JP2010112513A - Ball spline - Google Patents

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Yuichi Yoshioka
祐一 吉岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ball spline improving the service life by preventing edge stress when the moment is applied. <P>SOLUTION: A ball spline outer cylinder 4 is formed in a barrel shape, and is fitted in a cylindrical surface 16 formed in an inner periphery of a housing 6 through a cylindrical elastic supporting body 13 having a cylindrical outer peripheral surface 22 and a barrel shaped inner peripheral surface 21. Key grooves 17 and 18 are respectively formed on an outer peripheral surface 15 of the ball spline outer cylinder 4 and the inner peripheral surface 16 of the housing 6, and an inward protruding part 23 and an outward protruding part 24 fitted in the key grooves 17 and 18 are provided on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the elastic supporting body 13. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、ボールスプラインに関し、特に、モーメントを受けやすい条件下で使用されるボールスプラインに関する。   The present invention relates to a ball spline, and more particularly to a ball spline used under a condition that is susceptible to a moment.

ボールスプラインはボールねじと組み合わされて、電動アクチュエータ用や緩衝器用としてよく使用されており、例えば、特許文献1には、ボールねじナットにモータを接続することで、ボールねじナットが回転して、上下にのびるねじ軸が軸方向に直線移動する形態とされたボールねじを緩衝器に適用することが開示されている。
特開2005−264992号公報
Ball splines are often used for electric actuators and shock absorbers in combination with ball screws. For example, in Patent Document 1, a ball screw nut rotates by connecting a motor to the ball screw nut. It is disclosed that a ball screw having a configuration in which a screw shaft extending vertically moves linearly in an axial direction is applied to a shock absorber.
JP 2005-264992 A

ボールスプライン付きボールねじを使用するアクチュエータや緩衝器では、ねじ軸の端部に横力(軸方向に直交する方向の力)が作用することがあり、この場合には、モーメントによるエッジ応力の発生によって、ボールスプライン外筒の端部、軌道部などが傷つく可能性があり、その保護が課題となっている。   In actuators and shock absorbers that use ball screws with ball splines, lateral force (force in the direction perpendicular to the axial direction) may act on the end of the screw shaft. In this case, edge stress is generated by the moment. As a result, the end of the ball spline outer cylinder, the raceway and the like may be damaged, and the protection thereof is an issue.

この発明の目的は、モーメントを受けた場合のエッジ応力が防止されることで、寿命を向上させたボールスプラインを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a ball spline having an improved life by preventing edge stress when a moment is applied.

この発明によるボールスプラインは、スプライン軌道が設けられた軸と、ボールを介して軸に嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えているボールスプラインにおいて、ボールスプライン外筒は、樽型に形成されて、ハウジング内周に形成された円筒面内に、外周面が円筒面、内周面が樽型とされた筒状弾性支持体を介して嵌め入れられていることを特徴とするものである。   A ball spline according to the present invention is a ball spline comprising a shaft provided with a spline track and a ball spline outer tube fitted to the shaft via a ball. The ball spline outer tube is formed in a barrel shape. The cylindrical inner surface formed on the inner periphery of the housing is fitted through a cylindrical elastic support body having an outer peripheral surface of a cylindrical surface and an inner peripheral surface of a barrel shape.

ボールスプライン外筒では、両端部に戻し通路が形成されることから、スプライン軌道は、この両端部を除く部分に設けられる。従来、ボールスプライン外筒の外周面は、全体が同じ径の円筒面とされていたが、この発明によるボールスプラインでは、両端部の外径が中央部の外径よりも小さい樽型とされる。   In the ball spline outer cylinder, a return passage is formed at both ends, so the spline track is provided in a portion excluding both ends. Conventionally, the outer peripheral surface of the ball spline outer cylinder is a cylindrical surface having the same diameter as a whole. However, in the ball spline according to the present invention, the outer diameter of both end portions is a barrel shape smaller than the outer diameter of the central portion. .

樽型の外周面および内周面は、例えば、球面の両側部分を互いに平行な面によって切り落とした形状とすることで得ることができるが、球面に限られるものではなく、横断面が円形であってその径が軸方向中央部において最大で軸方向外側に行くに連れて連続的に減少していくものであればよい。また、樽型の外周面および内周面は、通常、その上下(または前後)を逆にしても同じ性能となるように軸方向の中央を通る面に対して対称に形成されるが、必ずしも対称である必要はなく、最大径の位置を基準にして、軸方向一方側が他方側よりも長くされてもよい。   The barrel-shaped outer peripheral surface and inner peripheral surface can be obtained, for example, by making the both side portions of the spherical surface cut by parallel surfaces, but the shape is not limited to the spherical surface, and the cross section is circular. Any diameter may be used as long as the diameter continuously increases toward the outer side in the axial direction at the maximum in the axial central portion. In addition, the barrel-shaped outer peripheral surface and the inner peripheral surface are usually formed symmetrically with respect to a plane passing through the center in the axial direction so that the same performance can be obtained even if the top and bottom (or front and back) are reversed. It is not necessary to be symmetric, and the one side in the axial direction may be longer than the other side based on the position of the maximum diameter.

ボールスプライン外筒は、通常状態(過大な横力が作用しない場合)には、ハウジングに対して回転しないように支持される。これには、例えば、弾性支持体とボールスプライン外筒との間の摩擦力および弾性支持体とハウジングとの間の摩擦力を利用してもよく、また、従来と同様に、金属製のキーを使用して、弾性支持体を径方向に貫通するキーの一側がボールスプライン外筒に、他側がハウジングに嵌め入れられるようにしてもよく、その他、適宜な方法によることができる。   The ball spline outer cylinder is supported so as not to rotate with respect to the housing in a normal state (when an excessive lateral force does not act). For this, for example, a frictional force between the elastic support and the ball spline outer cylinder and a frictional force between the elastic support and the housing may be used. , One side of the key penetrating the elastic support member in the radial direction may be fitted into the ball spline outer cylinder, and the other side may be fitted into the housing.

この発明のボールスプラインによると、ボールスプライン外筒が樽型とされていることで、ボールスプライン外筒の外周側での荷重負荷位置が、従来のものに比べて、中央に近くなっており、モーメントを受けた場合のエッジ応力が防止され、ボールスプラインの寿命が向上する。また、ボールスプライン外筒が樽型とされて、弾性支持体を介してハウジングに支持されていることから、ボールスプライン外筒に作用する横力が小さい場合、ボールスプライン外筒は、軸と同心の状態を維持して、軸の回転を防止して軸の直線移動を案内する。そして、ボールスプライン外筒に大きな横力が作用した場合、ボールスプライン外筒は、弾性支持体を弾性変形させることで、軸方向に対して自由に傾くことができる。これにより、ハウジングから作用する荷重が緩和され、スプライン軌道の圧痕が防止される。また、過大なモーメントの発生も防止されるので、スプライン軌道の端部における剥離等の損傷も防止され、ボールスプラインの寿命がより一層向上する。   According to the ball spline of the present invention, because the ball spline outer cylinder is barrel-shaped, the load position on the outer peripheral side of the ball spline outer cylinder is closer to the center than the conventional one, Edge stress when subjected to a moment is prevented and the life of the ball spline is improved. In addition, since the ball spline outer cylinder is barrel-shaped and supported by the housing via the elastic support, the ball spline outer cylinder is concentric with the shaft when the lateral force acting on the ball spline outer cylinder is small. This state is maintained to prevent the rotation of the shaft and guide the linear movement of the shaft. When a large lateral force acts on the ball spline outer cylinder, the ball spline outer cylinder can freely tilt with respect to the axial direction by elastically deforming the elastic support. Thereby, the load which acts from a housing is relieve | moderated and the impression of a spline track | orbit is prevented. In addition, since an excessive moment is prevented from being generated, damage such as separation at the end of the spline track is also prevented, and the life of the ball spline is further improved.

ボールスプライン外筒をハウジングに対して回転しないように支持する構成として、好ましくは、ボールスプライン外筒の外周面およびハウジングの内周面に、それぞれキー溝が設けられるとともに、弾性支持体の外周面および内周面に、これらのキー溝に嵌め合わされる内方突出部および外方突出部が設けられているものとされる。このようにすると、衝撃荷重入力時には、キー部分が弾性変形し、これによって、ボールスプライン外筒に発生する回転トルクが吸収され、ダンパ効果を得ることができる。   As a configuration for supporting the ball spline outer cylinder so as not to rotate with respect to the housing, preferably, a key groove is provided on each of the outer peripheral surface of the ball spline outer cylinder and the inner peripheral surface of the housing, and the outer peripheral surface of the elastic support body. Further, an inner projecting portion and an outer projecting portion that are fitted in these key grooves are provided on the inner peripheral surface. In this way, when an impact load is input, the key portion is elastically deformed, whereby the rotational torque generated in the ball spline outer cylinder is absorbed, and a damper effect can be obtained.

弾性支持体は、ゴム製、合成樹脂製などとされて、中央において2つに分割できる構造とされ、樽型のボールスプライン外筒に両端側からそれぞれ嵌め合わされて中央部分で突き合わされる。弾性支持体とボールスプラインとは、予め一体品としておいて、ハウジングに挿入される。ハウジングには、一体品の一端面を受け止めるフランジ部が形成され、一体品の他端面は、止め輪等によって軸方向に動かないように固定される。   The elastic support is made of rubber, synthetic resin, or the like, and has a structure that can be divided into two at the center. The elastic support is fitted into a barrel-shaped ball spline outer cylinder from both ends and abutted at the center. The elastic support and the ball spline are previously integrated and inserted into the housing. The housing is formed with a flange portion for receiving one end surface of the integrated product, and the other end surface of the integrated product is fixed so as not to move in the axial direction by a retaining ring or the like.

ボールスプラインは、好ましくは、ボールねじと組み合わされて、ボールねじ軌道および軸方向にのびるスプライン軌道が設けられたねじ軸と、ねじ軸のボールねじ軌道にボールを介してねじ合わされた回転自在のボールねじナットと、スプライン軌道にボールを介して嵌め合わされてねじ軸の軸方向直線運動を案内するボールスプライン外筒とからなるものとされる。   The ball spline is preferably combined with a ball screw, a screw shaft provided with a ball screw raceway and an axially extending spline raceway, and a rotatable ball screwed to the ball screw raceway of the screw shaft via the ball. A screw nut and a ball spline outer tube that is fitted to the spline track via a ball and guides the axial linear motion of the screw shaft are included.

ボールスプライン付きボールねじでは、ボールスプラインは、ボールスプライン外筒がキーなどの回り止め部によってハウジングに対して回り止めされ、ねじ軸の回転を防止して、ボールねじナットで発生するトルクの反力を受ける。そして、横力が作用してねじ軸が撓んだ場合には、ねじ軸は、ボールスプラインとボールねじとの2点で支持され、ボールスプラインにはラジアル荷重が負荷される。このとき、従来のものでは、ボールスプライン外筒の外周側と内周側とで、荷重負荷位置にオフセットが生じ、大きいモーメントが発生することで、スプライン軌道の端部における剥離が生じやすい。また、従来のボールスプラインで使用されているキーは、金属製(実質的に剛体)であり、ボールスプライン外筒のハウジングに対する回転可能量は、ほぼ0であるため、従来のボールスプラインでは、ねじ軸に過大トルクが作用すると、ボールスプライン外筒に規制された状態でねじ軸が捩られることで、スプライン軌道に圧痕が生じやすいものとなっていた。   In a ball screw with a ball spline, the ball spline outer cylinder is prevented from rotating against the housing by a key or other non-rotating part, preventing the rotation of the screw shaft and the reaction force of torque generated by the ball screw nut. Receive. When the screw shaft is bent due to a lateral force, the screw shaft is supported at two points, that is, a ball spline and a ball screw, and a radial load is applied to the ball spline. At this time, in the conventional one, an offset occurs in the load load position between the outer peripheral side and the inner peripheral side of the ball spline outer cylinder, and a large moment is generated, so that separation at the end of the spline track tends to occur. In addition, the key used in the conventional ball spline is made of metal (substantially rigid body), and the rotatable amount of the ball spline outer cylinder with respect to the housing is almost zero. When excessive torque is applied to the shaft, the screw shaft is twisted while being regulated by the ball spline outer cylinder, so that indentations are likely to occur on the spline track.

これに対し、この発明のボールスプラインによると、樽型とされたボールスプライン外筒の外周側と内周側とでの荷重負荷位置のオフセットが小さくなり、モーメントが発生しにくくなる。また、回り止め部(キー溝と弾性支持体の突出部との嵌合)は、弾性変形可能であるので、ボールスプライン外筒のハウジングに対する回転可能量が大きくなり、この結果、過大トルクが発生した場合には、ボールスプライン外筒がハウジングに対して回転方向に所定量移動することで、この過大トルクを吸収することができる。こうして、この発明のボールスプラインによると、スプライン軌道の端部における剥離およびスプライン軌道の圧痕に対して有利なものとなり、ボールスプラインの寿命が大幅に向上する。   On the other hand, according to the ball spline of the present invention, the offset of the load position on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the barrel-shaped ball spline outer cylinder is reduced, and a moment is hardly generated. Further, since the rotation preventing portion (fitting between the key groove and the protruding portion of the elastic support) can be elastically deformed, the amount of rotation of the ball spline outer cylinder relative to the housing increases, resulting in excessive torque. In this case, the excessive torque can be absorbed by moving the ball spline outer cylinder by a predetermined amount in the rotation direction with respect to the housing. Thus, according to the ball spline of the present invention, it is advantageous for the separation at the end of the spline track and the indentation of the spline track, and the life of the ball spline is greatly improved.

ねじ軸、ボールねじナットおよびボールスプライン外筒は、例えば、S45C,S55Cなどの炭素鋼製あるいはSAE4150鋼製とされ、また、ボールは、例えば、軸受鋼(SUJ2)製とされる。   The screw shaft, the ball screw nut, and the ball spline outer cylinder are made of carbon steel such as S45C and S55C or SAE4150 steel, and the ball is made of bearing steel (SUJ2), for example.

この発明によるボールスプラインは、ボールねじと組み合わされて、アクチュエータ(モータによってボールねじナットが回転させられ、これにより、ねじ軸が直線移動する形態)として使用されることがあり、緩衝器(ねじ軸が外部からの力によって直線移動させられ、これにより、ボールねじナットが回転し、モータが発生する電磁力が減衰力となる形態)として使用されることがある。   The ball spline according to the present invention may be used in combination with a ball screw as an actuator (a configuration in which a ball screw nut is rotated by a motor, whereby the screw shaft moves linearly), and a shock absorber (screw shaft). Is moved linearly by an external force, whereby the ball screw nut is rotated and the electromagnetic force generated by the motor is used as a damping force.

アクチュエータや緩衝器で使用される場合には、例えば、ボールスプライン付きボールねじと、ボールねじナットに一体化された中空軸と、軸受を介して中空軸を回転可能に支持するとともにボールスプライン外筒を支持するハウジングと、中空軸に固定されたモータロータおよびハウジング内径に固定されたモータステータからなるモータとを備えているものとされる。   When used in an actuator or shock absorber, for example, a ball screw with a ball spline, a hollow shaft integrated with a ball screw nut, a hollow shaft rotatably supported via a bearing and a ball spline outer cylinder And a motor composed of a motor rotor fixed to the hollow shaft and a motor stator fixed to the inner diameter of the housing.

ねじ軸は、往復直線移動し、通常、その所定量以上の移動を防止するためのストッパが設けられる。ストッパは、例えば、ねじ軸が所定量以上移動した際にハウジングに当接するフランジ部をねじ軸に設けることで形成することができ、また、ストッパは、ねじ軸と一体に直線移動する部材に形成してもよく、直線移動しない方の部材(ハウジングや中空軸)に設けることもできる。   The screw shaft reciprocates linearly and is usually provided with a stopper for preventing movement beyond a predetermined amount. The stopper can be formed, for example, by providing the screw shaft with a flange portion that contacts the housing when the screw shaft moves by a predetermined amount or more, and the stopper is formed on a member that moves linearly integrally with the screw shaft. Alternatively, it may be provided on a member that does not move linearly (a housing or a hollow shaft).

この発明のボールスプラインによると、ボールスプライン外筒が樽型に形成されて、弾性支持体を介してハウジングに嵌め入れられているので、ボールスプライン外筒の外周側での荷重負荷位置が中央に近くなって、モーメントを受けた場合のエッジ応力が防止され、スプライン軌道の端部における剥離等の損傷が防止される。また、ボールスプライン外筒に大きな横力が作用した場合、ボールスプライン外筒は、弾性支持体を弾性変形させることで、軸方向に対して自由に傾くことができ、これにより、ハウジングから作用する荷重が緩和され、スプライン軌道の圧痕が防止される。この結果、ボールスプラインの寿命が大幅に向上する。   According to the ball spline of the present invention, since the ball spline outer cylinder is formed in a barrel shape and is fitted into the housing via the elastic support, the load load position on the outer peripheral side of the ball spline outer cylinder is at the center. As a result, the edge stress when subjected to a moment is prevented, and damage such as peeling at the end of the spline track is prevented. Further, when a large lateral force is applied to the ball spline outer cylinder, the ball spline outer cylinder can be freely tilted with respect to the axial direction by elastically deforming the elastic support, thereby acting from the housing. The load is relaxed and the indentation of the spline track is prevented. As a result, the life of the ball spline is greatly improved.

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、上下は、図1および図3の上下をいうものとする。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the top and bottom refer to the top and bottom of FIGS. 1 and 3.

図1は、この発明によるボールスプラインが適用される1例としてのモータ付きボールねじ装置を示している。   FIG. 1 shows a ball screw device with a motor as an example to which a ball spline according to the present invention is applied.

モータ付きボールねじ装置(1)は、ボールねじ軌道(2a)および上下方向にのびるスプライン軌道(2b)が設けられた上下にのびる鋼製ねじ軸(2)と、ねじ軸(2)のボールねじ軌道(2a)にボールを介してねじ合わされた回転自在の鋼製ボールねじナット(3)と、ねじ軸(2)の下端部側においてスプライン軌道(2b)にボールを介して嵌め合わされてねじ軸(2)の上下方向(軸方向)直線運動を案内するボールスプライン外筒(4)と、ボールねじナット(3)に一体化されて上方にのびる中空軸(5)と、軸受(7)を介して中空軸(5)を回転可能に支持するとともにボールスプライン外筒(4)を支持するハウジング(6)と、中空軸(5)に固定された円筒状のモータロータ(9)およびハウジング(6)内径に固定された円筒状のモータステータ(10)からなるモータ(8)とを備えている。   The motorized ball screw device (1) consists of a ball screw raceway (2a) and a vertically extending steel screw shaft (2) provided with a spline raceway (2b), and a ball screw of the screw shaft (2). A rotatable steel ball screw nut (3) screwed to the raceway (2a) via a ball, and a screw shaft fitted to the spline raceway (2b) via a ball on the lower end side of the screw shaft (2). The ball spline outer cylinder (4) that guides the vertical movement (axial direction) of (2), the hollow shaft (5) that is integrated with the ball screw nut (3), and the bearing (7) Through which the hollow shaft (5) is rotatably supported and the ball spline outer cylinder (4) is supported, a cylindrical motor rotor (9) fixed to the hollow shaft (5), and the housing (6 And a motor (8) comprising a cylindrical motor stator (10) fixed to the inner diameter.

モータ(8)は、永久磁石型三相同期モータとされており、モータロータ(9)が永久磁石とされて、モータステータ(10)にU相、V相およびW相の三相のコイル(10a)が巻かれている。   The motor (8) is a permanent magnet type three-phase synchronous motor, the motor rotor (9) is a permanent magnet, and a U-phase, V-phase and W-phase three-phase coil (10a) is provided on the motor stator (10). ) Is wound.

ねじ軸(2)と中空軸(5)とは、同心状に配置されており、モータ付きボールねじ装置(1)は、ボールねじナット(3)、中空軸(5)およびモータロータ(9)を回転させて、ねじ軸(2)を直線移動させる形態で使用される。   The screw shaft (2) and the hollow shaft (5) are arranged concentrically, and the ball screw device with motor (1) includes a ball screw nut (3), a hollow shaft (5), and a motor rotor (9). The screw shaft (2) is used in such a form that it is rotated and moved linearly.

中空軸(5)は、ねじ軸(2)を案内する小径部(11)と、内周面がボールねじナット(3)の外周面に固定されかつ外周面に軸受(7)を保持する大径部(12)とからなる。   The hollow shaft (5) has a small-diameter portion (11) for guiding the screw shaft (2), and a large diameter whose inner peripheral surface is fixed to the outer peripheral surface of the ball screw nut (3) and that holds the bearing (7) on the outer peripheral surface. It consists of a diameter part (12).

ボールスプライン外筒(4)は、ねじ軸(2)の回転を防止してその上下移動を案内するもので、樽型とされており、弾性支持体(13)に保持された状態でハウジング(6)に支持されている。ボールスプライン外筒(4)および弾性支持体(13)の組立品は、その下端面がハウジング(6)内周に設けられたフランジ部(6a)で支持され、上方への移動が止め輪(14)によって規制されている。   The ball spline outer cylinder (4) prevents the rotation of the screw shaft (2) and guides its vertical movement, has a barrel shape, and is held in the elastic support (13) in the housing ( Supported by 6). The assembly of the ball spline outer cylinder (4) and the elastic support (13) is supported at its lower end surface by a flange portion (6a) provided on the inner periphery of the housing (6). It is regulated by 14).

図2および図3に拡大して示すように、ボールスプライン外筒(4)は、外周面(15)の形状が樽型とされており、これに対応して、弾性支持体(13)の内周面(21)の形状が樽型とされている。ハウジング(6)の内周面(16)は、円筒面であり、これに対応して、弾性支持体(13)の外周面(22)は、円筒面とされている。   2 and 3, the ball spline outer cylinder (4) has a barrel-shaped outer peripheral surface (15) corresponding to the elastic support (13). The shape of the inner peripheral surface (21) is a barrel shape. The inner peripheral surface (16) of the housing (6) is a cylindrical surface, and correspondingly, the outer peripheral surface (22) of the elastic support (13) is a cylindrical surface.

弾性支持体(13)は、中央において分離される2つ割りとされており、上半部弾性支持体(13a)および下半部弾性支持体(13b)によって形成されている。   The elastic support (13) is divided into two parts separated at the center, and is formed by an upper half elastic support (13a) and a lower half elastic support (13b).

ボールスプライン外筒(4)の外周面(15)の周方向所定箇所にキー溝(17)が形成されており、ハウジング(6)の内周面(16)の周方向所定箇所にもキー溝(18)が形成されている。これらのキー溝(17)(18)に対応するように、弾性支持体(13)の内周面(21)の周方向所定箇所には、ボールスプライン外筒(4)のキー溝(17)に嵌め合わされている内方突出部(23)が、また、弾性支持体(13)の外周面(22)の周方向所定箇所には、ハウジング(6)のキー溝(18)に嵌め合わされている外方突出部(24)がそれぞれ形成されている。   A key groove (17) is formed at a predetermined circumferential position on the outer peripheral surface (15) of the ball spline outer cylinder (4), and a key groove is also formed at a predetermined circumferential position on the inner peripheral surface (16) of the housing (6). (18) is formed. To correspond to these key grooves (17) and (18), the key groove (17) of the ball spline outer cylinder (4) is provided at a predetermined position in the circumferential direction of the inner peripheral surface (21) of the elastic support (13). The inner projecting portion (23) fitted to the outer circumferential surface (22) of the elastic support (13) is fitted to the key groove (18) of the housing (6). Each outward projection (24) is formed.

このモータ付きボールねじ装置(1)は、例えば、自動車の電磁緩衝器用として使用するのに適している。電磁緩衝器は、タイヤから伝わる外力によってねじ軸(2)が軸方向に直線移動し、これに伴って、ボールねじナット(3)および中空軸(5)が回転し、この回転運動をモータ(8)に取り込んで、モータ(8)で発生する電磁力を減衰力として利用するようになっている。   The motor-equipped ball screw device (1) is suitable for use as, for example, an automobile electromagnetic shock absorber. In the electromagnetic shock absorber, the screw shaft (2) linearly moves in the axial direction due to the external force transmitted from the tire, and the ball screw nut (3) and the hollow shaft (5) rotate accordingly. 8), the electromagnetic force generated by the motor (8) is used as the damping force.

このような電磁緩衝器で使用されるモータ付きボールねじ装置(1)では、タイヤから上下方向(ねじ軸(2)の軸方向)の力だけでなく、前後左右方向の力(横力)を受けることになり、この場合に、ボールスプライン外筒(4)の下端部およびスプライン軌道(4a)が傷つきやすく、その保護が課題となっている。   In the ball screw device with motor (1) used in such an electromagnetic shock absorber, not only the force in the vertical direction (axial direction of the screw shaft (2)) but also the force in the front / rear / right / left direction (lateral force) is applied from the tire. In this case, the lower end of the ball spline outer cylinder (4) and the spline track (4a) are easily damaged, and the protection thereof is a problem.

ねじ軸(2)の下端部に横力が作用すると、これがモーメントとしてねじ軸(2)に負荷される。この負荷は、大きくはボールねじナット(3)とボールスプライン外筒(4)との2点で支持され、ボールねじナット(3)の軸方向に直交する方向の一側とボールスプライン外筒(4)の軸方向に直交する方向の他側とで荷重負荷を受けることになる。従来のボールスプラインでは、ボールスプライン外筒の下端部において大きなモーメントが発生しやすく、このモーメントを受けることで、スプライン軌道の下端部(軸方向端部)をボールが通過するときにエッジ応力が発生し、端部の剥離、ボールの傷などが発生する可能性がある。   When a lateral force acts on the lower end of the screw shaft (2), this is loaded on the screw shaft (2) as a moment. This load is largely supported at two points: the ball screw nut (3) and the ball spline outer cylinder (4). One side of the ball screw nut (3) perpendicular to the axial direction and the ball spline outer cylinder ( The load is applied to the other side in the direction orthogonal to the axial direction of 4). In conventional ball splines, a large moment tends to occur at the lower end of the ball spline outer cylinder, and edge stress is generated when the ball passes through the lower end (axial end) of the spline track by receiving this moment. In addition, peeling off of the end portion and damage to the ball may occur.

これに対し、この発明によるボールスプラインでは、ボールスプライン外筒(4)が樽型とされて、弾性支持体(13)を介してハウジング(6)に支持されているので、ボールスプライン外筒(4)の外周面がハウジング(6)から受ける荷重負荷位置は、従来のものに比べて上方にあり、これにより、ボールスプライン外筒(4)の内周面がスプライン軌道(4a)に配されたボールを介して受ける荷重負荷位置との間のオフセットがほぼ0となって、大きいモーメントが発生しないものとなっている。したがって、この発明のボールスプラインによると、モーメントを受けた場合のエッジ応力に伴う損傷が防止され、このスプラインを使用したモータ付きボールねじ装置(1)の寿命を向上させることができる。   In contrast, in the ball spline according to the present invention, the ball spline outer cylinder (4) has a barrel shape and is supported by the housing (6) via the elastic support (13). The load load position that the outer peripheral surface of 4) receives from the housing (6) is higher than the conventional one, so that the inner peripheral surface of the ball spline outer cylinder (4) is arranged on the spline track (4a). The offset with respect to the load applied position received via the ball is almost zero, so that a large moment is not generated. Therefore, according to the ball spline of the present invention, damage due to edge stress when a moment is applied can be prevented, and the life of the motorized ball screw device (1) using this spline can be improved.

電磁緩衝器では、さらにまた、突起乗り越し等のオーバストローク時には、ねじ軸(2)と一体で上下移動するバンプストッパがハウジング(6)等に衝突することにより、高速回転していたモータ(8)が急停止し、モータ(8)の慣性トルクにより過大トルクがボールスプラインのスプライン軌道(2b)(4a)に負荷されることがあり、その保護が課題となっている。   In the electromagnetic shock absorber, the motor (8) was rotating at a high speed by the bump stopper that moves up and down integrally with the screw shaft (2) colliding with the housing (6), etc. May suddenly stop and an excessive torque may be applied to the spline raceways (2b) and (4a) of the ball spline due to the inertia torque of the motor (8), and the protection thereof is an issue.

従来のボールスプライン外筒は捩り剛性が高く、ねじ軸(2)の捩れに対して自身が捩れないことで、ねじ軸(2)の捩れの増加に伴ってボールに負荷される荷重が増加するのに対し、この発明によるボールスプラインでは、ボールスプライン外筒(4)の回転を規制する回り止め部は、弾性支持体(13)の突出部(23)(24)とキー溝(17)(18)との嵌合によるもので、弾性変形可能なものとなっている。したがって、従来のボールスプラインに過大トルクが作用して、ねじ軸(2)が捩れた場合、金属製キーを使用していると、捩れ剛性が高いので、ねじ軸(2)の捩れ量に相当する力がそのままボールに作用し、スプライン軌道に圧痕が生じる可能性が高くなるのに対し、この発明によるボールスプラインでは、ねじ軸(2)に捩れを起こさせる力が作用した際、ねじ軸(2)の捩れに対応して、ボールスプライン外筒(4)が弾性支持体(13)を変形させることでねじ軸(2)と一体で変形し、これにより、スプライン軌道(2b)(4a)に圧痕が生じることが防止される。   The conventional ball spline outer cylinder has high torsional rigidity, and the load applied to the ball increases as the torsion of the screw shaft (2) increases because the torsion of the screw shaft (2) does not twist itself. On the other hand, in the ball spline according to the present invention, the rotation preventing portion that restricts the rotation of the ball spline outer cylinder (4) includes the protruding portions (23) and (24) of the elastic support (13) and the key groove (17) ( This is due to fitting with 18) and is elastically deformable. Therefore, if excessive torque is applied to the conventional ball spline and the screw shaft (2) is twisted, if a metal key is used, the torsional rigidity is high, which corresponds to the twist amount of the screw shaft (2). However, in the ball spline according to the present invention, when a force causing twisting is applied to the screw shaft (2), the screw shaft ( Corresponding to the twist of 2), the ball spline outer cylinder (4) is deformed integrally with the screw shaft (2) by deforming the elastic support (13), whereby the spline track (2b) (4a) Indentation is prevented from occurring.

なお、上記のモータ付きボールねじ装置(1)は、電磁緩衝器用として説明したが、これに限られるものではなく、電動アクチュエータとして使用することもできる。この場合、モータ(8)の回転駆動力をボールねじナット(3)を介してねじ軸(2)の軸方向推力に変換し、推力の軸方向反力を軸受(7)で支持してねじ軸(2)を直線運動させ、ねじ軸(2)に作用する軸方向荷重をボールねじナット(3)で負荷するとともに、トルクをボールスプライン外筒(4)で支持した形態での使用となる。   Although the above-described ball screw device (1) with a motor has been described for an electromagnetic shock absorber, the present invention is not limited to this and can also be used as an electric actuator. In this case, the rotational driving force of the motor (8) is converted to the axial thrust of the screw shaft (2) via the ball screw nut (3), and the axial reaction force of the thrust is supported by the bearing (7) and screwed. The shaft (2) is moved linearly, the axial load acting on the screw shaft (2) is applied by the ball screw nut (3), and the torque is supported by the ball spline outer cylinder (4). .

図1は、この発明のボールスプラインが使用されたボールスプライン付きボールねじ装置を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a ball screw device with a ball spline in which the ball spline of the present invention is used. 図2は、この発明のボールスプラインの特徴部分であるボールスプライン外筒および弾性支持体を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a ball spline outer cylinder and an elastic support, which are characteristic parts of the ball spline of the present invention. 図3は、図1の要部の拡大縦断面図である。FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

(2) ねじ軸(軸)
(2b) スプライン軌道
(4) ボールスプライン外筒
(4a) スプライン軌道
(6) ハウジング
(13) 弾性支持体
(15) 樽型外周面
(16) 円筒内周面
(17) キー溝
(18) キー溝
(21) 樽型内周面
(22) 円筒外周面
(23) 内方突出部
(24) 外方突出部
(2) Screw shaft (shaft)
(2b) Spline track
(4) Ball spline outer cylinder
(4a) Spline track
(6) Housing
(13) Elastic support
(15) Barrel type outer peripheral surface
(16) Cylindrical inner peripheral surface
(17) Keyway
(18) Keyway
(21) Barrel inner peripheral surface
(22) Cylindrical outer peripheral surface
(23) Inward protrusion
(24) Outward protrusion

Claims (2)

スプライン軌道が設けられた軸と、ボールを介して軸に嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えているボールスプラインにおいて、
ボールスプライン外筒は、樽型に形成されて、ハウジング内周に形成された円筒面内に、外周面が円筒面、内周面が樽型とされた筒状弾性支持体を介して嵌め入れられていることを特徴とするボールスプライン。
In a ball spline comprising a shaft provided with a spline track and a ball spline outer cylinder fitted to the shaft via a ball,
The ball spline outer cylinder is formed in a barrel shape, and is fitted into a cylindrical surface formed on the inner periphery of the housing via a cylindrical elastic support body having an outer peripheral surface of a cylindrical surface and an inner peripheral surface of a barrel shape. Ball spline characterized by being.
ボールスプライン外筒の外周面およびハウジングの内周面に、それぞれキー溝が設けられるとともに、弾性支持体の外周面および内周面に、これらのキー溝に嵌め合わされる内方突出部および外方突出部が設けられていることを特徴とする請求項1のボールスプライン。   Key grooves are provided on the outer peripheral surface of the ball spline outer cylinder and the inner peripheral surface of the housing, respectively, and the inner protrusion and the outer portion are fitted to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the elastic support member. 2. The ball spline according to claim 1, wherein a protrusion is provided.
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