JP5621245B2 - Ball spline - Google Patents
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Description
この発明は、ボールスプラインに関する。 The present invention relates to a ball spline.
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スプライン付きボールねじ装置を緩衝器に適用することが開示されている。
Ball splines are often used for electric actuators and shock absorbers in combination with ball screws. For example, in
従来のボールスプライン付きボールねじ装置で使用されているボールスプラインの一例を図5に示す。同図において、ボールスプライン(31)は、ボールねじ軌道(32a)および軸方向にのびるスプライン軌道(32b)が設けられた軸(32)と、ボール(34)を介して軸(32)に嵌め合わされたボールスプライン外筒(33)と、ボールスプライン外筒(33)を保持するハウジング(35)とを備えている。 An example of a ball spline used in a conventional ball screw device with a ball spline is shown in FIG. In the figure, a ball spline (31) is fitted to a shaft (32) via a ball (34) and a shaft (32) provided with a ball screw raceway (32a) and a spline raceway (32b) extending in the axial direction. An assembled ball spline outer cylinder (33) and a housing (35) for holding the ball spline outer cylinder (33) are provided.
ボールスプライン外筒(33)は、軸(32)のスプライン軌道(32a)に対向させられることで主通路を構成するスプライン軌道(36a)が形成された略円筒状の外筒本体(36)と、戻し通路が形成されておりかつ外筒本体(36)の内周に嵌め合わされた略円筒状の保持器(37)と、保持器(37)を外筒本体(36)に固定するための1対のC形止め輪(38)とを有している。 The ball spline outer cylinder (33) is opposed to the spline raceway (32a) of the shaft (32), and has a substantially cylindrical outer cylinder body (36) formed with a spline raceway (36a) constituting the main passage. A substantially cylindrical cage (37) formed with a return passage and fitted to the inner periphery of the outer cylinder body (36), and for fixing the cage (37) to the outer cylinder body (36) A pair of C-shaped retaining rings (38).
上記のボールスプライン(31)によると、C形止め輪(38)を使用するために、外筒本体(36)への溝加工が必要であり、また、組付けに手間がかかるために、コストアップになるという問題があった。また、止め輪(38)の分だけ軸方向長さが長くなるという点でも好ましくなかった。 According to the above ball spline (31), the use of the C-shaped retaining ring (38) requires a groove in the outer cylinder main body (36), and it takes time and effort to assemble the product. There was a problem of being up. Further, it is not preferable in that the axial length is increased by the amount of the retaining ring (38).
この発明の目的は、ボールスプライン外筒において従来使用されていたC形止め輪をなくすことで、コストの低減および軸方向長さの短縮を可能とし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 that can reduce costs and shorten the axial length by eliminating the C-shaped retaining ring conventionally used in the ball spline outer cylinder.
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、ボールスプライン外筒を保持するハウジングとを備え、ボールスプライン外筒は、軸のスプライン軌道に対向させられることで主通路を構成するスプライン軌道が形成された略円筒状の外筒本体と、戻し通路が形成されておりかつ外筒本体の内周に嵌め合わされた略円筒状の保持器とを有しているボールスプラインにおいて、外筒本体の端部内径が保持器の端部外径より小さくされて、保持器が外筒本体に軽圧入されていることにより、ハウジングへの組付け前における外筒本体からの保持器の脱落が防止されており、外筒本体および保持器は、いずれも、その一端がハウジングに一体に形成された内向きフランジ部に当接し、その他端がハウジングに固定された環状部材に当接することによって、軸方向の移動が規制されるようになされており、ハウジングの内向きフランジ部の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離および環状部材の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離は、ボール径より小さくなさ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 includes a shaft provided with a spline track, a ball spline outer cylinder fitted to the shaft via a ball, and a housing for holding the ball spline outer cylinder. A substantially cylindrical outer cylinder body in which a spline raceway constituting a main passage is formed by being opposed to the spline raceway, and a substantially cylindrical shape in which a return path is formed and fitted to the inner periphery of the outer cylinder body In the ball spline having the cage, the inner diameter of the end of the outer cylinder body is made smaller than the outer diameter of the end of the cage, and the cage is lightly press-fitted into the outer cylinder body. assembling are prevented falling off of the cage from the outer cylinder body before, the outer barrel body and the retainer are both inward one end of which is formed integrally with the housing The flange portion abuts, by its other end abuts against the annular member fixed to the housing and adapted to move in the axial direction is restricted, the inner peripheral surface and the axis of the inward flange portion of the housing splines The radial distance from the track bottom and the radial distance between the inner peripheral surface of the annular member and the spline track bottom of the shaft are smaller than the ball diameter.
ボールは、軸に形成されたスプライン軌道と外筒本体に形成されたスプライン軌道との間(主通路)を転動し、保持器本体の戻し通路を経て、再び主通路に戻される(循環する)。 The ball rolls between the spline raceway formed on the shaft and the spline raceway formed on the outer cylinder body (main passage), and returns to the main passage again (circulates) through the return passage of the cage body. ).
保持器は、ハウジングに組み付けられた状態で、その一端がハウジングに形成された内向きフランジ部に当接し、その他端が軸方向外方への移動が規制された環状部材に当接することによって、軸方向の移動が規制されることにより、C形止め輪無しで、軸方向の位置決めおよび外筒本体からの脱落防止が果たされる。ハウジングに組み付けられる前の状態において、保持器は、外筒本体に対して軸方向に移動可能であってもよく、軸方向に移動不可能であっても(位置決めされていても)よい。また、保持器は、一体品とされてもよく、保持器本体および保持器蓋からなるものであってもよい。保持器は、合成樹脂製とされることが好ましい。 When the cage is assembled to the housing, one end abuts on an inward flange portion formed on the housing, and the other end abuts on an annular member that is restricted from moving outward in the axial direction. By restricting the movement in the axial direction, positioning in the axial direction and prevention of falling off from the outer cylinder main body can be achieved without a C-shaped retaining ring. In a state before being assembled to the housing, the cage may be movable in the axial direction relative to the outer cylinder main body, or may not be movable (positioned) in the axial direction. Further, the cage may be an integral product, or may be composed of a cage body and a cage lid. The cage is preferably made of synthetic resin.
ハウジングの内向きフランジ部は、外筒本体の軸方向移動を規制するだけでなく、保持器の軸方向移動を規制する必要があり、その内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離が、ボール径より小さくなされている。同様に、環状部材の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離もボール径より小さくなされている。このようにすると、ボールが保持器を押す力に対して、内向きフランジ部および環状部材がこの力を受けることができ、保持器が変形しにくいものとなる。 The inward flange part of the housing not only restricts the axial movement of the outer cylinder body, but also restricts the axial movement of the cage, and the radial distance between the inner peripheral surface and the spline track bottom of the shaft However, it is made smaller than the ball diameter. Similarly, the radial distance between the inner peripheral surface of the annular member and the spline track bottom of the shaft is also smaller than the ball diameter. If it does in this way, with respect to the force in which a ball | bowl presses a holder | retainer, an inward flange part and an annular member can receive this force, and it will become difficult for a holder | retainer to deform | transform.
ハウジング組付け前における外筒本体からの保持器の脱落を防止するために、外筒本体の端部内径が保持器の端部外径より小さくされて、保持器が外筒本体に軽圧入されていることがある。ここで、「軽圧入」とは、外筒本体の内径を保持器の外径よりも小さくして両者を強制的に嵌め合わせる圧入ではあるが、保持器が変形しない程度の比較的弱い力による圧入のことをいう。ハウジング組付け後における外筒本体からの保持器の脱落防止は、上記のように、ハウジング側で可能であるので、組付け前では、搬送等を行っても保持器が外筒本体から抜けない程度の圧入であればよい。 In order to prevent the cage from falling off the outer cylinder main body before the housing is assembled, the inner diameter of the outer cylinder main body is made smaller than the outer diameter of the end of the cage, and the cage is lightly press-fitted into the outer cylinder main body. May have. Here, “light press-fitting” is press-fitting in which the inner diameter of the outer cylinder body is made smaller than the outer diameter of the cage and both are forcibly fitted, but due to a relatively weak force that does not deform the cage. Refers to press-fitting. Since the housing can be prevented from falling off from the outer cylinder main body after the housing is assembled, the cage does not come out of the outer cylinder main body even if it is transported before assembling. It is sufficient if the press-fitting is of a degree.
なお、外筒本体の端部内径および保持器の端部外径は、スムーズな円筒面である必要はなく、外筒本体の端部内径の最も径が小さい部分と保持器の端部外径の最も径が大きい部分とが、所要の圧入力によって、抜け止めされていさえすればよい。 The inner diameter of the outer cylinder body and the outer diameter of the cage end need not be a smooth cylindrical surface. The outer diameter of the outer cylinder body and the outer diameter of the cage end are the smallest. It is only necessary that the portion with the largest diameter is prevented from coming off by a required pressure input.
軽圧入に代えて、外筒本体の端部内径を保持器の端部外径よりも大きくし、保持器の端部外周面および外筒本体の端部内周面のいずれか一方に、凸部を、同他方に、凸部に嵌め合わされる凹部を設けるようにしてもよい。 Instead of light press-fitting, the outer diameter of the end of the outer cylinder body is made larger than the outer diameter of the end of the cage, and a convex portion is formed on either the outer circumferential surface of the cage end or the inner circumferential surface of the outer cylinder body. May be provided with a concave portion fitted to the convex portion on the other side.
また、軽圧入および凹凸嵌合のいずれともしない場合、運搬時の保持器抜け止めとして、ハウジング内径より小さい外径のストッパを軸に取り付け、スプラインをハウジングに組み付けてからストッパを外すことで、組付け作業中に保持器がばらけないようにしてもよい。 If neither light press-fitting nor concave / convex fitting is used, a stopper with an outer diameter smaller than the inner diameter of the housing is attached to the shaft, and the spline is assembled to the housing, and then the stopper is removed. It is possible to prevent the retainer from separating during the attaching operation.
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 a 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.
軸およびボールスプライン外筒本体は、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 shaft and the ball spline outer cylinder main body 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.
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の保持器は、ハウジングに組み付けられた状態で、ハウジングの内向きフランジ部と環状部材とによって、軸方向の移動が規制され、軸方向の位置決めおよび外筒本体からの脱落防止が果たされる。また、内向きフランジ部の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離および環状部材の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離がボール径より小さくなされていることで、ボールが保持器を押す力に対して、内向きフランジ部および環状部材がこの力を受けることができ、保持器が変形しにくいものとなる。したがって、保持器を止めるために使用されていたC形止め輪を不要とすることができ、コストの低減および軸方向長さの短縮が可能となる。 According to the ball spline of the present invention, the cage of the ball spline outer cylinder is restricted in the axial movement by the inward flange portion and the annular member of the housing in a state where it is assembled to the housing. Prevents falling off from the outer cylinder main body. Further, the radial distance between the inner peripheral surface of the inward flange portion and the shaft spline track bottom and the radial distance between the inner peripheral surface of the annular member and the spline track bottom of the shaft are smaller than the ball diameter. The inward flange portion and the annular member can receive this force against the force with which the ball presses the cage, and the cage is not easily deformed. Therefore, the C-type retaining ring used for stopping the cage can be eliminated, and the cost and the axial length can be shortened.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、この発明によるボールスプラインの第1実施形態を示している。 FIG. 1 shows a first embodiment of a ball spline according to the present invention.
ボールスプライン(1)は、ボールスプライン付きボールねじ装置で使用されるもので、ボールねじ軌道(2a)および軸方向にのびるスプライン軌道(2b)が設けられた軸(2)と、ボール(4)を介して軸(2)に嵌め合わされたボールスプライン外筒(3)と、ボールスプライン外筒(3)を保持するハウジング(5)とを備えている。 The ball spline (1) is used in a ball screw device with a ball spline.A ball screw raceway (2a) and a shaft (2) provided with a spline raceway (2b) extending in the axial direction and a ball (4) A ball spline outer cylinder (3) fitted to the shaft (2) via a pin, and a housing (5) for holding the ball spline outer cylinder (3).
ボールスプライン外筒(3)は、軸(2)のスプライン軌道(2b)に対向させられることで主通路(8)を構成するスプライン軌道(6a)が形成された略円筒状の金属製外筒本体(6)と、戻し通路(9)が形成されておりかつ外筒本体(6)の内周に嵌め合わされた略円筒状の合成樹脂製保持器(7)とを有している。 The ball spline outer cylinder (3) is a substantially cylindrical metal outer cylinder formed with a spline track (6a) constituting the main passage (8) by being opposed to the spline track (2b) of the shaft (2). It has a main body (6) and a substantially cylindrical synthetic resin cage (7) in which a return passage (9) is formed and fitted to the inner periphery of the outer cylinder main body (6).
ボール(4)は、主通路(8)および戻し通路(9)内に配設され、主通路(8)を転動するボール(4)が軸(2)とボールスプライン外筒(4)の相対直線運動を案内するようになっている。 The ball (4) is disposed in the main passage (8) and the return passage (9), and the ball (4) rolling on the main passage (8) is connected to the shaft (2) and the ball spline outer cylinder (4). It is designed to guide relative linear motion.
保持器(7)は、その一端(図の左端)がハウジング(5)に形成された内向きフランジ部(11)に当接し、その他端(図の右端)がハウジング(5)に止め輪(13)を介して固定された環状部材(12)に当接することによって、軸方向の移動が規制されている。 One end (left end in the figure) of the cage (7) abuts an inward flange portion (11) formed in the housing (5), and the other end (right end in the figure) is attached to the housing (5) with a retaining ring ( The axial movement is restricted by contacting the annular member (12) fixed via 13).
内向きフランジ部(11)の内周面と軸(2)のスプライン軌道(2b)の底との径方向距離R1は、ボール(4)の径より小さくなされている。同様に、環状部材(12)の内周面と軸(2)のスプライン軌道(2b)の底との径方向距離R2は、ボール(4)の径より小さくなされている。このため、ボール(4)が保持器(7)を軸方向外向きに押す力に対して、内向きフランジ部(11)および環状部材(12)がこの力を受けることができ、保持器(7)が変形しにくいものとなっている。 A radial distance R1 between the inner peripheral surface of the inward flange portion (11) and the bottom of the spline track (2b) of the shaft (2) is smaller than the diameter of the ball (4). Similarly, the radial distance R2 between the inner peripheral surface of the annular member (12) and the bottom of the spline track (2b) of the shaft (2) is smaller than the diameter of the ball (4). For this reason, the inward flange portion (11) and the annular member (12) can receive this force against the force with which the ball (4) pushes the cage (7) outward in the axial direction, and the cage ( 7) is difficult to deform.
外筒本体(6)の端部内径は、保持器(7)の端部外径よりわずかに小さくなされており、保持器(7)が外筒本体(6)に軽圧入されている。この軽圧入は、合成樹脂製保持器(7)が変形しない程度の比較的弱い力によって行われており、これにより、搬送等を行っても保持器(7)が外筒本体(6)から抜けないようになっている。 The inner diameter of the end of the outer cylinder main body (6) is slightly smaller than the outer diameter of the end of the retainer (7), and the retainer (7) is lightly press-fitted into the outer cylinder main body (6). This light press-fitting is performed with a relatively weak force that does not deform the synthetic resin cage (7), so that the cage (7) can be removed from the outer cylinder body (6) even if it is transported. It is designed not to come out.
図2は、この発明によるボールスプラインの第2実施形態を示している。 FIG. 2 shows a second embodiment of the ball spline according to the present invention.
この実施形態のものは、第1実施形態における軽圧入に代えて、外筒本体(6)の端部内径を保持器(7)の端部外径よりも大きくし、保持器(7)の端部外周面に環状の凸部(21)が形成されており、外筒本体(6)の端部内周面に、凸部(21)に嵌め合わされる環状の凹部(22)が設けられている。この凸部(21)と凹部(22)との嵌め合わせは、圧入ではなく、すきまばめとされている。これ以外の構成は、第1実施形態と同じとされている。 In this embodiment, instead of the light press-fitting in the first embodiment, the inner diameter of the end of the outer cylinder body (6) is made larger than the outer diameter of the end of the cage (7), and the cage (7) An annular convex portion (21) is formed on the outer peripheral surface of the end, and an annular concave portion (22) fitted to the convex portion (21) is provided on the inner peripheral surface of the end portion of the outer cylinder main body (6). Yes. The fitting between the convex portion (21) and the concave portion (22) is not press-fitting but a clearance fit. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
図3および図4は、この発明によるボールスプラインの第3実施形態を示している。 3 and 4 show a third embodiment of the ball spline according to the present invention.
この実施形態は、外筒本体(6)と保持器(7)とが、軽圧入でもなく、凹凸嵌合でもない場合、運搬時の抜け止めを可能とするもので、ねじ軸(2)に通されたストッパ(31)がボールスプライン(3)の両端に軸方向外方から当てられている。ストッパ(31)は、軟質の合成樹脂製などとされ、ねじ軸(2)の外径にほぼ等しい内径を有し、ハウジング(7)のフランジ部(11)の内径および環状部材(12)の内径より小さい外径を有している。ストッパ(31)は、摩擦力と弾性力とによって、軸(2)からの抜けが防止されており、ボールスプライン(3)がハウジング(7)に組み付けられた後に、取り外されることで、ボールスプライン(3)の組付け作業中に保持器(7)がばらけることを防止することができる。 In this embodiment, when the outer cylinder body (6) and the cage (7) are neither light press-fitting nor uneven fitting, they can be prevented from being removed during transportation, and the screw shaft (2) The passed stopper (31) is applied to both ends of the ball spline (3) from the outside in the axial direction. The stopper (31) is made of soft synthetic resin or the like, has an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the screw shaft (2), and the inner diameter of the flange portion (11) of the housing (7) and the annular member (12). The outer diameter is smaller than the inner diameter. The stopper (31) is prevented from coming off the shaft (2) by frictional force and elastic force, and the ball spline (3) is removed after the ball spline (3) is assembled to the housing (7). It is possible to prevent the cage (7) from being loosened during the assembling work of (3).
(1) ボールスプライン
(2) 軸
(2b) スプライン軌道
(3) ボールスプライン外筒
(4) ボール
(5) ハウジング
(6) 外筒本体
(6a) スプライン軌道
(7) 保持器
(8) 主通路
(9) 戻し通路
(11) 内向きフランジ部
(12) 環状部材
(1) Ball spline
(2) Axis
(2b) Spline track
(3) Ball spline outer cylinder
(4) Ball
(5) Housing
(6) Outer cylinder body
(6a) Spline track
(7) Cage
(8) Main passage
(9) Return passage
(11) Inward flange
(12) Ring member
Claims (1)
外筒本体の端部内径が保持器の端部外径より小さくされて、保持器が外筒本体に軽圧入されていることにより、ハウジングへの組付け前における外筒本体からの保持器の脱落が防止されており、
外筒本体および保持器は、いずれも、その一端がハウジングに一体に形成された内向きフランジ部に当接し、その他端がハウジングに固定された環状部材に当接することによって、軸方向の移動が規制されるようになされており、ハウジングの内向きフランジ部の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離および環状部材の内周面と軸のスプライン軌道底との径方向距離は、ボール径より小さくなされていることを特徴とするボールスプライン。 A shaft provided with a spline track, a ball spline outer tube fitted to the shaft via a ball, and a housing for holding the ball spline outer tube, the ball spline outer tube being made to face the spline track of the shaft A substantially cylindrical outer cylinder body in which a spline track constituting the main passage is formed, and a substantially cylindrical retainer in which a return path is formed and fitted to the inner periphery of the outer cylinder body. In the ball spline
The inner diameter of the end of the outer cylinder body is made smaller than the outer diameter of the end of the cage, and the cage is lightly press-fitted into the outer cylinder body. Omission is prevented,
The outer cylinder main body and the cage are both moved in the axial direction by abutting one end with an inward flange portion formed integrally with the housing and the other end with an annular member fixed to the housing. The radial distance between the inner peripheral surface of the inward flange portion of the housing and the spline track bottom of the shaft and the radial distance between the inner peripheral surface of the annular member and the spline track bottom of the shaft are as follows: A ball spline characterized by being smaller than the ball diameter.
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