JP4526789B2 - 制動ローラを備えた長手方向移動ユニット - Google Patents

Description

本発明は、周部に分布された、長手方向に延びている第１ボール溝を備えた輪郭が付けられたスリーブ、周部に分布された、長手方向に延びている第１ボール溝を備えた輪郭が付けられたジャーナル、第１および第２ボール溝対にグループで配置されるボール、および前記輪郭が付けられたスリーブと前記輪郭が付けられたジャーナルとの間に位置決めされかつ前記ボールを相対的にそれらの軸方向位置に固定するボールケージからなっており、そのさい前記ボールケージが外方継ぎ手部材および／または内方継ぎ手部材の２つの端部ストッパ間で軸方向に移動可能である、トルク伝達のための軸構体用の長手方向移動ユニットに関する。

トルク伝達のための軸構体用の長手方向移動ユニットは従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
欧州特許第０１８９０１１Ａ２号明細書 輪郭が付けられたスリーブおよび輪郭が付けられたジャーナルがトルクにより相対的に移動されるならば、内方および外方ボール溝内のボールは実質上摺動摩擦なしに転動し、その結果それらはかつしたがってすべてのボールとともにボールケージは２つの要素間の相対的な移動通路の半分をカバーし、長手方向移動ユニットはかくして長さの低摩擦変化を許容する。移動通路の端部において、ボールケージまたはボール用の軸方向のストッパが輪郭が付けられたスリーブ内にまたは輪郭が付けられたジャーナル上に設けられる。

通常の作動状態下で、ボールケージは、好ましくは、軸方向のストッパに達するべきでなく、しかも設計によって具体的に示されるような移動領域内で、どのような要素に対しても停止することなく移動可能にすべきで、かくしてボール溝内のボールの摺動摩擦を回避する。

この型の構体はトルク伝達軸、とくに駆動軸に使用され、その構体は、組み立ての間中の取着される部品間の距離の許容誤差を補償するためにおよび／または取着された部品の、とくに継ぎ手の距離の変化を補償するため、摩擦負荷下で長さの低摩擦調整を作動において必要とする。この型の長手方向移動ユニットの基本的な設計は知られている。

作動条件により、問題は、長手方向移動ユニットがトルクがないならば、軸方向の衝撃または重力がボールケージをその軸方向のストッパの１つに対して迅速に移動させ得ることによって発生する。ボールの転動運動はその端部に要求されない。結果として長手方向移動ユニットが再びトルク負荷されかつその後、長手方向補償運動が必要とされるならば、端部ストッパに当接しているボールケージによりボールにおいて摺動運動が発生する。これは磨耗量を増大しかつボールでの摺動プレートに導くことができ、その結果として長手方向移動運動の作用はかなり苦しむ。

特許文献１は、ボールケージ内に配置された複数のボール列を含む最初に述べた型のトルク伝達のための軸構体用の長手方向移動ユニットを記載しており、そのさい１列のボールのボール弾性材料からなりそして予め緊張された状態においてそれらのボール溝に位置決めされている。この実施例において、前記ボール列のトルク容量は明らかに減少される。

それゆえ、本発明の目的は、ボールケージが、トルクがないならば、その位置を保持する前記型の改良された長手方向移動ユニットを提供することにある。

この目的は、トルク伝達ボールに加えて、ボールケージが弾性部材からなりかつ転動できるように、輪郭が付けられたスリーブと輪郭が付けられたジャーナルとの間に保持され、半径方向に予め緊張されるように(予め負荷あるいはテンションがかけられているように)、前記輪郭が付けられたスリーブと前記輪郭が付けられたジャーナルとの間に位置決めされかつトルク伝達の間中、一般に周部(円周方向の力)の力から自由になっている(解放されている)転動部材を含んでいることによって達成される。

かくして、ボールケージにおいて軸方向の移動に対して少量の抵抗が発生され、その抵抗はトルクが少しもないとしてもかつ負荷がトルク伝達ボールから除去されるとしても有効のままである。他方で、これらの手段によって発生される摩擦はトルク下での長手方向移動ユニットの移動に対する抵抗が相当の範囲に増大されずかつ低摩擦の移動作用が実質上維持されるように低い。追加の転動部材の弾性は比較的高くされるべきで、それは、比較して、弾力がないと見なされる、すなわち、追加の転動部材はプラスチックまたは同様な材料からなっている。追加の転動部材の転動能力は軸方向移動ユニットの長手方向軸線を垂直に横切る軸のまわりに設けられるべきである。追加の転動部材はボール、バレル型部材または円板にすることができる。

第１の好適な実施の形態によれば、追加の転動部材が個々にまたは第１および第２のボール溝対間にグループで配置されることが提案される。追加の転動部材が２つのボール溝間のどこかに配置される必要はなく；これに反して、例えば、ボールケージの自己運動を阻止するためにボール領域の端部に２つの追加の転動部材が配置されれば十分である。

ボールケージが、通常の方法において、弾性材料からなるならば、追加の転動部材は、同一の方法において、まさにトルク伝達ボールと同様に、ボールケージの凹所にクリップされることができる。すべてのボールまたは転動部材の損失なしに予め組み立てられるのに適するようにボールケージ、トルク伝達ボールおよび追加の転動部材からなっているユニットが重要である。

上述した実施の形態によれば、転動部材は、ボール溝対間の曲率の大きな直径を有する筒状面内でかつそれぞれ、その上で走行する。それによって、好都合な方法において、輪郭が付けられたスリーブおよび輪郭が付けられたジャーナルの設計は従来技術の実施の形態に比べて完全に変化しない。

第２の実施の形態によれば、追加の転動部材が追加の溝内に配置されることが提案される。再び、追加の転動部材はボール、バレル型の部材または円板にすることができる。

追加の転動部材がボールの形で設けられるならば、それぞれの追加の溝は浅くしなければならずかつ半径方向に予め緊張されたボールがトルクの伝達が始まるとき実質上トルクなしであるようにボール半径に対して大きな曲率半径を含んでいる。トルク負荷が輪郭が付けられたスリーブから輪郭が付けられたジャーナルへ発生するならば、力はトルク伝達ボールにおいて、転動部材によって少し収容されるが、トルクからの自由が維持されるならば、僅かな追加の半径方向の力のみを形成する。この場合に、上述した場合におけると同様に、半径方向に予め緊張されたボールはトルク伝達ボールよりも明らかに小さくすることができる。弾性ボールに特定された同じことは、また実質上、それらの追加の溝に対するバレル形状の半径方向に予め緊張された転動部材に適用される。

追加の転動部材が円板の形で設けられるならば、ボールケージ内での前記円板の僅かな傾斜運動を許容することができ、その場合にそれぞれの追加の溝は円形の断面、とくにトルク伝達ボール用のボール溝と同一の断面を有する溝の形で設けられ得る。予め緊張された円板の傾斜運動は長手方向移動ユニットがトルク負荷される場合にトルクの伝達を阻止する。

本発明の好適な実施の形態を図面を用いて以下に説明する。

本発明は、周部に分布された、長手方向に延びている第１ボール溝を備えた輪郭が付けられたスリーブ、周部に分布された、長手方向に延びている第１ボール溝を備えた輪郭が付けられたジャーナル、第１および第２ボール溝対にグループで配置されるボール、および前記輪郭が付けられたスリーブと前記輪郭が付けられたジャーナルとの間に位置決めされかつ前記ボールを相対的にそれらの軸方向位置に固定するボールケージからなっており、そのさい前記ボールケージが２つの軸方向ストッパ間で前記輪郭が付けられたスリーブに対して軸方向に移動可能である、トルク伝達のための軸構体用の長手方向移動ユニットにおいて、前記トルク伝達ボールに加えて、前記ボールケージが弾性部材からなりかつ転動できるように、前記輪郭が付けられたスリーブと前記輪郭が付けられたジャーナルとの間に保持され、半径方向に予め緊張されるように、前記輪郭が付けられたスリーブと前記輪郭が付けられたジャーナルとの間に位置決めされかつトルク伝達の間中、一般に周部の力から自由になっている転動部材を含んでいる構成としたので、ボールケージが、トルクがないならば、その位置を保持する前記型の改良された長手方向移動ユニットを提供することができる。

図１は、軸方向に歯付き輪郭１５を有する多段の輪郭が付けられたジャーナル１４を備えた円錐部分１３が追随する一定断面を有する輪郭が付けられたスリーブ１１を備えたユニットを示している。輪郭が付けられたスリーブ１１には、歯付き輪郭２４を有する中実のジャーナル２３が追随する一定の断面を有する輪郭が付けられたジャーナル２１が挿入される。輪郭が付けられたスリーブ１１はその内側に第１のボール溝１２を含んでいる。

輪郭が付けられたジャーナル２１はその周部位置が第１のボール溝１２の周部位置に対応する第２のボール溝を含んでいる。第１のボール溝１２の数は第２のボール溝２２の数の倍数にすることができる。互いに連係するボール溝１２，２２はグループで配置されかつそれらが失われることができないように相対的に同一の軸方向配置においてスリーブ形状のボールケージ４１によって保持されるボール３１を支持している。

輪郭が付けられたスリーブ１１には、形状嵌合方法において輪郭が付けられた溝に係合しかつ輪郭が付けられたジャーナル２１がさらに輪郭が付けられたスリーブ１１に挿入されるのを阻止するための軸方向のストッパを形成し、そして同時に、右方に向かって機械加工されない側に対して密封を形成するスリーブ形状のストッパ部材４２が挿入される。同時に、ストッパ部材４２は輪郭が付けられたスリーブ１１用の軸方向のストッパより非常に速く作用するボールケージ４１用の軸方向のストッパを形成する。

ボールケージ用のさらに他の軸方向のストッパ４１は輪郭が付けられたスリーブ１１内の環状溝４３に挿入されかつトルク伝達ボール３１のそれぞれの最後のボールに直接作用する固定リング４４によって形成される。この軸方向ストッパは、また、輪郭が付けられたスリーブ１１および輪郭が付けられたジャーナル２１の間の最も外方の伸張が達成される前に作用する。

設計関連の移動通路において、ボールケージ４１−自由に走行するボールを備えている−はこれらに達することなくストッパ４２，４３間のトルクにより動く。長手方向移動ユニットがトルク伝達ボールの転動領域を超えて長くされるかまたは短くされるならば、トルク伝達ボールにおいて結果として生じる摺動徴候は僅かだけである。

結果として、ケージ４１は、再び、設計関連の移動通路の中心に設定される。

図２は図１による装置を第１の実施の形態において断面図で示している。図２はボール溝１２を有する輪郭が付けられたスリーブ１１、ボール溝２２を有する輪郭が付けられたジャーナル２１および同一の周部分布においてボールケージ４１によって保持されるボール溝３１対に位置決めされるトルク伝達ボール３１を示している。

各２つのトルク伝達ボール３１間には、動揺にボールケージ４１の凹所にクリップされるより小さい直径を有する追加のボール３２が位置決めされる。弾性材料から作られるボール３２は輪郭が付けられたスリーブ１１と輪郭が付けられたジャーナル２１との間に半径方向の予備緊張下で位置決めされそして輪郭が付けられたスリーブの内方筒状面１６上でかつ輪郭が付けられたジャーナルの外方筒状面２６上で転動する。

図３は第２の実施の形態において図１による長手方向移動ユニットを示している。同一の細部は図２におけると同一の参照番号が付与されている。各２つのトルク伝達ボール３１間には、弾性材料から作られかつ半径方向に予備緊張された状態において、輪郭が付けられたスリーブの追加の溝１７内でかつ輪郭が付けられたジャーナル１２の外方筒状面２７上で走行する追加のボール３３が見られ得る。結果として、トルク伝達ボールがトルク負荷されるとき、ボール部材３３は周部の力から自由に保持されかつトルク伝達に加わらない。

図４は第３の実施の形態において図１２による長手方向移動ユニットを示している。図２に示した細部と同一である細部は同一の参照番号が付された。この実施の形態において各２つのトルク伝達ボール３１間には、弾性材料から作られる半径方向に予備緊張された円板部材３４がボールケージ４１に挿入され；それらは、この場合に、まさに第１および第２ボール溝１２，２２と同様に、円形の断面形状を含んでいる追加の溝１８，２８内で走行する。

トルク伝達の間中、円板は、それらがケージ４１内に傾斜可能に支持されるため、周部の力からかつしたがってトルクの伝達から自由に保持される。円板３４は中央の球状キャップ３５に係合されるノブ４５によってケージ４１内に保持されることができる。

本発明の実施の形態を下記に要約して列挙する。

＜１＞ 周部に（円周状に、円周部に、円周方向にともいう）分布された、長手方向に延びている第１ボール溝（１２）を備えた輪郭が付けられたスリーブ（１１）、周部に分布された、長手方向に延びている第１ボール溝（２２）を備えた輪郭が付けられたジャーナル（２１）、第１および第２ボール溝（１２，２２）対にグループで配置されるボール（３１）、および前記輪郭が付けられたスリーブ（１１）と前記輪郭が付けられたジャーナル（２１）との間に位置決めされかつ前記ボール（３１）を相対的にそれらの軸方向位置に固定するボールケージ（４１）からなっており、そのさい前記ボールケージ（４１）が２つの軸方向ストッパ（４２，４４）間で前記輪郭が付けられたスリーブ（１１）に対して軸方向に移動可能である、トルク伝達のための軸構体用の長手方向移動ユニットにおいて、前記トルク伝達ボール（３１）に加えて、前記ボールケージ（４１）が弾性部材からなりかつ転動できるように、前記輪郭が付けられたスリーブ（１１）と前記輪郭が付けられたジャーナル（２１）との間に保持され、半径方向に予め緊張されるように、前記輪郭が付けられたスリーブ（１１）と前記輪郭が付けられたジャーナル（２１）との間に位置決めされかつトルク伝達の間中、一般に周部の力から自由になっている転動部材（３２，３３，３４）を含んでいる長手方向移動ユニット。

＜２＞ 前記追加の転動部材（３２）が前記第１および第２ボール溝対（１２，２２）間に列で配置されている上記＜１＞に記載の長手方向移動ユニット。

＜３＞ 前記追加の転動部材（３２）がボール、バレル型部材または円板である上記＜２＞に記載の長手方向移動ユニット。

＜４＞ 前記追加の転動部材（３３，３４）が追加の溝（１７，１８，２８）内に配置されている上記＜１＞に記載の長手方向移動ユニット。

＜５＞ 追加の転動部材（３３）が、その有効転動面曲率半径が断面図において前記追加の溝（１７）の曲率半径より小さいボールまたはバレル型部材である上記＜４＞に記載の長手方向移動ユニット。

＜６＞ 前記追加の転動部材（３４）が揺動回転軸を有する前記ボールケージ（４１）内に保持される円板である上記＜４＞に記載の長手方向移動ユニット。

＜７＞ 前記追加の溝（１８，２８）が円形の断面、とくに前記トルク伝達ボール（３１）の前記第１および第２ボール溝対（１２，２２）対と同一の断面を有している上記＜６＞に記載の長手方向移動ユニット。

トルク伝達用の本発明にかかる長手方向移動ユニットを示すトルク伝達ボールを通る長手方向断面図である。 第１の実施の形態において図１による本発明の長手方向移動ユニットを示す断面図である。 第２の実施の形態において図１による本発明の長手方向移動ユニットを示す断面図である。 第３の実施の形態において図１による本発明の長手方向移動ユニットを示す断面図である。

符号の説明

１１ 輪郭が付けられたスリーブ
１２ 第１ボール溝
１７ 追加の溝
１８ 追加の溝
２１ 輪郭が付けられたジャーナル
２２ 第２ボール溝
２８ 追加の溝
３１ ボール（トルク伝達ボール）
３２ 転動部材
３３ 転動部材
３４ 転動部材
４１ ボールケージ
４２ ストッパ
４４ ストッパ

Claims (1)

1. トルクを伝達する軸構体用の長手方向移動ユニットであって、
   円周状に分布し長手方向に延びている第１ボール溝（１２）を有し、輪郭が付けられたスリーブ（１１）と、
   円周状に分布し長手方向に延びている第２ボール溝（２２）を有し、輪郭が付けられたジャーナル（２１）と、
   前記第１および第２ボール溝（１２，２２）対にグループで配置されるトルク伝達ボール（３１）と、
   前記輪郭が付けられたスリーブ（１１）と前記輪郭が付けられたジャーナル（２１）との間に位置決めされ、前記トルク伝達ボール（３１）を相対的に軸方向位置に固定し、２つの軸方向ストッパ（４２，４４）間で前記輪郭が付けられたスリーブ（１１）に対して軸方向に移動可能なボールケージ（４１）と、を備え、
   前記ボールケージ（４１）は、弾性材料から成り、前記輪郭が付けられたスリーブ（１１）と前記輪郭が付けられたジャーナル（２１）との間で転動可能に保持され、前記輪郭が付けられたスリーブ（１１）と前記輪郭が付けられたジャーナル（２１）との間で半径方向に予め緊張されるよう位置決めされ、かつ、トルク伝達の間中、円周の力から実質的に自由になっている転動部材（３２）を、前記トルク伝達ボール（３１）に加えて保持し、
   前記弾性のある転動部材（３２）は、前記第１および第２ボール溝（１２，２２）対間に列で設けられ、前記輪郭が付けられたスリーブ（１１）の内方筒状面（１６）上および前記輪郭が付けられたジャーナル（２１）の外方筒状面（２６）上で転動し、
   前記弾性のある転動部材（３２）はボールであることを特徴とする長手方向移動ユニット。

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