CN219062350U - 花键组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种花键组件，花键轴包括螺母结构、花键轴及滚动体；螺母结构内形成有沿其轴向延伸设置的第一滚道，螺母结构的两端均形成有回转滚道；花键轴穿设于螺母结构，花键轴的外侧表面开设有沿其轴向延伸设置的第一圆弧沟槽，螺母结构的内侧表面开设有沿其轴向延伸设置的第二圆弧沟槽，第一圆弧沟槽与第二圆弧沟槽构成第二滚道，第一滚道的一端与第二滚道的一端通过一回转滚道连通，以使第一滚道、第二滚道及两回转滚道构成循环滚道；滚动体可滚动地设于循环滚道内，多个滚动体沿循环滚道的延伸方向依次布置，以形成循环链，滚动体在回转滚道内的滚动路径为空间曲线。本方案提供了一种能够降低花键轴的加工难度的花键组件。

Description

花键组件

技术领域

本实用新型涉及机械传动技术领域，特别涉及一种花键组件。

背景技术

直线运动装置广泛应用于工业自动化行业，随着设备精度、运行效率、静音性、寿命等要求的提高，花键组件逐渐形成了普遍应用。

花键组件借助于滚动体与精密研磨的滚动沟槽，能同时进行平滑直线运动与传递旋转力矩。由于采用了接触角设计，除了灵敏度高之外，还能大幅提升负载性能，适合于振动冲击大、定位精度要求高、高速运动性能需求高、噪音低的场合。在应用中通过调整预压，可以满足零间隙、较高的扭转刚性与力矩刚性的特点。

在相关技术中，花键组件包括螺母、花键轴及滚动体，花键轴通常为4槽圆弧式承载结构，花键轴穿设于螺母，并与螺母围合形成有供滚动体滚动的循环滚道，其中，靠近花键轴肩部的部分循环滚道为回转滚道，滚动体在回转滚道内的回转路径通常为平面曲线，导致滚动体在回转滚道内滚动的过程中发生较大的干涉，因此为了使滚动体顺利越过花键轴的肩部，需要将花键轴的沟槽设置为异形沟槽，异形沟槽包括圆弧槽和连接圆弧槽的台阶，从而导致花键轴的加工难度大。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种花键组件，旨在提供一种能够降低花键轴的加工难度的花键组件。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种花键组件，包括：

螺母结构，所述螺母结构内形成有沿其轴向延伸设置的第一滚道，所述螺母结构的两端均形成有回转滚道；

花键轴，所述花键轴穿设于所述螺母结构，所述花键轴的外侧表面开设有沿其轴向延伸设置的第一圆弧沟槽，所述螺母结构的内侧表面开设有沿其轴向延伸设置的第二圆弧沟槽，所述第一圆弧沟槽与所述第二圆弧沟槽相互连通并构成第二滚道，所述第一滚道的一端与所述第二滚道的一端通过一所述回转滚道连通，以使所述第一滚道、所述第二滚道及两所述回转滚道构成循环滚道；

滚动体，所述滚动体可滚动地设于所述循环滚道内，所述滚动体设有多个，多个所述滚动体沿所述循环滚道的延伸方向依次布置，以形成循环链，且所述滚动体在所述回转滚道内的滚动路径为空间曲线。

在本实用新型的一实施例中，定义所述滚动体的半径为R₁，则满足条件：5.00mm≤R₁≤7.00mm。

在本实用新型的一实施例中，定义所述第一圆弧沟槽的深度为H，则满足条件：0.15R₁≤H≤0.35R₁。

在本实用新型的一实施例中，定义所述空间曲线在法平面上的投影的过渡半径为R₂，则满足条件：1.2R₁≤R₂≤2.0R₂。

在本实用新型的一实施例中，所述第一滚道、所述回转滚道及所述第二滚道均设有四个，四个所述第一滚道、四个所述回转滚道以及四个所述第二滚道均沿所述螺母结构的周向间隔设置；

所述花键轴具有沿其轴向延伸设置的轴平面，所述轴平面经过所述花键轴的中轴线，其中两个所述第一圆弧沟槽位于所述轴平面的一侧，另外两个所述第一圆弧沟槽位于所述轴平面的另一侧；

定义位于所述轴平面同一侧的两个所述第一圆弧沟槽之间的夹角为β，则满足条件：40°≤β≤60°。

在本实用新型的一实施例中，位于所述轴平面同一侧的两个所述第一圆弧沟槽与另外两个所述第一圆弧沟槽关于所述轴平面镜像对称设置。

在本实用新型的一实施例中，定义所述滚动体的接触角为θ，则满足条件：40°≤θ≤45°。

在本实用新型的一实施例中，所述螺母结构包括：

螺母，所述螺母内形成有所述第一滚道，所述螺母的内侧表面开设有所述第二圆弧沟槽；

两端盖，两所述端盖分别盖设于所述螺母的两端，且每一所述端盖内形成有一所述回转滚道；所述花键轴穿设于所述端盖和所述螺母。

在本实用新型的一实施例中，所述端盖包括：

内盖，所述内盖盖设于所述螺母的一端，且所述内盖内形成有第一连通滚道和第二连通滚道，所述第一连通滚道和所述第二连通滚道分别连通所述第一滚道和所述第二滚道；

外盖，所述外盖盖设于所述内盖远离所述螺母的一侧，且所述外盖内形成有连通所述第一连通滚道和所述第二连通滚道的换向滚道，所述换向滚道与所述第一连通滚道和所述第二连通滚道构成所述回转滚道，且所述滚动体在所述换向滚道内的滚动路径为空间曲线。

在本实用新型的一实施例中，所述螺母结构的端部盖设有密封圈，所述花键轴穿设于所述密封圈。

本实用新型提出的花键组件中，通过将滚动体在回转滚道内的滚动路径设置成空间曲线的形式，有助于降低滚动体在回转滚道内滚动的过程中发生干涉的风险，从而可以直接将花键轴上的沟槽设置成圆弧形沟槽即可，也即，直接在花键轴的外侧表面开设有沿其轴向延伸设置的第一圆弧沟槽即可，从而降低了花键轴的加工难度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型花键组件一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型花键组件一实施例的侧视图；

图3为本实用新型花键组件一实施例一位置的剖视图；

图4为本实用新型花键组件一实施例另一位置的剖视图；

图5为本实用新型花键组件一实施例又一位置的剖视图；

图6为本实用新型花键组件一实施例中花键轴的剖视图；

图7为本实用新型花键组件一实施例中端盖的结构示意图；

图8为本实用新型花键组件一实施例中端盖的爆炸图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	花键组件	1233	换向滚道
10	螺母结构	20	花键轴
				11	螺母	21	第一圆弧沟槽
111	第一滚道	22	通孔
				112	第二圆弧沟槽	23	安装螺纹
113	注油孔	24	定位孔
				12	端盖	20a	第二滚道
121	内盖	20b	轴平面
				122	外盖	30	循环链
123	回转滚道	31	滚动体
				123a	空间曲线	40	密封圈
1231	第一连通滚道	50	螺钉
				1232	第二连通滚道

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种花键组件100，旨在提供一种能够降低花键轴20的加工难度的花键组件100。

以下将就本实用新型花键组件100的具体结构进行说明：

结合参阅图1至图8，在本实用新型花键组件100的一实施例中，该花键组件100包括螺母结构10、花键轴20以及滚动体31；螺母结构10内形成有沿其轴向延伸设置的第一滚道111，螺母结构10的两端均形成有回转滚道123；花键轴20穿设于螺母结构10，花键轴20的外侧表面开设有沿其轴向延伸设置的第一圆弧沟槽21，螺母结构10的内侧表面开设有沿其轴向延伸设置的第二圆弧沟槽112，第一圆弧沟槽21与第二圆弧沟槽112相互连通并构成第二滚道20a，第一滚道111的一端与第二滚道20a的一端通过一回转滚道123连通，以使第一滚道111、第二滚道20a及两回转滚道123构成循环滚道；滚动体31可滚动地设于循环滚道内，滚动体31设有多个，多个滚动体31沿循环滚道的延伸方向依次布置，以形成循环链30，且滚动体31在回转滚道123内的滚动路径为空间曲线123a。

可以理解的是，本实用新型提出的花键组件100中，通过将滚动体31在回转滚道123内的滚动路径设置成空间曲线123a的形式，有助于降低滚动体31在回转滚道123内滚动的过程中发生干涉的风险，从而可以直接将花键轴20上的沟槽设置成圆弧形沟槽即可，也即，直接在花键轴20的外侧表面开设有沿其轴向延伸设置的第一圆弧沟槽21即可，从而降低了花键轴20的加工难度。

示例性的，滚动体31可以包括但不限于滚珠。

示例性的，可以在螺母结构10的外侧表面开设有贯通至循环滚道的注油孔113，可以通过注油孔113向循环滚道内注入润滑油，润滑油将对滚动体31的表面进行润滑，从而可以减少滚动体31在高频撞击下与螺母结构10之间的摩擦。

并且，为了降低花键轴20的重量以及材料成本，可以使花键轴20的中部沿其轴向延伸开设有通孔22。

并且，为了便于花键轴20与负载连接，可以在花键轴20的其中一端部设置有安装螺纹23，以通过螺纹配合的方式实现花键轴20负载的连接。进一步地，为了提升花键轴20与负载的连接强度，可以在花键轴20的外表面开设有定位孔24，以使用定位销与定位孔24的配合实现负载与花键轴20的定位。

进一步地，结合参阅图5，在一实施例中，定义滚动体31的半径为R₁，则满足条件：5.00mm≤R₁≤7.00mm。

由于传统滚动体31的半径通常在4.76mm左右，如果还是采用传统大小的滚动体31，会导致滚动体31的接触角不足，从而无法保证花键组件100具有足够的承载能力，因此，通过增大滚动体31的半径，以将滚动体31的半径控制在5.0mm～7.0mm之间，便可以采用加大滚动体31的设计方式，来快速提升滚动体31的扭矩承载能力。

进一步地，结合参阅图6，在一实施例中，定义第一圆弧沟槽21的深度为H，则满足条件：0.15R₁≤H≤0.35R₁。

当第一圆弧沟槽21的深度过大时，滚动体31容置在第一圆弧沟槽21内的体积越多，使得滚动体31距离花键轴20的中心距离越近，这样虽然能够保证滚动体31具有足够的接触角，但是会导致滚动体31与花键轴20之间发生较大的干涉，而影响滚动体31的换向；而当第一圆弧沟槽21的深度过小时，会导致滚动体31的接触角过小，而无法保证花键组件100具有足够的承载能力；因此，通过将第一圆弧沟槽21的深度控制在0.15R₁～0.35R₁之间，便可以改善上述问题。

进一步地，结合参阅图5、图7、图8，在一实施例中，定义空间曲线123a在法平面上的投影的过渡半径为R₂，则满足条件：1.2R₁≤R₂≤2.0R₂。

如此设置，通过将空间曲线123a在法平面上的投影的过渡半径控制在滚动体31的半径的1.2～2.0倍之间，便可以有效降低滚动体31在回转滚道123内滚动的过程中发生干涉的风险，并且能够在螺母结构10同样外径的约束下，有效增加实际滚动体31的回转曲线长度，以提升滚动体31的扭矩承载能力。

进一步地，结合参阅图5和图6，在一实施例中，第一滚道111、回转滚道123及第二滚道20a均设有四个，四个第一滚道111、四个回转滚道123以及四个第二滚道20a均沿螺母结构10的周向间隔设置；花键轴20具有沿其轴向延伸设置的轴平面20b，轴平面20b经过花键轴20的中轴线，其中两个第一圆弧沟槽21位于轴平面20b的一侧，另外两个第一圆弧沟槽21位于轴平面20b的另一侧；定义位于轴平面20b同一侧的两个第一圆弧沟槽21之间的夹角为β，则满足条件：40°≤β≤60°。

如此设置，通过将花键轴20上的沟槽设置成圆弧形沟槽，并通过将位于轴平面20b同一侧的两个第一圆弧沟槽21之间的夹角控制在40°～60°之间，便可以使位于轴平面20b同一侧的两个第一圆弧沟槽21之间的夹角形成承载，同时结合较大尺寸的滚动体31，可以极大的提高了花键组件100的极限承载能力，并且使得滚动体31刚好能够通过空间曲线123a循环，且不会与第一圆弧沟槽21的两端肩部发生干涉。

进一步地，结合参阅图5，在一实施例中，位于轴平面20b同一侧的两个第一圆弧沟槽21与另外两个第一圆弧沟槽21关于轴平面20b镜像对称设置。如此设置，便可以在极大提高花键组件100的极限承载能力的同时，保证花键轴20进行直线运动的平稳性。

进一步地，结合参阅图5，在一实施例中，定义滚动体31的接触角为θ，则满足条件：40°≤θ≤45°。如此设置，通过将滚动体31的接触角控制在40°～45°之间，可以保证滚动体31传递有足够大的扭矩，以在第一圆弧沟槽21的表面形成的应力椭圆，不会爬越超过第一圆弧沟槽21的轴肩部。

进一步地，结合参阅图3和图4，在一实施例中，螺母结构10包括螺母11和两端盖12；螺母11内形成有第一滚道111，螺母11的内侧表面开设有第二圆弧沟槽112；两端盖12分别盖设于螺母11的两端，且每一端盖12内形成有一回转滚道123；花键轴20穿设于端盖12和螺母11。

如此设置，在组装过程中，便可以先将其中一个端盖12盖设在螺母11的一端，并使用紧固件将该端盖12与螺母11固定，然后将花键轴20穿设螺母11和该端盖12，并使螺母11盖设有端盖12的一端朝下，之后，向循环滚道内装入滚动体31，待滚动体31装满后，将另一端盖12固定安装在螺母11的另一端，并使用紧固件将该端盖12与螺母11固定，从而便于滚动体31的安装。

进一步地，结合参阅图3、图4、图7和图8，在一实施例中，端盖12包括内盖121和外盖122；内盖121盖设于螺母11的一端，且内盖121内形成有第一连通滚道1231和第二连通滚道1232，第一连通滚道1231和第二连通滚道1232分别连通第一滚道111和第二滚道20a；外盖122盖设于内盖121远离螺母11的一侧，且外盖122内形成有连通第一连通滚道1231和第二连通滚道1232的换向滚道1233，换向滚道1233与第一连通滚道1231和第二连通滚道1232构成回转滚道123，且滚动体31在换向滚道1233内的滚动路径为空间曲线123a。

如此设置，在组装过程中，便可以先将一个端盖12的内盖121和外盖122依次安装在螺母11的一端，然后将花键轴20穿设螺母11和该端盖12，并使螺母11盖设有端盖12的一端朝下，之后，向循环滚道内装入滚动体31，待第一滚道111、第二滚道20a以及连接在螺母11上的端盖12的回转滚道123填满后，将另外一个端盖12的内盖121安装在螺母11的另一端，再将剩下的滚动体31装入该回转滚动内，此时，该部分滚动体31可以承载在内盖121上，以防止该部分滚动体31发生掉落，然后将另外一个端盖12的外盖122安装在内盖121远离螺母11的一侧即可。

进一步地，结合参阅图1至图3，在一实施例中，螺母结构10的端部盖设有密封圈40，花键轴20穿设于密封圈40。如此设置，通过在螺母结构10的端部盖设有密封圈40，便可以降低循环滚道内的润滑油向外渗漏的风险。

示例性的，可以使用螺钉50将密封圈40固定安装在螺母结构10上，以防止密封圈40发生脱落，而影响密封效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种花键组件，其特征在于，包括：

螺母结构，所述螺母结构内形成有沿其轴向延伸设置的第一滚道，所述螺母结构的两端均形成有回转滚道；

花键轴，所述花键轴穿设于所述螺母结构，所述花键轴的外侧表面开设有沿其轴向延伸设置的第一圆弧沟槽，所述螺母结构的内侧表面开设有沿其轴向延伸设置的第二圆弧沟槽，所述第一圆弧沟槽与所述第二圆弧沟槽相互连通并构成第二滚道，所述第一滚道的一端与所述第二滚道的一端通过一所述回转滚道连通，以使所述第一滚道、所述第二滚道及两所述回转滚道构成循环滚道；

滚动体，所述滚动体可滚动地设于所述循环滚道内，所述滚动体设有多个，多个所述滚动体沿所述循环滚道的延伸方向依次布置，以形成循环链，且所述滚动体在所述回转滚道内的滚动路径为空间曲线。

2.如权利要求1所述的花键组件，其特征在于，定义所述滚动体的半径为R₁，则满足条件：5.00mm≤R₁≤7.00mm。

3.如权利要求2所述的花键组件，其特征在于，定义所述第一圆弧沟槽的深度为H，则满足条件：0.15R₁≤H≤0.35R₁。

4.如权利要求2所述的花键组件，其特征在于，定义所述空间曲线在法平面上的投影的过渡半径为R₂，则满足条件：1.2R₁≤R₂≤2.0R₂。

5.如权利要求1所述的花键组件，其特征在于，所述第一滚道、所述回转滚道及所述第二滚道均设有四个，四个所述第一滚道、四个所述回转滚道以及四个所述第二滚道均沿所述螺母结构的周向间隔设置；

所述花键轴具有沿其轴向延伸设置的轴平面，所述轴平面经过所述花键轴的中轴线，其中两个所述第一圆弧沟槽位于所述轴平面的一侧，另外两个所述第一圆弧沟槽位于所述轴平面的另一侧；

定义位于所述轴平面同一侧的两个所述第一圆弧沟槽之间的夹角为β，则满足条件：40°≤β≤60°。

6.如权利要求5所述的花键组件，其特征在于，位于所述轴平面同一侧的两个所述第一圆弧沟槽与另外两个所述第一圆弧沟槽关于所述轴平面镜像对称设置。

7.如权利要求1所述的花键组件，其特征在于，定义所述滚动体的接触角为θ，则满足条件：40°≤θ≤45°。

8.如权利要求1所述的花键组件，其特征在于，所述螺母结构包括：

螺母，所述螺母内形成有所述第一滚道，所述螺母的内侧表面开设有所述第二圆弧沟槽；

两端盖，两所述端盖分别盖设于所述螺母的两端，且每一所述端盖内形成有一所述回转滚道；所述花键轴穿设于所述端盖和所述螺母。

9.如权利要求8所述的花键组件，其特征在于，所述端盖包括：

内盖，所述内盖盖设于所述螺母的一端，且所述内盖内形成有第一连通滚道和第二连通滚道，所述第一连通滚道和所述第二连通滚道分别连通所述第一滚道和所述第二滚道；

外盖，所述外盖盖设于所述内盖远离所述螺母的一侧，且所述外盖内形成有连通所述第一连通滚道和所述第二连通滚道的换向滚道，所述换向滚道与所述第一连通滚道和所述第二连通滚道构成所述回转滚道，且所述滚动体在所述换向滚道内的滚动路径为空间曲线。

10.如权利要求1至9中任一项所述的花键组件，其特征在于，所述螺母结构的端部盖设有密封圈，所述花键轴穿设于所述密封圈。

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