特許 7571155 補強ブッシュ部付きボールスプライン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-11

(45)【発行日】2024-10-22

(54)【発明の名称】補強ブッシュ部付きボールスプライン

(51)【国際特許分類】

   F16C 29/06 20060101AFI20241015BHJP

【ＦＩ】

F16C29/06

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022567411

(86)(22)【出願日】2021-04-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-08

(86)【国際出願番号】 KR2021005281

(87)【国際公開番号】W WO2021225319

(87)【国際公開日】2021-11-11

【審査請求日】2023-04-11

(31)【優先権主張番号】10-2020-0053621

(32)【優先日】2020-05-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】519441073

【氏名又は名称】ウォン エスティー カンパニー，リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】クォン，ヒョク ド

(72)【発明者】

【氏名】リ，テク ウォン

(72)【発明者】

【氏名】ソン，ギ ドン

(72)【発明者】

【氏名】ナム，ドン ヒョプ

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第０１２３６９１３（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１６９４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ ２９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凹状を呈し、かつ長手方向に沿って延びた一本以上の軌道溝（１１１）が形成された棒状のスプライン軸（１１０）と、前記スプライン軸（１１０）が挿通されてその長手方向に沿って可動となるように配備されるナット部と、前記ナット部とスプライン軸（１１０）との間に配備されて循環する複数のボール（１５０）と、を備え、
前記ナット部は、前記スプライン軸（１１０）が挿通される中空体であるナット（１２０）と、前記ナット（１２０）の長手方向の両側に配備されて前記スプライン軸（１１０）が挿通される中空体であるリテーナー（１３０）と、を備え、
前記ナット部には、スプライン部が一つ以上配備され、
前記スプライン部は、前記ナット（１２０）の内面部（１２１）に凹状にかつ長手方向に沿って形成されて軌道溝（１１１）と向かい合う負荷軌道溝（１２５）と、前記負荷軌道溝（１２５）と並ぶように長手方向に沿って形成された非負荷循環部（１２７）と、前記リテーナー（１３０）に形成されて一方の側は負荷軌道溝（１２５）の端部と向かい合い、他方の側は非負荷循環部（１２７）の端部と向かい合う湾曲陥凹状のスプライン循環溝（１３３）と、を備え、
前記ボール（１５０）の一部は、長手方向の両側のリテーナー（１３０）のスプライン循環溝（１３３）において方向切換が行われ、前記軌道溝（１１１）と前記負荷軌道溝（１２５）との間、及び前記非負荷循環部（１２７）に沿って循環移動し、
前記ナット部には、前記スプライン部と並ぶように一つ以上の補強ブッシュ部がさらに配備され、
前記ボール（１５０）の残りの一部は、前記スプライン軸（１１０）の外面に接触して転動しながら補強ブッシュ部に沿って循環移動し、
前記スプライン軸（１１０）の外面とブッシュ軌道溝（１２５－１）との間において前記ボール（１５０）に働く予圧は、前記軌道溝（１１１）と前記負荷軌道溝（１２５）との間において前記ボール（１５０）に働く予圧よりも小さくなるように組み立てられ、
前記負荷軌道溝（１２５）の長手方向の両方の端部には、広がった軌道拡張部（１２５ａ）が形成され、前記ボール（１５０）が移動しながら前記軌道拡張部（１２５ａ）に達すると、前記軌道拡張部（１２５ａ）と前記軌道溝（１１１）との間において前記ボール（１５０）の遊び量が大きくなることを特徴とする補強ブッシュ部付きボールスプライン（１００）。

【請求項2】

前記軌道溝（１１１）は複数本配備され、前記スプライン部と前記補強ブッシュ部は、それぞれ複数配備され、前記スプライン部と前記補強ブッシュ部は、交互に配備されることを特徴とする請求項１に記載の補強ブッシュ部付きボールスプライン（１００）。

【請求項3】

前記軌道溝（１１１）は、互いに配向して２本配備され、前記スプライン部もまた２つ配備され、前記補強ブッシュ部は、前記スプライン部の間に位置して２つ配備され、前記軌道溝（１１１）と前記補強ブッシュ部は９０°の位相を有することを特徴とする請求項２に記載の補強ブッシュ部付きボールスプライン（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボールスプラインに係り、さらに詳しくは、スプライン軸の剛性を向上させて寿命を延ばす補強ブッシュ部付き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、自動車産業及び半導体産業の分野において直線運動を正確に伝える直線運動軸受けの一種である。

【0003】

図１に示すように、従来のボールスプライン１０は、ボール１が納められてボール１の一方の面が晒されるように負荷軌道溝２を有し、前記負荷軌道溝２に沿って循環するボール１がリテーナー３の循環溝４に沿って非負荷循環孔５に進入しながら無限軌道が形成されてボール１が循環するようにする。

【0004】

ナット６において、ボール１が納められる負荷軌道溝２は、断面の曲率半径がボール１の半径よりも大きな円弧状に形成されてもよいが、中央の円形の中心軸の左右に同一の２つの円弧を形成するように加工した後、ボール１が納められるため、中央の円形の中心軸の左右に形成された２つの接点においてボール１が負荷軌道溝２に接触するようにしてもよい。前記ボール１が負荷軌道溝２に納められる場合にボール１が密着される２つの接点がボール１の中心において広がる角を大きくしながら、ボール１が負荷軌道溝２から抜脱されないようにし、負荷軌道溝２からリテーナー３の循環溝４に沿って非負荷循環孔５へと移動する場合に、ボール１の円滑な循環のために負荷軌道溝２の先端に湾曲面を形成する。ボール１は、移動に際して湾曲面に沿って移動するため、衝撃が生じない結果、騒音や振動が生じない。

【0005】

スプライン軸８がナット６に挿通される場合に、ナット６の内径側に突き出たボール１が嵌め込まれるように、スプライン軸８には軌道溝９が長手方向に沿って延びて凹状に形成されるので、スプライン軸８がナット６において正確にボール１によりソフトな前後運動を行うことが可能になる。ボール１の循環によってスプライン軸８の長さとは無関係に前後進動作を行うことが可能になるのである。

【0006】

スプライン軸８に形成される軌道溝９もまた、断面を円弧状にしてもよいが、負荷軌道溝２の加工方式と同じ方式にて加工することにより、ボール１は４つの接点において接触（４点接触）して転動する。

【0007】

図１において、図面符号７は、ナット６とリテーナー３との間に配備されるシールを示すものであり、４ａは、リテーナー３に配備された、内向きに突き出た循環突起を示すものである。

【0008】

図１に示すようなボールスプライン１０において、リテーナー３が結合されたナット６は、スプライン軸８に沿ってその長手方向に往復動をすることが可能であるが、スプライン軸８に対して回転することができない。

【0009】

図２は、ボールスプラインのスプライン軸とボールを示す断面図である。

【0010】

従来のボールスプライン１０は、図２における矢印「Ａ」の方向に荷重が加えられると、ナット６の歪み角度が大きくなり、軌道溝９の下部からボール１と軌道溝９との間の接点９ａへと圧力が加えられ、スプライン軸８の剛性が弱くなり、ボールスプライン１０の揺動が生じ、寿命が短くなるという不都合があった。

【0011】

このような不都合を解決するために、スプライン軸８に軌道溝９をさらに形成すると、スプライン軸８の剛性が弱くなり、軌道溝９を形成するためのコストが高騰してしまうという不都合があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は、上記のような従来の技術が抱えている不都合を解決するために案出されたものであり、補強ブッシュ部を備えてスプライン軸とボールとの接触による軌道溝の損傷を防ぎ、スプライン軸の剛性を高めて寿命を延ばす補強ブッシュ部付きボールスプラインを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記のような目的を達成するために、本発明は、凹状を呈し、かつ長手方向に沿って延びた一本以上の軌道溝が形成された棒状のスプライン軸と、前記スプライン軸が挿通されてその長手方向に沿って可動となるように配備されるナット部と、前記ナット部とスプライン軸との間に配備されて循環する複数のボールと、を備え、前記ナット部は、スプライン軸が挿通される中空体であるナットと、前記ナットの長手方向の両側に配備されてスプライン軸が挿通される中空体であるリテーナーと、を備え、前記ナット部には、スプライン部が一つ以上配備され、前記スプライン部は、ナットの内面部に凹状にかつ長手方向に沿って形成されて軌道溝と向かい合う負荷軌道溝と、前記負荷軌道溝と並ぶように長手方向に沿って形成された非負荷循環部と、前記リテーナーに形成されて一方の側は負荷軌道溝の端部と向かい合い、他方の側は非負荷循環部の端部と向かい合う湾曲陥凹状のスプライン循環溝と、を備え、前記ボールの一部は、長手方向の両側のリテーナーのスプライン循環溝において方向切換が行われ、軌道溝と負荷軌道溝との間、及び非負荷循環部に沿って循環移動し、前記ナット部には、スプライン部と並ぶように一つ以上の補強ブッシュ部がさらに配備され、前記ボールの残りの一部は、スプライン軸の外面に接触して転動しながら補強ブッシュ部に沿って循環移動することを特徴とする補強ブッシュ部付きボールスプラインを提供する。

【0014】

上記において、軌道溝は複数配備され、スプライン部と補強ブッシュ部は、それぞれ複数配備され、スプライン部と補強ブッシュ部は、交互に配備されることを特徴とする。

【0015】

上記において、軌道溝は、互いに配向して２本配備され、前記スプライン部もまた２つ配備され、前記補強ブッシュ部は、スプライン部の間に位置して２つ配備されることを特徴とする。

【0016】

上記において、補強ブッシュ部は、ナットの内面部に凹状にかつ長手方向に沿って形成されてスプライン軸の外面と向かい合うブッシュ軌道溝と前記ブッシュ軌道溝と並ぶように長手方向に沿って形成されたブッシュ循環部と、前記リテーナーに形成されて一方の側はブッシュ軌道溝の端部と向かい合い、他方の側はブッシュ循環部の端部と向かい合う湾曲陥凹状のブッシュ循環溝と、を備え、補強ブッシュ部に沿って循環移動する複数のボールは、長手方向の両側のリテーナーのブッシュ循環溝において方向切換が行われ、スプライン軸の外面とブッシュ軌道溝との間、及びブッシュ循環部に沿って循環移動することを特徴とする。

【0017】

上記において、スプライン軸の外面とブッシュ軌道溝との間においてボールに働く予圧は、軌道溝と負荷軌道溝との間においてボールに働く予圧よりも小さくなるように組み立てられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る補強ブッシュ部付きボールスプラインは、補強ブッシュ部を備えて補強ブッシュ部のボールがナットの半径方向に加えられる荷重を受け止めて軌道溝とボールとの間に圧力が加えられないことから、スプライン軸とボールとの接触による軌道溝の損傷が防がれ、スプライン軸の歪みが防がれてボールスプラインの寿命が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】従来の技術によるボールスプラインを示す分解斜視図である。

【図2】従来の技術によるボールスプラインにおけるスプライン軸とボールを示す断面図である。

【図3】本発明に係る補強ブッシュ部付きボールスプラインを示す一部省略斜視図である。

【図4】本発明であるボールスプラインに組み込まれたナットを示す斜視図である。

【図5】本発明であるボールスプラインに組み込まれたリテーナーの斜視図である。

【図6】本発明であるボールスプラインの変形例を示す一部切欠斜視図である。

【図7】本発明であるボールスプラインのスプライン軸とボールを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面に基づいて、本発明の補強ブッシュ部付きボールスプラインについて詳しく説明する。

【0021】

図３は、本発明に係る補強ブッシュ部付きボールスプラインを示す一部省略斜視図であり、図４は、本発明であるボールスプラインに組み込まれたナットを示す斜視図であり、図５は、本発明であるボールスプラインに組み込まれたリテーナーの斜視図であり、図６は、本発明であるボールスプラインの変形例を示す一部切欠斜視図であり、図７は、本発明であるボールスプラインのスプライン軸とボールを示す断面図である。

【0022】

以下では、図３のスプライン軸１１０の延長方向を「長手方向」と記載する。

【0023】

図３に示すように、本発明に係る補強ブッシュ部付きボールスプライン１００は、棒状のスプライン軸１１０と、前記スプライン軸１１０が挿通されてスプライン軸１１０の長手方向に沿って可動となるように配備されるナット部と、前記ナット部とスプライン軸１１０との間に配備されて循環する複数のボール１５０と、を備える。

【0024】

前記ナット部は、スプライン軸１１０が挿通される円筒状の中空体であるナット１２０と、前記ナット１２０の長手方向の両側に配備されてスプライン軸１１０が挿通される中空体であるリテーナー１３０と、を備える。前記ナット部は、ナット１２０とリテーナー１３０との間に図１に示す図面符号７にて示すリング状のシールをさらに備えていてもよい。

【0025】

前記ナット１２０は、軸受け鋼などの高炭素鋼から製造される。図４において、図面符号１２３は、ナット１２０の長手方向の一方または両方の端部から半径方向の外側へと突き出たつばを示すものである。

【0026】

前記リテーナー１３０は、円板から内径側の部分が打ち抜かれたドーナツ状を呈する。前記リテーナー１３０は、エンジニアリングプラスチック（ナイロン６、ナイロン６６、またはこれらにガラス繊維が混合されたもの）から製造されてもよく、ナット１２０と同様に、軸受け鋼などの金属から製造されてもよい。前記ナット１２０とリテーナー１３０との間には、図示しない中空体であるシールが介設されてもよい。前記リテーナー１３０は、図１に示すように、ボルトによってナット１２０に結合可能である。

【0027】

前記スプライン軸１１０には、凹状を呈し、かつ長手方向に沿って延びた一本以上の軌道溝１１１が形成される。前記スプライン軸１１０は、断面が円形である棒状の外面に軌道溝１１１が凹状に加工されて製造されてもよい。前記軌道溝１１１は、円周方向に沿って互いに離れて複数本形成される。図２に示すように、前記軌道溝１１１は、互いに配向する位置に２本配備されてもよい。前記スプライン軸１１０は、端部に縮径された軸取付部１１３を備えていてもよい。前記軸取付部１１３には、キー溝（図示せず）が形成され、ピニオンなどが配設される。

【0028】

前記ナット部には、スプライン部と補強ブッシュ部が一つ以上配備される。

【0029】

前記スプライン部には、前記スプライン軸１１０が挿通される中空部であるナット１２０の内面部１２１に凹状にかつ長手方向に沿って形成された一本以上の負荷軌道溝１２５と、前記負荷軌道溝１２５と並ぶように長手方向に沿って形成された一つ以上の非負荷循環部１２７と、が配備される。前記負荷軌道溝１２５と非負荷循環部１２７は、スプライン軸１１０に配備された軌道溝１１１と同数に配備される。前記非負荷循環部１２７は、ナット１２０にその長手方向に沿って形成された貫通孔として形成されてもよい。前記負荷軌道溝１２５は、前記軌道溝１１１と向かい合う位置に形成される。

【0030】

前記リテーナー１３０のナット１２０を向く面である内側面には、湾曲状に凹んだスプライン循環溝１３３が形成される。前記スプライン循環溝１３３は、一本以上形成される。前記スプライン循環溝１３３は、軌道溝１１１と同数に形成される。前記スプライン循環溝１３３の一方の側は負荷軌道溝１２５の端部と向かい合い、他方の側は非負荷循環部１２７の端部と向かい合う。

【0031】

前記複数のボール１５０の一部は、長手方向の両側のリテーナー１３０のスプライン循環溝１３３において方向切換が行われ、軌道溝１１１と負荷軌道溝１２５との間に転走し、非負荷循環部１２７に沿って循環移動する。ボール１５０の循環は、公知の技術であるため、これについての説明は省略する。

【0032】

ボール１５０は、軌道溝１１１に２点接触し、負荷軌道溝１２５に２点接触して、４点接触しながら転動してもよい。軌道溝１１１と負荷軌道溝１２５がボール１５０の半径よりも大きな曲率半径を有する円弧状に形成されて２点接触しながら転動してもよい。これは、従来の公知の技術であるため、これについての詳しい説明は省略する。

【0033】

図４に示すように、前記負荷軌道溝１２５の長手方向の両方の端部には、広がった軌道拡張部１２５ａが形成される。ボール１５０が移動しながら前記軌道拡張部１２５ａに達すると、軌道拡張部１２５ａと軌道溝１１１との間においてボール１５０の遊び量が大きくなり、リテーナー１３０のスプライン循環溝１３３への移動が円滑に行われ、それにより、ボール１５０による軌道溝１１１と負荷軌道溝１２５の損傷が抑制もしくは防止されることが可能になる。

【0034】

前記補強ブッシュ部は、前記スプライン軸１１０の軌道溝１１１の間に配備される。前記補強ブッシュ部は、複数配備される。前記補強ブッシュ部は、前記スプライン部と交互に配備される。

【0035】

以下では、前記軌道溝１１１が互いに配向して１８０°の角度をもって離れて２本形成され、前記スプライン部は、２つ配備され、前記補強ブッシュ部は、スプライン部の間に位置して２つ配備されることを例にとって説明する。

【0036】

前記補強ブッシュ部には、ナット１２０の内面部１２１に凹状にかつ長手方向に沿って形成される一本以上のブッシュ軌道溝１２５－１と、前記ブッシュ軌道溝１２５－１から離れた位置に前記ブッシュ軌道溝１２５－１と並ぶように長手方向に沿って形成された一つ以上のブッシュ循環部１２７－１と、が配備される。前記ブッシュ軌道溝１２５－１は、前記スプライン軸１１０の外面と向かい合うように配備される。前記ブッシュ循環部１２７－１は、ナット１２０にその長手方向に沿って形成された貫通孔として形成されてもよい。

【0037】

前記リテーナー１３０のナット１２０を向く面である内側面には、湾曲状に凹んだブッシュ循環溝１３３－１が形成される。前記ブッシュ循環溝１３３－１は、一本以上形成される。前記ブッシュ循環溝１３３－１は、前記スプライン循環溝１３３の間に形成される。前記ブッシュ循環溝１３３－１の一方の側はブッシュ軌道溝１２５－１の端部と向かい合い、他方の側はブッシュ循環部１２７－１の端部と向かい合う。

【0038】

前記複数のボール１５０の残りの一部は、長手方向の両側のリテーナー１３０のブッシュ循環溝１３３－１において方向切換が行われ、スプライン軸１１０の外面とブッシュ軌道溝１２５－１との間に転走し、ブッシュ循環溝１３３－１において方向切換が行われてブッシュ循環部１２７－１に導かれてブッシュ循環部１２７－１に沿って移動して循環する。

【0039】

図４に示すように、前記ブッシュ軌道溝１２５－１の長手方向の両方の端部には、広がった軌道拡張部が形成される。ボール１５０が移動しながら前記軌道拡張部に達すると、軌道拡張部１２５ａにおいてボール１５０の遊び量が大きくなり、リテーナー１３０のブッシュ循環溝１３３－１への移動が円滑に行われ、それにより、ボール１５０によるブッシュ軌道溝１２５－１の損傷が抑制もしくは防止されることが可能になる。

【0040】

図５に示すように、前記リテーナーの内面部１３１は、円筒状に形成され、前記スプライン循環溝１３３とブッシュ循環溝１３３－１は、リテーナーの内面部１３１に開口されて、内径側にリテーナーの内面部１３１に開口された内面開口部１３５を有する。したがって、前記リテーナー１３０の半径方向の内側には、リテーナーの内面部１３１から内向きに突き出た構成要素が配備されず、リテーナー１３０が移動しながら軌道溝１１１との干渉が生じないことから、軌道溝１１１との干渉によるリテーナー１３０の破損が生じない。

【0041】

本発明に係る補強ブッシュ部付きボールスプライン１００に配備されるボール１５０の直径は、ナット１２０の負荷軌道溝１２５と軌道溝１１１との間の間隔よりも大きく、かつ、ブッシュ軌道溝１２５－１とスプライン軸１１０の外面との間の間隔よりも大きく形成される。したがって、前記負荷軌道溝１２５と軌道溝１１１との間及びブッシュ軌道溝１２５－１とスプライン軸１１０の外面との間には予圧が生じる。

【0042】

前記ブッシュ軌道溝１２５－１とスプライン軸１１０の外面との間の間隔は、負荷軌道溝１２５と軌道溝１１１との間の間隔よりも大きく形成されることにより、前記スプライン軸１１０の外面とブッシュ軌道溝１２５－１との間においてボール１５０に働く予圧は、軌道溝１１１と負荷軌道溝１２５との間においてボール１５０に働く予圧よりも小さくなるように組み立てられる。前記補強ブッシュ部は、スプライン部よりも小さな予圧にて組み立てられながらも、かつ、予圧が小さくなりながらも、図７に示すように、スプライン部と９０°の位相を有して、直角方向の荷重支持能が最大限に向上し、直角方向への軌道溝１１１の形成なしに補強ブッシュ部が配備されて支持されるので、軌道溝１１１の加工によるスプライン軸１１０の剛性の低下もまた防がれる。

【0043】

したがって、本発明に係るボールスプライン１００は、補強ブッシュ部が配備されることにより、ナット１２０に働く半径方向の荷重（図７における矢印「Ａ」の方向）に対する剛性が向上し、それにより、ボールスプラインの寿命が向上するという効果がある。

【0044】

以上、本発明に係る補強ブッシュ部付きボールスプラインについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、これは、単なる例示的なものに過ぎず、当業者であれば誰でもこれから様々な変形例及び均等な他の実施形態が採用可能であるという点が理解できる筈である。よって、本発明の真の技術的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想により定められるべきである。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明に係る補強ブッシュ部付きボールスプラインは、大きな剛性を有し、寿命が延びる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】