TWI390129B - Ball screw device - Google Patents

Description

滾珠螺桿裝置

本發明是關於透過排列在螺帽構件和螺桿之間的多數個滾珠使該兩構件螺合成旋轉自如的滾珠螺桿裝置，例如於汽車等可使轉向軸的旋轉轉換成軸往軸方向運動的滾珠螺桿裝置，特別是關於適合將螺帽構件的一旋轉時對於螺桿軸方向的移動量設定較大的所謂大導程方式構造的滾珠螺桿裝置。

可將旋轉運動轉換成直線運動，或可將直線運動轉換成旋轉運動的滾珠螺桿裝置，已知有透過多數個滾珠使螺桿和螺帽構件彼此螺合的滾珠螺桿裝置。該滾珠螺桿裝置是於上述螺桿的外圍面形成有以指定導程形成螺旋狀的滾珠轉動溝槽，另一方面，於上述螺帽構件形成有螺桿插穿的貫通孔，於該貫通孔的內圍面形成有和上述螺桿的滾動溝槽成相向的負載滾動溝槽。藉由該等螺帽構件的負載滾動溝槽和螺桿的滾動溝槽彼此成相向，使螺帽構件和螺桿之間形成有螺旋狀的負載滾珠通道，滾珠於該負載滾珠通道內是一邊負載著作用在螺帽構件和螺桿之間的載重一邊滾動，藉此使螺帽構件和螺桿能夠執行相對性螺旋運動。此外，上述螺帽構件具備有可使負載滾珠通道兩端連通連結的無負載滾珠通道，使滾動在上述負載滾珠通道的滾珠經由無負載滾珠通道再度循環至負載滾珠通道。即，於螺 帽構件具備有滾珠無限循環路，藉由滾珠循環在負載滾珠通道及無負載滾珠通道，使螺帽構件對螺桿能夠形成連續移動。

使上述螺帽構件具備有滾珠無限循環路的方式，大體上區分有以下3個方式。第1方式是對該螺帽構件安裝有形成大致U字形的回管即所謂的回管方式。該方式是將上述回管以可跨越著螺旋狀負載滾珠通道的數圈量安裝在螺帽構件，使滾珠經過上述回管所具備的無負載滾珠通道，從負載滾珠通道的一端往另一端形成循環(日本特開2005-003106號公報等)。

此外，第2方式是將稱為轉向器的器塊埋入螺帽構件即所謂的轉向器方式。於上述轉向器是形成有面對著螺桿並且可跨越該螺桿凸部的返珠溝槽，該返珠溝槽是連結著螺桿周圍一圈量的負載滾珠通道端部雙方。藉此，使滾動在負載滾珠通道的滾珠到達上述轉向器安裝位置時就會被誘導至返珠溝槽，從螺桿的滾動槽脫離的同時越過該螺桿的凸部，返回至負載滾珠通道的入口(日本特開2006-038099號公報等)。

另外，第3方式，即是所謂的端蓋方式。該端蓋方式是對螺帽構件形成有沿著軸方向貫通的返珠通道，於同時在該螺帽構件的軸方向兩端安裝有具備滾珠方向轉換道的端蓋，構成為可使負荷滾珠通道上滾動結束後的滾珠在上述滾珠方向轉換道被誘導至螺帽構件的返珠通道。即，負載滾珠通道的端部是透過各端蓋所具備的方向轉換道形成和無負載滾珠通道的端部連結，藉此成為滾珠的無限循環路(日本特開2005－042796號公報等)。

[專利文獻1]日本特開2005－003106號公報[專利文獻2]日本特開2006－038099號公報[專利文獻1]日本特開2005－042796號公報

上述3個滾珠循環方式當中，可使螺桿導程長又大最適合的方式是屬端蓋方式。畢竟轉向器方式中埋入在螺帽構件的轉向器是需設置成跨越鄰接的滾動溝槽，因此無法應對導程大的螺桿，另外，就回管方式而言，是需要將回管全長設定成極長，考慮到回管的加工精度或組裝在螺帽時的組裝精度等，終究還是難以應對導程大的螺桿。基於上述因素，一般使用的大導程滾珠螺桿裝置幾乎都是採用上述端蓋方式。

此外，滾珠螺桿裝置使用形態的一例，其使用例子是從馬達對螺帽構件輸入旋轉動力，根據該螺帽構件的旋轉使螺桿朝軸方向移動。習知，應用在該使用形態的滾珠螺桿裝置，已知有於螺帽構件的外圍部透過滾珠安裝著旋轉軸承外輪的齒輪式滾珠螺桿裝置。於該齒輪式滾珠螺桿裝置，因是將螺帽構件做為旋轉軸承的內輪使用，所以在螺帽構件的外圍面是需要形成有環狀的滾珠滾動溝槽，但這對於上述回管方式或轉向器方式來說回管或轉向器將會造成妨礙，導致無法在螺帽構件的外圍面形成有滾動溝槽，因此上述齒輪式滾珠螺桿裝置是採用端蓋方式。

但是，端蓋方式如上述是需要在螺帽構件形成有沿著其軸方向貫通的返珠通道，導致螺帽外徑相對於螺桿外徑明顯形成較大，因此採用該端蓋方式的滾珠螺桿裝置就難以達到螺帽構件的小型化、輕型化。該事實對於齒輪式滾珠螺桿裝置，即對於螺帽構件外側安裝有旋轉軸承的滾珠螺桿裝置是顯著的問題點。

另外，端蓋方式是需要在螺帽構件的軸方向兩端螺絲固定著一對端蓋，再加上，上述端蓋為便於具備有複雜形狀的方向轉換道，幾乎所有的端蓋例子都是由合成樹脂製成，對於要求耐久性的用途來講是難以確保品質的可靠性。

又加上，於習知的滾珠螺桿裝置是需要於螺帽構件安裝有回管或轉向器或端蓋，導致零件數量變多，組裝費工時，因此生產成本也會變高。

另一方面，於齒輪式滾珠螺桿裝置，因是對螺帽構件輸入旋轉動力，所以在該螺帽構件的軸方向端部若能夠一體形成有齒輪就較方便，但上述端蓋方式是於螺帽構件的軸方向兩端安裝著一對端蓋，因此在螺帽構件的端部形成齒輪實屬困難，假設即使能夠形成齒輪，但齒輪的直徑也會因要避開端蓋而不得不變大，結果螺帽構件的大型化、重型化問題點還是存在。

本發明是有鑑於上述問題點而為的發明，其目的是提供一種適合於大導程螺桿，同時對於螺帽構件的小型化、輕型化也是最佳構造，能夠以低成本生產，再加上於嚴苛的使用條件下還是能夠發揮高品質可靠性具備有新滾珠循環構造的滾珠螺桿裝置。

本發明的滾珠螺桿裝置，是由：多數個滾珠；該等滾珠的滾動溝槽為指定導程形成螺旋狀的螺桿；及具有該螺桿插穿的貫通孔，且於貫通孔的內圍面形成有和上述螺桿成相向的螺帽構件所構成。螺帽構件的負載滾動溝槽是和螺桿的滾動溝槽合作，使上述滾珠形成滾動的螺旋狀負載滾珠通道形成在螺帽構件和螺桿之間。此外，上述螺帽構件具備有連通連結著上述負載滾珠通道形成滾珠無限循環路的無負載滾珠通道。

上述無負載滾珠通道，是由：於螺帽構件的貫通孔內圍面形成螺旋狀的無負載滾珠溝槽；及連通連結著上述負載滾動溝槽和無負載滾珠溝槽以封閉環完成無限循環路的一對方向轉換溝槽所構成。換句話說，上述無負載滾珠溝槽和上述負載滾動溝槽是以多條螺紋形成在螺帽構件的貫通孔內圍面。

上述無負載滾珠溝槽是和形成在螺桿的螺旋狀滾動溝槽的凸部，即是和在軸方向成鄰接的滾輪溝槽和滾動溝槽之間的平整部成相向，避免妨礙到負載滾珠通道中的滾珠滾動，藉此使滾動在無負載滾珠溝槽的滾珠保持在該無負載滾珠溝槽。如此一來，無負載滾珠通道是由形成在螺帽構件的螺旋狀無負載滾珠溝槽和螺桿的凸部的合作所構成，滾珠是以接觸著螺桿凸部的狀態滾動在上述無負載滾珠通道。

上述方向轉換溝槽是形成在面對著螺桿的位置，可使滾動在螺桿滾動溝槽的滾珠從該滾動溝槽脫離的同時，可轉換滾珠行進方向將滾珠導入至上述無負載滾珠溝槽。藉此完成可使滾珠形成循環的封閉環式無限循環路。

該方向轉換溝槽，為了讓滾珠從螺桿的滾動溝槽脫離，滾動在該螺桿的凸部是形成從負載滾動溝槽往無負載滾珠溝槽逐漸變深，使上述負載滾動溝槽和無負載滾珠溝槽以無段差結合成連續性。

畢竟，該方向轉換溝槽是可不需要直接形成在螺帽構件的貫通孔內圍面，例如可事先形成在不同於螺帽構件的另項構件，然後將該構件視為轉向器安裝在螺帽構件的貫通孔內圍面。但是，若考慮要確保有嚴苛使用環境下的品質可靠性，同時又要考慮到生產成本的降低時，上述方向轉換溝槽還是以採使用端銑刀的切削加工或研削加工直接形成在螺帽構件的貫通孔內圍面為佳。

本發明的滾珠螺桿裝置，除了可應用在螺桿只形成有1條滾動溝槽的狀況以外，還可應用在螺桿形成有複數條滾動溝槽的狀況。例如：當螺桿的滾動溝槽為1條的狀況時，於螺帽構件的貫通孔內圍面形成1條負載滾動溝槽和1條無負載滾珠溝槽，該等將構成2條螺紋。另一方面，當螺桿的滾動溝槽為2條的狀況時，於螺帽構件的貫通孔內圍面形成2條負載滾動溝槽和2條無負載滾珠溝槽，該等將構成4條螺紋。

[發明之最佳實施形態]

以下，使用附圖對本發明的滾珠螺桿裝置進行詳細說明。

第1圖及第2圖是圖示著應用本發明的滾珠螺桿裝置一例，第1圖是表示其外觀的透視圖，第2圖是螺帽構件局部切除後的滾珠螺桿裝置透視圖。

該滾珠螺桿裝置1是由螺桿2和螺帽構件3透過多數個滾珠4螺合形成，於螺桿2的外圍面是形成有指定導程螺旋狀的滾珠4滾動溝槽20。於此，所謂導程，是指針對螺桿2的1旋轉，上述滾動溝槽20朝螺桿2軸方向行進的距離。上述滾珠滾動溝槽20是形成為二個曲面交叉成大致90度，其和滾珠4行進方向成正交的剖面形狀是成為哥德式拱形。因此，上述滾珠4對該哥德式拱形的滾珠滾動溝槽20是以2點接觸著，其對作用在螺桿2軸方向的載重是產生約45度的接觸角。該第1圖及第2圖所示的例子中，於上述螺桿2是形成有2條滾動溝槽20a、20b，構成為多條螺紋。此外，於螺桿2的外圍面在彼此相鄰的滾動溝槽20a和滾動溝槽20b之間形成有螺桿2的凸部21。

另，第2圖是只圖示著排列在螺桿和螺帽構件之間的滾珠其一部份，並未圖示全部的滾珠。

上述螺帽構件3是形成為大致圓筒狀具有螺桿2插穿的貫通孔30，於該螺帽構件3的外圍面豎立設有該螺帽構件3固定在機械裝置用的凸緣部31。第3圖為沿著軸方向切剖的螺帽構件3剖面圖。如該圖所示，於螺帽構件3的貫通孔30的內圍面形成有和螺桿2的滾動溝槽20a、20b成相向的螺旋狀負載滾動溝槽32a、32b。該負載滾動溝槽32a、32b和滾珠4行進方向成正交的剖面形狀是和螺桿2的滾動溝槽20的剖面形狀相同。藉由該等負載滾動溝槽32a、32b和螺桿2的滾動溝槽20a、20b彼此相向，使滾珠4一邊負荷的載重一邊公轉在螺桿2周圍的螺旋狀負載滾珠通道形成在螺帽構件3和螺桿2之間。

此外，於螺帽構件3的貫通孔30的內圍面形成有2條螺旋狀的無負載滾珠溝槽33a、33b。該等無負載滾珠溝槽33a、33b於貫通孔的內圍面是形成比上述負載滾動溝槽還深，並且，形成比滾珠直徑還稍微大的溝寬。因此，滾珠在該等無負載滾珠溝槽內是不負荷載重成為無負載狀態，形成由後續的滾珠推壓成自由滾動。

無負載滾珠溝槽33a是和上述負載滾動溝槽32a成為一對，無負載滾珠溝槽33b是和上述負載滾動溝槽32b成為一對。即，於螺帽構件3的貫通孔30的內圍面，依順序形成有負載滾動溝槽32a、無負載滾珠溝槽33a、負載滾動溝槽32b、無負載滾珠溝槽33b，構成為多條螺紋。基於負載滾動溝槽32a、32b是和螺桿2的滾動溝槽20a、20b成相向，所以上述無負載滾珠溝槽33a、33b是和螺桿2的滾動溝槽20a、20b之間的凸部21成相向，以無負載狀態滾動在上述無負載滾珠溝槽33a、33b內的滾珠4是接觸著螺桿2的凸部21，藉此使滾珠4保持在無負載滾珠溝槽33a、33b內。因此，該滾珠螺桿裝置1是利用無負載滾珠溝槽33a、33b和螺桿2的凸部21的合作，構成無負載滾珠通道。

另一方面，螺帽構件3的貫通孔30的內圍面，是在其軸方向的兩端附近形成有大致U字形的方向轉換溝槽34。該方向轉換溝槽34是連通連結著負載滾動溝槽32a端部和無負載滾珠溝槽33a端部，另一方面還連通連結著負載滾動溝槽32b端部和無負載滾珠溝槽33b端部，因此對於形成有2條負載滾動溝槽的螺帽構件3而言是在貫通孔30內圍面的4處形成有方向轉換溝槽34。另，螺帽構件3所具備的負載滾動溝槽並非2條而是1條時，則上述方向轉換溝槽34是形成在貫通孔30內圍面的2處。

該方向轉換溝槽34是以無段差的狀態從負載滾動溝槽32a、32b的端部連續形成至無負載滾珠溝槽33a、33b的端部，深度是形成隨著從負載滾動溝槽32a、32b的端部接近無負載滾珠溝槽33a、33b的端部逐漸變深。第5圖是表示在負載滾動溝槽32a滾動結束後的滾珠4進入方向轉換溝槽34，為該方向轉換溝槽34所誘導從螺桿2的滾動溝槽20a脫離的情況。當滾動在負載滾動溝槽32a的滾珠4到達該負載滾動溝槽32a和方向轉換溝槽34的連接部位時，會因該負載滾動溝槽32a的深度逐漸變深而逐漸卸除載重。卸除載重後的滾珠4會受到後續滾珠4的推壓而直接行進在螺桿2的滾動溝槽20a內，但方向轉換溝槽34會讓滾珠4偏向滾動溝槽20a的側方，所以該滾珠4會以爬上滾動溝槽20a的狀態被上舉至螺桿2的凸部21，然後完全被收容在螺帽構件3的方向轉換溝槽34。

基於方向轉換溝槽34具有大致U字形的軌道，所以被收容在方向轉換溝槽34內的滾珠4其滾行方向會被反轉，然後進入由螺帽構件3的無負載滾珠溝槽33a和螺桿2的凸部21成相向所構成的無負載滾珠通道。滾珠4於該無負載滾珠通道內是成無負載狀態，是由後續滾珠4的推壓使其進入無負載滾珠通道內。

另外，當行進在無負載滾珠通道內的滾珠4到達無負載滾珠溝槽33a和方向轉換溝槽34的連接部位時，會直接進入方向轉換溝槽內再度轉換其行進方向，然後進入由螺桿2的滾動溝槽20a和螺帽構件3的負載滾動溝槽32a成相向所構成的負載滾珠通道內。此時，滾珠4是從螺桿2的滾動溝槽20a的側方滑下進入負載滾珠通道，當負載滾動溝槽32a的深度於方向轉換溝槽34和該負載滾動溝槽32a的連接部位逐漸變淺時，就會從無負載狀態轉變成有載重的負載狀態。

即，該滾珠螺桿裝置1是藉由上述方向轉換溝槽34連通連結著螺帽構件3的負載滾動溝槽32a、32b的端部和無負載滾珠溝槽33a、33b的端部，使螺帽構件3具備有成為封閉環的滾珠4無限循環路，當在螺帽構件3和螺桿2之間產生相對螺旋運動時，滾珠4會循環在上述無限循環路，使上述螺旋運動能夠連續進行。

第6圖是表示上述方向轉換溝槽34及其前後的滾珠4軌道平面圖。區域A是負載滾珠通道的滾珠4軌跡，於該區域A中滾珠4是一邊負荷著載重一邊滾動在螺桿2的滾動溝槽20a、20b和螺帽構件3的負載滾動溝槽32a、32b之間。此外，區域E是表示無負載滾珠溝槽33a、33b的滾珠4軌跡，於該區域E中滾珠4是以無負載狀態滾動在螺桿2的凸部21和無負載滾珠溝槽33a、33b之間。區域B、區域C及區域D是表示方向轉換溝槽34的滾珠4軌跡，區域B及區域D的軌跡是設定成指定曲率的曲線狀，另一方面，區域C的軌跡是設定成可和該等區域B及區域D的曲線狀軌跡連續成平順的直線狀。

同時參照第5圖及第6圖並加以說明，上述區域B是滾珠4從螺桿2的滾動溝槽20a、20b脫離的滾珠偏向區域，從區域A進入區域B的滾珠4於該區域B中是偏向螺桿2的滾動溝槽20a、20b的一側，以爬上滾動溝槽20a、20b的狀態滾動在螺桿2的凸部21。另一方面，區域D是形成可將滾動在螺桿2凸部21的滾珠4導入至無負載滾珠溝槽33a、33b的滾珠旋繞區域，以一定的旋繞半徑形成為圓弧形。該滾珠旋繞區域的滾珠4旋繞半徑是設定成滾珠直徑的1.0~2.0倍程度，比該設定還小的旋繞半徑是容易導致滾珠4堵塞在方向轉換溝槽34的內部，此外比該設定還大的旋繞半徑是會導致負載滾動溝槽32a、32b和無負載滾珠溝槽33a、33b的間隔太大，導致無法使螺帽構件3形成小型。再加上，區域C是讓上述滾珠偏向區域B和滾珠旋繞區域D形成連結的滾珠交接區域，其是成為滾珠偏向區域B和滾珠旋繞區域D雙方的圓弧形軌跡的切線而形成為直線狀。因此，從滾珠偏向區域B進入至滾珠交接區域C的滾珠4，或從滾珠旋繞區域D進入至滾珠交接區域C的滾珠4，是於此達到滾動狀態的穩定性後，再進入其前面的區域，可事先防止滾珠在方向轉換溝槽34發生堵塞狀況。

第7圖是表示上述無限循環路形成在螺桿2周圍的模式圖。點繪區域是表示由無負載滾珠溝槽33a、33b及方向轉換溝槽34形成的無負載滾珠軌道50，劃線區域是表示由負載滾動溝槽32a、32b形成的負載滾珠軌道51。如該圖所示，於本發明的滾珠螺桿裝置1，負載滾珠軌道51和無負載滾珠軌道50是如多條螺紋般形成在螺桿2的周圍。另，第7圖是表示螺桿2的滾動溝槽20a、20b為2條螺紋形成的狀況，例如，當螺桿2的滾動溝槽20只為1條時，則形成在螺桿2周圍的滾珠4無限循環路就如第8圖所示。

另，於第1圖至第3圖所示的例子中，上述方向轉換溝槽34是和負載滾動溝槽32a、32b及無負載滾珠溝槽33a、33b同時以使用端銑刀的切削加工直接形成在螺帽構件3的貫通孔30內圍面。但是，也可如第9圖所示，將形成有方向轉換溝槽34的複數轉向器6嵌合在螺帽構件3的貫通孔30內圍面，藉此構成為負載滾動溝槽32a、32b、方向轉換溝槽34及無負載滾珠溝槽33a、33b為連通連結著。

於以上構成的本發明滾珠螺桿裝置1，因螺帽構件3的無負載滾珠溝槽33a、33b是形成在和螺桿2的凸部21成相向的位置，所以於螺桿2上成為彼此相鄰的滾動溝槽20a和滾動溝槽20b的間隔，即上述凸部21的寬度是需要比滾珠4的直徑還大。因此，本發明的滾珠螺桿裝置1是適合應用在導程設定大的所謂大導程型式的滾珠螺桿裝置。

接著，根據本發明時，由於成為無負載滾珠通道的無負載滾珠溝槽33a、33b是和螺桿2的凸部21成相向地以螺旋狀形成在螺帽構件3的貫通孔30內圍面，所以就不需要像習知端蓋方式的滾珠螺桿裝置沿著螺帽構件軸方向貫通形成有返珠通道，因此能夠將螺帽構件的壁厚度設定成較薄。如此一來，和習知端蓋方式的滾珠螺桿裝置相比，本發明的滾珠螺桿裝置其螺帽構件就能夠製作成小型。

此外，只要將上述負載滾動溝槽32a、32b、無負載滾珠溝槽33a、33b及方向轉換溝槽34的全部以切削加工、研削加工等手法直接形成在螺帽構件3的貫通孔30內圍面，就能夠使螺帽構件3具備有滾珠4的無限循環路，因此螺帽構件3就不需要加裝其他零件，能夠簡易並且以低成本進行滾珠螺桿裝置的生產。再加上，螺帽構件3不需要固定其他零件就能夠形成滾珠4的無限循環路，因此即使在嚴苛使用環境下長期使用，還是能夠發揮高品質可靠性。

又加上，第1圖至第3圖所示的滾珠螺桿裝置1，是不需要對螺帽構件安裝任何可形成滾珠4無限循環路的零件，因此螺帽構件3的外圍面能夠自由加工。例如：是能夠容易地將其改造成以旋轉動力輸入至螺帽構件加以使用的所謂齒輪式滾珠螺桿裝置。於該狀況時，對螺帽構件3的外圍面沿著其圓周方向加工有滾珠的滾動溝槽，透過滾動在該滾動溝槽的多數個滾珠使旋轉軸承的外輪組裝在螺帽構件3。如上述，於本發明的滾珠螺桿裝置，其螺帽構件3的外徑是能夠抑制成較小，所以即使在構成為齒輪式滾珠螺桿裝置時，還是能夠使該裝置達到小型化。

此外，構成為齒輪式滾珠螺桿裝置時，對螺帽構件3輸入旋轉動力用的齒輪是以加工在該螺帽構件3的端部為佳。習知端蓋方式的滾珠螺桿裝置，因是在螺帽構件的端部安裝有端蓋，所以假設即使將齒輪加工在螺帽構件，還是需要避開端蓋進行加工，導致有本身和齒輪的直徑都會變大的缺點。但是，本發明的滾珠螺桿裝置1於螺帽構件3的端部並不需要加裝任何零件，所以能夠毫無顧忌地於螺帽構件3的端部一體性形成著齒輪，這點也是可使齒輪式滾珠螺桿裝置達到小型化。

第10圖為表示螺桿2周圍的滾珠4無限循環路一例模式圖，是表示只有1條滾動溝槽形成在螺桿2外為面的例子。圖中的實線是表示滾動在螺帽構件3的負載滾動溝槽60時滾珠4的軌道，圖中的一點虛線是表示滾動在螺帽構件3的無負載滾珠溝槽61時滾珠4的軌道，圖中的虛線是表示滾動在螺帽構件3的方向轉換溝槽62a、62b時滾珠4的軌道。

上述負載滾動溝槽60和無負載滾珠溝槽61是以同一導程形成螺旋狀，無負載滾珠溝槽61是形成和負載滾動溝槽60錯開相位。於第10圖所示的例子，負載滾動溝槽60和無負載滾珠溝槽61是形成為大致相同長度，方向轉換溝槽62a、62b是分別連結著負載滾動溝槽和相對於此位於紙面右鄰的無負載滾珠溝槽。如此一來，就構成為可巡迴著負載滾動溝槽60、方向轉換溝槽62a、無負載滾珠溝槽61及方向轉換溝槽62b成為封閉環的滾珠4無限循環路。於第1圖至第3圖所示的滾珠螺桿裝置中，雖然螺帽構件3內圍面的負載滾動溝槽32a、32b的圈數不同，但還是具備有相同構成的無限循環路。

另一方面，第11圖為表示螺桿2周圍的滾珠4無限循環路另一例模式圖。於該第11圖所示例中，同樣地，實線是表示滾動在螺帽構件3的負載滾動溝槽63時滾珠4的軌道，圖中的一點虛線是表示滾動在螺帽構件3的無負載滾珠溝槽64時滾珠4的軌道，圖中的虛線是表示滾動在螺帽構件3的方向轉換溝槽65a、65b時滾珠4的軌道。但是，於該例中，無負載滾珠溝槽64的長度是形成比負載滾動溝槽63的長度還短，方向轉換溝槽65a、65b是連結於螺帽構件3內側鄰接負載滾動溝槽端部的無負載滾珠溝槽64，這點是和第10圖所示的無限循環路不同。

第10圖所示的無限循環路，其方向轉換溝槽62a、62b為不同形狀，僅此在螺帽構件3製作上就較費工時，但第11圖所示的方向轉換溝槽65a、65b的形狀為相同，因此能夠容易製作螺帽構件3。此外，在負載滾動溝槽63的長度不縮減狀況下就能夠縮短螺帽構件3的軸方向長度，因此還能夠使螺帽構件3形成小型。再加上，於第11圖的例子，無負載滾珠溝槽64的長度和第10圖的例子相比是只縮短螺桿2周圍一圈的量，因此該縮短部份就可抑制無負載滾珠溝槽64內滾珠堵塞現象，能夠預期滾珠4循環順暢。

但是，第11圖所示無限循環路的構造，方向轉換溝槽65a是將滾珠從負載滾動溝槽63導入至紙面右鄰的無負載滾珠溝槽64，另一方面，方向轉換溝槽65b將滾珠4從負載滾動溝槽63返回至紙面左鄰的無負載滾珠溝槽64，所以當負載滾動溝槽63為2條以上時，若對應各負載滾動溝槽63形成獨立的滾珠4無限循環路就變困難。

第12圖，是表示第11圖的無限循環路構造應用在多條螺紋螺桿的例子，於此所示的例子是在螺帽構件3的內圍面形成有2條負載滾動溝槽66a、66b。於該第12圖所示的例子中，同樣地，實線是表示滾動在螺帽構件3的負載滾動溝槽66a、66b時滾珠4的軌道，圖中的一點虛線是表示滾動在螺帽構件3的無負載滾珠溝槽67a、67b時滾珠4的軌道，圖中的虛線是表示滾動在螺帽構件3的方向轉換溝槽68a、68b、68c、68d時滾珠4的軌道。

於該第12圖所示多條螺紋螺桿的例子，2條負載滾動溝槽66a、66b和2條無負載滾珠溝槽67a、67b及4處方向轉換溝槽68a、68b、68c、68d是共同合作形成一個封閉環的無限循環路。即，在負載滾動溝槽66a、66b滾動後的滾珠是透過方向轉換溝槽68a移動至無負載滾珠溝槽67a後，透過方向轉換溝槽68b從無負載滾珠溝槽67a移動至負載滾動溝槽66b。接著，滾動在負載滾動溝槽66b的滾珠4，是從該負載滾動溝槽66b經過方向轉換溝槽68c移動至無負載滾珠溝槽67b後，經過方向轉換溝槽68d再度返回負載滾動溝槽66a。

即使螺桿2是形成為多條螺紋時，還是不會針對各個負載滾動溝槽形成獨立的無限循環路，如第12圖所示的例子，只要在成為封閉環的一個無限循環路中包括著2條以上的負載滾動溝槽及無負載滾動溝槽，就能夠實現螺帽構件3其構造的簡化、小型化。

1．．．滾珠螺桿裝置

2．．．螺桿

3．．．螺帽構件

4．．．滾珠

20a、20b．．．滾動溝槽

32a、32b．．．負載滾動溝槽

33a、33b．．．無負載滾珠溝槽

34．．．方向轉換溝槽

第1圖為表示應用本發明的滾珠螺桿裝置其實施形態的透視圖。

第2圖為第1圖所示螺帽構件局部切除後的滾珠螺桿裝置透視圖。

第3圖為表示實施形態所示滾珠螺桿裝置的螺帽構件剖面圖。

第4圖為第3圖IV－IV剖線剖面圖。

第5圖為表示負載滾動溝槽和無負載滾珠溝槽之間的滾珠移動狀態放大剖面圖。

第6圖為表示包括方向轉換溝槽的無限循環路中滾珠的軌跡平面圖。

第7圖為表示實施形態的無限循環路形成在螺桿周圍的模式透視圖。

第8圖為表示負載滾動溝槽為1條狀況時的無限循環路形成在螺桿周圍的模式透視圖。

第9圖為表示形成有方向轉換溝槽的轉向器安裝在螺帽構件時的例子剖面圖。

第10圖為表示螺桿周圍的滾珠無限循環路一例模式圖。

第11圖為表示螺桿周圍的滾珠無限循環路另一例模式圖。

第12圖為表示螺桿為多條螺紋螺桿時的滾珠無限循環路的一例模式圖。

2．．．螺桿

20a、20b．．．滾動溝槽

21．．．凸部

3．．．螺帽構件

30．．．貫通孔

31．．．凸緣部

32a、32b．．．負載滾動溝槽

33a、33b．．．無負載滾珠溝槽

34．．．方向轉換溝槽

4．．．滾珠

Claims (11)

1. 一種滾珠螺桿裝置，是由：複數個滾珠(4)；該等滾珠(4)的滾動溝槽(20a、20b)為指定導程形成螺旋狀的螺桿(2)；及形成為下述的螺帽構件所構成，該螺帽構件具有該螺桿(2)插穿的貫通孔(30)，同時具有在該貫通孔(30)的內圍面形成和上述螺桿(2)的滾動溝槽(20a、20b)成相向的負載滾動溝槽(32a、32b)，利用該負載滾動溝槽(32a、32b)和螺桿(2)的滾動溝槽(20a、20b)合作形成螺旋狀負載滾珠通道，又連通連結著上述負載滾珠通道的兩端形成滾珠(4)無限循環路的無負載滾珠通道，其特徵為：上述無負載滾珠通道，是由：在螺帽構件(3)的貫通孔(30)內圍面形成螺旋狀的無負載滾珠溝槽(33a、33b)；及連通連結著上述負載滾動溝槽(32a、32b)和無負載滾珠溝槽(33a、33b)以封閉環完成無限循環路的一對方向轉換溝槽(34)所構成，上述方向轉換溝槽(34)，是形成從上述負載滾動溝槽(32a、32b)往無負載滾珠溝槽(33a、33b)逐漸變深，使上述負載滾動溝槽(32a、32b)和無負載滾珠溝槽(33a、33b)以無段差結合成連續性。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的滾珠螺桿裝置，其中，上述無負載滾珠溝槽(33a、33b)是和形成在螺桿(2)的螺旋狀滾動溝槽的凸部(21)成相向。
3. 如申請專利範圍第1項所記載的滾珠螺桿裝置，其中，上述無負載滾珠溝槽(33a、33b)是以比滾珠(4)直徑還大的寬度形成。
4. 如申請專利範圍第1項所記載的滾珠螺桿裝置，其中，上述方向轉換溝槽(34)，是形成在上述螺帽構件(3)的貫通孔(30)內圍面。
5. 如申請專利範圍第1項所記載的滾珠螺桿裝置，其中，上述方向轉換溝槽(34)是連通連結著上述負載滾動溝槽(32a、32b)和比該負載滾動溝槽還鄰接於螺帽構件(3)內側的無負載滾珠溝槽(33a、33b)。
6. 如申請專利範圍第5項所記載的滾珠螺桿裝置，其中，在對上述負載滾動溝槽(32a、32b)和上述無負載滾珠溝槽(33a、33b)的長度進行比較時，無負載滾珠溝槽(33a、33b)的長度比負載滾動溝槽(32a、32b)的長度還短。
7. 如申請專利範圍第1項所記載的滾珠螺桿裝置，其中，上述方向轉換溝槽(34)，是由：可使滾珠(4)從螺桿(2)的滾動溝槽(20a、20b)脫離形成置放在該螺桿(2)的凸部(21)上的滾珠偏向區域；可使位於螺桿(2)的凸部(21)上的滾珠(4)以均一的旋繞半徑導入至上述無負載滾珠溝槽(33a、33b)的滾珠旋繞區域； 及可使該等滾珠偏向區域和滾珠旋繞區域連續成順暢的滾珠交接區域所構成。
8. 如申請專利範圍第1項所記載的滾珠螺桿裝置，其中，上述螺桿(2)的滾動溝槽(20a、20b)是形成為多條螺紋，並且螺帽構件(3)的負載滾動溝槽(32a、32b)也是對應著螺桿(2)的滾動溝槽(20a、20b)形成為多條螺紋，於螺帽構件(3)的貫通孔(30)內圍面形成有對應著各個負載滾動溝槽(32a、32b)形成為螺旋狀的無負載滾珠溝槽(33a、33b)。
9. 如申請專利範圍第8項所記載的滾珠螺桿裝置，其中，成為封閉環的一個無限循環路是包括2條以上的負載滾動溝槽(32a、32b)及無負載滾珠溝槽(33a、33b)。
10. 如申請專利範圍第1項所記載的滾珠螺桿裝置，其中，於螺帽構件的外圍面沿著圓周方向形成有滾珠的滾動溝槽，透過滾動在該滾動溝槽的複數個滾珠使旋轉軸承的外輪組裝在螺帽構件。
11. 如申請專利範圍第10項所記載的滾珠螺桿裝置，其中，於螺帽構件的軸方向端部一體形成有對該螺帽構件輸入旋轉扭力用的齒輪。