滚珠丝杠装置的制作方法

专利名称：滚珠丝杠装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滚珠丝杠装置，其通过排列在螺母部件和丝杠轴 之间的多个滚珠而自由旋转地螺紋接合这些两个部件，在例如机动车
等把转向轴的旋转变换成中继杆的轴向的运动；特别涉及适用于较大 设定螺母部件在旋转一圏时沿丝杠轴轴向的移动量的所谓大导程型构 造的滚珠丝杠装置。
背景技术：
作为把旋转运动变成直线运动或把直线运动变换成旋转运动的滚 珠丝杠装置，众所周知有通过多个滚珠相互螺紋接合丝杠轴和螺母部 件的装置。在所述丝杠轴的外周面以规定的导程形成螺旋状的滚珠滚 动槽。另外，在所述螺母部件形成插通丝杠轴的贯通孔，在该贯通孔 的内周面形成与所述丝杠轴的滚动槽相向的负荷滚动槽。通过这些螺 母部件的负荷滚动槽和丝杠轴的滚动槽相互相向，在螺母部件和丝杠 轴之间形成螺旋状的负荷滚珠通路，滚珠在该负荷滚珠通路内在承受 作用于螺母部件和丝杠轴之间的负荷的同时进行滚动。由此可进行螺 母部件和丝杠轴相对的螺旋运动。另外，所述螺母部件具有把负荷滚 珠通路的两端连通连结的无负荷滚珠通路，形成在所述负荷滚珠通路 中滚动的滚珠经过无负荷滚珠通路再回到负荷滚珠通路循环。即，通 过在螺母部件具有滚珠的无限循环路，滚珠在负荷滚珠通路及无负荷 滚珠通路循环，螺母部件可相对丝杠轴连续地移动。
作为在所述螺母部件具有滚珠的无限循环路的方式，大体划分有 以下三种方式。第1种方式，相对该螺母部件安装形成大体U字形的 返回管的所谓返回管方式。在该方式中，跨越螺旋状的负荷滚珠通路 的多个圏部分地将所述返回管装在螺母部件中，滚珠经过设于所述返回管中的无负荷滚珠通路，从负荷滚珠通路的一端向另一端循环(日
本特开2005-003106号等)。
另外，第2的方式，是把称为反向器的垫片埋入螺母部件的、所 谓反向器方式。在所述反向器上，面对丝杠轴且跨过该丝杠轴的齿顶 部地形成滚珠返回槽，该滚珠返回槽连结丝杠轴的周围一圏量的负荷 滚珠通路的端部之间。由此，在负荷滚珠通路中滚动的滚珠到达所述 反向器的安装位置时，由滚珠返回槽引导而从丝杠轴的滚动槽脱离， 同时跨越该丝杠轴的齿顶部，返回至负荷滚珠通路的入口 (日本特开 2006-038099等)。
进而，第3方式是所谓端盖方式。在该端盖方式中，相对螺母部 件贯通形成沿轴向的滚珠返回通路，同时在该螺母部件的轴向的两端 安装具有滚珠的方向转换路的端盖，把在负荷滚珠通路完成滚动的滚 珠通过所述方向转换路引导到螺母部件的滚珠返回通路。即，负荷滚 珠通路的端部由设于各端盖的方向转换路与无负荷滚珠通路的端部连 结，由此实现滚珠的无限循环路(日本特开2005-042796等)。
专利文献l:(曰本)特开2005-003106
专利文献2:(曰本)特开2006-038099
专利文献3:(日本)特开2005-042796
发明要解决的课题
在这些三种滚珠循环方式中，最适用在丝杠轴的导程长大化的方 式是端盖方式。毕竟在反向器方式中因为设置成埋入螺母部件的反向 器跨过邻接的滚动槽，所以不能对应大导程的丝杠轴，另外，在返回 管方式中，必须把返回管的全长设定为极其长，考虑返回管的加工精 度或向螺母部件的安装精度等时，仍然难以对应大导程的丝杠轴。为 此，几乎所有一般使用的大导程的滚珠丝杠装置中都采用了所述端盖 方式。
另外，作为滚珠丝杠装置的使用方式的一例，具有在螺母部件中 输入从马达等来的旋转动力、对应该螺母部件的旋转使丝杠轴沿轴向 移动而加以使用的例子。现在，作为适用于该使用方式的滚珠丝杠装置，众所周知有在螺母部件的外周部借助滚珠安装旋转轴承的外圏的 旋转滚珠丝杠装置。在该旋转滚珠丝杠装置中，因为把螺母部件作为 旋转轴承的内圏使用，所以相对该螺母部件的外周面必须使滚珠的滚 动槽形成环状，但在所述返回管方式或反向器方式中，因为返回管或 反向器会成为障碍，在螺母部件的外周面不能形成滚动槽，所以在所 述旋转滚珠丝杠装置采用端盖方式。
但是，在端盖方式中，相对螺母部件必须沿其轴向贯通形成滚珠 返回通路，相对丝杠轴的外径来说，螺母部件的外径显著增大，在采 用该端盖方式的滚珠丝杠装置难以使螺母部件小型化、轻量化。这样， 旋转滚珠丝杠装置、即在螺母部件的外侧安装旋转轴承的滚珠丝杠装 置中是明显的问题。
另外，在端盖方式中必须把一对端盖螺紋固定在螺母部件轴向的 两端，而且所述端盖在具有复杂形状的方向转换路的情况下，几乎全 是由合成树脂制作的例子，对于要求耐久性的用途难以保证可靠性。
进而，在现有的滚珠丝杠装置中，需要相对螺母部件安装返回管、 反向器或端盖，因为部件数量多，安装费时麻烦，所以生产成本也高。
另外，在旋转滚珠丝杠装置中，为了向螺母部件输入旋转动力， 能在该螺母部件的轴向的端部上一体地形成齿轮是方便的，但因为在 所述端盖方式中在螺母部件的轴向的两端安装一对端盖，所以在螺母 部件的端部难以形成齿轮，即使假定可以形成，齿轮的直径为了避开 端盖必须作大，结果存在螺母部件大型化、重量大的问题。

发明内容
本发明鉴于这些问题，其目的是提供这样一种具有新型滚珠循环 构造的滚珠丝杠装置，可适用于大导程的丝杠轴，也最适合于螺母部 件的小型化、轻量化，能以低成本生产，而且在苛刻的使用条件也可 发挥高可靠性。
另外，本发明的另一目的是提供在旋转滚珠丝杠装置中具有最合 适的滚珠循环构造的滚珠丝杠装置。本发明的滚珠丝杠装置包括多个滚珠；把这些滚珠的滚动槽以 规定的导程形成螺旋状的丝杠轴；和具有插通该丝杠轴的贯通孔同时 在该贯通孔的内周面形成与所述丝杠轴的滚动槽相对的负荷滚动槽的 螺母部件。螺母部件的负荷滚动槽与丝杠轴的滚动槽协同动作，所述
滚珠滚动的螺旋状的负荷滚珠通路形成于螺母部件和丝杠轴之间。另 外，所述螺母部件具有连通连结所述负荷滚珠通路的两端而形成滚珠 的无限循环路的无负荷滚珠通路。
所述无负荷滚珠通路包括在螺母部件的贯通孔的内周面形成螺 旋状的无负荷滚珠槽；和连通连结所述负荷滚动槽和无负荷滚珠槽而 完成作为闭环的无限循环路的一对方向转换槽。换言之，所述无负荷 滚珠槽和所述负荷滚动槽在螺母部件的贯通孔的内周面形成为多条螺紋。
所述无负荷滚珠槽以不妨碍负荷滚珠通路中的滚珠的滚动的方 式，与形成于丝杠轴的螺旋状的滚动槽的齿顶部、即在轴向邻接的滚 动槽和滚动槽之间的平面部相向，由此形成在无负荷滚珠槽滚动的滚
珠保持在该无负荷滚珠槽内。这样，无负荷滚珠通路通过形成于螺母
成，滚珠在与丝杠轴的齿顶部接触的状态下在所述无负荷滚珠通路滚 动。
所述方向转换槽形成在面向丝杠轴的位置，在使在丝杠轴的滚动 槽中滚动的滚珠从该滚动槽脱离的同时，对该行进方向进行转换而导 向所述无负荷滚珠槽。由此，完成作为使滚珠循环的闭环的无限循环 路。
该方向转换槽为了使滚珠从丝杠轴的滚动槽脱离，跨乘到该丝杠 轴的齿顶部，从所述负荷滚动槽到无负荷滚珠槽形成为逐渐变深，无 台阶差地连续结合所述负荷滚动槽和无负荷滚珠槽。
然而，该方向转换槽没有必要相对螺母部件的贯通孔的内周面直 接形成，例如也可以先形成为与螺母部件不同的部件，把该部件作为 反向器安装在螺母部件的贯通孔的内周面。但是，在保证在苛刻的使用环境的高可靠性同时又考虑降低生产成本时，则所述方向转换槽优 选相对螺母部件的贯通孔的内周面通过利用立铣刀的切削加工或磨削 加工而直接形成。
本发明的滚珠丝杠装置，除了适用于在丝杠轴只形成一条滚动槽 的情况之外，也适用于在丝杠轴形成多条滚动槽的情况。例如，丝杠 轴的滚动槽为一条的情况下，在螺母部件的贯通孔的内周面形成一条 负荷滚动槽和一条无负荷滚珠槽，它们构成两条螺紋。另外，在丝杠 轴的滚动槽为两条的情况下，在螺母部件的贯通孔的内周面形成两条 负荷滚动槽和两条无负荷滚珠槽，它们构成了四条螺紋。


图l是表示适用于本发明的滚珠丝杠装置的实施方式的立体图。
图2是切割了在图1中表示的滚珠丝杠装置的螺母部件的立体图。 图3是表示在实施方式所示的滚珠丝杠装置的螺母部件的剖面
图4是图3的IV-IV线剖面图。图5是表示负荷滚动槽和无负荷滚珠槽之间的滚珠的移动状态的 放大剖面图。
图6是表示包含方向转换槽的无限循环路的滚珠的轨迹的平面图。
图7是在丝杠轴周围模式表示实施方式中的滚珠的无限循环路的 立体图。
图8是在丝杠轴周围模式表示负荷滚动槽是一条的情况下的滚珠 无限循环路的立体图。
图9是表示把形成方向转换槽的反向器安装在螺母部件的例子的 剖面图。
图10是表示在丝杠轴周围的滚珠的无限循环路的一例的模式图。 图11是表示在丝杠轴周围的滚珠的无限循环路的另一例的模式图。图12是表示把丝杠轴做成多条螺紋的情况下的滚珠无限循环路 的一例的模式图。 附图标记说明
1滚珠丝杠装置，2丝杠轴，3螺母部件，4滚珠，20a、 20b滚 动槽，32a、 32b负荷滚动槽，33a、 33b无负荷滚珠槽，34方向转
具体实施例方式
以下，使用附图详细说明本发明的滚珠丝杠装置。
图1及图2是表示适用了本发明的滚珠丝杠装置的一例，图1是 表示外观的立体图，图2是剖切螺母部件的局部的立体图。
该滚珠丝杠装置1借助多个滚珠4螺紋接合丝杠轴2和螺母部件 3，在丝杠轴2的外周面以规定的导程呈螺旋状形成滚珠4的滚动槽 20。在此，所谓导程是在丝杠轴2旋转一圏时所述滚动槽20在丝杠轴 2的轴向行进的距离。所述滚珠滚动槽20形成为两个曲面大体以90 度相交，与滚珠4的行进方向正交的剖面形状呈哥特式拱形。为此， 所述滚珠4相对该哥特式拱形的滚珠滚动槽20以两点接触，相对作用 于丝杠轴2的轴向负荷产生约45度的接触角。在该图l及图2所示的 例子中，所述丝杠轴2形成两条滚动槽20a、 20b,成为多条螺紋。另 外，在丝杠轴2的外周面相互邻接的滚动槽20a和滚动槽20b之间形 成丝杠轴的齿顶部21。
另外，图2只画出丝杠轴和螺母部件之间所排列的一部分滚珠， 没有画出所有的滚珠。
所述螺母部件3具有供丝杠轴2插通的贯通孔30并形成大体圆筒 形，在其外周面立设用于把该螺母部件3固定在机械装置上的凸缘部 31。图3是沿轴向的螺母部件3的剖面图。如该图所示，在螺母部件 3的贯通孔30的内周面呈螺旋状形成与丝杠轴2的滚动槽20a、 20b 相向的负荷滚动槽32a、 32b。与该负荷滚动槽32a、 32b的滚珠4的 行进方向正交的剖面形状与丝杠轴2的滚动槽20的剖面形状相同。通过这些负荷滚动槽32a、 32b和丝杠轴2的滚动槽20a、 20b相互相向， 用于使滚珠4在承担负荷的同时在丝杠轴2的周围公转的螺旋状的负 荷滚珠通路在螺母部件3和丝杠轴2之间形成。
另外，在螺母部件3的贯通孔30的内周面呈螺旋状形成两条无负 荷滚珠槽33a、 33b。这些无负荷滚珠槽33a、 33b相对贯通孔的内周 面形成得比所述负荷滚动槽深，且以比滚珠直径稍大的槽宽形成。因 此，滚珠在这些无负荷滚珠槽内不承担负荷地成为无负荷状态，被后 续的滚珠推压而自由滚动。
无负荷滚珠槽33a与所述负荷滚动槽32a呈一对，无负荷滚珠槽 33b与所述负荷滚动槽32b呈一对。即，在螺母部件3的贯通孔30的 内周面，负荷滚动槽32a、无负荷滚珠槽33a、负荷滚动槽32b和无负 荷滚珠槽33b以该顺序作为多条螺紋形成。因为负荷滚动槽32a、 32b 与丝杠轴2的滚动槽20a、 20b相向，所以所述无负荷滚珠槽33a、 33b 与滚动槽20a和滚动槽20b之间的丝杠轴2的齿顶部21相向，在该无 负荷滚珠槽33a、 33b内以无负荷状态滚动的滚珠4与丝杠轴2的齿顶 部21接触，由此在无负荷滚珠槽33a、 33b内保持滚珠4。因此，在 该滚珠丝杠装置l中，通过无负荷滚珠槽33a、 33b和丝杠轴2的齿顶 部21的协同动作，构成无负荷滚珠通路。
另外，在螺母部件3的贯通孔30的内周面，在其轴向的两端附近 形成大体U字形的方向转换槽34。该方向转换槽34连通连结负荷滚 动槽32a的端部和无负荷滚珠槽33a的端部；另外，连通连结负荷滚 动槽32b的端部和无负荷滚珠槽33b的端部，在形成有两条负荷滚动 槽的螺母部件3中，在贯通孔30的内周面的四个部位形成方向转换槽 34。另外，设于螺母部件3的负荷滚动槽不是两条而是一条的情况下， 所述方向转换槽34形成在贯通孔30的内周面的两个部位。
该方向转换槽34从负荷滚动槽32a、 32b的端部到无负荷滚珠槽 33a、 33b的端部无台阶差地连续形成，随着从负荷滚动槽32a、 32b 的端部接近无负荷滚珠槽33a、 33b的端部而逐渐变深。图5表示在负 荷滚动槽32a停止了滚动的滚珠4进入方向转换槽34，受该方向转换槽34引导从丝杠轴2的滚动槽20a脱离的状态。在负荷滚动槽32a 滚动的滚珠4， 一旦到达该负荷滚动槽32a和方向转换槽34的接续部 位，则因为该负荷滚动槽32a的深度逐渐变深，所以逐步释放负荷。 释放了负荷后的滚珠4被后续的滚珠4推压仍然在丝杠轴2的滚动槽 20a内行进，但由于方向转换槽34把该滚珠4推向滚动槽20a的侧方， 所以该滚珠4进入滚动槽20a中而升起直到丝杠轴2的齿顶部21，完 全收容在螺母部件3的方向转换槽34中。
因为方向转换槽34具有大体U字状的轨道，所以收容在方向转 换槽34内的滚珠4使其滚动方向逆转，进入由螺母部件3的无负荷滚 珠槽33a和丝杠轴2的齿顶部21相向形成的无负荷滚珠通路。滚珠4 在该无负荷滚珠通路内是无负荷状态，被后续的滚珠4推压进入无负 荷滚珠通路内。
另外，在无负荷滚珠通路内行进的滚珠4 一旦到达无负荷滚珠槽 33a和方向转换槽34的接续部位，则直接进入方向转换槽内再被转换 行进方向，进入由丝杠轴2的滚动槽20a和螺母部件3的负荷滚动槽 32a相向形成的负荷滚珠通路内。此时，滚珠4在丝杠轴2的滚动槽 20a从侧方下落进入负荷滚珠通路，在方向转换槽34和负荷滚动槽32a 的连接部位，该负荷滚动槽32a的深度逐渐变浅时，则从无负荷状态 转换到承担负荷的状态。
即，在该滚珠丝杠装置l中，通过所述方向转换槽34连通连结螺 母部件3的负荷滚动槽32a、 32b的端部和无负荷滚珠槽33a、 33b的 端部，作为闭环的滚珠4的无限循环路设于螺母部件3，在螺母部件3 和丝杠轴2之间产生相对的螺旋运动时，则滚珠4在所述无限循环路 的内部循环，能够连续进行所述螺旋运动。
图6是表示所述方向转换槽34及在其前后的滚珠4的轨道的平面 图。区域A是在负荷滚珠通路的滚珠4的轨迹，在该区域A中，滚珠 4在丝杠轴2的滚动槽20a、 20b和螺母部件3的负荷滚动槽3h、 3化 之间承担负荷的同时进行滚动。另外，区域E表示在无负荷滚珠槽33 a 、 33b的滚珠4的轨迹，在该区域E中滚珠4在丝杠轴2的齿顶部21和无负荷滚珠槽33a、 33b间以无负荷状态滚动。区域B、区域C及 区域D表示在方向转换槽34的滚珠4的轨迹，区域B及区域D的轨 迹设定为规定曲率的曲线状；另外，在区域C的轨迹设定成与这些区 域B及区域D的曲线状轨迹圆滑连续的直线状。
同时参照图5及图6进行说明，所述区域B是使滚珠4脱离丝杠 轴2的滚动槽20a、 20b的滚珠偏向区域，从区域A进入区域B的滚 珠4在该区域B被推向丝杠轴2的滚动槽20a、 20b的一側，在滚动 槽20a、 20b上爬而跨乘到丝杠轴2的齿顶部21。另外，区域D是把 跨乘在丝杠轴2的齿顶部21上的滚珠4导入无负荷滚珠槽33a、 33b 的滚珠旋转区域，以一定的旋转半径形成圆弧状。在该滚珠旋转区域 的滚珠4的旋转半径设定成滚珠直径的1.0~2.0倍程度，若是比该设 定值小的旋转半径则滚珠4在方向转换槽34的内部容易卡住；另外， 若是比该设定值大的旋转半径则负荷滚动槽32a、32b和无负荷滚珠槽 33a、 33b之间的间隔过于分开，不能紧凑形成螺母部件3。进而，区 域C是连结所述滚珠偏向区域B和滚珠旋转区域D的滚珠承接过渡 区域，作为相对滚珠偏向区域B及滚珠旋转区域D双方的圆弧状轨迹 呈切线形成为直线状。为此，从滚珠偏向区域B进入滚珠承接过渡区
在此实现滚动^状态稳、定化后，进入其前面的区域，；可以事前防止在方 向转换槽34发生滚珠卡住。
图7是模式表示所述无限循环路在丝杠轴2的周围的图。网点的 区域表示由无负荷滚珠槽33a、 33b及方向转换槽34形成的无负荷滚 珠的轨道50，划条乡文的区域表示由负荷滚动槽32a、 32b形成的负荷 滚珠的轨道51。如该图所示，在本发明的滚珠丝杠装置1中，负荷滚 珠的轨道51和无负荷滚珠的轨道50以多条螺紋那样的形式形成在丝 杠轴2的周围。另外，图7表示丝杠轴2的滚动槽20a、 20b形成两条 螺紋的情况，例如，在丝杠轴2的滚动槽20仅为一条的情况下，形成 于丝杠轴2周围的滚珠4的无限循环路如图8所示。
另外，在图l至图3所示的例子中，所述方向转换槽34与负荷滚动槽32a、 32b及无负荷滚珠槽33a、 33b—起对螺母部件3的贯通孔 30的内周面通过使用立铣刀的切削加工直接形成。但是，如图9所示， 把形成有方向转换槽34的多个反向器6相对螺母部件3的贯通孔30 的内周面嵌合，由此构成为连通连结负荷滚动槽32a、 32b、方向转换 槽34及无负荷滚珠槽33a、 33b的结构。
在以上构成的本发明的滚珠丝杠装置1中，因为螺母部件3的无 负荷滚珠槽33a、 33b形成在与丝杠轴2的齿顶部21相向的位置，所 以在丝杠轴2上相互邻接的滚动槽20a和滚动槽20b的间隔、即所述 齿顶部21的宽度需要比滚珠4的直径大。因此，本发明的滚珠丝杠装 置1适用于导程设定大的所谓大导程型的滚珠丝杠装置。
另外，根据本发明，因为成为无负荷滚珠通路的无负荷滚珠槽 33a、 33b与丝杠轴2的齿顶部21相向并以螺旋状形成于螺母部件3 的贯通孔30的内周面，所以不像现有的端盖方式的滚珠丝杠装置那 样，不必沿螺母部件的轴向贯通形成滚珠返回通路，可以把螺母部件 的壁厚设定得很薄。由此，本发明的滚珠丝杠装置与现有的端盖方式 相比，可以紧凑地制作螺母部件。
另外，对所有的所述负荷滚动槽32a、 32b、无负荷滚珠槽33a、 33b及方向转换槽34来说，只要对螺母部件3的贯通孔30的内周面 用切削加工、磨削加工等的方法直接形成，则把滚珠4的无限循环路 设在螺母部件3时，就可以不必把任何别的部件安装在螺母部件3上， 可以简单且以低成本生产滚珠丝杠装置。而且，由于不用在螺母部件 3上固定任何别的部件就可形成滚珠4的无限循环路，所以即使在苛 刻的使用环境长期间使用的情况下，也可发挥高的可靠性。
进而，在图1至图3所示的滚珠丝杠装置1中，因为不必对螺母 部件3安装形成滚珠4的无限循环路的任何部件，所以可自由加工螺 母部件3的外周面。例如，可以容易改造成在螺母部件输入旋转动力 而使用的所谓旋转滚珠丝杠装置。在这种情况下，对螺母部件3的外 周面沿其周方向加工滚珠的滚动槽，借助在该滚动槽滚动的多个滚珠 可把旋转轴承的外圏安装在螺母部件3。如前所述，在本发明的滚珠丝杠装置由于可以把螺母部件3的外径抑制得很小，所以即使在构成 旋转滚珠丝杠装置的情况下，也可实现该装置的小型化。
另外，在构成旋转滚珠丝杠装置的情况下，最好在该螺母部件3 的端部加工用于对螺母部件3输入旋转动力的齿轮。在现有的端盖方 式的滚珠丝杠装置中，因为在螺母部件的端部安装端盖，即使假若在 螺母部件上加工齿轮，也必须避开端盖进行加工，自然存在齿轮直径 变大的问题。但是，在本发明的滚珠丝杠装置1中，由于对螺母部件 3的端部不必安装任何别的部件，所以对该螺母部件3的端部可以没 有任何限制地一体形成齿轮，在这方面也可以实现旋转滚珠丝杠装置 的小型化。
图10是表示在丝杠轴2周围的滚珠4的无限循环路的一例的模式 图，表示在丝杠轴2的外周面只形成一条滚动槽的例子。图中的实线 表示在螺母部件3的负荷滚动槽60中滚动的滚珠4的轨道，图中的单 点划线表示在螺母部件3的无负荷滚珠槽61中滚动的滚珠4的轨道， 图中的虛线表示在螺母部件3的方向转换槽62a、 62b中滚动的滚珠4 的轨道。
所述负荷滚动槽60和无负荷滚珠槽61以相同导程形成螺旋状， 无负荷滚珠槽61与负荷滚动槽60错开位相地形成。在图10所示的例 子中，负荷滚动槽60和无负荷滚珠槽61形成为大体相同的长度，方 向转换槽62a、62b分别连结负荷滚动槽和与其相对位于纸面右侧的无 负荷滚珠槽。由此，构成把负荷滚动槽60、方向转换槽62a、无负荷 滚珠槽61及方向转换槽62b联在一起的作为闭环的滚珠4的无限循环 路。在图1至图3所示的滚珠丝杠装置中，虽然在螺母部件3的内周 面的负荷滚动槽32a、 32b的圏数不同，但具有与此相同构成的无限循 环路。
另外，图11是表示丝杠轴2的周围的滚珠4的无限循环路的另一 例子的模式图。在该图ll所示的例子中，实线表示在螺母部件3的负 荷滚动槽63中滚动的滚珠4的轨道，图中的单点划线表示在螺母部件 3的无负荷滚珠槽64中滚动的滚珠4的轨道，图中的虛线表示在螺母部件3的方向转换槽65a、 65b中滚动的滚珠4的轨道。但是，在该例 子中，形成无负荷滚珠槽64的长度比负荷滚珠槽63短，方向转换槽 65a、 65b把负荷滚动槽的端部与邻接螺母部件3内侧的无负荷滚珠槽 64连结，这一点与图IO所示的无限循环路不同。
在图IO所示的无限循环路中，方向转换槽62a、 62b成为不同的 形状，这样对于制作螺母部件3来讲就很麻烦，但在图ll所示的无限 循环路中，方向转换槽65a、 65b的形状相同，可以容易制作螺母部件 3。另外，可以不减少负荷滚动槽63的长度而缩短螺母部件3的轴向 长度，也可以紧凑形成螺母部件3。进而，在后者的例子中，由于无 负荷滚珠槽64的长度与前者的例子相比短了丝杠轴2周围转一圏的量 的长度，所以相应地能够在无负荷滚珠槽64内抑制滚珠卡住现象，可 期待滚珠4的圆滑的循环。
但是，在该图11所示的无限循环路的构造中，由于方向转换槽 65a引导滚珠从负荷滚动槽63向纸面右侧的无负荷滚珠槽64，另外方
64，所以在负荷滚动槽63为两条以上时，则形成对应于各负荷滚动槽 63独立的滚珠4的无限循环路是困难的。
图12是把图11中的无限循环路的构造适用于多条螺紋的例子， 在此表示在螺母部件3的内周面形成两条负荷滚动槽66a 、 66b的情况。 在该图12所示的例子中，实线表示在螺母部件3的负荷滚动槽66a、 66b中滚动的滚珠4的轨道，图中的单点划线表示在螺母部件3的无 负荷滚珠槽67a、 67b中滚动的滚珠4的轨道，图中的虛线表示在螺母 部件3的方向转换槽68a、 68b、 68c、 68d中滚动的滚珠4的轨道。
在该图12所示的多条螺紋的例子中，两条负荷滚动槽66a、 66b、 两条无负荷滚珠槽67a、 67b及四个部位的方向转换槽68a、 68b、 68c、 68d协同动作而形成作为一个闭环的无限循环路。即，在负荷滚动槽 66a中滚动的滚珠经过方向转换槽68a移动到无负荷滚珠槽67a后， 经过方向转换槽68b从无负荷滚珠槽67a移动到负荷滚动槽66b。然 后，在负荷滚动槽66b中滚动的滚珠4，从该负荷滚动槽66b经方向转换槽68c移向无负荷滚珠槽67b后，经方向转换槽68d再次返回负 荷滚动槽66a。
即使在以多条螺紋形成丝杠轴2的情况下，也可以不用对各个负 荷滚动槽形成独立的无限循环路，如图12的例子所示，只要在作为闭 环的一个无限循环路中形成含有两个以上的负荷滚动槽及无负荷滚动 槽，则可实现螺母部件3结构的简略化、小型化。
权利要求
1.一种滚珠丝杠装置，包括多个滚珠(4)，丝杠轴(2)，所述丝杠轴(2)以规定的导程呈螺旋状地形成有这些滚珠(4)的滚动槽(20a、20b)，和螺母部件，所述螺母部件具备插通有该丝杠轴(2)的贯通孔(30)，而且在该贯通孔(30)的内周面上形成与所述丝杠轴(2)的滚动槽(20a、20b)相向的负荷滚动槽(32a、32b)，通过该负荷滚动槽(32a、32b)和丝杠轴(2)的滚动槽(20a、20b)的协同动作形成螺旋状的负荷滚珠通路，进而具有连通连结所述负荷滚珠通路的两端而形成滚珠(4)的无限循环路的无负荷滚珠通路；其特征在于，所述无负荷滚珠通路包括在螺母部件(3)的贯通孔(30)的内周面上形成为螺旋状的无负荷滚珠槽(33a、33b)；和连通连结所述负荷滚动槽(32a、32b)和无负荷滚珠槽(33a、33b)而完成作为闭环的无限循环路的一对方向转换槽(34)。
2. 如权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，所述无负荷 滚珠槽(33a、 33b)与形成于丝杠轴(2)的螺旋状的滚动槽的齿顶部(21)相向。
3. 如权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，所述无负荷 滚珠槽(33a、 33b)按比滚珠(4)的直径大的宽度形成。
4. 如权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，所述方向转 换槽(34)形成在所述螺母部件(3)的贯通孔(30)的内周面上。
5. 如权利要求l所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，所述方向转 换槽(34)将所述负荷滚动槽(32a、 32b)和与该负荷滚动槽相比邻 接于螺母部件(3 )的内侧的无负荷滚珠槽(33a、 33b )连通连结起来。
6. 如权利要求5所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，在对比所述 负荷滚动槽(32a、 32b)和所述无负荷滚珠槽(33a、 33b)的长度的 情况下，无负荷滚珠槽(33a、 33b)的长度比负荷滚动槽(32a、 32b)短。
7. 如权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，所述方向转 换槽(34)从所述负荷滚动槽(32a、 32b)向无负荷滚珠槽(33a、 33b) 逐渐加深地形成，将所述负荷滚动槽(32a、 32b )和无负荷滚珠槽(33a、 33b)无台阶差地连续结合起来。
8. 如权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，所述方向转 换槽(34)包括使滚珠(4)脱离丝杠轴(2)的滚动槽(20a、 20b) 而载置到该丝杠轴(2 )的齿顶部(21)上的滚珠偏向区域；把位于丝 杠轴(2)的齿顶部(21)的滚珠(4)以均匀的旋转半径导向所述无 负荷滚珠槽(33a、 33b)的滚珠旋转区域；以及圆滑地连接这些滚珠 偏向区域和滚珠旋转区域的滚珠承接过渡区域。
9. 如权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，所述丝杠轴 (2)的滚动槽(20a、 20b)形成为多条螺紋，而且螺母部件(3)的负荷滚动槽(32a、 32b)也形成为对应于丝杠轴(2)的滚动槽(20a、 20b)的多条螺紋，在螺母部件(3)的贯通孔(30)的内周面上呈螺 旋状形成有对应于各个负荷滚动槽(32a、 32b )的无负荷滚珠槽("a、 33b )。
10. 如权利要求9所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，作为闭环 的一个无限循环路包含两条以上的负荷滚动槽(32a、 32b)及无负荷 滚珠槽(33a、 33b )。
11. 如权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，在螺母部 件的外周面上沿周向形成有滚珠的滚动槽，经由在该滚动槽中滚动的 多个滚珠将旋转轴承的外闺安装在螺母部件上。
12. 如权利要求11所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，在螺母部 件的轴向的端部上一体形成有向该螺母部件输入旋转转矩的齿轮。
全文摘要
本发明的具有新的滚珠循环构造的滚珠丝杠装置，其适用于大导程的丝杠轴，最适用于螺母部件的小型化、轻量化，可以低成本生产，而且即使在苛刻的使用条件也可发挥高可靠性。在经由多个滚珠(4)螺纹接合了丝杠轴(2)和螺母部件(3)的滚珠丝杠装置(1)中，形成滚珠(4)的无限循环路的无负荷滚珠通路(50)由呈螺旋状形成在螺母部件(3)的贯通孔(30)的内周面的无负荷滚珠槽(33a)、和连通连结负荷滚动槽(20a)和无负荷滚珠槽(33a)而完成作为闭环的无限循环路的一对方向转换槽(34)构成。
文档编号F16H25/22GK101410652SQ200780011569
公开日2009年4月15日 申请日期2007年3月19日 优先权日2006年3月31日
发明者咲山隆, 太刀挂雄二, 宫原庄志, 富樫勉, 滕丽娜, 白井武树, 芳野雅彦 申请人:Thk株式会社