TWM445098U - 滾珠花鍵組及其外筒 - Google Patents

Description

滾珠花鍵組及其外筒

本創作係關於一種滾珠花鍵組及其外筒。

於各種滾珠花鍵組中，外筒(或稱花鍵螺帽)扮演了核心角色，必須具備足夠的剛性，以提供承載力及防護滾珠運動時所產生的衝擊力，另一方面在結構上又有極高的精度要求，以避免整體組件的運作效能不佳，或產生異常噪音。

圖1為習知滾珠花鍵組1的主要元件，其包括花鍵軸11、外筒12、端蓋13、滾珠保持器14以及循環運動於該些元件之間的滾珠15，另有防塵件16設置於端蓋13。其中，滾珠保持器14設置於花鍵軸11與外筒12之間，使滾珠15在組裝前或與花鍵軸11分離時，仍能維持其位置避免掉落。然，滾珠保持器14為強度較弱的塑料材質，在長時間承受滾珠15循環運動之下，便相當容易受損，進而造成滾珠15運動時可能發生震動的情形，另外，特別於滾珠15高速運動時，增加滾珠15脫落之機率，增加使用者操作之風險。

上述情況隨著滾珠花鍵組1尺寸的增加而更形嚴重。因為大型滾珠花鍵組的滾珠保持器14長度較長，中段部分除負載的滾珠15數目增加，又離支撐點較遠而剛性不足，容易變形或扭曲。

另外，因外筒12的內珠溝121必須直接承載滾珠15的高速運動，故內珠溝121的精度要求相當高。又，習知外筒12之內珠溝121的加工製程係為研磨加工，而在研磨的製程中會生成大量的熱，並破壞內珠溝121的精度。

因此，如何提供一種滾珠花鍵組及其外筒，其內珠溝具有滾珠保持之功能，可免除滾珠保持器的使用，不僅減少組裝元件數，縮短組裝製程並提高組裝精度，還有利於改善習知大型滾珠花鍵組的滾珠保持器長度較長，產生的剛性不足的問題，增加滾珠花鍵組運作穩定性，已成為一項重要的課題。

有鑑於上述課題，本創作之目的為提供一種滾珠花鍵組及其外筒，其內珠溝具有滾珠保持之功能，可免除滾珠保持器的使用，以減少組裝元件數，縮短組裝製程並提高組裝精度，並可改善習知大型滾珠花鍵組的滾珠保持器長度較長，而剛性不足的問題，增加滾珠花鍵組運作穩定性。

為達上述目的，依據本創作之一種外筒，係應用於滾珠花鍵組，外筒包括一內壁面以及複數個內珠溝。內珠溝形成於內壁面，且各內珠溝具有一滾珠保持結構。

在本創作之一實施例中，滾珠保持結構為倒包形狀。

在本創作之一實施例中，滾珠保持結構係以拉刀拉削、線切割、放電或抽拉成型的加工方式形成。

在本創作之一實施例中，滾珠保持結構具有複數個非 滾珠接觸部。

在本創作之一實施例中，非滾珠接觸部包括一上非滾珠接觸部、一左非滾珠接觸部以及一右非滾珠接觸部，且左非滾珠接觸部以及右非滾珠接觸部係為對稱。

為達上述目的，本創作更提供一種滾珠花鍵組，包括一花鍵軸、一外筒、複數個端蓋以及複數個滾珠。外筒套設於花鍵軸，且外筒包括一內壁面及複數個內珠溝，內珠溝形成於內壁面，且各內珠溝具有一滾珠保持結構。端蓋組接於外筒之二端。滾珠容置於花鍵軸與外筒之間。

在本創作之一實施例中，滾珠保持結構於內壁面上具有一第一開口，第一開口的口徑小於滾珠的直徑。

在本創作之一實施例中，非滾珠接觸部至少其中之一與滾珠形成一冷卻液或潤滑液儲存空間。

承上所述，依據本創作之一種滾珠花鍵組及其外筒，其中外筒的內珠溝具有滾珠保持結構，可提供滾珠保持的功效，減少組裝零件數目，並免除使用滾珠保持器可能發生的強度剛性不足問題，特別有利於大型滾珠花鍵組使用。

又，本創作之滾珠花鍵組的外筒可藉由非研磨方式初步形成滾珠保持結構，再於保留滾珠保持結構之特徵的情況下，透過簡易地研磨便可形成內珠溝，故可減少研磨面積，降低振刀發生的機率，也較不會產生過多的熱影響內珠溝的精度，故可避免研磨變形的問題，從而提高精度，確保滾珠花鍵組於高速運作時的穩定性及可靠性。另外， 本創作所形成之滾珠花鍵組及外筒，其內珠溝因滾珠保持結構具有非滾珠接觸部，可與滾珠形成的儲存空間，適於儲存一定量的冷卻液或潤滑液，可降低研磨加工所產生的熱能危機以提高精度，或強化滾珠轉動時的平順度。

以下將參照相關圖式，說明依本創作較佳實施例之一種滾珠花鍵組及外筒，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖2為依據本創作一實施例之一種滾珠花鍵組的分解示意圖，圖3為圖2所示之滾珠花鍵組的剖面示意圖，請同時參考圖2及圖3所示。滾珠花鍵組2包括一花鍵軸21、外筒22、端蓋23、防塵片24以及循環運動於該些元件之間的滾珠25。外筒22套設於花鍵軸21，而端蓋23組接於外筒22之二端，防塵片24設置於端蓋23。滾珠25容置於花鍵軸21與外筒22之間，循環運動於花鍵軸21與外筒22所形成的滾珠通道中。

外筒22亦可稱之為花鍵螺帽，其為兩端開口的筒狀金屬件，並包括一內壁面221及複數個內珠溝222。內珠溝222形成於內壁面221，且各內珠溝222具有一滾珠保持結構223。

內珠溝222係供滾珠25運行的長條形凹槽，並貫通外筒22的兩端，以和花鍵軸21之軌道槽211共同形成滾珠通道容納滾珠25，當滾珠25在滾珠通道中移動至端蓋 23位置時，會藉由迴流彎道231產生反覆循環運動。另外，外筒22與花鍵軸21之間的間隙可為0.05公釐至1公釐，然非限制性者。

滾珠保持結構223係為內珠溝222壁面上形成具有保持滾珠25位置的結構，然並無特別的構型限制，而以配合滾珠25的運動路徑且具有小於滾珠25之直徑的一開口為原則。如圖2搭配圖3所示，因為整條內珠溝222均具有滾珠保持結構223，故滾珠保持結構223沿花鍵軸21的軸心延伸方向來看係為長條形，並貫通外筒22的兩端。

如圖3所示，以具有小於滾珠25之直徑的開口而言，滾珠保持結構223於外筒22的內壁面221上具有一第一開口224，第一開口224的口徑小於滾珠花鍵組2之滾珠25的直徑D，因此，當滾珠25容置於外筒22的內珠溝222時，即便不使用滾珠保持器，滾珠25亦不會脫落。故即便是將外筒22與花鍵軸21分離，滾珠25亦不會掉落，從而無需增設塑料之滾珠保持器，又，外筒22為剛性較強的金屬材質，對於滾珠25高速運動時的承受力優於習知的滾珠保持器。

雖滾珠保持結構223不以特定結構為限，但較佳地，滾珠保持結構223可如本實施例所示之倒包形狀的結構。如圖3所示，以花鍵軸21的方向來看，倒包形狀具有複數個向外凸出之缺口，可稱為凸出部，在此，滾珠保持結構223的倒包形狀具有三個凸出部。由於滾珠25裝入或運動期間，均不予凸出部接觸，故凸出部又可稱之為非滾 珠接觸部225。然而，需特別說明的是，在此所使用之「倒包結構」一詞僅係說明圖3所示結構的一種名稱，其他具有相同或相似結構但名稱不同者，亦為本創作所涵蓋之範圍。

又，該些非滾珠接觸部225可分別依據方位關係分為上非滾珠接觸部225a、左非滾珠接觸部225b以及右非滾珠接觸部225c，且左非滾珠接觸部225b以及右非滾珠接觸部225c較佳係為對稱。另外，由於上述之上非滾珠接觸部225a、左非滾珠接觸部225b及右非滾珠接觸部225c不與滾珠25接觸，故可搭配端蓋23注油孔之設計，在潤滑液輸入後，作為儲油之空間或通道，以提升滾珠25運動時的順暢度。

上述實施例之滾珠花鍵組2的外筒22可依據圖4所示之加工方法製備，然需說明的是，此處所揭露之加工方法僅為代表說明，其他可以形成本創作結構之方法亦可使用。

圖4為加工製成圖2所示之外筒的加工方法的步驟流程圖，圖5A為圖2所示之外筒的剖面示意圖，請同時參考圖4及圖5A所示。外筒22的加工方法可包含以下步驟：於外筒的內壁面形成複數個滾珠保持結構(S10)；以及研磨各滾珠保持結構，形成一內珠溝(S20)。

於步驟S10中，係先於外筒22的內壁面221形成複數個滾珠保持結構223。滾珠保持結構223係以例如但不限於拉刀拉削、線切割、放電或抽拉成型等的加工方式形 成，該些加工方式均具有較習知研磨加工更高的精度，尤其以拉刀切削而言，其更有速度快與成本低優點。

圖5B為進行圖4所示之步驟S20時的研磨示意圖，圖5C為圖5B之部分放大示意圖，並請同時參考圖5A至圖5C所示。在步驟S20中，係研磨各滾珠保持結構223並去除各滾珠保持結構223的內凹部226，以形成一內珠溝222。為凸顯研磨前後之差異，圖5B中呈現研磨前之二滾珠保持結構223以及研磨後之二內珠溝222。其中，滾珠保持結構223中的內凹部226經研磨後，形成內珠溝222中的滾珠接觸部227，故滾珠25與內珠溝222係以滾珠接觸部227做二點接觸。

因此，於本實施例中，對於形成內珠溝225係為兩階段的加工，故於研磨時，研磨工具3僅需磨去內凹部226，相較於習知採全研磨製程者，不僅所承受的阻力小，降低振刀的機率，也沒有研磨整個滾珠接觸弧度的需求，研磨工具3無需頻繁地進行角度調整，因此使用本創作之結構可以減短加工所需耗費的時間。

上述研磨工具3可例如但不限於砂輪，惟需特別註明的是，研磨工具3的寬度W必須小於滾珠的直徑D(如圖3所示)，但不一定小於第一開口224的口徑。因此，內珠溝222形成後，於內壁面221上具有一第二開口228，而第二開口228的口徑係等於第一開口224的口徑，或趨近於研磨工具3的寬度W。於本實施例中，滾珠保持結構223的第一開口224的口徑係介於研磨工具3的寬度W與滾珠 25的直徑D之間，故經研磨後所形成之內珠溝222的第二開口228的口徑係為等於第一開口224的口徑。

圖5D為圖5C所示之內珠溝的另一實施態樣於研磨時的放大示意圖，請同時參考圖5B及圖5D所示。若於形成滾珠保持結構223時，第一開口224的口徑小於研磨工具3的寬度W，則經研磨後所形成之內珠溝222的第二開口228的口徑便會為大於第一開口224的口徑，但因研磨工具3的寬度W仍小於滾珠25的直徑D，故即便不使用滾珠保持器，當滾珠25容置於內珠溝222時，滾珠25同樣不會有脫落之情形。

整體而言，依據本創作之滾珠花鍵組中，因其外筒上加工形成有兼具滾珠保持結構，故同時具備了一般外筒及滾珠保持器的功效，無需額外使用滾珠保持器，有利於減少組裝元件數，簡化組裝製程，也因減少組裝程序，提高了組裝精度。

本創作另外提供一種滾珠花鍵組之外筒，惟其具有與前述外筒相同的元件組成與特徵，可參考前述，於此不再贅述。又，依據本創作之外筒，因內珠溝具有滾珠保持結構，而具有滾珠保持功能，故當然可直接組成如前述實施例之無滾珠保持器的滾珠花鍵組，亦可應用於一般習知的滾珠花鍵組，而與滾珠保持器配合應用，以加強對滾珠花鍵組中滾珠的定位功能，本創作於此不限。

綜上所述，依據本創作之一種滾珠花鍵組及其外筒，其中外筒的內珠溝具有滾珠保持結構，可提供滾珠保持的 功效，減少組裝零件數目，並免除使用滾珠保持器可能發生的強度剛性不足問題，特別有利於大型滾珠花鍵組使用。

又，本創作之滾珠花鍵組的外筒可藉由非研磨方式初步形成滾珠保持結構，再於保留滾珠保持結構之特徵的情況下，透過簡易地研磨便可形成內珠溝，故可減少研磨面積，降低振刀發生的機率，也較不會產生過多的熱影響內珠溝的精度，故可避免研磨變形的問題，從而提高精度，確保滾珠花鍵組於高速運作時的穩定性及可靠性。另外，本創作所形成之滾珠花鍵組及外筒，其內珠溝因滾珠保持結構具有非滾珠接觸部，可與滾珠形成的儲存空間，適於儲存一定量的冷卻液或潤滑液，可降低研磨加工所產生的熱能危機以提高精度，或強化滾珠轉動時的平順度。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

〔習知〕

1‧‧‧滾珠花鍵組

11‧‧‧花鍵軸

12‧‧‧外筒

121‧‧‧內珠溝

13‧‧‧端蓋

14‧‧‧滾珠保持器

15‧‧‧滾珠

16‧‧‧防塵片

〔本創作〕

2‧‧‧滾珠花鍵組

21‧‧‧花鍵軸

211‧‧‧軌道槽

22‧‧‧外筒

221‧‧‧內壁面

222‧‧‧內珠溝

223‧‧‧滾珠保持結構

224‧‧‧第一開口

225‧‧‧非滾珠接觸部

225a‧‧‧上非滾珠接觸部

225b‧‧‧左非滾珠接觸部

225c‧‧‧右非滾珠接觸部

226‧‧‧內凹部

227‧‧‧滾珠接觸部

228‧‧‧第二開口

23‧‧‧端蓋

231‧‧‧迴流彎道

24‧‧‧防塵片

25‧‧‧滾珠

3‧‧‧研磨工具

D‧‧‧直徑

S10~S20‧‧‧步驟

W‧‧‧寬度

圖1為習知滾珠花鍵組的示意圖；圖2為依據本創作一實施例之一種滾珠花鍵組的分解示意圖；圖3為圖2所示之之滾珠花鍵組的剖面示意圖；圖4為加工製成圖2所示之外筒的加工方法的步驟流程圖； 圖5A為圖2所示之外筒的剖面示意圖；圖5B為進行圖4所示之步驟S20時的研磨示意圖；圖5C為圖5B之部分放大示意圖；以及圖5D為圖5C所示之內珠溝的另一實施態樣於研磨時的放大示意圖。

2‧‧‧滾珠花鍵組

21‧‧‧花鍵軸

211‧‧‧軌道槽

22‧‧‧外筒

221‧‧‧內壁面

222‧‧‧內珠溝

223‧‧‧滾珠保持結構

224‧‧‧第一開口

225‧‧‧非滾珠接觸部

225a‧‧‧上非滾珠接觸部

225b‧‧‧左非滾珠接觸部

225c‧‧‧右非滾珠接觸部

227‧‧‧滾珠接觸部

25‧‧‧滾珠

D‧‧‧直徑

Claims (12)

1. 一種外筒，係應用於一滾珠花鍵組，該外筒包括：一內壁面；以及複數個內珠溝，形成於該內壁面，且各該些內珠溝具有一滾珠保持結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之外筒，其中該滾珠保持結構為倒包形狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之外筒，其中該滾珠保持結構係以拉刀拉削、線切割、放電或抽拉成型的加工方式形成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之外筒，其中該滾珠保持結構具有複數個非滾珠接觸部。
5. 如申請專利範圍第4項所述之外筒，其中各該些非滾珠接觸部包括一上非滾珠接觸部、一左非滾珠接觸部以及一右非滾珠接觸部，且該左非滾珠接觸部以及該右非滾珠接觸部係為對稱。
6. 一種滾珠花鍵組，包括：一花鍵軸；一外筒，套設於該花鍵軸，且該外筒包括：一內壁面；及複數個內珠溝，形成於該內壁面，且各該些內珠溝具有一滾珠保持結構；複數個端蓋，組接於該外筒之二端；以及複數個滾珠，容置於該花鍵軸與該外筒之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之滾珠花鍵組，其中該滾珠保持結構於該內壁面上具有一第一開口，該第一開口的口徑小於該些滾珠的直徑。
8. 如申請專利範圍第6項所述之滾珠花鍵組，其中該滾珠保持結構為倒包形狀。
9. 如申請專利範圍第6項所述之滾珠花鍵組，其中該滾珠保持結構係以拉刀拉削、線切割、放電或抽拉成型的加工方式形成。
10. 如申請專利範圍第6項所述之滾珠花鍵組，其中該滾珠保持結構具有複數個非滾珠接觸部。
11. 如申請專利範圍第10項所述之滾珠花鍵組，其中各該些非滾珠接觸部包括一上非滾珠接觸部、一左非滾珠接觸部以及一右非滾珠接觸部，且該左非滾珠接觸部以及該右非滾珠接觸部係為對稱。
12. 如申請專利範圍第10項所述之滾珠花鍵組，其中該些非滾珠接觸部至少其中之一與該些滾珠形成一冷卻液或潤滑液儲存空間。