JPS607135B2 - ねじスピンドル伝動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は円形横断面を有するねじ溝を備えたねじスピン
ドルと、該ねじ溝に対して余形を成すねじ溝及び球を有
するスピンドルナットとから成り、該球が閉じた球環を
成して、前記ねじスピンドル及びスピンドルナットのね
じ溝によって形成された球走行路内に位置している形式
のものに関する。

例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第 １６２５５２６号明細書に基づき公知であるこの種のね
じスピンドル伝動装置ではねじスピンドル及びスピンド
ルナットのねじ溝のピッチがそれぞれ球直径に比して大
きい。

この構成の欠点は所定の球直径に比してピッチが小さく
なくてはならない場合ですら、そのつど比較的小さな直
径を有する球を使用せざるを得ないことにある。ところ
で、比較的小さな直径を有する球は面圧が高いためにわ
ずかな負荷容量しか有していない。多くのねじスピンド
ル伝動装置は球戻し機構を有しており、この球戻し機構
によって球が単数又は複数のねじ溝を越えて再び前のね
じ溝へ戻し案内させられる。

しかし、この種の球戻し機構はスピンドルナットの外形
の増大化を招く。制限された軸方向の相対運動しか行な
わないようなねじスピンドル伝動装置では球戻し機構を
省くことができる。しかしその場合、球環の球を互いに
離反さめないような手段が必要である。この種の手段と
しては例えば球ケージがある。この種の球ケージを欠い
た場合、スピンドルナットのねじ溝から球が走出するの
を阻止するためにスピンドルナットの両端にスピンドル
ナットのねじ構内へ突入するストッパを設ける必要があ
る。しかし、球ケージによって球がまとめて保持されな
い場合には単数又は複数の球が早くストッパに当付けら
れてスピンドルナット若しくはねじスピンの引続く回転
時にもはやねじ溝内で転動しなくなる。これによってね
じスピンドル及びスピンドルナットの滑らかな相対運動
が防げられ、その上、すべり摩擦によって摩耗が高まる
。球ケージが持つ欠点は付加的な製作費用、球と球ケー
ジとの摩擦による制動作用並びにこの摩擦による摩耗の
発生にある。球戻し機構を有するねじスピン伝動装置で
はスピンドルナットが「ねじスピンドルへ向って開いた
戻し案内通路を有する挿入体を有しており、戻し案内通
路によって球がそのつど前のねじ溝内へ戻し案内される
。この場合トスピンドルナットは比較的大きな軸方向長
さ及び比較的大きな直径を有する。それというのはこの
直径は大体において戻し案内通路の高丸こよって規定せ
られるからである。公知ねじスピンドル伝動装置では戻
し案内通路の高さがほぼ球直径の３／２倍である。その
理由はねじスピンドルにおけるねじ溝の深さが球半径に
比して若干小さにことにある。球がそのつどねじ遥から
特上げられて、両方のねじ溝間に存在するねじ山を越え
ることができるように「戻し案内通路はすでに述べた高
さを有しなければならない。さらにねじ溝の大きなピッ
チが持つ欠点は、比較的小さな周角の範囲内にある球を
１ピッチだけ前のねじ溝内へ戻し案内するこの戻し案内
通路がねじ溝に対して逆方向の比較的大きなｌｉ−ド角
を有しなければならない点にある。戻し案内通路の範囲
内ではスピンドルナットとねじスピンドルとの間の軸万
向の伝達が行なわれないから、この戻し案内通路は可能
な限り小さな周角を有するのがよい。戻し案内通路の大
きなリード角が持つ欠点は、戻し案内通路内で球が著し
く変向され、このことが相応の大きな摩耗及び騒音発生
の原因となることにある。公知ねじスピンドル伝動装置
では特に軸方向の構造長さが大きいために複数のスピン
ドルナットが相前後して配置され得ない。それというの
は、全構造長さが大き過ぎてしまうからである。しかし
、複数のスピンドルナットを相前後して配置したこの種
の装置はスピンドルナットの逆向きの初ばね力によって
遊びを無くするたために又はスピンドルナットの負荷容
量を倍化するために所望せられる。本発明の課題は前記
諸欠点を回避するとともに球直径が大きくてピッチが小
さくかつこれによって負荷容量が大きく、かつ比較的小
さな構造を有するスピンドルナットを有しかつ案価に製
作され得るようなねじスピンドル伝動装置を提供するこ
とにある。

この課題を解決する本発明の要旨はねじスピンドル及び
ナットのねじ溝のピッチが球の直径に比して小さい点に
ある。

本発明ねじスピンドル伝動装置は所定球直径のために「
該球直径に比して小さいそれぞれ任意のピッ値を有する
ことができる。

本発明の構成によれば、互いに転勤する面のための申し
分のないスペース利用が得られる。

ねじスピンドルにもスピンドルナットにも個個のねじ溝
のどこにも転動面として役立たないような部分は存在せ
ず、このためスピンドルナットの申し分なく短い構造長
さが得られる。球戻し機構を有するねじスピンドル伝動
装置ではスピンドルナットの半径方向の構造高さもやは
り小さくなる。要するに本発明ねじスピンドル伝動装置
ではねじ溝の深さが球半径に比して著しく小さい。従っ
て、戻し案内通路の深さは球直径に比してわずかに大き
いだけでよく、このことはスピンドルナットの外径をさ
らに小さくするのに有利である。ピッ値に比して比較的
大きな直径を有くる球は比較的小さな球に比してわずか
な面圧しか有せず、しかもこのことによって、比較的小
さな球を有する同じピッチの公知形式のねじスピンドル
伝動装置に比して高い負荷容量及びわずかな摩耗が得ら
れる。本発明ねじスピンドル伝動装置ではねじ溝が公知
ねじスピンドル伝動装置に比して浅いので、製作のため
にわずかな切削加工しか必要とせず、従って本発明ねじ
スピンドル伝動装置の製作費用は比較的安価である。こ
の点に関してさらに球の直径の大きいことが同様に有利
である。それというのはねじ溝が球の半径に相応する比
較的大きな曲率半径を有しているので、小さな球のため
に必要な比較的４・さな曲率半径を有するねじ溝に比し
て研磨が容易であるからである。特にスピンドルナット
の軸方向長さが小さいために任意に複数のスピンドルナ
ットを組合わせ技術によって互いに前後に配置すること
ができ、しかもこの装置の全構造長さを許容限度内に保
つことができる。この組合せ技術は個個の同形状のスピ
ンドルナットの大量生産を可能ならしめる。ねじスピン
ドル伝動装置の所望の負荷容量に応じて単数又は複数の
スピンドルナットが互いに前後して配置される。遊びを
無くそうとする場合、所望負荷容量を１方向で生ぜしめ
るスピンドルナットユニットのうちの１つのスピンドル
ナットだけを初ばね力のために逆に配置すればよい。こ
れに対して公知伝動装置では初ばね力用スピンドルナッ
トの軸方向長さは常時に本来支持するスピンドルナット
の軸方向長さに等しい。その上、本発明ねじスピンドル
伝動装置は特別少ない摩耗及び騒音で作動する。ピッチ
がねじ直径に比して小さい場合にはさらに戻し案内通路
に比較的小さなリード角が得られ、これによって従来の
伝動装置に比して球がわずかしか変向させられない。球
戻し案内を有するねじスピンドル伝動装置ではスピンド
ルナット内にスピンドルへ向かって開いた戻し案内通路
を有する挿入体が設けられ、該案内通路によって球がそ
のつど前のねじ溝内へ戻し案内させられる。

この種のねじスピンドル伝動装置ではスピンドルナット
の軸方向長さが球直径のほぼ二倍に等しいと効果的であ
る。このことによってスピンドルナットのわずかな構造
長さが得られる。軸方向の構造長さをさらに短くするた
めには、スピンドルナットの軸万向長さが、ねじ溝のピ
ッチと球直径との和に比してわずかしか大きくないのが
有利である。

上記の和に比してわずかしか大きくないスピンドルナッ
トの長さは戻し案内通路を有する挿入体の特別な構成に
よって得られる。本発明の１実施例に基づく球戻し案内
無しのねじスピンドル伝動装置では、球が互いに接触し
ていてそのっど１の閉じた球環内に位置しており、その
場合、１のねじ溝内の最後の球が、続くねじ溝内の第１
の球に接触している。この構成ではすでに述べた利点に
対して付加的にさらに別の利点が得られる。

要するに、球戻し案内を省くことによって、スピンドル
ナットの半径方向の構造高さも同様に小さくなる。１の
ねじ構内の最後の球が、続くねじ構内の第１の球に接触
していることによって、球が互いに離反することはない
。

それゆえ、球ケージが不要となり、負荷容量を高めるべ
く球の数を付加せしめるような場合には球は互いに密に
配置されることができる。その上、個個の球が早く終端
ストッパに突当るような幌れもなく、このため、不必要
な摩耗のない、伝動装置の滑らかな運動が保証される。
２条又は多条ねじ式のねじスピンドル伝動装置の場合に
は、戻し案内なしの２条又は多条ねじ式ねじスピンドル
伝動装置においては、ねじスピンドル及びスピンドルナ
ットのねじ溝のりードが球の直径の２倍又は複数倍に比
して小さく、かつ、隣合った２列の球が接触しつつ互い
に交番に互いに内外に係合するのがよい。

これによって、２条又は多条ねじ式ねじスピンドル伝動
装置においても１条ねじ式のねじスピンドル伝動装置に
おいて縛られると同様な利点が得られる。２つの隣合っ
たねじ溝の球が互いに内外に係合していることによって
、球相互の離反が阻止される。

次に図示の実施例につき本発明を具体的に説明する。

図面で符号１はねじスピンドルを示し、このねじスピン
ドル１はねじ溝２を有する。

このねじ溝２は円セグメント状の横断面を有する。スピ
ンドルナット３はねじ溝２に対して余形を成すねじ溝４
を有する。このねじスピンドル伝動装置は複数の球５を
有し、該球５は閉じた球環を成して、ねじスピンドルー
とスピンドルナット２のねじ溝２，４によって形成され
た球走行路内に位置している。第１図〜第４図に示す実
施例では球５が互いに密着した列を成して配置されてお
り、要するに球は互いに接触している。スピンドルナッ
ト３はねじスピンドル１に面した内面に軸方向溝８を有
し、該軸方向溝８内に挿入体６が鼓着されている。この
挿入体６は戻し案内通路７を有し、該戻し案内通路７は
スピンドルナット３のねじ溝４の螺旋方向とは逆の方向
に延びている。しかしこの戻し案内通路７は比較的わず
かな周角だけぜねじ溝４のピッチに等しい距離を進むリ
ード角を有する。この戻し案内通路７によって球５は１
循環の後にねじスピンドル１及びスピンドルナット３の
それぞれ前のねじ溝２若しくは４内へ戻し案内させられ
る。その場合、球５はねじスピンドル１の２つのねじ溝
２の間のねじ山９を越えて移動させられる。特に３図か
ら判るように、ねじスピンドルーのねじ溝並びにスピン
ドルナット３のねじ溝４のピッ値Ｓは球５の直径に比し
て４・さし、。

スピンドルナット３の軸万向の長さＬは球直径Ｄのほぼ
２倍に等しい。同機に第３図及び特に第４図から判るよ
うにスピンドルナット３の鞠方向の長さＬはねじ溝のピ
ッチＳと球直径Ｄとの和に比してわずかしか大きくない
。球を側方からつかんで前のねじ溝内へ変向せしめるた
めに長さＬは値ａの二倍だけ大きくなければならない。
要するに、挿入体６はこの値だけ軸方向で球の運動路を
越えて延びている。このことによって、ピッチが球直径
Ｄに比して小さし、にも拘らず球直径Ｄの二倍に相応す
るスピンドルねじの最大軸方向長さが生じる。球直径Ｄ
に比して小さいピッチＳを有するねじ溝２，４は有利に
は比較的浅くかつ球直径○の半分に相応する比較的大き
な曲率半径Ｒを有する。この構成は浅いねじ溝がわずか
な切削加工しか要求せずかつ比較的大きな曲率半径Ｒが
比較的小さな曲率半径に比して簡単に研磨され得るとい
う製作上の利点を有する。その上「スピンドルナット３
の外径を特別小さく製作することができる。スピンドル
ナット３の外形は大体において挿入体の高さに依存し、
挿入体の高さ自体は戻し案内通路７の深さＴに依存する
。この深さＴはねじスピンドルーのねじ溝２の底から戻
し案内通路７の底までの距離で測られる。その場合、深
さＴはねじ溝２の底部から突出したねじ山９の高さｈだ
け球直径Ｄに比して大きくなければならない。要するに
、ねじ溝２が浅くなればなるほど、換言すればピッチＳ
が小さくなればなるほどスピンドルナット３の外径も小
さくなる。第５図につき比較的大きな負荷容量を有する
遊びのない伝動装置の構成を説明する。

軸方向及び半径方向の構成寸法が小さいために、本発明
ねじスピンドル伝動装置のスピンドルナット３は特に組
合せ技術に基づいたこの種の伝動装置の構成に適してい
る。組合わされたこの伝動装置のスピンドルナット装置
がケーシング内で固定的に緊定されかつ矢印Ａの方向で
各スピンドルナット３の負荷容量の５倍の大きさの力が
ねじスピンドルに作用するものと仮定する。逆の方向で
伝達すべき力を１つのスピンドルナットの負荷容量に比
して小さくしかつその上伝達装置を遊びなく作動させる
ものとする。力Ａの伝達のためにスピンドルナツト３・
１，３・２，３１３，３・４，３・５が設けられている
。遊びを補償するためにこれら５つのスピンドルナット
は１つのナット３・６に初ばね力を負荷している。この
初ばね力が軸方向で５０ｋ９であると仮定する。この場
合スピンドルナット３０６及び３０１は互いに５０ｋ９
の初ばね力下にある。スピンドルナット３１２は４０ｋ
ｇの初ばね力下でスピンドルナット３‘１に当付けられ
ている。しかし初ばね力が同じ方向で作用するので、ス
ピンドルナット３１１の球は若干負荷軽減され、このた
め該球は１０ｋ９の初ばね力を伝達せしめれば足る。同
様にスピンドルナット３１３は３０ｋ９の力で、スピン
ドルナット３・４及び３・５はそれぞれ１０ｋ９だけ少
ない初ばね力で前のスピンドルナットに当付けられる。
この形式では、比較的短い対向スピンドルナット３１６
によって５つの支持するスピンドルナット３・１〜３１
５が初ばね力を負荷され、かつ特に短い構造長さが得ら
れる。第６図及び第７図には球戻し案内無しのねじスピ
ンドル伝動装置の２つの実施例を示す。これらの実施例
のねじスピンドルーは１条のねじ溝２を有する。ねじス
ピンドル１を同軸的に取囲むスピンドルナット３′はね
じスピンドルーのねじ簿の余形を成すねじ溝４を有する
。ねじスピンドル１及びスピンドルナット３′のねじ溝
２，４によって形成された球走行路内には球５から成る
環が位置しており、各球５は互いに接触している。ねじ
溝２９ ４の曲率半径Ｒは球直径Ｄの半分の値に等しい
。ねじ溝２，４のピッ値Ｓは球直径Ｄに比して小さい。
このため、球５はそれぞれ部分的に、隣合う球走行路内
へ突入している。１のねじ溝内の最後の球５ｂは続くね
じ構内の最初の球５ａに接触している。

ねじスピンドル１及びスピンドルナット３′がいずれの
方向に回転させられても、球環の各球は互いに離反しな
い。この場合、１の球環は完全に円を閉じるだけ多くの
球を有する必要がある。負荷容量を高めるべくさらに複
数の球を設けようとする場合には、第７図に示すように
球５′から成る単数又は複数の別の球環を設けることが
できる。

この場合、この別の球環の第１の球５′ａが１のねじ溝
２内に配置されており、この溝２が、前の球環の最後の
球５ｂが転勤するねじ溝２と隣合っている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を第２図の１一１線に沿って
断面した図、第２図は本発明の１実施例の端面図、第３
図は第１図の拡大部分断面図、第４図は第３図に示すス
ピンドルナットを矢印Ｎの方向で見た図、第５図は本発
明の１実施例に基づくねじスピンドルと複数のスピンド
ルナットとを組合わせた側面図、第６図は本発明の別の
実施例の部分縦断面図及び第７図は本発明のさらに別の
実施例の部分縦断面図である。 １……ねじスピンドル、２……ねじ溝、３，３・１，３
・２，３・３，３・４，３・５，３・６，３′……スピ
ンドルナット、４……ねじ溝、５，５′，５ａ，５ｂ，
５′ａ，５′ｂ・・・・・・球、６……挿入体、７・・
・・・・戻し案内通路、８・・・・・・軸方向溝、９…
…ねじ山。 布弓□．／ 「『三．２ 伍白，夕 斤弓、子 （白Ｅ三．５ 行己，６， 抗三，７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円形横断面を有するねじ溝を備えたねじスピンドル
   と、該ねじ溝に対して余形を成すねじ溝及び球を有する
   スピンドルナツトから成り、該球が閉じた球環を成して
   、前記ねじスピンドル及びスピンドルナツトのねじ溝に
   よって形成された球走行路内に位置している形式のもの
   において、前記ねじスピンドル１及びスピンドルナツト
   ３，３′の前記ねじ溝２，４のピツチＳが球５，５ａ，
   ５ｂ：５′，５′ａ，５′ｂの直径Ｄに比して小さいこ
   とを特徴とするねじスピンドル伝動装置。 ２ 前記球５，５ａ，５ｂ：５′，５′ａ，５′ｂが互
   いに接触していてそれぞれ１つの閉じた球環を形成して
   おり、しかも、１のねじ溝２内の最後の球５ｂ，５′ｂ
   が続くねじ溝２内の最初の球５ａ，５′ａに接触してい
   る特許請求の範囲第１項記載のねじスピンドル伝動装置
   。