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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kugelgewindetriebvorrichtung.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Kugelgewindetriebvorrichtungen können Drehbewegung in Linearbewegung umwandeln und sind weit verbreitet in verschiedenen Bereichen (siehe z.B. die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2016-35322 (
JP 2016-35322 A )).
7 ist eine Querschnittsansicht, die eine Kugelgewindetriebvorrichtung 90 aufzeigt, die in eine Bremsvorrichtung für ein Auto eingefügt ist. Die Kugelgewindetriebvorrichtung 90 enthält eine Schraubenwelle 91, eine Mutter 92 und eine Mehrzahl von Hauptkugeln 93. Die Mutter 92 ist an der Außenumfang der Schraubenwelle 91 angeordnet. Die Hauptkugeln 93 sind zwischen einer Wendelnut 91a der Schraubenwelle 91 und einer Wendelnut 92a der Mutter 92 angeordnet. Die Mutter 92 ist an einem Gehäuse 94, das eine mit Boden versehene zylindrische Form hat, angebracht. In einem zylindrischen Abschnitt (Zylinder) 98 der Bremsvorrichtung ist das Gehäuse 94 beweglich in axialer Richtung, aber es ist nicht drehbar in die Umfangsrichtung. Mit dieser Anordnung rückt, wenn die Schraubenwelle 91 durch einen Motor (nicht aufgezeigt) gedreht wird, die Mutter 92 und das Gehäuse 94 vor (oder zurück). In dem Fall der Bremsvorrichtung ist ein Bremsklotz 96 an dem Gehäuse 94 durch eine Sicherungsplattform 95 angebracht. Wenn das Gehäuse 94 vorrückt, kommt der Bremsklotz 96 in Kontakt mit einer Scheibe 100, die mit den Rädern des Autos dreht, damit wird eine Bremskraft generiert.
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In der Kugelgewindetriebvorrichtung 90 ist eine Kugelreihe, die eine Mehrzahl von Hauptkugeln 93 enthält, zwischen der Wendelnut 91a der Schraubenwelle 91 und der Wendelnut 92a der Mutter angeordnet. In einigen Kugelgewindetriebvorrichtungen sind Schraubenfedern in Intervallen in einer Kugelreihe angeordnet, wie beispielsweise in
US-Patent Nr. 20110162935 ,
2, offenbart ist.
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8 ist ein exemplarisches Schaubild, das die Wendelnut 91 a der Schraubenwelle 91 und die Wendelnut 92a der Mutter aufzeigt, in der technisch verwandten Kugelgewindetriebvorrichtung, die in einer Ebene entwickelt ist. In der Kugelgewindetriebvorrichtung ist eine Mehrzahl von Schraubenfedern 99 in regelmäßigen Intervallen in der Kugelreihe 97 angeordnet. Jede Schraubenfeder 99 kann eine Verzögerung des Vorrückens der Hauptkugeln 93 reduzieren, während die Kugelgewindetriebvorrichtung in Betrieb ist.
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In dem Fall der Bremsvorrichtung, die in 7 aufgezeigt ist, wird eine Bremskraft generiert durch ein Inkontaktbringen des Bremsklotzes 96 mit der Scheibe 100. Um eine Bremskraft zu generieren, wird in der Kugelgewindetriebvorrichtung 90 die Schraubenwelle 91 gedreht, um die Mutter 92 und das Gehäuse 94 von einer ersten axialen Seite zu einer zweiten axialen Seite (von der rechten Seite zu der linken Seite in 7) zu bewegen, damit wird der Bremsklotz 96 gegen die Scheibe 100 gepresst. Dann erhält das Gehäuse 94 eine Reaktionskraft, sodass eine relativ große Axialkraft auf die Mutter 92 ausgeübt ist. In 8, wenn sich, wie oben beschrieben, die Mutter 92 von der ersten axialen Seite zu der zweiten axialen Seite bewegt, während eine relativ große Axialkraft auf die Mutter 92 ausgeübt ist, versuchen die Hauptkugeln 93 sich zu drehen und sich zu der ersten axialen Seite entlang der Wendelnut 92a der Mutter 92 zu bewegen. Dann reiben, in der Kugelreihe 97, die Mehrzahl (sechs in 8) von Hauptkugeln 93a bis 93f, die kontinuierlich auf der ersten axialen Seite angeordnet sind, gegeneinander. Der resultierende Widerstand reduziert den Wirkungsgrad der Kugelgewindetriebvorrichtung (Wirkungsgrad des Kugelgewindetriebs). Wie in 9 aufgezeigt, drehen sich die Hauptkugeln 93a bis 93f in die gleiche Richtung (Richtung gegen den Uhrzeigersinn in 9). Daher, wenn die Hauptkugeln 93a bis 93f besonders still stehen, werden manche der kontinuierlich angeordneten Hauptkugeln 93a bis 93f, zum Beispiel die benachbarten Hauptkugeln 93b und 93c, die in der Mitte festgelegt sind, und die benachbarten Hauptkugeln 93c und 93d, jeweils in engen Kontakt gebracht und gleiten aufeinander, um sich gegenseitig an der Drehung zu behindern. Das heißt, Reibung tritt auf, die in einem Widerstand resultiert.
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Der Wirkungsgrad des Kugelgewindetriebs wird stark beeinflusst durch den Steigungswinkel und den Reibungskoeffizienten. Insbesondere wird der Wirkungsgrad des Kugelgewindetriebs verbessert durch Vergrößern des Steigungswinkels. Außerdem wird der Wirkungsgrad des Kugelgewindetriebs verbessert durch Reduzieren des Reibungskoeffizienten. Dementsprechend kann der Wirkungsgrad des Kugelgewindetriebs verbessert werden durch entsprechendes Anpassen des Steigungswinkels und des Reibungskoeffizienten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist den Wirkungsgrad des Kugelgewindetriebs zu verbessern durch Benutzen einer anderen Technik, als ein entsprechendes Anpassen des Steigungswinkels und des Reibungskoeffizienten.
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Eine Kugelgewindetriebvorrichtung gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung, aufweisend: eine Schraubenwelle, die einen äußeren Umfang hat, in dem eine erste Wendelnut gebildet ist; eine Mutter, die auf dem äußeren Umfang der Schraubenwelle angeordnet ist und die einen inneren Umfang hat, in dem eine zweite Wendelnut gebildet ist; eine Kugelreihe, die eine Mehrzahl von Hauptkugeln aufweist, die zwischen der ersten Wendelnut und der zweiten Wendelnut angeordnet sind; und einer Mehrzahl von Abstandshalter-Bauteilen, die aus Spiralfedern oder Kugeln, die einen kleineren Durchmesser als die Hauptkugeln haben, gebildet sind und die in der Kugelreihe angeordnet sind; wobei sich die Mutter von einer ersten axialen Seite zu einer zweiten axialen Seite bewegt, während eine Axialkraft auf die Mutter ausgeübt wird durch Drehen der Schraubenwelle; und wobei die Mehrzahl von Abstandshalter-Bauteilen dichter auf der ersten axialen Seite als auf der zweiten axialen Seite der Kugelreihe angeordnet ist.
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Figurenliste
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Die vorstehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden erkennbar aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen benutzt werden, um gleiche Elemente darzustellen, und wobei:
- 1 eine Querschnittsansicht ist, die ein Beispiel einer Bremsvorrichtung aufzeigt;
- 2 eine perspektivische Explosionsansicht ist, die eine Kugelgewindetriebvorrichtung aufzeigt;
- 3 eine Querschnittsansicht ist, die die Kugelgewindetriebvorrichtung aufzeigt;
- 4 ein erläuterndes Schaubild ist, das eine erste Wendelnut und eine zweite Wendelnut, die in der Ebene entwickelt sind, aufzeigt;
- 5A und 5B Schaubilder sind, von denen jedes eine Änderung der Anordnung der Hauptkugeln und Zwischenfedern aufzeigt;
- 6 ein erläuterndes Schaubild ist, das eine Änderung der Kugelgewindetriebvorrichtung aufzeigt;
- 7 eine Querschnittsansicht ist, die eine technisch verwandte Kugelgewindetriebvorrichtung aufzeigt, die in einer Bremsvorrichtung für ein Auto eingefügt ist;
- 8 ein erläuterndes Schaubild ist, das eine Wendelnut einer Schraubenwelle und eine Wendelnut einer Mutter in der technisch verwandten Kugelgewindetriebvorrichtung aufzeigt, die in der Ebene entwickelt ist; und
- 9 ein erläuterndes Schaubild ist, das die Hauptkugeln aufzeigt, die auf der ersten axialen Seite in der technisch verwandten Kugelreihe festgelegt ist.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Eine Kugelgewindetriebvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Beispiel für eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug (Auto) genutzt. 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Bremsvorrichtung 5 aufzeigt. Die Bremsvorrichtung 5 übt eine Bremskraft aus, die durch Reibung an einer Scheibe 6, die mit den Rädern des Autos dreht, generiert wird. Um die Bremskraft zu generieren, enthält die Bremsvorrichtung 5 eine Kugelgewindetriebvorrichtung 17. In 1 ist die Bremsvorrichtung 5 in einem nichtbremsenden Zustand.
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Die Bremsvorrichtung 5 enthält einen schwimmend gelagerten Bremssattel 7 und gepaarte Bremsklötze 8, die die Scheibe 6 dazwischen halten. Der Bremssattel 7 ist durch ein Gelenk (nicht aufgezeigt) oder ähnliches gestützt. Die gepaarten Bremsklötze 8 halten die Scheibe 6 dazwischen. Der Bremssattel 7 enthält einen ersten Körper 9, einen zweiten Körper 10 und eine Abdeckung 11. Der zweite Körper 10 ist aus einem Stück mit dem ersten Körper 9. Die Abdeckung 11 ist an dem ersten Körper 9 angebracht. Einer der Bremsklötze 8 (auf der rechten Seite in 1) ist durch eine erste Sicherungsplatte 12 gestützt, die an einem Gehäuse 21 (unten beschrieben) der Kugelgewindetriebvorrichtung 17 angebracht ist. Der andere der Bremsklötze 8 (auf der linken Seite in 1) ist gestützt durch eine zweite Sicherungsplatte 13, die an den zweiten Körper 10 angebracht ist.
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Der erste Körper 9 hat eine zylindrische Form (zylindrische Form mit Boden), die einen zylindrischen Körperabschnitt 14 und einen Bodenplattenabschnitt 15 enthält, und ist zu der Scheibe 6 geöffnet. Die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 ist auf der Innenseite des zylindrischen Körperabschnitts 14 angeordnet. Die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 enthält eine Schraubenwelle 18, eine Mutter 19, eine Mehrzahl von Hauptkugeln 20 und das Gehäuse 21. Eine Achse C der Schraubenwelle 18 stimmt mit der Achse der Kugelgewindetriebvorrichtung 17 überein. Die Richtung parallel zu der Achse C ist bezeichnet als eine Axialrichtung.
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Ein Durchgangsloch 16 ist in dem Bodenplattenabschnitt 15 des ersten Körpers 9 gebildet. Ein Wälzlager 22 ist an dem Durchgangsloch 16 angebracht. Die Schraubenwelle 18 ist durch den ersten Körper 9 durch das Wälzlager 22 gestützt, um drehbar in der Umfangsrichtung um die Achse C zu sein, aber nicht bewegbar in axialer Richtung zu sein. Eine Passfeder 24 ist zwischen dem Gehäuse 21 und dem zylindrischen Körperabschnitt 14 angeordnet. Das Gehäuse 21 ist wechselseitig bewegbar mit Bezug zu dem zylindrischen Körperabschnitt 14 in der Axialrichtung, aber ist nicht drehbar in der Umfangsrichtung um die Achse C.
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Die Mutter 19 und das Gehäuse 21 sind in einer Einheit integriert, wie unten beschrieben wird. Wenn die Schraubenwelle 18 in eine Richtung dreht (dreht normal), bewegen sich die Mutter 19 und das Gehäuse 21 von einer axialen Seite (rechte Seite in 1) zu einer zweiten axialen Seite (linke Seite in 1) entlang der Schraubenwelle 18. Andererseits bewegen sich, wenn sich die Schraubenwelle 18 in die andere Richtung dreht (dreht rückwärts), die Mutter 19 und das Gehäuse 21 von der zweiten axialen Seite zu der ersten axialen Seite entlang der Schraubenwelle 18. In der Bremsvorrichtung 5 der 1 dient das bewegte Gehäuse 21 als ein Kolben. Der erste Körper 9 (zylindrischer Körperabschnitt 14) dient als ein Zylinder, der das Gehäuse 21 unterbringt und führt.
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Ein Motor (elektrischer Motor) 51 und ein Reduktionsgetriebe 23 sind auf der Außenseite des zylindrischen Körperabschnitts 14 bereitgestellt. Ein Steuersignal wird von einer Kontrolleinheit 52 an den Motor 51 eingegeben, und der Motor 51 dreht normal, dreht zurück oder stoppt in Übereinstimmung mit dem Steuersignal. Das Reduktionsgetriebe 23 enthält ein erstes Zahnrad 25, einen zweites Zahnrad 26 und ein Zwischenzahnrad 27. Das erste Zahnrad 25 ist an einer Abtriebswelle des Motors 51 befestigt. Das zweite Zahnrad 26 ist an einem Ende der zweiten axialen Seite der Schraubenwelle 18 befestigt. Der Zwischenzahnrad 27 ist zwischen den Zahnrädern 25 und 26 angeordnet. Man beachte, dass das Reduktionsgetriebe eine andere Anordnung haben kann.
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Mit der Anordnung, die oben beschrieben ist, bewegen sich, wenn der Motor 51 dreht, die Mutter 19 und das Gehäuse 21 in axialer Richtung. Das heißt, die Drehbewegung der Schraubenwelle 18, die von dem Motor 51 durch das Reduktionsgetriebe 23 übertragen wird, ist in eine Linearbewegung der Mutter 19 (und des Gehäuses 21) in axialer Richtung umgewandelt durch die Kugelgewindetriebvorrichtung 17. Somit halten die gepaarten Bremsklötze 8 die Scheibe 6, um eine Bremskraft zu generieren.
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2 ist eine perspektivische Explosionszeichnung, die die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 aufzeigt. 3 ist eine Querschnittsansicht, die die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 aufzeigt. Wie in 2 und 3 aufgezeigt enthält die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 die Schraubenwelle 18 als ein Antriebsglied und die Mutter 19 als ein Abtriebsglied, das auf dem äußeren Umfang der Schraubenwelle 18 angeordnet ist. Die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthält des Weiteren ein Gehäuse 21. Das Gehäuse 21 hat eine zylindrische Form mit Boden, die einen zylindrischen Abschnitt 31 und einen Bodenabschnitt 32 enthält. Das Gehäuse 21 kann ein Ende 33 der zweiten axialen Seite der Schraubenwelle 18 auf der Seite des Bodenabschnitts 32 unterbringen, das heißt der zweite axiale Seite. Außerdem ist die Mutter 19 an dem Gehäuse 21 auf der offenen Seite, das heißt der erste axiale Seite, angebracht. Um die Mutter 19 an dem Gehäuse 21 anzubringen (zu befestigen), enthält die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 einen C-förmigen Sprengring 28, der in Kontakt mit der Endfläche 38 der ersten axialen Seite der Mutter 19 ist.
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In 3 enthält der zylindrische Abschnitt 31 des Gehäuses 21 eine innere Umfangsfläche 35, eine Ringfläche 37 und eine ausgesparte Nut 39. Eine äußere Umfangsfläche 34 der Mutter 19 passt zu der inneren Umfangsfläche 35. Die Ringfläche 37 ist in Kontakt mit der Endfläche 36 der zweiten axialen Seite der Mutter 19. Der Sprengring 28 ist an der ausgesparten Nut 39 angebracht. Die Mutter 19 ist an die innere Umfangsfläche 35 des Gehäuses 21 angepasst und der Sprengring 28 ist an der ausgesparten Nut 39 angebracht. Daher ist die Mutter 19 zwischen der Ringfläche 37 des Gehäuses 21 und dem Sprengring 28 in der axialen Richtung gehalten. Dementsprechend wird die Mutter 19 am Lösen von der ersten axialen Seite des Gehäuses 21 gehindert. Der Raum, der auf der inneren Umfangsseite des Gehäuses 21 festgelegt ist, enthält einen Lochabschnitt 48 mit einem größeren Durchmesser und einen Lochabschnitt 49 mit einem kleineren Durchmesser. Der Lochabschnitt 48 enthält die Ringfläche 37 und ist auf der ersten axialen Seite (offene Seite) mit Bezug zu der Ringfläche 37 festgelegt. Der Lochabschnitt 49 ist auf der zweiten axialen Seite mit Bezug zu (der inneren Umfangskante) der Ringfläche 37 festgelegt. Die Mutter 19 ist an den Lochabschnitt 48 mit dem größeren Durchmesser angebracht.
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Wie in 2 aufgezeigt, hat das Ende 40 der zweiten axialen Seite der Mutter 19 eine vieleckige äußere Umfangsform. Eine erste axiale Seite der inneren Umfangsfläche 35 des Gehäuses 21 hat eine polygonale Form, die der Form des Endes 40 der Mutter 19 entspricht. Daher sind die Mutter 19 und das Gehäuse 21 in einer Einheit integriert. Die Mutter 19 und das Gehäuse 21 sind nicht relativ drehbar.
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In 2 und 3 ist eine erste Wendelnut 29 in dem äußeren Umfang der Schraubenwelle 18 gebildet. Eine zweite Wendelnut 30 ist in dem inneren Umfang der Mutter 90 gebildet. Die Schraubenwelle 18 ist länger als die Mutter 19 in der axialen Richtung und die erste Wendelnut 29 ist über eine größere Reichweite gebildet als die Mutter 19 (zweite Wendelnut 30) in der axialen Richtung. Eine Kugelreihe 63, die die Mehrzahl von Hauptkugeln 20 enthält, ist zwischen der ersten Wendelnut 29 und der zweiten Wendelnut 30 angeordnet. Des Weiteren sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Schraubenfedern 53 als Abstandshalter-Bauteile (siehe 2) bereitgestellt, die zwischen den Hauptkugeln 20 und 20 in der Kugelreihe 63 angeordnet sind. Jede Schraubenfeder ist im nachfolgenden bezeichnet als Zwischenfeder 53. Wie in diesem speziellen Beispiel, das unten beschrieben wird, sind die Zwischenfedern 53 in Intervallen in der Kugelreihe 63 angeordnet.
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4 ist ein erläuterndes Schaubild, das die erste Wendelnut 29 der Schraubenwelle 18 und die zweite Wendelnut 30 der Mutter 19, entwickelt auf einer Ebene, aufzeigt. Die Mehrzahl von (vier in 4) Zwischenfedern 53 ist auf der ersten axialen Seite (rechte Seite in 4) dichter angeordnet, als auf der zweiten axialen Seite (linke Seite in 4) in der Kugelreihe 63. Die Anzahl der Zwischenfedern 53 ist nicht auf vier begrenzt und kann geändert werden.
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Alle Hauptkugeln 20 (Kugelreihe 63) sind auf der inneren Umfangsseite der Mutter 19 untergebracht. Stopper 61 und 62 sind auf den gegenüberliegenden axialen Enden auf der inneren Umfangsseite (zweite Wendelnut 30) der Mutter 19 angeordnet. Der erste Stopper 61 auf der ersten axialen Seite ist eine Kugel, die einen größeren Durchmesser als die Hauptkugeln 20 hat und ist unbeweglich auf der Mutter 19 angeordnet. Der zweite Stopper 62 auf der zweiten axialen Seite ist ein Stiftbauteil, das an einem Loch in der Mutter 19 befestigt ist und unbeweglich ist. Der erste Stopper 61 und der zweite Stopper 62 sind jeweils so angeordnet, dass sie nicht aus der zweiten Wendelnut 30 fallen und dienen als ein Bauteil, das verhindert, dass die Kugelreihe 63, die die Zwischenfedern 63 enthält, herausfällt. Der erste Stopper 61 und der zweite Stopper 62 können jeweils eine andere Form haben.
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Des Weiteren ist auf der inneren Umfangsseite der Mutter 19 eine erste Endfeder 64 zwischen der äußersten Hauptkugel 20 auf der ersten axialen Seite in der Kugelreihe 63 und dem ersten Stopper 61 angeordnet. Eine zweite Endfeder 65 ist zwischen der äußersten Hauptkugel 20 auf der zweiten axialen Seite in der Kugelreihe 63 und dem zweiten Stopper 62 angeordnet. Die erste Endfeder 64 und die zweite Endfeder 65 sind jeweils eine Schraubenfeder. Auf diese Weise sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Stopper 61 und die erste Endfeder 64 auf der ersten axialen Seite in der zweiten Wendelnut 30 der Mutter 19 angeordnet. Der zweite Stopper und die zweite Endfeder 65 sind auf der zweiten axialen Seite in der zweiten Wendelnut 30 angeordnet. Die Kugelreihe 63, die die Zwischenfedern 53 enthält, ist zwischen der ersten Endfeder 64 und der zweiten Endfeder 65 angeordnet. Wenn sich die Kugelgewindetriebvorrichtung nicht dreht, sind alle Zwischenfedern 63 und die Endfedern 64 und 65 leicht komprimiert.
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Die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit der Anordnung, die oben beschrieben ist, ist von einem nichtzirkulierenden Typ, in dem die Hauptkugeln 20 nicht zirkulieren. Es ist bekannt, dass in dieser Kugelgewindetriebvorrichtung, wenn sich die Mutter 19 in axialer Richtung bewegt, eine Verzögerung des Vorrückens der Hauptkugeln 20 eintritt. Die Verzögerung des Vorrückens ist verursacht durch beispielsweise eine unausgeglichene Belastung wie eine Momentbelastung (Biegebelastung), die auf die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 angewendet wird, und die Deformation der Wendelnuten 29 und 30. Angesichts dessen sind die Zwischenfedern 53 in der Kugelreihe 63 angeordnet. Da sich die Zwischenfedern 53 elastisch verformen, ist es möglich, die Verzögerung des Vorrückens der Hauptkugeln 20 zu reduzieren, während die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 in Betrieb ist. Daher ist die Reibung zwischen den Hauptkugeln 20 reduziert.
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In der Bremsvorrichtung 5, die in 1 aufgezeigt ist wird wie oben beschrieben, um eine Bremskraft durch ein Inkontaktbringen der Bremsklötze 8 mit der Scheibe 6 zu generieren, die Schraubenwelle 18 gedreht, um die Mutter 19 und das Gehäuse 21 von der ersten axialen Seite zu der zweiten axialen Seite (von der rechten Seite zu der linken Seite in 1) in der Kugelgewindetriebvorrichtung 17 zu bewegen, dadurch werden die Bremsklötze 8 gegen die Scheibe 6 gepresst. Dann erhält das Gehäuse 21 eine Reaktionskraft, sodass eine relativ große Axialkraft auf die Mutter 19 angewandt ist. Auf diese Art, wenn sich die Mutter 19 von der ersten axialen Seite zu der zweiten axialen Seite bewegt während eine relativ große Axialkraft auf die Mutter 19 angewandt ist, versuchen sich die Hauptkugeln 20 zu drehen und zu der ersten axialen Seite entlang der zweiten Wendelnut 30 in 4 zu bewegen.
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In der technisch verwandten Kugelgewindetriebvorrichtung, wie beschrieben mit Bezug zu den 8 und 9, stagnieren die Hauptkugeln 93a bis 93f auf der ersten axialen Seite leicht und reiben gegeneinander. Der resultierende Widerstand reduziert die Kugelgewindetriebeffizienz. Unterdessen sind in der vorliegenden Ausführung (siehe 4), die Zwischenfedern 23 dichter auf der ersten axialen Seite als auf der zweiten axialen Seite in der Kugelreihe 63 angeordnet. Daher ist es möglich, effektiver ein Stagnieren der Hauptkugeln 20 auf der ersten axialen Seite zu verhindern. Mit dieser Anordnung ist es möglich, ein Reiben zwischen den benachbarten Hauptkugeln 20 und 20 zu reduzieren und den Wirkungsgrad des Kugelgewindetriebs zu verbessern. Man beachte, dass, obwohl die Mehrzahl von Hauptkugeln 20 auf der zweiten axialen Seite in der Kugelreihe 63 auch versuchen sich zu drehen und sich zu der ersten axialen Seite hin zu bewegen, sich die Mehrzahl von Hauptkugeln 20 auf der zweiten axialen Seite mit einer Verzögerung mit Bezug zu den Hauptkugeln 20 auf der ersten axialen Seite bewegen und stagnieren daher relativ weniger wahrscheinlich. Dementsprechend tritt ein Reiben relativ weniger wahrscheinlich auf der zweiten axialen Seite in der Kugelreihe 63 auf. Daher ist, obwohl die Zwischenfedern 53 nicht dicht auf der zweiten axialen Seite angeordnet sind, es unwahrscheinlich, dass dies zu einer Verringerung des Wirkungsgrades des Kugelgewindetriebs führt.
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Ein spezifisches Beispiel der Anordnung der Hauptkugeln 20 und der Zwischenfedern 53 wird beschrieben werden. Die äußerste (rechteste in 4) Hauptkugel 20 auf der ersten axialen Seite in der Kugelreihe 63 wird bezeichnet als eine „erste Hauptkugel 20“. Die Hauptkugel 20, die direkt benachbart auf der zweiten axialen Seite (linke Seite in 4) zu der ersten Hauptkugel 20 ist, wird bezeichnet als eine „zweite Hauptkugel 20“. Ähnlich werden die Hauptkugeln 20, die auf der zweiten axialen Seite folgen, bezeichnet als eine „dritte Hauptkugel 20“, eine „vierte Hauptkugel 20“, eine „fünfte Hauptkugel“ usw. Was die Mehrzahl von Zwischenfedern 53 in der Kugelreihe 63 betrifft, wird die äußerste (rechteste in 4) Zwischenfeder 53 auf der ersten axialen Seite bezeichnet als „erste Zwischenfeder 53“. Die Zwischenfeder 53, die direkt benachbart auf der zweiten axialen Seite zu der ersten Zwischenfeder 53 ist, wird bezeichnet als eine „zweite Zwischenfeder 53“. Ähnlich werden die Zwischenfedern 53, die auf der zweiten axialen Seite folgen, bezeichnet als eine „dritte Zwischenfeder 53“, eine „vierte Zwischenfeder 53“, eine „fünfte Zwischenfeder 53“ usw.
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Wenn eine Stagnierung auf der ersten axialen Seite in der Kugelreihe 63 auftritt, wird die erste Hauptkugel 20 wahrscheinlich einer hohen Belastung ausgesetzt (in einigen technisch verwandten Vorrichtungen). In der vorliegenden Ausführung, die in 4 aufgezeigt ist, ist die erste Hauptkugel 20 zwischen der ersten Endfeder 64 und der ersten Zwischenfeder 53 angeordnet. Daher sind die erste Endfeder 64 und die erste Zwischenfeder 53 elastisch verformt. Dies erlaubt der Belastung, die oben beschrieben ist, sich zu lösen und erlaubt der ersten Hauptkugel 20, sich reibungslos zu drehen. Zwei der Hauptkugeln 20 sind kontinuierlich auf der zweiten axialen Seite der ersten Zwischenfeder 53 angeordnet und die zweite Zwischenfeder 53 ist benachbart dazu angeordnet. Drei der Hauptkugeln 20 sind kontinuierlich auf der zweiten axialen Seite der zweiten Zwischenfeder 53 angeordnet und die dritte Zwischenfeder 53 ist benachbart dazu angeordnet. Ähnlich sind die Hauptkugeln 20, die folgen, angeordnet, sodass die Anzahl der Hauptkugeln 20, die kontinuierlich zwischen einer der Zwischenfedern 53 und der Zwischenfeder 53 angeordnet sind, die auf der zweiten axialen Seite davon liegen, sich zu der zweiten axialen Seite vergrößert. Eine größere Anzahl von Hauptkugeln 20 ist auf der zweiten axialen Seite kontinuierlich angeordnet als auf der ersten axialen Seite in der Kugelreihe 63. Mit dieser Anordnung sind die Zwischenfedern 53 dichter auf der ersten axialen Seite als an der zweiten axialen Seite in der Kugelreihe 63 angeordnet. Man beachte, dass die Anzahl von Hauptkugeln 20 und die Anzahl von Zwischenfedern 53, die in 4 aufgezeigt sind, Beispiele sind und dass diese geändert werden können in Übereinstimmung mit zum Beispiel der Modellnummer (Größe) der Kugelgewindetriebvorrichtung 17.
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5A zeigt eine Änderung der Anordnung der Hauptkugeln 20 und der Zwischenfedern 53 auf. In 5A ist die Anzahl der Hauptkugeln 20, die zwischen der ersten Endfeder 64 und der ersten Zwischenfeder 63 sind, eins (wie in dem Ausführungsbeispiel, das in 4 aufgezeigt ist). Die Anzahl von Hauptkugeln 20, die zwischen der ersten Zwischenfeder 53 und der zweiten Zwischenfeder 53 angeordnet sind, ist auch eins. Auf diese Weise kann die gleiche Anzahl von Hauptkugeln 20 auf jeder Seite der Zwischenfedern 53 angeordnet sein (die erste Zwischenfeder 53). 5B zeigt eine andere Änderung auf. In 5B sind die erste Hauptkugel 20 und die zweite Hauptkugel 20 kontinuierlich angeordnet. Die erste Zwischenfeder 53 ist benachbart dazu auf der zweiten axialen Seite angeordnet. Auf diese Weise muss die Anzahl von Hauptkugeln 20, die zwischen der ersten Endfeder 64 und der ersten Zwischenfeder 53 angeordnet sind, nicht eins sein.
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In jedem der Ausführungsbeispiele, die in den 4, 5A und 5B aufgezeigt sind, nimmt die Anzahl von Hauptkugeln 20 zwischen den Zwischenfedern 53 und 53, die benachbart entlang der spiralförmigen Kugelreihe 63 sind, von der zweiten axialen Seite zu der ersten axialen Seite (von der linken Seite zu der rechten Seite in den 4, 5A und 5B) ab. Mit dieser Anordnung sind die Zwischenfedern 53 dichter auf der ersten axialen Seite als auf der zweiten axialen Seite in der Kugelreihe 63 angeordnet.
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Auf diese Weise, die oben beschrieben ist, bewegt sich in der Kugelgewindetriebvorrichtung 17 jedes Ausführungsbeispiels die Mutter 19 von der ersten axialen Seite zu der zweiten axialen Seite (von der rechten Seite zu der linken Seite in den Zeichnungen), während die Axialkraft auf die Mutter 19 durch eine Drehung der Schraubenwelle 18 angewandt ist. In diesem Schritt versucht die Kugelreihe 63, die eine schraubenförmige Form hat, sich zu drehen und sich zu der ersten axialen Seite entlang der zweiten Wendelnut 30 zu bewegen. Wenn die Mehrzahl von Hauptkugeln 20 auf der ersten axialen Seite in der Kugelreihe 63 leicht stagniert und sie in engen Kontakt miteinander kommen, reiben die Hauptkugeln 20 wahrscheinlich gegeneinander. Jedoch sind wie oben beschrieben, die Zwischenfedern 53 dichter auf der ersten axialen Seite als auf der zweiten axialen Seite in der Kugelreihe 63 angeordnet. Da sich die Zwischenfedern 53 elastisch verformen, ist es möglich eine Stagnierung der Hauptkugeln 20 zu verhindern und ein Reiben zwischen den Hauptkugeln 20 und 20 zu reduzieren. Als ein Ergebnis kann der Wirkungsgrad des Kugelgewindetriebs verbessert werden. Wie oben beschrieben ist es relativ weniger wahrscheinlich, dass die Mehrzahl von Hauptkugeln 20 auf der zweiten axialen Seite in der Kugelreihe 63, die eine schraubenförmige Form hat, stagniert. Dementsprechend tritt ein Reiben weniger wahrscheinlich auf. Daher ist es, obwohl die Zwischenfedern 53 nicht dicht auf der zweiten axialen Seite angeordnet sind, nicht wahrscheinlich, eine Reduktion in der Kugelgewindetriebeffizienz zu verursachen.
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Wie oben beschrieben, bewegt sich, wenn eine Bremskraft in der Bremsvorrichtung 5 der 1 generiert wird, die Mutter 19 von der ersten axialen Seite zu der zweiten axialen Seite, während eine axiale Kraft auf die Mutter 19 angewandt ist durch eine Drehung (normale Drehung) der Schraubenwelle 18. Unterdessen kann sich, wenn die Bremskraft in der Bremsvorrichtung 5 gelöst wird, die Schraubenwelle 18 in die entgegengesetzte Richtung drehen. Daher bewegt sich die Mutter 19 von der zweiten axialen Seite zu der ersten axialen Seite (von der linken Seite zu der rechten Seite in den Zeichnungen). Jedoch ist die axiale Kraft, die auf die Mutter 19 zu einem früheren Zeitpunkt der Bewegung angewandt wurde, verloren und fast keine Axialkraft ist auf die Mutter 19 danach angewandt.
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Wie in jeder der 4, 5A und 5B aufgezeigt, ist die erste Endfeder 64 auf der ersten axialen Seite der Kugelreihe 63 angeordnet und die zweite Endfeder 65 ist auf der zweiten axialen Seite angeordnet. Daher ist wie oben beschrieben, wenn fast keine Axialkraft auf die Mutter 19 angewandt ist, die Kugelreihe 63 in einer fast neutralen Position, und die Hauptkugeln 20 der Kugelreihe 63 und die Mutter 19 (zweite Wendelnut 30) bewegen sich kaum relativ zueinander. Die Mutter 19 kann zu der ersten axialen Seite bewegt werden mit einer Gleitbewegung zwischen den Hauptkugeln 20 der Kugelreihe 63 und der Schraubenwelle 18 (erste Wendelnut 29). Die neutrale Position ist die Position, in der die Kugelreihe 63 liegt, wenn die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 nicht dreht.
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In jedem der Ausführungsbeispiele sind die Zwischenfedern 53, die aus Schraubenfedern gebildet sind und als Abstandshalter-Bauteile dienen, in Intervallen in der Kugelreihe 63 angeordnet. Jedoch können, wie in 6 aufgezeigt, anstelle von Zwischenfedern (Schraubenfedern) 53, Kugeln (Abstandshalter-Kugeln) 66, die einen kleineren Durchmesser als die Hauptkugeln 20 haben, als Abstandshalter-Bauteile bereitgestellt sein. Die Mehrzahl von Abstandshalter-Kugeln 66 ist dichter auf der ersten axialen Seite als auf der zweiten axialen Seite in der Kugelreihe 63 angeordnet. Wie in den Fällen der Zwischenfedern 53, die in den 5A und 5B aufgezeigt sind, kann die Anordnung der Abstandshalter-Kugeln 66 geändert werden in Übereinstimmung mit der Modellnummer der Kugelgewindetriebvorrichtung 17, solange wie die Abstandshalter-Kugeln 66 dicht auf der ersten axialen Seite in der Kugelreihe 63 angeordnet sind.
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Wie oben beschrieben sind in der Kugelgewindetriebvorrichtung, in der die Mutter 19 sich von der ersten axialen Seite zu der zweiten axialen Seite bewegt während eine Axialkraft auf die Mutter 19 durch Drehung der Schraubenwelle 18 angewandt ist, Abstandshalter-Bauteile in Intervallen in der Kugelreihe 63 angeordnet. Die Abstandshalter-Bauteile sind aus Schraubenfedern (Zwischenfedern 53) oder Kugeln (Abstandshalter-Kugeln 66), die einen kleineren Durchmesser als die Hauptkugeln 20 haben, gebildet. Die Mehrzahl von Abstandshalter-Bauteilen (Zwischenfedern 53 oder Abstandshalter-Kugeln 66) sind dichter auf der ersten axialen Seite als auf der zweiten axialen Seite in der Kugelreihe 63 angeordnet. Mit dieser Anordnung ist es möglich, ein Reiben zwischen den Hauptkugeln 20 auf der ersten axialen Seite zu reduzieren, das wahrscheinlich in technisch verwandten Kugelgewindetriebvorrichtungen auftritt und den Wirkungsgrad des Kugelgewindetriebs zu verbessern.
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In der Kugelgewindetriebvorrichtung jeder der obigen Ausführungsformen sind die Zwischenfedern 53 (Abstandshalter-Kugeln 66) weniger dicht in dem Bereich der zweiten axialen Seite angeordnet als in dem Bereich der ersten axialen Seite in der Kugelreihe 63. Das ist, um eine Reduktion der Belastungskapazität der Kugelgewindetriebvorrichtung 17 zu verhindern. Das heißt, wenn die Zwischenfedern 53 (Abstandshalter-Kugeln 66) anstelle der Hauptkugeln 20 in dem Bereich der zweiten axialen Seite bereitgestellt sind und die Zwischenfedern 53 (Abstandshalter-Kugeln 66) auch dicht in dem Bereich der zweiten axialen Seite angeordnet sind, ist die Anzahl der Hauptkugeln 20 reduziert. Als ein Ergebnis ist die Belastungskapazität der Kugelgewindetriebvorrichtung 17 reduziert. Wenn die Anzahl der Zwischenfedern 53 auch auf der zweiten axialen Seite vergrößert wird ohne die Anzahl der Hauptkugeln 20 zu reduzieren, um die Belastungskapazität der Kugelgewindetriebvorrichtung 17 nicht zu reduzieren, wird die Länge der Kugelreihe 63 vergrößert. Dementsprechend ist die Größe der Kugelgewindetriebvorrichtung 17 vergrößert. In jedem der vorherigen Ausführungsbeispiele sind, um die Belastungskapazität zu erhalten und um eine Vergrößerung der Größe zu verhindern, die Zwischenfedern 53 (Abstandshalter-Kugeln 66) dichter auf der ersten axialen Seite angeordnet ohne die Anzahl der Hauptkugeln 20 und die Anzahl von Zwischenfedern 53 (Abstandshalter-Kugeln 66) zu verändern.
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Die gegenwärtig offenbarten Ausführungsbeispiele sollten in jeder Beziehung als anschaulich und nicht einschränkend betrachtet werden. Dementsprechend ist die Kugelgewindetriebvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht durch die aufgezeigten Ausführungsbeispiele limitiert, und Veränderungen und andere Ausführungsbeispiele sind vorgesehen, um im Umfang der Erfindung enthalten zu sein. Obwohl die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 der obigen Ausführungsbeispiele ein nichtzirkulierender Typ ist, in dem die Hauptkörper 20 nicht zirkulieren, kann die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 ein zirkulierender Typ sein. Jedoch muss in dem Fall des zirkulierenden Typs der Bewegungshub der Mutter 19 klein sein. Die Hauptkugeln 20, die auf der ersten axialen Seite in der Kugelreihe 63 liegen, müssen auf der ersten axialen Seite liegen, sowohl vor als auch nach der Betätigung. In der obigen Beschreibung wird die Kugelgewindetriebvorrichtung für eine Bremsvorrichtung genutzt. Jedoch ist die Kugelgewindetriebvorrichtung 17 für andere Vorrichtungen anwendbar.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind in einer Kugelgewindetriebvorrichtung, in der eine Mutter von der ersten axialen Seite zu der zweiten axialen Seite bewegt wird während eine Axialkraft auf die Mutter durch eine Drehung der Schraubenwelle angewandt ist, Abstandshalter-Bauteile dicht auf der ersten axialen Seite angeordnet. Mit dieser Anordnung ist es möglich, Reibung zwischen den Hauptkugeln auf der ersten axialen Seite zu reduzieren, die wahrscheinlich in technisch verwandten Kugelgewindetriebvorrichtungen auftritt, und so den Wirkungsgrad des Kugelgewindetriebs zu verbessern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016035322 A [0002]
- US 20110162935 [0003]
