DE69726385T2

DE69726385T2 - Kugelgewindespindel

Info

Publication number: DE69726385T2
Application number: DE69726385T
Authority: DE
Inventors: Kentaro Nishimura
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: KR19990044022A; KR100356932B1; CN1196782A; EP0845619B1; EP0845619A4; WO1997048922A1; JP3515126B2; CN1107178C; EP0845619A1; US5988007A; DE69726385D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelgewindespindel, die eine Gewindespindel und eine Spindelmutter umfasst, die an der Gewindespindel durch eine Anzahl von Kugeln und im besonderen an solch einer Art von Kugelgewindespindel befestigt sind, die mit einer Kugelumlaufstruktur versehen ist, die Richtungsänderungslaufbahnen an jeweils beiden Enden der Spindelmutter umfasst.
Herkömmlicherweise war es üblich, dass die oben genannte Art von Kugelgewindespindel mit einer schraubenförmigen Kugellaufrille ausgestattet ist, die auf der Außenfläche der Gewindespindel geformt ist, und mit einer schraubenförmigen Traglaufrille, die auf der Innenseite der Spindelmutter geformt ist, so dass sie der Kugellaufrille gegenüber liegt, wobei sich eine Kugelrücklaufbahn durch die Spindelmutter in Axialrichtung erstreckt und Richtungsänderungslaufbahnen an beiden Enden der Spindelmutter angebracht sind, um so eine Verbindung zwischen beiden Enden der Kugelführungsbahn und beiden Enden der Richtungsänderungslaufbahnen zu bilden, wobei die Gewinde spindel und die Spindelmutter sich relativ zueinander bewegen können, wenn eine Anzahl von Kugeln durch einen Endlosumlaufweg umlaufen, der von der Kugelführungsbahn, der Kugelrücklaufbahn und den Richtungsänderungslaufbahnen gebildet wird.
Wenn sich die Gewindespindel und die Spindelmutter relativ zueinander bewegen, kommt jede der Kugeln, die durch die Kugelführungsbahn gerollt sind, während sie eine Last zwischen der Gewindespindel und der Spindelmutter aufnehmen, aus dem Kugelführungsbahn, aber um die Kugel zu der Kugelrücklaufbahn durch Aufnahme der Kugeln in jede der Richtungsänderungslaufbahnen zu leiten ist es notwendig, die Kugeln vom Innern der Kugellaufrille der Gewindespindel zu der äußeren Umfangsfläche der Gewindespindel zu trennen.
Als eine Vorrichtung zum Trennen jeder der Kugeln von der Kugellaufrille der Gewindespindel war es bisher allgemein üblich, dass ein Zungenstück in die Kugellaufrille bei einer Position eingesetzt ist, die der Kugeltrennposition entspricht und die Kugel, die in der Kugellaufrille läuft, wird dazu gebracht, auf das Zungenstück aufzulaufen, wobei die Kugel aufgehoben wird.
Mit solch einer Kugeltrennvorrichtung ist es optimal, die Kugel in der Tangentialrichtung der Kugellaufrille aufzuheben, aber in diesem Fall kann die Dicke der Spitze des Zungenstücks nicht vermindert werden, so dass es ein Problem gab, dass die Festigkeit und Haltbarkeit des Zungenstücks nicht ausreichen angesichts einer Stoßeinwirkung, die stattfindet, wenn die mit Hochgeschwindigkeit rollenden Kugeln auf das Zungenstück auflaufen. Andererseits ergibt sich ein anderes Problem, wenn die Dicke der Spitze des Zungenstücks unter Berücksichtigung der Festigkeit und Haltbarkeit vergrößert wird, nämlich, dass ein Höhenunterschied zwischen der Kugellaufrille und dem Zungenstück vorhanden ist und eine große Stoßeinwirkung auf das Zungenstück zu dem Zeitpunkt ausgeübt wird, wenn die Kugel auf dem Zungenstück aufläuft, so dass sich nicht nur das Zungenstück aufgrund aufeinanderfolgendem Gebrauch verformt, sondern auch jedes Mal ein Kollisionsgeräusch erzeugt wird, wenn die Kugel auf dem Zungenstück aufläuft.
In der Zwischenzeit wurde, als ein Mittel zum Trennen der Kugel von der Kugellaufrille der Gewindespindel, ohne das oben erwähnte Zungenstück zu benutzen, ein Verfahren vorgeschlagen, in dem die Laufrichtung der Kugel in der Kugelführungsbahn ein wenig verlagert wird in Bezug zu der Kugellaufrille der Gewindespindel und die Kugel bis zu der äußeren Umfangsfläche der Gewindespindel getrennt wird, indem Gebrauch von der inneren Umfangsfläche der Gewindespindel gemacht wird und dann die Kugel bis zu der äußeren Umfangsfläche der Gewindespindel getrennt wird, wobei die Kugel innerhalb von jedem der Richtungsänderungslaufbahnen aufgenommen wird (siehe US-Patentschrift 4,148,226).
Die 13 und 14 zeigen eine Kugelgewindespindel, die in der oben genannten US-Patentschrift offenbart ist. Diese Kugelgewindespindel umfasst eine Gewindespindel 101, die über eine schraubenförmige Kugellaufrille 102 verfügt, die auf deren Außenseite gebildet ist, eine Spindelmutter 104, die auf der Innenseite eine schraubenförmige Traglaufrille 107 besitzt, die der Kugellaufrille 102 gegenübersteht, und eine Kugelrücklaufbahn 106, die entlang der Achse der Gewindespindel 101 verläuft, ein Paar Abschlusskappen 109, 109 die an beiden Achsenenden der Spindelmutter 104 festgemacht sind und von denen jede eine Richtungsänderungslaufbahn 113 besitzt, um eine Verbindung zwischen der Traglaufrille 107 und der Kugelrück laufbahn 106 und einer Anzahl von Kugeln 100 herzustellen, die zwischen der Traglaufrille 107 und der Kugellaufrille 102 laufen, während sie darauf eine Last aufnehmen und durch die Kugelrücklaufbahn 106 und die Richtungsänderungslaufbahnen 113 umlaufen.
Wie in 13(b) dargestellt, wird eine Führungsrille 108, die in Fortsetzung mit der Traglaufrille 107 angeordnet ist, an jedem Ende der Spindelmutter 104 gebildet, und die Kugel 100, die auf der Traglaufrille 107 lief, läuft in die Richtungsänderungslaufbahn 113 an jeder der Abschlusskappen 109. Diese Führungsrille 108 verläuft in einer Ebene, die rechtwinklig zu der Achse der Gewindespindel 101 ist, und während sie der Richtungsänderungslaufbahn von der Traglaufrille nahe kommt, wird ihre Tiefe allmählich größer.
Dementsprechend stimmt im Fall dieser Kugelgewindespindel die Erstreckungsrichtung jeder der Führungsrillen 108, die auf der Spindelmutter 104 geformt sind, nicht mit der Erstreckungsrichtung der Kugellaufrille 102 der Gewindespindel 101 überein, und die Kugel 100, die von der Traglaufrille 107 der Spindelmutter 104 ausrollt, wird allmählich in die Nähe einer Seitenwand der Kugellaufrille 102 durch die jeweilige Führungsrille 108 gezogen und läuft langsam von selbst entlang der Innenrandfläche der Kugellaufrille 102 bis zu der zylindrischen Außenfläche 103 der Gewindespindel 101, so dass es möglich ist, die Kugel 100 ohne Verwendung irgendeines Zungenstücks von der Kugellaufrille 103 zu trennen.
Da die Kugelgewindespindel mit den Führungsrillen 108 jeweils an beiden Enden der Spindelmutter 104 versehen ist, gab es jedoch ein Problem, das es nötigwendig macht, dass, wenn die Spindelmutter 104 hergestellt wird, die Traglaufrille 107 zuerst mit einem vorher festgelegten Steigungswinkel in Bezug zu der Innenfläche der Spindelmutter geformt wird und dann die Führungsrillen 108, fortlaufend mit der Traglaufrille 107, in einer Richtung geformt werden, die rechtwinklig zu der Achse der Gewindespindel ist, was dazu führt, dass es viel Zeit und Arbeit benötigt, um die Spindelmutter 104 zu bearbeiten.
Weiterhin, wo jede der Führungsrillen 108 entlang einer Richtung geformt ist, die rechtwinklig zu der Achse der Gewindespindel 101 ist, kam außerdem ein Problem auf derart, dass es schwierig ist, jede der Führungsrillen 108 zu verbinden, die an beiden Enden der Spindelmutter 104 geformt sind, und jede der Richtungsänderungslaufbahnen 113, die auf den Abschlusskappen 109 geformt sind.
Daher wurde im Fall der herkömmlichen Kugelgewindespindel die Verbindung der Führungsrillen 108 und der Richtungsänderungslaufbahnen 113 derart möglich gemacht, dass, wie in 14 dargestellt, eine im wesentlichen fächerförmige Vertiefung 105 auf jeder der Endoberflächen der Spindelmutter 104 geformt ist, um so einem Ende von jeder der Führungsrillen 108 zu ermöglichen, sich in die Vertiefung 106 zu öffnen, während ein Vorsprung 110, der in die Vertiefung 105 passt, auf jeder der Abschlusskappen 109 geformt ist und jede der vorerwähnten Richtungsänderungslaufbahnen 113 auf dem Vorsprung 110 geformt ist.
Die oben beschriebene Struktur hatte jedoch den Nachteil, dass die Abschlussflächen der Spindelmutter 104 und jene der Abschlusskappen 109 kompliziert werden, so dass viel Zeit und Arbeit nötig sind, um sie zu bearbeiten, und die Herstellungskosten steigen.
Außerdem muss die Richtungsänderungslaufbahn 113, wo die Führungsrille 108 der Spindelmutter 104 mit der Richtungsänderungslaufbahn 113 von jeder der Abschlusskappen 109 verbunden ist, parallel zu den Abschlussflächen der Spindelmutter 104 geformt sein, so dass, wenn die Kugel 100 von dem Richtungsänderungslaufbahn 113 auf jeder Abschlusskappe 109 der Kugelrücklaufbahn 106 der Spindelmutter 104 zugeführt wird, die Rollrichtung der Kugel 100 im wesentlichen um 90 Grad geändert werden musste. Folglich wird eine große Widerstandskraft dem Rollen der Kugel 100 entgegengesetzt an der Verbindung der Richtungsänderungslaufbahn 113 und der Kugelrücklaufbahn 106, mit dem Ergebnis, dass nicht nur der glatte Umlauf der Kugel 100 behindert wird, sondern auch die Tendenz besteht, dass ein Kollisionsgeräusch von einer Kugel gegen eine andere erzeugt wird, so dass dadurch die Hochgeschwindigkeitsdrehung der Spindelmutter 104 in Bezug zu der Gewindespindel 101 behindert wird.
Die Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Probleme zu überwinden, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kugelgewindespindel bereitzustellen, die, wenn jede der aus der Kugelführungsbahn rollenden Kugeln in jede der Richtungsänderungslaufbahnen aufgenommen wird, geeignet ist, die Kugel glatt und stoßfrei von einer Kugellaufrille der Gewindespindel zu trennen, ohne ein herkömmliches Zungenstück zu benutzen, und auch geeignet ist, die Spindelmutter außerordentlich einfach zu bearbeiten, wobei dadurch die Herstellungskosten erheblich verringert werden.
US-A-5492036 oder JP-A-6201013 offenbaren beide Kugelgewindespindeln gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6, in denen Kugeln zwischen einer schraubenförmigen Kugelführungsbahn und einer Kugelrücklaufbahn durch Richtungsänderungslaufbahnen, die in Abschlusskappen geformt sind, geführt werden. Diese Anordnungen bringen gewisse Nachteile mit sich.
Nach einem Lösungsvorschlag, stellt die Erfindung eine Kugelgewindespindel bereit, umfassend:
eine Gewindespindel, die eine schraubenförmige Kugellaufrille auf ihrer äußeren Umfangsseite hat; eine Spindelmutter, die mit der Gewindespindel zusammenwirkt und eine schraubenförmige Traglaufrille auf der inneren Umfangsseite hat, um eine schraubenförmige Kugelführungsbahn mit der gegenüberliegenden Kugellaufrille der Gewindespindel zu formen, und die eine Kugelrücklaufbahn entlang einer axialen Richtung hat;
ein Paar Abschlusskappen, die an beiden Enden der Spindelmutter angeordnet sind und jeweils Richtungsänderungslaufbahnen zum Herstellen von Verbindungen der Enden der Kugelführungsbahn und der Kugelrücklaufbahn der Spindelmutter aufweisen; und
eine Anzahl von Kugeln, die in einen Endlosumlaufweg eingefügt sind, der aus dem Kugelführungsbahn, der Kugelrücklaubahn und den Richtungsänderungslaufbahnen gebildet ist, und dessen Kugeln durch den Endlosumlaufweg umlaufen, der Drehung der Gewindespindel relativ zu der Spindelmutter folgend;
wobei jeder der Richtungsänderungslaufbahnen, die an dem Paar Abschlusskappen gebildet ist, umfasst:
eine Führungsrille, welche die Kugeln führt, die aus der Kugelführungsbahn in eine Richtung herausrollen, die sich von einer Richtung unterscheidet, in die sich die Kugellaufrille der Gewindespindel erstreckt; und
ein Kugelführungsloch, das die Kugeln aufnimmt, die von der Kugellaufrille durch die Führungsrille aufgehoben werden, die jede Kugel zu einem Eingang der Kugelrücklaufbahn der Spindelmutter führt;
gekennzeichnet dadurch, dass die Führungsrille die Kugeln führt, die aus dem Kugelführungsbahn in einer progressiven Richtung herausrollen, die durch einen Winkel geneigt ist, der größer als ein Steigungswinkel der Kugellaufrille auf der Gewindespindel ist, um dadurch die Kugeln von der Kugellaufrille entlang der Innenrandfläche der Kugellaufrille anzuheben.
Mit der vorbeschriebenen technischen Anordnung gelangt die aus der Kugelführungsbahn aufgrund von der Drehung der Spindelmutter relativ zu der Gewindespindel rollende Kugel in die Führungsrille, welche die Richtungsänderungslaufbahn bildet. Solch eine Führungsrille führt die Kugel in eine Richtung, die abweicht von der Erstreckungsrichtung für die Kugellaufrille der Gewindespindel, genauer gesagt, die Kugel, die aus der Kugelführungsbahn rollt, wird in eine Richtung geführt, die in Richtung der Achse der Gewindespindel von der Erstreckungsrichtung der Kugellaufrille verlagert wird, so dass die Kugel allmählich in die Nähe einer Seite der Kugellaufrille gezogen wird und zu der äußeren zylindrischen Fläche der Gewindespindel entlang der Innenrandfläche der Kugellaufrille hinaufsteigt, um schließlich von der Kugellaufrille getrennt zu werden, und wird in das Kugelführungsloch befördert, das eine Verbindung zwischen der Führungsrille und dem Kugelrücklaufloch herstellt.
Da die Führungsrille auf jeder der Abschlusskappen als ein Teil der Richtungsänderungslaufbahn geformt ist, ist es nicht notwendig, auf jeweils beiden Enden der Spindelmutter Führungsrillen zu formen, sondern es reicht aus, nur eine Traglaufrille mit einem festgelegten Steigungswinkel auf der Innenrandfläche der Spindelmutter zu formen.
Außerdem, wenn eine solche Führungsrille nur auf jeder der Abschlusskappen geformt ist und nur die Traglaufrille auf der Spindelmutter geformt ist, rollt jede der Kugeln, die durch die Kugelführungsbahn gerollt ist, aus der Abschlussfläche der Spindelmutter entlang der Kugellaufrille der Gewindespindel heraus, so dass, selbst wenn jede der Abschlussflächen der Spindelmutter eben gemacht wird, um sich so im rechten Winkel mit der Achse der Spindelmutter zu kreuzen, die Kugel auf einfache Weise von der Kugelführungsbahn zu der Führungsrille übertragen werden kann. Dementsprechend kann die Form der Spindelmutter und jene der Abschlusskappen, die die Spindelmutter berühren, vereinfacht werden, so dass dadurch die Herstellungskosten vermindert werden.
Andererseits wird die Kugel innerhalb der Führungsrille allmählich von der Kugellaufrille getrennt, wenn sie auf der Innenrandfläche jener Rille rollt, so dass die Kugel sich immer noch in Kontakt mit der Gewindespindel befindet. Demgemäß ist es beim Zuführen der Kugel von der Führungsrille zu dem tunnelförmigen Kugelführungsloch notwendig, die Kugel von der Gewindespindel in das Kugelführungsloch aufzuheben und dort, wo ein solches Aufnehmen nicht reibungslos abläuft, läuft die Kugel gegen den Eingang des Kugelführungslochs, wobei dadurch das reibungslose Rollen der Kugel behindert wird. So ist es aus dieser Sicht vorzuziehen, dass ein Aufnahmevorrichtungs abschnitt, der allmählich die Führungsrille von beiden Seiten deren Weite entlang der fortschreitenden Richtung der Kugel bedeckt, die aus dem Kugelführungsbahn herausgerollt wird, bereitgestellt wird, so dass die Kugel, die von der Kugellaufrille getrennt ist, dazu gebracht wird, weg von der Gewindespindel mittels des Aufnahmeabschnitts zu laufen, wobei dadurch die Kugel innerhalb der Führungsrille gelangt.
Mit einer Struktur, wobei die Kugel, die von dem Kugelführungsbahn herausgerollt wird, in eine Richtung geführt wird, die in Richtung der Achse der Gewindespindel aus der Erstreckungsrichtung der Kugellaufrille verschoben ist, ist es möglich, den Ausgang der Kugelführungsrille ausreichend von dem Eingang des Kugelrücklauflochs zu trennen und das Kugelführungsloch zu formen, das sich von der Kugelführungsrille bis zu dem Kugelrücklaufbahn zu einem kurvenförmigen Weg mit einem großen Krümmungsradius erstreckt, wobei dadurch ermöglicht wird, die fortlaufende Richtung der Kugel, die durch das Kugelführungsloch führt, allmählich um einen Betrag zu verändern, der dem oben genannten Krümmungsradius entspricht. Folglich rollt die Kugel glatt, selbst wenn die Kugel mit hoher Geschwindigkeit durch das Kugelführungsloch rollt, so dass es zum Beispiel vorteilhaft ist, wenn sich die Spindelmutter mit Hochgeschwindigkeit relativ zu der Gewindespindel dreht. Wenn die Kugel durch die Führungsrille in die Richtung, die rechtwinklig zu der Achse der Gewindespindel ist, gelenkt würde, würden der Ausgang der Führungsrille und das Kugelrücklaufloch einander näher kommen, was dazu führen würde, dass das Kugelführungsloch, das die Verbindung zwischen der Kugelführungsrille und dem Kugelrücklaufloch der Spindelmutter herstellt, es erforderlich macht, schnell die Rollrichtung der Kugel um im wesentlichen 90 Grad zu ändern, so dass dort eine Gefahr entstehen würde, das reibungslose Rollen der Kugel zu behindern.
Wenn die Richtungsänderungslaufbahn, welche die Kugellaufrille und das Kugelführungsloch umfasst, gebildet wird, ist es vorzuziehen, sie zu formen, indem ein Paar Rücklaufplatten verbunden werden, da, wenn sie durch eine Kombination aus dem Paar Rücklaufplatten geformt wird, es möglich ist, problemlos eine kompliziert kurvenförmigen Richtungsänderungslaufbahn herzustellen.
Zudem ist, wenn solch eine Richtungsänderungslaufbahn durch das Paar Rücklaufplatten geformt wird, eine der beiden vorzugsweise in die Spindelmutter integriert. Jede der Rücklaufplatten kann praktisch derart geformt werden, dass, nachdem eine Spindelmutter (als ein Kern) in eine Form eingesetzt wurde, ein Harzmaterial in die Form eingespritzt wird, so dass das Harzmaterial auf die Spindelmutter gefüllt wird. So kann, wenn die Rücklaufplatte integral mit der Spindelmutter geformt wird, die Anzahl der Teile verringert werden, um die Anzahl von Zusammenbauschritten zu verkleinern, so dass die Traglaufrille der Spindelmutter und die Kugelführungsrille, die auf der Rücklaufplatte geformt sind, dauerhaft auf der selben Ebene verbunden sein können und das glatte, reibungslose Rollen der Kugel erwartet werden kann.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht eine Kugelgewindespindel vor, umfassend:
eine Gewindespindel, die eine schraubenförmige Kugellaufrille auf ihrer äußeren Umfangsseite hat; eine Spindelmutter, die mit der Gewindespindel zusammenwirkt und eine schraubenförmige Traglaufrille auf der inneren Umfangsseite hat, um eine schraubenförmige Kugelführungsbahn mit der gegenüberliegenden Kugellaufrille der Gewindespindel zu formen, und die eine Kugelrücklaufbahn entlang einer axialen Richtung hat;
ein Paar Abschlusskappen, die an beiden Enden der Spindelmutter angeordnet sind und jeweils Richtungsänderungslaufbahnen zum Herstellen von Verbindungen der Enden der Kugelführungsbahn und der Kugelrücklaufbahn der Spindelmutter aufweisen; und
eine Anzahl von Kugeln, die in einen Endlosumlaufweg eingefügt sind, der aus dem Kugelführungsbahn, der Kugelrücklaubahn und den Richtungsänderungslaufbahnen gebildet ist, und dessen Kugeln durch den Endlosumlaufweg umlaufen, der Drehung der Gewindespindel relativ zu der Spindelmutter folgend;
wobei jeder der Richtungsänderungslaufbahnen, die an dem Paar Abschlusskappen gebildet ist, umfasst:
eine Führungsrille, die so geformt ist, dass sie der Kugellaufrille der Gewindespindel gegenüberliegt und die Kugeln führt, die aus der Kugelführungsbahn herausrollen; und
ein Kugelführungsloch, um die Kugeln zu führen, die aus der Kugellaufrille der Gewindespindel gehoben sind und in der Führungsrille aufgenommen werden, hin zu einem Eingang der Kugelrücklaufbahn der Spindelmutter;
gekennzeichnet dadurch, dass jeder dieser Richtungsänderungslaufbahnen einen Kugelaufnahmeabschnitt aufweist, der so geformt ist, dass er die Führungsrille von beiden Seiten ihrer Breite bedeckt entlang der Laufrichtung der Kugeln, die aus der Kugelführungsbahn herausrollen, wobei der Kugelaufnahmeabschnitt so angeordnet ist, dass er sich näher in Richtung Gewindespindel erstreckt als die Mitte der Kugeln, die innerhalb der Kugellaufrille rollen, und jede Kugel von der Kugellaufrille aufhebt, wenn sie weiterläuft, um sie in der Führungsrille aufzunehmen.
Wo der oben genannte Kugelaufnahmeabschnitt vorgesehen ist, wenn er näher an die Gewindespindel angeordnet ist als an die Mitte der Kugel, die in der Kugellaufrille rollt, läuft die Kugel, die aus dem Kugelführungsbahn herausgerollt ist, allmählich auf den Kugelaufnahmeabschnitt von beiden Seiten der Kugellaufrichtung, damit sie in die Kugelführungsrille Eingang findet, so dass die Kugel von der Kugellaufrille nur durch die Einwirkung des Kugelaufnahmeabschnitts getrennt werden kann. In diesem Fall ist es für die Kugelführungsrille nicht notwendig, die Kugel in eine Richtung zu führen, die sich von der Erstreckungsrichtung der Kugellaufrille unterscheidet, jedoch kann die Kugelführungsrille in entgegengesetzter Beziehung mit der Kugellaufrille angeordnet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittdarstellung einer Kugelgewindespindel nach einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Seitenansicht der Kugelgewindespindel, die in 1 dargestellt wird;
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils der Kugelgewindespindel, der in 1 dargestellt ist, insbesondere eine Richtungsänderungslaufbahn, die in der Kugelgewindespindel vorgesehen ist;
4 ist eine Seitenansicht der Kugelgewindespindel, die in 3 dargestellt ist;
5 ist eine Explosionsdarstellung eines Zustands, in dem eine Spindelmutter und ein Paar Abschlussklappen befestigt sind;
6(a) ist eine Vorderansicht ein Schutzgehäuse, das jedes der beiden Abschlusskappen, die in 5 dargestellt sind, formt, 6(b) ist eine Schnittdarstellung entlang den b-b Linien der 6(a), und 6(c) ist eine Rückansicht des Schutzgehäuses;
7(a) ist eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie ein Paar Rücklaufplatten, die jede der in 6 dargestellten Abschlusskappen bilden, befestigt sind, und 7(b) ist eine Seitenansicht davon;
8(a) ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Platte, die Bestandteil der Rücklaufplatte, die in 7 dargestellt ist, formt, 8(b) ist eine Vorderansicht davon und 8(c) ist eine Seitenansicht davon;
9(a) ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Platte, die Bestandteil der Rücklaufplatte ist, die in 7 dargestellt wird, 9(b) ist eine Vorderansicht davon und 9(c) ist eine Seitenansicht davon;
10(a) bis 10(g) sind Schnittdarstellungen entlang der a-a Linie, der b-b Linie, der c-c Linie, der d-d Linie, der e-e Linie, der f-f Linie und der g-g Linie von 4;
11 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils einer Kugelgewindespindel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, besonders ein Richtungsänderungslaufbahn, die in der Kugelgewindespindel vorgesehen ist;
12(a) bis 12(g) sind Schnittdarstellungen des wesentlichen Teils, das in 11 dargestellt ist, als es den Linien entlang mitgenommen wird, die denen entsprechen, die in 4 dargestellt sind;
13(a) ist eine Vorderansicht einer herkömmlichen Kugelgewindespindel (oder einer Kugelmutter- und Gewindespindelanordnung), die in der US-Patentschrift 4,148,226 offenbart wird, und 13(b) ist eine Schnittdarstellung davon; und
14 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Stadium zeigt, in dem eine Spindelmutter und Abschlussplatten der herkömmlichen Kugelgewindespindel, die in 13 dargestellt ist, befestigt sind.

1: Kugelgewindespindel;
2: Kugellaufrille;
3: Gewindespindel;
4: Traglaufrille;
5: Spindelmutter;
6: Kugel;
7: Kugelführungsbahn;
9: fester Abschnitt;
10: Kugelrücklaufbahn;
11: Abschlusskappe;
11A: Konkaver Abschnitt;
60: Kugelreihe;
12: Richtungsänderungslaufbahn;
13: Führungsrille;
13A: Kugeleingang;
14: Rillenboden;
15: Innenrandfläche der Rille;
16: Äußerer Durchschnittabschnitt;
17: Kugelaufnahmeabschnitt;

θ₀: Steigungswinkel von Gewindespindelnrille;
θ₁: Neigungswinkel der Kugelführungsrille;
h: Öffnungsbreite; und
18: Kugelführungsloch.

Ausführungsbeispiel
Die Kugelgewindespindel der Erfindung wird detailliert mit Bezug auf die beleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung.
Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst die Kugelgewindespindel 1 eine Gewindespindel 3, die eine schraubenförmige Kugellaufrille 2 auf der Außenrandfläche besitzt und eine Spindelmutter 5, die auf der Innenrandfläche eine Traglaufrille 4 hat, die der Kugellaufrille 2 entspricht, wobei eine schraubenförmige Kugelführungsbahn 7, die es einer Anzahl von Kugeln 6 erlaubt, sich darin frei zu drehen, zwischen den Rillen 4 und 2 geformt ist. Die Spindelmutter 5 ist im wesentlichen zylindrisch geformt, wobei sie über einen Flansch 8 und einen festen Abschnitt 9 verfügt, der mit einer Kugelrücklaufbahn 10 ausgestattet ist, die dort hindurch in die Achsenrichtung verläuft, während gleichzeitig ein Paar Abschlusskappen 11 jeweils an beide Abschlussflächen der Spindelmutter 5 angebracht sind. Die Abschlusskappen 11 werden innen drin mit Richtungsänderungslaufbahnen 12 bereitgestellt, was eine Verbindung zwischen den Enden der Kugelführungsbahn 7 und den Enden der Kugelrücklaufbahn 10 herstellt, was zur Bildung eines Endlosumlaufwegs für die Kugeln 6 führt, indem die Paare Abschlusskappen 11 an der Spindelmutter 5 befestigt werden.
Das heißt, jede der Kugeln 6, die aus dem Kugelführungsbahn 7 aufgrund der Bewegung von Spindelmutter 5 in Bezug zu der Gewindespindel 3 herausgerollt sind, wird der Kugelrücklaufbahn 10 durch die Richtungsänderungslaufbahn 12 zugeführt, die innerhalb der anderen Abschlusskappe 11 geformt ist, und nachdem sie durch den Kugelrücklaufbahn 10 gerollt ist, wird die Kugel wieder in der Kugelführungsbahn 7 durch die Richtungsänderungslaufbahn 12 in der anderen Abschlusskappe 11 eingeführt. Die Kugelgewindespindel gemäß dieser Ausführungsform besitzt zwei Reihen 60, 60 umlaufende Kugeln, die darin eingebaut sind, und die Kugeln von jeder der Reihen zirkulieren jeweils durch getrennte Endlosumlaufwege. Da die umlaufenden Strukturen für die Kugelreihen 60, 60 dieselben sind, wird nur eine von ihnen weiter unten beschrieben.
Wie in 3 und 4 dargestellt, umfasst jeder der Richtungsänderungslaufbahnen 12 eine Führungsrille 13, damit jede der Kugeln 6, die aus einem Ende der Kugelführungsbahn 7 herausgeschoben wird aufgrund der Bewegung der Spindelmutter 5 in Bezug zu der Gewindespindel 3, radial äußerlich von der Innenseite der Kugellaufrille 2 der Gewindespindel 3 bis zu dem äußeren Durchmesserabschnitt 16 getrennt wird, und ein tunnelförmiges Kugelführungsloch 18, um die Kugel 6 von der Kugellaufrille 2 zu dem Eingang des Kugelrücklaufbahn 10 der Spindelmutter 5 zu führen.
Ein Ende der vorgenannten Führungsrille 13 wird in die selbe Phase gesetzt wie die schraubenförmige Kugellaufrille 2 der Gewindespindel 3 bei einem Eingang 13A und wird in Verbindung mit einem Ende der Traglaufrille 4 der Spindelmutter 5 gehalten, während das andere Ende der Führungsrille 13 mit dem Kugelführungsloch 18 verbunden ist, so dass die Kugel 6, die von einem Ende der Kugelführungsbahn 7 herausgerollt wird, nachdem sie durch die Traglaufrille 4 der Spindelmutter 5 gerollt ist, in Richtung des Kugelführungslochs 18 rollt, indem sie durch die Führungsrille 13 geführt wird. Wie in 3 dargestellt, ist die Kugellaufrille 2 so geformt, dass sie sich mit einem Steigungswinkel θ₀ in Bezug zu einer Ebene neigt, die sich rechtwinklig zu der Achse der Gewindespindel 3 verhält, aber die Führungsrille 13 sich mit einem Winkel θ₁ mit Neigung, die größer ist als der Steigungswinkel θ₀, neigt, so dass die Kugel 6, die aus der Kugelführungsbahn 7 herausgerollt ist, in eine Richtung geführt wird, die eher in Richtung der Achse der Gewindespindel als einer Verlängerungsrichtung der Kugellaufrille 2 verschoben wird.
Außerdem ist zwischen der Führungsrille 13 und der Gewindespindel 3 ein Kugelaufnahmeabschnitt 17 gebildet, der allmählich die Führungsrille 13 von beiden Seiten der Breite davon entlang der Erstreckungsrichtung der Kugel 6 bedeckt, die von der Kugelführungsbahn 7 herausgerollt ist und aufgrund der Anwesenheit solch einer Kugelführungsrille 13 wird die Kugel 6 aus der Kugellaufrille 2 der Gewindespindel 3 dazu gebracht, die Gewindespindel 3 zu verlassen, um so von der Führungsrille 13 aufgefangen zu werden. Wie in 4 dargestellt, ist die Richtung, in die der Kugelaufnahmeabschnitt 17 die Kugel 6 an den Eingang 13A der Führungsrille 13 führt, die tangentiale Richtung der Innenrandfläche von jeder der Abschlusskappen 11, deren Richtung die selbe ist wie die Richtung, in die die Kugel 6 aus dem Kugelführungsbahn 7 herausrollt.
5 zeigt die Abschlusskappen 11, wobei jede von ihnen mit der Richtungsänderungslaufbahn 12 versehen ist. Wie aus dieser Figur klar ersichtlich ist, umfasst jede der Abschlusskappen 11, die an beiden Enden der Spindelmutter 5 befestigt sind, ein Paar von ersten und zweiten Rücklaufplatten 12, die die oben genante Richtungsänderungslaufbahn 12 bilden, und ein Schutzgehäuse 19, die an einem Ende der Spindelmutter 5 zu befestigen ist und die Rücklaufplatten hält.
Wie in 6 gezeigt, ist das Schutzgehäuse 19 mit einer Durchgangsbohrung 19a versehen, durch die die Gewindespindel 3 führt wie in dem Fall der Spindelmutter 5, und zwei im wesentlichen fächerförmigen Abschnitte 11A zur Aufnahme der Rücklaufplatten 12 sind geformt, um in Sandwichbauweise die Durchgangsbohrung 19a dazwischen zu nehmen. Außerdem ist auf der Innenumfangsfläche der Durchgangsbohrung 19a ein Einführungsweg 4a geformt, um die Kugel 6 von der Traglaufrille 4 der Spindelmutter 5 zu der Richtungsänderungslaufbahn 12 zu führen, einschließlich der Rücklaufplatten. Der Einführungsweg 4a ist mit demselben Abstand wie die Traglaufrille 4 der Spindelmutter 5 geformt und etwas größer als die Traglaufrille 4, so dass keine Querlast oder Axiallast auf die Kugel 6 einwirkt.
Außerdem ist, wie in 7 dargestellt, jede der in die konkaven Abschnitte 11A des Schutzgehäuses 19 anzubringenden Rücklaufplatten 12 aus einem Paar von ersten und zweiten Platten 12A und 12B geformt, die in die konkaven Abschnitte 11A in einem überlappten Zustand eingefügt sind, und durch Überlappen dieser Platten ist die Richtungsänderungslaufbahn 12 vervollständigt. Die Platten 12A und 12B sind durch Spritzgießen eines synthetischen Harzmaterials geformt und, wie in 8 und 9 dargestellt, im wesentlichen halbrunde Rillen 121 und 122, die die Richtungsänderungslaufbahn 12 entlang der Längsrichtung in Hälften teilen, sind jeweils auf der Oberfläche der ersten Platte 12A und der Rückfläche der zweiten Platte 12B geformt.
Wie in 7 dargestellt, erstreckt sich die Richtungsänderungslaufbahn 12 in die tangentiale Richtung der Durchgangsbohrung 19a des Schutzgehäuses 19 auf der Innendurchmesserseite der Rücklaufplatten 12, während sie in Richtung der Oberfläche der ersten Platte 12A bis auf deren Außendurchmesserseite ragt. Dementsprechend wird die Kugel 6, nachdem sie entlang der Traglaufrille 4 der Spindelmutter 5 gerollt ist, glatt in die Richtungsänderungslaufbahn 12 durch den Einführungsweg 4a des Schutzgehäuses 19 eingeführt, während die Laufrichtung der Kugel 6 von der Querrichtung der Spindelmutter 5 in die Axialrichtung innerhalb der Richtungsänderungslaufbahn 12 geändert wird, so dass die Kugel 5 dem Kugelrücklaufbahn 10 der Spindelmutter 5 reibungslos zugeführt wird.
Außerdem sind, wie in 7 bis 9 dargestellt, auf den Oberflächen der ersten und zweiten Platten 12A und 12B halbrunde Vorsprünge 123 und 124 in Übereinstimmung mit dem Richtungsänderungslaufbahn 12 geformt, so dass, wenn die erste Platte 12A und die zweite Platte 12B überlappt sind, diese Vorsprünge 123 und 124 zusammen eine Platzierungsnabe 125 an einem Ende der Richtungsänderungslaufbahn 12 vervollständigen.
Dann sind die erste und zweite Platte 12A und 12B (wobei die Platte 12B zuerst eingefügt wird) in jeden der konkaven Abschnitte 11A des Schutzgehäuses 19 eingefügt, und das Schutzgehäuse 19 ist dann an die Gewindewelle 5 festgemacht, damit so die erste Platte 12A in Kontakt mit der Spindelmutter 5 kommt, wobei dadurch das Befestigen des Schutzgehäuses 12 an die Spindelmutter 5 vervollständigt wird. So ist, wie in 1 dargestellt, die Kugelführungsbahn 7 und die Kugelrücklaufbahn 10 zusammen angeschlossen, damit sie so miteinander durch die Richtungsänderungslaufbahn 12 in Verbindung gehalten werden, wobei dadurch ein Endlosumlaufweg für jede der Kugeln 6 vervollständigt wird. In diesem Fall wird durch Befestigen der Platzierungsnabe 125, die auf der Rücklaufplatte 12 in einen konkaven Abschnitt 10b geformt ist, der an jedem Ende der Kugelrücklaufbahn 10 der Spindelmutter geformt ist, die Lage betreffende Beziehung zwischen der Spindelmutter 5 und jede der Abschlusskappen 11 optimiert und das reibungslose Rollen der Kugel 6 zwischen dem Kugelrücklaufbahn 10 und den Richtungsänderungslaufbahnen 12 gesichert.
Es sollte angemerkt werden, dass, obwohl in der unmittelbaren Ausführungsform die erste und zweite Platte 12A und 12B getrennt von dem Schutzgehäuse 19 geformt sind, die zweite Platte 12B, die tief in den konkaven Abschnitt 11A passt, integral mit dem Schutzgehäuse 19 gemacht werden kann. Außerdem kann die erste Platte 12A auch untrennbar mit der Spindelmutter 5 auf eine Art befestigt sein, dass, nachdem die Spindelmutter 5 als ein Zentrum in eine Form eingefügt wurde, ein synthetisches Harzmaterial auf jede der Abschlussflächen der Spindelmutter 5 durch Spritzgießen gefüllt wird. So ist es mit solch einer Struktur möglich, die Richtungsänderungslaufbahn 12 fortlaufend für die Kugel 6 und die Traglaufrille 4 der Spindelmutter 5 zu formen, so dass kein Höhenunterschied bei dem Verbindungsabschnitt von sowohl dem Weg als auch der Rille besteht, wobei dadurch der Umlauf der Kugel 6 geglättet wird.
10(a) bis 10(f) sind abgebildet, um einen Zustand darzustellen, in dem die Kugel 6, die aus dem Kugelführungsbahn 7 herausgerollt ist, durch die Führungsrille 13 läuft und in dem Kugelführungsloch 18 aufgefangen wird, und diese Figuren zeigen jeweils die Bedingungen der Kugel 6 in Abschnitten entlang der a-a Linie, der b-b Linie, der c-c Linie, der d-d Linie, der e-e Linie und der f-f Linie von 4.
Wie in diesen Figuren dargestellt, ist die oben genannte Führungsrille 13 so geformt, dass sie halbkreisförmig ist, so dass im Wesentlichen die Hälfte der Kugel 6 an dem Eingang 13A bedeckt ist, während die Tiefe der Rille 13 allmählich größer wird, wenn sie dem Kugelführungsloch 18 nahe kommt, und die Kugel 6, die von dem Kugelführungsbahn 7 herausrollt, wird veranlasst, die Kugellaufrille 2 der Gewindespindel 3 zu verlassen. Gleichzeitig wird an beiden Seitenenden der Öffnung der Führungsrille 13 mit Bezug zu der Gewindespindel 3 der oben genannte Kugelaufnahmeabschnitt 17 bereitgestellt, der so geformt ist, dass das Maß (oder der Winkel) des Vorsprungs des Aufnahmeabschnitts 17 allmählich ansteigt, während er sich bis nahe an das Kugelführungsloch 18 von dem Eingang 13A der Führungsrille 13 aus erstreckt, während die Breite der Öffnung der Rille 13 mit Bezug zu der Gewindespindel allmählich klein wird und schließlich der Aufnahmeabschnitt 17 die Führungsrille 13 im Wesentlichen bedeckt. Die Kontaktfläche des Aufnahmeabschnitts 17 hat mit Bezug auf die Kugel 6 die Form eines Kreisbogens, der fortlaufend mit der Innenrandfläche der Führungsrille 13 ist, und die Schnittkonfiguration der Führungsrille 13 ändert sich von halbkreisförmig zu völlig kreisförmig, so dass sie im Wesentlichen bei ihrer Verbindung mit dem Eingang 13A mit dem Kugelführungsloch 18 völlig kreisförmig wird.
Im Fall der Kugelgewindespindel 1 gemäß der unmittelbaren Ausführungsform, die die oben genannte Führungsrille 13 besitzt, rollt die Kugel 6, wenn sich die Gewindespindel 3 und die Spindelmutter 5 relativ zueinander drehen, aus einem Ende der Kugelführungsbahn 7 heraus und hinein in die Richtungsänderungslaufbahn 12, welche eine Verbindung zwischen dem Kugelführungsbahn 7 und dem Kugelrücklaufbahn 10 herstellt.
Die Kugel 6, die in die Richtungsänderungslaufbahn 12 hineingerollt ist, hat ihre fortlaufende Richtung, die von der Verlängerungsrichtung der Kugellaufrille 2 in Richtung der Achse der Gewindespindel 3 verschoben ist, so dass die Kugel 6, wie in 10(a) bis 10(c) dargestellt, zu einer Seite der Kugellaufrille 2 bewegt wird, wenn sie gegen die Innenrandfläche 13a der Führungsrille 13 gestoßen wird und sich von der Kugellaufrille 2 entlang deren Innenrandfläche abhebt. Dann wird die Kugel 6, wie in 10(d) dargestellt, durch den Aufnahmeabschnitt 17, der an beiden Seiten der Öffnung der Führungsrille 13 geformt ist, um von innerhalb der Kugellaufrille 2 getrennt zu werden, in die Führungsrille 13 aufgenommen und sie wird, wie in 10(e) bis 10(f) dargestellt, von der Führungsrille 13 zu dem Kugelführungsloch 18 befördert.
Gemäß der Kugelgewindespindel in der beschriebenen Ausführungsform, in der die Kugel 6 zwischen der Spindelmutter 5 und jeder der Abschlusskappen 11 weitergeleitet wird, ist nur die Traglaufrille 4 eines festgelegten Steigungswinkels auf der Innenrandfläche der Spindelmutter 5 geformt, und außerdem wird, da beide Enden der Traglaufrille 4 an den axialen Abschlussflächen der Spindelmutter 5 offen gehalten werden, das Schleifen der Traglaufrille mit Bezug zu der Spindelmutter äußerst leicht, und es ist möglich, die Spindelmutter 5 leicht und preiswert herzustellen.
Außerdem ist es mit der Struktur, mit der die Führungsrille 13 auf jeder der Abschlusskappen 11 geformt ist und die Enden der Traglaufrille 4 an den Abschlussflächen der Spindelmutter 5 offen gehalten werden, die Kugel 6, die durch den Kugelführungsbahn 7 gerollt ist, von den Abschlussflächen der Spindelmutter 5 weg entlang der Kugellaufrille 2 der Gewindespindel 3 befördert, so dass es, selbst wenn die Abschlussfläche der Spindelmutter 5 eben geformt und rechtwinklig zu der Achse der Spindelmutter 5 ist, möglich geworden, die Kugel 6 mit Leichtigkeit zu der Führungsrille auf der Seite von jeder der Abschlusskappen 11 weiter zu leiten.
Dementsprechend wird es möglich, die Spindelmutter 5 und die Abschlusskappen 11 zu bearbeiten, während sie miteinander in Kontakt sind, wobei es dadurch ermöglicht wird, sie noch preiswerter herzustellen.
Andererseits ist die Kugellaufrille 2 der Gewindespindel 3 in der Form eines gotischen Bogens durch ein Paar Kugellaufflächen 2a und 2b geformt, aber in dem Verlauf, in dem sich die Kugel 6 von der Kugellaufrille 2 der Gewindespindel 3 erhebt, ist die Kugel 6 zwischen einer der Kugellaufflächen 2a und der Innenrandfläche 13a der Führungsrille 13 eingeschoben, die dazu gegenüber liegt und die Kugel 6 erhebt sich von der Kugellaufrille 2, wenn sie auf der Kugellauffläche 2a in die Höhe steigt, wie in 10(b) und 10(c) dargestellt.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Kugel 6 an dem Eingang 13A der Führungsrille 13 zwischen der Lauffläche 2a der Kugellaufrille 2 und der Innenrandfläche 13a der Führungsrille 13 eingeschlossen (siehe 10(a)), aber sogar innerhalb der Kugelführungsbahn 7 ist die Kugel 6 auch in Kontakt mit der Gewindespindel 3, der Kugellaufrille 2 und der Traglaufrille 4 der Spindelmutter 5, so dass die Kugel 6, die von der Kugelführungsbahn 7 herausgerollt ist, zwischen der Führungsrille 13 und der Kugellaufrille 2 eintritt, wobei sie ihren Kontakt mit dem Kugelführungsbahn 7 beibehält. Dementsprechend ist es möglich, die Kugel 6 glatt von der Kugelführungsbahn 7 in Richtung Richtungsänderungslaufbahn 12 weiter zu leiten.
Außerdem wird die Kugel 6 in der Führungsrille 13 aufgenommen, während sie auf dem Aufnahmeabschnitt 17 läuft, aber da der Aufnahmeabschnitt 17 die Kugel 6 aufhebt, während er die Kugel 6 von beiden Seiten stützt, läuft die Kugel 6 nie von vorne gegen den Aufnahmeabschnitt 17, und sogar in einem Fall, wo die Kugel 6 mit hoher Geschwindigkeit rollt, ist es nicht notwendig, sich über die Verformung und Beanspruchung des Aufnahmeabschnitts 17 zu sorgen. Dementsprechend kann der glatte, reibungsfreie Umlauf der Kugel 6 für eine verlängerte Zeitspanne aufrechterhalten werden. Da die Kugel 6 innerhalb der Führungsrille 13 durch die Führungsrille 13 in Richtung des Kugelführungslochs 18 vorwärts kommt, vergrößert sich außerdem die Kontaktfläche der Kugel 6 mit dem Aufnahmeabschnitt 17 allmählich, so dass die Kraft der Kugel 6, die auf den Aufnahmeabschnitt 17 einwirkt, sich über einen weiten Bereich verteilt und es möglich wird, den Bruch des Aufnahmeabschnitts 17 zu verhindern.
Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform der Neigungswinkel θ₁ der Führungsrille 13 größer vorgesehen als der Steigungswinkel θ₀ der Gewindespindel 3, das heißt die fortlaufende Richtung (Laufrichtung) der Kugel 6 innerhalb der Führungsrille 13 ist in Richtung der Achse der Führungsrille 13 von der Verlängerungsrichtung der Kugellaufrille 2 verschoben, so dass, wie in 3 dargestellt, das Kugelführungslochs 18, das die Verbindung zwischen dem Ausgang der Führungsrille 13 und der Kugelrücklaufbahn 10 der Spindelmutter 5 herstellt, einen kurvenförmigen Weg von einem vergleichsweise großen Krümmungsradius machen kann. Die Kugel 6, die innerhalb des Kugelführungslochs 18 rollt, kommt in Gang, wenn sie durch die nächste Kugel, die folgt, der Reihe nach vorangetrieben wird, aber wenn das Kugelführungsloch 18 so gerade wie möglich geformt ist, kann der Druck der fortlaufenden Kugel wirksamer übertragen werden, wobei dadurch die Bewegung der Kugel innerhalb des Kugelführungslochs 18 geglättet wird. Wenn das Kugelführungsloch 18 zu einem kurvenförmigen Weg mit einem längeren Krümmungsradius geformt ist, um so allmählich die fortlaufende Richtung der Kugel 6 zu ändern, ist es dementsprechend möglich, den Umlauf der Kugel 6 zu glätten.
Da das Kugelführungsloch 18 tunnelförmig ist, ist es außerdem möglich, Geräusche wirksam zu vermeiden, die aufgrund des Rollens von der Kugel 6, die aus den Abschlusskappen 11 entweicht, erzeugt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Laufrichtung der Kugel 6, die aus dem Kugelführungsbahn 7 herausrollt, eher in Richtung der Achsenrichtung der Gewindespindel 3 verschoben als in Verlängerungsrichtung der Kugellaufrille 2, indem der Neigungswinkel θ₁ von Führungsrille 13 größer als der Steigungswinkel θ₀ der Kugellaufrille 2 festgesetzt wird, aber wenn die Laufrichtung der Kugel 6 von der Verlängerungsrichtung der Kugellaufrille 2 verschoben wird, kann der Neigungswinkel θ₁ der Führungsrille 13 kleiner gesetzt werden als der Steigungswinkel θ₀ der Gewindespindel 3. Das heißt, dass, wenn sich die Kugel 6 von der Kugellaufrille 2 bis zu dem äußeren Durchmesserabschnitt 16 der Gewindespindel 3 trennt, während sie allmählich auf der Innenrandfläche der Kugellaufrille 2 heraufsteigt, der Neigungswinkel θ₁ der Führungsrille 13 größer oder kleiner festgesetzt werden kann als der Steigungswinkel θ₀ der Kugellaufrille 2.
11 und 12 zeigen eine Kugelgewindespindel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In der ersten Ausführungsform wird die Kugel 6 in der Führungsrille 13 in einer Art aufgefangen, dass die Laufrichtung der Kugel 6, die von dem Kugelführungsbahn 7 herausrollt, von der Verlängerungsrichtung der Kugellaufrille 2 verschoben wird, so dass bewirkt wird, dass die Kugel 6 von der Kugellaufrille 2 aufsteigt und durch den Kugelaufnahmeabschnitt 17 aufgenommen wird. Im Gegensatz dazu wird in der zweiten Ausführungsform die Kugel 6, die in der Kugellaufrille 2 gerollt ist, aufgenommen, um in einer Führungsrille 23 von einem Aufnahmeabschnitt 27 von Anfang an aufgenommen zu werden. Es sollte angemerkt werden, dass die Struktur, anders als die Führungsrille 23 und der Aufnahmeabschnitt 27, ansonsten die selbe ist wie in jene in der ersten Ausführungsform, und daher werden die selben Bezugszeichen und Symbole in 11 und 12 benutzt, ohne irgendeine weitere Beschreibung davon zu geben.
In der augenblicklichen Ausführungsform liegt die Führungsrille 23 zum Führen der Kugel, die aus der Kugelführungsbahn 7 zu dem Kugelführungsloch 18 herausrollt, ganz entgegengesetzt zu der Kugellaufrille 2, und die Kugel 6, die in der Führungsrille 23 rollt, wird in die selbe Richtung geführt wie die Verlängerungsrichtung der Kugellaufrille 2, um in das Kugelführungsloch 18 zu rollen. Das heißt, der Neigungswinkel der Kugellaufrille 23 ist derselbe wie der Steigungswinkel θ₀ der Kugellaufrille 2, wie in 11 dargestellt. Dementsprechend versetzt die Kugellaufrille 23, nicht wie die erste Ausführungsform, die Kugel 6 nicht zu einer Seite der Kugellaufrille 2, so dass die Kugel 6, wenn der Kugelaufnahmeabschnitt 27 nicht bereitgestellt ist, sich nicht von der Kugellaufrille 2 trennt. Die Tiefe der Kugellaufrille 23 wird allmählich größer, während sie in die Nähe des Führungsloches 18 kommt, wie im Fall der ersten Ausführungsform.
Andererseits, wie in dem Fall der ersten Ausführungsform, ist zwischen der Kugellaufrille 23 und der Gewindespindel 3 ein Kugelaufnahmeabschnitt 27 geformt, der allmählich die Kugel 6 umgreift, die aus dem Kugelführungsbahn 7 entlang der Laufrichtung der Kugel auf beiden Seiten der Weite der Führungsrille 23 herausrollt, und von diesem Aufnahmeabschnitt 27 wird die Kugel 6, die in der Kugellaufrille 2 rollt, aufgenommen, um in die Führungsrille 23 einzutreten. In der unmittelbaren Ausführungsform wird jedoch aufgrund der Struktur die Kugel 6, die innerhalb der Kugellaufrille 2 platziert ist, nur durch den Aufnahmeabschnitt 27 aufgenommen, dieser Aufnahmeabschnitt 27 wird näher an die Außenrandfläche 16 der Gewindespindel 3 angeordnet, als an die Mitte der Kugel 6, die in der Kugellaufrille 2 rollt. Außerdem ist die Tiefe der Kugellaufrille 2 der Gewindespindel 3 etwas geringer als im Fall der ersten Ausführungsform, um die Interferenz zwischen dem Aufnahmeabschnitt 27 und der Außenrandfläche 16 der Gewindespindel 3 zu vermeiden.
12 zeigt einen Zustand, in dem die Kugel 6, die aus der Kugelführungsbahn 7 herausgerollt ist, durch die Führungsrille 23 läuft und in dem Kugelführungsloch 18 aufgenommen wird, wobei wie in dem Fall der ersten Ausführungsform 12(a) bis 12(f) die Lage (Bedingungen) der Kugel 6 an Abschnitten jeweils entlang der a-a Linie, der b-b Linie, der c-c Linie, der d-d Linie, der e-e Linie und der f-f Linie von 4.
Wie in diesen Figuren gezeigt, ist die Führungsrille 23 halbkreisförmig an dem Eingang 23A gebildet, an dem im wesentlichen die halbe Kugel 6 verborgen ist, während die Tiefe der Rille allmählich größer wird, wenn sie dem Kugelführungsloch 18 nahe kommt, so dass die Kugel 6, die von der Kugelführungsbahn 7 herausgerollt wird, aus der Kugellaufrille 2 der Gewindespindel 3 herausgelangen kann. Andererseits ist an beiden Seiten der Öffnung der Führungsrille 23 mit Bezug zu der Gewindespindel 3 der oben genannte Aufnahmeabschnitt 27 vorgesehen, der so geformt ist, dass der Vorsprungsumfang des Aufnahmeabschnitts 27 allmählich anwächst, während die Führungsrille 23 dem Kugelführungsloch 18 von dem Kugeleingang 13A nahe kommt und die Breite der Öffnung der Führungsrille 23 mit Bezug zu der Gewindespindel allmählich geringer wird, bis der Aufnahmeabschnitt 27 schließlich die Führungsrille 23 im wesentlichen umschließt beziehungsweise bedeckt.
Mit der obigen Struktur steigt aufgrund der Anordnung, dass der Aufnahmeabschnitt 27 geformt ist, um die Kugel 6 allmählich zu bedecken, die aus dem Kugelführungsbahn 7 von beiden Seiten der Breite der Führungsrille 23 entlang der Laufrichtung der Kugel 6 herausgerollt ist, und dass er in Richtung der Gewindespindel 3 von der Mitte der Kugel 6, die in der Kugellaufrille 2 rollt, hervorragt, die Kugel 6, die in die Führungsrille 23 gelangt ist, allmählich an den an beiden Seiten der Rille auf den Aufnahmeabschnitt 27 und wird schließlich von der Kugellaufrille 2 getrennt, um in der Führungsrille 23 aufgenommen zu werden, wie in 12(a) bis 12(c).
In der unmittelbaren Ausführungsform ist die Führungsrille 23, die einen Teil der Richtungsänderungslaufbahn 12 formt, ebenfalls an jeder der Abschlusskappen 11 geformt, so dass nur die Bereitstellung der Traglaufrille 4 auf der Innenrandfläche der Spindelmutter 5 ausreichend ist und außerdem, auch wenn die Abschlussflächen der Spindelmutter 5 eben gemacht sind, um sich so rechtwinklig zu der Achse der Spindelmutter zu überkreuzen, kann die Kugel 6 von dem Kugelführungsbahn 7 auf der Spindelmutter zu der Führungsrille 23 auf jeder der Abschlusskappen 11 weitergeleitet werden, so dass das Bearbeiten der Spindelmutter und der Abschlusskappen, die die Spindelmutter berühren, ziemlich leicht durchgeführt werden, wobei die Herstellungskosten verringert werden.
INDUSTRIELLE VERFÜGBARKEIT
Wie oben beschrieben, ist die Kugelgewindespindel gemäß der Erfindung so aufgebaut, dass die Traglaufrille, die die Kugelführungsbahn zusammen mit der Kugellaufrille der Gewindespindel formt, auf der Innenrandfläche der Spindelmutter geformt ist, und die Führungsrille zum Trennen der Kugel, die aus dem Kugelführungsbahn von der Kugellaufrille der Gewindespindel herausrollt, ist nicht auf der Spindelmutter geformt, sondern auf jeder der Abschlusskappen, so dass die Form der Spindelmutter und die von jeder der Abschlusskappen aufs äußerste vereinfacht werden können, so dass die Herstellungskosten der Kugelgewindespindel scharf reduziert werden können.
Außerdem kann, wenn die Kugel von der Kugellaufrille der Gewindespindel in der Richtungsänderungslaufbahn aufgenommen wird, die Kugel reibungslos (glatt) von der Kugellaufrille getrennt werden, ohne dass ein Zungenstück innerhalb der Kugellaufrille eingefügt wird, wie es bisher gehandhabt wurde, so dass der Umlauf der Kugel reibungslos und geräuschlos durchgeführt werden kann, selbst wenn die Spindelmutter und die Gewindespindel mit Hochgeschwindigkeit in Bezug zueinander gedreht werden.

Claims

Kugelgewindespindel, umfassend: eine Gewindespindel (3), die eine schraubenförmige Kugellaufrille (2) auf ihrer äußeren Umfangsseite hat; eine Spindelmutter (5), die mit der Gewindespindel (3) zusammenwirkt und eine schraubenförmige Traglaufrille (4) auf der inneren Umfangsseite hat, um eine schraubenförmige Kugelführungsbahn (7) mit der gegenüberliegenden Kugellaufrille (2) der Gewindespindel zu formen, und die eine Kugelrücklaufbahn (10) entlang einer axialen Richtung hat; ein Paar Abschlusskappen (11), die an beiden Enden der Spindelmutter (5) angeordnet sind und jeweils Richtungsänderungslaufbahnen (12) zum Herstellen von Verbindungen der Enden der Kugelführungsbahn (7) und der Kugelrücklaufbahn (10) der Spindelmutter (5) aufweisen; und eine Anzahl von Kugeln (6), die in einen Endlosumlaufweg eingefügt sind, der aus dem Kugelführungsbahn (7), der Kugelrücklaubahn (10) und den Richtungsänderungslaufbahnen (12) gebildet ist, und dessen Kugeln (6) durch den Endlosumlaufweg umlaufen, der Drehung der Gewindespindel (3) relativ zu der Spindelmutter (5) folgend; wobei jeder der Richtungsänderungslaufbahnen (12), die an dem Paar Abschlusskappen (11) gebildet ist, umfasst: eine Führungsrille (13), welche die Kugeln (6) führt, die aus der Kugelführungsbahn (7) in eine Richtung herausrollen, die sich von einer Richtung unterscheidet, in die sich die Kugellaufrille (2) der Gewindespindel (3) erstreckt; und ein Kugelführungsloch (18), das die Kugeln (6) aufnimmt, die von der Kugellaufrille (2) durch die Führungsrille (13) aufgehoben werden, die jede Kugel zu einem Eingang der Kugelrücklaufbahn (10) der Spindelmutter (5) führt; gekennzeichnet dadurch, dass die Führungsrille (13) die Kugeln (6) führt, die aus dem Kugelführungsbahn (7) in einer progressiven Richtung herausrollen, die durch einen Winkel (θ₁) geneigt ist, der größer als ein Steigungswinkel (0₀) der Kugellaufrille (2) auf der Gewindespindel (3) ist, um dadurch die Kugeln (6) von der Kugellaufrille (2) entlang der Innenrandfläche (15) der Kugellaufrille (2) anzuheben.
Kugelgewindespindel nach Anspruch 1, wobei ein Kugelaufnahmeabschnitt (17) vorgesehen ist, der die Führungsrille (13) allmählich auf beiden Seiten ihrer Breite entlang der Laufrichtung der Kugeln (6) überdeckt, die aus dem Kugelführungsbahn (7) herausrollen, so dass bewirkt wird, dass die Kugeln (6), die aus der Kugellaufrille (2) gehoben wurden, von der Gewindespindel (3) durch den Aufnahmeabschnitt (17) getrennt werden, um so in der Führungsrille (13) aufgenommen zu werden.
Kugelgewindespindel nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kugelführungsloch (18) die Form eines gekrümmten Weges aufweist mit im wesentlichen konstantem Krümmungsradius.
Kugelgewindespindel nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Richtungsänderungslaufbahn (12) durch Verbinden eines Paars von Rücklaufplatten (12A; 12B) geformt ist.
Kugelgewindespindel nach Anspruch 4, wobei eine des Paars von Rücklaufplatten (12A) integral mit der Spindelmutter (5) geformt ist.
Kugelgewindespindel, umfassend: eine Gewindespindel (3), die eine schraubenförmige Kugellaufrille (2) auf ihrer äußeren Umfangsseite hat; eine Spindelmutter (5), die mit der Gewindespindel (3) zusammenwirkt und eine schraubenförmige Traglaufrille (4) auf der inneren Umfangsseite hat, um eine schraubenförmige Kugelführungsbahn (7) mit der gegenüberliegenden Kugellaufrille (2) der Gewindespindel zu formen, und die eine Kugelrücklaufbahn (10) entlang einer axialen Richtung hat; ein Paar Abschlusskappen (11), die an beiden Enden der Spindelmutter (5) angeordnet sind und jeweils Richtungsänderungslaufbahnen (12) zum Herstellen von Verbindungen der Enden der Kugelführungsbahn (7) und der Kugelrücklaufbahn (10) der Spindelmutter (5) aufweisen; und eine Anzahl von Kugeln (6), die in einen Endlosumlaufweg eingefügt sind, der aus dem Kugelführungsbahn (7), der Kugelrücklaubahn (10) und den Richtungsänderungslaufbahnen (12) gebildet ist, und dessen Kugeln (6) durch den Endlosumlaufweg umlaufen, der Drehung der Gewindespindel (3) relativ zu der Spindelmutter (5) folgend; wobei jeder der Richtungsänderungslaufbahnen (12), die an dem Paar Abschlusskappen (11) gebildet ist, umfasst: eine Führungsrille (13), die so geformt ist, dass sie der Kugellaufrille (2) der Gewindespindel (3) gegenüberliegt und die Kugeln (6) führt, die aus der Kugelführungsbahn (7) herausrollen; und ein Kugelführungsloch (18), um die Kugeln (6) zu führen, die aus der Kugellaufrille (2) der Gewindespindel (3) gehoben sind und in der Führungsrille (13) aufgenommen werden, hin zu einem Eingang der Kugelrücklaufbahn (10) der Spindelmutter (5); gekennzeichnet dadurch, dass jeder dieser Richtungsänderungslaufbahnen (12) einen Kugelaufnahmeabschnitt (17) aufweist, der so geformt ist, dass er die Führungsrille (13) von beiden Seiten ihrer Breite bedeckt entlang der Laufrichtung der Kugeln (6), die aus der Kugelführungsbahn (7) herausrollen, wobei der Kugelaufnahmeabschnitt (17) so angeordnet ist, dass er sich näher in Richtung Gewindespindel (3) erstreckt als die Mitte der Kugeln (6), die innerhalb der Kugellaufrille (2) rollen, und jede Kugel (6) von der Kugellaufrille (2) aufhebt, wenn sie weiterläuft, um sie in der Führungsrille (13) aufzunehmen.