滚珠丝杠装置、线性致动器和车辆转向系统的制作方法

专利名称：滚珠丝杠装置、线性致动器和车辆转向系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及滚珠丝杠装置、线性致动器和车辆转向系统。
背景技术：
例如，向齿条轴施加转向辅助力的一些电动转向装置包括滚珠丝杠装置(例如，参见日本专利申请特开N0.2000-225956 (JP-A-2000-225956)，图6至图7C)。该滚珠丝杠装置包括通过电动马达旋转的螺母。螺纹轴穿过该螺母插入。滚珠布置在螺母与螺纹轴之间。当螺母旋转时，螺纹轴沿轴向方向线性地移动。因此，联接至螺纹轴的横拉杆被移位以使转向节臂部枢转，从而改变车轮的方向。
另外，螺母设置有用于使滚珠在螺母中循环的循环构件。管或桥部被用作该循环构件(例如，参见日本专利申请特开N0.2004-36789 (JP-A-2004-36789)的第16段和图1，日本专利申请特开N0.5-306741 (JP-A-5-306741)的第17段和图6，日本实用新型申请特开N0.4-107551 (JP-U-4-107551)的图6，日本专利申请特开N0.2001-122138 (JP-A-2001-122138)的第2段和图5A至图5C，日本专利申请特开N0.2007-85502 (JP-A-2007-85502)第 11 段、图1 和图 2，以及国际公开 N0.W02007/126084的第74段和图16)。
当管用作循环构件时，管从滚珠螺母伸出较大量，并且滚珠丝杠装置的尺寸径向增大。另一方面，当由小片形成的桥部用作循环构件时，滚珠螺母的尺寸可以径向减小。在使用桥部的情况下，孔形成在滚珠螺母中，并且桥部插入在该孔中。另外，在电动转向装置的滚珠丝杠装置等中，大的径向负载通过车轮、齿条轴等从路面作用于滚珠螺母。因此，如在国际公开N0.W02007/126084的第74段和图16中所描述的，理想的是使用固定至滚珠螺母的外周的环状凸缘将滚珠螺母联接至电动马达的转子。
具体地，滚珠螺母和转子彼此同轴地布置，并且形成在转子上的环状凸缘与滚珠螺母的环状凸缘相匹配。然后，穿过形成在环状凸缘中的插入孔将螺栓插入以固定环状凸缘。多个螺栓沿环状凸缘的周向方向以相等的间隔布置。当桥部装配到如上所述的滚珠螺母并且凸缘围绕滚珠螺母的外周固定时，能够实现滚珠螺母在径向方向上的尺寸减小以及高承载性能。然而，在国际公开N0.W02007/126084的第74段和图16中，桥部和滚珠螺母的环状凸缘布置成沿轴向方向彼此偏离，因此增大了滚珠螺母在轴向方向上的尺寸。发明内容
本发明提供了紧凑的并且能够获得高容许载荷的滚珠丝杠装置、线性致动器和车辆转向系统。
本发明的第一方面提供了一种滚珠丝杠装置。该滚珠丝杠装置包括:滚珠螺母，滚珠螺母包括具有内螺纹槽的螺母本体；外螺纹轴，外螺纹轴具有面对内螺纹槽的外螺纹槽；螺旋滚道，螺旋滚道限定在内螺纹槽的一部分与外螺纹槽的一部分之间；布置在滚道中的多个滚珠；以及桥部，桥部保持在形成于滚珠螺母中的插入孔中，并且桥部用来使滚珠从滚道的一端循环到滚道的另一端，其中多个滚道和多个桥部设置在外螺纹轴的轴向方向上，滚珠螺母包括形成在螺母本体的外周上的环状凸缘，环状凸缘在环状凸缘的周向方向上具有多个安装部，预定的固定构件装配于每个安装部，所述多个桥部包括至少两个第一桥部，所述至少两个第一桥部布置成与环状凸缘在轴向方向上位置交叠，并且第一桥部各自布置于在周向方向上与安装部布置的位置不同的位置处，并且第一桥部在周向方向上以不相等的间隔布置。
根据本发明的第一方面，第一桥部和环状凸缘可以布置成在轴向方向上位置交叠。这样，可以在轴向方向上缩短滚珠丝杠装置，所以可以减小滚珠丝杠装置的尺寸。另外，桥部用作用于使滚珠循环的循环构件，所以循环构件的在滚珠螺母的径向方向上的尺寸不大。因此，可以在径向方向上缩短滚珠丝杠装置，所以可以进一步减小滚珠丝杠装置的尺寸。此外，第一桥部在周向方向上以不相等的间隔布置。这样，可以增大固定构件沿周向方向在环状凸缘上的布置的布局灵活性。因此，固定构件可以布置成使得环状凸缘与固定构件之间的联接强度进一步增大(例如，沿周向方向在窄节距下以相等的间隔布置)。因此，可以进一步增大环状凸缘能够接收的诸如径向负载之类的负载的容许值(容许载荷)。因此，可以进一步增大滚珠丝杠装置的容许载荷。另外，环状凸缘的位置与第一桥部的位置在轴向方向上交叠。也就是说，在滚珠螺母中，作为力所输入至的输入部分的环状凸缘的位置与将力输出到滚珠的输出部分(围绕桥部的内螺纹槽)的位置在轴向方向上交叠。这样，可以抑制使滚珠螺母或滚珠弯曲或扭曲的力，所以可以减小滚珠上的负载。因此，可以进一步增大滚珠丝杠装置能够接收的外力，所以可以获得更高的容许载荷。
另外，在本发明的第一方面中，环状凸缘可以布置在螺母本体的在轴向方向上的中部。在这种情况下，能够使得施加到滚珠螺母的负载的分布难以沿轴向方向偏置。这样，可以减小施加到滚珠丝杠装置的负载，因此，可以进一步增大滚珠丝杠装置的容许载荷。
另外，在本发明的第一方面中，所述多个桥部可以包括在轴向方向上与环状凸缘隔开布置的多个第二桥部，可以限定有由第一桥部形成的第一桥部单元以及由第二桥部形成的第二桥部单元，第二桥部的数量等于第一桥部单元的第一桥部的数量并且第二桥部布置成在轴向方向上彼此邻近，并且第一桥部单元和第二桥部单元可以在周向方向上以相等的间隔布置。在这种情况下，当第一桥部单元和第二桥部单元在周向方向上以相等的间隔布置时，可以防止从滚珠施加到滚珠螺母的负载沿周向方向偏置。这样，当滚珠丝杠装置被驱动时，可以抑制施加到滚珠螺母的负载的变化，因此，可以进一步增大滚珠丝杠装置的容许载荷。
另外，本发明的第二方面提供了一种线性致动器。该线性致动器包括:滚珠丝杠装置；致动器，致动器包括通过固定构件固定至环状凸缘的旋转构件，并且致动器用来使滚珠螺母旋转；以及壳体，壳体容纳滚珠螺母，并且壳体通过滑动轴承将外螺纹轴支承成能够沿轴向方向移动。在这种情况下，可以获得紧凑的并且允许外螺纹轴接收大负载的线性致动器。
另外，本发明的第三方面提供了一种车辆转向系统。该车辆转向系统包括:线性致动器；以及连杆构件，该连杆构件联接至线性致动器的外螺纹轴，并且该连杆构件用来使转向轮转向。在这种情况下，可以获得能够接收通过转向轮等从路面施加的较大的力并且尺寸紧凑的车辆转向系统。


下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术以及工业意义进行描述，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中:
图1为示出了根据本发明的实施方式的车辆转向系统的示意构型的示意图2为转动致动器周围的主要部分的局部截面图3为图2所示的主要部分的放大图4为滚珠螺母周围的构件的分解立体图5为沿着垂直于滚珠螺母的轴线的平面截取的滚珠螺母的截面图，并且其示出了桥部的布置；以及
图6为滚道周围的放大图。
具体实施方式
将参照附图对本发明的实施方式进行描述。图1为示出了根据本发明的实施方式的车辆转向系统的示意构型的示意图。如图1所示，车辆转向系统I构成所谓的线控转向系统，在该线控转向系统中，取消了在诸如方向盘之类的转向构件2与转向轮3之间的机械联接。在车辆转向系统I中，转动致动器4的运动转换为转动轴6沿车辆宽度方向的线性运动。转动致动器4随着转向构件2被旋转而被驱动。转动致动器4用作线性致动器，并且包括例如无刷电机。转动轴6由壳体5支撑。转动轴6的线性运动转换为右、左转向轮3中的每个转向轮的转动运动以使车辆转动。这样，车辆被转动。
转动致动器4的驱动力(输出轴的旋转力)通过与转动轴6相关联地设置的运动转换机构(滚珠丝杠装置)转换为转动轴6沿轴向方向Xl (车辆宽度方向)的线性运动。转动轴6的线性运动传递至横拉杆7从而使转向节臂部8枢转，其中，横拉杆7为联接至转动轴6的两端的连杆构件。这样，由转向节臂部8支撑的转向轮3被转向。
转动轴6、横拉杆7、转向节臂部8等构成了用于使转向轮3转动的转动机构50。支撑转动轴6的壳体5由车身55支撑。转向构件2联接至相对于车身被可旋转地支撑的旋转轴9。反作用力致动器10组装至旋转轴9。反作用力致动器10用来将操作反作用力施加到转向构件2。反作用力致动器10包括电动马达，例如无刷电机，其具有与旋转轴9 一体地形成的输出轴。
由例如螺旋线圈等形成的弹性构件11联接在车身55与旋转轴9的和连接至转向构件2的端部相反的端部之间。当反作用力致动器10不向转向构件2施加转矩时，弹性构件11通过其弹性力使转向构件2复位到直行转向位置。为了检测转向构件2的操作输入值，转向角度传感器12设置成与旋转轴9相关联。转向角度传感器12用来检测转向构件2的转向角度0h。另外，对旋转轴9设置有转矩传感器13。转矩传感器13用来检测施加到转向构件2的转向转矩T。另一方面，转动角度传感器14设置成与转动轴6相关联。转动角度传感器14用来检测转向轮3的转动角度δ w (轮胎角度)。
除了这些传感器之外，还设置有车速传感器15、竖向加速度传感器16、横向加速度传感器17和横摆率传感器18。车速传感器15检测车速V。竖向加速度传感器16用作差的道路条件的检测传感器，并且检测车身55的竖向加速度Gz。横向加速度传感器17检测车辆的横向加速度Gy。横摆率传感器18检测车辆的横摆率Y。由上述传感器12至18检测到的信号被输入到控制器19。控制器19用作车辆控制单元并且由构造成包括微型计算机的电子控制单元(ECU)形成。
控制器19基于由转向角度传感器12检测到的转向角度Θ h以及由车速传感器15检测到的车速V设定目标转动角度。然后，控制器19基于目标转动角度以及由转动角度传感器14检测到的转动角度δ w通过驱动电路20Α对转动致动器4执行驱动控制(转动控制)。另一方面，控制器19基于从传感器12至18输出的检测到的信号通过驱动电路20Β对反作用力致动器10执行驱动控制(反作用力控制)，以沿与转向构件2的转向方向相反的方向产生适当的反作用力。
图2为转动致动器4周围的主要部分的局部截面图。如图2所示，转动轴6的中间部分插入在圆筒形壳体5中。壳体5的两个端部通过圆筒形衬套26和27将转动轴6支撑成能够沿轴向方向Xl滑动。圆筒形衬套26和27用作滑动轴承。转动致动器4使横拉杆7沿车辆的横向方向移位从而改变转向轮3的方向。转动致动器4的一部分布置在壳体5中。转动致动器4包括壳体5、第一电动马达21、第二电动马达22和滚珠丝杠装置23。第一电动马达21和第二电动马达用作致动器。滚珠丝杠装置23由这些马达21和22驱动。
第一电动马达21和第二电动马达22沿转动轴6的轴向方向Xl具有对称的形状。第一电动马达21和第二电动马达22沿轴向方向Xl布置在壳体5内。第一电动马达21包括固定至壳体5的内周表面5a的第一定子24。第二电动马达22包括固定至壳体5的内周表面5a的第二定子25。
另外，第一电动马达21包括围绕转动轴6的第一转子31。第一转子31用作旋转构件。第一转子31包括第一转子芯32和环状第一磁体33。第一磁体33联接至第一转子芯32以便能够一体地旋转。第一转子芯32形成为圆筒形形状。第一转子芯32的一个端部32a的外周表面通过第一滚动轴承34由壳体5的内周表面5a可旋转地支撑。第一环状凸缘35形成在第一转子芯32的另一个端部32b处。第一环状凸缘35形成为环形形状。
第一磁体33具有外周表面，该外周表面沿转动轴6的周向方向Cl具有交替地不同的N极和S极。第一磁体33固定至第一转子芯32的外周表面。第一磁体33由第一定子24围绕。另外，第二电动马达22包括围绕转动轴6的第二转子41。第二转子41用作旋转构件。第二转子41包括第二转子芯42和环状第二磁体43。第二磁体43联接至第二转子芯42以便能够一体地旋转。第二转子芯42形成为圆筒形形状。第二转子芯42的一个端部42a的外周表面通过第二滚动轴承44由壳体5的内周表面5a可旋转地支撑。第二环状凸缘45形成在第二转子芯42的另一个端部42b处。第二环状凸缘45形成为环形形状。
第二磁体43具有外周表面，该外周表面沿转动轴6的周向方向Cl具有交替地不同的N极和S极。第二磁体43固定至第二转子芯42的外周表面。第二磁体43由第二定子25围绕。第一转子31和第二转子41通过滚珠丝杠装置23的环状凸缘48C(随后进行描述)彼此联接以便能够一体地旋转，并且第一转子31和第二转子41沿相同的方向旋转。
第一轴承34和第二轴承44中的每个轴承的外圈相对于壳体5的轴向移动被限制。另外，第一轴承34和第二轴承44中的每个轴承的内圈相对于转子芯32和42中相应的一个转子芯的轴向移动被限制。这样，限制了第一转子31和第二转子41中的每个转子相对于壳体5的轴向移动。滚珠丝杠装置23设置为将电动马达21和22中的每个电动马达的输出旋转转换为转动轴6的轴向移动的运动转换机构。
滚珠丝杠装置23包括转动轴6、滚珠螺母48和大量滚珠49。转动轴6包括螺纹轴47并且用作外螺纹轴。滚珠螺母48围绕螺纹轴47并且能够与第一转子31和第二转子41 一体地旋转。滚珠49形成滚珠串列。滚珠螺母48容置在壳体5中。螺纹轴47形成在转动轴6的一部分中。螺旋形外螺纹槽47a和圆筒形脊部47b形成在螺纹轴47的外周上。脊部47b为连续的螺旋形状。
图3为图2的主要部分的放大图。图4为滚珠螺母48周围的构件的分解立体图。如图3和图4所示，滚珠螺母48包括圆筒形螺母本体48b和环状凸缘48c。螺母本体48b具有螺旋形内螺纹槽48a。环状凸缘48c从螺母本体48b的外周表面沿滚珠螺母48的径向方向向外突出。螺母本体48b和环状凸缘48c通过焊接等方式一体地形成。
内螺纹槽48a形成在螺母本体48b的内周上。内螺纹槽48a沿轴向方向Xl形成在例如整个螺纹本体48b上，并且内螺纹槽48a围绕螺纹轴47的外螺纹槽47a。滚珠49置于滚珠螺母48的内螺纹槽48a与螺纹轴47的外螺纹槽47a之间。环状凸缘48c例如布置在螺母本体48b的在轴向方向Xl上的中部。多个(在本实施方式中是四个)安装部48d沿周向方向Cl (环状凸缘48c的周向方向)在等角的位置处形成在环状凸缘48c中。用作固定构件的固定螺钉52装配到安装部48d。
每个安装部48d均具有用于插入固定螺钉52的螺纹轴中相应的一个的插入孔48e。另外，第一电动马达21的第一环状凸缘35与环状凸缘48c相匹配，并且在分别面对插入孔48e的位置处具有插入孔35a。同样地，第二电动马达22的第二环状凸缘45与环状凸缘48c相匹配，并且在分别面对插入孔48e的位置处具有插入孔45a。
固定螺钉52的数量和固定螺母53的数量等于安装部48d的数量(在图4中，示出了仅仅一个固定螺钉52和仅仅一个固定螺母53)。每个固定螺钉52的螺纹轴均穿过相应的插入孔35a、48e和45a插入并且旋拧到相应的固定螺母53。这样，第一电动马达21的第一转子31、滚珠螺母48的环状凸缘48c、以及第二电动马达22的第二转子41彼此固定并且能够一体地旋转。滚珠螺母48的螺母本体48b由第一转子31和第二转子41围绕。
如图3所示，滚珠螺母48的内螺纹槽48a与螺纹轴47的外螺纹槽47a沿转动轴6的径向方向Rl彼此面对。多个(在本实施方式中是六个)螺旋滚道61至66由滚珠螺母48的内螺纹槽48a的一部分和螺纹轴47的外螺纹槽47a的一部分限定。第一滚道61、第二滚道62、第三滚道63、第四滚道64、第五滚道65和第六滚道66沿轴向方向Xl从图3的左侧以此顺序并排布置。滚道61至66中的每个滚道均具有大致相同的总长度。多个滚珠49布置在滚道61至66中的每个滚道中。注意，当共同地称谓滚道61至66时，它们被简称为滚道60。滚道60中的每个滚道均螺旋地延伸以大致围绕螺纹轴47。
如图3和图4所示，桥部71至76装配到滚珠螺母48。桥部71至76中的每个桥部均用来使滚珠49从滚道61至66中相应的一个滚道的一端循环到另一端。桥部73和74设置成第一桥部(预定的桥部)，并且桥部71、72、75和76设置成第二桥部。注意，当共同地称谓桥部71至76时，它们被简称为桥部70。
桥部70中的每个桥部均形成为长的小片。桥部70中的每个桥部均具有沿桥部70的纵向方向延伸的凹槽77。每个凹槽77均形成为使得在沿桥部70的纵向方向的每个端部处的深度是浅的并且使得沿纵向方向的中间部分的深度是深的。这样，装配到螺母本体48b的桥部70中的每个桥部均使用凹槽77来连接滚道60中相应的一个滚道的一端和另一端。允许每个滚道60的一端处的滚珠49通过桥部70中相应的一个桥部的凹槽77移动到滚道60的另一端。同样地，允许每个滚道60的另一端处的滚珠49通过相应的桥部70的凹槽77移动到滚道60的一端。
桥部71布置在螺母本体48b的一个端部48f的附近。桥部71装配到穿过螺母本体48b形成的插入孔81，并且通过焊接等方式固定至滚珠螺母48。桥部71连接滚道61的一端61a和另一端61b。桥部72布置在螺母本体48b的一个端部48f的附近,并且布置成在轴向方向Xl上邻近于桥部71。桥部72装配到穿过螺母本体48b形成的插入孔82，并且通过焊接等方式固定至滚珠螺母48。桥部72连接滚道62的一端62a和另一端62b。
图5为沿着垂直于滚珠螺母48的轴线的平面截取的滚珠螺母48的截面图，其示出了桥部71至76的布置。如图5所示，桥部72和桥部71沿周向方向Cl以不相等的间隔布置。更具体地，沿周向方向Cl从桥部71的中心71a到桥部72的中心72a的距离在沿周向方向Cl朝向一侧C2测量时与沿周向方向Cl朝向另一侧C3测量时是不同的。
换句话说，绕滚珠螺母48的中心轴线LI从桥部71的中心71a到桥部72的中心72a的角度在沿周向方向Cl朝向一侧C2测量时与沿周向方向Cl朝向另一侧C3测量时是不同的。通过这种方式，桥部71和桥部72布置成在周向方向Cl上是偏置的，并且定位成在周向方向Cl上彼此邻近。当沿轴向方向Xl观察时，将桥部71的中心71a连接至滚珠螺母48的中心轴线LI的线段与将中心轴线LI连接至桥部72的中心72a的线段之间形成的窄角Θ 12为大约几十度(例如，30度)并且小于或等于45度。
如图3和图4所示，布置在沿轴向方向Xl远离环状凸缘48c的一侧上的桥部71和桥部72形成第二桥部单元88。桥部75布置在螺母本体48b的另一个端部48g的附近。桥部75装配到穿过螺母本体48b形成的插入孔85，并且通过焊接等方式固定至滚珠螺母48。桥部75连接滚道65的一端65a和另一端65b。
桥部76布置在螺母本体48b的另一个端部48g的附近，并且布置成在轴向方向Xl上邻近于桥部75。桥部76装配到穿过螺母本体48b形成的插入孔86，并且通过焊接等方式固定至滚珠螺母48。桥部76连接滚道66的一端66a和另一端66b。如图5所示,桥部76和桥部75沿周向方向Cl以不相等的间隔布置。更具体地，沿周向方向Cl从桥部75的中心75a到桥部76的中心76a的距离在沿周向方向Cl朝向一侧C2测量时与沿周向方向Cl朝向另一侧C3测量时是不同的。
换句话说，绕滚珠螺母48的中心轴线LI从桥部75的中心75a到桥部76的中心76a的角度在沿周向方向Cl朝向一侧C2测量时与沿周向方向Cl朝向另一侧C3测量时是不同的。通过这种方式，桥部75和桥部76布置成在周向方向Cl上是偏置的，并且定位成在周向方向Cl上彼此邻近。当沿轴向方向Xl观察时，将桥部75的中心75a连接至滚珠螺母48的中心轴线LI的线段与将中心轴线LI连接至桥部76的中心76a的线段之间形成的窄角Θ 56为大约几十度(例如，30度)并且小于或等于45度。
如图3和图4所示，布置在沿轴向方向Xl远离环状凸缘48c的另一侧上的桥部75和桥部76形成第二桥部单元89。桥部73布置在螺母本体48b的中部。桥部73装配到穿过环状凸缘48c和螺母本体48b形成的插入孔83，并且通过焊接等方式固定至滚珠螺母48。桥部73连接滚道63的一端63a和另一端63b。
插入孔83形成为允许桥部73插入的形状，并且通过切除环状凸缘48c的一部分而形成。另外，插入孔83通向环状凸缘48c的外周表面的部分切除的平的切口部90，并且通向轴向方向Xl上的一侧。桥部73沿径向方向Rl插入到插入孔83中。通过以上结构，桥部73和环状凸缘48c在轴向方向Xl上位置交叠。另外，滚道63和环状凸缘48c在轴向方向Xl上位置交叠。
桥部74布置在螺母本体48b的中部。桥部74装配到穿过环状凸缘48c和螺母本体48b形成的插入孔84，并且通过焊接等方式固定至滚珠螺母48。桥部74连接滚道64的一端64a和另一端64b。插入孔84形成为允许桥部74插入的形状，并且通过切除环状凸缘48c的一部分而形成。另外,插入孔84通向环状凸缘48c的外周表面的切口部90，并且通向轴向方向Xl上的另一侧。桥部74沿径向方向Rl插入到插入孔84中。通过以上结构，桥部74和环状凸缘48c在轴向方向Xl上位置交叠。另外，滚道64和环状凸缘48c在轴向方向Xl上位置交叠。桥部73和桥部74布置成在轴向方向Xl上彼此邻近。
如图5所示，桥部73和桥部74沿周向方向Cl以不相等的间隔布置。更具体地，沿周向方向Cl从桥部73的中心73a到桥部74的中心74a的距离在沿周向方向Cl朝向一侧C2测量时与沿周向方向Cl朝向另一侧C3时测量时是不同的。换句话说，绕滚珠螺母48的中心轴线LI从桥部73的中心73a到桥部74的中心74a的角度在沿周向方向Cl朝向一侧C2测量时与沿周向方向Cl朝向另一侧C3测量时是不同的。
通过这种方式，桥部73和桥部74布置成在周向方向Cl上是偏置的，并且定位成在周向方向Cl上彼此邻近。当沿轴向方向Xl观察时，将桥部73的中心73a连接至滚珠螺母48的中心轴线LI的线段与将中心轴线LI连接至桥部74的中心74a的线段之间形成的窄角Θ 34为大约几十度(例如，30度)并且小于或等于45度。在本实施方式中，窄角Θ 12 =窄角Θ 34 =窄角Θ 56。注意，窄角Θ 12、Θ 34和Θ 56中的一个窄角可以不同于窄角Θ 12、Θ 34和Θ 56中的其它窄角。
桥部73和桥部74布置在沿环状凸缘48c的周向方向Cl彼此邻近的安装部48d之间，并且布置于在周向方向Cl上与安装部48d布置的位置不同的位置处。与环状凸缘48c在轴向方向Xl上位置交叠的桥部73和桥部74形成第一桥部单元91。
第一桥部单元91的桥部73和74的数量、第二桥部单元88的桥部71和72的数量、以及第二桥部单元89的桥部75和76的数量均为两个并且彼此相等。当沿着轴向方向Xl观察时，第一桥部单元91、第二桥部单元88和第二桥部单元89沿周向方向Cl以相等的间隔布置。具体地，第一桥部单元91的中心91a、第二桥部单元88的中心88a、以及第二桥部单元89的中心89a沿周向方向Cl以相等的间隔(即，120度的间隔)布置。
如图3所示，如上所述，滚珠螺母48相对于第一转子31和第二转子41的轴向移动被限制。另外，第一转子31和第二转子41相对于壳体5的轴向移动被第一和第二轴承34和44限制。因此，限制了滚珠螺母48的相对于壳体5的轴向移动。
圆筒形第一和第二衬套92和93在滚珠螺母48的沿轴向方向Xl的两侧上分别装配到第一转子芯32的内周表面和第二转子芯42的内周表面以便能够一体地旋转。第一径向间隙SI设置在衬套92的内周表面92a与螺纹轴47之间以及衬套93的内周表面93a与螺纹轴47之间，更具体地，设置在衬套92的内周表面92a与螺纹轴47的外周的圆筒形脊部47之间以及衬套93的内周表面93a与螺纹轴47的外周的圆筒形脊部47之间。
图6为滚道60周围的放大图。如图6所示，第二径向间隙S2形成在滚珠49与螺纹轴47的外螺纹槽47a之间以使滚珠螺母48相对于螺纹轴47平顺地旋转。注意，在图6中，螺纹槽47a和48a中的每个螺纹槽的截面形状均形成为由两个圆弧形成的哥特式(Gothic)弓形；然而，该截面形状不限于哥特式弓形。
如图3和图6所示，第一径向间隙SI小于滚珠49与外螺纹槽47a之间的第二径向间隙S2 (对应于每个滚珠49的游隙量)。滚珠螺母48与衬套92和93由转子芯32和42的内周表面保持，所以能够精确地设置滚珠螺母48与衬套92和93之间的位置关系。因此，第一径向间隙SI可以设置成实质小于第二径向间隙S2(S1 < S2)。
如上所述，根据本实施方式，第一桥部单元91的桥部73和74与环状凸缘48c可以布置成在轴向方向Xl上位置交叠。这样，滚珠丝杠装置23在轴向方向Xl上可以缩短，所以可以减小滚珠丝杠装置23的尺寸。另外，桥部70用作用于使滚珠49循环的循环构件，所以循环构件的沿滚珠螺母48的径向方向Rl的尺寸不大。因此，滚珠丝杠装置23在径向方向Rl上可以缩短，所以可以进一步减小滚珠丝杠装置23的尺寸。
此外，第一桥部单元91的桥部73和74沿周向方向Cl以不相等的间隔布置。这样，可以增大固定螺钉52和固定螺母53沿周向方向Cl在环状凸缘48c上的布置的布局灵活性。因此，固定螺钉52可以布置成使得环状凸缘48c与固定螺钉52之间的联接强度进一步增大(例如，沿周向方向Cl在窄节距下以相等的间隔布置)。因此，能够进一步增大环状凸缘48c能够接收的诸如径向负载之类的负载的容许值(容许载荷)。
由此，可以进一步增大滚珠丝杠装置23的容许载荷。另外，环状凸缘48c的位置与桥部73和74的位置在轴向方向Xl上交叠。也就是说，在滚珠螺母48中，作为力所输入至的输入部分的环状凸缘48c的位置与将力输出到滚珠49的输出部分(围绕桥部73和74的内螺纹槽48a)的位置在轴向方向Xl上交叠。这样，可以抑制使滚珠螺母48或滚珠49弯曲或扭曲的力，所以可以减小滚珠49上的负载。因此，可以进一步增大滚珠丝杠装置23能够接收的外力，所以可以获得更闻的容许载荷。
另外，通过减小转动致动器4的尺寸，能够实现转动致动器4的重量减轻、能量节约以及成本降低。此外，环状凸缘48c布置在螺母本体48b的在轴向方向Xl上的中部。这样，能够使得施加到滚珠螺母48的负载的分布难以在轴向方向Xl上被偏置。这样，可以减小施加到滚珠丝杠装置23的负载，因此，可以进一步增大滚珠丝杠装置23的容许载荷。
另外，第一桥部单元91、第二桥部单元88和第二桥部单元89沿周向方向Cl以相等的间隔布置。通过这种方式，当第一桥部单元91与第二桥部单元88和89沿周向方向Cl以相等的间隔布置时，能够防止从滚珠49施加到滚珠螺母48的负载在周向方向Cl上被偏置。这样，当滚珠丝杠装置23被驱动时，可以抑制施加到滚珠螺母48的负载的变化，因此，可以进一步增大滚珠丝杠装置23的容许载荷。
如上所述，由于转动致动器4的紧凑性，因此能够获得容易地安装到车身55上的转动致动器4，并且因此转动轴6能够接收大的负载。也就是说，能够获得能够接收通过转向轮3等从路面施加的大的力并且尺寸紧凑的车辆转向系统I。另外，第一径向间隙SI小于第二径向间隙S2。因此，由于路面输入等施加到螺纹轴47的径向负载可以由第一衬套92的内周表面92a与第二衬套93的内周表面93a可靠地接收。这样，能够显著地减少施加到滚珠螺母48的径向负载。因此，能够防止螺纹槽47a和48a的滚道表面的微动磨损等，所以可以提高耐久性。另外，这种优异的有益效果可以通过在转子31和41的周围增设第一衬套92和第二衬套93来实行，所以能够获得紧凑且低成本的车辆转向系统I。
另外，如图3所示，衬套92和93中的每个衬套均具有使得衬套92和93的内周表面92a和93a中的每个内周表面均至少面对螺纹轴47的两圈脊部47b的轴向长度。这样，可以确保脊部47b与衬套92和93中的每个衬套之间的足够的接触面积。因此，来自螺纹轴47的径向负载可以被衬套92和93可靠地接收。
注意，理想地，衬套92的内周表面92a与衬套93的内周表面93a例如在衬套92和93装配到相应的转子芯32和42的内周表面的状态下相对于相应的转子芯32和42的外周表面被精加工。在这种情况下，衬套92和93的分别装配到转子芯32和42的内周表面92a和93a相对于转子芯32和42的外周表面被机加工，所以可以精确地设置滚珠螺母48与衬套92和93的内周表面92a和93a之间的位置关系，其中滚珠螺母48和衬套92、93都由转子芯32和42保持。甚至第一径向间隙SI可以精确地设置成小于第二径向间隙S2。
此外，理想的是，在滚珠螺母的制造中间产品装配到转子芯32和42的内周表面的状态下，相对于转子芯32和42的外周表面在圆筒形制造中间产品的内周上机加工出内螺纹槽48a。在这种情况下，滚珠螺母48的内螺纹槽48a与衬套92和93的内周表面92a和93a相对于相同的参照面(转子芯32和42的外周表面)被机加工，所以可以进一步精确地设置衬套92和93中的每个衬套与螺纹轴47之间的第一径向间隙SI。
本发明的方面不限于以上所描述的实施方式的细节；其可以在所附权利要求的范围内以不同的形式来修改。例如，第一桥部单元91的桥部的数量可以为三个或更多。另外，第二桥部单元88的桥部71和72可以沿周向方向Cl以相等的间隔(以180度的间隔)布置。同样地，第二桥部单元89的桥部74和75可以沿周向方向Cl以相等的间隔(以180度的间隔)布置。
另外，根据本发明的方面的滚珠丝杠装置可以应用于为非车辆转向系统的系统配备的滚珠丝杠装置。
权利要求
1.一种滚珠丝杠装置，其特征在于包括: 滚珠螺母，所述滚珠螺母包括具有内螺纹槽的螺母本体； 外螺纹轴，所述外螺纹轴具有面对所述内螺纹槽的外螺纹槽； 螺旋滚道，所述螺旋滚道限定在所述内螺纹槽的一部分与所述外螺纹槽的一部分之间； 布置在所述滚道中的多个滚珠；以及 桥部，所述桥部保持在形成于所述滚珠螺母中的插入孔中，并且所述桥部用来使所述滚珠从所述滚道的一端循环到所述滚道的另一端，其中 多个所述滚道和多个所述桥部设置在所述外螺纹轴的轴向方向上， 所述滚珠螺母包括形成在所述螺母本体的外周上的环状凸缘， 所述环状凸缘在所述环状凸缘的周向方向上具有多个安装部，预定的固定构件装配于每个安装部， 所述多个桥部包括至少两个第一桥部，所述至少两个第一桥部布置成与所述环状凸缘在所述轴向方向上位置交叠，并且 所述第一桥部各自布置于在所述周向方向上与所述安装部布置的位置不同的位置处，并且所述第一桥部在所述周向方向上以不相等的间隔布置。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其中 所述环状凸缘布置在所述螺母本体的在所述轴向方向上的中部。
3.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠装置，其中 所述多个桥部包括在所述轴向方向上与所述环状凸缘隔开布置的多个第二桥部，限定有由所述第一桥部形成的第一桥部单元以及由所述第二桥部形成的第二桥部单元，所述第二桥部的数量等于所述第一桥部单元的所述第一桥部的数量并且所述第二桥部布置成在所述轴向方向上彼此邻近，并且 所述第一桥部单元和所述第二桥部单元在所述周向方向上以相等的间隔布置。
4.根据权利要求3所述的滚珠丝杠装置，其中 布置成在所述轴向方向上彼此邻近的所述第二桥部之间在所述周向方向上的距离等于所述第一桥部之间在所述周向方向上的距离。
5.一种线性致动器，其特征在于包括: 根据权利要求1至4中任一项所述的滚珠丝杠装置； 致动器，所述致动器包括通过所述固定构件固定至所述环状凸缘的旋转构件，并且所述致动器用来使所述滚 珠螺母旋转；以及 壳体，所述壳体容纳所述滚珠螺母，并且所述壳体通过滑动轴承将所述外螺纹轴支承成能够沿所述轴向方向移动。
6.根据权利要求5所述的线性致动器，还包括: 衬套，所述衬套设置在所述旋转构件与所述外螺纹轴之间，其中所述衬套与所述外螺纹轴的外周表面之间的第一径向间隙小于所述滚珠中的每一个滚珠与所述外螺纹槽之间的第二径向间隙。
7.—种车辆转向系统，其特征在于包括: 根据权利要求5或6所述的线性致动器；以及连杆构件，所述连杆构件联接至所述线性致动器的所述外螺纹轴，并且所述连杆构件用来使转向 轮转向。
全文摘要
一种滚珠丝杠装置(23)，具有多个螺旋滚道(61-66)。每个滚道的一端与另一端通过桥部(71-76)连接。滚珠螺母的环状凸缘(46c)具有沿周向方向以相等的间隔布置的多个安装部(48d)。固定螺钉(52)装配到每个安装部(48d)。布置成与环状凸缘在轴向方向上位置交叠的桥部布置于在周向方向上与安装部布置的位置不同的位置处，并且桥部在周向方向上以不相等的间隔布置。
文档编号F16H25/22GK103153756SQ201180048377
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年10月4日
发明者山中亨介 申请人:株式会社捷太格特