 is mounted on the inner peripheral surface of the clamper body 50, and the coil spring 53 is disposed in a compressed state between the spring support ring 60 and the axial end surface of the cage 52.
  • the coil spring 53 presses the cage 52 relative to the clamper body 50 in the axial direction, and the pressing direction is a direction in which the locking rolling element 51 bites into the wedge-shaped space. That is, when the coil spring 53 presses the clamper body in the axial direction against the retainer 52, the locking rolling element 51 disposed in the accommodation hole 55 of the retainer 52 is attached to the shaft member 2.
  • the locking region 2B and the tapered portion 54 of the clamper main body 50 are always in pressure contact.
  • FIG. 6 is a view of the cage 52 observed from a direction orthogonal to the axial direction.
  • the retainer 52 has a plurality of extension fixing portions 61 fixed to the spline body 40.
  • the extension fixing portion 61 is formed to project at one end in the axial direction of the retainer 52 in the pressing direction by the coil spring 53.
  • the extension fixing portion 61 is provided.
  • a portion 61 protrudes from the axial end of the clamper body 50.
  • the extension fixing portion 61 is provided at a position overlapping the locking region 2 ⁇ / b> B of the shaft member 2 in the circumferential direction of the cage 52.
  • the locking regions 2B are provided at two locations on the outer peripheral surface of the shaft member 2, a pair of the extension fixing portions 61 are provided with the shaft member 2 interposed therebetween.
  • reference numeral 62 denotes a locking groove into which the coil spring 53 is fitted.
  • the extension fixing portion 61 of the cage 52 is inserted into the gap between the shaft member 2 and the spline nut 4 at a position overlapping the locking region 2 ⁇ / b> B of the shaft member 2, and the fixing screw 63. Is fixed to the spline body 40. As a result, the spline nut 4 and the clamper nut 5 are coupled to complete the movable body 3 that moves along the shaft member 2.
  • the locking rolling element when the external force in the axial direction is not applied to the clamper body 50, the locking rolling element is applied by the biasing force of the coil spring 53. 51 is pushed into a wedge-shaped space between the clamper body 50 and the shaft member 2, and the locking rolling element 51 is pressed against both the tapered portion 54 of the clamper body 50 and the locking region 2 ⁇ / b> B of the shaft member 2. is doing. For this reason, when the movable body 3 and the shaft member 2 are moved relative to each other, the locking rolling element 51 bites into the wedge-shaped space with respect to movement in one direction. Be regulated. Further, with respect to movement in the other direction, the locking rolling element 51 comes out of the wedge-shaped space, so that relative movement between the moving body 3 and the shaft member 2 is allowed.
  • the rolling element spline 1 that restricts the movement in one direction along the shaft member 2 and allows the movement in the other direction is provided. Obtainable.
  • the endless circulation path 45 of the guide rolling element 22 provided in the spline nut 4 is provided at a position that does not overlap the locking region 2B of the shaft member 2, and the retainer 52 Since the extension fixing portion 61 exists at a position overlapping the locking region 2B of the shaft member 2, the extension fixing portion 61 is inserted into the gap between the spline nut 4 and the shaft member 2 from the axial direction. However, the extension fixing portion 61 does not interfere with the infinite circulation path 45 of the guide rolling element 22 inside the spline nut 4.
  • the extension fixing part 61 can be inserted deeply into the spline nut 4 and the extension fixing part 61 can be fastened to the spline body 40, and both can be firmly coupled and integrated. It becomes. Moreover, since it is not necessary to project the fixing flange portion in the radial direction of the spline nut 4 and the clamper nut 5, it is possible to reduce the diameter of both of them. Further, even if the extension fixing portion 61 is inserted between the spline nut 4 and the shaft member 2, the extension fixing portion 61 does not interfere with the infinite circulation path 45 of the guide rolling element 22. And the spline nut 4 is integrated in a compact manner, and it is possible to configure a small movable body having a short overall length.
  • the clamper nut 5 is connected to only one side of the spline nut 4 in the axial direction. Also good. If comprised in this way, also about the movement of the said spline nut 4 in any direction along the said shaft member 2, it will become possible to restrict

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Abstract

スプラインナットとクランパナットを強固に一体化しつつも、スプラインシャフトに沿って運動する移動体の小型化を図ることが可能なクランプ機能付き転動体スプラインであって、軸部材(2)に沿って運動する移動体(3)はスプラインナット(4)及びクランパナット(5)を結合して構成され、スプラインナット(4)は軸部材(2)の係止領域(2B)と重ならない位置に案内転動体(22)の無限循環路(45)を有する一方、前記クランパナット(5)の保持器(52)は前記軸部材(2)の係止領域(2B)に重なると共に当該クランパナット(5)の軸方向一端から突出する延長固定部(61)を有し、前記延長固定部(61)は前記スプラインナット(4)と前記軸部材(2)との間に挿入されて当該スプラインナット(4)に固定されている。

Description

クランプ機能付き転動体スプライン
　本発明は、スプライン軸の軸方向へのスプラインナットの移動を規制すると共に当該規制の解除を任意に行うことが可能なクランプ機能付き転動体スプラインに関する。
　従来、この種のクランプ機能付き転動体スプラインとしては、特許文献１に開示されたものが知られている。この転動体スプラインは、軸方向に伸びる複数の転走面が外周面に形成されたスプラインシャフトと、このスプラインシャフトに案内されて直線移動が可能な移動体とから構成されており、更に、前記移動体はスプラインナット及びクランパナットから構成されている。
　前記スプラインナットは公知の転動体スプラインのナット部材であり、前記スプラインシャフトの転走面を転走する多数の案内転動体を有すると共に、これら案内転動体が循環する無限循環路を備え、前記スプラインナットは前記スプラインシャフトに沿って自在に移動可能である。
　一方、前記クランパナットは、内周面にテーパ部を有するクランパ本体と、このクランパ本体と前記スプラインシャフトとの間で軸方向へ移動自在に配置された保持器と、この保持器に配列された複数の特殊形状の係止転動体と、前記係止転動体を前記クランパ本体のテーパ部と前記スプラインシャフトの外周面との間に噛み込む方向へ前記保持器を付勢するスプリングと、を有している。
　前記クランパナットを構成する前記保持器の軸方向の一端には円板状の連結プレートが接着固定されており、この連結プレートを前記スプラインナットに設けられた円板状の固定用フランジ部にボルトで固定することで、前記スプラインナットと前記クランパナットが一体に結合されている。
　このような従来のクランプ機能付き転動体スプラインでは、前記クランパ本体の外筒に対して何ら外力を加えていない状態では、前記スプリングの付勢力によって前記係止転動体が前記スプラインシャフトと前記クランパ本体のテーパ部との間に噛み込まれ、前記スプラインシャフトに対する前記移動体の軸方向及び回転方向の運動が規制される。一方、前記スプリングの付勢力に抗して前記クランパ本体を軸方向へ押圧すると、前記クランパ本体のテーパ部と前記スプラインシャフトとの間における前記係止転動体の噛み込み状態が解除され、前記スプラインナットと結合された前記クランパナットを前記スプラインシャフトに沿って移動させることが可能となる。
実用新案登録第３１８６７５９号
　しかし、特許文献１に開示された従来のクランプ機能付き転動体スプラインは、公知のスプラインナットに対してクランパナットを外付けしたものに過ぎず、前記スプラインナットや前記クランパナットを小型に製作しても、前記スプラインシャフトに沿って運動する前記移動体が大型化してしまう懸念があった。
　本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、スプラインナットとクランパナットを強固に一体化しつつも、スプラインシャフトに沿って運動する移動体の小型化を図ることが可能なクランプ機能付き転動体スプラインを提供することにある。
　すなわち、本発明のクランプ機能付き転動体スプラインは、複数の案内転動体と、外周面の周方向に複数の案内領域と係止領域が交互に設けられると共に当該案内領域には軸方向に沿って前記案内転動体の転走溝が形成された軸部材と、前記軸部材が挿入される貫通孔を有し、前記転走溝との間で前記案内転動体が荷重を負荷しながら転走する複数の負荷転走溝を有すると共に前記案内転動体の無限循環路を有するスプラインナットと、前記軸部材の係止領域に接触すると共に当該軸部材の軸方向へ転走可能に配置された複数の係止転動体と、前記軸部材が挿入される貫通孔を有すると共に前記係止転動体の収容孔を有する保持器と、前記軸部材及び前記保持器が挿入される貫通孔を有すると共に当該貫通孔の内周面に前記軸部材の外周面との間で前記係止転動体を挟み込むテーパ部を有し、当該保持器に対して軸方向へ移動可能に組み付けられるクランパ本体と、前記保持器と前記クランパ本体との間に介装されて、前記係止転動体を前記クランパ本体のテーパ部と前記軸部材との間に噛み込む方向へ前記クランパ本体を付勢する付勢手段と、を備えている。そして、前記スプラインナットは前記軸部材の係止領域と重ならない位置に前記案内転動体の無限循環路を有する一方、前記保持器は前記軸部材の係止領域に重なると共に前記クランパ本体の軸方向一端から突出する延長固定部を有し、前記延長固定部は前記スプラインナットと前記軸部材との間に挿入されて当該スプラインナットに固定されている。
　このような本発明によれば、前記保持器の延長固定部が前記軸部材の係止領域と重なる位置で前記クランパ本体から突出する一方、前記スプラインナットは前記軸部材の係止領域と重ならない位置に案内転動体の無限循環路を有しているので、前記保持器の延長固定部をスプラインナットと軸部材の間に挿入して当該スプラインナットに固定することができ、クランパナット及びスプラインナットの小径化を図りつつ、両者を強固に結合して一体化することが可能となる。また、前記延長固定部をスプラインナットと軸部材との間に挿入しても、当該延長固定部が案内転動体の無限循環路と干渉することはなく、クランパナットとスプラインナットをコンパクトに一体化することが可能となる。
本発明のクランプ機能付き転動体スプラインの実施形態の一例を示す断面図である。 実施形態に係る軸部材を示す断面図である。 実施形態に係るスプラインナットと軸部材の組み合わせを示す一部切欠き斜視図である。 図１のＩＶ－ＩＶ線断面図である。 図１のＶ－Ｖ線断面図である。 実施形態に係る保持器を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明のクランプ機能付き転動体スプラインを詳細に説明する。
　図１は本発明を適用したクランプ機能付き転動体スプライン（以下、「転動体スプライン」という）の実施形態の一例を示すものである。この転動体スプライン１は、軸部材２と、前記軸部材２に案内されて当該軸部材２の軸方向（図中の矢線Ｘ方向）へ直線移動が可能な移動体３とから構成されている。また、前記移動体３は、スプラインナット４及びクランパナット５から構成され、これらスプラインナット４とクランパナット５とが後述する構造で結合されている。
　図２は前記軸部材２を軸方向と垂直な面で切断した断面図である。この軸部材２は軸方向に長尺な略円柱状に形成されており、周囲には当該軸部材２の軸方向に延びる複数の案内領域２Ａ及び複数の係止領域２Ｂが周方向に沿って交互に設けられている。前記案内領域２Ａは前記スプラインナット４に具備された案内転動体が転走する領域であり、各案内領域２Ａには前記案内転動体の転走溝２０が当該軸部材２の軸方向に沿って設けられている。また、前記係止領域２Ｂは前記クランパナット４に具備された係止転動体が接する領域である。
　この実施形態の軸部材２においては、前記係止領域２Ｂは軸中心を挟んで一対形成されており、これら一対の係止領域２Ｂに挟まれて前記案内領域２Ａが一対存在している。各案内領域２Ａの中央には当該軸部材２の軸方向に延びる突条２１が存在しており、前記転走溝２０は各突条２１を挟むようにして一対ずつ設けられている。各転走溝２０は当該軸部材２の半径方向に対して傾斜して設けられており、各案内領域２Ａに存在する一対の転走溝２０は前記突条２１を挟んで対称に位置している。尚、前記軸部材２に対する前記案内領域２Ａの配置や前記転走溝２０の条数は図示したものに限定されず、適宜設計変更することが可能である。
　図３は前記クランパナット５を分離した前記スプラインナット４を示す斜視図、図４は前記スプラインナット４の軸方向に直交する断面を示すものである。前記スプラインナット４は前記軸部材２が挿入される貫通孔を有し、当該軸部材２の周囲を軸方向に沿って自在に運動することが可能である。このスプラインナット４の内部には前記軸部材２の転走溝２０を転走する案内転動体２２の無限循環路４５が設けられている。前記軸部材２には４条の転走溝２０が設けられていることから、このスプラインナット４には４系統の無限循環路４５が具備されている。尚、本実施形態においては前記案内転動体としてボールを用いているが、各種形状のローラを用いるように設計変更してもよい。
　前記スプラインナット４は、略円筒状に形成されたスプライン本体４０と、このスプライン本体４０の軸方向の両端面に固定される一対のエンドプレート４１とから構成されている。図４に示すように、前記スプライン本体４０の内周面には前記軸部材２の転走溝２０に対向する負荷転走溝４２が形成されており、これら転走溝２０と負荷転走溝４２とが対向することにより前記案内転動体２２の負荷通路が形成されている。前記案内転動体２２は各負荷通路において前記軸部材２と前記スプライン本体４０との間で荷重を負荷しながら転走する。また、前記スプライン本体４０には各負荷転走溝４２と平行に転動体戻し通路４３が軸方向へ貫通形成されており、前記案内転動体２２は前記転動体戻し通路４３の内部を無負荷状態で且つ前記負荷通路における転走方向とは逆方向へ転走する。尚、前記スプライン本体４０の形状は図示した円筒状に限定されず、例えば矩形状のものであっても差し支えない。
　前記エンドプレート４１には前記負荷通路と前記転動体戻し通路４３とを接続する略Ｕ字状の方向転換路４４が各負荷通路に対応して形成されている。従って、前記スプライン本体４０の軸方向の両端面に一対のエンドプレート４１を固定すると、前記負荷通路の両端が前記転動体戻し通路４３の両端と前記方向転換路４４によって連結され、４系統の前記案内転動体２２の無限循環路４５が完成する。前記案内転動体２２が無限循環路４５内を循環することにより、前記スプラインナット４は荷重を負荷しながら前記軸部材２に沿って自在に運動することが可能である。
　図４に示すように、各無限循環路４５を構成する転動体戻し通路４３及び方向転換路４４は前記軸部材２の係止領域２Ｂ（図２参照）と重ならない位置に存在している。より具体的には、前記軸部材２の各案内領域２Ａに含まれる２条の転走溝２０に対応した２系統の無限循環路４５は、当該２条の転走溝２０の中心を通る仮想平面Ｐ（図２中の一点鎖線）を想定した場合に、当該仮想平面Ｐと同一面上、又は当該仮想平面Ｐを挟んで前記軸部材２の中心と反対側に位置している。すなわち、前記軸部材２は軸中心を挟んで一対の案内領域２Ａを有することから、各案内領域２Ａに対して前記仮想平面Ｐを想定した場合、これら一対の仮想平面Ｐに挟まれた領域には前記案内転動体の無限循環路４５は存在していない。
　一方、図１に示すように、前記クランパナット５は、前記軸部材２が挿入される貫通孔を有して略円筒状に形成されたクランパ本体５０と、このクランパ本体５０と前記軸部材２との間に配置された複数の係止転動体５１と、前記クランパ本体５０と前記軸部材２との隙間に配置されると共に前記係止転動体５１を所定の姿勢で保持する保持器５２と、前記保持器５２を軸方向へ押圧する付勢手段としてのコイルスプリング５３とを備えている。
　前記クランパ本体５０は前記軸部材２が挿入される貫通孔を有して略円筒状に形成されている。このクランパ本体５０の内周面には、軸部材２との間で前記係止転動体５１を挟み込むテーパ部５４が設けられている。前記テーパ部５４においては前記クランパ本体５０の内周面は傾斜面となっており、前記クランパ本体５０と前記軸部材２との隙間が軸方向の一方向（図１では紙面右方向）へ向けて徐々に狭くなり、これらクランパ本体５０と軸部材２との間に楔状空間が形成されている。
　図５は前記クランパナット５の軸方向に直交する断面を示すものである。前記係止転動体５１は前記軸部材２の係止領域２Ｂと前記クランパ本体５０のテーパ部５４との間、すなわち前記楔状空間に配置されている。図示した実施形態においては、各係止領域２Ｂに対して２個の係止転動体５１が配置され、前記クランパナット５には４個の係止転動体５１が配置されている。各係止転動体５１は樽型に形成されたローラの中央に円弧状の凹溝を形成した瓢箪形の特殊形状をなしており、中央の凹溝は前記軸部材２の係止領域２Ｂに接する一方、当該凹溝で区分された両端部の外周面は前記クランパ本体５０のテーパ部５４に接する。すなわち、前記係止転動体５１は前記軸部材２及び前記クランパ本体５０の双方に対して面接触していることになる。尚、前記係止転動体５１の形状は図示したものに限定されない。
　一方、前記保持器５２は略円筒状に形成されて、前記クランパ本体５０の貫通孔に組み付けられている。この保持器５２は前記軸部材２の係止領域２Ｂに対応して前記係止転動体５１が配置される収容孔５５を有しており、前記収容孔５５に配置された係止転動体５１は前記軸部材２の係止領域２Ｂと前記クランパ本体５０のテーパ部５４の双方に接している。
　また、図１に示すように、前記保持器５２と前記クランパ本体５０との間には、当該クランパ本体５０に対して前記保持器５２の周方向への回転を規制する回り止め部材５６が配置されている。この回り止め部材５６はボールであり、保持器５２の外周面に設けられた凹所５７（図６参照）に配置されて、その一部が当該保持器５２の外周面から突出している。前記クランパ本体５０の内周面には軸方向に沿って案内溝５８が形成されており、前記保持器５２から突出した回り止め部材５６は前記案内溝５８に遊嵌している。これにより、前記保持器５２は前記クランパ本体５０の軸方向へは移動自在で、且つ、当該クランパ本体５０の周方向へ回転不能である。尚、図１において符号５９は前記クランパ本体５０の内周面に装着されたストップリングであり、前記回り止め部材５６を係止して、前記コイルスプリング５３に押圧された前記保持器５２が前記クランパ本体５０の貫通孔から飛び出すのを防止している。
　図５に示すように、この実施形態において前記回り止め部材５６は前記保持器５２の周方向の三か所に設けられている。但し、前記クランパ本体５０に対する保持器５２の回転を防止できるのであれば、当該回り止め部材５６の個数は適宜設計変更して差し支えない。また、前記回り止め部材５６はボールに限られるものではなく、保持器５２の外周面に対して突部を直接形成してもよい。
　前記コイルスプリング５３は前記軸部材２の周囲を囲むようにして前記クランパ本体５０と当該軸部材２との間に配置されている。前記クランパ本体５０の内周面にはバネ受けリング６０が装着されており、前記コイルスプリング５３はこのバネ受けリング６０と前記保持器５２の軸方向の端面との間に圧縮された状態で配置されている。従って、コイルスプリング５３はクランパ本体５０に対して保持器５２を軸方向へ相対的に押圧しており、その押圧方向は前記係止転動体５１が前記楔状空間に食い込む方向である。すなわち、前記コイルスプリング５３が前記保持器５２に対して前記クランパ本体を軸方向へ押圧することにより、当該保持器５２の収容孔５５に配置された前記係止転動体５１は前記軸部材２の係止領域２Ｂと前記クランパ本体５０のテーパ部５４に常時圧接する。
　図６は前記保持器５２を軸方向と直交する方向から観察した図である。
　前記保持器５２は前記スプライン本体４０に固定される複数の延長固定部６１を有している。前記延長固定部６１は前記コイルスプリング５３による押圧方向へ向けて当該保持器５２の軸方向の一端に突出形成されており、前記保持器５２を前記クランパ本体５０に装着した状態では、当該延長固定部６１が前記クランパ本体５０の軸方向端部から突出している。この延長固定部６１は、前記保持器５２の周方向に関しては、前記軸部材２の係止領域２Ｂと重なる位置に設けられている。この実施形態では前記係止領域２Ｂは前記軸部材２の外周面の二か所に設けられているので、前記延長固定部６１は当該軸部材２を挟んで一対が設けられている。尚、図６において、符号６２は前記コイルスプリング５３が嵌合する係止溝である。
　図４に示すように、前記保持器５２の延長固定部６１は前記軸部材２の係止領域２Ｂに重なった位置で当該軸部材２と前記スプラインナット４との隙間に挿入され、固定ねじ６３によって前記スプライン本体４０に固定されている。これにより、前記スプラインナット４と前記クランパナット５が結合され、前記軸部材２に沿って運動する前記移動体３が完成する。
　以上のように構成された本実施形態の転動体スプライン１では、前記クランパ本体５０に対して何ら軸方向への外力を加えていない状態では、前記コイルスプリング５３の付勢力によって前記係止転動体５１が前記クランパ本体５０と前記軸部材２との間の楔状空間に押し込まれ、当該係止転動体５１は前記クランパ本体５０のテーパ部５４と前記軸部材２の係止領域２Ｂの双方に圧接している。このため、前記移動体３と前記軸部材２を相対移動させる際に、一方向への移動に対しては、前記係止転動体５１が楔状空間に食い込むことになるので、両者の相対移動は規制される。また、他方向への移動に対しては、前記係止転動体５１が楔状空間から抜け出すことになるので、前記移動体３と前記軸部材２の相対移動が許容される。
　一方、前記コイルスプリング５３の付勢力に抗して前記クランパ本体５０を前記保持器５２に対して移動させると、前記係止転動体５１が楔状空間から抜け出し、当該係止転動体５１と前記クランパ本体５０のテーパ部５４及び前記軸部材２の係止領域２Ｂの圧接状態は解除されるので、前記移動体３と前記軸部材２の相対移動の規制は解除され、当該移動体３を前記軸部材２に沿っていずれの軸方向へも自由に移動させることが可能となる。
　すなわち、前記スプラインナット４の軸方向の一端に前記クランパナット５を連結したことにより、前記軸部材２に沿った一方向への運動は規制、他方向への運動は許容する転動体スプライン１を得ることができる。
　そして、前述したように、前記スプラインナット４に具備された案内転動体２２の無限循環路４５は前記軸部材２の係止領域２Ｂと重ならない位置に設けられており、また、前記保持器５２の延長固定部６１は前記軸部材２の係止領域２Ｂと重なった位置に存在しているので、当該延長固定部６１を前記スプラインナット４と前記軸部材２との隙間に軸方向から挿入しても、前記スプラインナット４の内部において、当該延長固定部６１は前記案内転動体２２の無限循環路４５と干渉することがない。
　このため、前記延長固定部６１を前記スプラインナット４の内部に深く差し込んで、当該延長固定部６１を前記スプライン本体４０と締結することができ、両者を強固に結合して一体化することが可能となる。また、スプラインナット４及びクランパナット５の半径方向に固定用のフランジ部を突出させる必要がないので、これら両者の小径化を図ることができる。更に、前記延長固定部６１をスプラインナット４と軸部材２との間に挿入しても、当該延長固定部６１が案内転動体２２の無限循環路４５と干渉することはないので、クランパナット５とスプラインナット４をコンパクトに一体化し、全長を短くした小型の移動体を構成することが可能となる。
　尚、図を示して説明した実施形態では、前記スプラインナット４の軸方向の片側にのみ前記クランパナット５を連結したが、互いに向かい合う一対のクランパナット５を前記スプラインナット４の両端に固定してもよい。このように構成すれば、前記軸部材２に沿ったいずれの方向への前記スプラインナット４の移動についても、当該スプラインナット４の移動を任意に規制し、当該規制を解除することが可能となる。
 

Claims (3)

  1. 複数の案内転動体(22)と、
    外周面の周方向に複数の案内領域(2A)と係止領域(2B)が交互に設けられると共に当該案内領域には軸方向に沿って前記案内転動体の転走溝(20)が形成された軸部材(2)と、
    前記軸部材が挿入される貫通孔を有し、前記転走溝との間で前記案内転動体が荷重を負荷しながら転走する複数の負荷転走溝(42)を有すると共に前記案内転動体の無限循環路を有するスプラインナット(4)と、
    前記軸部材(2)の係止領域(2B)に接触すると共に当該軸部材の軸方向へ転走可能に配置された複数の係止転動体(51)と、
    前記軸部材(2)が挿入される貫通孔を有すると共に前記係止転動体(51)の収容孔(55)を有する保持器(52)と、
    前記軸部材(2)及び前記保持器(52)が挿入される貫通孔を有すると共に当該貫通孔の内周面に前記軸部材(2)の外周面との間で前記係止転動体(51)を挟み込むテーパ部(54)を有し、当該保持器(52)に対して軸方向へ移動可能に組み付けられるクランパ本体(50)と、
    前記保持器(52)と前記クランパ本体(50)との間に介装されて、前記係止転動体(51)を前記クランパ本体(50)のテーパ部と前記軸部材(2)との間に噛み込む方向へ前記クランパ本体(50)を付勢する付勢手段(53)と、を備え、
    前記スプラインナット(4)は前記軸部材(2)の係止領域(2B)と重ならない位置に前記案内転動体(22)の無限循環路を有する一方、
    前記保持器(52)は前記軸部材(2)の係止領域(2B)に重なると共に前記クランパ本体(50)の軸方向一端から突出する延長固定部(61)を有し、
    前記延長固定部(61)は前記スプラインナット(4)と前記軸部材(2)との間に挿入されて当該スプラインナット(4)に固定されていることを特徴とするクランプ機能付き転動体スプライン。
  2. 前記軸部材(2)の外周面には、軸中心を挟んで前記係止領域(2B)が一対設けられると共に、これら一対の係止領域(2B)に挟まれて前記案内領域(2A)が一対設けられていることを特徴とする請求項１記載のクランプ機能付き転動体スプライン。
  3. 各案内領域(2A)には前記転走溝(20)が２条形成され、各案内領域(2A)の2条の転走溝(20)に対応する２系統の前記案内転動体(22)の無限循環路は、当該２条の転走溝(20)を含む仮想平面上又は前記軸部材(2)の中心に対して当該仮想平面よりも外側に位置していることを特徴とする請求項２記載のクランプ機能付き転動体スプライン。
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