滚珠丝杠和转向装置.pdf

一种滚珠丝杠，包括：螺母；丝杠；以及端部偏转件，该端部偏转件装接于所述螺母，并具有朝着所述丝杠的螺旋槽突出的引导突出部，在该端部偏转件中，所述引导突出部的引导前端缘拾取滚珠并将滚珠引导至端部偏转件中，端部偏转件包括将滚珠沿所述螺旋槽的一个槽侧面抬升的滚珠抬升部，并且所述引导前端缘拾取被所述滚珠抬升部抬升的所述滚珠。

权利要求书1.  一种滚珠丝杠，包括：螺母；丝杠；以及端部偏转件，该端部偏转件装接于所述螺母，并具有朝着所述丝杠的螺旋槽突出的引导突出部，其中，所述引导突出部的引导前端缘拾取滚珠并将所述滚珠引导至所述端部偏转件内，所述端部偏转件包括将所述滚珠沿所述螺旋槽的一个槽侧面抬升的滚珠抬升部，以及所述引导前端缘拾取被所述滚珠抬升部抬升的所述滚珠。2.  根据权利要求1的滚珠丝杠，其特征在于，其中所述一个槽侧面是定位在所述丝杠的其轴向上的外侧的槽侧面。3.  根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠，其特征在于，其中靠近另一槽侧面的所述引导前端缘的一部分在与所述滚珠的前移方向的反方向上，以所述引导前端缘利用间隙从与所述另一槽侧面分离的位置处开始拾取所述滚珠的方式，突出得比靠近一个槽侧面的所述引导前端缘的一部分远，所述间隙形成在被所述滚珠抬升部抬升的所述滚珠与所述螺旋槽的所述另一槽侧面之间。4.  一种转向装置，包括：根据权利要求1至3中任一项所述的滚珠丝杠；以及马达，其中所述马达旋转所述螺母，以使所述丝杠在其轴向上移动。

说明书滚珠丝杠和转向装置
技术领域
本发明涉及一种滚珠丝杠和转向装置。
背景技术
存在一种采用端部偏转件以使滚珠丝杠循环的方法。在该方法中，在螺母中形成循环路径以使滚珠循环。将端部偏转件装接至螺母的每个端部，以将滚珠从螺母和丝杠的螺旋槽中引导至循环路径，或将滚珠从循环路径返回至螺旋槽中(参见专利文献1(JP-A-2012-154437))。端部偏转件具有引导突出部(专利文献1中的爪)，该引导突出部突出进入丝杠的螺旋槽以将滚珠拾取到端部偏转件内。
发明内容
由于丝杠是移动体，因此在引导突出部和丝杠的螺旋槽之间设置间隙以防止引导突出部与丝杠间的干扰。即，存在的问题是：在引导突出部和丝杠的螺旋槽之间形成台阶，由此在滚珠从丝杠的螺旋槽出来时产生碰撞噪音，并与台阶进行接触。
为解决该问题而做出本发明。本发明的目的是提供一种滚珠丝杠和转向装置，在该滚珠丝杠和转向装置中能够防止端部偏转件和滚珠在滚珠从丝杠的螺旋槽进入端部偏转件时产生碰撞噪音。
根据本发明的一个方面的滚珠丝杠包括：螺母；丝杠；以及端部偏转件，该端部偏转件装接于所述螺母，并具有朝着所述丝杠的螺旋槽突出的引导突出部。所述引导突出部的引导前端缘拾取滚珠并将滚珠引导至端部偏转件中。端部偏转件包括将滚珠沿所述螺旋槽的一个槽侧面抬升的滚珠抬升部。所述引导前端缘拾取被所述滚珠抬升部抬 升的所述滚珠。
在本滚珠丝杠中，当滚珠抬升部从丝杠的螺旋槽抬升滚珠时，在滚珠与丝杠的螺旋槽之间形成间隙。引导前端缘从该状态下拾取滚珠，由此能够避免滚珠与引导前端缘的碰撞，并防止碰撞噪音的产生。即使当滚珠与引导前端缘碰撞时，滚珠与引导前端缘以浅角度(滚珠的前移方向相交于滚珠的碰撞部位的切向的角度)碰撞，达到使滚珠抬升的程度。因此，能够减小碰撞噪音。
根据本发明的该方面的滚珠丝杠，能够具有如下构造：一个槽侧面是定位在丝杠的其轴向上的丝杠的外侧的槽侧面。
根据本发明的该方面的滚珠丝杠，能够具有如下构造：靠近另一槽侧面的引导前端缘的一部分在与滚珠前移方向的反方向上，以引导前端缘利用间隙从与另一槽侧面分离的位置处开始拾取滚珠的方式，突出得比靠近一个槽侧面的引导前端缘的一部分远，所述间隙在被滚珠抬升部抬升的滚珠与螺旋槽的另一槽侧面之间。
根据本发明的另一方面的转向装置包括滚珠丝杠以及马达。所述马达旋转螺母，以使丝杠在轴向上移动。
在本转向装置中，可防止在滚珠从丝杠的螺旋槽进入端部偏转件时，端部偏转件和滚珠制造碰撞噪音。
根据本发明的各方面，可防止在滚珠从丝杠的螺旋槽进入端部偏转件时，端部偏转件和滚珠制造碰撞噪音。
附图说明
图1是示出转向装置的实例的示意构造图；
图2是示出螺母的螺旋槽和丝杠的螺旋槽的横截面图；
图3是根据本发明的滚珠丝杠的外视图，并且示出了端部偏转件与螺母装配的状态(丝杠未示出)；
图4是根据本发明的滚珠丝杠的外视图，并且示出了端部偏转件未与螺母装配的状态(丝杠未示出)；
图5A至5C示出用于描述端部偏转件的视图。图5A是示出第一部件和第二部件装配在一起的状态的透视图，图5B是示出第一部件和第二部件未装配在一起的状态的透视图，以及图5C是示出第一部件和第二部件装配在一起的平面视图；
图6是当从丝杠的轴向观察时螺母和端部偏转件的平面视图；
图7是丝杠的螺旋槽与端部偏转件的第二部件的横截面图；
图8A至8D是示出利用滚珠抬升部沿一槽侧表面抬升滚珠的操作的横截面图；
图9是当从径向观察时，丝杠的螺旋槽的平面展开图。
具体实施方式
如图1所示，例如，本发明的滚珠丝杠1在齿条辅助动力转向装置50中使用。作为实例的动力转向装置50包括：方向盘51，该方向盘51由驾驶员操作；转向轴52，该转向轴52一体地连接至方向盘51；上连接轴54，该上连接轴54经由万向联轴器53连接至转向轴54；下连接轴56，该下连接轴56经由万向联轴器55连接至上连接轴54；小齿轮轴58，该小齿轮轴58经由扭杆57连接至下连接轴56，并且在下部具有小齿轮；以及齿条轴59，该齿条轴59具有与小齿轮啮合的齿条齿，并且经由各端的连接杆60连接至左右前轮61。齿条轴59起到用于旋转轮胎的旋转轴的作用。
在齿条轴59和一个连接杆60之间的丝杠62被整体装接至齿条轴59，并且滚珠丝杠1装接至丝杠62。从动轮63以能够旋转的方式装接至滚珠丝杠1的螺母21的外周上，并且驱动轮65以能够旋转的方式装接至辅助电动机64的输出轴上。传送带66缠绕在驱动轮65和从动轮63之间。
在具有上述构造的动力转向装置50中，施加在方向盘51上的扭矩由未示出的扭矩传感器检测，并且未示出的控制设备基于检测到的扭矩控制马达64的驱动。因此，由马达64产生的扭矩经由具有驱动轮65、传送带66以及从动轮63的传动机构并经由滚珠丝杠1传输到齿条轴59。生成的扭矩起到作为驾驶员施加在方向盘51上的操作力的辅助力的作用。
本发明的滚珠丝杠1可应用于所谓的线控转向的转向装置，在该转向装置中，在将方向盘的操作电连接至具有用于驱动旋转轴的马达的转动致动器期间，反作用力致动器将操作感提供给驾驶员。在线控转向的转向装置中，丝杠62被整体地装接至旋转轴。
下文将详细描述滚珠丝杠1。
在图4中，滚珠丝杠1被构造成包括：螺母21；丝杠62(参照图1)，该丝杠62插入螺母21中；滚珠41(参照图2)；以及端部偏转件2，该端部偏转件2装接至螺母21。在以下描述中，滚珠41的前移方向表示滚珠41从螺旋槽22和36进入到端部偏转件2的方向。
螺母21
如图2所示，螺母21是圆柱体部件，并包括：在丝杠62的螺旋槽36和螺旋槽22之间容纳滚珠41的螺旋槽22。例如，每个螺旋槽22和螺旋槽36都具有哥特式圆弧横截面形状，并且分别具有槽底部34和37。螺旋槽22的槽顶部35与螺旋槽36的槽顶部38分开距离s。
在图4中，螺母21的周端部具有台阶形状，并具有：环形内端面23，该环形内端面23形成为丝杠62插入的开口部的周缘；台阶壁面24，该台阶壁面24形成为沿丝杠62的轴O的方向从内端面23的外缘向外侧突出；以及环形外端面25，该环形外端面25沿相对于轴O的 径向，从台阶壁面24的外端形成。槽26形成为遍及台阶壁面24的整个周面，以锁定下文将描述的卡环42。轴O方向的外侧表示部件沿轴O的方向从螺母21的轴O方向的中心部件远离的方向。轴O方向的内侧表示部件向螺母21的轴O方向的中心部件靠近的方向。
通过从外端面25和内端面23沿轴O方向的内侧将螺母21的端部切断，形成用于容纳端部偏转件2的容纳部27。容纳部27划分为：第一侧壁面28和第二侧壁面29，该第一侧壁面28和第二侧壁面29从螺母21的内周面向外周面形成以互相面对；底壁面30，该底壁面30形成为从接近螺母21的外周面的第一侧壁面28的端部，跨至接近螺母21的外周面的第二侧壁面29的端部；以及接触面31，该接触面31形成为跨第一侧壁面28的端部、第二侧壁面29的端部和底壁面30，并接近轴O方向的内侧。
第一侧壁面28、第二侧壁面29和底壁面30均沿轴O方向形成，并且接触面31沿与轴O方向正交的平面形成。第一侧壁面28与第二侧壁面29互相面对，并且不需互相平行。在本实施例中，第一侧壁面28形成为在相对于轴O的径向上向外倾斜。第二侧壁面29形成为在相对于轴O的径向上，比第一侧壁面28进一步向外倾斜。第二侧壁面29形成为与螺旋槽22的端部22a平滑地接合。接触面31中，存在循环路径32的开口部33。循环路径32沿螺母21的轴O形成，并且另一开口33形成在螺母21的相反的端部中。
端部偏转件2
端部偏转件2使螺旋槽22和36中的滚珠41(参照图2)的螺旋移动、和滚珠41在循环路径32中轴O方向的移动成为直线。即，端部偏转件2是能够使滚珠41在螺旋槽22和36与循环路径32之间前后移动的部件。端部偏转件2具有引导突出部5，该引导突出部5向丝杠62的螺旋槽36突出。
在图5A至5C中，路径18形成在端部偏转件2的内侧，以允许滚珠41穿过该路径18。主要从路径18的成型性角度来看，端部偏转件2由两个分离的部件(第一部件3和第二部件4)形成。对端部偏转件2的材料没有特殊限制，并且端部偏转件2可由金属材料、合成树脂材料等制成。例如，当端部偏转件2由锌材料制成时，能够使用压模铸造方法形成端部偏转件2的组件。
第一部件3具有：第一侧面6，该第一侧面6是外轮廓面，并形成为大约沿轴O的方向以面对第一侧壁面28；内表面7，该内表面7面对丝杠62；以及分离面8，该分离面8在与第二部件4进行表面接触。当从轴O方向观察时，第一部件3具有大体为三角形的形状。在轴O方向上靠近内侧的第一部件3的端面由与接触面31接触的被接触面9形成。轴O方向上接近外侧的第一部件3的端部由卡环42按压的端面10形成。大致半球形横截面形状的第一半球面路径11形成在分离面8上，使得在第一部件3与第二部件4组装时形成滚珠41的路径18。第一半球面路径11是存在于丝杠62的螺旋槽36中的路径。
引导突出部5
引导突出部5形成在第一部件3的内表面7的一部分上，以在径向上向内突出，并定位于丝杠62的螺旋槽36内。引导突出部5具有大致为半球形的形状，并具有使得引导突出部5不与丝杠62的螺旋槽36干扰的尺寸。引导突出部5的前端缘39(边缘部，面对向端部偏转件2移动的滚珠41；以及开口边缘部，存在于丝杠62的螺旋槽36的第一半球面路径11)拾取滚珠41，并将滚珠引导至端部偏转件2内。
第二部件4具有：第二侧面12，该第二侧面12是外轮廓面，并形成为大约沿轴O的方向以面对第二侧壁面29；外表面13，该外表面13面对底壁面30；以及分离面14，该分离面14与第一部件3进行表面接触。从轴O的方向观察时，第二部件4具有大致为三角形的形状。在轴O方向上靠近内侧的第二部件4的端面由与接触面31接触的被接 触面15形成。在轴O方向上接近外侧的第二部件4的端部由卡环42按压的端面16形成。大致半球形横截面形状的第二半球面路径17形成在第二部件4的分离面14上，以在第二部件4与第一部件3组装时形成滚珠41的路径18。第二半球面路径17是存在于螺母21的螺旋槽22中的路径。凹口40形成在第二半球面路径17的顶端，以从螺旋槽22的端部22a滑顺地引导滚珠41。
接合突出部19形成在第二部件4的分离面14上，接合凹面部20形成在第一部件3的分离面8内。例如，当执行结合突出部19与接合凹面部20的扣合时，分离面8与分离面14进行表面接触，第一部件3与第二部件4整合在一起，并且从而形成了端部偏转件2。端面10和16结合在一起，并且互相平齐，并且被接触面9和15结合在一起，并且互相平齐。当第一半球面路径11与第二半球面路径17在端部偏转件2内组合在一起时，路径18由第一路径18A和第二路径18B形成。第一路径18A形成为使得将螺母21的螺旋槽22与丝杠62的螺旋槽连通。第二路径18B从第一路径18A平滑地将其方向改变大致90度以沿着轴O的方向形成，并且与循环路径32的开口部33连通。使第一部件3与第二部件4整合的方法，不特别限于将接合突出部19与接合凹面部20接合。也能够采用第一部件3与第二部件4不整合在一起的结构。
在上述构造中，如图6所示，当滚珠41进入端部偏转件2时，滚珠41依次经历以下状态：
(1)滚珠41插入丝杠62的螺旋槽36与螺母21的螺旋槽22之间的状态
(2)滚珠41插入丝杠62的螺旋槽36与第二部件4的第二半球面路径17之间的状态
(3)滚珠41插入第一部件3的第一半球面路径11与第二部件4的第二半球面路径17之间的状态
当第二部件4的第二半球面路径17与螺母21的螺旋槽22的端部 22a之间无间隙或台阶地、平滑地连通时，滚珠41能够在滚珠41从(1)到(2)的状态转换期间平滑地移动。然而，丝杠62是相对于端部偏转件2移动的移动体，并且因此，为了防止在滚珠41从(2)到(3)的状态转换期间，作为第一半球面路径11的起点的引导前端缘39与丝杠62的螺旋槽36之间相接触，不可避免地要设置间隙t。因此，在相关技术中，存在的问题是：滚珠41与引导前端缘39由于间隙t的存在而碰撞，从而产生碰撞噪音。
滚珠抬升部71
如图5A、5B、7、8A到8D所示，对于上述问题，本发明的端部偏转件2包括滚珠抬升部71，该滚珠抬升部71沿丝杠62的螺旋槽36的一个槽侧面75A抬升滚珠41。引导前端缘39拾取被滚珠抬升部71抬升的滚珠41。在本实施例中，一个槽侧面75A表示在轴O方向上定位于外侧的凹槽侧面。一个槽侧面75A表示螺旋槽36的侧面，其与槽底部37(参见图2)的基部形成在一侧作为参考边界，并且另一个槽侧面75B是螺旋槽36的侧面，其与槽底部37形成在另一侧作为参考边界。
在第二部件4的第二半球面路径17的内周壁中，滚珠抬升部71由倾斜抬升壁72形成，该倾斜抬升壁72朝着滚珠41的向前移动方向倾斜，以靠近丝杠62的螺旋槽36的槽侧面75A。在图8A至8D中，为易于理解倾斜抬升壁72移位以逐渐靠近槽侧面75A的状态，用点画法说明倾斜抬升壁72移位的区域。图8A和7是在凹口40(参见图5A和5B)形成的位置截取的横截面图。
如图8A至8D所示，倾斜抬升壁72可以具有曲面以适应滚珠41的形状，或可以根据情况而具有平面。如图7所示，将丝杠62的槽上部38与倾斜抬升壁72之间的距离w设置成小于丝杠62的槽上部38与滚珠中心p之间的距离u。即，由于倾斜抬升壁72在径向上的内缘被向内定位于在径向上比滚珠中心p更远的位置，因此倾斜抬升壁72 在径向方向上推动滚珠41的内部。因此，倾斜抬升壁72在轴O方向上、至少沿着轴O的方向，向外推动滚珠41。倾斜抬升壁72被向内定位于比滚珠中心p更远的一部分，在径向上倾斜，以有效地在径向上推动滚珠41。
由于滚珠41沿一个槽侧面75A抬升，滚珠41与另一槽侧面75B分离。因此，如图8C所示，在滚珠41与槽侧面75B之间形成了间隙x。如图9所示，在本实施例中，靠近另一槽侧面75B的引导前端缘39的一部分在与滚珠的前移方向的反方向上，以引导前端缘39用间隙x从与槽侧面75B分离的位置处开始拾取滚珠41的方式，突出得比靠近一个槽侧面75A的引导前端缘39的一部分远。即，引导前端缘39具有凹口形状，在该凹口形状中，靠近另一槽侧面75B的引导前端缘39的一部分，被定位于比其靠近一个槽侧面75A的一部分更靠近滚珠的前移方向的位置。在本实施例中，引导前端缘39从靠近一个槽侧面75A的引导前端缘39的一部分向其靠近另一槽侧面75B的一部分倾斜，以被定位于与滚珠的前移方向反方向的位置上。
操作
当上述滚珠41从(1)到(2)的状态转换期间，滚珠41进入第二部件4的第二半球面路径17时，如图8A、8B和8C所示，滚珠41由倾斜抬升壁72沿螺旋槽36的一个槽侧面75A抬升。间隙x形成在滚珠41与另一槽侧面75B之间。图8A至8D示出大约沿在图6和9中的线VIIIA-VIIIA、线VIIIB-VIIIB、线VIIIC-VIIIC、线VIIID-VIIID分别截取的横截面视图。
当形成预定间隙x时，如图8D所示，滚珠41由引导前端缘39拾取。如从图9所知，靠近另一槽侧面75B的引导前端缘39的一部分在朝着滚珠的前移方向的反方向上，被定位于突出得比靠近一个槽侧面75A的引导前端缘39的一部分远的位置。如图8D所示，靠近另一槽侧面75B的引导前端缘39的一部分被定位使得从槽侧面75B远离间 隙x。因此，靠近另一槽侧面75B的引导前端缘39的一部分在滚珠41不与引导前端缘39碰撞的情况下开始拾取滚珠41，并且滚珠41进入第一部件3的第一半球面路径11。由于滚珠41逐渐靠在第一半球面路径11上，所以滚珠41不与靠近一个槽侧面75A的引导前端缘39的一部分碰撞。
在上述构造中，滚珠抬升部71被形成在端部偏转件2中，以沿丝杠62的螺旋槽36的一个槽侧面75A抬升滚珠41，引导前端缘39拾取抬升的滚珠41，因此能够避免滚珠41与引导前端缘39的碰撞。即使当滚珠41与引导前端缘39碰撞时，滚珠41与引导前端缘39以浅角度碰撞达到使滚珠41被抬升的程度。因此，能够减小碰撞噪音。
在如下简单构造中，能够避免滚珠41与引导前端缘39的碰撞，并防止碰撞噪音的产生，在该构造中，靠近另一槽侧面75B的引导前端缘39的一部分在与滚珠的前移方向的反方向上，以引导前端缘39用间隙x从与槽侧面75B分离的位置处开始拾取滚珠41的方式，突出得比靠近一个槽侧面75A的引导前端缘39的一部分远。
修改实例
在本实施例中，定位在轴O方向的外侧的槽侧面起到一个槽侧面75A的作用，滚珠41沿该槽侧面75A抬升。相反，定位在轴O方向的内侧的槽侧面能够起到一个槽侧面75A的作用。在这种情况下，端部偏转件2的路径18由以下方式形成：当朝着轴O方向的内侧倾斜时，第一路径18A与第二路径18B结合。