リニア軸受組立体とそれを用いたリニアソレノイドバルブ

【課題】外輪と可動軸が摺動自在に動くことを可能とするリニア軸受組立体を提供する。
【解決手段】軸受保持器５０は、素材６０が幅が一様な帯板の七等配になるように成形されている。帯板には、鋼球を嵌装する鋼球保持ポケット６１乃至６４が形成されている。
鋼球保持ポケット６１乃至６３は帯板の稜線部を中心にして長辺が円周方向に指向する略矩形状に形成され、長辺方向に略矩形状の一対の突起が対向して形成され、かつ内方に折れ曲げて鋼球保持ポペット６１乃至６３に嵌装された鋼球の脱落を防止している。鋼球保持ポケット６４は略円形状に形成され、円周方向に４箇所に突起が形成され、うち２箇所の突起は外方に折れ曲がり、他の２箇所は内方に折れ曲がって鋼球保持ポケット６４に嵌装された鋼球の脱落を防止している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニア軸受組立体とそれを用いたリニアソレノイドバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアソレノイドバルブに用いたリニア軸受用保持器は、保持器でボールを転動自在な状態で保持しているが、この種の保持器は樹脂性材料を射出成形金型あるいは機械加工により形成している（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−１０２２号公報
【特許文献２】特開平５−１２６２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献1及び特許文献２の示す保持器は樹脂成形によって製造する場合には、円筒状の部品であり、鋼球保持ポケットを形成する金型を周方向にスライドさせる必要があるため、金型が複雑になりコストアップとなる。また、旋盤など切削加工で製造する場合は、加工が複雑であり同様にコストアップとなる。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、アクチュエータ等を駆動する、あるいは駆動される可動軸と、可動軸と同軸上に配置された円筒体に垂直な円周上に等間隔に配置された軸受鋼球保持ポケットを有する軸受保持器(ケージ)と、保持器の鋼球保持ポケットに転動自在な状態で保持され主軸と当接する軸受鋼球と、主軸と同軸上に配置され前述の軸受鋼球と当接する円筒状の外輪と、を有し、外輪と可動軸が摺動自在に移動することを可能とするリニア軸受組立体及びそれを用いたリニアソレノイドバルブ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】
【０００５】
上記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、
正多角形に成形された軸受保持器と、
前記軸受保持器の各面の角部に成形された略矩形状の第一の鋼球保持ポケットと、
前記軸受保持器の各面上に成形された略円形状の第二の鋼球保持ポケットと、
前記第一の鋼球保持ポケットに近接して設けられた鋼球押さえ逃げと、
前記第一の鋼球保持ポケットに前記各面の幅方向に形成された第一の突起と、
前記第二の鋼球保持ポケットに前記各面の軸心方向及び該軸心方向に直交する幅方向に形成された略矩形状の第二及び第三の突起と、
を備え、
第一の突起は前記各面に対して内方に折れ曲げ、前記第二の突起は各面に対して内方に折れ曲げ、前記第三の突起は前記各面に対して外方に折れ曲げ、前記第一及び第二の鋼球保持ポケットに鋼球を嵌装すると共に、前記第一乃至第三の突起により前記鋼球を回転自在に支承することを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、多角形柱の平面部および角部に鋼球保持ポケットを配置できるため、鋼球の位相をずらして配置することが可能である。さらに、角部を利用して鋼球を保持することにより、曲げ加工による鋼球押さえ部の設置箇所を低減することが可能になり、構造がシンプルで製造が容易になることでコストを下げることができる。
請求項２記載の前記リニア軸受組立体において、
前記軸受保持器は対向する前記第一の鋼球保持ポケットの軸心方向の外方にそれぞれ該第一の鋼球保持ポケット、前記第二の鋼球保持ポケットを配置したので、リニアソレノイドバルブのシャフトを支持するリニア軸受のガタつきを低減することができるので、好適である。
【０００７】
請求項３記載の発明は、供給ポート、出力ポート、ドレーンポート及びフィードバック圧室を有する弁スリーブ内をスプールが摺動自在に案内される調圧弁部と、
外周にリニア軸受組立体を配置したコアの中央孔にリニア型転がりベアリングを介してシャフトが摺動自在に支持される電磁石部と、
から構成され、前記スプールに前記シャフトが当接する状態で前記調圧弁部と前記電磁石部とが一体に連結・固定されており、前記電磁石部による荷重と出力圧フィードバック荷重とを作用して、これら荷重をバランスされることにより、供給圧を前記電磁石部への入力信号に対応した出力圧に調整して出力するリニアソレノイドバルブにおいて、前記リニア型転がりベアリングを正多角形のリニア軸受組立体で形成したことを特徴とする。
本発明によれば、プレス加工による薄板の多角形のリニア軸受組立体を用いるため、従来のリニア軸受組立体と比較して軸受保持器が薄いことにより、リニア軸受組立体の移動時に流体から受ける抵抗を低減でき、シャフトの応答性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、多角形柱の平面部および角部に鋼球保持ポケットを配置できるため、鋼球の位相をずらして配置することが可能である。さらに、角部を利用して鋼球を保持することにより、曲げ加工による鋼球押さえ部の設置箇所を低減することが可能になり、構造がシンプルで製造が容易になるため、コストを下げることができる。
さらに、プレス加工による薄板の多角形のリニア軸受組立体を用いるため、該リニア軸受組立体の移動時の流体抵抗を低減できるため、リニアソレノイドバルブの応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係るリニアソレノイドバルブの概略構造を示す縦断面図である。
【図２】図１のリニア軸受組立体の要部拡大詳細図である。
【図３】図１のリニア軸受保持器の外形図である。
【図４】リニア軸受保持器の展開図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線の断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線の断面図である。
【図７】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。
【図８】図３の第一の鋼球保持ポケットの要部拡大斜視図である。
【図９】図３の第二の鋼球保持ポケットの要部拡大斜視図である。
【図１０】（ａ）は第二の実施の形態に係るリニア軸受組立体の外形図である。（ｂ）は（ａ）の素材の展開図である。
【図１１】（ａ）は第三の実施の形態に係るリニア軸受組立体の外形図である。（ｂ）は（ａ）の素材の展開図である。
【図１２】（ａ）は第四の実施の形態に係るリニア軸受組立体の外形図である。（ｂ）は（ａ）の素材の展開図である。
【図１３】（ａ）は第五の実施の形態に係るリニア軸受組立体の外形図である。（ｂ）は（ａ）の概略側面図である。（ｃ）は（ａ）の素材の展開図である。
【図１４】（ａ）は第六の実施の形態に係るリニア軸受組立体の外形図である。（ｂ）は（ａ）の概略側面図である。（ｃ）は（ａ）の素材の展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のリニアソレノイドバルブの実施の形態を挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係るリニアソレノイドバルブ１０の概略構造を示す縦断面図である。
図１に示すように、リニアソレノイドバルブ１０は調圧弁部１２及び電磁石部１３から構成されている。さらに、調圧弁部１２は、弁スリーブ１５及びスプール１６を備えており、前記弁スリーブ１５は、その内部軸方向にスプリング１７を収容する孔１９と、それに続いてスプール１６を摺動案内する大径の案内孔２０及び小径の案内孔２１が貫通して形成されている。
【００１１】
そして、上記案内孔２０に対応する弁スリーブ１５の外周部には半径方向に開口したドレーンポート２２、出力ポート２３及び供給ポート２５が順次形成されており、かつこれらポートの案内孔部分には環状溝がそれぞれ形成されている。
また、参照符号２６で示すものは、後述するスプール段差によるフィードバック圧室を形成するもので、油路と連通せずに閉塞されている。また参照符号２７は、室２９の油圧変化を逃がすための開放通路であり、さらに参照符号２８はスプリング用孔１９の開放通路である。
【００１２】
また、スプール１６は、前記大径の案内孔２０に摺接する２個のランド部３０，３１及び前記小径の案内孔２１に摺接する１個のランド部３２を有している。スリーブ１５には出力ポート２３とフィードバック圧室２６とを連通する油路（図示しない）が形成されている。そして、他方の大径ランド部３０は、出力ポート２３及びドレーンポート２２を絞り連通して、出力ポート２３の出力圧が所定圧以上になることを規制し、また一方の大径ランド部３１は、供給ポート２５と出力ポート２３とを絞り連通して、供給ポート２５からの供給圧をスプール１６の位置に対応した圧力に調圧して出力ポート２３から出力圧として出力する。
【００１３】
なお、これらポート及びランド部はオーバーラップにて形成され、通常時は、供給ポート２５と出力ポート２３との絞り連通のみにより調圧される。また、一方の大径ランド部３１とそれに隣接する小径ランド部３２により、面積差によるフィードバック圧室２６が形成されており、該室２６にフィードバック圧用の油孔（図示しない）から出力圧が供給され、スプール１６をスプリング１７に抗する方向にフィードバック圧を作用する。さらに、スプール１６は、その一端にスプリング保持用突起部１６ａが形成されていると共に、他端に所定長さの足部１６ｂが形成されている。
【００１４】
前記弁スリーブ１５における孔１９の後端部分にはネジ１９ａが形成されており、該ネジ１９ａに調整ボルト３３が螺合している。そして、該調整ボルト３３と前記スプール１６のスプリング保持用突起部１６ａとの間にはスプリング１７が縮設されており、該スプリング１７の弾発力は調整ボルト３３を回転することにより調整される。
また、弁スリーブ１５の前端側は、外径方向に拡がったフランジ部１５ａとなっており、該フランジ部１５ａにて調圧弁部１２が電磁石部４３に固定されている。
【００１５】
一方、電磁石部１３は、円筒形状のコア４０及び該コア４０の外周部に配設されたコイル組立体４１を有しており、コイル組立体４１にはコネクタ４２を介して所定電流が供給されて、電磁石４３を構成している。さらに、コア４０はその調圧弁部側がフランジ部４０ａになっており、またコア４０の中央孔４４にはリニア軸受組立体４５を介してシャフト４６が摺動自在に支持されている。該シャフト４６の一端は、前記調圧弁部１２のスプール１６に当接している。
【００１６】
また、シャフト４６の一端はスプール１６の足部１６ｂに当接しており、プランジャ４８の作動によりスプール１６と協動するようになっている。また、該シャフト４６の他端部（図１で右端）にはプランジャ４８が一体に固定されており、該プランジャ４８は、前記電磁石４３に吸引されて軸方向に移動しう得る。
【００１７】
図２は、リニアソレノイドバルブ１０に使用した第一の実施の形態に係るリニア軸受組立体４５の構造を示す概略図で、該リニア軸受組立体４５は、軸受保持器５０と、該軸受保持器５０に嵌装される鋼球５１と、を備える。
本実施例ではリニア軸受組立体４５は、リニアソレノイドバルブ１０の電磁力特性の要求により、シャフト４６の外径はφ４mm、コア４０の内径はφ７mmに確保する必要があるから、鋼球５１の径はφ１．５mmに決定される。
【００１８】
また、シャフト４６の径方向に1列に配置する鋼球５１の数は、耐久性の観点から数が多いほうが望ましいため、本実施の形態に係るリニアソレノイドバルブ１０では配置可能な最大数である7個を1列とし、３６０／７度毎に均等に配置される構造とし、図２に示すように径方向に4列のリニア軸受、すなわち参照符号５２乃至５５で示されるリニア軸受を設けている。
【００１９】
さらに、リニア軸受は一般にシャフトのガタつきを低減する目的として、互いに異なる列のボール配置の角度位相をずらす方法が用いられているが、本実施のリニア軸受組立体４５では、図２に示すようにリニア軸受５２乃至５４は同一位相に設けられ、リニア軸受５５の鋼球は前記リニア軸受５２乃至５４の鋼球の間に配置されように、位相を３６０／１４度ずらして設けることで位相をずらしている。
【００２０】
図３は、軸受保持器５０の概略構造を示す外形図であり、図４は展開図を示す。
図３に示すように軸受保持器５０は、ステンレス材料の薄板、例えば板厚０．１５ｍｍを正七角形に成形されている。
図４に示すように、軸受保持器５０を正七角形に成形する前の素材６０は幅が一様な帯板６０ａ乃至６０ｇの七等配になるように区分される。
リニア軸受５２には、鋼球５１を帯板６０ａ乃至６０ｇに嵌装する略矩形状の鋼球保持ポケット（第一の鋼球保持ポケット）６１ａ乃至６１ｇが形成されている。
【００２１】
前記鋼球保持ポケット６１ａ乃至６１ｇは帯板６０ａ乃至６０ｇ間の角部６９（図５参照）を中心にして長辺が円周方向（図４において縦方向）に指向する開口部に形成され、前記鋼球保持ポケット６１ａ乃至６１ｇには、図５に示すように該鋼球保持ポケット６１ａ乃至６１ｇの長辺方向に略矩形状の一対の突起６５ａ乃至６５ｇ（第一の突起）が対向して形成され、かつ鋼球５１に接触しないような寸法に斜め内方に折れ曲げることにより、鋼球５１を回転可能な状態で保持している。よって、鋼球５１の鋼球押さえの機能を備えて該鋼球５１の脱落を防止している。
【００２２】
また、図６及び図８に示すように、鋼球保持ポケット６１a乃至６１gにおいては帯板６０a乃至６０gの折れ曲げ部の角部６９により形成される長さAを、鋼球５１の径Bより小さくなるように形成し、該鋼球５１の外径側への脱落を防止して鋼球５１を回転可能な状態で保持することが出来る。
さらに、リニア軸受５２には鋼球５１を鋼球保持ポケット６１ａ乃至６１ｇに嵌装する際に、軸心方向に変形して逃げる必要があるため、鋼球保持ポケット６１ａ乃至６１ｇには該鋼球保持ポケット６１ａ乃至６１ｇに近接して鋼球押さえ逃げ６６a乃至６６ｇ（図４参照）が形成されている。よって、鋼球保持ポケット６１ａ乃至６１ｇは、鋼球押さえ逃げ６６a乃至６６を含む。
【００２３】
同様に、リニア軸受５３及び５４にも鋼球５１を帯板６０ａ乃至６０ｇに嵌装する鋼球保持ポケット（第一の鋼球保持ポケット）６２ａ乃至６２ｇ，６３ａ乃至６３ｇが形成され、これらの鋼球保持ポケット６２ａ乃至６２ｇ，６３ａ乃至６３ｇにはリニア軸受５２に同様に突起６５a乃至６５ｇが設けられ、かつ鋼球押さえ逃げ６６ａ乃至６６ｇが設けられている。
なお図４に示す展開図には、リニア軸受５３及び５４に形成される突起６５ａ乃至６５ｇの符号の記載は省略する。
【００２４】
一方、リニア軸受５５は図４に示すように、鋼球５１を帯板６０ａ乃至６０ｇに嵌装する略円形状の開口部を有する鋼球保持ポケット（第二の鋼球保持ポケット）６４ａ乃至６４ｇが形成され、該鋼球保持ポケット６４ａ乃至６４ｇには軸心方向及び該軸心方向に直交する幅方向に一対の略矩形状の突起６７ａ乃至６７ｇ（第二の突起），６８ａ乃至６８ｇ（第三の突起）が形成されている。
【００２５】
図７及び図９に示すように、突起６７ａ乃至６７ｇは帯板６０ａ乃至６０ｇの各面に対して軸心方向の内方に折り曲げており、突起６８ａ乃至６８ｇは帯板６０ａ及び６０ｇの各面に対して幅方向の内方に折り曲げている。この場合、突起６７ａ乃至６７ｇ及び突起６８ａ乃至６８ｇはその先端部を鋼球５１の外径より小さくすることにより該鋼球５１の脱落を防止し、かつ鋼球５１の外径が接触しないような寸法、すなわちシャフト４６およびコア４０の中央孔４４の内周面（図１参照）と鋼球５１が接する状態で組付け完了した状態で、鋼球押さえ（突起６７ａ乃至６７ｇ及び突起６８ａ乃至６８ｇ）から浮いているような寸法に斜めに折り曲げることにより、鋼球５１を回転可能に保持する機能を有する。
【００２６】
次にリニア軸受組立体４５の成形、組立順序について説明する。
図３に示す軸受保持器５０に成形する場合について説明する。先ず、ステンレス材料の薄板、例えば板厚０．１５ｍｍを正七角形に形状に成形するために、図４に示すように素材６０を矩形状に形成する。
ここで、素材６０の大きさは、前述したようにリニアソレノイドバルブ１０におけるシャフト４６の外径はφ４mm、コア４０の内径はφ７mm、鋼球５１の径はφ１．５mmよりなる軸受保持器５０に形成されているので、図４に示す素材６０の大きさは実際の大きさに対しておよそ２．５倍に拡大した状態を示している。
【００２７】
次いで、素材６０をプレス加工により図４に示す形状に成形した後に、プレスにより図３に示す素材６０を正七角形の形状を有する軸受保持器５０に成形する。
なお、図３において鋼球保持ポケット６１乃至６４、突起６５、６７、６８、鋼球押さえ逃げ６６に付与される詳細の符号は省略する。
そして、軸受保持器５０に形成された鋼球保持ポケット６１乃至６４に鋼球５１を嵌装
し回転可能なように組み付ける。
【００２８】
本発明の第一の実施の形態に係るリニア軸受組立体４５によれば、多角形柱の平面部および角部に鋼球保持ポケットを配置できるため、鋼球の位相をずらして配置することが可能である。
実施の形態に係るリニア軸受組立体４５では1列のみ位相をずらしているが、必要に応じ、配列を容易に変更できることは言うまでもない。
さらに、リニア軸受組立体４５の角部を利用して鋼球を保持することにより、曲げ加工による鋼球押さえ部の設置箇所を低減することが可能になり、構造がシンプルで製造が容易になる。
また、第一の実施の形態では鋼球保持ポケット６４の鋼球押さえ、すなわち突起６７ａ，６７ａ，及び６８ａ，６８ａをそれぞれ一組として円周方向に二箇所を設け、一組を内側に曲げ、他の一組を外側に曲げて設けているが、突起６７ａ，６７ａ，及び６８ａ，６８ａ（鋼球押さえ）は少なくとも2個以上を一組とし、内側および外側に一組以上設けてもよい。
【００２９】
図１０乃至図１４はリニア軸受組立体４５の第二乃至第六の実施の形態に係る概略構造図で、図１０乃至図１４中、図２の構成要素と同一の構成要素については同一符号を付して詳細な説明を省略する。なお、図１０乃至図１４において鋼球５１は図示を省略する。
図１０は素材６０を正七角形に成形して各面上に鋼球保持ポケット６３を軸心方向に左右対称位置に設け、該鋼球保持ポケット６３の外方に鋼球保持ポケット６４を配置したリニア軸受組立体７０を示す。
【００３０】
図１１は素材６０を正七角形に成形して各面上に鋼球押さえ逃げ６６，鋼球保持ポケット６３，６４をこの順序で配置して一組にし、これらを同一方向に二組設けたリニア軸受組立体７５を示す。
図１２は素材６０を正七角形に成形して各面上に鋼球保持ポケット６４を軸心方向に左右対称位置に設け、該鋼球保持ポケット６４の外方に鋼球保持ポケット６３を配置したリニア軸受組立体８０を示す。
【００３１】
図１３は素材６０を正五角形に成形して各面上に鋼球保持ポケット６３を軸心方向に左右対称位置に設け、該鋼球保持ポケット６３の外方にそれぞれ鋼球保持ポケット６３，６４を配置したリニア軸受組立体８５を示す。
体８５を示す。
図１４は素材６０を正九角形に成形したリニア軸受組立体９０を示し、鋼球保持ポケットの配置は図１３に同じである。
【００３２】
本実施の形態に係るリニアソレノイドバルブ１０は、リニア軸受組立体４５を使用することにより、シャフト４６に保持されたプランジャ４８がコア４０に対し摺動自在に移動し、電磁石部１３により発生する電磁力を調圧弁部１２のスプール１６に伝え、該スプール１６を電磁力で作動させることが可能となる。
実施例では、スプール１６が弁スリーブ１５に対し相対的に軸心方向に移動し、供給ポート２５から流入する流体、及びドレーンポート２２から排出する流体の流れを調整することで出力ポート２３の圧力が調整される。
【符号の説明】
【００３３】
１０リニアソレノイドバルブ１２調圧弁部
１３電磁石部１５弁スリーブ
１６スプール２２ドレーンポート
２３出力ポート２５供給ポート
４５、７０、７５、８０、８５、９０リニア軸受組立体
４６シャフト４７コイルケース
４８プランジャ５０軸受保持器
５１鋼球５２〜５５リニア軸受
６０素材６１〜６４鋼球保持ポケット
６５、６７、６８突起６６鋼球押さえ逃げ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
正多角形に成形された軸受保持器と、
前記軸受保持器の各面の角部に成形された略矩形状の第一の鋼球保持ポケットと、
前記軸受保持器の各面上に成形された略円形状の第二の鋼球保持ポケットと、
前記第一の鋼球保持ポケットに近接して設けられた鋼球押さえ逃げと、
前記第一の鋼球保持ポケットに前記各面の幅方向に形成された第一の突起と、
前記第二の鋼球保持ポケットに前記各面の軸心方向及び該軸心方向に直交する幅方向に形成された略矩形状の第二及び第三の突起と、
を備え、
第一の突起は前記各面に対して内方に折れ曲げ、前記第二の突起は各面に対して内方に折れ曲げ、前記第三の突起は前記各面に対して外方に折れ曲げ、前記第一及び第二の鋼球保持ポケットに鋼球を嵌装すると共に、前記第一乃至第三の突起により前記鋼球を回転自在に支承することを特徴とするリニア軸受組立体。
【請求項２】
請求項1記載のリニア軸受組立体において、
前記軸受保持器は対向する前記第一の鋼球保持ポケットの軸心方向の外方にそれぞれ該第一の鋼球保持ポケット、前記第二の鋼球保持ポケットを配置したことを特徴とするリニア軸受組立体。
【請求項３】
供給ポート、出力ポート、ドレーンポート及びフィードバック圧室を有する弁スリーブ内をスプールが摺動自在に案内される調圧弁部と、
外周にリニア軸受組立体を配置したコアの中央孔にリニア型転がりベアリングを介してシャフトが摺動自在に支持される電磁石部と、
から構成され、前記スプールに前記シャフトが当接する状態で前記調圧弁部と前記電磁石部とが一体に連結・固定されており、前記電磁石部による荷重と出力圧フィードバック荷重とを作用して、これら荷重をバランスされることにより、供給圧を前記電磁石部への入力信号に対応した出力圧に調整して出力するリニアソレノイドバルブにおいて、前記リニア型転がりベアリングを薄板の正多角形のリニア軸受体で形成したことを特徴とするリニアソレノイドバルブ。

【図１】