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Gebiet der Erfindung
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Diese Anmeldung beansprucht eine Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr.
JP2007-62020 , die am 12. März 2007 eingereicht wurde und die Überschrift „Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einer Umlaufbahn und ein Verfahren zur Herstellung derselben“ trägt.
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Stand der Technik
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Normalerweise wird in dem Fall, wenn ein elektrischer Motor verwendet wird, um Bewegungsenergie für eine translatorische Bewegung zu erzeugen, eine Kugelumlaufspindelvorrichtung (inklusive einer Schraubenantriebsübertragungsvorrichtung) verwendet, um die rotatorische Bewegung des elektrischen Motors in eine translatorische Bewegung umzuwandeln.
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Das Beispiel der Kugelumlaufspindelvorrichtung ist eine Struktur, mit einer Schraubenachse, welche an ihrer Außenseite mit einer schraubenförmigen Nut (hierin im folgenden „Schraubennut“ genannt) ausgeführt ist, in der die Kugeln der Vorrichtung rollen und sich bewegen können, und einer Mutter, die an ihrer Innenseite mit einer Schraubennut versehen und auf die Schraubenachse geschraubt ist, womit den Kugeln ein Rollen und Bewegen in einer ausgerichteten Umlaufbahn, die durch die Nut der Schraubenachse gebildet wird und nicht entgegengesetzt zu einander ist, erlaubt wird, wodurch eine Kreisbahn gebildet, die von einem Ende der Nut zu deren anderem Ende läuft, um den Kugeln ein unbeschränktes Umlaufen zu erlauben.
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Stand der Technik, der dieselbe Art Umlaufbahn wie diese Erfindung umfasst, ist in Referenzdokument
1 (
japanische veröffentlichte ungeprüfte Anmeldung Nr. H11-270648 ), auf die unten Bezug genommen wird, offenbart.
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Wie in 1 von Referenzdokument 1 gezeigt ist, ist die Kugelumlaufspindelvorrichtung eine Struktur, die Nuten (2a), (3a) aufweist, welche spiralförmig an einer Schraubenwelle (2) und einer entsprechenden Schraubenmutter (3) ausgebildet sind, um so den Kugeln (4) ein Rollen und Bewegen zu erlauben. Wenn sich eine Kugel (4) entlang der Nut (3a) bewegt, wird die Kugel (4) zu einer Rückkehrnut (5a) innerhalb des Deflektors (5), der an dem Deflektormontagefenster (3c) befestigt ist, geleitet und steigt durch die Nut (3a) in einer axialen Richtung, um so den Kugeln (4) ein unbegrenztes Umlaufen zu erlauben.
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Wie in den 3 bis 6 von Referenzdokument
2 (
japanische veröffentlichte ungeprüfte Anmeldung Nr. 2007-24229 ) gezeigt ist, die eine verbesserte Version der Erfindung aus Referenzdokument
1 darstellt, wird von einer Schraubennut (
23), die an der Außenfläche einer Schraube (
22) vorgesehen ist, und einer Schraubennut (
24), die an der Innenfläche einer Mutter (
25) vorgesehen ist, eine Umlaufbahn (
26) gebildet, wodurch der Mutter (
25) erlaubt wird, sich zu drehen und zu bewegen, und eine Kreisbahn (
28) zu bilden, die deckungsgleich mit der Umlaufbahn (
26) ist. Die Kreisbahn (
28) ist eine Struktur, die die aus einem tunnelförmigen Laufring (
29), der sich von einem Ende (
24a) der Nut (
24) zu dem anderen Ende (
24b) der Nut (
24) innerhalb der Innenwand der Mutter (
25) erstreckt. Führungspunkte (
31a) und (
31b) sind entsprechend an jedem Ende des tunnelförmigen Umlaufrings (
29) vorgesehen.
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Die Erfindung von Referenzdokument 2, die den zuvor genannten Aufbau aufweist, löst die folgenden Probleme, welche die Erfindung aus Referenzdokument 1 immer hat: dass ein Fehler, oder ein Maschinenfehler in den Mitnahmestrukturen (Übernahme und Abgabe) des Deflektors (5) und des diskreten Komponententeils auftreten wird, d. h. des Fensterbereichs (3a), und zwischen der Rückkehrnut (5a) und der Schraubennut (3a), was einen Umbau oder eine Nachbearbeitung erforderlich macht: dass die Anzahl der Komponententeile zunehmen wird, und dass die Zeit und die Kosten, die für die Instandhaltung erforderlich sind, durch weitere Herstellung und Reparaturüberwachung, wie auch weiteren Zusammenbau-, Umbau- und Nachbearbeitung oder ähnliches, steigen werden.
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Referenz 1: Japanische veröffentlichte ungeprüfte Anmeldung Nr. H11-270648, Paragraphen Nr. 0025 bis 0029 und 2)
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Referenz 2:
Japanische veröffentlichte ungeprüfte Anmeldung Nr. 2007-24229 , Paragraphen Nr. 0023 bis 0025 und 2 bis 6)
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[von der Erfindung zu lösende Probleme]
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Referenz 2 hat ein Merkmal, das zeigt, wie die Probleme bezüglich des konventionellen Aufbaus der Erfindung aus Referenz 1 vermieden werden. Nach der Durchführung von Tests oder ähnlichem wurde jedoch herausgefunden, dass die Erfindung aus Referenz 2 noch einige Punkte aufweist, die zu verbessern sind. Ein Beispiel ist hier gezeigt. Um einen tunnelförmigen Laufring (29) bereitzustellen, der beide Enden der Schraubennut (24) der Mutter (25) verbindet, ist es erforderlich, ein Werkzeug mit einer kleineren Breite als die der länglichen Fensternut (35), die vorgesehen ist, um die Kugeln vom Verlassen des Laufrings abzuhalten, zu benutzen. Um solch ein dünnes Werkzeug in den Laufring einzuführen ist eine kleine, leichtgewichtige Vorrichtung erforderlich. Die Verwendung eines solchen Werkzeuges, das ein Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der der Kugel (27) ist, macht das Verfahren schwierig. Außerdem ist so ein Werkzeug nicht haltbar, seine Verwendung ist zeitaufwendig und es ist teuer in der Herstellung oder ähnliches. Weiterhin wird Druck aufgebaut, wenn solch ein dünnes Werkzeug in den Laufring eingesetzt wird, in welchem Fall es notwendig ist, den tunnelförmigen Laufring (29) und/oder den Durchmesser der Kugeln (27) zu vergrößern. Somit kann die gesamte Kugelumlaufspindelvorrichtung möglicherweise eine Vergrößerung benötigen, und eine Verbesserung ist erforderlich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine alternative Kugelumlaufspindelvorrichtung, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen, durch welche insbesondere die zuvor genannten Nachteile vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein Verfahren für die Herstellung einer Kugelumlaufspindelvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 3.
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Unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme weist diese Erfindung die folgenden Merkmale auf.
- (1) Basierend auf der Querschnittsansicht der 180° Basislinie, die sowohl die Schraubennut der Mutter und die der Schraubenachse zeigt, liefert diese Erfindung eine einfache und elementare Struktur, um die Kugeln durch die Zweipunktlagerung an einer Seite der Schraubennut und die Einpunktlagerung an der anderen Schraubennut vom Verlassen des tunnelförmigen Laufrings abzuhalten, so dass die Anzahl der Komponententeile reduziert ist (d. h. große Deflektoren für einen Führungspfad oder ähnliches), wodurch eine kleine Kugelumlaufspindelvorrichtung bereitgestellt wird.
- (2) Die vorgenannte kleine Kugelumlaufspindelvorrichtung wird zur Verfügung gestellt. Damit wird eine leichtgewichtige, kleine, elektrisch betriebene, lineare Bewegungsvorrichtung bereitgestellt.
- (3) Durch das Verkleinern und Leichtermachen der Kugelumlaufspindelvorrichtung wird die Schwierigkeit ihrer Herstellung überwunden. Die Vorrichtung ist haltbar, und die Zeit und Kosten bei der Herstellung werden gespart.
- (4) Selbst nach dem Verkleinern und Leichtermachen der Kugeln und/oder der Vorrichtung wird die Belastbarkeit und/oder die Rotierbarkeit der Kugeln verbessert (die Rotierbarkeit wird geglättet), und ihre Lenkfähigkeit wird sicher erhalten. Ein Brennstoffverbrauch wird verbessert, was eine effiziente umweltbezogene Nachhaltigkeit bewirkt.
- (5) Unnormaler Lärm von der Mutter und dem Durchgangsloch und/oder von der Mutter und dem Führungspfad wird im Wesentlichen eliminiert.
- (6) Um ein Durchgangsloch und seinen Führungspfad, der durch die Kugelschraubennut zu der Innenseite der Mutter hindurchtritt, bereitzustellen, wird das erste Werkzeug in die halbrunde Schraubennut, die an der Innenseite der Mutter vorgesehen ist, oder in ein Loch mit einem Durchmesser, der größer als der der Kugeln ist, eingeführt, um so ein Verfahren für die Herstellung der Kugelspindelvorrichtung bereitzustellen, in dem der größte Teil des Durchgangsloches korrekt an der Innenwand der Mutter ausgebildet wird.
- (7) Die Anzahl der Komponententeile ist reduziert, und ein einfaches Verfahren für die Herstellung der kleinen Kugelumlaufspindelvorrichtung wird zur Verfügung gestellt.
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Mittel zur Lösung des Problems
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Der erste Aspekt dieser Erfindung betrifft die vorgenannten Merkmale (1) bis (5).
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Der erste Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einer Schraubenachse, die eine Schraubennut an ihrer Außenfläche aufweist, so dass Kugeln darauf umlaufen können, einer Mutter mit einer Schraubennut an ihrer Innenfläche, in der Kugeln umlaufen können, einer Anzahl Kugeln, die in einer Umlaufbahn entlang der Schraubennut der Schraubenachse und der gegenüberliegenden Schraubennut der Mutter umlaufen, und einem tunnelförmigen Laufring (damit die Kugeln unbegrenzt umlaufen können), dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Durchgangsloch umfasst, das in der Wand der Mutter ausgebildet ist, so dass die Kugeln von einem Ende der Schraubennut der Mutter zu dem anderen Ende zirkulieren können, wobei das Durchgangsloch einen Führungspfad an jedem Ende der Schraubennut aufweist, um die Kugeln in den tunnelförmigen Laufring einzuführen, und ein Mittel zwischen der Schraubennut an einer Stirnfläche der Mutter und der Schraubennut der Schraubenachse vorgesehen ist, um zu verhindern, dass die Kugeln beide Schraubennuten verlassen, wobei das Mittel eine ausgeschnittene Nut ist, die entweder mit einem Ende der Schraubennut der Mutter oder dem anderen Ende verbunden ist, und in einer halbrunden Form an der Stirnfläche der Mutter senkrecht zu der Mittelachse ausgebildet ist, wobei ein Freiraum, der an jedem Stegbereich von einem Endbereich oder dem anderen Endbereich der Schraubennut der Mutter ausgebildet ist, mit der ausgeschnittenen Nut verbunden ist.
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Der dritte Aspekt dieser Erfindung liefert eine Struktur einer Schraubennut in der Mutter, die geeignet ist, um die Ziele des obigen ersten Aspekts der Erfindung zu erreichen. Auch liefert der dritte Aspekt dieser Erfindung eine Stirnfläche der Mutter, in der eine Schraubennut an zwei Punkten und die andere Schraubennut an einem Punkt gehalten ist, basierend auf der Basislinie von 180°, wie in der Querschnittsansicht der Schraubennut gezeigt ist, unabhängig von der Art des Werkzeugs, das für die Ausformung der Schraubennut der Mutter verwendet wird.
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Der dritte Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einem tunnelförmigen Laufring gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein halbrunder Ausschnitt, in dem die Kugeln zirkulieren können, oder ein Freiraum an jedem Stegbereich eines Endbereichs oder des anderen Endbereichs der Schraubennut der Mutter ausgebildet ist, der mit der ausgeschnittenen Nut verbunden ist, wobei der halbrunde Ausschnitt einen Ausschnitt aufweist, um einen Raum zu bilden, der sich in der Achsenrichtung erstreckt.
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Der vierte Aspekt dieser Erfindung liefert eine Struktur einer Schraubennut und/oder eines Stegbereichs der Mutter, die auf geeignete Weise die Ziele des ersten Aspekts in dieser Erfindung erreicht. Gemäß dem vierten Aspekt dieser Erfindung laufen die Kugeln von einem Ende der Schraubennut, die schraubenförmig in der Mutter gebildet ist, durch die Öffnung des Durchgangslochs und durch das Durchgangsloch, das in der Wand der Mutter ausgebildet ist, wobei die Kugeln zu dem anderen Ende der Schraubennut zurückkehren, so dass die Anzahl der Kugeln, die entlang einer Schraubennut an der Mutter ausgerichtet sind, erhöht ist. Damit kann die Breite und der Außendurchmesser der Mutter kleiner sein, und das hohe Drehmoment der Mutter kann in eine axiale Umsetzung der Schraubenachse überführt werden.
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Der vierte Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einem tunnelförmigen Laufring gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Struktur aufweist, in welcher der Durchmesser der Innenfläche der Mutter, in der sich die Schraubennut der Mutter befindet, größer als der Außendurchmesser der Schraubenachse und ungefähr genau so groß wie der Durchmesser der Zylinderfläche ist, auf der die zirkulierenden Kugeln in der Umlaufbahn laufen, wobei ein Stegbereich außerhalb der Schraubennut an beiden Kanten der Mutter von einem Ende der Schraubennut zu dem anderen Ende und von einer Seite der Mutter zu der anderen Seite vorgesehen ist, wobei der Führungspfad mit der Öffnung des Stegbereichs durch das Durchgangsloch und/oder einen Endbereich und/oder den anderen Endbereich des Durchgangslochs verbunden ist, und wobei das Durchgangsloch und die schraubenförmige ausgeschnittene Nut durch die Öffnung des Stegbereichs verbunden sind.
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Der fünfte Aspekt dieser Erfindung betrifft das Bereitstellen einer Struktur einer Schraubennut und/oder eines Stegbereichs der Mutter, um es den langsam zirkulierenden Kugeln zu erlauben, vollständig geführt zu werden, und das Erreichen der geeigneten Ziele des ersten Aspekts der Erfindung.
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Der fünfte Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einem tunnelförmigen Laufring gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Struktur aufweist, in welcher der Durchmesser der Innenfläche der Mutter, in der die Schraubennut der Mutter ausgebildet ist, größer als der Außendurchmesser der Schraubenachse und ungefähr gleich dem Durchmesser der Zylinderfläche ist, auf der die Kugeln passieren, die in der Umlaufbahn zirkulieren, wobei die Stegbereiche der Mutter außerhalb der Schraubennut an beiden Kanten der Mutter von einem Ende der Schraubennut zu dem anderen Ende und von einer Seite der Mutter zu der anderen Seite vorgesehen sind, wobei der Führungspfad mit der Öffnung des Stegbereichs durch das Durchgangsloch und/oder einen Endbereich und/oder den anderen Endbereich des Durchgangslochs verbunden ist, und wobei das Durchgangsloch und die schraubenförmige ausgeschnittene Nut durch die Öffnung des Stegbereichs verbunden sind, oder ein schuppenartiger Vorsprung an dem Führungspfad des tunnelförmigen Laufrings vorgesehen ist.
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Der sechste Aspekt dieser Erfindung ist das Bereitstellen einer Struktur einer schraubenförmigen Nut, die geeignet ist, um die Ziele des ersten Aspekts der Erfindung zu erreichen. Auch der sechste Aspekt dieser Erfindung ist das Bereitstellen einer Stirnfläche der Mutter, in der eine Schraubennut an zwei Punkten und die andere Schraubennut an einem Punkt gehalten ist, basierend auf der Basislinie von 180°, wie in der Querschnittsansicht der Schraubennut gezeigt ist, unabhängig von der Art des Werkzeugs, das für die Ausformung der Schraubennut der Mutter verwendet wird.
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Der sechste Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einem tunnelförmigen Laufring gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllmaterial (Deflektor) in der halbrunden Aussparungsnut an der Schraubennut der Mutter oder in dem Loch, das einen größeren Durchmesser als den der Kugeln aufweist, vorgesehen ist.
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Der siebte Aspekt dieser Erfindung betrifft die zuvor genannten Merkmale [1] bis [7].
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Der siebte Aspekt dieser Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung einer Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einer Schraubenachse, die an ihrer Außenfläche eine Schraubennut aufweist, in der die Kugeln laufen können, einer Mutter, die an ihrer Innenseite eine Schraubennut aufweist, in der die Kugeln laufen können, einer Anzahl Kugeln, die in einer Umlaufbahn entlang der Schraubennut der Schraubenachse und der gegenüberliegenden Schraubennut der Mutter zirkulieren, und einem tunnelförmigen Laufring (damit die Kugeln unbegrenzt zirkulieren können), dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand der Mutter einen Durchgangsloch ausgeschnitten ist, damit die Kugeln von einem Ende der Schraubennut zu dem anderen laufen können, wobei ein Führungspfad an jedem Ende der Schraubennut ausgebildet ist, um die Kugeln in den tunnelförmigen Laufring einzuführen, wobei ein Mittel zwischen der Schraubennut an einer Stirnfläche der Mutter und der Schraubennut an der Schraubenachse vorgesehen ist, um die Kugeln am Verlassen beider Schraubennuten zu hindern, wobei das Mittel eine Struktur aufweist, in der basierend auf der Basislinie von 180°, wie in der Querschnittsansicht von beiden Schraubennuten gezeigt ist, eine Schraubennut der zuvor genannten Schraubenachse an zwei Punkten gehalten ist, während die andere Schraubennut der zuvor genannten Mutter an einem Punkt gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine schraubenförmige ausgeschnittene Nut vorgesehen wird, indem ein erstes Werkzeug, wie z. B. ein Schneidwerkzeug oder dergleichen, in einen Ausschnitt, der an der Stirnfläche der Mutter vorgesehen ist, oder in ein Loch, das einen größeren Durchmesser als die Kugeln aufweist, die durch den Führungspfad zirkulieren, eingeführt wird, wobei ein Durchgangsloch in dem tunnelförmigen Laufring von einem Ende der Außenfläche der Mutter zu dem anderen Ende vorgesehen wird, indem das zweite Werkzeug in das Loch eingeführt wird, um einen Freiraum für die Kugeln zu schaffen, so dass diese zu der Stirnfläche der Mutter zirkulieren können, wobei der Freiraum in Verbindung mit der schraubenförmigen ausgeschnittenen Nut steht.
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[Vorteil dieser Erfindung]
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Der erste Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einer Schraubenachse, die eine Schraubennut an ihrer Außenfläche aufweist, so dass Kugeln darauf umlaufen können, einer Mutter mit einer Schraubennut an ihrer Innenfläche, in der Kugeln umlaufen können, einer Anzahl Kugeln, die in einer Umlaufbahn entlang der Schraubennut der Schraubenachse und der gegenüberliegenden Schraubennut der Mutter umlaufen, und einem tunnelförmigen Laufring (damit die Kugeln unbegrenzt umlaufen können), dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Durchgangsloch umfasst, das in der Wand der Mutter ausgebildet ist, so dass die Kugeln von einem Ende der Schraubennut der Mutter zu dem anderen Ende zirkulieren können, wobei das Durchgangsloch einen Führungspfad an jedem Ende der Schraubennut aufweist, um die Kugeln in den tunnelförmigen Laufring einzuführen, und ein Mittel zwischen der Schraubennut an einer Stirnfläche der Mutter und der Schraubennut der Schraubenachse vorgesehen ist, um zu verhindern, dass die Kugeln beide Schraubennuten verlassen, wobei das Mittel eine ausgeschnittene Nut ist, die entweder mit einem Ende der Schraubennut der Mutter oder dem anderen Ende verbunden ist, und in einer halbrunden Form an der Stirnfläche der Mutter senkrecht zu der Mittelachse ausgebildet ist, wobei ein Freiraum, der an jedem Stegbereich von einem Endbereich oder dem anderen Endbereich der Schraubennut der Mutter ausgebildet ist, mit der ausgeschnittenen Nut verbunden ist.
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Daher umfasst Anspruch 1 dieser Erfindung die unten beschriebenen Merkmale.
- (1) Basierend auf der Querschnittsansicht der 180° Basislinie, die sowohl die Schraubennut der Mutter und die der Schraubenachse zeigt, liefert diese Erfindung eine einfache und elementare Struktur, um die Kugeln durch den die Zweipunktlagerung an einer Seite der Schraubennut und die Einpunktlagerung an der anderen Schraubennut vom Verlassen des tunnelförmigen Laufrings abzuhalten, so dass die Anzahl der Komponententeile reduziert ist (d. h. große Deflektoren für einen Führungspfad oder ähnliches), wodurch eine kleine Kugelumlaufspindelvorrichtung bereitgestellt wird.
- (2) Die vorgenannte kleine Kugelumlaufspindelvorrichtung wird zur Verfügung gestellt. Damit wird eine leichtgewichtige, kleine, elektrisch betriebene, lineare Bewegungsvorrichtung bereitgestellt.
- (3) Durch das Verkleinern und Leichtermachen der Kugelumlaufspindelvorrichtung wird die Schwierigkeit ihrer Herstellung überwunden. Die Vorrichtung ist haltbar, und die Zeit und Kosten bei der Herstellung werden gespart.
- (4) Selbst nach dem Verkleinern und Leichtermachen der Kugeln und/oder der Vorrichtung wird die Belastbarkeit und/oder die Rotierbarkeit der Kugeln verbessert (die Rotierbarkeit wird geglättet), und ihre Lenkfähigkeit wird sicher erhalten. Ein Brennstoffverbrauch wird verbessert, was eine effiziente umweltbezogene Nachhaltigkeit bewirkt.
- (5) Unnormaler Lärm von der Mutter und dem Durchgangsloch und/oder von der Mutter und dem Führungspfad wird im Wesentlichen eliminiert.
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Der dritte Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einem tunnelförmigen Laufring gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein halbrunder Ausschnitt, in dem die Kugeln zirkulieren können, oder ein Freiraum an jedem Stegbereich eines Endbereichs oder des anderen Endbereichs der Schraubennut der Mutter ausgebildet ist, der mit der ausgeschnittenen Nut verbunden ist, wobei der halbrunde Ausschnitt einen Ausschnitt aufweist, um einen Raum zu bilden, der sich in der Achsenrichtung erstreckt.
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Daher ist der dritte Aspekt dieser Erfindung das Erreichen der Ziele des ersten Aspekts der Erfindung mit Merkmalen, welche die am besten geeignete Struktur einer Schraubennut mit einer geeigneten Mutter vorsehen. Außerdem ist der dritte Aspekt dieser Erfindung das Bereitstellen einer Stirnfläche der Mutter, in der eine Schraubennut an zwei Punkten und die andere Schraubennut an einem Punkt gehalten ist, basierend auf der Basislinie von 180°, wie in der Querschnittsansicht der Schraubennut gezeigt ist, unabhängig von der Art des Werkzeugs, das für die Ausformung der Schraubennut der Mutter verwendet wird, oder ähnliches.
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Der vierte Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einem tunnelförmigen Laufring gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Struktur aufweist, in welcher der Durchmesser der Innenfläche der Mutter, in der sich die Schraubennut der Mutter befindet, größer als der Außendurchmesser der Schraubenachse und ungefähr genau so groß wie der Durchmesser der Zylinderfläche ist, auf der die zirkulierenden Kugeln in der Umlaufbahn laufen, wobei ein Stegbereich außerhalb der Schraubennut an beiden Kanten der Mutter von einem Ende der Schraubennut zu dem anderen Ende und von einer Seite der Mutter zu der anderen Seite vorgesehen ist, wobei der Führungspfad mit der Öffnung des Stegbereichs durch das Durchgangsloch und/oder einen Endbereich und/oder den anderen Endbereich des Durchgangslochs verbunden ist, und wobei das Durchgangsloch und die schraubenförmige ausgeschnittene Nut durch die Öffnung des Stegbereichs verbunden sind.
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Daher ist der vierte Aspekt dieser Erfindung das Erreichen der Ziele des ersten Aspekts dieser Erfindung und Merkmale zu haben, welche die am besten geeignete Struktur einer Schraubennut mit dem Stegbereich der Mutter vorsehen, oder ähnliches.
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Der fünfte Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einem tunnelförmigen Laufring gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Struktur aufweist, in welcher der Durchmesser der Innenfläche der Mutter, in der die Schraubennut der Mutter ausgebildet ist, größer als der Außendurchmesser der Schraubenachse und ungefähr gleich dem Durchmesser der Zylinderfläche ist, auf der die Kugeln passieren, die in der Umlaufbahn zirkulieren, wobei die Stegbereiche der Mutter außerhalb der Schraubennut an beiden Kanten der Mutter von einem Ende der Schraubennut zu dem anderen Ende und von einer Seite der Mutter zu der anderen Seite vorgesehen sind, wobei der Führungspfad mit der Öffnung des Stegbereichs durch das Durchgangsloch und/oder einen Endbereich und/oder den anderen Endbereich des Durchgangslochs verbunden ist, und wobei das Durchgangsloch und die schraubenförmige ausgeschnittene Nut durch die Öffnung des Stegbereichs verbunden sind, oder ein schuppenartiger Vorsprung an dem Führungspfad des tunnelförmigen Umlaufrings vorgesehen ist.
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Daher ist es der fünfte Aspekt dieser Erfindung, die Ziele des ersten Aspekts der Erfindung mit Merkmalen zu erreichen, welche die am besten geeignete Struktur einer Schraubennut vorsehen, wobei der Stegbereich der Mutter ermöglicht, dass die langsam zirkulierenden Kugeln vollständig geführt werden.
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Der sechste Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einem tunnelförmigen Laufring gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllmaterial (Deflektor) in der halbrunden Aussparungsnut an der Schraubennut der Mutter oder in dem Loch, das einen größeren Durchmesser als den der Kugeln aufweist, vorgesehen ist.
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Daher ist der sechste Aspekt dieser Erfindung, die Ziele des ersten Aspekts dieser Erfindung mit Merkmalen zu erzielen, welche die am besten geeignete Struktur einer Schraubennut mit einer geeigneten Mutter vorsehen. Auch der sechste Aspekt dieser Erfindung ist das Bereitstellen einer Stirnfläche der Mutter, in der eine Schraubennut an zwei Punkten und die andere Schraubennut an einem Punkt gehalten ist, basierend auf der Basislinie von 180°, wie in der Querschnittsansicht der Schraubennut gezeigt ist, unabhängig von der Art des Werkzeugs, das für die Ausformung der Schraubennut der Mutter verwendet wird.
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Der siebte Aspekt dieser Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung einer Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einer Schraubenachse, die an ihrer Außenfläche eine Schraubennut aufweist, in der die Kugeln laufen können, einer Mutter, die an ihrer Innenseite eine Schraubennut aufweist, in der die Kugeln laufen können, einer Anzahl Kugeln, die in einer Umlaufbahn entlang der Schraubennut der Schraubenachse und der gegenüberliegenden Schraubennut der Mutter zirkulieren, und einem tunnelförmigen Laufring (damit die Kugeln unbegrenzt zirkulieren können), dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand der Mutter einen Durchgangsloch ausgeschnitten vorgesehen ist, damit die Kugeln von einem Ende der Schraubennut zu dem anderen laufen können, wobei ein Führungspfad an jedem Ende der Schraubennut ausgebildet ist, um die Kugeln in den tunnelförmigen Laufring einzuführen, wobei ein Mittel zwischen der Schraubennut an einer Stirnfläche der Mutter und der Schraubennut an der Schraubenachse vorgesehen ist, um die Kugeln am Verlassen beider Schraubennuten zu hindern, wobei das Mittel eine Struktur aufweist, in der basierend auf der Basislinie von 180°, wie in der Querschnittsansicht von beiden Schraubennuten gezeigt ist, eine Schraubennut der zuvor genannten Schraubenachse an zwei Punkten gehalten ist, während die andere Schraubennut der zuvor genannten Mutter an einem Punkt gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine schraubenförmige ausgeschnittene Nut vorgesehen, indem ein erstes Werkzeug, wie z. B. ein Schneidwerkzeug oder ähnliches, in einen Ausschnitt, der an der Stirnfläche der Mutter vorgesehen ist, oder in ein Loch, das einen größeren Durchmesser als den der Kugeln aufweist, die durch den Führungspfad zirkulieren, eingeführt ist, wobei ein Durchgangsloch in dem tunnelförmigen Laufring von einem Ende der Außenfläche der Mutter zu dem anderen Ende vorgesehen ist, indem das zweite Werkzeug in das Loch eingeführt wird, um einen Freiraum für die Kugeln zu schaffen, so dass diese zu der Stirnfläche der Mutter zirkulieren können, wobei der Freiraum in Verbindung mit der schraubenförmigen ausgeschnittenen Nut ist.
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Somit hat der siebte Aspekt der vorliegenden Erfindung die folgenden Merkmale.
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Die Merkmale (1) bis (5), die in dem obigen Abschnitt [0025] beschrieben sind.
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Merkmal (6): Das Bereitstellen eines Durchgangslochs und seines Führungspfades, der die Kugelschraubennut an der Innenseite der Mutter durchtritt, wobei das erste Werkzeug in die halbrunde Schraubennut, die an der Innenfläche der Mutter vorgesehen ist, oder in ein Loch mit einem Durchmesser, der größer als der der Kugel ist, eingeführt ist, um so ein Verfahren für die Herstellung der Kugelumlaufspindelvorrichtung bereitzustellen, in dem der größte Teil des Durchgangslochs korrekt an der Innenwand der Mutter geformt wird.
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Merkmal (7): Die Anzahl der Komponententeile ist reduziert, und ein einfaches Verfahren für die Herstellung der kleinen Kugelumlaufspindelvorrichtung ist bereitgestellt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Endansicht von einem Stegbereich der Mutter, welche die Mutter und eine damit verbundene Schraube auf derselben Achse zeigt.
- 2 ist eine Seitenansicht des Hauptbereichs des elektrisch betriebenen Lenkungsapparates, in der die Kugelumlaufspindelvorrichtung aus 1 verwendet wird.
- 3-1 zeigt das Verfahren der ersten Ausführungsform zum Bereitstellen eines Freiraums in der Mutter, um den Kugeln das Zirkulieren zu der Stirnseite der Mutter zu erlauben. 3-1 zeigt auch das Verfahren des Bereitstellens der Schraubennut (Führungspfad) an der Mutter und ist ebenfalls eine Schrägansicht des ersten Werkzeugs, das in den Außenumfang der Stirnseite der Mutter eingeführt ist (dementsprechend kann eine vorgeformte Nut verwendet werden, um das erste Werkzeug durch sie einzuführen).
- 3-2 zeigt ein Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform zur Bereitstellung eines Freiraums in der Mutter, um es den Kugeln zu erlauben, zu der Stirnfläche der Mutter zu zirkulieren, und zeigt außerdem die Schraubennut und den Führungspfad, der von dem zweiten Werkzeug bearbeitet wird, nachdem er von dem ersten Werkzeug in der Außenfläche der Stirnseite der Mutter gebohrt worden ist.
- 3-3 zeigt das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform zum Bereitstellen eines Freiraums, der es den Kugeln erlaubt, zu der Stirnfläche der Mutter zu zirkulieren, und zeigt, dass eine Schraubennut (Führungspfad) an der Mutter vorgesehen ist. Die 3-3 ist auch eine Schrägansicht der Öffnung des Führungspfads, in den das zweite Werkzeug eingeführt wird, nachdem das erste Werkzeug in die Außenfläche der Stirnseite der Mutter gebohrt wurde.
- 4-1 zeigt ein Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform zum Bereitstellen eines Führungspfads und eines tunnelförmigen Laufrings an der Außenfläche der Mutter durch das Einführen des zweiten Werkzeugs in die Öffnung des Führungspfads, die es den Kugeln erlauben, in der Mutter zu zirkulieren. Sie zeigt auch das zweite Werkzeug, das in die Öffnung des Führungspfads der Mutter eingeführt ist.
- 4-2 zeigt die Verfahren der ersten Ausführungsform zum Bereitstellen eines Führungspfads und eines tunnelförmigen Laufrings an der Außenfläche der Mutter durch das Einführen des zweiten Werkzeugs in die Öffnung des Führungspfads, die es den Kugeln erlauben, in der Mutter zu zirkulieren. Die 4-2 ist auch eine Überkopfansicht der Ansicht aus 4-1.
- 4-3 zeigt die Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform zum Bereitstellen eines Führungspfads und eines tunnelförmigen Laufrings an der Außenfläche der Mutter durch das Einführen des zweiten Werkzeugs in die Öffnung des Führungspfads, die es den Kugeln erlauben, in der Mutter zu zirkulieren. Die 4-3 ist auch eine Schrägansicht des Hauptbereichs der Querschnittansicht entlang b-b.
- 5-1 zeigt eine weitere Ausführungsform der ersten Ausführungsform und ist ebenfalls eine Schrägansicht der gesamten Mutter.
- 5-2 zeigt eine weitere Ausführungsform der ersten Ausführungsform und ist ebenfalls eine Schrägansicht des Hauptbereichs von 5-1.
- 5-3 zeigt eine weitere Ausführungsform der ersten Ausführungsform und ist ebenfalls eine Schrägansicht des Hauptbereichs von 5-1.
- 6-1 ist eine Schrägansicht von einem Stegbereich der Mutter in der zweiten Ausführungsform, der die Mutter und die Schraube, die zusammengeschraubt sind, auf derselben Achse zeigt.
- 6-2 ist eine Querschnittansicht aus 6-1 der zweiten Ausführungsform.
- 6-3 ist eine vergrößerte Querschnittansicht des Hauptbereichs von 6-2 der zweiten Ausführungsform.
- 6-4 ist eine schematische Endansicht von 6-1 der zweiten Ausführungsform.
- 7-1 ist eine Schrägansicht von einem Stegbereich der Mutter der dritten Ausführungsform, der die Mutter und die Schraube, die zusammengeschraubt sind, auf derselben Achse zeigt.
- 7-2 ist eine Seitenansicht von 7-1 der dritten Ausführungsform.
- 7-3 ist eine Querschnittansicht des Hauptbereichs der dritten Ausführungsform.
- 7-4 ist eine schematische Endansicht von 7-1 der dritten Ausführungsform.
- 8-1 ist eine Schrägansicht eines Stegbereichs der Mutter der vierten Ausführungsform, welche die Mutter und die Schraube, die zusammengeschraubt sind, auf derselben Achse und ihren Zustand zeigt, bevor Füllmaterial in den Ausschnitt der Mutter eingeführt wird.
- 8-2 ist eine Schrägansicht von einem Stegbereich der Mutter der vierten Ausführungsform, welche die Mutter und die Schraube, die zusammengeschraubt sind, auf derselben Achse und ihren Zustand zeigt, nachdem Füllmaterial in den Ausschnitt der Mutter eingeführt wurde.
- 8-3 ist eine Schrägansicht von einem Stegbereich der Mutter der vierten Ausführungsform, der die Mutter und die Schraube, die zusammengeschraubt sind, auf derselben Achse zeigt.
- 8-4 ist eine schematische Endansicht von 8-3 der vierten Ausführungsform, die ihren Zustand zeigt, bevor ein Loch bereitgestellt wurde.
- 8-5 ist eine schematische Endansicht aus 8-3 der vierten Ausführungsform, die Füllmaterial zeigt, das in das Loch eingesetzt wurde.
- 9 ist ein Konzeptdiagramm, das die Beziehung entlang der Linie der Umlaufbahn (die entlang der Seiten von beiden Schraubennuten gebildet ist) auf der 180°-Basislinie sowie den Haltepunkt zeigt
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[Bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung]
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Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung insbesondere unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Die Figuren werden hier erläutert. Die 1 bis 5-3 zeigen die erste Ausführungsform dieser Erfindung. Die 1 ist eine Endansicht der Mutter und der Schraube, die miteinander in Eingriff stehen, auf derselben Achse. Die 2 ist eine Seitenansicht des Hauptbereichs des elektrisch betriebenen Lenkungsapparats, in dem die Kugelumlaufspindelvorrichtung aus der 1 verwendet wird. Die 3-1 bis 3-3 zeigen das Verfahren zum Bereitstellen eines Freiraums in der Mutter, der es den Kugeln erlaubt, zu der Stirnfläche der Mutter zu zirkulieren. Die 3-1 bis 3-3 zeigen außerdem das Verfahren zum Bereitstellen der Schraubennut (Führungspfad) an der Mutter. Die 3-1 ist eine Schrägansicht des ersten Werkzeugs, das in die Außenfläche der Stirnseite der Mutter gebohrt wird (demzufolge kann auch eine vorgeformte Nut benutzt werden, in welche das erste Werkzeug gebohrt wird). Die 3-2 ist eine Schrägansicht, welche die Schraubennut und den Führungspfad zeigt, der von dem zweiten Werkzeug bearbeitet wird, nachdem er von dem ersten Werkzeug in die Außenfläche der Stirnfläche der Mutter gebohrt wurde. Die 3-3 ist eine Schrägansicht der Öffnung des Führungspfads, in welche das zweite Werkzeug eingeführt wird, nachdem das erste Werkzeug in die Außenfläche der Stirnfläche der Mutter gebohrt wurde. Die 4-1 bis 4-3 zeigen das Verfahren zum Bereitstellen eines Führungspfads und eines Durchgangslochs (tunnelförmiger Laufring) an der Außenfläche der Mutter durch das Einführen des zweiten Werkzeugs in die Öffnung des Führungspfads, damit die Kugeln in der Mutter zirkulieren können. Die 4-1 ist eine Schrägansicht des zweiten Werkzeugs, das in die Öffnung des Führungspfads der Mutter eingeführt wird. Die 4-2 ist eine Überkopfansicht aus der 4-1. Die 4-3 ist eine Schrägansicht des Hauptbereichs entlang der Querschnittsansicht b-b. Die 5-1 bis 5-3 zeigen andere Ausführungsformen dieser Erfindung. Die 5-1 ist eine Schrägansicht der gesamten Mutter. Die 5-2 ist eine Schrägansicht des Hauptbereichs aus der 5-1. Die 5-3 ist eine Querschnittsansicht des Hauptbereichs aus der 5-1. Die 6-1 bis 6-4 zeigen die zweite Ausführungsform dieser Erfindung. Die 6-1 ist eine Schrägansicht von einem Stegbereich der Mutter und der Schraube, die zusammengeschraubt sind, auf derselben Achse. Die 6-2 ist eine Querschnittansicht von 6-1. Die 6-3 ist eine vergrößerte Querschnittansicht des Hauptbereichs von 6-2. Die 6-4 ist eine schematische Endansicht aus 6-1. Die 7-1 bis 7-4 zeigen die dritte Ausführungsform dieser Erfindung. Die 7-1 ist eine Schrägansicht von einem Stegbereich der Mutter und einer Schraube, die zusammengeschraubt sind, auf derselben Achse. Die 7-2 ist eine Seitenansicht von 7-1. Die 7-3 ist eine Querschnittsansicht des Hauptbereichs. Die 7-4 ist eine schematische Endansicht von 7-1. Die 8-1 und 8-2 zeigen die vierte Ausführungsform dieser Erfindung. Die 8-1 ist eine Schrägansicht von einem Stegbereich der Mutter und der Schraube, die zusammengeschraubt sind, auf derselben Achse und den Zustand der Mutter, bevor Füllmaterial in den Ausschnitt der Mutter eingeführt worden ist. Die 8-2 zeigt eine schräge Ansicht von einem Stegbereich der Mutter und der Schraube, die zusammengeschraubt sind, auf derselben Achse und den Zustand der Mutter, nachdem Füllmaterial in den Ausschnitt der Mutter eingesetzt worden ist. Die 8-3 bis 8-5 zeigen die vierte Ausführungsform dieser Erfindung. Die 8-3 ist eine Schrägansicht von einem Stegbereich der Mutter und der Schraube, die zusammengeschraubt sind, auf derselben Achse. Die 8-4 ist eine schematische Endansicht von 8-3, die den Zustand der Mutter zeigt, bevor das Loch bereitgestellt worden ist. Die 8-5 ist eine schematische Endansicht von 8-3, die Füllmaterial zeigt, das in das Loch eingesetzt worden ist. Die 9 ist ein Konzeptdiagramm, das die Beziehung entlang der Linie der Umlaufbahn (die durch die verbundenen schraubenförmigen Nuten gebildet ist) an der 180° -Basislinie und des Haltepunkts zeigt.
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Eine Kugelumlaufspindelvorrichtung für das Umwandeln einer rotatorischen Bewegung eines Elektromotors in eine Linearbewegung wird in dieser Erfindung für einen elektrisch betriebenen Lenkungsapparat zur Verwendung in einem Automobil (in den Figuren nicht gezeigt) angewendet. Der elektrisch betriebene Lenkungsapparat für die Verwendung in einem Automobil wird entweder auf der rechten oder der linken Seite eines Automobils verwendet, wobei ein Aluminiumgehäuse eine Zahnstangenachse, die Kugelumlaufspindelvorrichtung oder eine Eingangsachse und den elektrischen Motor oder ähnliches umfasst.
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Die Gehäuse für den elektrisch betriebenen Lenkungsapparat sind an beiden Enden des zylindrischen Motorgehäuses vorgesehen, und jedes hohle Zahnstangengehäuse ist koaxial in einer zylindrischen Form verbunden. Die Gehäuse sind an einem Automobilkörper (in den Figuren nicht gezeigt) befestigt, wobei die Schrauben durch einen Montagebereich laufen, der an dem Zahnstangengehäuse ausgebildet ist.
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Eine Zahnstangenachse ist in das Gehäuse eingesetzt und darin ausgerichtet. Zahnstangenzähne sind an einer Seite der Außenfläche der Zahnstangenachse ausgebildet. Die Zahnstangenzähne stehen mit dem Zahnradgetriebe, in dem die Antriebswelle mit dem Lenkrad vorgesehen ist, in Eingriff. Das Zahnradgetriebe dreht sich, um so die Zahnstangenachse in einer Achsenrichtung (Lenkrad) zu bewegen.
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In der ersten Ausführungsform dieser Erfindung oder an der Außenfläche der anderen Seite der Zahnstangenachse C1 ist eine Schraubenachse 1 an einer Kugelumlaufspindelvorrichtung A gebildet. Die Kugelumlaufspindelvorrichtung A umfasst, wie in den 1 und 2 gezeigt ist, außerdem eine Schraubenachse 1, die an ihrer Außenfläche eine Schraubennut 100 aufweist, und eine Mutter 2, die an ihrer Innenfläche eine Schraubennut 200 aufweist, und Kugeln 5, die in einer Umlaufbahn 3 zirkulieren, die durch die verbundene Schraubennut 100 der Schraubenachse 1 und der Schraubennut 200 der Mutter 2 gebildet ist, wodurch ein tunnelförmiger Laufring 6 gebildet wird, der es den Kugeln erlaubt, unbegrenzt von einem Ende 200a der Schraubennut 200 der Mutter 2 zu dem anderen Ende 200b der Schraubennut 200 der Mutter 2 zu zirkulieren.
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Zwischen der Schraubennut 100 der Schraubenachsen 1 und der Schraubennut 200 der Mutter 2, entlang denen die Kugeln 5 zirkulieren, ist ein geeigneter Druck bereitgestellt. Wenn die Rotation der Schraubenachse 1 reguliert ist und ein Paar Muttern 2 verbunden sind, während die Rotation der Muttern 2 reguliert ist, und ein bestimmtes Drehmoment auf eine Mutter 2 ausgeübt wird, wird eine Kraft erzeugt, um die Schraubenachse 1 in eine entgegengesetzte Richtung zu derjenige in die sich die Mutter 2 bewegt, zu bewegen. Somit kommen die Kugeln 5, die in Kontakt mit derjenigen Seite der Nut, die näher an einer Mutter 2 der Schraubennut 200 als an der anderen Mutter 2 liegt, in Kontakt mit der Seite der Nut, die weiter von einer Mutter 2 der Schraubennut 100 der Schraubenachse 1 entfernt ist, und die Kugeln 5, die in Kontakt mit der Seite stehen, die näher an der Nut der anderen Mutter 2 der Schraubennut 200 als an der ersten Mutter 2 ist, kommen in Kontakt mit der Nut, die weiter von der Mutter 2 der Schraubennut der Schraubenachse 1 entfernt ist, um so einen Druckkreislauf zu bilden.
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In der Wand der Mutter ist, wie in den 3-1 bis 4-3 gezeigt ist, der tunnelförmige Laufring 6 vorgesehen, der das Durchgangsloch 10, den Führungspfad 11 an einem Ende 10a des Durchgangslochs 10 und einen weiteren Führungspfad 11-1 (wie der von Führungspfad 11) an dem anderen Ende 10b des Durchgangslochs 10 umfasst, um es den Kugeln 5 zu erlauben, von einem Ende 200a der Schraubennut 200 der Mutter 2 zu dem anderen Ende 200b der Schraubennut der Mutter 2 zu zirkulieren. Die Kugeln 5 treten über den Führungspfad 11 in den tunnelförmigen Laufring 6 ein und zirkulieren entlang der Umlaufbahn 3 (Schraubennut), die von den verbundenen Schraubennuten 100 und 200 gebildet ist, und treten aus dem Führungspfad 11-1 aus. In den Stirnflächen 200a-1 und 200b-1 der Mutter 2 ist eine halbrunde schraubenförmige ausgeschnittene Nut 201 ausgebildet. (Die schraubenförmige ausgeschnittene Nut 200 ist durch Halbieren einer Stirnfläche 200a und der anderen Stirnfläche 200b der Schraubennut 200 senkrecht zu ihrer Achse gebildet). Damit wird ein Freiraum zwischen der Schraubennut 200 und der schraubenförmigen ausgeschnittene Nut 201 gebildet. Es wird jedoch kein Problem bezüglich der Bewegung der Vorrichtung und/oder der Zirkulation der Kugeln 5 in dieser Erfindung auftreten, und es wird derselbe Effekt wie in einer konventionellen Erfindung erreicht. Basierend auf der Basislinie von 180°, wie querschnittsmäßig von Schraubennuten 100 und 200 (Umlaufbahn 3) gezeigt ist, werden die Kugeln 5 nicht einzeln, sondern kontinuierlich zirkulieren, wenn eine Schraubennut 100 (oder die andere Schraubennut 200) an zwei Punkten gehalten ist, und die andere Schraubennut 200 (oder die andere Schraubennut 100) an einem Punkt gehalten ist. Auf dieselbe Weise werden basierend auf der Basislinie von 180°, die querschnittsmäßig von Schraubennut 100 gezeigt ist, die Kugeln 5 nicht separat, sondern kontinuierlich zirkulieren, wenn eine Schraubennut 100 (oder Schraubennut 201 der Mutter 2) an zwei Punkten gehalten ist, und die schraubenförmige ausgeschnittene Nut 201 (oder die andere Schraubennut 100) an einem Punkt gehalten ist, solange die Mutter 2 nicht von der Schraubenachse 1 getrennt ist (solange die Stirnflachen der Schraube 1 und der Mutter 2 nicht auf einer Achse liegen). Die 9 zeigt die Haltepunkte (A), (B) und (C).
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Wenn ein Paar Muttern 2 vorhanden sind, können zwei verschiedene Strukturen angenommen werden, so dass die schraubenförmige ausgeschnittene Nut 201 entweder an einer Stirnseite oder an beiden Stirnseiten 200a-1 von einem Ende 201 von einer Mutter 2 und an der Stirnfläche 200b-1 des anderen Endes 200b-1 der anderen Mutter 2 bereitgestellt wird. So eine Struktur, die beide Stirnflächen 200a-1 und 200b-1 der Mutter 2 umfasst, wird es den Kugeln erlauben, noch gleichmäßiger zu zirkulieren und damit den Lenkbetrieb vereinfachen.
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Die Kugeln 5 zirkulieren durch das Durchgangsloch 10 von einem Ende 200a zu dem anderen Ende 200b der Schraubennut 200 der Mutter 2. Als ein Beispiel der Route der Umlaufbahn bewegen sich die Kugeln 5 von dem einen Ende 200a des Führungspfads 11 zu einem Ende 10a des Durchgangslochs 10, zu dem anderen Ende 10b des Durchgangslochs 10 des Führungspfads 11-1 und zu dem anderen Ende 200b des Durchgangslochs 10.
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Dann zirkulieren die Kugeln von dem anderen Ende 200b der Schraubennut 200 zu dem anderen Ende 200a. Die Kugeln 5 zirkulieren somit unbeschränkt durch die Umlaufbahn 3, die durch die Mutter 2, die Schraubenachse 1 und den tunnelförmigen Laufring 6 oder ähnliches gebildet ist.
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Ein Beispiel für die Bildung des Führungspfads 11, 11-1, der halbrund geformten schrauben förmigen ausgeschnittene Nut 201, 201-1 wird hier beschrieben. Das erste Werkzeug 20 (von einer Schneidklinge beispielsweise eines Bohrers oder dergleichen) wird in den ausgeschnittener Bereich 15 (15-1), der an der Stirnfläche 200a-1 von einem Ende 200a der Mutter 2 und der Stirnfläche 200b-1 des anderen Endes 200b der Mutter 2 gebildet ist, eingeführt, um so eine Öffnung (Außendurchmesseröffnung) 202 (202-1) zu schneiden, um den Außendurchmesser 2A zu erweitern. Das zweite Werkzeug 21 (einer Kugelfingerfräse oder ähnliches) wird dann in die Öffnung 202 (202-1) eingesetzt, um so einen tunnelförmigen Laufring 6 zu schneiden (bearbeiten), der von einem Ende 2A-1 des Außendurchmessers 2A der Mutter 2 zu dem anderen Ende 2A-2 des Außendurchmessers 2A der Mutter 2 läuft, und einen Freiraum 16 (16-1) herzustellen, so dass die Kugeln 5 von der schraubenförmigen ausgeschnittene Nut 201 der Mutter zu der Stirnfläche 200a-1 (200b-1) der Mutter zirkulieren können, und schließlich wird der tunnelförmige Laufring 6 gebildet, so dass der Freiraum 16 und die schraubenförmige ausgeschnittene Nut 201 verbunden werden. Die Verwendung eines elektrischen Funkenprozesses, wie auch die des Schneidprozesses, resultiert in einer genaueren Bearbeitung (Struktur), wobei die kleinste Bearbeitung (um Kugeln 5 mit einem sehr kleinen Durchmesser zu verwenden) keine Verwindung oder ähnliches aufweist. So eine akkurate und/oder kleine Bearbeitung kann die Größe der Vorrichtung reduzieren. Außerdem kann das elektrische Funkenverfahren den Herstellungsprozess vereinfachen und/oder reduzieren, so dass der Prozess vereinfacht wird, und eine Harz- oder Kunstharzformung kann auch angewendet werden.
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Der zuvor genannte ausgeschnittener Bereich 15 und/oder die Öffnung 202-1 kann gebildet werden, wenn die Mutter 2 hergestellt wird. In dieser Struktur kann ein einfaches und akkurates Verfahren durch die Öffnung 202-1 mit dem zweiten Werkzeug 21 und seiner Kopiervorrichtung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) angewendet werden. Es ist bevorzugt, den Bodenbereich 600 des tunnelförmigen Laufrings 6 in der Richtung der Schraubenachse 1 zu bearbeiten, und den tunnelförmigen Laufring 6 zu bilden, um es den Kugeln 5 zu erlauben, einfach zu zirkulieren, und die Reibung zu reduzieren, um es so den Kugeln zu erlauben, in die Öffnung 202-1 freigegeben zu werden, so dass ein Teil von jeder Kugel 5 freigegeben ist, um jeder Kugel 5 eine einfache Zirkulation oder ähnliches zu erlauben.
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Der Durchmesser D2 der Innenfläche der zuvor genannten Mutter 2 ist größer als der Außenumfang der vorgenannten Schraubenachse 1 und nah an dem Durchmesser D1 der Zylinderfläche, wobei der Mittelpunkt der Kugeln 5 durch die Umlaufbahn 3 oder um den Durchmesser D1 läuft. Dann werden die Kugeln 5, die sich durch den Führungspfad 11 bewegen, an einem Ende 10a des Durchgangslochs 10, das an dem Stegbereich 203 (203-1) und/oder der schraubenförmigen ausgeschnittenen Nut 201 vorgesehen ist, nach oben geschaufelt und an dem anderen Ende 10b des Durchgangslochs 10 und dem Freiraum 16 des Stegbereichs 203 bereitgestellt, um so die Kugeln 5 in das Durchgangsloch 10 einzuführen.
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Ein Betriebsbeispiel des elektrisch betätigten Lenkungsapparates wird hier beschrieben. Wenn das Lenkrad betätigt und ein Lenkdrehmoment von einer Lenkstange auf eine Antriebsachse übertragen wird, wird das Lenkdrehmoment von einer Zahnstangen- und Zahnradstruktur (bestehend aus einer Zahnstange und einem Zahnrad) in eine Lenkkraft umgewandelt, da die Zahnstangenachse C1 in einer axialen Richtung befördert wird. Zu diesem Zeitpunkt erfasst ein Drehmomentsensor (in den Zeichnungen nicht gezeigt) das Lenkdrehmoment und erfasst ein Drehwinkelsensor (in den Zeichnungen nicht gezeigt) die rotatorische Position oder dergleichen des Rotors (in den Zeichnungen nicht gezeigt) des elektrischen Motors (in den Zeichnungen nicht gezeigt). Basierend auf dem Lenkdrehmoment und der rotatorischen Position oder dergleichen des Rotors des elektrischen Motors und entsprechend eines Erfassungswerts oder dergleichen des Drehmomentsensors und des Drehwinkelsensors betreibt eine Steuerungsschaltung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) ein Hilfsdrehmoment, das in eine Hilfslenkkraft umgewandelt wird, wobei die Kugelumlaufspindelvorrichtung A, welche die Zahnstangenachse C1 hält, in einer axialen Richtung kanalisiert. Damit wird für den Fahrer die Lenkkraft des Lenkrades reduziert.
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In der Kugelumlaufspindelvorrichtung A, in der die Mutter 2 zusammen mit dem Rotor des elektrischen Motors bezogen auf die Zahnstangenachse C1 rotiert, zirkuliert jede der Kugeln 5 in der Umlaufbahn 3 unter Last. Wenn sich z. B. der Rotor im Uhrzeigersinn dreht, kehren die Kugeln 5 von einem Ende 200a der Schraubennut 200 der Mutter 2, die spiralförmig und mehrfach aufgewickelt ist, wie bereits erwähnt wurde, zurück und treten an einem Ende 10a des Durchgangslochs 10 in den Führungspfad 11 ein und zirkulieren über den Führungspfad 11-1 zu dem anderen Ende 10b des Durchgangslochs 10 und zu dem anderen Ende 200b der Schraubennut 200 der Mutter 2.
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Die 5-1 bis 5-3 zeigen eine Ausführungsform dieser Erfindung. Der Vorsprung 22 (mit einem winkelförmigen Aufbau) ist an dem Führungspfad 11, 11-1 des Durchgangslochs 10 vorgesehen. Vorzugsweise ist der Vorsprung 22 an der Schnittstelle mit der schraubenförmigen ausgeschnittene Nut 201, 201-1 und dem Durchgangsloch 10 versehen, so dass die Kugeln nicht austreten, selbst wenn sie bei einer geringen Geschwindigkeit gleichmäßig durch das Durchgangsloch 10 zirkulieren. Somit werden die Kugeln 5 bei verschiedenen Geschwindigkeiten sicher in das Durchgangsloch 10 kanalisiert, um die Arbeit des Lenkbetriebs zu vereinfachen. Als eine Bedingung für das Bereitstellen des zuvor genannten Vorsprungs 22 ist es bevorzugt, dass der Durchmesser D2 der Innenfläche der Mutter 2 axial kleiner als der Durchmesser D1 der Zylinderfläche ist, auf der die Kugeln 5 in der Umlaufbahn 3 zirkulieren, und auch ist der Vorsprung 22 (mit einer winkligen Struktur) an dem Innenquerschnitt des Durchmessers D1 der Zylinderfläche vorgesehen, auf der die Kugeln 5 laufen. Die Kugeln 5 werden in den tunnelförmigen Laufring 6, der die Schraubennut 100 der Schraubenachse 1 und Schraubennut 200 der Mutter 2 umfasst, unter Verwendung von konventionellen Werkzeugen und/oder Verfahren eingeführt.
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In der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung ist ein Loch 31, 31-1 mit einem Durchmesser größer als der der Kugeln 5 an dem Führungspfad 11, 11-1 quer zu der schraubenförmigen Umlaufbahn 3 an einem Ende 10a des tunnelförmigen Laufrings 10 und an dem anderen Ende 10b des tunnelförmigen Laufrings 10 vorgesehen, um einen Zugangsweg zu ermöglichen. Diese Struktur kann in einem weiten Bereich von Feldern verwendet werden, und es ist effektiv, die Enden 200a und 200b der Mutter 2 flach und gutaussehend zu gestalten, wenn dies gewünscht ist. Andere Strukturen entsprechen der zuvor genannten ersten Ausführungsform. Auch kann das Loch 31, 31-1 mit einem größeren Durchmesser als der der Kugeln 5 durch die zuvor genannte schraubenförmige ausgeschnittene Nut 200 ersetzt werden (anwendbar für die anderen Ausführungsformen).
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Die dritte Ausführungsform ist eine Struktur, welche die zweite Ausführungsform beinhaltet. Die Basisstruktur der dritten Ausführungsform ist dieselbe wie die der zweiten Ausführungsform, die eine starke und haltbare Kugelumlaufspindelvorrichtung für ihr entsprechendes Gewicht bereitstellt. Die 7-3 zeigt einen Aufbau, in dem eine Vorkompression zu den rechten und linken Seiten der Kugeln 5 angewendet wird. So eine Struktur macht es möglich, die Last und den Widerstand auf die Mutter 2 durch den Betrieb der Lenkkraft einzustellen. Diese Struktur ist von praktischer Bedeutung für Rennwagen (andere Strukturen sind auch verfügbar). Pfeile a und b in der 7-3 zeigen die entgegengesetzten Richtungen der Vorkompression.
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In der vierten Ausführungsform dieser Erfindung wird, wenn der Stegbereich 203 durch das Fehlen einer schraubenförmigen ausgeschnittene Nut 201 nicht bereitgestellt werden kann, und das Bearbeitungswerkzeug, das nicht in der Mitte des Schneidprozesses angehalten werden kann, verwendet wird, der Ausschnitt 40 in der Umlaufbahn 3 (Schraubennut 100, 200), in dem Zugangsweg 30, 30-1 oder in der schraubenförmigen ausgeschnittenen Nut 201 gebildet. Daher sollte der Ausschnitt 40 mit Material gefüllt werden, um so die originale Struktur wieder herzustellen. In der Zeichnung ist, wenn der Ausschnitt 40 in der schraubenförmigen ausgeschnittene Nut 201 gebildet ist, ein Füllmaterial 41 in den Ausschnitt 40 eingesetzt, um ihn zu füllen. (Die 5-1 bis 5-3 zeigen die Struktur, in welcher der Vorsprung 22 in der Form einer Schuppe in dem Führungspfad 11, 11-1 bereitgestellt ist.) Außerdem wird hier noch ein weiteres Beispiel beschrieben. Obwohl das Bearbeitungswerkzeug, das oben beschrieben ist, bevorzugt ist, können andere Bearbeitungswerkzeuge verwendet werden, um den Prozessfehler zu überdecken (blockieren), und um das Ende 200a-1 oder ähnliches der Mutter 2 flach zu machen. Andere Beispiele sind entsprechend jeder Ausführungsform, wie oben beschrieben.
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Als ein Beispiel der vierten Ausführungsform dieser Erfindung ist es möglich, wenn ein Bearbeitungswerkzeug verwendet wird, das nicht in der Mitte des Schneidens der Schraubennut 200 angehalten werden kann, den Lauf der Kugel 5 durch die Verwendung eines Füllmaterials wie z. B. eines Stifts oder dergleichen, der in das Loch 42 des Außendurchmessers 2A der Mutter 2 eingesetzt ist, zu verändern (ein anderes Beispiel ist eine Struktur des Führungspfads 11, 11-1 mit einem schuppenförmigen Vorsprung 22, wie in den 5-1 bis 5-3 gezeigt ist), so dass die Kugel 5 nicht austreten wird und damit gleichmäßig in das Durchgangsloch 10 geführt wird.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Diese Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung (mit einer Schraubenantriebsübertragungsvorrichtung) für das Umwandeln der rotatorischen Bewegung eines elektrischen Motors in eine translatorische Bewegung, in dem Fall, in dem ein elektrischer Motor als die Bewegungsenergie für eine translatorische Bewegung verwendet wird. Die konventionelle Kugelumlaufspindelvorrichtung ist eine Struktur, die eine Schraubenachse, deren Außenfläche eine Schraubennut darstellt, in der die Kugeln der Vorrichtung zirkulieren, und eine Mutter mit einer Schraubennut an ihrer Innenseite umfasst, die auf die Schraubenachse geschraubt ist, so dass die Kugeln in einer ausgerichteten Umlaufbahn zirkulieren, die durch die Verbindung der Nut der Schraubenachse mit der Nut der Mutter gebildet wird, um eine Kreisbahn (tunnelförmiger Laufring) zu bilden, die von einem Ende der Nut zu dem anderen Ende läuft, so dass die Kugeln unbegrenzt zirkulieren können. Somit sind zusätzliche Teile erforderlich, um den tunnelförmigen Laufring zu bedecken, oder selbst wenn solche zusätzlichen Teile nicht erforderlich sind, sind spezielle Werkzeuge und Operationen erforderlich. Somit realisiert diese Erfindung die Herstellung einer Kugelumlaufspindelvorrichtung unter Verwendung von allgemeinen Werkzeugen und einfachen Verfahren bei geringen Kosten, um eine Kugelumlaufspindelvorrichtung mit einem Durchgangsloch und einem Führungspfad bereitzustellen, um die Kugeln korrekt zu führen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die Erfindung betrifft ein Kugelumlaufspindelvorrichtung (A) mit einer Schraubenachse (1), die eine Schraubennut (100) an ihrer Außenfläche aufweisen, so dass Kugeln (5) darauf umlaufen können, einer Mutter (2) mit einer Schraubennut (200) an ihrer Innenfläche, in der Kugeln (5) umlaufen können, einer Anzahl Kugeln (5), die in einer Umlaufbahn (3) entlang der Schraubennut (100) der Schraubenachse (1) und der gegenüberliegenden Schraubennut (200) der Mutter (2) umlaufen, und einem tunnelförmigen Laufring (6) (so dass die Kugeln (5) unbegrenzt umlaufen können), die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein Durchgangsloch (10) umfasst, das in der Wand der Mutter (2) ausgebildet ist, so dass die Kugeln (5) von einem Ende (200a) der Schraubennut (200) der Mutter (2) zu dem anderen Ende (200b) zirkulieren können, wobei das Durchgangsloch (10) einen Führungspfad (11, 11-1) an jedem Ende (200a, 200b) der Schraubennut (200) aufweist, um die Kugeln (5) in den tunnelförmigen Laufring (6) einzuführen, und ein Mittel zwischen der Schraubennut (200) an einer Stirnfläche (200a-1, 200b-1) der Mutter (2) und der Schraubennut (100) der Schraubenachse (1) vorgesehen ist, um zu verhindern, dass die Kugeln (5) beide Schraubennuten (100, 200) verlassen, wobei das Mittel, das verhindert, dass die Kugeln (5) aus jeder Schraubennut (100, 200) austreten, eine ausgeschnittene Nut (201, 201-1) ist, die entweder mit einem Ende (200a) der Schraubennut (200) der Mutter (2) oder dem anderen Ende (200b) verbunden ist, und in einer halbrunden Form an der Stirnfläche (200a-1, 200b-1) der Mutter (2) senkrecht zu der Mittelachse ausgebildet ist, wobei ein Freiraum (16, 16-1), der an jedem Stegbereich (203, 203-1) von einem Endbereich oder dem anderen Endbereich der Schraubennut (200) der Mutter (2) ausgebildet ist, mit der ausgeschnittenen Nut (201, 201-1) verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Kugelumlaufspindelvorrichtung
- C1
- Zahnstangenachse
- D1
- Durchmesser
- D2
- Durchmesser
- 1
- Schraubenachse
- 100
- Schraubennut der Schraube
- 100a
- ein Ende der Schraubennut der Schraube
- 100b
- anderes Ende der Schraubennut der Schraube
- 2
- Mutter
- 2A
- Außenfläche
- 2A-1
- ein Ende der Außenfläche der Mutter
- 2A-2
- anderes Ende der Außenfläche der Mutter
- 200
- Schraubennut der Mutter
- 200a
- ein Ende der Schraubennut der Mutter
- 200a-1
- Stirnfläche der Mutter
- 200b
- anderes Ende der Schraubennut der Mutter
- 200b-1
- Stirnfläche der Mutter
- 201
- schraubenförmige ausgeschnittene Nut der Mutter
- 201-1
- schraubenförmige ausgeschnittene Nut der Mutter
- 202
- Öffnung
- 202-1
- Öffnung
- 203
- Stegbereich der Mutter
- 203-1
- Stegbereich der Mutter
- 3
- Umlaufbahn
- 5
- Kugel
- 6
- tunnelförmiger Laufring
- 600
- Bodenbereich
- 10
- Durchgangsloch
- 10a
- ein Ende des tunnelförmigen Laufrings
- 10b
- anderes Ende des tunnelförmigen Laufrings
- 11
- Führungspfad
- 11-1
- Führungspfad
- 15
- ausgeschnittener Bereich
- 15-1
- ausgeschnittener Bereich
- 16
- Freiraum
- 16-1
- Freiraum
- 20
- erstes Werkzeug
- 21
- zweites Werkzeug
- 22
- Vorsprung
- 30
- Zugangsweg
- 30-1
- Zugangsweg
- 31
- Loch
- 31-1
- Loch
- 40
- Ausschnitt
- 41
- Füllmaterial
- 42
- Loch
