CN108691971A - 滚珠丝杠装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滚珠丝杠装置。丝杠装置具备丝杠轴、螺母、为有底筒形状且安装有螺母的壳体，将丝杠轴的旋转运动转换成壳体的直线运动。滚珠丝杠装置在通常使用状态与补给状态之间切换而使用，在通常使用状态下，通过所述直线运动，壳体的底部在与丝杠轴的端部分离的第一位置和接近该端部的第二位置之间往复移动。在补给状态下，通过所述直线运动，壳体的底部到达更接近丝杠轴的端部的第三位置，从而将存在于螺母与壳体的底部之间的润滑脂取入到螺母的径向内侧。

Description

滚珠丝杠装置
在2017年3月29日提出的日本专利申请2017-065808的公开，包括其说明书、附图及摘要作为参照而全部包含于此。
技术领域
本发明涉及滚珠丝杠装置。
背景技术
滚珠丝杠装置能够将旋转运动转换为直线运动，在各个领域被广泛使用(例如，参照日本特开2016-35322号公报)。图6是机动车的制动装置具有的滚珠丝杠装置的剖视图。该滚珠丝杠装置具备丝杠轴91、螺母92、多个滚珠93、壳体94。螺母92设置在该丝杠轴91的外周侧。滚珠93设置在丝杠轴91的螺旋槽与螺母92的螺旋槽之间。螺母92安装于壳体94。壳体94为有底筒形状，在开口侧(图6的右侧)安装有螺母92。壳体94与螺母92成为一体。在制动装置具有的筒部(缸)98内，壳体94设置成能够沿轴向移动且不能沿周向旋转。当通过未图示的电动机使丝杠轴91旋转时，螺母92及壳体94前进(或后退)。在制动装置的情况下，在壳体94经由支承板95安装有制动块96。由于壳体94前进，而制动块96接触于与机动车的车轮一体旋转的制动盘100，能够产生制动力。
当所述电动机进行正向旋转时，螺母92及壳体94向轴向一侧前进，当电动机进行反向旋转时，螺母92及壳体94向轴向另一侧后退。在制动装置的情况下，进行壳体94的前进与后退的往复动作(行程运动)，通过前进而成为制动状态(制动器接通)，通过后退而解除制动(制动器断开)。当反复进行这样的往复运动时，在螺母92与丝杠轴91之间且滚珠93所存在的滚道路99的润滑脂如图6的箭头G所示被向滚珠93不存在的螺母92的轴向外侧逐渐压出。不久之后在滚道路99中润滑脂减少而润滑性能下降。当成为贫润滑状态时，会导致滚珠丝杠装置的寿命下降。
发明内容
本发明的目的之一是，在滚珠丝杠装置中，即使螺母与丝杠轴之间的润滑脂减少，也能够向它们之间补给润滑脂。
本发明的一方式的滚珠丝杠装置具备在外周形成有第一螺旋槽的丝杠轴、设置在该丝杠轴的外周侧且在内周形成有第二螺旋槽的螺母、设置在所述第一螺旋槽与所述第二螺旋槽之间的多个滚珠、及有底筒形状的壳体，所述壳体在轴向一侧的底部侧能够收容所述丝杠轴的轴向一侧的端部，且在轴向另一侧的开口侧安装有所述螺母，所述滚珠丝杠装置的结构上的特征在于，所述滚珠丝杠装置将所述壳体和所述丝杠轴中的一者的旋转运动转换成另一者的直线运动，所述滚珠丝杠装置在通常使用状态与补给状态之间切换而使用，所述通常使用状态是通过所述直线运动而所述壳体的所述底部在第一位置和第二位置之间往复移动的状态，所述第一位置是所述壳体的所述底部与所述丝杠轴的所述端部分离的位置，所述第二位置是所述壳体的所述底部比该第一位置接近所述丝杠轴的所述端部的位置，所述补给状态是通过所述直线运动而所述壳体的所述底部到达第三位置，从而将存在于所述螺母与所述壳体的所述底部之间的润滑脂取入到该螺母的径向内侧的状态，所述第三位置是所述壳体的所述底部比所述第二位置更接近所述丝杠轴的所述端部的位置。
附图说明
前述及后述的本发明的特征及优点通过下表面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。
图1是表示制动装置的一例的剖视图。
图2是滚珠丝杠装置的分解立体图。
图3是滚珠丝杠装置的剖视图。
图4(A)、(B)、(C)是说明滚珠丝杠装置的动作的剖视图。
图5(A)、(B)、(C)是表示将第一螺旋槽及第二螺旋槽展开成平面的状态的说明图。
图6是说明现有技术的图，是机动车的制动装置具有的滚珠丝杠装置的剖视图。
具体实施方式
本发明的滚珠丝杠装置例如使用于车辆(机动车)的制动装置。图1是表示制动装置5的一例的剖视图。制动装置5对于与机动车的车轮进行一体旋转的制动盘6施加基于摩擦的制动力。为了产生该制动力而制动装置5具备滚珠丝杠装置17。在图1中，制动装置5处于非制动状态。
制动装置5具备浮动类型的制动钳7和一对制动块8。制动钳7由未图示的关节等支承。一对制动块8夹持制动盘6。制动钳7具备第一主干9、第二主干10、罩11。第二主干10与该第一主干9成为一体。罩11安装于第一主干9。一侧(在图1中为右侧)的制动块8由在滚珠丝杠装置17具有的后述的壳体21安装的第一支承板12支承。另一侧(在图1中为左侧)的制动块8由在第二主干10安装的第二支承板13支承。
第一主干9具有包含筒主体部14和底板部15的筒形状(有底筒形状)，朝向制动盘6侧开口。在筒主体部14的内侧设有滚珠丝杠装置17。滚珠丝杠装置17具备丝杠轴18、螺母19、多个滚珠20、壳体21。丝杠轴18的中心线C成为滚珠丝杠装置17的中心线，将与该中心线C平行的方向称为轴向。
在第一主干9的底板部15形成有贯通孔16。在该贯通孔16安装有滚动轴承22。丝杠轴18经由滚动轴承22通过第一主干9支承为能够沿着绕中心线C的周向旋转且在轴向上不能移动。在壳体21与筒主体部14之间设有键24。壳体21相对于筒主体部14能够沿轴向往复移动，但是沿着绕中心线C的周向不能旋转。
螺母19与壳体21成为一体，在后文进行说明。当丝杠轴18向一方向旋转(正向旋转)时，螺母19和壳体21沿着丝杠轴18向轴向一侧(在图1中为左侧)移动。相对于此，当丝杠轴18向另一方向旋转(反向旋转)时，螺母19和壳体21沿着丝杠轴18向轴向另一侧(在图1中为右侧)移动。在图1所示的制动装置5中，移动的壳体21作为活塞发挥功能。第一主干9(筒主体部14)作为收容壳体21而进行引导的缸发挥功能。
在筒主体部14的外侧设有电动机(电动马达)51和减速装置23。从控制单元52向电动机51输入指令信号，基于该指令信号而电动机51进行正向旋转、反向旋转、停止。减速装置23具有第一齿轮25、第二齿轮26、中间齿轮27。第一齿轮25固定于电动机51的输出轴。第二齿轮26固定于丝杠轴18的轴向另一侧的端部。中间齿轮27设于上述齿轮25、26之间。需要说明的是，减速装置23也可以是其他的结构。
通过以上的结构，当电动机51旋转时，螺母19及壳体21沿轴向移动。即，从电动机51经由减速装置23传递的丝杠轴18的旋转运动由滚珠丝杠装置17转换成壳体21的轴向的直线运动。由此，一对制动块8夹持制动盘6而产生制动力。
图2是滚珠丝杠装置17的分解立体图。图3是滚珠丝杠装置17的剖视图。如图2及图3所示，滚珠丝杠装置17具备作为输入构件的丝杠轴18和在丝杠轴18的外周侧设置的作为输出构件的螺母19。在丝杠轴18的外周形成有第一螺旋槽29，在螺母19的内周形成有第二螺旋槽30。丝杠轴18比螺母19在轴向上长，以比螺母19(第二螺旋槽30)在轴向上宽的范围形成有第一螺旋槽29。多个滚珠20设置在第一螺旋槽29与第二螺旋槽30之间。在本实施方式中，在第一螺旋槽29与第二螺旋槽30之间也设有螺旋弹簧53，在后文进行说明。
壳体21是包含筒部31和底部32的有底筒形状。壳体21在轴向一侧即底部32侧能够收容丝杠轴18的轴向一侧的端部33。并且，在壳体21的成为轴向另一侧的开口侧安装有螺母19。为了将螺母19安装(固定)于壳体21，滚珠丝杠装置17具备与螺母19的轴向另一侧的端面38接触的C形的挡圈28。
在图3中，壳体21的筒部31具有内周面35、环状面37、凹槽39。在内周面35嵌合有螺母19的外周面34。环状面37与螺母19的轴向一侧的端面36接触。挡圈28安装于凹槽39。在壳体21的内周面35嵌入螺母19，在凹槽39安装挡圈28。由此，螺母19成为由壳体21的环状面37和挡圈28沿轴向夹持的状态。由此，螺母19不能从壳体21的轴向另一侧脱落。在壳体21的内周侧形成的空间由小径的孔部49和大径的孔部48构成。孔部49从环状面37(的内周缘)位于轴向一侧。孔部48包含环状面37且从该环状面37而位于轴向另一侧(开口侧)。在大径的孔部48安装有螺母19。
如图2所示，螺母19的轴向一侧的端部40的外周形状成为多边形。壳体21的内周面35的轴向一侧成为与螺母19的所述端部40的形状对应的多边形。通过以上所述，螺母19与壳体21成为一体。而且，螺母19与壳体21不能相对旋转。
本实施方式的滚珠丝杠装置17(参照图3)为滚珠20不循环的非循环方式。在第一螺旋槽29与第二螺旋槽30之间的滚道路42，除了多个滚珠20之外，还设有螺旋弹簧53(参照图2)。
具备以上的结构的所述滚珠丝杠装置17的润滑方式为润滑脂润滑。在设置有多个滚珠20的滚道路42涂敷润滑脂。在组装滚珠丝杠装置17时，涂敷该润滑脂。在本实施方式中(参照图3)，润滑脂44除了涂敷于滚道路42之外，还设置在丝杠轴18与壳体21(小径的孔部49)之间。处于在丝杠轴18与壳体21之间填充有润滑脂44的状态。
图4(A)(B)(C)是说明滚珠丝杠装置17的动作的剖视图。如上所述，通过丝杠轴18向一个方向旋转(正向旋转)而壳体21和螺母19向轴向一侧、即接近制动装置5的制动盘6的一侧进行直线移动。通过丝杠轴18向另一方向旋转(反向旋转)而壳体21和螺母19向轴向另一侧、即从制动盘6分离的一侧进行直线移动。丝杠轴18的正向旋转与反向旋转的切换如上所述基于控制单元52的控制。
将壳体21(及螺母19)接近制动盘6的方向的动作作为“前进”。与之相反，将壳体21(及螺母19)从制动盘6分离的方向的动作作为“后退”。在图4(A)(B)(C)中，设丝杠轴18不位移，示出壳体21(及螺母19)相对于该丝杠轴18而沿轴向位移的状态。图4(A)示出壳体21(最)后退且其底部32(最)接近丝杠轴18的端部33的状态。将该状态下的壳体21的底部32(端面60)的位置定义为“原点位置P0”。图4(B)示出壳体21从该原点位置P0前进的状态。图4(C)示出壳体21从图4(B)所示的状态进一步前进的状态。将图4(C)所示的壳体21的底部32(端面60)的位置定义为“第一位置P1”。将图4(B)所示的壳体21的底部32(端面60)的位置定义为“第二位置P2”。图4(C)所示的处于第一位置P1的壳体21的底部32处于与丝杠轴18的端部33沿轴向分离的状态。图4(B)所示的处于第二位置P2的壳体21的底部32处于在轴向上比第一位置P1接近丝杠轴18的端部33的状态。
如图4(B)所示，在壳体21的底部32处于第二位置P2时，制动块8不与制动盘6接触，处于非制动状态。相对于此，如图4(C)所示，在壳体21的底部32处于第一位置P1时，制动块8与制动盘6接触，成为制动状态。需要说明的是，在机动车的驾驶员强烈地进行制动操作时(紧急制动时)，壳体21能够比第一位置P1进一步向轴向一侧(在图4中为左侧)移动。然而，在此，不以驾驶员进行前述那样的紧急制动的紧急驾驶状态，而以通常行驶中进行用于减速的制动操作的通常使用状态为例，来说明制动装置5及滚珠丝杠装置17的动作。在通常使用状态下，每当驾驶员进行制动操作时，电动机51按照来自控制单元52的信号而动作。通过基于丝杠轴18的旋转运动的壳体21的直线运动，壳体21的底部32(端面60)在图4(C)所示的第一位置P1与图4(B)所示的第二位置P2之间进行往复动作。
图5(A)(B)(C)分别是表示将丝杠轴18的第一螺旋槽29及螺母19的第二螺旋槽30展开成平面的状态的说明图。图5(A)(B)(C)分别简化示出螺母19及与该螺母19一体的壳体21。全部的滚珠20处于收容于螺母19的内周侧的状态。在第二螺旋槽30的两端部侧，限动构件61、62设置成避免滚珠20从第二螺旋槽30脱落。在一个限动构件61与多个滚珠20的列之间设有螺旋弹簧53。在另一个限动构件62与多个滚珠20的列之间也设有螺旋弹簧53。在本实施方式中，在多个滚珠20的列中也设有螺旋弹簧53。
在设置有上述滚珠20、限动构件61、62及螺旋弹簧53的螺母19的第二螺旋槽30、以及与第二螺旋槽30相对的第一螺旋槽29涂敷有润滑脂44。然而，在前述的通常使用状态下，壳体21的底部32(端面60)在图5(C)所示的第一位置P1与图5(B)所示的第二位置P2之间往复动作，进而，反复继续该往复动作。因此，所述润滑脂44被向螺母19的轴向外侧逐渐压出(参照图5(C))。
因此，在本实施方式的滚珠丝杠装置17中，在规定的定时，通过基于丝杠轴18的旋转运动的壳体21的直线运动(后退)，使壳体21的底部32到达比图5(B)所示的第二位置P2更接近丝杠轴18的端部33的第三位置。在本实施方式中，将该第三位置设为所述原点位置P0(图5(A))。即，壳体21的底部32在图5(C)所示的第一位置P1与图5(B)所示的第二位置P2之间进行了往复动作之后，在规定的定时，向图5(A)所示的原点位置P0后退。
这样，壳体21的底部32到达原点位置P0(第三位置)，由此该底部32接近丝杠轴18的端部33。由此，如上所述通过往复动作被压出而存在于螺母19与壳体21的底部32之间的润滑脂44被向底部32按压，从而向螺母19侧流动，被取入到螺母19的径向内侧。这样，将壳体21的底部32到达原点位置P0(第三位置)的图5(A)所示的状态称为“补给状态”。
通过以上所述，在本实施方式的制动装置5中，除了进行基于通常行驶的制动动作的通常使用状态之外，虽然频度比该通常使用状态低，但是还成为补给状态。通常使用状态与补给状态的切换基于从控制单元52向电动机51发送的指令信号。即，控制单元52为了切换状态而向电动机51输出不同的信号。
作为从通常使用状态向补给状态切换的定时的例子的，是使机动车驻车时使用的驻车制动的定时。即，在机动车(车辆)为了行驶而通常使用的行车制动时，制动装置5(滚珠丝杠装置17)处于通常使用状态。然而，在为了使机动车驻车而使用的驻车制动时，制动装置5暂时成为补给状态(图4(A)及图5(A))。当这样成为补给状态时，之后，丝杠轴18的旋转方向立即成为相反，壳体21成为图4(C)及图5(C)所示的第一状态，由此，成为基于驻车制动的制动状态。需要说明的是，驻车制动例如在加油时或停车于停车场时使用，因此每当行驶一定程度的距离时，制动装置5(滚珠丝杠装置17)成为补给状态。或者，也可以在机动车每次行驶规定的行驶距离(例如500千米)时(与驻车制动无关)，控制单元52进行将滚珠丝杠装置17切换为补给状态的控制。
如以上所述，本实施方式的滚珠丝杠装置17在通常使用状态与补给状态之间切换而使用。在通常使用状态下，通过壳体21的直线运动，其底部32在与丝杠轴18的端部33分离的第一位置P1(图4(C)、图5(C))和比该第一位置P1接近丝杠轴18的端部33的第二位置P2(图4(B)、图5(B))之间往复移动。相对于此，在前述补给状态下，通过壳体21的直线运动，其底部32到达比第二位置P2更接近丝杠轴18的端部33的第三位置(原点位置P0：图4(A)、图5(A))。由此，存在于螺母19与壳体21的底部32之间的润滑脂44被取入到螺母19的径向内侧。
根据该滚珠丝杠装置17，在通常使用状态下，壳体21的底部32在第一位置P1与第二位置P2之间往复移动，并持续进行该往复移动。因此，在螺母19与丝杠轴18之间，润滑脂44有时会减少。因此，如果成为补给状态，则存在于螺母19与壳体21的底部32之间的润滑脂44通过被向壳体21的底部32按压而流动，被取入到螺母19的径向内侧。这样，即使由于通常使用状态而在螺母19与丝杠轴18之间润滑脂44减少，如果成为补给状态，则也能补给润滑脂44而润滑性能恢复。其结果是，使得滚珠丝杠装置17的寿命提高。
本实施方式的滚珠丝杠装置17用于机动车的制动装置5，在驻车制动时成为补给状态。因此，例如在使机动车驻车时补给润滑脂44，润滑性能恢复。这样，在驻车制动时成为补给状态，由此，与通常使用状态相比成为补给状态的频度低。因此，不会成为机动车的行驶时的制动操作(行车制动)的干扰，在行驶时，在制动装置5中，成为以通常使用状态为主的运用。
如以上所述公开的实施方式在全部的方面为例示而不受限制。即，本发明的滚珠丝杠装置并不局限于图示的方式，在本发明的范围内也可以是其他的方式。在前述实施方式中，将所述第三位置设为原点位置P0。然而，也可以是除此以外的位置，第三位置也可以是第二位置P2与原点位置P0之间的位置。第三位置也可以不是恒定的位置而通过设定来变更。在前述实施方式中，说明了滚珠丝杠装置17将丝杠轴18的旋转运动转换成壳体21的直线运动的情况。然而，与之相反，在将壳体21(及螺母19)的旋转运动转换成丝杠轴18的直线运动的滚珠丝杠装置17中，也可以具备前述的各结构。即，本发明的滚珠丝杠装置只要是将壳体和丝杠轴中的一方的旋转运动转换成壳体和丝杠轴中的另一方的直线运动的结构即可。
前述实施方式的滚珠丝杠装置17为滚珠20不循环的非循环方式，但也可以为循环方式。而且，虽然说明了滚珠丝杠装置17使用于制动装置的情况，但也可以适用于其他的设备。
根据本发明，即使在螺母与丝杠轴之间润滑脂减少，如果成为补给状态，则也能够补给润滑脂，因此润滑性能恢复，能够提高滚珠丝杠装置的寿命。

Claims (3)

1.一种滚珠丝杠装置，具备在外周形成有第一螺旋槽的丝杠轴、设置在该丝杠轴的外周侧且在内周形成有第二螺旋槽的螺母、设置在所述第一螺旋槽与所述第二螺旋槽之间的多个滚珠、及有底筒形状的壳体，所述壳体在轴向一侧的底部侧能够收容所述丝杠轴的轴向一侧的端部，且在轴向另一侧的开口侧安装有所述螺母，其中，所述滚珠丝杠装置将所述壳体和所述丝杠轴中的一者的旋转运动转换成另一者的直线运动，其中，
所述滚珠丝杠装置在通常使用状态与补给状态之间切换而使用，
所述通常使用状态是通过所述直线运动而所述壳体的所述底部在第一位置和第二位置之间往复移动的状态，所述第一位置是所述壳体的所述底部与所述丝杠轴的所述端部分离的位置，所述第二位置是所述壳体的所述底部比该第一位置接近所述丝杠轴的所述端部的位置，
所述补给状态是通过所述直线运动而所述壳体的所述底部到达第三位置，从而将存在于所述螺母与所述壳体的所述底部之间的润滑脂取入到该螺母的径向内侧的状态，所述第三位置是所述壳体的所述底部比所述第二位置更接近所述丝杠轴的所述端部的位置。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其中，
与所述通常使用状态相比所述滚珠丝杠装置成为所述补给状态的频度低。
3.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠装置，其中，
所述滚珠丝杠装置是车辆的制动装置用的滚珠丝杠装置，
在车辆行驶时，所述滚珠丝杠装置处于所述通常使用状态，在使车辆驻车时，所述滚珠丝杠装置成为所述补给状态。
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