CN103261741B - 滚珠丝杠 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滚珠丝杠，其具有以能够转动的方式支承在丝杠上的滚珠螺母（1），在所述滚珠螺母的内周上设有围绕轴线（8）螺旋形地卷绕的至少一个滚珠螺纹（2）以用于滚珠（3）的滚动，其中设置在滚珠螺母（1）的外周上的、设有用于滚珠（3）的转向通道的至少一个转向体（5）借助其两个端部将滚珠螺纹的螺线的始端与螺线的末端连接，以便能够实现滚珠（3）的连续的环行，其中滚珠螺母（1）设有法兰（6）以用于固定皮带盘（15）以及设有轴颈（9），并且插到滚珠螺母上的套筒（12）设有圆柱形的外周面，所述外周面将转向体（5）固定在滚珠螺母（1）上并且在法兰（6）和轴颈（9）之间包围滚珠螺母（1）。

Description

滚珠丝杠
技术领域
本发明涉及一种滚珠丝杠，所述滚珠丝杠具有能转动地支承在丝杠上的滚珠螺母，在所述滚珠螺母的内周上设有围绕轴线螺旋形地卷绕的至少一个滚珠螺纹以用于滚珠的滚动，其中设置在所述滚珠螺母的外周上的、设有用于所述滚珠的转向通道的至少一个转向体借助其两个端部将所述滚珠螺纹的螺线的始端与螺线的末端连接，以便能够实现所述滚珠的连续的环行，其中所述滚珠螺母设有用于固定皮带盘的法兰并且设有轴颈，并且插到所述滚珠螺母上的套筒设有圆柱形的外周面，所述外周面将所述转向体固定在所述滚珠螺母上并且在所述法兰和所述轴颈之间管形地包围所述滚珠螺母。
背景技术
滚珠丝杠将转动运动转换成转向运动。在汽车中，滚珠丝杠在机电助力转向器中更多地用在齿条转向装置中。在这种助力转向器或伺服驱动装置中，齿条部段地构成为滚珠丝杠。电动马达经由齿形皮带或经由其他的传动装置来驱动相关联的滚珠螺母，进而以电动马达的方式辅助齿条的纵向移动。
从DE10056275A1中已知一种滚珠丝杠，所述滚珠丝杠具有设置在滚珠丝杠上的螺杆螺母，在所述螺杆螺母的内周上将滚珠槽设为螺旋道以用于滚珠的滚动。在螺杆螺母的外周上设置分别设有用于滚珠的转向通道的转向体。所述转向体借助其两个端部将螺线的始端与螺线的末端连接，以便能够实现滚珠的连续的环行。转向体设置在固定法兰的凹部中并且在径向方向上保持。所述固定法兰牢固地与丝杠螺母连接。固定法兰的凹部能够稍微较大地构成，以便能够实现固定法兰和转向件之间的径向间隙。所述径向间隙能够是必需的，以便考虑制造公差。转向体伸出滚珠螺母的外表面，使得出现非圆形的外部轮廓。当用在汽车转向装置中时，丝杠以抗扭但是可轴向移动的方式支承在转向装置壳体中。滚珠螺母在运行中在电动马达和丝杠的作用下旋转。问题是，在滚珠丝杠的所述实施形式中，在传动装置的部件破裂时，在齿形皮带驱动装置的情况下尤其在齿形皮带或皮带盘破裂时，部件能够到达滚珠螺母的环行区域中，能够卡在滚珠环行装置和转向装置壳体之间并且卡住转动。这不仅导致辅助支持的失效，也导致卡住整个汽车转向装置。这从安全角度来说是不期望的。
从DE102004055423A1中已知一种具有滚珠螺母的滚珠丝杠，其中将由塑料制成的转向体从外部插入到滚珠螺母的基体中。转向体伸出滚珠螺母的金属基体的外周。为了将转向体固定在滚珠螺母中，齿形皮带盘构成为，使得所述齿形皮带盘的齿部构成为大于转向体的外周并且在其内部空间中形成用于转向体的凹部。齿形皮带盘能够套到滚珠螺母上并且尤其套到转向体之上。转向体的外部覆盖通过皮带盘的齿形部段来获得，但是并不是完全地。伸出滚珠螺母的表面的部段保持为未覆盖，所述部段作为凸部伸出滚珠螺母。当齿形皮带破裂时出现下述可能性：齿形皮带的部件到达基体和转向体之间，并且随后通过所述部件卡在旋转体和转向装置壳体之间来妨碍滚珠螺母的转动。在该情况下，齿形皮带的破裂也能够导致卡住转向装置，使得不仅辅助支持失效，而且车辆完全不能转向。
发明内容
因此，本发明的目的是实现一种滚珠丝杠，其中当齿形皮带破裂时，汽车以大得多的可能性保持为能够转向并且所述滚珠丝杠能够简单地制造和安装。
所述目的由如下滚珠丝杠来实现，所述滚珠丝杠具有能转动地支承在丝杠上的滚珠螺母，在所述滚珠螺母的内周上设有围绕轴线螺旋形地卷绕的至少一个滚珠螺纹以用于滚珠的滚动，其中设置在所述滚珠螺母的外周上的、设有用于所述滚珠的转向通道的至少一个转向体借助其两个端部将所述滚珠螺纹的螺线的始端与螺线的末端连接，以便能够实现所述滚珠的连续的环行，其中所述滚珠螺母设有用于固定皮带盘的法兰并且设有轴颈，并且插到所述滚珠螺母上的套筒设有圆柱形的外周面，所述外周面将所述转向体固定在所述滚珠螺母上并且在所述法兰和所述轴颈之间管形地包围所述滚珠螺母，其特征在于，所述套筒在其内侧上具有三个弧形的、有弹性的支撑区域，所述支撑区域大约以相同的角度分布在内周上，并且所述支撑区域沿周向方向分别在40°-60°的周向角上贴靠在所述滚珠螺母的外表面上。
因为滚珠螺母在一个端部上具有用于固定皮带盘的连接区域并且在另一个端部上具有轴颈、以及插到滚珠螺母上的套筒，所述套筒将转向体固定在滚珠螺母上并且管形地包围在皮带盘和轴颈的连接部之间的区域，并且因为套筒在其内侧上具有三个弧形的、有弹性的支撑区域，所述支撑区域大约以相同的角度分布在内周上并且沿周向方向分别大约在40°至60°的周向角上贴靠在滚珠螺母的外表面上，所以所述套筒尤其适合于对由金属制成的滚珠螺母的以及由塑料例如以注射成型法制成的套筒的不同的热膨胀进行补偿。此外，通过套筒的这种构成，借助简单的机构进行中央安装是可行的，其中安装相对于制造公差是相对不灵敏的并且因此在没有过度的力消耗的情况下也能够手动进行。
优选地，套筒一件式地构成并且在其内侧上具有接触面，所述接触面以滑动配合的方式摩擦接合地贴靠在滚珠螺母的外表面上。这通过能够将套筒在制造时简单地手动推到滚珠螺母上来简化制造。
用于滚珠返回的转向体优选地由大约U形的金属管制成。这种转向体一件式地构成并且能够插入到滚珠螺母的在两个端部上穿透螺旋道的大约相切的孔中。套筒优选地具有内凹部，所述内凹部与滚珠螺母的表面具有一定距离，使得当套筒安放到滚珠螺母上时，转向体稳固地位于所述凹部中。这同样也简化了制造，因为转向体仅须插入到两个孔中，并且随后套筒能够推到滚珠螺母上，其中滚珠螺母强制地将转向体固定在其位置中。
用于皮带盘的连接件优选地构成为在滚珠螺母的背离轴颈的端侧上的法兰。在此，皮带盘借助固定机构在法兰的端侧上与滚珠螺母抗扭地连接。法兰的外直径优选地对应于套筒的外直径，使得在套筒插入时得到气缸套状的外表面，所述外表面基本上在装置的轴向延伸上具有恒定的直径。在一个优选的实施例中，皮带盘以同轴的方式压紧到法兰区域的外周上并且超出套筒的邻近法兰区域的端部。在此，有利的是，在皮带盘的内侧和套筒之间设有优选为大约0.1mm-1mm的小的间隙。所述间隙小到使得从相应尺寸起的可能的碎片不能够进入。另一方面，避免了套筒和皮带盘的接触。在套筒的背离法兰的端部上，套筒在距滚动轴承小的距离处终止，所述滚动轴承将滚珠螺母支承在转向装置壳体中。间距在此也是小的，优选地在0.1mm-1mm的范围中。这确保了具有大于间隙宽度的尺寸的部件不能够进入到中间空间中。传动机构部件的、齿形皮带等的小于该尺寸的碎片能够进入到间隙中。然而，这不是有害的，因为所述碎片在环形的环绕间隙中不能够相对于转向装置壳体卡住滚珠螺母。
附图说明
下面根据附图来描述本发明的实施例。附图示出：
图1示出具有套筒和皮带盘的滚珠环行装置的纵截面图；
图2示出图1的滚珠环行装置的沿着图4中II-II线的横截面图；
图3示出图1和图2的套筒的立体图；以及
图4示出在拆下皮带盘时的图1的装置的侧视图。
具体实施方式
在图1中示出滚珠螺母1的纵截面图，所述滚珠螺母在其内侧上承载滚珠螺纹2。在滚珠螺纹2中，在此示意性地表示的滚珠3以已知的方式环行。孔4分别设为用于滚珠的进入和离开以用于返回至螺纹2的对置的端部。管形的转向体5插入到孔4中。转向体5构成为是U形的或弓形的并且借助其不可见的第二端部安置于相应孔中，所述相应孔设置在螺旋道2的另一端部处。在图1所示的左端侧上设有直径增大的法兰6，在所述法兰的端侧上平行于滚珠螺母1的轴线8引入螺纹孔7。滚珠螺母1的对置的端部设有轴颈9，滚珠轴承10位于所述轴颈上。滚珠轴承10设为将滚珠螺母1支承在转向装置壳体中。
滚珠螺母1基本上构成为是旋转对称的并且在设有转向体5的区域中具有大约圆柱形的外周面，所述外周面与轴线8同轴地定向。法兰区域6同样构成为是旋转对称的并且具有较大的外部直径。
套筒12被从轴颈9的一侧盖到滚珠螺母1上并且几乎完全地包围区域11。套筒12的内凹部13的尺寸设计成，使得转向体5以无间隙的方式位于滚珠螺母1和套筒12之间。套筒12自身通过接触面14在滚珠螺母1的面11上置于中心。在该视图中不可见的另两个平面接触确保套筒12的中心安置。
皮带盘15被安放到法兰区域6上。皮带盘15构造成是大约环形的并且借助压配合位于法兰区域6的外周上。皮带盘15朝向套筒12的方向超出法兰区域6。在皮带盘15超出套筒12处，皮带盘15的内直径增大。在皮带盘15的内周面和套筒12的外表面之间形成小的间隙16，使得这些结构元件不相互接触。在端侧上，皮带盘15设有盘17，所述盘借助于螺纹螺钉与滚珠螺母1的孔7拧紧。
在安装转向体5和套筒12之后，在制造中，滚动轴承10安放到底座9上并且在那固定。套筒12沿轴向方向在该区域中的尺寸设计成，使得形成小的间隙18，所述间隙18确保套筒12不接触轴承10。在图2中示出图1的装置的横截面图。相同的结构元件具有相同的附图标记。滚珠螺母1在螺旋道2的区域中设有气缸套状的具有圆形横截面的外表面11。套筒12以接触面14贴靠在表面上。另两个接触面20和21设为用于将套筒12固定地、摩擦配合地安置在表面11上。接触面14、20和21在滚珠螺母1的外周上分布。接触面14、20和21分别在外周的大约50°上延伸并且在面14和面20之间具有大约50°的中间空间。同样在面14和面21之间设有沿周向方向大约为50°的自由空间。设有管形的转向体5的凹部13的区域沿周向方向稍微大于之前描述的区域。凹部13在滚珠螺母1的外表面的周向方向上延伸大约110°。
套筒12在其完全闭合的且构成为圆柱形的外周面和接触面14、20和21之间设有凹部22，所述凹部能够实现接触面14、20和21在径向方向上弹性地弹动，从而确保：即使在如在汽车转向装置运行时能预期的温度波动的情况下，套筒12也牢固且无噪声地位于滚珠螺母1上。通过该结构，这两个组件的制造公差不是关键的。
图3示出套筒12的立体图。相同的组件具有相同的附图标记。在该视图中能够观察到，套筒12具有闭合的圆柱形的外表面，但是没有凹部或凸部。这种结构确保了，套筒12不可能被伺服驱动装置的损坏的传动机构部件的大约邻近的碎片相对于没有示出的包围滚珠螺母的转向装置壳体卡住。
最后，图4示出对应于图1的视图的侧视图，但是没有截面图。线II-II示出在图2中示出的截面的位置。在该视图中未安装皮带盘15。明显地，由圆柱形的法兰区域6和套筒12与滚珠螺母构成的结构组具有完全平坦的外周面，所述外周面不具有任何凹部或凸部。套筒12和滚动轴承10之间的间隙18自身是旋转对称的，使得在此进入的部件不能够相对于在外部包围壳体的外壳楔紧。在这种结构类型的情况下确保：当在伺服驱动装置的区域中的驱动部件破裂的情况下，尤其即使在皮带盘15自身破裂的情况下，也不可能出现滚珠环行装置相对于转向装置壳体的卡住。那么，虽然汽车转向装置保持为不具有伺服驱动装置，然而所述汽车转向装置能够一如既往地手动操纵，因为滚珠环行装置和整个螺杆传动既不是自锁的也不能够通过在滚珠螺母1的周向区域中可能产生的碎片来卡住。那么，当滚珠螺母1与套筒12由转向装置壳体中的任何材料和尺寸的碎片包围时，滚珠螺母1与套筒12也能够由于其完全平坦的外表面而转动。
以所述方式实现汽车转向装置，所述汽车转向装置即使在伺服驱动装置的驱动部件破裂时是运行可靠的并且此外以所描述的方式简单地并且以少量组件制造。
附图标记列表：
1滚珠螺母
2滚珠螺纹
3滚珠
4孔
5转向体
6法兰
7螺纹孔
8轴线
9轴颈
10滚珠轴承
11区域
12套筒
14接触面
15皮带盘
16间隙
17盘
18间隙
20面
21面
22凹部。

Claims (10)

1.滚珠丝杠，所述滚珠丝杠具有能转动地支承在丝杠上的滚珠螺母(1)，在所述滚珠螺母的内周上设有围绕轴线(8)螺旋形地卷绕的至少一个滚珠螺纹(2)以用于滚珠(3)的滚动，其中设置在所述滚珠螺母(1)的外周上的、设有用于所述滚珠(3)的转向通道的至少一个转向体(5)借助其两个端部将所述滚珠螺纹的螺线的始端与螺线的末端连接，以便能够实现所述滚珠(3)的连续的环行，其中所述滚珠螺母(1)设有用于固定皮带盘(15)的法兰(6)并且设有轴颈(9)，并且插到所述滚珠螺母上的套筒(12)设有圆柱形的外周面，所述外周面将所述转向体(5)固定在所述滚珠螺母(1)上并且在所述法兰(6)和所述轴颈(9)之间管形地包围所述滚珠螺母(1)，
其特征在于，所述套筒(12)在其内侧上具有三个弧形的、有弹性的支撑区域，所述支撑区域以相同的角度分布在内周上，并且所述支撑区域沿周向方向分别在40°-60°的周向角上贴靠在所述滚珠螺母(1)的外表面(11)上。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述套筒(12)一件式地构成并且在其内侧上具有接触面(14，20，21)，所述接触面以滑动配合的方式摩擦接合地贴靠在所述滚珠螺母(1)的所述外表面(11)上。
3.根据上述权利要求之一所述的滚珠丝杠，其特征在于，用于滚珠返回的所述转向体(5)由大约U形的金属管一件式地制成。
4.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述套筒(12)具有位于内部的凹部(13)，所述凹部与所述滚珠螺母(1)的表面(11)具有一定距离，使得所述转向体(5)牢固地安置在所述凹部(13)中。
5.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠，其特征在于，用于皮带盘(15)的连接件构成在所述滚珠螺母(1)的背离所述轴颈(9)的端侧上。
6.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述皮带盘(15)借助于固定机构在所述法兰(6)的端侧上与所述滚珠螺母(1)抗扭地连接。
7.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述法兰(6)的外直径等于所述套筒(12)的外直径。
8.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述皮带盘(15)同轴地压紧到所述法兰(6)的外周上，并且超出所述套筒(12)的邻近所述法兰(6)的端部。
9.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠，其特征在于，在所述套筒(12)的背离所述法兰(6)的端部上，所述套筒(12)在距滚动轴承(10)的小距离处终止，所述滚动轴承将所述滚珠螺母(1)支承在转向装置壳体中。
10.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠，其特征在于，在所述皮带盘(15)的内侧和所述套筒(12)之间设置具有0.1mm-1mm的径向宽度的间隙(16)。
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