專利名稱：螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及使用該機(jī)構(gòu)的衰減裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備螺桿軸及螺合于該螺桿軸的螺帽構(gòu)件，且將平移運(yùn)動(dòng)變換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、或?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成平移運(yùn)動(dòng)的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，還涉及使用該機(jī)構(gòu)的衰減裝置。
背景技術(shù)：
作為將平移運(yùn)動(dòng)變換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、或?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成平移運(yùn)動(dòng)的裝置，已知有使形成母螺絲的螺帽構(gòu)件螺合于形成螺旋狀公螺絲的螺桿軸的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，尤其是，在螺桿軸與螺帽構(gòu)件之間介設(shè)有滾珠的滾珠絲桿裝置被使用于各種用途。例如使用于衰減裝置，用于使作用在建筑構(gòu)造物的振動(dòng)早期收斂，作為該衰減裝置，已知有在專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的裝置。該衰減裝置是交叉地設(shè)置在建筑構(gòu)造物的柱間的裝置，具備:結(jié)合于一方的結(jié)構(gòu)體的桿構(gòu)件；及以覆蓋該桿構(gòu)件的方式進(jìn)行設(shè)置、并且固定在另一方的結(jié)構(gòu)體的殼體構(gòu)件。在上述桿構(gòu)件外周面形成有螺旋狀螺旋槽，在該螺旋槽螺合有螺帽構(gòu)件，該螺帽構(gòu)件旋轉(zhuǎn)自如地螺合在上述殼體構(gòu)件。也就是說(shuō)，上述桿構(gòu)件相當(dāng)于滾珠絲桿裝置的螺桿軸。另外，在該螺帽構(gòu)件，固定有收容在上述殼體構(gòu)件內(nèi)的圓筒狀轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子的外周面上形成與上述殼體構(gòu)件的內(nèi)周面相對(duì)的粘性流體收容室。在這種結(jié)構(gòu)的衰減裝置中，當(dāng)隨著作用在二個(gè)結(jié)構(gòu)體之間的振動(dòng)，上述桿構(gòu)件相對(duì)于螺帽構(gòu)件在軸方向進(jìn)退時(shí)，該螺帽構(gòu)件會(huì)將上述桿構(gòu)件的軸方向運(yùn)動(dòng)變換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且隨著該螺帽構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，固定在該螺帽構(gòu)件的轉(zhuǎn)子也進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，因?yàn)樯鲜鲛D(zhuǎn)子外周面與殼體構(gòu)件內(nèi)周面之間的間隙形成粘性流體的收容室，所以當(dāng)該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角速度的剪切摩擦力作用在收容室內(nèi)的粘性流體，該粘性流體發(fā)熱。也就是說(shuō)，在該衰減裝置，將結(jié)構(gòu)體間的振動(dòng)能量變換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的能量，再將該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的能量變換成熱能量，其結(jié)果是，在結(jié)構(gòu)體之間傳達(dá)的振動(dòng)能量獲得衰減。該衰減裝置將上述殼體的一端及作為桿構(gòu)件的螺桿軸的一端固定在不同結(jié)構(gòu)體而使用，但此時(shí)，為了容許衰減裝置相對(duì)于各結(jié)構(gòu)體的姿勢(shì)變化，上述殼體及桿構(gòu)件通過(guò)U形夾連接于各結(jié)構(gòu)體。該U形夾具有支軸，上述殼體或桿構(gòu)件在對(duì)該支軸周圍賦予自由度的狀態(tài)下連接于各結(jié)構(gòu)體。此時(shí)，上述支軸起到阻止螺桿軸旋轉(zhuǎn)的作用，由此，螺桿軸的軸方向的平移運(yùn)動(dòng)變換成螺帽構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平10-184757號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
_7] 發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，由于上述U形夾只能對(duì)上述殼體或桿構(gòu)件賦予支軸周圍的自由度，所以該支軸不能使殼體或桿構(gòu)件向軸方向變位，從而出現(xiàn)當(dāng)將衰減裝置設(shè)置在結(jié)構(gòu)體時(shí)，對(duì)相對(duì)于該結(jié)構(gòu)體的U形夾的固定位置進(jìn)行的調(diào)整費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題。另外，如 上所述，在使用螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的衰減裝置中，雖然將隨著作用在結(jié)構(gòu)體的振動(dòng)的上述桿構(gòu)件的軸方向運(yùn)動(dòng)變換成螺帽構(gòu)件及轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但在預(yù)料以外的過(guò)大加速度的振動(dòng)發(fā)生作用時(shí)，上述轉(zhuǎn)子會(huì)以保持大的角動(dòng)量的狀態(tài)下改變旋轉(zhuǎn)方向，從而過(guò)大的力矩作用在上述螺帽構(gòu)件及螺桿軸，而導(dǎo)致構(gòu)成螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的這些構(gòu)件可能會(huì)受損。用于解決問(wèn)題的方案本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的發(fā)明，本發(fā)明的目的在于，提供一種不但防止螺桿軸的旋轉(zhuǎn)，并可容易地將該螺桿軸的軸端連接于結(jié)構(gòu)體，而且還不會(huì)有過(guò)大的力矩作用在螺帽構(gòu)件及螺桿軸，從而可防止這些螺帽構(gòu)件及螺桿軸受損的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及使用該機(jī)構(gòu)的衰減裝置。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具備:螺桿軸，在外周面形成有螺旋狀螺旋槽，并且至少一方的軸端連接于第一結(jié)構(gòu)體；螺帽構(gòu)件，旋轉(zhuǎn)自如地保持在相對(duì)于上述第一結(jié)構(gòu)體可向上述螺桿軸的軸方向移動(dòng)的第二結(jié)構(gòu)體，并且螺合在上述螺桿軸；以及球面接頭，具備球體部及收容該球體部的球體收容部，且用以將上述螺桿軸的軸端連接于上述第一結(jié)構(gòu)體，其中，在上述螺帽構(gòu)件與螺桿軸之間所傳達(dá)的旋轉(zhuǎn)力矩對(duì)應(yīng)作用在該螺桿軸的軸力而變化，另一方面，在上述球面接頭的球體部與球體收容部之間所傳達(dá)的滑動(dòng)力矩也對(duì)應(yīng)作用在該螺桿軸的軸力而變化。而且，螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，將上述螺桿軸的軸力設(shè)為變量時(shí)，旋轉(zhuǎn)力矩線圖與滑動(dòng)力矩線圖交叉，并且，在軸力未作用在上述螺桿軸的初始狀態(tài)下，上述滑動(dòng)力矩高于旋轉(zhuǎn)力矩。另外，本發(fā)明的衰減裝置具備:螺桿軸，在外周面形成有螺旋狀螺旋槽，并且至少一方的軸端連接于第一結(jié)構(gòu)體；螺帽構(gòu)件，旋轉(zhuǎn)自如地保持于第二結(jié)構(gòu)體，并且螺合在上述螺桿軸，且對(duì)應(yīng)相對(duì)于第一結(jié)構(gòu)體的第二結(jié)構(gòu)體的振動(dòng)而往復(fù)旋轉(zhuǎn)；衰減機(jī)構(gòu)，連接于該螺帽構(gòu)件，且用以使該螺帽構(gòu)件的往復(fù)旋轉(zhuǎn)衰減；以及球面接頭，包括球體部及用以收容該球體部的球體收容部，且用以將上述螺桿軸的軸端連接于上述第一結(jié)構(gòu)體，其中，在上述螺帽構(gòu)件與螺桿軸之間所傳達(dá)的旋轉(zhuǎn)力矩對(duì)應(yīng)作用在該螺桿軸的軸力而變化，另一方面，在上述球面接頭的球體部與球體收容部之間所傳達(dá)的滑動(dòng)力矩也對(duì)應(yīng)作用在該螺桿軸的軸力而變化。而且，衰減裝置構(gòu)成為，將上述螺桿軸的軸力設(shè)為變量時(shí)，旋轉(zhuǎn)力矩線圖與滑動(dòng)力矩線圖交叉，并且，在軸力未作用在上述螺桿軸的初始狀態(tài)下，上述滑動(dòng)力矩高于旋轉(zhuǎn)力矩。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)在螺桿軸的軸端設(shè)有球面接頭，無(wú)論該螺桿軸為何種姿勢(shì)也可容易地將其軸端連接在第一結(jié)構(gòu)體。使螺桿軸及螺帽構(gòu)件相對(duì)地向軸方向平移運(yùn)動(dòng)，并將該平移運(yùn)動(dòng)變換成螺帽構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，上述螺帽構(gòu)件與螺桿軸之間所傳達(dá)的旋轉(zhuǎn)力矩呈現(xiàn)隨著作用在該螺桿軸的軸方向的外力(以下，稱為“軸力”)越大而越大的傾向。另外，上述球面接頭的球體部與球體收容部之間所傳達(dá)的滑動(dòng)力矩也呈現(xiàn)隨著作用在該螺桿軸的軸力越大而越大的傾向。螺桿軸的軸端通 過(guò)球面軸承連接于結(jié)構(gòu)體時(shí)，上述旋轉(zhuǎn)力矩若小于上述球面接頭的滑動(dòng)力矩，則螺桿軸不會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，而可將螺桿軸及螺帽構(gòu)件的相對(duì)平移運(yùn)動(dòng)變換成該螺帽構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。另一方面，上述旋轉(zhuǎn)力矩大于上述球面接頭的滑動(dòng)力矩時(shí)，球面接頭的球體部相對(duì)于球體收容部產(chǎn)生滑動(dòng)，因此在螺桿軸與螺帽構(gòu)件之間產(chǎn)生相對(duì)平移運(yùn)動(dòng)時(shí)，上述平移運(yùn)動(dòng)不會(huì)全部被變換成螺帽構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，至少一部分變成螺桿軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而作用在螺帽構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)力矩減小。也就是說(shuō)，通過(guò)任意設(shè)定設(shè)在螺桿軸的軸端的球面接頭的球體部與球體收容部之間的滑動(dòng)力矩，上述球面接頭發(fā)揮作為螺帽構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的力矩限制器的作用，而將螺桿軸及螺帽構(gòu)件的相對(duì)平移運(yùn)動(dòng)變換成該螺帽構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)有過(guò)大旋轉(zhuǎn)力矩作用在螺帽構(gòu)件及螺桿軸，從而可防止這些螺帽構(gòu)件及螺桿軸受損。


圖1是表示使用本發(fā)明的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的衰減裝置的一例的正面截面圖。圖2是表示螺桿軸與螺帽構(gòu)件的組合的一例的立體圖。圖3是表示設(shè)在螺桿軸的端部的球面接頭的第一實(shí)施方式的正面截面圖。圖4是表示作用在螺桿軸的軸力與旋轉(zhuǎn)力矩之間的關(guān)系、及作用在螺桿軸的軸力與球面接頭的滑動(dòng)力矩之間的關(guān)系的圖表。圖5是表示設(shè)在螺桿軸的端部的球面接頭的第二實(shí)施方式的正面截面圖。圖6是表示設(shè)在螺桿軸的端部的球面接頭的第三實(shí)施方式的正面截面圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及使用該機(jī)構(gòu)的衰減裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1是表示使用本發(fā)明的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)而構(gòu)成的衰減裝置的一例的圖。該衰減裝置I是利用粘性阻力使振動(dòng)能量衰減的裝置，例如，配置于建筑物與支撐其基盤之間、或配置于建筑物的柱與梁之間而使用。該衰減裝置I具備:固定外筒10,具有中空部而形成為筒狀；轉(zhuǎn)子20,收容在該固定外筒10的中空部?jī)?nèi)，并且旋轉(zhuǎn)自如地支承在該固定外筒10 ;以及螺桿軸30，貫通這些固定外筒10及轉(zhuǎn)子20，并且螺合在該轉(zhuǎn)子，其中，例如，上述螺桿軸30其一端固定在作為第一結(jié)構(gòu)體的基盤100，另一方面，上述固定外筒10固定在作為第二結(jié)構(gòu)體的建筑物。上述固定外筒10具備:形成為筒狀的外筒本體11 ;及固定在該外筒本體11的軸方向兩端面固定的一對(duì)端板12、13。外筒本體11的內(nèi)周面具備:套筒部14，隔著規(guī)定間隙與上述轉(zhuǎn)子20外周面對(duì)置；及一對(duì)內(nèi)筒支撐部15、16，相對(duì)于該套筒部14向軸方向相鄰設(shè)置，其中，在一對(duì)內(nèi)筒支撐部15、16嵌合有用于支承上述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒20的旋轉(zhuǎn)的一對(duì)旋轉(zhuǎn)軸承17、18。這些旋轉(zhuǎn)軸承17、18通過(guò)用螺栓將上述端板12、13固定在外筒本體11而被固定在上述外筒本體11的內(nèi)筒支撐部15、16。并且，圖中的符號(hào)19是接觸旋轉(zhuǎn)軸承17、18的外圈而對(duì)旋轉(zhuǎn)軸承17、18的軸方向進(jìn)行定位的隔環(huán)。另一方面，上述轉(zhuǎn)子20具備:旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒21，收容在上述固定外筒10的中空部?jī)?nèi)，并且由上述旋轉(zhuǎn)軸承17、18支承其旋轉(zhuǎn)；及螺帽構(gòu)件40，通過(guò)托架22固定在該旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒21的軸方向的一端，其中，在上述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒21內(nèi)周面與螺桿軸30外周面之間形成有間隙，另一方面，上述螺帽構(gòu)件40螺合在上述螺桿軸30的外周面。也就是說(shuō)，這些螺桿軸30及螺帽構(gòu)件40構(gòu)成將平移運(yùn)動(dòng)變換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。上述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒21具有與外筒本體11的套筒部14對(duì)置的軸頸部24，通過(guò)外筒本體11的套筒部14與旋轉(zhuǎn)圓筒21的軸頸部24對(duì)置，在這些構(gòu)件之間形成粘性流體6的作用室2。在該作用室2中充填著粘性流體6。在上述軸頸部24的軸方向兩端，嵌設(shè)有環(huán)狀密封構(gòu)件25、25，防止被封入作用室2內(nèi)的粘性流體6從該作用室2漏出。作為被封入上述作用室2的粘性流體6，例如，使用動(dòng)粘度為10萬(wàn)mm2/S 50萬(wàn)mm2/s(25°C )程度的硅油。另外，在上述外筒本體11的套筒部14，設(shè)有出入口 23，并且，在該出入口 23連接有密封式緩沖容器50。轉(zhuǎn)子20相對(duì)于固定外筒10旋轉(zhuǎn)時(shí)，充填于作用室2的粘性流體6因剪切摩擦力而發(fā)熱，且該粘性流體6的體積膨脹。上述緩沖容器50是為了吸收該粘性流體6的體積變化而設(shè)置。在連接于第一結(jié)構(gòu)體的上述螺桿軸30的一端，設(shè)有球面接頭32，相對(duì)于該第一結(jié)構(gòu)體的上述螺桿軸30的連接角度可自由調(diào)整。關(guān)于該球面接頭32，將在后面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另一方面，在連接于第二結(jié)構(gòu)體的固定外筒10的端板12，設(shè)有U形夾5。該U形夾5為將從固定在第二結(jié)構(gòu)體的基部51及上述端板12雙方突出的凸緣部用支軸52進(jìn)行貫通而結(jié)合的構(gòu)件，可相對(duì)于第二結(jié)構(gòu)體，在支軸52的周圍使固定外筒10搖動(dòng)自如。圖2是表示上述螺桿軸30與螺帽構(gòu)件40的組合的立體圖。在螺桿軸30的外周面，形成有螺旋狀滾珠滾動(dòng)槽31。螺帽構(gòu)件40隔著在上述滾珠滾動(dòng)槽31滾動(dòng)的多數(shù)滾珠3螺合在螺桿軸30。另外，螺帽構(gòu)件40具有用于上述螺桿軸30插通的貫通孔而形成為圓筒狀，并且，設(shè)有用于使?jié)L動(dòng)在上述螺桿軸30的滾珠滾動(dòng)槽31的滾珠3循環(huán)的無(wú)限循環(huán)路。也就是說(shuō)，這些螺帽構(gòu)件40及螺桿軸30構(gòu)成將平移運(yùn)動(dòng)變換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、或?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成平移運(yùn)動(dòng)的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。另外，在該螺帽構(gòu)件40的外周面，設(shè)有凸緣部41，通過(guò)將插通在該凸緣部41的固定螺栓42緊固在上述托架22，使螺帽構(gòu)件40的旋轉(zhuǎn)通過(guò)托架22傳達(dá)至上述旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒21。上述托架22以螺栓緊固于旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒21的軸方向端面，從構(gòu)成固定外筒10的端板13向軸方向關(guān)出。
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圖3是表示設(shè)在螺桿軸30的一端的球面接頭32的第一實(shí)施方式的圖。該球面接頭具備:球體部33，具有螺桿軸30軸端嵌合用的貫通孔34 ;及球體收容部36，將該球體部33球面包在里面，并且以固定螺栓35緊固于第一結(jié)構(gòu)體。另外，上述球體收容部具有接觸球體部的樹(shù)脂襯墊，該樹(shù)脂襯墊固定在球體收容部，另一方面，對(duì)上述球體部進(jìn)行滑動(dòng)接觸。上述球體部33因?yàn)樽畲笾睆讲康那蛎姹簧鲜鰳?shù)脂襯墊37覆蓋而不能從該球體收容部36脫離，從而使球面邊滑動(dòng)接觸在上述樹(shù)脂襯墊37邊在球體收容部36中旋轉(zhuǎn)自如。因此，使用該球面接頭而將螺桿軸的軸端連接于第一結(jié)構(gòu)體時(shí)，該螺桿軸可以上述球體部為中心，相對(duì)于第一結(jié)構(gòu)體向箭頭A方向搖動(dòng)自如，另外，可如箭頭B所示使螺桿軸旋轉(zhuǎn)。該球面接頭，例如，可以對(duì)球體部被覆樹(shù)脂襯墊后，將該球體部及樹(shù)脂襯墊設(shè)于通過(guò)鑄造或機(jī)械加工而形成的球體收容部之中，最后,對(duì)球體收容部實(shí)施鍛造加工等使該球體收容部變形，而通過(guò)將上述球體收容部及樹(shù)脂襯墊封入其內(nèi)部來(lái)進(jìn)行制作。另外，也可通過(guò)將球體部及樹(shù)脂襯墊作為組芯而鑄造球體收容部來(lái)進(jìn)行制作。在這種結(jié)構(gòu)的衰減裝置中，相對(duì)于第一結(jié)構(gòu)體，第二結(jié)構(gòu)體沿著圖1中的箭頭X方向相對(duì)地振動(dòng)時(shí)，該振動(dòng)成為向相對(duì)于固定外筒10的螺桿軸30的軸方向的平移運(yùn)動(dòng)。隨著該平移運(yùn)動(dòng)，在螺合于上述螺桿軸30的螺帽構(gòu)件40，旋轉(zhuǎn)力矩發(fā)生作用，作為其反作用，與作用在螺帽構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)力矩為相同大小的反方向旋轉(zhuǎn)力矩也對(duì)螺桿軸發(fā)生作用。上述固定外筒10通過(guò)上述U形夾5固定在第二結(jié)構(gòu)體，因?yàn)樵揢形夾5的支軸52起到阻止固定外筒10旋轉(zhuǎn)的作用，假如上述螺桿軸30的旋轉(zhuǎn)處于受到阻止的狀態(tài)，則對(duì)應(yīng)上述旋轉(zhuǎn)力矩的角加速度會(huì)被賦予至包含上述螺帽構(gòu)件40的轉(zhuǎn)子20，從而該轉(zhuǎn)子20相對(duì)于固定外筒10產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。圖4中以實(shí)線所示的圖是表示作用在上述螺桿軸30的軸方向外力(以下，稱為“軸力”)與上述旋轉(zhuǎn)力矩之間的關(guān)系的圖。當(dāng)螺桿軸30及螺帽構(gòu)件40不向軸方向相對(duì)變位時(shí)，因?yàn)樾D(zhuǎn)力矩未作用在這些螺桿軸30及螺帽構(gòu)件40，所以在軸力未作用的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)力矩也不會(huì)發(fā)生。另外，作用在螺桿軸30的軸力越大，則作用在螺帽構(gòu)件40及螺桿軸30的旋轉(zhuǎn)力矩越大。另一方面，圖4中以虛線所示的圖是表示作用在上述螺桿軸30的軸力與上述球面接頭32的滑動(dòng)力矩之間的關(guān)系的圖。在此，球面接頭32的滑動(dòng)力矩是指為使上述球體部33相對(duì)于球體收容部36進(jìn)行旋轉(zhuǎn)所需要的力矩，若大于滑動(dòng)力矩的力矩作用在該球體部33，則例如固定在球體部33的螺桿軸30相對(duì)于球體收容部36產(chǎn)生搖動(dòng)，或產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。一般來(lái)說(shuō)，在球面接頭為了排除球體收容部36與球體部33之間的間隙，球體收容部36處于稍為夾緊球體部33的狀態(tài)。因此，如圖4所示，即使在軸力未從螺桿軸30作用在球體部33的狀態(tài)下，初始滑動(dòng)力矩T1也不會(huì)成為Okgf.mm。軸力從螺桿軸30作用在球體部33時(shí)，作用在球體部33及 球體收容部36之間的摩擦力相對(duì)于該部分而增加，所以上述滑動(dòng)力矩隨著軸力的增加而增加。這樣，使作用在螺桿軸30的軸力逐漸增加時(shí)，作用在該螺桿軸30的旋轉(zhuǎn)力矩及球面接頭32的滑動(dòng)力矩也會(huì)逐漸增加，但如圖4所示，在旋轉(zhuǎn)力矩的增加率高于滑動(dòng)力矩的增加率的情況下，當(dāng)達(dá)到極限軸力Ptl時(shí)，旋轉(zhuǎn)力矩與滑動(dòng)力矩之間的大小關(guān)系逆轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)力矩會(huì)高于滑動(dòng)力矩。因?yàn)樵谳S力小于極限軸力Ptl時(shí)滑動(dòng)力矩大于旋轉(zhuǎn)力矩，所以作為螺帽構(gòu)件40及螺桿軸30的相對(duì)平移運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，即使旋轉(zhuǎn)力矩作用在該螺桿軸30，球面接頭32也可抑制螺桿軸30的旋轉(zhuǎn)。這種情況下，使螺帽構(gòu)件40相對(duì)于螺桿軸30進(jìn)行相對(duì)平移運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺桿軸30的旋轉(zhuǎn)通過(guò)球面接頭32而受到阻止，螺帽構(gòu)件40會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于根據(jù)平移運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)量的旋轉(zhuǎn)。另一方面，作用在螺桿軸30及螺帽構(gòu)件40之間的軸力超過(guò)極限軸力P。時(shí)，因?yàn)樽饔迷诼輻U軸30的旋轉(zhuǎn)力矩大于球面接頭32的滑動(dòng)力矩，所以作為螺帽構(gòu)件40及螺桿軸30的相對(duì)平移運(yùn)動(dòng)的結(jié)果而使旋轉(zhuǎn)力矩作用在該螺桿軸30時(shí)，球面接頭32不能抑制螺桿軸30的旋轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，在這種狀況下，使螺桿軸30及螺帽構(gòu)件40進(jìn)行軸力高于極限軸力Ptl那樣的平移運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺桿軸30會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，所以在螺帽構(gòu)件40不會(huì)發(fā)生對(duì)應(yīng)平移運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)量的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)將這種情況適用于上述衰減裝置I進(jìn)行考察時(shí)，相對(duì)于第一結(jié)構(gòu)體，第二結(jié)構(gòu)體沿著圖1中的箭頭X方向相對(duì)振動(dòng)，此時(shí)，若作用在螺帽構(gòu)件40及螺桿軸30之間的軸力為極限軸力Ptl以下，則螺桿軸30不旋轉(zhuǎn)，而螺帽構(gòu)件40旋轉(zhuǎn)，所以螺帽構(gòu)件40被固定的旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒21相對(duì)于固定外筒10產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果是，通過(guò)存在于上述作用室2的粘性流體6的作用，強(qiáng)制地使相對(duì)于第一結(jié)構(gòu)體的第二結(jié)構(gòu)體的X方向振動(dòng)獲得衰減。另外，相對(duì)于第一結(jié)構(gòu)體，第二結(jié)構(gòu)體沿著圖1中的箭頭X方向相對(duì)振動(dòng)，此時(shí)，若作用在螺帽構(gòu)件40及螺桿軸30之間的軸力大于極限軸力Ptl,則螺桿軸30與上述球體部33一起相對(duì)于球體收容部36產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，所以由上述螺帽構(gòu)件40及旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒21組合而成的轉(zhuǎn)子20即使相對(duì)于螺桿軸30向軸方向移動(dòng)，也不會(huì)在轉(zhuǎn)子20產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該移動(dòng)量的旋轉(zhuǎn)，從而抑制相對(duì)于固定外筒10的轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)。例如，對(duì)使用于建筑物的制振裝置或免震裝置的衰減裝置進(jìn)行考察時(shí)，在意料之外的巨大地震發(fā)生的情況下，因?yàn)檫^(guò)大加速度的振動(dòng)作用在衰減裝置，且上述轉(zhuǎn)子20在保持大的角運(yùn)動(dòng)量的狀態(tài)下不斷重復(fù)地使旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)，所以衰減裝置可能會(huì)受損。關(guān)于這一點(diǎn)，在上述實(shí)施方式所示的衰減裝置I中，若大于極限軸力Ptl的軸力作用在螺帽構(gòu)件40及螺桿軸30之間，則轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)被抑制，所以可事先防范衰減裝置I受到這樣的損傷。也就是說(shuō)，在本發(fā)明的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及使用該螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的衰減裝置中，上述球面接頭32起到使對(duì)應(yīng)極限軸力Ptl的旋轉(zhuǎn)力矩成為設(shè)定值的力矩限制器的作用。關(guān)于旋轉(zhuǎn)力矩圖及滑動(dòng)力矩圖交叉的極限軸力P。的大小，若不使旋轉(zhuǎn)力矩圖發(fā)生變化，則依存于滑動(dòng)力矩圖的初始滑動(dòng)力矩T1的大小、及滑動(dòng)力矩相對(duì)于軸力P增加的比例。另外，由于球體部33與球體收容部36之間的摩擦系數(shù)依存于這些球體部33及球體收容部36的材質(zhì)，所以，從結(jié)果上來(lái)說(shuō)，通過(guò)改變初始滑動(dòng)力矩T1的大小，滑動(dòng)力矩圖會(huì)在維持其斜度的狀態(tài)下，在圖4的圖內(nèi)上下移動(dòng)，可自由調(diào)整極限軸力Ptl的值。例如，在圖3所示的球面接頭32中，通過(guò)在上述球體收容部36的鍛造加工時(shí)調(diào)整其塑性變形的程度，可任意設(shè)定上述T1。另夕卜,通過(guò)對(duì)所制作的球面接頭32全體進(jìn)行加熱，促使存在于球體部33及球體收容部36之間的樹(shù)脂襯墊37變形，可任意減少球體收容部36對(duì)球體部33的緊固力，而任意設(shè)定上述V另外，當(dāng)在圖4以實(shí)線所示 的旋轉(zhuǎn)力矩圖的斜度小于以虛線所示的滑動(dòng)力矩圖的斜度時(shí)，因?yàn)閮蓤D不交叉，上述極限軸力Ptl不存在，所以上述球面接頭32起不到力矩限制器的作用。因此，在使上述球面接頭32作為力矩限制器而發(fā)揮作用的本發(fā)明中，旋轉(zhuǎn)力矩圖的斜度必須大于滑動(dòng)力矩圖的傾斜。例如，因?yàn)樾D(zhuǎn)力矩圖的斜度會(huì)受到構(gòu)成螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的螺桿軸30的導(dǎo)程選擇及滾珠3的滾動(dòng)摩擦系數(shù)的影響，且滑動(dòng)力矩圖的斜度依存于球面接頭32的球體部33與球體收容部36之間的摩擦系數(shù)及球體部33半徑，所以通過(guò)選擇這些組合，可對(duì)上述球面接頭32賦予作為力矩限制器的功能。其次，圖5是表示上述球面接頭的第二實(shí)施方式的圖。該球面接頭32具備:球體部61 ;球體收容部60，用以保持該球體部61 ；以及摩擦構(gòu)件62，滑動(dòng)接觸在上述球體部61，并且可調(diào)整對(duì)該球體部61的壓接力。另外，上述球體收容部60具備:收容部本體60a ;及緊固在該收容部本體60a的環(huán)狀蓋構(gòu)件60b。將上述球體部61收容在上述收容部本體60a后，將上述蓋構(gòu)件60b緊固在該收容部本體60a，由此上述球體部61被夾持于收容部本體60a與蓋構(gòu)件60b之間，球體部61不能從球體收容部60脫離而被關(guān)在里面。另外，符號(hào)63是用于將上述球體收容部60緊固于第一結(jié)構(gòu)體的固定螺栓。在上述球體收容部60，設(shè)有多個(gè)以球體部61為中心呈放射狀的貫通孔，在各貫通孔收容有上述摩擦構(gòu)件62。這些貫通孔被設(shè)置成與固定在球體部61的螺桿軸30軸方向垂直。另外，在貫通孔，從球體收容部60的半徑方向外側(cè)螺合有調(diào)整螺絲64，而且，在該調(diào)整螺絲64與摩擦構(gòu)件62之間，配置有彈簧等彈性構(gòu)件65。因此，通過(guò)改變調(diào)整螺絲64對(duì)上述貫通孔的緊固量，上述彈性構(gòu)件65對(duì)摩擦構(gòu)件62的推壓力受到調(diào)整，上述摩擦構(gòu)件62對(duì)球體部61的壓接力也隨之受到調(diào)整。在圖3所示的第一實(shí)施方式的球面接頭中，因?yàn)樵谄渲圃祀A段就設(shè)定了初始滑動(dòng)力矩T1，所以例如難以配合衰減裝置的使用環(huán)境而任意設(shè)定初始滑動(dòng)力矩1\。但是，在該第二實(shí)施方式的球面接頭中，通過(guò)改變上述調(diào)整螺絲64的緊固量，能夠在日后自由改變摩擦構(gòu)件62對(duì)上述球體部61的壓接力，從而可任意改變球面接頭的初始滑動(dòng)力矩!\。另外，上述摩擦構(gòu)件62因?yàn)閺拇怪庇诼輻U軸30軸方向的方向壓接在上述球體部61，所以針對(duì)螺桿軸30的旋轉(zhuǎn)，可更有效地產(chǎn)生阻止該旋轉(zhuǎn)的摩擦力。因此，對(duì)應(yīng)上述衰減裝置的使用環(huán)境，例如，對(duì)應(yīng)預(yù)測(cè)作用在衰減裝置的振動(dòng)能量的最大值等，可在衰減裝置的施工現(xiàn)場(chǎng)任意設(shè)定球面接頭的初始滑動(dòng)力矩T1,由此可任意改變發(fā)揮衰減裝置的粘性衰減效果的上限即極限軸力Ptl值。圖6是表不上述球面接頭的第三實(shí)施方式的圖。該球面接頭具備:球體部71，具有螺桿軸30的軸端嵌合用的貫通孔70 ;及球體收容部72，將該球體部71球面包在里面。另外，上述球體收容部72具備第一構(gòu)件72a及第二構(gòu)件72b，以預(yù)壓賦予螺栓73a及螺帽73b緊固這些第一構(gòu)件72a及第二構(gòu)件72b，由此將上述球體部71夾入保持在該第一構(gòu)件72a與第二構(gòu)件72b之間。在上述第一構(gòu)件72a及第二構(gòu)件72b，設(shè)有與上述球體部71的球面一致的滑動(dòng)接觸面，通過(guò)以這些二個(gè)構(gòu)件夾入球體部71，該球體部71不能從球體收容部72脫離，上述螺桿軸30可以上述球體部71為中心相對(duì)于球體收容部72向 箭頭A方向搖動(dòng)自如，另外，可以使螺桿軸向箭頭B方向旋轉(zhuǎn)。另外，在上述第一構(gòu)件72a與第二構(gòu)件72b之間設(shè)有間隙，通過(guò)改變上述預(yù)壓賦予螺栓73a及螺帽73b的緊固量，可很容易地改變上述球體收容部72對(duì)球體部71的緊固力。也就是說(shuō)，與上述第二實(shí)施方式同樣地，通過(guò)任意改變預(yù)壓賦予螺栓73a的緊固量，可配合衰減裝置的使用環(huán)境而任意設(shè)定球面接頭32的初始滑動(dòng)力矩!\。另外，在上述本發(fā)明的實(shí)施方式中，以利用作用在粘性流體的剪切摩擦力的衰減裝置為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但本發(fā)明的使用例并不局限于此，例如，以本發(fā)明的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)將振動(dòng)能量變換成飛輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由此在謀求該振動(dòng)能量的衰減的衰減裝置，也可使用本發(fā)明的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。另外，在圖1所示的衰減裝置中，以U形夾5將固定外筒10連接于第二結(jié)構(gòu)體，但也可以上述球面接頭32取代該U形夾5。進(jìn)而，球面接頭的結(jié)構(gòu)并不局限于所說(shuō)明的第一至第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，只要具有初始滑動(dòng)力矩T1,如上所述，為滑動(dòng)力矩圖的斜度小于螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)力矩圖的斜度的結(jié)構(gòu)，可自由選擇該球面接頭的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于， 具備:螺桿軸(30)，在外周面形成有螺旋狀螺旋槽，并且至少一方的軸端連接于第一結(jié)構(gòu)體；螺帽構(gòu)件(40)，旋轉(zhuǎn)自如地保持在相對(duì)于所述第一結(jié)構(gòu)體可向所述螺桿軸的軸方向移動(dòng)的第二結(jié)構(gòu)體，并且螺合在所述螺桿軸；以及球面接頭(32)，具備球體部(33、61)及收容該球體部的球體收容部(36、60)，且用以將所述螺桿軸(30)的軸端連接于所述第一結(jié)構(gòu)體， 在所述螺帽構(gòu)件(40)與所述螺桿軸(30)之間所傳達(dá)的旋轉(zhuǎn)力矩對(duì)應(yīng)作用在該螺桿軸的軸力而變化，另一方面，在所述球面接頭(32)的球體部與球體收容部之間所傳達(dá)的滑動(dòng)力矩也對(duì)應(yīng)作用在該螺桿軸的軸力而變化， 將所述螺桿軸(30)的軸力設(shè)為變量時(shí)，旋轉(zhuǎn)力矩線圖與滑動(dòng)力矩線圖交叉，而且，在軸力未作用在所述螺桿軸(30)的初始狀態(tài)下，所述滑動(dòng)力矩高于旋轉(zhuǎn)力矩。
2.如權(quán)利要求1所述的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中 在所 述球面接頭(32)的所述球體收容部(60)，設(shè)有壓接在所述球體部(61)、并且可調(diào)整其壓接力的摩擦構(gòu)件(62)。
3.如權(quán)利要求2所述的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中 所述摩擦構(gòu)件￠2)從垂直于所述軸方向的方向壓接在所述球體部(61)。
4.一種衰減裝置，其特征在于，具備: 螺桿軸(30)，在外周面形成有螺旋狀螺旋槽，并且至少一方的軸端連接于第一結(jié)構(gòu)體； 螺帽構(gòu)件(40)，旋轉(zhuǎn)自如地保持在第二結(jié)構(gòu)體，并且螺合在所述螺桿軸(30)，且對(duì)應(yīng)相對(duì)于所述第一結(jié)構(gòu)體的所述第二結(jié)構(gòu)體的振動(dòng)而往復(fù)旋轉(zhuǎn)， 衰減機(jī)構(gòu)，連接于該螺帽構(gòu)件(40)，且用以使該螺帽構(gòu)件的往復(fù)旋轉(zhuǎn)衰減，以及 球面接頭(32)，包括球體部(33、61)及收容該球體部的球體收容部(36、60)，且用以將所述螺桿軸的軸端連接于所述第一結(jié)構(gòu)體， 在所述螺帽構(gòu)件(40)與所述螺桿軸(30)之間所傳達(dá)的旋轉(zhuǎn)力矩對(duì)應(yīng)作用在該螺桿軸(30)的軸力而變化，另一方面，在所述球面接頭(32)的球體部與球體收容部之間所傳達(dá)的滑動(dòng)力矩也對(duì)應(yīng)作用在該螺桿軸(30)的軸力而變化， 將所述螺桿軸的軸力設(shè)為變量時(shí)，旋轉(zhuǎn)力矩線圖與滑動(dòng)力矩線圖交叉，而且，在軸力未作用在所述螺桿軸的初始狀態(tài)下，所述滑動(dòng)力矩高于旋轉(zhuǎn)力矩。
5.如權(quán)利要求4所述的衰減裝置，其中 在所述球面接頭(32)的所述球體收容部(60)，設(shè)有壓接在所述球體部(61)、并且可調(diào)整其壓接力的摩擦構(gòu)件(62)。
6.如權(quán)利要求5所述的衰減裝置，其中 所述摩擦構(gòu)件￠2)從垂直于所述軸方向的方向壓接在所述球體部(61)。
全文摘要
一種螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，不但可以防止螺桿軸的旋轉(zhuǎn)，而且可簡(jiǎn)便地將該螺桿軸的軸端連接于結(jié)構(gòu)體，并且，不會(huì)對(duì)螺帽構(gòu)件及螺桿軸有過(guò)大力矩作用的情況，可防止這些螺帽構(gòu)件及螺桿軸受損，該螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具備螺桿軸(30)，在外周面形成有螺旋狀螺旋槽，并且至少一方的軸端連接于第一結(jié)構(gòu)體；螺帽構(gòu)件(40)，旋轉(zhuǎn)自如地保持在相對(duì)于上述第一結(jié)構(gòu)體可向上述螺桿軸的軸方向移動(dòng)的第二結(jié)構(gòu)體，并且螺合在上述螺桿軸；以及球面接頭(32)，具備球體部(33、61)及收容該球體部的球體收容部(36、60)，且用以將上述螺桿軸(30)的軸端連接于上述第一結(jié)構(gòu)體，該螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成為在將作用在上述螺桿軸(30)的軸力設(shè)為變量時(shí)，旋轉(zhuǎn)力矩線圖與滑動(dòng)力矩線圖交叉，而且，在軸力未作用在上述螺桿軸(30)的初始狀態(tài)下，上述滑動(dòng)力矩高于旋轉(zhuǎn)力矩。
文檔編號(hào)F16H25/20GK103249965SQ20118005739
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者渡邊義仁, 木田英范, 中南滋樹(shù), 田中久也 申請(qǐng)人:Thk株式會(huì)社, 株式會(huì)社免制震裝置