專利名稱：滾珠絲杠裝置、線性致動器和車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及滾珠絲杠裝置、線性致動器和車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
背景技術：
例如，向齒條軸施加轉(zhuǎn)向輔助力的一些電動轉(zhuǎn)向裝置包括滾珠絲杠裝置(例如，參見日本專利申請?zhí)亻_N0.2000-225956 (JP-A-2000-225956)，圖6至圖7C)。該滾珠絲杠裝置包括通過電動馬達旋轉(zhuǎn)的螺母。螺紋軸穿過該螺母插入。滾珠布置在螺母與螺紋軸之間。當螺母旋轉(zhuǎn)時，螺紋軸沿軸向方向線性地移動。因此，聯(lián)接至螺紋軸的橫拉桿被移位以使轉(zhuǎn)向節(jié)臂部樞轉(zhuǎn)，從而改變車輪的方向。
另外，螺母設置有用于使?jié)L珠在螺母中循環(huán)的循環(huán)構件。管或橋部被用作該循環(huán)構件(例如，參見日本專利申請?zhí)亻_N0.2004-36789 (JP-A-2004-36789)的第16段和圖1，日本專利申請?zhí)亻_N0.5-306741 (JP-A-5-306741)的第17段和圖6，日本實用新型申請?zhí)亻_N0.4-107551 (JP-U-4-107551)的圖6，日本專利申請?zhí)亻_N0.2001-122138 (JP-A-2001-122138)的第2段和圖5A至圖5C，日本專利申請?zhí)亻_N0.2007-85502 (JP-A-2007-85502)第 11 段、圖1 和圖 2，以及國際公開 N0.W02007/126084的第74段和圖16)。
當管用作循環(huán)構件時，管從滾珠螺母伸出較大量，并且滾珠絲杠裝置的尺寸徑向增大。另一方面，當由小片形成的橋部用作循環(huán)構件時，滾珠螺母的尺寸可以徑向減小。在使用橋部的情況下，孔形成在滾珠螺母中，并且橋部插入在該孔中。另外，在電動轉(zhuǎn)向裝置的滾珠絲杠裝置等中，大的徑向負載通過車輪、齒條軸等從路面作用于滾珠螺母。因此，如在國際公開N0.W02007/126084的第74段和圖16中所描述的，理想的是使用固定至滾珠螺母的外周的環(huán)狀凸緣將滾珠螺母聯(lián)接至電動馬達的轉(zhuǎn)子。
具體地，滾珠螺母和轉(zhuǎn)子彼此同軸地布置，并且形成在轉(zhuǎn)子上的環(huán)狀凸緣與滾珠螺母的環(huán)狀凸緣相匹配。然后，穿過形成在環(huán)狀凸緣中的插入孔將螺栓插入以固定環(huán)狀凸緣。多個螺栓沿環(huán)狀凸緣的周向方向以相等的間隔布置。當橋部裝配到如上所述的滾珠螺母并且凸緣圍繞滾珠螺母的外周固定時，能夠?qū)崿F(xiàn)滾珠螺母在徑向方向上的尺寸減小以及高承載性能。然而，在國際公開N0.W02007/126084的第74段和圖16中，橋部和滾珠螺母的環(huán)狀凸緣布置成沿軸向方向彼此偏離，因此增大了滾珠螺母在軸向方向上的尺寸。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了緊湊的并且能夠獲得高容許載荷的滾珠絲杠裝置、線性致動器和車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
本發(fā)明的第一方面提供了一種滾珠絲杠裝置。該滾珠絲杠裝置包括:滾珠螺母，滾珠螺母包括具有內(nèi)螺紋槽的螺母本體；外螺紋軸，外螺紋軸具有面對內(nèi)螺紋槽的外螺紋槽；螺旋滾道，螺旋滾道限定在內(nèi)螺紋槽的一部分與外螺紋槽的一部分之間；布置在滾道中的多個滾珠；以及橋部，橋部保持在形成于滾珠螺母中的插入孔中，并且橋部用來使?jié)L珠從滾道的一端循環(huán)到滾道的另一端，其中多個滾道和多個橋部設置在外螺紋軸的軸向方向上，滾珠螺母包括形成在螺母本體的外周上的環(huán)狀凸緣，環(huán)狀凸緣在環(huán)狀凸緣的周向方向上具有多個安裝部，預定的固定構件裝配于每個安裝部，所述多個橋部包括至少兩個第一橋部，所述至少兩個第一橋部布置成與環(huán)狀凸緣在軸向方向上位置交疊，并且第一橋部各自布置于在周向方向上與安裝部布置的位置不同的位置處，并且第一橋部在周向方向上以不相等的間隔布置。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，第一橋部和環(huán)狀凸緣可以布置成在軸向方向上位置交疊。這樣，可以在軸向方向上縮短滾珠絲杠裝置，所以可以減小滾珠絲杠裝置的尺寸。另外，橋部用作用于使?jié)L珠循環(huán)的循環(huán)構件，所以循環(huán)構件的在滾珠螺母的徑向方向上的尺寸不大。因此，可以在徑向方向上縮短滾珠絲杠裝置，所以可以進一步減小滾珠絲杠裝置的尺寸。此外，第一橋部在周向方向上以不相等的間隔布置。這樣，可以增大固定構件沿周向方向在環(huán)狀凸緣上的布置的布局靈活性。因此，固定構件可以布置成使得環(huán)狀凸緣與固定構件之間的聯(lián)接強度進一步增大(例如，沿周向方向在窄節(jié)距下以相等的間隔布置)。因此，可以進一步增大環(huán)狀凸緣能夠接收的諸如徑向負載之類的負載的容許值(容許載荷)。因此，可以進一步增大滾珠絲杠裝置的容許載荷。另外，環(huán)狀凸緣的位置與第一橋部的位置在軸向方向上交疊。也就是說，在滾珠螺母中，作為力所輸入至的輸入部分的環(huán)狀凸緣的位置與將力輸出到滾珠的輸出部分(圍繞橋部的內(nèi)螺紋槽)的位置在軸向方向上交疊。這樣，可以抑制使?jié)L珠螺母或滾珠彎曲或扭曲的力，所以可以減小滾珠上的負載。因此，可以進一步增大滾珠絲杠裝置能夠接收的外力，所以可以獲得更高的容許載荷。
另外，在本發(fā)明的第一方面中，環(huán)狀凸緣可以布置在螺母本體的在軸向方向上的中部。在這種情況下，能夠使得施加到滾珠螺母的負載的分布難以沿軸向方向偏置。這樣，可以減小施加到滾珠絲杠裝置的負載，因此，可以進一步增大滾珠絲杠裝置的容許載荷。
另外，在本發(fā)明的第一方面中，所述多個橋部可以包括在軸向方向上與環(huán)狀凸緣隔開布置的多個第二橋部，可以限定有由第一橋部形成的第一橋部單元以及由第二橋部形成的第二橋部單元，第二橋部的數(shù)量等于第一橋部單元的第一橋部的數(shù)量并且第二橋部布置成在軸向方向上彼此鄰近，并且第一橋部單元和第二橋部單元可以在周向方向上以相等的間隔布置。在這種情況下，當?shù)谝粯虿繂卧偷诙虿繂卧谥芟蚍较蛏弦韵嗟鹊拈g隔布置時，可以防止從滾珠施加到滾珠螺母的負載沿周向方向偏置。這樣，當滾珠絲杠裝置被驅(qū)動時，可以抑制施加到滾珠螺母的負載的變化，因此，可以進一步增大滾珠絲杠裝置的容許載荷。
另外，本發(fā)明的第二方面提供了一種線性致動器。該線性致動器包括:滾珠絲杠裝置；致動器，致動器包括通過固定構件固定至環(huán)狀凸緣的旋轉(zhuǎn)構件，并且致動器用來使?jié)L珠螺母旋轉(zhuǎn)；以及殼體，殼體容納滾珠螺母，并且殼體通過滑動軸承將外螺紋軸支承成能夠沿軸向方向移動。在這種情況下，可以獲得緊湊的并且允許外螺紋軸接收大負載的線性致動器。
另外，本發(fā)明的第三方面提供了一種車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括:線性致動器；以及連桿構件，該連桿構件聯(lián)接至線性致動器的外螺紋軸，并且該連桿構件用來使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。在這種情況下，可以獲得能夠接收通過轉(zhuǎn)向輪等從路面施加的較大的力并且尺寸緊湊的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。


下面將參照附圖對本發(fā)明的示例性實施方式的特征、優(yōu)點和技術以及工業(yè)意義進行描述，其中相同的附圖標記表示相同的元件，并且其中:
圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意構型的示意圖2為轉(zhuǎn)動致動器周圍的主要部分的局部截面圖3為圖2所示的主要部分的放大圖4為滾珠螺母周圍的構件的分解立體圖5為沿著垂直于滾珠螺母的軸線的平面截取的滾珠螺母的截面圖，并且其示出了橋部的布置；以及
圖6為滾道周圍的放大圖。
具體實施方式
將參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行描述。圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意構型的示意圖。如圖1所示，車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)I構成所謂的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在該線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，取消了在諸如方向盤之類的轉(zhuǎn)向構件2與轉(zhuǎn)向輪3之間的機械聯(lián)接。在車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)I中，轉(zhuǎn)動致動器4的運動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動軸6沿車輛寬度方向的線性運動。轉(zhuǎn)動致動器4隨著轉(zhuǎn)向構件2被旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動。轉(zhuǎn)動致動器4用作線性致動器，并且包括例如無刷電機。轉(zhuǎn)動軸6由殼體5支撐。轉(zhuǎn)動軸6的線性運動轉(zhuǎn)換為右、左轉(zhuǎn)向輪3中的每個轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動運動以使車輛轉(zhuǎn)動。這樣，車輛被轉(zhuǎn)動。
轉(zhuǎn)動致動器4的驅(qū)動力(輸出軸的旋轉(zhuǎn)力)通過與轉(zhuǎn)動軸6相關聯(lián)地設置的運動轉(zhuǎn)換機構(滾珠絲杠裝置)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動軸6沿軸向方向Xl (車輛寬度方向)的線性運動。轉(zhuǎn)動軸6的線性運動傳遞至橫拉桿7從而使轉(zhuǎn)向節(jié)臂部8樞轉(zhuǎn)，其中，橫拉桿7為聯(lián)接至轉(zhuǎn)動軸6的兩端的連桿構件。這樣，由轉(zhuǎn)向節(jié)臂部8支撐的轉(zhuǎn)向輪3被轉(zhuǎn)向。
轉(zhuǎn)動軸6、橫拉桿7、轉(zhuǎn)向節(jié)臂部8等構成了用于使轉(zhuǎn)向輪3轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動機構50。支撐轉(zhuǎn)動軸6的殼體5由車身55支撐。轉(zhuǎn)向構件2聯(lián)接至相對于車身被可旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)軸9。反作用力致動器10組裝至旋轉(zhuǎn)軸9。反作用力致動器10用來將操作反作用力施加到轉(zhuǎn)向構件2。反作用力致動器10包括電動馬達，例如無刷電機，其具有與旋轉(zhuǎn)軸9 一體地形成的輸出軸。
由例如螺旋線圈等形成的彈性構件11聯(lián)接在車身55與旋轉(zhuǎn)軸9的和連接至轉(zhuǎn)向構件2的端部相反的端部之間。當反作用力致動器10不向轉(zhuǎn)向構件2施加轉(zhuǎn)矩時，彈性構件11通過其彈性力使轉(zhuǎn)向構件2復位到直行轉(zhuǎn)向位置。為了檢測轉(zhuǎn)向構件2的操作輸入值，轉(zhuǎn)向角度傳感器12設置成與旋轉(zhuǎn)軸9相關聯(lián)。轉(zhuǎn)向角度傳感器12用來檢測轉(zhuǎn)向構件2的轉(zhuǎn)向角度0h。另外，對旋轉(zhuǎn)軸9設置有轉(zhuǎn)矩傳感器13。轉(zhuǎn)矩傳感器13用來檢測施加到轉(zhuǎn)向構件2的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T。另一方面，轉(zhuǎn)動角度傳感器14設置成與轉(zhuǎn)動軸6相關聯(lián)。轉(zhuǎn)動角度傳感器14用來檢測轉(zhuǎn)向輪3的轉(zhuǎn)動角度δ w (輪胎角度)。
除了這些傳感器之外，還設置有車速傳感器15、豎向加速度傳感器16、橫向加速度傳感器17和橫擺率傳感器18。車速傳感器15檢測車速V。豎向加速度傳感器16用作差的道路條件的檢測傳感器，并且檢測車身55的豎向加速度Gz。橫向加速度傳感器17檢測車輛的橫向加速度Gy。橫擺率傳感器18檢測車輛的橫擺率Y。由上述傳感器12至18檢測到的信號被輸入到控制器19?？刂破?9用作車輛控制單元并且由構造成包括微型計算機的電子控制單元(ECU)形成。
控制器19基于由轉(zhuǎn)向角度傳感器12檢測到的轉(zhuǎn)向角度Θ h以及由車速傳感器15檢測到的車速V設定目標轉(zhuǎn)動角度。然后，控制器19基于目標轉(zhuǎn)動角度以及由轉(zhuǎn)動角度傳感器14檢測到的轉(zhuǎn)動角度δ w通過驅(qū)動電路20Α對轉(zhuǎn)動致動器4執(zhí)行驅(qū)動控制(轉(zhuǎn)動控制)。另一方面，控制器19基于從傳感器12至18輸出的檢測到的信號通過驅(qū)動電路20Β對反作用力致動器10執(zhí)行驅(qū)動控制(反作用力控制)，以沿與轉(zhuǎn)向構件2的轉(zhuǎn)向方向相反的方向產(chǎn)生適當?shù)姆醋饔昧Α?br> 圖2為轉(zhuǎn)動致動器4周圍的主要部分的局部截面圖。如圖2所示，轉(zhuǎn)動軸6的中間部分插入在圓筒形殼體5中。殼體5的兩個端部通過圓筒形襯套26和27將轉(zhuǎn)動軸6支撐成能夠沿軸向方向Xl滑動。圓筒形襯套26和27用作滑動軸承。轉(zhuǎn)動致動器4使橫拉桿7沿車輛的橫向方向移位從而改變轉(zhuǎn)向輪3的方向。轉(zhuǎn)動致動器4的一部分布置在殼體5中。轉(zhuǎn)動致動器4包括殼體5、第一電動馬達21、第二電動馬達22和滾珠絲杠裝置23。第一電動馬達21和第二電動馬達用作致動器。滾珠絲杠裝置23由這些馬達21和22驅(qū)動。
第一電動馬達21和第二電動馬達22沿轉(zhuǎn)動軸6的軸向方向Xl具有對稱的形狀。第一電動馬達21和第二電動馬達22沿軸向方向Xl布置在殼體5內(nèi)。第一電動馬達21包括固定至殼體5的內(nèi)周表面5a的第一定子24。第二電動馬達22包括固定至殼體5的內(nèi)周表面5a的第二定子25。
另外，第一電動馬達21包括圍繞轉(zhuǎn)動軸6的第一轉(zhuǎn)子31。第一轉(zhuǎn)子31用作旋轉(zhuǎn)構件。第一轉(zhuǎn)子31包括第一轉(zhuǎn)子芯32和環(huán)狀第一磁體33。第一磁體33聯(lián)接至第一轉(zhuǎn)子芯32以便能夠一體地旋轉(zhuǎn)。第一轉(zhuǎn)子芯32形成為圓筒形形狀。第一轉(zhuǎn)子芯32的一個端部32a的外周表面通過第一滾動軸承34由殼體5的內(nèi)周表面5a可旋轉(zhuǎn)地支撐。第一環(huán)狀凸緣35形成在第一轉(zhuǎn)子芯32的另一個端部32b處。第一環(huán)狀凸緣35形成為環(huán)形形狀。
第一磁體33具有外周表面，該外周表面沿轉(zhuǎn)動軸6的周向方向Cl具有交替地不同的N極和S極。第一磁體33固定至第一轉(zhuǎn)子芯32的外周表面。第一磁體33由第一定子24圍繞。另外，第二電動馬達22包括圍繞轉(zhuǎn)動軸6的第二轉(zhuǎn)子41。第二轉(zhuǎn)子41用作旋轉(zhuǎn)構件。第二轉(zhuǎn)子41包括第二轉(zhuǎn)子芯42和環(huán)狀第二磁體43。第二磁體43聯(lián)接至第二轉(zhuǎn)子芯42以便能夠一體地旋轉(zhuǎn)。第二轉(zhuǎn)子芯42形成為圓筒形形狀。第二轉(zhuǎn)子芯42的一個端部42a的外周表面通過第二滾動軸承44由殼體5的內(nèi)周表面5a可旋轉(zhuǎn)地支撐。第二環(huán)狀凸緣45形成在第二轉(zhuǎn)子芯42的另一個端部42b處。第二環(huán)狀凸緣45形成為環(huán)形形狀。
第二磁體43具有外周表面，該外周表面沿轉(zhuǎn)動軸6的周向方向Cl具有交替地不同的N極和S極。第二磁體43固定至第二轉(zhuǎn)子芯42的外周表面。第二磁體43由第二定子25圍繞。第一轉(zhuǎn)子31和第二轉(zhuǎn)子41通過滾珠絲杠裝置23的環(huán)狀凸緣48C(隨后進行描述)彼此聯(lián)接以便能夠一體地旋轉(zhuǎn)，并且第一轉(zhuǎn)子31和第二轉(zhuǎn)子41沿相同的方向旋轉(zhuǎn)。
第一軸承34和第二軸承44中的每個軸承的外圈相對于殼體5的軸向移動被限制。另外，第一軸承34和第二軸承44中的每個軸承的內(nèi)圈相對于轉(zhuǎn)子芯32和42中相應的一個轉(zhuǎn)子芯的軸向移動被限制。這樣，限制了第一轉(zhuǎn)子31和第二轉(zhuǎn)子41中的每個轉(zhuǎn)子相對于殼體5的軸向移動。滾珠絲杠裝置23設置為將電動馬達21和22中的每個電動馬達的輸出旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動軸6的軸向移動的運動轉(zhuǎn)換機構。
滾珠絲杠裝置23包括轉(zhuǎn)動軸6、滾珠螺母48和大量滾珠49。轉(zhuǎn)動軸6包括螺紋軸47并且用作外螺紋軸。滾珠螺母48圍繞螺紋軸47并且能夠與第一轉(zhuǎn)子31和第二轉(zhuǎn)子41 一體地旋轉(zhuǎn)。滾珠49形成滾珠串列。滾珠螺母48容置在殼體5中。螺紋軸47形成在轉(zhuǎn)動軸6的一部分中。螺旋形外螺紋槽47a和圓筒形脊部47b形成在螺紋軸47的外周上。脊部47b為連續(xù)的螺旋形狀。
圖3為圖2的主要部分的放大圖。圖4為滾珠螺母48周圍的構件的分解立體圖。如圖3和圖4所示，滾珠螺母48包括圓筒形螺母本體48b和環(huán)狀凸緣48c。螺母本體48b具有螺旋形內(nèi)螺紋槽48a。環(huán)狀凸緣48c從螺母本體48b的外周表面沿滾珠螺母48的徑向方向向外突出。螺母本體48b和環(huán)狀凸緣48c通過焊接等方式一體地形成。
內(nèi)螺紋槽48a形成在螺母本體48b的內(nèi)周上。內(nèi)螺紋槽48a沿軸向方向Xl形成在例如整個螺紋本體48b上，并且內(nèi)螺紋槽48a圍繞螺紋軸47的外螺紋槽47a。滾珠49置于滾珠螺母48的內(nèi)螺紋槽48a與螺紋軸47的外螺紋槽47a之間。環(huán)狀凸緣48c例如布置在螺母本體48b的在軸向方向Xl上的中部。多個(在本實施方式中是四個)安裝部48d沿周向方向Cl (環(huán)狀凸緣48c的周向方向)在等角的位置處形成在環(huán)狀凸緣48c中。用作固定構件的固定螺釘52裝配到安裝部48d。
每個安裝部48d均具有用于插入固定螺釘52的螺紋軸中相應的一個的插入孔48e。另外，第一電動馬達21的第一環(huán)狀凸緣35與環(huán)狀凸緣48c相匹配，并且在分別面對插入孔48e的位置處具有插入孔35a。同樣地，第二電動馬達22的第二環(huán)狀凸緣45與環(huán)狀凸緣48c相匹配，并且在分別面對插入孔48e的位置處具有插入孔45a。
固定螺釘52的數(shù)量和固定螺母53的數(shù)量等于安裝部48d的數(shù)量(在圖4中，示出了僅僅一個固定螺釘52和僅僅一個固定螺母53)。每個固定螺釘52的螺紋軸均穿過相應的插入孔35a、48e和45a插入并且旋擰到相應的固定螺母53。這樣，第一電動馬達21的第一轉(zhuǎn)子31、滾珠螺母48的環(huán)狀凸緣48c、以及第二電動馬達22的第二轉(zhuǎn)子41彼此固定并且能夠一體地旋轉(zhuǎn)。滾珠螺母48的螺母本體48b由第一轉(zhuǎn)子31和第二轉(zhuǎn)子41圍繞。
如圖3所示，滾珠螺母48的內(nèi)螺紋槽48a與螺紋軸47的外螺紋槽47a沿轉(zhuǎn)動軸6的徑向方向Rl彼此面對。多個(在本實施方式中是六個)螺旋滾道61至66由滾珠螺母48的內(nèi)螺紋槽48a的一部分和螺紋軸47的外螺紋槽47a的一部分限定。第一滾道61、第二滾道62、第三滾道63、第四滾道64、第五滾道65和第六滾道66沿軸向方向Xl從圖3的左側(cè)以此順序并排布置。滾道61至66中的每個滾道均具有大致相同的總長度。多個滾珠49布置在滾道61至66中的每個滾道中。注意，當共同地稱謂滾道61至66時，它們被簡稱為滾道60。滾道60中的每個滾道均螺旋地延伸以大致圍繞螺紋軸47。
如圖3和圖4所示，橋部71至76裝配到滾珠螺母48。橋部71至76中的每個橋部均用來使?jié)L珠49從滾道61至66中相應的一個滾道的一端循環(huán)到另一端。橋部73和74設置成第一橋部(預定的橋部)，并且橋部71、72、75和76設置成第二橋部。注意，當共同地稱謂橋部71至76時，它們被簡稱為橋部70。
橋部70中的每個橋部均形成為長的小片。橋部70中的每個橋部均具有沿橋部70的縱向方向延伸的凹槽77。每個凹槽77均形成為使得在沿橋部70的縱向方向的每個端部處的深度是淺的并且使得沿縱向方向的中間部分的深度是深的。這樣，裝配到螺母本體48b的橋部70中的每個橋部均使用凹槽77來連接滾道60中相應的一個滾道的一端和另一端。允許每個滾道60的一端處的滾珠49通過橋部70中相應的一個橋部的凹槽77移動到滾道60的另一端。同樣地，允許每個滾道60的另一端處的滾珠49通過相應的橋部70的凹槽77移動到滾道60的一端。
橋部71布置在螺母本體48b的一個端部48f的附近。橋部71裝配到穿過螺母本體48b形成的插入孔81，并且通過焊接等方式固定至滾珠螺母48。橋部71連接滾道61的一端61a和另一端61b。橋部72布置在螺母本體48b的一個端部48f的附近,并且布置成在軸向方向Xl上鄰近于橋部71。橋部72裝配到穿過螺母本體48b形成的插入孔82，并且通過焊接等方式固定至滾珠螺母48。橋部72連接滾道62的一端62a和另一端62b。
圖5為沿著垂直于滾珠螺母48的軸線的平面截取的滾珠螺母48的截面圖，其示出了橋部71至76的布置。如圖5所示，橋部72和橋部71沿周向方向Cl以不相等的間隔布置。更具體地，沿周向方向Cl從橋部71的中心71a到橋部72的中心72a的距離在沿周向方向Cl朝向一側(cè)C2測量時與沿周向方向Cl朝向另一側(cè)C3測量時是不同的。
換句話說，繞滾珠螺母48的中心軸線LI從橋部71的中心71a到橋部72的中心72a的角度在沿周向方向Cl朝向一側(cè)C2測量時與沿周向方向Cl朝向另一側(cè)C3測量時是不同的。通過這種方式，橋部71和橋部72布置成在周向方向Cl上是偏置的，并且定位成在周向方向Cl上彼此鄰近。當沿軸向方向Xl觀察時，將橋部71的中心71a連接至滾珠螺母48的中心軸線LI的線段與將中心軸線LI連接至橋部72的中心72a的線段之間形成的窄角Θ 12為大約幾十度(例如，30度)并且小于或等于45度。
如圖3和圖4所示，布置在沿軸向方向Xl遠離環(huán)狀凸緣48c的一側(cè)上的橋部71和橋部72形成第二橋部單元88。橋部75布置在螺母本體48b的另一個端部48g的附近。橋部75裝配到穿過螺母本體48b形成的插入孔85，并且通過焊接等方式固定至滾珠螺母48。橋部75連接滾道65的一端65a和另一端65b。
橋部76布置在螺母本體48b的另一個端部48g的附近，并且布置成在軸向方向Xl上鄰近于橋部75。橋部76裝配到穿過螺母本體48b形成的插入孔86，并且通過焊接等方式固定至滾珠螺母48。橋部76連接滾道66的一端66a和另一端66b。如圖5所示,橋部76和橋部75沿周向方向Cl以不相等的間隔布置。更具體地，沿周向方向Cl從橋部75的中心75a到橋部76的中心76a的距離在沿周向方向Cl朝向一側(cè)C2測量時與沿周向方向Cl朝向另一側(cè)C3測量時是不同的。
換句話說，繞滾珠螺母48的中心軸線LI從橋部75的中心75a到橋部76的中心76a的角度在沿周向方向Cl朝向一側(cè)C2測量時與沿周向方向Cl朝向另一側(cè)C3測量時是不同的。通過這種方式，橋部75和橋部76布置成在周向方向Cl上是偏置的，并且定位成在周向方向Cl上彼此鄰近。當沿軸向方向Xl觀察時，將橋部75的中心75a連接至滾珠螺母48的中心軸線LI的線段與將中心軸線LI連接至橋部76的中心76a的線段之間形成的窄角Θ 56為大約幾十度(例如，30度)并且小于或等于45度。
如圖3和圖4所示，布置在沿軸向方向Xl遠離環(huán)狀凸緣48c的另一側(cè)上的橋部75和橋部76形成第二橋部單元89。橋部73布置在螺母本體48b的中部。橋部73裝配到穿過環(huán)狀凸緣48c和螺母本體48b形成的插入孔83，并且通過焊接等方式固定至滾珠螺母48。橋部73連接滾道63的一端63a和另一端63b。
插入孔83形成為允許橋部73插入的形狀，并且通過切除環(huán)狀凸緣48c的一部分而形成。另外，插入孔83通向環(huán)狀凸緣48c的外周表面的部分切除的平的切口部90，并且通向軸向方向Xl上的一側(cè)。橋部73沿徑向方向Rl插入到插入孔83中。通過以上結(jié)構，橋部73和環(huán)狀凸緣48c在軸向方向Xl上位置交疊。另外，滾道63和環(huán)狀凸緣48c在軸向方向Xl上位置交疊。
橋部74布置在螺母本體48b的中部。橋部74裝配到穿過環(huán)狀凸緣48c和螺母本體48b形成的插入孔84，并且通過焊接等方式固定至滾珠螺母48。橋部74連接滾道64的一端64a和另一端64b。插入孔84形成為允許橋部74插入的形狀，并且通過切除環(huán)狀凸緣48c的一部分而形成。另外,插入孔84通向環(huán)狀凸緣48c的外周表面的切口部90，并且通向軸向方向Xl上的另一側(cè)。橋部74沿徑向方向Rl插入到插入孔84中。通過以上結(jié)構，橋部74和環(huán)狀凸緣48c在軸向方向Xl上位置交疊。另外，滾道64和環(huán)狀凸緣48c在軸向方向Xl上位置交疊。橋部73和橋部74布置成在軸向方向Xl上彼此鄰近。
如圖5所示，橋部73和橋部74沿周向方向Cl以不相等的間隔布置。更具體地，沿周向方向Cl從橋部73的中心73a到橋部74的中心74a的距離在沿周向方向Cl朝向一側(cè)C2測量時與沿周向方向Cl朝向另一側(cè)C3時測量時是不同的。換句話說，繞滾珠螺母48的中心軸線LI從橋部73的中心73a到橋部74的中心74a的角度在沿周向方向Cl朝向一側(cè)C2測量時與沿周向方向Cl朝向另一側(cè)C3測量時是不同的。
通過這種方式，橋部73和橋部74布置成在周向方向Cl上是偏置的，并且定位成在周向方向Cl上彼此鄰近。當沿軸向方向Xl觀察時，將橋部73的中心73a連接至滾珠螺母48的中心軸線LI的線段與將中心軸線LI連接至橋部74的中心74a的線段之間形成的窄角Θ 34為大約幾十度(例如，30度)并且小于或等于45度。在本實施方式中，窄角Θ 12 =窄角Θ 34 =窄角Θ 56。注意，窄角Θ 12、Θ 34和Θ 56中的一個窄角可以不同于窄角Θ 12、Θ 34和Θ 56中的其它窄角。
橋部73和橋部74布置在沿環(huán)狀凸緣48c的周向方向Cl彼此鄰近的安裝部48d之間，并且布置于在周向方向Cl上與安裝部48d布置的位置不同的位置處。與環(huán)狀凸緣48c在軸向方向Xl上位置交疊的橋部73和橋部74形成第一橋部單元91。
第一橋部單元91的橋部73和74的數(shù)量、第二橋部單元88的橋部71和72的數(shù)量、以及第二橋部單元89的橋部75和76的數(shù)量均為兩個并且彼此相等。當沿著軸向方向Xl觀察時，第一橋部單元91、第二橋部單元88和第二橋部單元89沿周向方向Cl以相等的間隔布置。具體地，第一橋部單元91的中心91a、第二橋部單元88的中心88a、以及第二橋部單元89的中心89a沿周向方向Cl以相等的間隔(即，120度的間隔)布置。
如圖3所示，如上所述，滾珠螺母48相對于第一轉(zhuǎn)子31和第二轉(zhuǎn)子41的軸向移動被限制。另外，第一轉(zhuǎn)子31和第二轉(zhuǎn)子41相對于殼體5的軸向移動被第一和第二軸承34和44限制。因此，限制了滾珠螺母48的相對于殼體5的軸向移動。
圓筒形第一和第二襯套92和93在滾珠螺母48的沿軸向方向Xl的兩側(cè)上分別裝配到第一轉(zhuǎn)子芯32的內(nèi)周表面和第二轉(zhuǎn)子芯42的內(nèi)周表面以便能夠一體地旋轉(zhuǎn)。第一徑向間隙SI設置在襯套92的內(nèi)周表面92a與螺紋軸47之間以及襯套93的內(nèi)周表面93a與螺紋軸47之間，更具體地，設置在襯套92的內(nèi)周表面92a與螺紋軸47的外周的圓筒形脊部47之間以及襯套93的內(nèi)周表面93a與螺紋軸47的外周的圓筒形脊部47之間。
圖6為滾道60周圍的放大圖。如圖6所示，第二徑向間隙S2形成在滾珠49與螺紋軸47的外螺紋槽47a之間以使?jié)L珠螺母48相對于螺紋軸47平順地旋轉(zhuǎn)。注意，在圖6中，螺紋槽47a和48a中的每個螺紋槽的截面形狀均形成為由兩個圓弧形成的哥特式(Gothic)弓形；然而，該截面形狀不限于哥特式弓形。
如圖3和圖6所示，第一徑向間隙SI小于滾珠49與外螺紋槽47a之間的第二徑向間隙S2 (對應于每個滾珠49的游隙量)。滾珠螺母48與襯套92和93由轉(zhuǎn)子芯32和42的內(nèi)周表面保持，所以能夠精確地設置滾珠螺母48與襯套92和93之間的位置關系。因此，第一徑向間隙SI可以設置成實質(zhì)小于第二徑向間隙S2(S1 < S2)。
如上所述，根據(jù)本實施方式，第一橋部單元91的橋部73和74與環(huán)狀凸緣48c可以布置成在軸向方向Xl上位置交疊。這樣，滾珠絲杠裝置23在軸向方向Xl上可以縮短，所以可以減小滾珠絲杠裝置23的尺寸。另外，橋部70用作用于使?jié)L珠49循環(huán)的循環(huán)構件，所以循環(huán)構件的沿滾珠螺母48的徑向方向Rl的尺寸不大。因此，滾珠絲杠裝置23在徑向方向Rl上可以縮短，所以可以進一步減小滾珠絲杠裝置23的尺寸。
此外，第一橋部單元91的橋部73和74沿周向方向Cl以不相等的間隔布置。這樣，可以增大固定螺釘52和固定螺母53沿周向方向Cl在環(huán)狀凸緣48c上的布置的布局靈活性。因此，固定螺釘52可以布置成使得環(huán)狀凸緣48c與固定螺釘52之間的聯(lián)接強度進一步增大(例如，沿周向方向Cl在窄節(jié)距下以相等的間隔布置)。因此，能夠進一步增大環(huán)狀凸緣48c能夠接收的諸如徑向負載之類的負載的容許值(容許載荷)。
由此，可以進一步增大滾珠絲杠裝置23的容許載荷。另外，環(huán)狀凸緣48c的位置與橋部73和74的位置在軸向方向Xl上交疊。也就是說，在滾珠螺母48中，作為力所輸入至的輸入部分的環(huán)狀凸緣48c的位置與將力輸出到滾珠49的輸出部分(圍繞橋部73和74的內(nèi)螺紋槽48a)的位置在軸向方向Xl上交疊。這樣，可以抑制使?jié)L珠螺母48或滾珠49彎曲或扭曲的力，所以可以減小滾珠49上的負載。因此，可以進一步增大滾珠絲杠裝置23能夠接收的外力，所以可以獲得更聞的容許載荷。
另外，通過減小轉(zhuǎn)動致動器4的尺寸，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動致動器4的重量減輕、能量節(jié)約以及成本降低。此外，環(huán)狀凸緣48c布置在螺母本體48b的在軸向方向Xl上的中部。這樣，能夠使得施加到滾珠螺母48的負載的分布難以在軸向方向Xl上被偏置。這樣，可以減小施加到滾珠絲杠裝置23的負載，因此，可以進一步增大滾珠絲杠裝置23的容許載荷。
另外，第一橋部單元91、第二橋部單元88和第二橋部單元89沿周向方向Cl以相等的間隔布置。通過這種方式，當?shù)谝粯虿繂卧?1與第二橋部單元88和89沿周向方向Cl以相等的間隔布置時，能夠防止從滾珠49施加到滾珠螺母48的負載在周向方向Cl上被偏置。這樣，當滾珠絲杠裝置23被驅(qū)動時，可以抑制施加到滾珠螺母48的負載的變化，因此，可以進一步增大滾珠絲杠裝置23的容許載荷。
如上所述，由于轉(zhuǎn)動致動器4的緊湊性，因此能夠獲得容易地安裝到車身55上的轉(zhuǎn)動致動器4，并且因此轉(zhuǎn)動軸6能夠接收大的負載。也就是說，能夠獲得能夠接收通過轉(zhuǎn)向輪3等從路面施加的大的力并且尺寸緊湊的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)I。另外，第一徑向間隙SI小于第二徑向間隙S2。因此，由于路面輸入等施加到螺紋軸47的徑向負載可以由第一襯套92的內(nèi)周表面92a與第二襯套93的內(nèi)周表面93a可靠地接收。這樣，能夠顯著地減少施加到滾珠螺母48的徑向負載。因此，能夠防止螺紋槽47a和48a的滾道表面的微動磨損等，所以可以提高耐久性。另外，這種優(yōu)異的有益效果可以通過在轉(zhuǎn)子31和41的周圍增設第一襯套92和第二襯套93來實行，所以能夠獲得緊湊且低成本的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)I。
另外，如圖3所示，襯套92和93中的每個襯套均具有使得襯套92和93的內(nèi)周表面92a和93a中的每個內(nèi)周表面均至少面對螺紋軸47的兩圈脊部47b的軸向長度。這樣，可以確保脊部47b與襯套92和93中的每個襯套之間的足夠的接觸面積。因此，來自螺紋軸47的徑向負載可以被襯套92和93可靠地接收。
注意，理想地，襯套92的內(nèi)周表面92a與襯套93的內(nèi)周表面93a例如在襯套92和93裝配到相應的轉(zhuǎn)子芯32和42的內(nèi)周表面的狀態(tài)下相對于相應的轉(zhuǎn)子芯32和42的外周表面被精加工。在這種情況下，襯套92和93的分別裝配到轉(zhuǎn)子芯32和42的內(nèi)周表面92a和93a相對于轉(zhuǎn)子芯32和42的外周表面被機加工，所以可以精確地設置滾珠螺母48與襯套92和93的內(nèi)周表面92a和93a之間的位置關系，其中滾珠螺母48和襯套92、93都由轉(zhuǎn)子芯32和42保持。甚至第一徑向間隙SI可以精確地設置成小于第二徑向間隙S2。
此外，理想的是，在滾珠螺母的制造中間產(chǎn)品裝配到轉(zhuǎn)子芯32和42的內(nèi)周表面的狀態(tài)下，相對于轉(zhuǎn)子芯32和42的外周表面在圓筒形制造中間產(chǎn)品的內(nèi)周上機加工出內(nèi)螺紋槽48a。在這種情況下，滾珠螺母48的內(nèi)螺紋槽48a與襯套92和93的內(nèi)周表面92a和93a相對于相同的參照面(轉(zhuǎn)子芯32和42的外周表面)被機加工，所以可以進一步精確地設置襯套92和93中的每個襯套與螺紋軸47之間的第一徑向間隙SI。
本發(fā)明的方面不限于以上所描述的實施方式的細節(jié)；其可以在所附權利要求的范圍內(nèi)以不同的形式來修改。例如，第一橋部單元91的橋部的數(shù)量可以為三個或更多。另外，第二橋部單元88的橋部71和72可以沿周向方向Cl以相等的間隔(以180度的間隔)布置。同樣地，第二橋部單元89的橋部74和75可以沿周向方向Cl以相等的間隔(以180度的間隔)布置。
另外，根據(jù)本發(fā)明的方面的滾珠絲杠裝置可以應用于為非車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的系統(tǒng)配備的滾珠絲杠裝置。
權利要求
1.一種滾珠絲杠裝置，其特征在于包括: 滾珠螺母，所述滾珠螺母包括具有內(nèi)螺紋槽的螺母本體； 外螺紋軸，所述外螺紋軸具有面對所述內(nèi)螺紋槽的外螺紋槽； 螺旋滾道，所述螺旋滾道限定在所述內(nèi)螺紋槽的一部分與所述外螺紋槽的一部分之間； 布置在所述滾道中的多個滾珠；以及 橋部，所述橋部保持在形成于所述滾珠螺母中的插入孔中，并且所述橋部用來使所述滾珠從所述滾道的一端循環(huán)到所述滾道的另一端，其中 多個所述滾道和多個所述橋部設置在所述外螺紋軸的軸向方向上， 所述滾珠螺母包括形成在所述螺母本體的外周上的環(huán)狀凸緣， 所述環(huán)狀凸緣在所述環(huán)狀凸緣的周向方向上具有多個安裝部，預定的固定構件裝配于每個安裝部， 所述多個橋部包括至少兩個第一橋部，所述至少兩個第一橋部布置成與所述環(huán)狀凸緣在所述軸向方向上位置交疊，并且 所述第一橋部各自布置于在所述周向方向上與所述安裝部布置的位置不同的位置處，并且所述第一橋部在所述周向方向上以不相等的間隔布置。
2.根據(jù)權利要求1所述的滾珠絲杠裝置，其中 所述環(huán)狀凸緣布置在所述螺母本體的在所述軸向方向上的中部。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的滾珠絲杠裝置，其中 所述多個橋部包括在所述軸向方向上與所述環(huán)狀凸緣隔開布置的多個第二橋部，限定有由所述第一橋部形成的第一橋部單元以及由所述第二橋部形成的第二橋部單元，所述第二橋部的數(shù)量等于所述第一橋部單元的所述第一橋部的數(shù)量并且所述第二橋部布置成在所述軸向方向上彼此鄰近，并且 所述第一橋部單元和所述第二橋部單元在所述周向方向上以相等的間隔布置。
4.根據(jù)權利要求3所述的滾珠絲杠裝置，其中 布置成在所述軸向方向上彼此鄰近的所述第二橋部之間在所述周向方向上的距離等于所述第一橋部之間在所述周向方向上的距離。
5.一種線性致動器，其特征在于包括: 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的滾珠絲杠裝置； 致動器，所述致動器包括通過所述固定構件固定至所述環(huán)狀凸緣的旋轉(zhuǎn)構件，并且所述致動器用來使所述滾 珠螺母旋轉(zhuǎn)；以及 殼體，所述殼體容納所述滾珠螺母，并且所述殼體通過滑動軸承將所述外螺紋軸支承成能夠沿所述軸向方向移動。
6.根據(jù)權利要求5所述的線性致動器，還包括: 襯套，所述襯套設置在所述旋轉(zhuǎn)構件與所述外螺紋軸之間，其中所述襯套與所述外螺紋軸的外周表面之間的第一徑向間隙小于所述滾珠中的每一個滾珠與所述外螺紋槽之間的第二徑向間隙。
7.—種車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于包括: 根據(jù)權利要求5或6所述的線性致動器；以及連桿構件，所述連桿構件聯(lián)接至所述線性致動器的所述外螺紋軸，并且所述連桿構件用來使轉(zhuǎn)向 輪轉(zhuǎn)向。
全文摘要
一種滾珠絲杠裝置(23)，具有多個螺旋滾道(61-66)。每個滾道的一端與另一端通過橋部(71-76)連接。滾珠螺母的環(huán)狀凸緣(46c)具有沿周向方向以相等的間隔布置的多個安裝部(48d)。固定螺釘(52)裝配到每個安裝部(48d)。布置成與環(huán)狀凸緣在軸向方向上位置交疊的橋部布置于在周向方向上與安裝部布置的位置不同的位置處，并且橋部在周向方向上以不相等的間隔布置。
文檔編號F16H25/22GK103153756SQ201180048377
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權日2010年10月4日
發(fā)明者山中亨介 申請人:株式會社捷太格特