JP2008508478A - ボールねじ伝動装置 - Google Patents

Abstract

ボールねじ伝動装置であって、ボール転動スピンドル（１）と、該ボール転動スピンドル（１）に配置されたスピンドルナット（２）とが設けられており、この場合、ボール（３）が、ボール転動スピンドル（１）とスピンドルナット（２）とのボール溝（４，５）によって仕切られたエンドレスなボール通路（６）にエンドレスに循環可能に配置されており、この場合、ボール通路（６）が、ボール転動スピンドル（１）を螺旋状に取り囲むようにして設けられた負荷区分（７）を有しており、該負荷区分（７）の始端部と終端部とが、負荷なしの戻り区分（８）によりエンドレスに互いに接続されており、この場合、それぞれ少なくとも２つ、多くとも４つのボール（３）が、１つの共通のボールケージ（１０，２２）内に収容されており、この場合、該ボールケージ（１０，２２）のケージポケット（１１）が、それぞれ１つのボール（３）を収容しており、この場合、ボールケージ（１０，２２）が、その軸方向の端部にかつ互いに隣り合ったボール（３）の間に、それぞれボール溝（４，５）内に係合しかつボールケージ（１０，２２）の、ボール（３）に向かい合った側の面に該ボール（３）のための凹状の収容部（１４）を備えたボール受けを有していることを特徴とする、ボールねじ伝動装置。

Description

本発明は、ボールねじ伝動装置に関する。このような形式のボールねじ伝動装置は、回転運動を直線運動に変換する。

たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１００４４４４７号明細書に基づき、ボール転動スピンドルと、このボール転動スピンドルに配置されたスピンドルナットとを備えたボールねじ伝動装置が公知である。ボールは、ボール転動スピンドルとスピンドルナットとの螺旋状に設けられたボール溝により仕切られたエンドレスなボール通路にエンドレスに循環可能に配置されている。ボール通路は、ボール転動スピンドルを螺旋状に取り囲むようにして設けられた負荷区分を有している。この負荷区分の始端部と終端部とは、負荷なしの戻り区分によりエンドレスに互いに接続されている。２つのボールが、１つの共通のボールケージ内に収容されている。このボールケージのケージポケットはそれぞれ１つのボールを収容している。ボールケージは、楕円形の外側輪郭を備えたフラットなディスク状の基体から成っている。この基体で、円形の２つの切欠きが、ボールのためのポケットを形成している。ポケット壁は僅かに凹状に湾曲されていて、赤道レベルの両側に対するボール周面の一部を取り囲んでおり、これにより、ボールがこのポケット内に紛失に対して安全に保持されている。凹状のポケット壁による僅かな取囲み係合に基づき、ケージポケット内にボールの顕著な垂下がり生ぜしめられる。この垂下がり（またはポケット遊び）は、ボールケージひいてはボール取囲み係合部が、より肉厚に形成されることにより減じることができる。しかし、より肉厚に形成されたボールケージは、別の欠点をもたらす。このボールケージはボール通路に沿って延びている。この延び方向には、ボールケージがウェブを有している。このウェブは、ボール溝に対して平行ではあるが、このボール溝の外側に配置されている。ボール転動スピンドルの外周面と、スピンドルナットの内周面との間の半径方向の間隔は、ボールねじ伝動装置が正常に機能するように、少なくともウェブの厚さと同じ大きさに形成されていなければならない。ボールケージがより肉厚に形成されている、つまりウェブもより肉厚である場合には、このことは、半径方向の間隔が増加するという結果を必然的にもたらす。この場合、ボールねじ伝動装置がより大きく形成されている。別の問題が戻り区分の領域に生ぜしめられる。この戻り区分には、通常溝が設けられている。この溝内でウェブが走行する。このウェブが、今、より肉厚に形成されている場合には、溝ひいては戻り区分も必然的により大きく形成されなければならない。

本発明の課題は、請求項１の上位概念部の特徴によるボールねじ伝動装置を改良して、前述した欠点が生ぜしめられることなく、ボールケージ内でのボール垂下がりが減じられるようにすることである。

本発明によれば、この課題は、ボールケージが、その軸方向の端部にかつ互いに隣り合ったボールの間に、それぞれボール溝に係合しかつボールケージの、ボールに向かい合った側の面に、このボールのための凹状の収容部を備えたボール受けを有していることにより解決される。したがって、本発明によるこのボールねじ伝動装置では、ボール受けがボール溝横断面内に含まれている。したがって、ボール取囲み係合が著しく高められている。ボール垂下がりは、増加されたボール取囲み係合に基づき同時に著しく減じられている。ボール転動スピンドルの外周面とスピンドルナットの内周面との間の半径方向の間隔は手つかずのままである。なぜならば、ケージウェブの厚さも同様に不変のままであり得るからである。

有利には、それぞれ２つのボールが、１つのボールケージ内に配置されている。しかし、本発明は同様に有利には、それぞれ１つのボールが紛失に対して安全に収容された多くとも４つのポケットを備えたボールケージにも適している。これらのポケットにはそれぞれ１つのボールが紛失に対して安全に収容されている。

ボールねじ伝動装置では、このような形式の複数のボールケージが、相前後して一列に配置されている。互いに接触するボールケージが引っ掛かり得ないことを保証するために、本発明による改良形は、それぞれボールケージの端部に位置するボール受けが、互いに反対の側の面で、凸状に成形された緩衝部として形成されていることを提案している。したがって、互いに隣接して配置された２つのボールケージが、互いに向かい合った側の面に共に凸状の緩衝部を有している。これらの緩衝部が、引っ掛かりなしのボール通路の通過を保証する。

ボールケージが、ボール通路を通って完全に一循環する間に、互いに隣接して配置されたボールケージの間に旋回運動が生じる。両ボールケージの凸状の緩衝部は、ほぼ点状に接触している。両緩衝部のこの接触点は、両ボールケージ相互の旋回位置に関連して凸状の緩衝部面に沿って移動する。これらの凸状の緩衝部は、引っ掛かりなしの、ボール通路の通過が保証されているように互いに適合されている。これらの緩衝部は、付加的には、接触点の移動の間、ボール通路の方向で２つのボールケージの間に相対運動が全く生じないかまたは無視できる程度の相対運動しか生じないように互いに適合されていてよい。

既に述べたウェブは、ボールケージの少なくとも一方の長手方向側部に配置されており、この場合、全てのボール受けは、ウェブによって結合されている。有利には、このような形式のボールケージは、プラスチックから射出成形法で製造されている。プラスチックは、有利にはフレキシブルで、軟質で、低摩擦で、消音式に形成されていてよい。ただ１つのウェブしか設けられていない場合には、ポケットが開放して形成されていてよく、ボールケージはさらに一層フレキシブルになる。すなわち、ボールが、全赤道周面にわたって取り囲まれていない。しかし、２つのウェブが設けられていてもよく、この場合には、他方のウェブが、他方の長手方向側部に配置されている。この事例では、ボールが赤道で完全に取り囲まれている。

本発明による別の改良形によれば、ウェブが、互いに反対の側の面に、それぞれボールケージを案内するための案内突起を備えていてよい。この場合、半径方向外向きにスピンドルナットに向けられた一方の面と、半径方向内側にボール転動スピンドルに向けられた他方の面とが対応配置されている。これらの案内突起は、特に戻り区分において重要である。この戻り区分では、ボールが負荷なしに循環する。したがって、ボールが、戻り区分では、この戻り区分を仕切る壁に当接することがあり、望ましくない騒音を引き起こすことがある。この騒音は今や、一つには、本発明によるボール受けによりボール垂下がりが著しく減じられていていることにより阻止することができ、もう一つには、戻り区分に、このケージウェブを案内するための案内面を備えていることにより阻止することができる。こうして、戻り区分において、ボールケージが専らこの案内面で案内されていることが保証され得る。したがって、ボールは、ボールケージ内での僅かな垂下がりにもかかわらず、戻り区分を仕切る壁に当接し得ず、壁に接触することなく戻り区分を通過することができる。

この案内面は、有利には、案内溝の、互いに向かい合った溝壁に形成されていてよい。

ボールとボールケージとの間の摩擦を減じるためには、１つのボールケージの２つのボールの間に転動体が配置されていてよい。この転動体は両ボールに転がり接触している。有利には、この介在された転動体の回転軸線が、ボールの回転軸線と共通の平面に位置している。

以下に、本発明を全１１図面に示した３つの実施例につき詳細に説明する。

図１は、本発明によるボールねじ伝動装置の部分断面図、
図２は、本発明によるボールねじ伝動装置のボールケージ内に配置されたボールを示す図、
図３は、本発明によるボールねじ伝動装置の戻り区分における、図２に示したボールケージを示す図、
図４は、図３に示した戻り区分を示す図、
図５は、本発明によるボールねじ伝動装置の単一のボールケージの斜視図、
図６は、図５に示したボールケージの縦断面図、
図７は、図５に示したボールケージの別の縦断面図、
図８は、本発明による別のボールねじ伝動装置の変更されたボールケージの斜視図、
図９は、図３に示した戻り区分の部分縦断面図の斜視図、
図１０は、図９に示した縦断面図の平面図、
図１１は、本発明によるさらに別のボールねじ伝動装置の戻り区分における部分縦断面図である。

図１〜図７、図９および図１０に示した本発明によるボールねじ伝動装置は、ボール転動スピンドル１と、このボール転動スピンドル１に回転可能に配置されたスピンドルナット２とを有している。複数のボール３が、ボール溝４，５によって仕切られたエンドレスなボール通路６にエンドレスに循環可能に配置されている。このボール通路６は、ボール転動スピンドル１を螺旋状に取り囲むようにして設けられた負荷区分７を有している。この負荷区分７では、ボール３がボール溝４，５に負荷下で転動可能に配置されている。負荷区分７の始端部と終端部とは、負荷なしの戻り区分８によりエンドレスに互いに接続している。この戻り区分８は、ここでは長手方向で分割された管９に形成されている。この管９の一方の半部が、図３に示してある。さらに、ボール通路６に相前後して配置された複数のボールケージ１０が設けられている。各ボールケージ１０では２つのボール３がケージポケット１１内に紛失に対して安全に収容されている。相前後して配置された複数のこれらのボールケージ１０が図２に示してある。

図５には、これらのボールケージ１０のうちの１つが斜視図で示してある。このボールケージ１０はその軸方向の両端部にそれぞれ１つのボール受け１２を有している。これら両ボール受け１２は、互いに反対の側の面で凸状に湾曲されていて、緩衝部１３を形成している。ボール受け１２の、互いに向かい合った側の面は凹状に湾曲されていて、ボール３のための収容部１４を形成している。ボール受け１２はその収容部１４で、赤道レベルの両側に対するボール面の一部を取り囲んでおり、これにより、ボール３がケージポケット１１内に、僅かな遊びを伴って紛失に対して安全に保持されている。ボールケージ１０の両ケージポケット１１の間には、別のボール受け１５が配置されている。このボール受け１５の、ボール受け１２に向かい合った側の面も同様に凹状に湾曲されていて、ボール３のための収容部１６を形成している。

緩衝部と収容部とは、図６において特に明確に認識することができる。

ボールケージ１０の両長手方向側部は、ウェブ１７により形成されている。これらのウェブ１７は、ボール受け１２，１５を互いに結合している。ボールケージ１０は、図示の構成では、プラスチックから射出成形法で製造されている。この場合、ウェブ１７とボール受け１２，１５とは互いに一体に結合されている。

図１から知ることができるように、ボール受け（ここではボール受け１２）は、ボール通路６の大部分を塞いでいる。したがって、ボール受け１２，１５は、ボール転動スピンドル１とスピンドルナット２とのボール溝４，５内に係合している。さらに図１から知ることができように、ウェブ１７は、ボール受け１２，１５に比べて極めてフラットな構造に形成されている。ボールケージ１０は、負荷区分７でウェブ１７を介してスピンドルナット２の内周面とボール転動スピンドル１の外周面とに案内されている。

図３、図５および図６から知ることができるように、各ウェブ１７は、互いに反対の側のウェブ面に、それぞれ２つの案内突起１８を備えている。これらの案内突起１８は、ボール通路６でのボールケージ１０の案内に役立つ。案内突起１８は、戻り区分８において特に重要である。

図９には、戻り区分８の部分断面図が斜視図で示してある。この戻り区分８には、２つの案内溝１９が形成されており、そのうちの一方の案内溝１９が図示してある。案内溝１９の、互いに向かい合った側の溝壁２０は、ボールケージ１０のための案内面２１を形成している。図９から知ることができるように、ウェブ１７はその案内突起１８で、案内溝１９内に係合している。案内突起１８は、案内溝１９の案内面２１に当て付けられている。戻り区分８では、ボールケージ１０が申し分なく案内される。ボール通路６は戻り区分８の内部に、ボール３が管９に接触しない程度に大きな直径を備えている。ボール受け１２，１５の収容部１４，１６で大きなボール面区分にわたってボール３を取り囲むことによって、ボールケージ１０内でのほんの僅かな遊びまたはボール垂下がりが保証される。こうして、戻り区分の領域におけるチャタリング騒音が、戻り区分の壁に対するボールの、生ぜしめられない当接に基づき回避されている。

図８には、変更されたボールケージ２２が示してある。このボールケージ２２は、上述のボールケージ１０と、２つのウェブの代わりにただ１つのウェブ１７しか形成されていないという点しか異なっていない。したがって、戻り区分８にただ１つの案内溝１９を形成するだけで十分である。

図１０から知ることができるように、戻り区分８には、ボール３が、管壁に対して間隔を置いて配置されている。この管壁は、戻り区分の領域におけるボール通路６を仕切っている。

図１１には、本発明による別のボールねじ伝動装置の一部が、図１０と同様の縦断面図で示してある。前述した本発明によるボールねじ伝動装置と異なり、ここでは、ボール受け１５がポケット２３を備えている。このポケット２３には、転動体２４が回転可能に配置されている。この転動体２４は、隣接する両ボール３に転がり接触している。ボール３と転動体２４との回転軸線は共通の平面に位置している。こうして、ボール３とボールケージ１０との滑り摩擦が減じられている。

本発明によるボールねじ伝動装置の部分横断面図である。 本発明によるボールねじ伝動装置のボールケージ内に配置されたボールを示す図である。 本発明によるボールねじ伝動装置の戻り区分における、図２に示したボールケージを示す図である。 図３に示した戻り区分の図である。 本発明によるボールねじ伝動装置の単一のボールケージの斜視図である。 図５に示したボールケージの縦断面図である。 図５に示したボールケージの別の縦断面図である。 本発明による別のボールねじ伝動装置の変更されたボールケージの斜視図である。 図３に示した戻り区分の部分縦断面図の斜視図である。 図９に示した縦断面図の平面図である。 本発明によるさらに別のボールねじ伝動装置の戻り区分における部分縦断面図である。

符号の説明

１ ボール転動スピンドル、 ２ スピンドルナット、 ３ ボール、 ４，５ ボール溝、 ６ ボール通路、 ７ 負荷区分、 ８ 戻り区分、 ９ 管、 １０ ボールケージ、 １１ ケージポケット、 １２ ボール受け、 １３ 緩衝部、 １４ 収容部、 １５ ボール受け、 １６ 収容部、 １７ ウェブ、 １８ 案内突起、 １９ 案内溝、 ２０ 溝壁、 ２１ 案内面、 ２２ ボールケージ、 ２３ ポケット、 ２４ 転動体

Claims (10)

1. ボールねじ伝動装置であって、ボール転動スピンドル（１）と、該ボール転動スピンドル（１）に配置されたスピンドルナット（２）とが設けられており、ボール（３）が、ボール転動スピンドル（１）とスピンドルナット（２）とのボール溝（４，５）によって仕切られたエンドレスなボール通路（６）にエンドレスに循環可能に配置されており、ボール通路（６）が、ボール転動スピンドル（１）を螺旋状に取り囲むようにして設けられた負荷区分（７）を有しており、該負荷区分（７）の始端部と終端部とが、負荷なしの戻り区分（８）によってエンドレスに互いに接続されており、それぞれ少なくとも２つ、多くとも４つのボール（３）が、１つの共通のボールケージ（１０，２２）内に収容されており、該ボールケージ（１０，２２）のケージポケット（１１）がそれぞれ１つのボール（３）を収容している形式のものにおいて、ボールケージ（１０，２２）が、その軸方向の端部にかつ互いに隣り合ったボール（３）の間に、それぞれボール溝（４，５）内に係合しかつボールケージ（１０，２２）の、ボール（３）に向かい合った側の面に該ボール（３）のための凹状の収容部（１４）を備えたボール受け（１２，１５）を有していることを特徴とする、ボールねじ伝動装置。
2. ボールケージ（１０，２２）の端部に設けられた両ボール受け（１２）が、互いに反対の側の面で、凸状に成形された緩衝部（１３）として形成されている、請求項１記載のボールねじ伝動装置。
3. ボールケージ（１０，２２）の少なくとも一方の長手方向側部に、全てのボール受け（１２，１５）を互いに結合するウェブ（１７）が配置されている、請求項１記載のボールねじ伝動装置。
4. ボールケージ（１０，２２）が、プラスチックから射出成形法で製造されている、請求項３記載のボールねじ伝動装置。
5. ウェブ（１７）が、互いに反対の側の面に、それぞれボールケージ（１０，２２）を案内するための案内突起（１８）を備えている、請求項３記載のボールねじ伝動装置。
6. スピンドルナット（２）が、戻り区分（８）にボール溝（４，５）に沿って、ボールケージ（１０，２２）を案内するための案内面（２１）を備えており、ケージウェブ（１７）が、前記案内面（２１）の間に配置されている、請求項３記載のボールねじ伝動装置。
7. 案内面（２１）が、案内溝（１９）の、互いに向かい合った溝壁（２０）に形成されている、請求項６記載のボールねじ伝動装置。
8. 戻り区分（８）でボール（３）が、ボールケージ（１０，２２）のケージポケット（１１）内に保持されていて、ボール通路（６）に接触していない、請求項６記載のボールねじ伝動装置。
9. １つのボールケージ（１０，２２）の互いに隣り合ったボール（３）の間に、両ボール（３）に転がり接触する転動体（２４）が配置されている、請求項１記載のボールねじ伝動装置。
10. 転動体（２４）の回転軸線が、ボール（３）の回転軸線と共通の平面に配置されている、請求項９記載のボールねじ伝動装置。

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