CN111022598A - 滚珠螺杆装置 - Google Patents

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Abstract

滚珠螺杆装置包括：螺杆轴(32)；具有第二螺旋沟槽(41)的螺母(33)；和多个滚珠(35)。当螺杆轴(32)在经受外力的同时绕螺杆轴(32)的轴线旋转时，滚珠(35)从无载荷条件下的位置朝向轴向方向上的一侧移位。螺母(33)的第二螺旋沟槽(41)包括构造成防止滚珠(35)从第二螺旋沟槽(41)脱落的制止构件。多个螺旋弹簧(36a、36b)沿着第二螺旋沟槽(41)串联布置。当螺旋弹簧(36a、36b)设置在第二螺旋沟槽(41)中时，每个螺旋弹簧(36a、36b)绕轴线占据的在周向方向上的角度是180度或更小。

Description

滚珠螺杆装置
技术领域
本发明涉及滚珠螺杆装置。
背景技术
滚珠螺杆装置能够将旋转运动转换成直线运动，并且被广泛应用于各个领域中。例如，日本未审查专利公布特开2016-035322(JP2016-035322A)公开一种包括滚珠螺杆装置81的汽车制动装置80，如在图7中所示。制动装置80通过马达82旋转滚珠螺杆装置81的螺杆轴83，以将制动片84压靠在制动转子85上，从而对车轮(未示出)施加制动力。
滚珠螺杆装置81是所谓非再循环滚珠螺杆装置，在该非再循环滚珠螺杆装置中，滚珠89不再循环。螺杆轴83在其外周上设有第一螺旋沟槽87，螺母86在其内周上设有第二螺旋沟槽88，并且螺母86被装配在螺杆轴83上。因此，第一螺旋沟槽87和第二螺旋沟槽88在径向方向上彼此面对，以形成滚珠沟槽。滚珠89在滚珠沟槽中被布置成一行。滚珠呈一行的布置被称为滚珠行。
当操作制动装置80时，螺杆轴83旋转，并且滚珠89沿着滚珠沟槽滚动。当制动装置80被释放时，螺杆轴83在相反方向上旋转，并且滚珠89通常返回到它们的原始位置(初始位置)。然而，在制动装置80的重复使用期间，滚珠89的初始位置可以被移位到滚珠沟槽的终端附近的位置。当在这种状态下操作制动装置80时，滚珠89快速到达滚珠沟槽的终端，并且不能再滚动。螺杆轴83因此不能平滑地旋转，这可能会使性能(诸如制动装置80的制动力)降低。因此，如在图8中所示，JP2016-035322A的滚珠螺杆装置81在滚珠行的相应侧处具有螺旋弹簧90。当操作滚珠螺杆装置81时，螺旋弹簧90被压缩以允许滚珠行移动。当完成滚珠螺杆的操作时，由于螺旋弹簧90的弹力，滚珠行返回其初始位置。
期望增加非再循环滚珠螺杆装置81的螺母86可移动的可移动范围，以便延伸滚珠螺杆装置81能够应用的范围。然而，当螺杆轴83的旋转角度增加时，滚珠89滚动更大的量。螺旋弹簧90的线圈(即，线匝)因此彼此紧密接触，并且螺杆轴83不能平滑旋转。增加螺母86的可移动范围的一种可能方法是增加螺旋弹簧90的总长度，以增加螺旋弹簧90的允许偏转。然而，当螺旋弹簧90的总长度增加时，螺旋弹簧90的外周抵靠在螺母86的滚珠沟槽的内周上猛烈地摩擦，并且因此螺旋弹簧90不能被平滑地压缩。螺旋弹簧90的允许偏转因此显著减小，并且滚珠89不平滑地滚动。滚珠螺杆装置81的传动效率因此降低。如上所述，难以增加在滚珠螺杆装置81中螺母86的可移动范围，滚珠螺杆装置81在滚珠行朝向其移动的一侧上包括螺旋弹簧90，并且当完成滚珠螺杆装置81的操作时，滚珠行返回到其初始位置中。
发明内容
本发明提供了一种滚珠螺杆装置，其包括螺旋弹簧，该螺旋弹簧被设置在当螺杆轴旋转时，该滚珠行朝向其移动的一侧上，该滚珠螺杆装置包括螺母，该螺母能够在增大的范围内移动，并且在宽的范围内具有良好的传动效率。
本发明的一种形态涉及一种滚珠螺杆装置，包括：螺杆轴，所述螺杆轴具有第一螺旋沟槽，所述第一螺旋沟槽被设置在所述螺杆轴的外周上；螺母，所述螺母具有第二螺旋沟槽，所述第二螺旋沟槽被设置在所述螺母的内周上，所述螺母被装配在所述螺杆轴的所述外周上；和多个滚珠，所述多个滚珠被设置在所述第一螺旋沟槽与所述第二螺旋沟槽之间并支撑外力。当所述螺杆轴在经受所述外力的同时绕所述螺杆轴的轴线旋转时，所述多个滚珠从无载荷条件下的位置朝向轴向方向上的一侧移位，所述轴向方向是沿着所述螺杆轴的所述轴线的方向。所述第二螺旋沟槽包括制止构件，所述制止构件至少被设置在所述第二螺旋沟槽的一个端部处，所述端部位于所述轴向方向上的所述一侧，并且所述制止构件被构造成防止所述多个滚珠从所述第二螺旋沟槽脱落。多个螺旋弹簧以位于所述多个滚珠中在所述轴向方向上最靠近所述一侧的滚珠与所述制止构件之间的方式沿着所述第二螺旋沟槽串联布置；并且当所述多个螺旋弹簧被设置在所述第二螺旋沟槽中时，所述多个螺旋弹簧中的每一个螺旋弹簧绕所述轴线占据的在周向方向上的角度是180度或更小，所述周向方向是绕所述螺杆轴的所述轴线延伸的方向。
根据本发明的上述形态，能够提供一种滚珠螺杆装置，该滚珠螺杆装置包括螺旋弹簧，该螺旋弹簧被设置在当螺杆轴旋转时滚珠行移动所朝向的一侧上，该滚珠螺杆装置包括能够在增大的范围内移动的螺母，并且在宽的范围内具有良好的传动效率。
附图说明
下面将参考附图描述本发明示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在所述附图中，相同的数字表示相同的元件，并且其中：
图1是示出使用滚珠螺杆装置的制动装置的示例的剖视图；
图2是滚珠螺杆装置的分解透视图；
图3A是示出在滚珠沟槽中的滚珠行和螺旋弹簧的布置的示意图，滚珠沟槽被示出为直线延伸，而图3B示出其变型；
图4是示出第一制止部的形式的示意图；
图5是示出在滚珠沟槽中布置的弧长为360°的螺旋弹簧的示意图；
图6是示出在滚珠沟槽中布置的弧长为180°的螺旋弹簧的示意图；
图7是示出使用传统滚珠螺杆装置的制动装置的形式的剖视图；并且
图8是示出在传统滚珠螺杆装置中沿着螺母的内周布置的滚珠行和螺旋弹簧的形式的剖视图。
具体实施方式
将参照附图详细描述本发明的实施例(在下文中被称为第一实施例)。第一实施例的滚珠螺杆装置31被用于车辆(例如，汽车)的制动装置10中。图1是示出制动装置10的示意性结构的轴向截面图。制动装置10是将制动片12压靠在随车辆的车轮(未示出)旋转的制动转子11上以通过摩擦施加制动力的装置。在以下描述中，轴向方向指滚珠螺杆装置31的螺杆轴32的中心轴线m的方向，径向方向指与中心轴线m垂直的方向，并且周向方向指围绕中心轴线m延伸的方向。
制动装置10包括：卡钳13、成对的制动片12、滚珠螺杆装置31和马达14，其中，制动转子11介于这对制动片12之间，滚珠螺杆装置31朝向制动转子11偏压(推压)制动片12。
卡钳13呈鞍形，并且被设置成覆盖制动转子11的外周的一部分。卡钳13由转向节(未示出)等以浮动状态支撑，使得卡钳13能够在轴向方向上移动并且在周向方向上被固定。具有圆筒形内表面的圆筒15与卡钳13一体形成。盖子23被设置在圆筒15的与制动转子11相反的端部上，并且圆筒15的内周朝向制动转子11开口。盖子23在其中心具有孔19。孔19在轴向方向上延伸穿过盖子23。活塞16穿过圆筒15被插入。活塞16具有圆筒形外表面，并且以其间具有小间隙的方式装配在圆筒15中，并且活塞16能够在轴向方向上朝向制动转子11移位。滑动键17被设置在活塞16与圆筒15的装配表面之间。虽然活塞16能够相对于圆筒15在轴向方向上往复运动，但是不能在周向方向上旋转。
滚珠螺杆装置31被安装在活塞16内部。滚珠螺杆装置31是如下装置，该装置包括螺杆轴32、螺母33和多个滚珠35并且将螺杆轴32的旋转运动转换成螺母33的轴向运动。螺杆轴32包括在径向方向上延伸的盘形凸缘部24。在凸缘部24与盖子23之间安装有推力轴承25、自对准座26和轴向测力计27。螺杆轴32因此能够绕中心轴线m旋转，但是不能在轴向方向上移动。螺杆轴32穿过盖子23的孔19插入。齿轮20被附接到螺杆轴32的端部，并且齿轮22被附接到马达14的旋转轴。齿轮20经由中间齿轮21与齿轮22啮合。滚珠螺杆装置31将在后面详细描述。
马达14被设置在卡钳13的外部。马达14响应来自控制装置(未示出)的信号而在向前或向后方向上旋转或停止。随着马达14旋转，滚珠螺杆装置31被相应地操作。
制动装置10具有在轴向方向上彼此面对的一对制动片12，其中制动转子11介于这对制动片12之间。所述制动片12中的一个制动片被设置在活塞16的端部，并且制动片12中另一个制动片被设置在卡钳13的内壁上。当螺杆轴32随着马达14的旋转而旋转时，活塞16在轴向方向上被推动，使得这对制动片12更靠近彼此。由于卡钳13以浮动状态从制动转子11被支撑，并且能够在轴向方向上移位，所以这对制动片12能够从轴向方向上的相应侧将制动转子11保持在它们之间。因此，通过在制动转子11与制动片12之间产生的滑动摩擦，对车轮施加制动力。
将参照图2描述滚珠螺杆装置31。图2是被拆开的滚珠螺杆装置31的分解透视图，其中它的部件被在轴向方向上布置。为了便于描述，图2中还示出装配有螺母33的活塞16以及卡环34。滚珠螺杆装置31包括螺杆轴32、螺母33、滚珠35、第一侧弹簧构件36和第二侧弹簧构件37。在以下描述中，在图2中的右侧(在轴向方向上的一侧)可以被称为第一轴向侧，而在图2中的左侧(在轴向上的另一侧)可以被称为第二轴向侧。
螺杆轴32具有彼此同轴形成的螺旋沟槽形成部40、凸缘部24和轴部38。螺旋沟槽形成部40具有大致圆筒形的形状，并且具有形成在螺旋沟槽形成部40的外周上的第一螺旋沟槽39。第一螺旋沟槽39具有弧形轴向截面，其曲率半径比滚珠35的外周的曲率半径略大。第一螺旋沟槽39在轴向方向上在螺旋沟槽形成部40的整个长度(整个区域)上以螺旋图案形成。第一螺旋沟槽39是右旋螺旋沟槽。更具体地，第一螺旋沟槽39被形成为围绕螺旋沟槽形成部40顺时针延伸，同时朝向第二轴向侧延伸，如在图2中的箭头J的方向所示。轴部38具有直径比螺旋沟槽形成部40的直径小的大致柱状形状。
螺母33具有大致圆筒形状，并且具有形成在螺母33的内周上的第二螺旋沟槽41。第二螺旋沟槽41在轴向方向上在螺母33的整个长度(整个区域)上以螺旋图案形成。第二螺旋沟槽41具有弧形轴向截面，其曲率半径比滚珠35的外周的曲率半径略大。第二螺旋沟槽41的螺旋的方向与第一螺旋沟槽39的螺旋的方向相同。螺杆轴32的螺旋沟槽形成部40在轴向方向上比螺母33更长，并且因此，第一螺旋沟槽39在轴向方向上被形成在比形成第二螺旋沟槽41的范围更大的范围内。
螺母33被装配在螺杆轴32的外周上，并且第一螺旋沟槽39和第二螺旋沟槽41在径向方向上彼此面对，以形成螺旋滚珠沟槽A。滚珠35沿着滚珠沟槽A被布置成一行。如在图2中所示，分隔弹簧42以预定间隔被插入在滚珠35的行中的多个位置处，分隔弹簧42是具有较短自由长度的螺旋弹簧。分隔弹簧42和滚珠35以这种方式沿着滚珠沟槽A布置的行称为滚珠行P。滚珠35接触第一螺旋沟槽39和第二螺旋沟槽41，以支撑在轴向方向上对螺母33施加的外力F。当螺杆轴32旋转时，滚珠行P在滚珠沟槽A中滚动。因此，即使当在轴向方向上对螺母33施加较大外力F时，螺母33也能够在轴向方向上平滑地移动。
第一侧弹簧构件36和第二侧弹簧构件37被设置在滚珠沟槽A中的滚珠行P的相应端部(在相应外侧)处。第一实施例的滚珠螺杆装置31的特征在于第一侧弹簧构件36是两个弹簧(即第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b)的组合(见图3A)。弹簧构件36、37将在滚珠螺杆装置31的其它构造之后被详细描述。
螺母33的外周被装配到活塞16的内周。如在图2中所示，螺母33的外周在轴向方向上的一部分是圆筒形的，并且螺母33的外周在轴向方向上的其余部分是多边形的。尽管在图中未示出，活塞16的内周具有与螺母33的外周相类似的形状。即，活塞16的内周在轴向方向上的一部分是多边形的。螺母33的外周的多边形部被装配在活塞16的内周的多边形部中，由此防止活塞16和螺母33在周向方向上相对于彼此旋转。在螺母33被装配到活塞16中之后，卡环34被附接到活塞16的内周，以防止螺母33在轴向方向上从活塞16脱离。螺母33因此被一体地固定在活塞16中。
将参照图3A、3B和图4详细描述在操作滚珠螺杆装置31之前在无载荷条件下，滚珠行P、第一侧弹簧构件36和第二侧弹簧构件37的布置。图3A是示出滚珠行P和螺旋弹簧36a、36b在滚珠沟槽A中的布置示例的示意图，其中滚珠沟槽A被示出为直线延伸。图3B是图3A的修改示例。图4是示出从在图2中的箭头J的方向上看的第一制止部47的形式的示意图。
如在图3A中所示，滚珠行P、第一侧弹簧构件36和第二侧弹簧构件37沿着滚珠沟槽A被布置成一行。作为制止构件的第一制止部47和第二制止部55被形成在第二螺旋沟槽41在轴向方向上的相应端部处。在图4中，朝向第一制止部47的上侧的方向是朝向第二螺旋沟槽41的第二轴向侧的方向，并且朝向第一制止部47的下侧的方向是朝向第二螺旋沟槽41的第一轴向侧的方向。制止部47、55防止滚珠35和弹簧构件36、37从第二螺旋沟槽41脱落。
将参照图4描述制止部47、55中每一个制止部的形式。因为第一制止部47和第二制止部55的形式彼此相似，所以将描述第一制止部47。第一制止部47包括第一凹部48和第一制止滚珠49。也就是说，根据本发明的制止构件可以包括凹部和制止滚珠。第一凹部48被形成在螺母33的内周上，以便径向向外凹陷，使得第一凹部48的径向深度从第二螺旋沟槽41的第二轴向侧朝向第二螺旋沟槽41的第一轴向侧逐渐增加。第一凹部48从螺母33的端面33a(见图2)延伸到与第二螺旋沟槽41的沟槽宽度大致相等的轴向深度。
第一制止滚珠49被设置在第一凹部48中。第一制止滚珠49具有比形成滚珠行P的滚珠35中每一个滚珠大的直径。第一制止滚珠49与第一凹部48的壁表面51接触，并且因此被固定，使得第一制止滚珠49不能朝向第一轴向侧移位。
再次参照图3A，第一侧弹簧构件36相对于滚珠行P被设置在第一轴向侧(即，第一侧弹簧构件36被设置成比滚珠行P更靠近第一轴向侧)，以便位于滚珠行P与第一制止部47之间。第二侧弹簧构件37相对于滚珠行P被设置在第二轴向侧(第二侧弹簧构件37被设置成比滚珠行P更靠近第二轴向侧)，以便位于滚珠行P与第二制止部55之间。
第一侧弹簧构件36包括第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b。第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b呈相同形式，并且是具有大致圆筒形整体形状的压缩弹簧，并且通过将弹簧钢、不锈钢弹簧钢等的线缠绕成螺旋而被形成。在图3A中，为了便于描述，在第一螺旋弹簧36a与第二螺旋弹簧36b之间存在间隙。然而，第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b实际上彼此接触。
第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b沿着滚珠沟槽A被串联布置。术语“串联”是指两个螺旋弹簧36a、36b沿着滚珠沟槽A被布置成一行的状态。具体地，第一螺旋弹簧36a被设置在滚珠行P附近，并且相对于滚珠行P位于第一轴向侧上，并且第二螺旋弹簧36b被设置在第一螺旋弹簧36a与第一制止滚珠49之间。
第二侧弹簧构件37包括单个螺旋弹簧(例如，与第一螺旋弹簧36a相类似的螺旋弹簧)。
如在图3A中所示，当滚珠行P和弹簧构件36、37以自由状态被布置成一行时，它们的总长度L等于或略大于沿着滚珠沟槽A的在第一制止滚珠49与第二制止滚珠56之间的长度Lo。因此，当没有沿轴向方向对于滚珠螺杆装置31施加外力F时，滚珠35能够在滚珠沟槽A中自由移动。因此，每一个滚珠35均被移位到预定位置，并且螺旋弹簧36a、36b和分隔弹簧42经受均匀压缩载荷。在无载荷条件下的滚珠35的位置(即没有经受外力F的滚珠35的位置)被称为初始位置。
接下来，将参照图1和图2描述当操作滚珠螺杆装置31并且旋转螺杆轴32时滚珠35的行为。在以下描述中，除非另有说明，否则螺杆轴32和滚珠行P绕中心轴线m旋转的方向是在如图2中的箭头J所示的方向。
在该示例中，第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b的规格如下。螺旋弹簧36a、36b具有相同的自由长度和相同的弹簧常数。螺旋弹簧36a、36b也具有相同的允许偏转δ，这是在压缩时螺旋弹簧的线圈(即，线匝)彼此紧密接触前，螺旋弹簧的偏转的程度。即，允许偏转δ是在螺旋弹簧的自由长度L1与当螺旋弹簧的线圈彼此形成紧密接触时的螺旋弹簧的总长度L2之间的差值(δ＝L1–L2)。螺旋弹簧36a、36b中每一个螺旋弹簧的自由长度与和滚珠沟槽A的单个节距相对应的沟槽长度(路径长度)的一半相等。换句话说，当在轴向方向上观察布置在滚珠沟槽A中的螺旋弹簧36a、36b时，由螺旋弹簧36a、36b中的每一个螺旋弹簧围绕中心轴线m在周向方向上占据的角度(即，螺旋弹簧36a、36b中的每一个螺旋弹簧的周向角度，在下文中，该角度被称为“弧长”)为180°(180度)。第一侧弹簧构件36的总弧长是360°(＝180°×2)。第一侧弹簧构件36的总允许偏转是2×δ。
在传统滚珠螺杆装置81中，螺旋弹簧90被用作第一侧弹簧构件，并且螺旋弹簧90的规格大致如下。弧长是180°到270°，并且允许偏转为1.0×δ到1.5×δ，其中，δ表示第一螺旋弹簧36a或第二螺旋弹簧36b的允许偏转。
如上所述，在第一实施例中，螺杆轴32的第一螺旋沟槽39是右旋螺旋沟槽。因此，当螺杆轴32逆时针旋转时，活塞16被朝向制动转子11推动，并且制动片12被压靠在制动转子11上。当制动片12被压靠在制动转子11上时，反作用力作为外力F在轴向方向上被施加到活塞16，由此，滚珠35被压靠在第一螺旋沟槽39和第二螺旋沟槽41上。当螺杆轴32在该状态下旋转时，滚珠35逆时针滚动，以在第二螺旋沟槽41中朝向第一轴向侧移动。在滚珠螺杆装置31中，由于滚珠35中每一个滚珠的直径d较小，所以滚珠行P沿着第二螺旋沟槽41的移动量S大约是第一螺旋沟槽39的周向移动量(即，第一螺旋沟槽39在周向方向上移动的周向移动量)的一半。当操作滚珠螺杆装置31时，滚珠行P因此移动，并且第一侧弹簧构件36以与移动量S相等的长度被压缩。移动量S与传统滚珠螺杆装置81的移动量相类似，并且与螺旋弹簧90的允许偏转的上限(1.5×δ)大致相等。
在第一实施例中，第一侧弹簧构件36包括串联布置的第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b，并且第一侧弹簧构件36的总允许偏转大于传统滚珠螺杆装置81的总允许偏转。在第一实施例中，第一侧弹簧构件36的允许偏转(2×δ)大于滚珠行P的移动量S。因此，当操作滚珠螺杆装置31并且移动滚珠行P时，能够防止第一侧弹簧构件36的线圈彼此紧密接触。因此，滚珠35的滚动不受抑制，并且螺杆轴32能够平滑旋转。
此后，螺杆轴32顺时针旋转，并且制动片12远离制动转子11移位，从而取消对车轮施加制动力。当制动片12因此与制动转子11分离并且不再施加外力F时，滚珠行P被第一侧弹簧构件36偏压(推压)并返回到初始位置。由于因此能够防止滚珠行P的初始位置的移位，所以当再次操作滚珠螺杆装置31时，第一侧弹簧构件36的线圈不会彼此紧密接触。因此能够长期使用滚珠螺杆装置31。
接下来，将描述第一实施例的第一侧弹簧构件36的效果，即如何防止第一实施例的第一侧弹簧构件36卡住(术语“卡住”指的是当螺旋弹簧变形并被压靠在滚珠沟槽A的内周上时，难以延伸和收缩螺旋弹簧)。发明人的研究表明，在只有一个螺旋弹簧被设置在滚珠行P移动所朝向的一侧的情况下，螺杆轴32的旋转的平滑度根据螺旋弹簧的总长度(自然长度)而变化。这将在下面描述。在以下第一测试示例至第三测试示例中使用的螺旋弹簧(将分别称为螺旋弹簧D1、D2、D3)的每单位长度规格与第一实施例的第一螺旋弹簧36a或第二螺旋弹簧36b的每单位长度规格相同，并且螺旋弹簧D1、D2、D3仅在总长度(由弧长表示)上彼此不同。
在螺旋弹簧D1的弧长为360°的第一测试示例中，螺杆轴32没有平滑旋转。在螺旋弹簧D2的弧长为90°或180°的第二测试示例中，无论螺旋弹簧D2的弧长是90°还是180°，螺杆轴32总是平滑旋转。在螺旋弹簧D3的弧长为270°的第三测试示例中，螺杆轴32虽然平滑旋转，但是在某些情况下滚珠螺杆装置31的传动效率降低。这些结果表明的是，当螺杆轴32旋转时，导致卡住的趋势根据螺旋弹簧的总长度而变化。这种机制将在下面具体描述。
将参照图5描述第一测试示例。图5示意性地示出了在轴向方向上观察时布置在滚珠沟槽A中的螺旋弹簧D1的形式。为了清楚地示出螺旋弹簧D1的变形状态，在滚珠沟槽A与螺旋弹簧D1之间的径向间隙在图5中被放大示出。为了简化图示，在图5中，螺旋弹簧D1的弧长被示出为略小于360°。螺旋弹簧D1被制造为线性螺旋弹簧，并且以弹性弯曲状态(即圆形形状)被设置在滚珠沟槽A中。因此，当螺旋弹簧D1在滚珠沟槽A中时，弹性回复力径向向外作用，并且螺旋弹簧D1沿着其整个圆周被压靠在第二螺旋沟槽41上。因此，当滚珠行P移动并且对螺旋弹簧D1施加由箭头G所示的压缩载荷时，在螺旋弹簧D1与第二螺旋沟槽41之间生成较大摩擦力，并且螺旋弹簧D1几乎不能偏转。具体地，在靠近第一制止滚珠49并且大约与圆周的一半相对应的区域E2中，在螺旋弹簧D1的外周与第二螺旋沟槽41之间生成较大摩擦力，并且螺旋弹簧D1几乎不被压缩。另一方面，在位于滚珠35附近并且大约与圆周的另一半相对应的区域E1中，虽然螺旋弹簧D1能够被压缩，但是由于在区域E1中的自由长度较小，所以螺旋弹簧D1的线圈通过滚珠行p的移动而彼此紧密接触。由于该原因，在第一测试示例中螺杆轴32没有平滑旋转。
将参照图6描述第二测试示例。图6是与图5相类似的示意图。螺旋弹簧D2被制造为线性螺旋弹簧。当螺旋弹簧D2处于滚珠沟槽A中时，螺旋弹簧D2处于如在图6中所示的弹性变形状态中，使得螺旋弹簧D2的两端与螺母33的第二螺旋沟槽41接触，并且螺旋弹簧D2的总长度的大约中间部分与第二螺旋沟槽41分离，并且与螺杆轴32的第一螺旋沟槽39接触。因此，当移动滚珠行P并且如由在图6中的箭头G所示对螺旋弹簧D2的一端施加压缩载荷时，螺旋弹簧D2的中间部分被径向向外移位，并且在螺旋弹簧D2与第一螺旋沟槽39之间的摩擦相应地减小。结果，与第一测试示例不同，螺旋弹簧D2能够被容易地沿其整个长度偏转。由于该原因，在第二测试示例中，螺杆轴32平滑地旋转。因为这同样适用于螺旋弹簧D2的弧长为90°的情况，所以将省略其描述。
在第三测试示例中，螺旋弹簧D3与滚珠沟槽A的接触状态(即，在螺旋弹簧D3与滚珠沟槽A之间的接触状态)从在第二测试示例中的接触状态逐渐变化到在第一测试示例中的接触状态。
如从上述结果能够看出，当布置在滚珠沟槽A中的螺旋弹簧的弧长为180°或者更少，能够防止螺旋弹簧卡住，并且螺旋弹簧能够被容易地偏转。然而，当螺旋弹簧的弧长太小时，第一侧弹簧构件36包括更多数量的螺旋弹簧，这使第一侧弹簧构件36在滚珠螺杆装置31中的可安装性降低。因此，优选的是：螺旋弹簧的弧长是45°(45度)或更大。在第一实施例中，第一侧弹簧构件36的第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b中的每一个螺旋弹簧都具有180°的弧长，并且第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b串联布置。当滚珠行P移动时，对螺旋弹簧36a、36b施加相同压缩载荷G。也就是说，压缩载荷G从滚珠行P施加到第一螺旋弹簧36a的一个端部，该端部位于第二轴向侧，并且压缩载荷G从第一螺旋弹簧36a施加到第二螺旋弹簧36b的一端，该端部位于第二轴向侧。术语“位于第一轴向侧的端部”是指“比另一个端部更靠近第一轴向侧的端部”，术语“位于第二轴向侧的端部”是指“比另一个端部更靠近第二轴向侧的端部”。施加到螺旋弹簧36a的压缩载荷G的方向和大小与施加到螺旋弹簧36b的压缩载荷G的方向和大小相同。因此，能够防止螺旋弹簧36a、36b卡住，并且螺旋弹簧36a、36b能够被容易地偏转。因此，能够防止第一侧弹簧构件36整体卡住，并且能够容易地使第一侧弹簧构件36偏转。
如上所述，在第一实施例的滚珠螺杆装置31中，能够通过串联布置第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b来增加第一侧弹簧构件36的允许偏转。因此，即使当螺杆轴32的旋转角度增加时，第一侧弹簧构件36的线圈也不会彼此紧密接触，并且螺杆轴32能够平滑地旋转。此外，由于第一侧弹簧构件36的螺旋弹簧36a、36b中的每一个螺旋弹簧的弧长均是180°或者更小，所以能够防止第一侧弹簧构件36卡住，并且螺杆轴32能够平滑地旋转。因此能够增加螺母33的可移动范围，并且滚珠螺杆装置31在宽范围内具有良好的传动效率。
滚珠行P的移动量S大约为1.5×δ的示例如上所述。在滚珠行P的移动量S大于1.5×δ，特别是大于2×δ(即，比第一实施例的第一侧弹簧构件36的允许偏转大)的情况下，例如，三个或更多个螺旋弹簧能够被串联布置(未示出)为第一侧弹簧构件36。在这种情况下，每一个螺旋弹簧均能够是例如与第一螺旋弹簧36a相同的螺旋弹簧。因此，第一侧弹簧构件36的允许偏转为3×δ。因此，第一侧弹簧构件36的允许偏转能够比滚珠行P的移动量S大。因此，能够防止第一侧弹簧构件36的线圈彼此紧密接触。同时，由于每一个螺旋弹簧的弧长均是180°，所以能够防止每一个螺旋弹簧卡住，并且能够防止第一侧弹簧构件36整体卡住。螺杆轴32因此能够平滑地旋转。
将描述另一个实施例。在第一实施例中，位于第二轴向侧上的第二螺旋弹簧36b的端部与位于第一轴向侧上的第一螺旋弹簧36a的端部直接接触。然而，如在图3B中所示，位于第二轴向侧上的第二螺旋弹簧36b的端部可以接触位于第一轴向侧上的第一螺旋弹簧36a的端部，其中间隔滚珠43介于期间。间隔滚珠43是直径比形成滚珠行P的滚珠35中的每一个滚珠的直径小的滚珠。由于间隔滚珠43的直径比滚珠35中的每一个滚珠都小，所以在间隔滚珠43与第一螺旋沟槽39和第二螺旋沟槽41之间存在间隙。因此，间隔滚珠43由第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b支撑，并且能够沿着滚珠沟槽A被适当地移位。因此，滚珠行P的移动量S能够由第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b相等地吸收。因此，与第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b彼此直接接触的情况相同，第一侧弹簧构件36具有较大总体容许偏转。
由于第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b在间隔滚珠43介于其间的情况下彼此接触，所以即使当螺旋弹簧36a、36b是开口端螺旋弹簧时，螺旋弹簧36a、36b中的每一个螺旋弹簧的姿态也能够是稳定的。
如果间隔滚珠43的尺寸与形成滚珠行P的滚珠35中的每一个滚珠的尺寸相同，则会出现以下问题。由于间隔滚珠43被保持在第一螺旋沟槽39与第二螺旋沟槽41之间，所以当螺杆轴32旋转时，间隔滚珠43与滚珠行P的滚珠35一起滚动。此时，间隔滚珠43和滚珠行P移动相同的距离。因此，第一螺旋弹簧36a几乎不偏转，并且只有第二螺旋弹簧36b偏转。第二螺旋弹簧36b的线圈迅速彼此紧密接触，并且阻碍间隔滚珠43的滚动。因此，螺杆轴32不能平滑地旋转。
尽管上面描述了本发明的实施例，但是这些实施例被示为本发明的示例。本发明不限于这些实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，能够适当地修改这些实施例。例如，虽然在第一实施例和第二实施例中螺杆轴32和螺母33的螺旋沟槽39、41是右旋螺旋沟槽，但是螺旋沟槽39、41可以是左旋螺旋沟槽。在这种情况下，当螺杆轴32顺时针旋转时，制动片12被压靠在制动转子11上。尽管第一侧弹簧构件36的第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b在上述实施例中呈相同形式，但是第一螺旋弹簧36a和第二螺旋弹簧36b可以在诸如自由长度和允许偏转的规格上彼此不同。在总是朝向第一轴向侧操作滚珠螺杆装置31的情况下，弹簧构件不必被设置在滚珠行P的两侧中的每一侧上。例如，当在载荷下朝向第一轴向侧移动滚珠行P的情况下，相对于滚珠行P在第一轴向侧上的弹簧构件需要被偏转，并且相对于滚珠行P在第二轴向侧上的弹簧构件未必需要。虽然滚珠螺杆装置31在第一实施例中被用于制动装置10，但是滚珠螺杆装置31也能够被应用于其它装置。

Claims (4)

1.一种滚珠螺杆装置，其特征在于包括：
螺杆轴(32)，所述螺杆轴(32)具有第一螺旋沟槽(39)，所述第一螺旋沟槽(39)被设置在所述螺杆轴(32)的外周上；
螺母(33)，所述螺母(33)具有第二螺旋沟槽(41)，所述第二螺旋沟槽(41)被设置在所述螺母(33)的内周上，所述螺母(33)被装配在所述螺杆轴(32)的所述外周上；和
多个滚珠(35)，所述多个滚珠(35)被设置在所述第一螺旋沟槽(39)与所述第二螺旋沟槽(41)之间并支撑外力，其中：
当所述螺杆轴(32)在经受所述外力的同时绕所述螺杆轴(32)的轴线旋转时，所述多个滚珠(35)从无载荷条件下的位置朝向轴向方向上的一侧移位，所述轴向方向是沿着所述螺杆轴(32)的所述轴线的方向；
所述第二螺旋沟槽(41)包括制止构件，所述制止构件至少被设置在所述第二螺旋沟槽(41)的一个端部处，所述端部位于所述轴向方向上的所述一侧，并且所述制止构件被构造成防止所述多个滚珠(35)从所述第二螺旋沟槽(41)脱落；
多个螺旋弹簧(36a、36b)，所述多个螺旋弹簧(36a、36b)以位于所述多个滚珠(35)中在所述轴向方向上最靠近所述一侧的滚珠(35)与所述制止构件之间的方式沿着所述第二螺旋沟槽(41)串联布置；并且
当所述多个螺旋弹簧(36a、36b)被设置在所述第二螺旋沟槽(41)中时，所述多个螺旋弹簧(36a、36b)中的每一个螺旋弹簧绕所述轴线占据的在周向方向上的角度是180度或更小，所述周向方向是绕所述螺杆轴(32)的所述轴线延伸的方向。
2.根据权利要求1所述的滚珠螺杆装置，其特征在于间隔滚珠(43)介于所述多个螺旋弹簧(36a、36b)之间，所述间隔滚珠(43)具有比所述多个滚珠(35)中的每一个滚珠(35)的直径小的直径。
3.根据权利要求1所述的滚珠螺杆装置，其特征在于所述制止构件包括凹部(48)和制止滚珠(49)，所述凹部(48)被设置在所述螺母(33)的所述内周上，所述制止滚珠(49)被设置在所述凹部(48)中，所述制止滚珠(49)的直径大于所述多个滚珠(35)中的每一个滚珠(35)的直径。
4.根据权利要求1所述的滚珠螺杆装置，其特征在于所述角度是45度或更大。
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