CN103042708A - 用于驱动压力活塞的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动压力活塞(2)、特别是液压活塞的设备(5)，具有至少一个主轴(6)，该主轴与主轴螺母(8)共同作用以便轴向移动所述压力活塞(2)，其中主轴(6)具有外螺纹(7)，主轴螺母(8)具有内螺纹(9)，它们彼此啮合，并且其中主轴螺母分配给压力活塞(2)，主轴(6)能被驱动以便轴向移动所述主轴螺母(8)，或者其中主轴(6)分配给压力活塞(2)，主轴螺母(8)能被驱动以便轴向移动主轴(6)。这里规定，内螺纹(9)具有两个侧面(19、20)，它们彼此不对称地定向。

Description

用于驱动压力活塞的设备

技术领域

本发明涉及一种用于驱动压力活塞、特别是液压活塞的设备，具有至少一个主轴，该主轴与主轴螺母共同作用以便轴向移动所述压力活塞，其中主轴具有外螺纹，主轴螺母具有内螺纹，它们彼此啮合，并且其中主轴螺母分配给压力活塞，主轴能被驱动以便轴向移动所述主轴螺母，或者其中主轴分配给压力活塞，主轴螺母能被驱动以便轴向移动所述主轴。

背景技术

开头提到的类型的设备从现有技术中知晓。压力活塞具有这样的特性，即它必须在运动方向上传输大的力，而在相反的方向上传输非常微小的力。当在工作方向上运动时，希望的压力必须足够例如用于压缩一种介质或者用于移动一种元件。为了使压力活塞复归仅需要这样一种力：该力克服活塞的自重或者为移动活塞需要的相应摩擦力。为了驱动这种压力活塞，特别当要在工作方向上传输大的力时，经常设置一种主轴传动机构，它包括至少一个可驱动的、具有外螺纹的主轴，以及分配给压力活塞的、具有与主轴的外螺纹共同作用的内螺纹的主轴螺母。通过主轴的旋转运动，以适当的方式抗转动地设置的主轴螺母在轴向移动，以便使得在所述旋转的主轴和主轴螺母之间产生相对运动。通过把主轴螺母固定地分配给压力活塞，主轴螺母的轴向运动被传递到压力活塞上，使得该压力活塞相应地在工作方向上或者在复归方向上移动。另外可选的方案是，也可以把主轴分配给压力活塞，并且特别地与该压力活塞抗旋转地连接，同时能如此驱动主轴螺母，使得它执行导致所述主轴轴向移动的旋转运动。根据要驱动哪个元件，给主轴螺母或者主轴分配相应的动力源、例如电动机，并且例如通过齿轮传动或者类似方式与其有效连接。如果所述主轴分配给压力活塞或者与其固定连接，则这将使得所述主轴螺母的转动导致主轴的平动、并且从而导致压力活塞的平动。在构造该设备时必须考虑并保证，主轴或者主轴螺母能够承载所希望的工作负荷而不会损坏。该设备必须特别如此设计，使得能够导致一种失灵的疲劳损坏足够慢地进行，以便在整个寿命期间保证所述主轴和主轴螺母的主功能以及整体性。

发明内容

根据本发明的用于驱动压力活塞的设备具有权利要求1的特征，并且具有这样的优点，即主轴传动机构在相同的负荷下具有较长的寿命，并且同时能够应用适宜的材料和/或制造方法来制造该设备。该设备的特征在于，内螺纹具有两个侧面，它们不对称地构造。通常主轴传动机构的螺纹都具有对称构造的或者定向的侧面，而根据本发明规定，侧面形状偏离于所述对称的形状。由此实现，构造两个特别能够关于它们在运行中的作用被优化的不同的侧面。特别地，所述侧面之一为了承载工作力或者说压力而被优化，而另一侧面为了承载复归力而被优化地构造或者说涉及对称性地进行定向。通过功能特定地构造各侧面，同时实现，即使在使用适宜的材料的情况下也能够传输相同的力，并且总体上保持主轴传动机构的寿命。

在此优选规定，所述侧面之一作为工作侧面，关于一条径向于主轴定向的假想的轴线，具有比构成复归侧面的另一个侧面大的角度。也就是说，工作侧面用于承受工作力和压力，而复归侧面用于承受在复归所述压力活塞时传输的、即与工作方向相反的力。工作侧面对于径向轴线比复归侧面具有相对大的角度，使得工作侧面对于运动方向比复归侧面更加陡地指向。由于侧面的这种不对称结构，主轴螺母能够从主轴在驱动方向上承受较大的负荷或者说力。在主轴螺母的齿根处的应力分布针对应用被优化，由此能够减少在齿根处的应力集中。复归侧面相对于工作侧面的较小陡度的取向引起了所述螺纹在工作方向上能够承受显著更大的力，因为通过微小倾斜取向的复归侧面，工作侧面在主轴螺母上获得更大的支持。工作侧面位于内螺纹的背离压力活塞压力侧的一侧，以便在活塞的压力侧的方向上承受工作力。

优选的是，所述主轴的外螺纹的侧面对称地构造。在此，主轴的外螺纹为了与主轴螺母的内螺纹共同作用而在工作方向上被优化，使得在主轴螺母的工作侧面和主轴的相应的工作侧面之间保证尽可能大的接触面。因为在复归方向上仅需传输小的力，所以这里不需要复归侧面的特别的支撑接触或者互补的结构。

根据本发明的一种有利的改进方案规定，所述主轴的外螺纹的侧面比主轴螺母的内螺纹的侧面具有彼此较小的间隔。换句话说，主轴的螺纹圈比主轴螺母的螺纹圈较窄地构造。由此实现，主轴的螺纹圈之间的间隔或者主轴的相邻的螺纹圈之间的相应的空隙被放大。被放大的空隙允许，根据本发明如此构造主轴螺母的螺纹圈或者侧面，使得主轴螺母的具有不对称的侧面的螺纹用于加强，而不产生与主轴螺纹的冲突。但是当然还可以想到，特别在工作方向上优选定向地设置具有彼此不对称地定向的侧面的主轴螺纹。这里可以给主轴螺母的内螺纹可选择地设置对称地构造的或者定向的侧面。

优选的是，主轴螺母用塑料制造，其中主轴螺母和内螺纹优选彼此一体地制造，使得主轴螺纹也用塑料来制造。通过使得主轴螺母的螺纹的侧面有利的构造或者定向，也能够使用适宜的塑料材料。即使在迄今通常需要钢作为用于主轴螺母的材料的大负荷的情况下，现在也能够提供塑料。

优选的是，主轴用钢制造，例如借助于滚压处理，其中优选使得所述外螺纹与主轴一体制造。虽然也可以想到，主轴同样用塑料制造，但是钢关于主轴在其纵向延伸方面的刚性提供优点，以致于关于主轴，钢材料继续是首选的。

特别优选的是，复归侧面和假想的径向轴线之间的角度在25°到40°之间，特别是在30°到35°之间。通过复归侧面的这种平坦的定向，减小齿根或者说螺纹根部的应力水平，从而减轻通常在疲劳负荷的情况下产生裂缝的区域的负荷。

附图说明

下面根据附图详细说明本发明。为此在附图中：

图1表示具有用于驱动压力活塞的设备的液压活塞装置，

图2表示根据一种可替代的实施例的设备的放大的详细视图。

具体实施方式

图1以简化的剖面图表示了具有压力活塞2的压力活塞装置1，压力活塞2可在缸3内轴向移动，并且在本实施例中用于在压力活塞2的压力侧4上挤压一种液压介质。此外压力活塞装置1具有用于驱动压力活塞2的设备5。

设备5具有可驱动的主轴6，其具有外螺纹7，该外螺纹7基本上在主轴6的全部长度上延伸。此外设备5具有主轴螺母8，它具有内螺纹9，其与主轴6的外螺纹7啮合。主轴螺母8集成地在压力活塞2的凸缘10内构造。凸缘10具有开孔或者钻孔11，它的外径至少稍大于主轴6的外螺纹7的外径，以便主轴6可在钻孔11内轴向引导。钻孔11在它的敞开端具有构成台阶12的放大的直径。在该台阶内主轴螺母8被固定地装入，使得它相对于凸缘10特别是抗转动地得以保持。通过主轴6的转动，从外螺纹7向主轴螺母8的内螺纹9传输轴向力，并且通过主轴螺母8向凸缘10从而向压力活塞2传输。根据主轴6在哪个方向上转动，压力活塞2要么朝它的压力侧4或者说要挤压的介质的方向上移动，如通过箭头13所示，要么在相反的方向上移动，如通过箭头14所示。因此通过箭头13表示的方向表示压力活塞2的工作方向，而用箭头14表示的方向表示压力活塞2的复归方向。

图2表示用于驱动压力活塞2的设备5的根据一种可选的实施例在主轴螺母8和主轴6的彼此啮合的区域内的放大的详细视图。在该实施例中，主轴抗转动地与压力活塞2连接，压力活塞2尤其是同样对于缸3抗转动地设置，而主轴螺母8可驱动地或者可转动地构造，由此通过驱动所述主轴螺母8使得主轴6并且从而压力活塞2得以平动。下面关于主轴螺母8和主轴6的螺纹的构造的说明适用于两个实施例。主轴6的外螺纹7如通常一样如此构造，使得它的侧面16和17关于一条径向对准转动轴线15的假想的轴线17对称地定向，其中在图2的实施例中主轴螺母8围绕所述转动轴线转动，而非主轴6。可选择的方案是，还可以规定仅主轴6关于外壳或缸3抗转动地并且可轴向移动地设置或者保持。此时主轴6例如可以通过接头、特别是万向球接头与压力活塞2连接。

与此相反，主轴螺母8的外螺纹9具有不对称地定向的侧面19和20。相对于一条径向于转动轴线15存在的假想的轴线21(该假想的轴线通过外螺纹9的齿尖峰或者说螺纹尖峰延伸)，侧面19具有比侧面20小的角度。由此得出，侧面19比侧面20更陡地构造。这里侧面19构成工作侧面，而侧面20构成复归侧面，由此使得当压力活塞2要在根据箭头13的工作方向上移动时，主轴以其侧面17由表示外螺纹9的两个侧面中的较陡的工作侧面或者说侧面19施力。通过侧面的不对称性，能够由主轴螺母8在轴向上、亦即在转动轴线15的方向上向主轴6传输大的力，而即使在较长的寿命的情况下也不会在主轴螺母8的齿根的区域内产生裂缝。不太陡的侧面20负责使得螺纹9能够在工作方向上传输特别大的力。如果主轴螺母8的转动方向改变，则彼此靠着的侧面对变换为侧面20和16，使得主轴6在它的外螺纹7处由内螺纹9的平坦指向的侧面20施压。

因为在复归运动时通常仅出现非常小的力，所以这里产生的、相对小的接触完全足以使压力活塞2在箭头14的方向上作返回运动。通过侧面19和20的非对称的构造，主轴螺母8能够把更大的力在工作方向上向主轴6传输，而不会由此损坏。两个相邻的螺纹圈或者说齿的在侧面19和20之间的齿根处的应力分布由此得以改善，并且由此消除齿根处的应力集中，从而避免生成裂缝，特别是疲劳裂缝。

通过这种有利的结构，还可以为主轴螺母8使用比迄今通常使用的材料更适宜的材料。例如现在还可以在迄今需要金属的负荷区内使用塑料。相应地，现在还可以代替大功率塑料而设置具有关于稳定性的较小机械特性的价廉的塑料。通过由于所述不对称的侧面几何结构降低齿根或者说螺纹根处的应力水平，就达到设备5的寿命。

在元件、特别是上述的压力活塞2仅在一方向上工作，也就是说负荷总是在同一方向上作用的场合，设备5绝对具有优点。在由液压力始终在相同的方向施加载荷的液压活塞的情况下，设备5特别良好地适用，只要至少在压力活塞2的压力侧4不产生低压。主轴6适宜地用钢制造。压力活塞2和/或侧面10同样可以用塑料或者用钢制造。外螺纹7与主轴6一体构造、内螺纹9与主轴螺母8一体构造是适宜的。此外还可以想到，主轴螺母8或者主轴6不作为装入零件提供，而与凸缘10一体构造。

如图所示，外螺纹7的相邻的螺纹圈具有彼此如此大的间隔，使得外螺纹9的螺纹圈能够没有问题地伸入该空隙内。如果主轴6用钢制造，则外螺纹7的螺纹圈能够比主轴螺母8的内螺纹9的螺纹圈非常薄地实现，以便进一步放大外螺纹7的两个相邻的螺纹圈之间的间隔。由此为内螺纹9的螺纹圈产生更大的空隙，使得例如侧面20能够更加平坦地定向，例如能够以对于轴线21更大的角度来设置。然而原理上还可以想到，给外螺纹7同样提供不对称构造的侧面。然而那时从制造工艺的理由优选由塑料来制造所述主轴6。

Claims (8)

1.用于驱动压力活塞(2)、特别是液压活塞的设备(5)，具有至少一个主轴(6)，该主轴与主轴螺母(8)共同作用以便轴向移动所述压力活塞(2)，其中主轴(6)具有外螺纹(7)，主轴螺母(8)具有内螺纹(9)，它们彼此啮合，并且其中主轴螺母分配给压力活塞(2)，主轴(6)能被驱动以便轴向移动所述主轴螺母(8)，或者其中主轴(6)分配给压力活塞(2)，主轴螺母(8)能被驱动以便轴向移动所述主轴(6)，其特征在于，内螺纹(9)具有两个侧面(19、20)，它们彼此不对称地定向。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述侧面(19)之一作为工作侧面关于一条径向对于主轴(6)取向的假想的轴线(21)具有比构成复归侧面的另一侧面(20)大的角度。

3.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述工作侧面位于内螺纹(9)的背离所述压力活塞(2)压力侧(4)的一侧。

4.根掘上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，外螺纹(7)具有两个侧面(16、17)，它们彼此对称地构造。

5.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，主轴(6)的外螺纹(7)的侧面(16、17)比主轴螺母(8)的内螺纹(9)的侧面(19、20)具有彼此较小的间隔。

6.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，主轴螺母(8)用塑料制造。

7.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，主轴(6)用钢制造。

8.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述复归侧面和假想的轴线(21)之间的角在25°和40°之间，特别是在30°和35°之间。

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