CN103375558A - 具有改进的端部偏转器的滚珠丝杠 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有改进的端部偏转器的滚珠丝杠。所述滚珠丝杠（1）包括：丝杠轴（3）；螺母（7），该螺母借助被接收在滚道（8）中的多个滚珠（9）螺纹接合在丝杠轴上，所述滚道被限定在所述丝杠轴和所述螺母之间，端部偏转器接收凹部（6）形成在螺母的每个轴向端上以互补地接收端部偏转器（21），所述端部偏转器与螺母的对置部分协作来限定滚道的一部分，其中该端部偏转器设置有与形成在螺母上的螺纹（4）中的相应螺纹接合的一对接合爪（31、32）。由此，消除了对专用接合特征件或其他用于附接的装置的需要，并且仍确保螺母和端部偏转器之间的非常牢固且精确的接合。

Description

具有改进的端部偏转器的滚珠丝杠

技术领域

本发明涉及一种滚珠丝杠，该滚珠丝杠包括借助多个滚珠彼此接合的丝杠轴和螺母，并且具体地涉及具有用于至少装配在螺母的一端处的用于滚珠的端部偏转器的滚珠丝杠。

背景技术

滚珠丝杠通常包括：丝杠轴，该丝杠轴具有形成在其外周上的螺纹；螺母，该螺母具有中央孔并且限定位于其内周面上与丝杠轴上的螺纹对应的螺纹从而限定螺旋形滚道；以及多个被接纳在滚道中的钢珠，从而丝杠轴的旋转运动可以以高效且精确的方式被变换为螺母的线性运动。从滚道的一端离开的滚珠必须通常经由滚珠返回孔通道返回至滚道的另一端，该滚珠返回孔通道可以由外部管构件形成或者形成在螺母本身中。在两种情况下，端部偏转器都形成在螺母的每个轴向端部中以将钢珠从滚道传递到滚珠返回孔通道或从滚珠返回孔通道传递到滚道。

JP2007-24305A公开了一种滚珠丝杠，在该滚珠丝杠中包括两件的端部偏转器通过使用螺钉而附接至螺母的每个轴向端。JP2011-241852A公开了一种塑性端部偏转器，该端部偏转器简单装配到形成在螺母的每个轴向端中的凹部中。粘合剂和扣环作为用于将端部偏转器牢固地保持在凹部中的可能装置被提及。接合特征件也作为用于保持端部偏转器的装置被公开，该端部偏转器构造成被从螺母的外周面装配到螺母中的凹部中。

JP2007-40469A公开了一种塑性端部偏转器，该端部偏转器设置有弹性周向凸出部，该凸出部装配到螺母中的相应的槽中从而产生使得端部偏转器抵靠在用于接收端部偏转器的凹部的对置内周面上的弹性扭矩。JP4335222B公开了一种滚珠丝杠，该滚珠丝杠使用扣环来紧固被接收在螺母的端部偏转器接收凹部中的端部偏转器。

这些用于端部偏转器的常规的保持结构需要非常复杂的结构或可能不适于充分牢固地且精确地保持端部偏转器。因此，需要一种滚珠丝杠，该滚珠丝杠与用于紧固端部偏转器的改进的装置协作。

发明内容

鉴于现有技术的这样的问题，本发明的第一目的在于提供一种与端部偏转器协作的滚珠丝杠，该滚珠丝杠结构简单且易于组装。

本发明的第二目的在于提供一种与端部偏转器协作的滚珠丝杠，该滚珠丝杠能够以有效且精确的方式操作。

本发明的第三目的在于提供一种与端部偏转器协作的滚珠丝杠，该滚珠丝杠上经济的。

根据本发明，这样的目的能通过提供这样的滚珠丝杠来实现，所述滚珠丝杠包括：丝杠轴，所述丝杠轴在其外周上形成有螺纹；螺母，所述螺母具有中央孔并且限定位于其内周面上的与所述丝杠轴上的所述螺纹对应的螺纹从而限定螺旋形滚道；以及被接收在所述滚道中的多个滚珠，所述螺母包括端部偏转器接收凹部，所述凹部至少形成在所述螺母的一个轴向端上以互补地接收端部偏转器，所述端部偏转器与所述螺母的对置部分协作来限定所述滚道的一部分，其中所述端部偏转器设置有与形成在所述螺母上的所述螺纹的一部分接合的接合爪。

使用所述螺母上的所述螺纹的凹槽来接合所述端部偏转器的相应爪消除了对专用接合特征件或其他用于附接的装置的需要并且仍确保所述螺母和所述端部偏转器之间的非常牢固且精确的接合。

当所述爪包括与所述螺母的螺纹的相应轮廓互补的拱形轮廓时，在精确度和机械强度两个方面可以获得特别有利的接合。

为了允许所述接合爪能够容易地变形而不会导致对该爪或所述端部偏转器的周围部分的任何不适当的应力，所述端部偏转器可以设置有与所述接合爪相邻地形成的槽。

为了便于将所述端部偏转器组装至所述螺母，优选地，所述端部偏转器构造成被轴向插入所述端部偏转器接收凹部中，并且所述接合爪设置有轴向斜坡，所述轴向斜坡朝向所述接合爪的前端减小高度。

根据本发明的特别优选的实施方式，所述端部偏转器设置成扇区构型，所述扇区构型包括一对径向表面、外周面以及与所述螺母的内周面相一致的内周面。

这不但允许所述末端部偏转器牢固地保持在所述端部偏转器接收凹部中而且允许用于所述滚珠的所述滚道有利地延续到所述端部偏转器以及远离所述端部偏转器。

所述接合爪可以与所述端部偏转器的所述内周面相邻地设置在各所述径向表面上，用于稳定地保持所述端部偏转器。为了相似的效果，所述端部偏转器的所述外周面可以设置有接合特征件，所述接合特征件与设置在所述端部偏转器接收凹部的内表面的对应部分上的相应接合特征件协作。

当所述端部偏转器的所述径向表面中的至少一个径向表面包括抵接所述端部偏转器接收凹部的对置内表面部的径向朝内部时，能特别精确地实现所述端部偏转器在所述端部偏转器接收凹部中相对于径向方向的定位。

对于特别简单的螺母设计，所述螺母可以设置有滚珠返回孔而所述端部偏转器可以设置有用于在所述滚道和所述滚珠返回孔之间引导所述滚珠的引导凹部。当所述丝杠轴由金属材料制成并且所述螺母和所述端部偏转器由塑性材料制成时，可以获得商业上特别有利的结果。

附图说明

现在参照附图在下文描述本发明，附图中：

图1是采用本发明的滚珠丝杠的局部立体图；

图2是滚珠丝杠的局部纵向剖面图；

图3是滚珠丝杠的分解立体图；

图4是示出了端部偏转器如何装配到螺母的端部偏转器接收凹部中的局部立体图；

图5是示出完全装配到螺母的端部偏转器接收凹部中的端部偏转器的局部立体图；

图6是端部偏转器的仰视立体图；

图7是端部偏转器的后视立体图；

图8是端部偏转器的纵向剖面图；

图9a和图9b是示出将端部偏转器装配到螺母的端部偏转器接收凹部中的过程的局部剖面图；以及

图10a和图10b是示出将端部偏转器装配到端部偏转器接收凹部中的过程的另一局部剖面图。

具体实施方式

在下文中描述作为本发明的优选实施方式给出的滚珠丝杠1。在下面的描述中，滚珠丝杠的各种部件的取向将基于图4给出的定义。

参看图3，滚珠丝杠1包括：丝杠轴3，该丝杠轴在其外周上形成有具有预定导程的外螺纹2；和螺母7，该螺母具有筒状形状和中空内部，该中空内部具有形成在其内周上的内螺纹4（对应于丝杠轴3的螺纹）。螺母7由丝杠轴3接合使得在螺母7的螺纹4和丝杠轴3的螺纹2之间限定有螺旋状滚珠滚道8（图2）。端部偏转器接收凹部6形成在螺母7的每个轴向端部中以在其中接收对应的端部偏转器21。滚珠返回孔15在螺母7中沿轴向方向延伸。另选地，这样的滚珠返回孔15可以通过使用诸如管的外部构件而形成。滚珠返回孔15的一部分可以由螺母7与如将在下文讨论的端部偏转器21协作而形成。大量钢珠9被接收在滚珠滚道8和滚珠返回孔15中，该滚珠滚道和滚珠返回孔共同形成用于钢珠9的路径的环形回路。因为两个端部偏转器21基本上彼此相同，因此在下述说明的大部分中可以仅讨论其中一个端部偏转器。

所示实施方式的丝杠轴3包括轧制成形的不锈钢构件，并且包括端部偏转器21的螺母7包括注塑塑性构件。然而，丝杠轴3也可以包括注塑塑性构件、轴承钢构件、碳钢构件等。螺纹也可以通过注塑、机械加工等而不是轧制成形而形成。在所示实施方式中，螺母7在其外周上形成有用于附接待致动的构件的矩形凸缘10。

参看图4，每个端部偏转器接收凹部6的左边缘均由大体上的径向表面（或径向延伸表面）6c限定，该径向表面以平滑曲线连接至该端部偏转器接收凹部的外周面6d，并且端部偏转器凹部6的右边缘由曲柄形径向表面6b限定，使得右边缘的外部比右边缘的内部沿周向更向前。类似于左边缘，右径向表面的外部以平滑曲线连接至端部偏转器接收凹部6的外周面6d。圆形定位凹部16形成在端部偏转器接收凹部6的底面6a的左端中，并且滚珠返回孔15在圆形定位凹部16的底面处开通，从而限定围绕滚珠返回孔15的开口端的环形肩部。因此，端部偏转器接收凹部6由一对径向表面6b和6c以及外周面6d限定，并且端部偏转器接收凹部6的内周侧朝向螺母7的中空内部打开，从而限定螺母7的筒状内周面中的断裂部。

接合凸出部17形成在端部偏转器接收凹部6的外周面6d上，该接合凸出部包括：升高的中间部；上缓坡17a，该上缓坡将升高的中间部沿竖直向上方向平滑地连接至外周面6d的基部；以及下缓坡，该下缓坡同样将升高的中间部沿竖直向下方向平滑地连接至外周面6d的基部。

如图4至图8中最佳示出的，端部偏转器21设置有大致的部分筒状形状或扇区形状，该形状与端部偏转器接收凹部6互补。为了与端部偏转器接收凹部6的曲柄形右径向表面6b相一致，端部偏转器21的右外部中设置有周向延伸部21f。从端部偏转器21的底部的左端向下延伸有半圆筒状延伸部24，该半圆筒状延伸部装配到端部偏转器接收凹部6的底面6a中的圆形定位凹部16中并且抵接围绕滚珠返回孔15的开口限定的环形肩部同时用其内周面限定滚珠返回孔15的延伸部。

端部偏转器21的内周面21a的下部设置有周向引导槽23，该周向引导槽将滚道8与滚珠返回孔15平滑地连接。端部偏转器21的内周面21a的下部的左端设置有凸出部或舌部22，该凸出部或舌部构造成铲起或以其他方式引导滚珠9，这些滚珠在滚珠返回孔15和滚道8之间被传送。引导槽23的下部由大体竖直表面23a限定，所述大体竖直表面用于在制造过程期间允许端部偏转器21能够从成型模具移除。

如图7和图8所示，端部偏转器21的外周面21d形成有接合凹部25，该接合凹部形成有与接合凸出部17的上缓坡17a对应的上斜坡25a，并且大体上与接合凸出部17互补。如图6和图8所示，与端部偏转器21同心的拱形槽27形成在端部偏转器21的底面中。在所示实施方式中，该槽27与接合凹部25的底端连通，尽管对于本发明不是必不可少的。因此，可弹性变形的拱形壁部26形成在端部偏转器21的下外周部的中间部中。

如图6最佳所示，第一接合爪31与端部偏转器21的内周面的下角相邻地形成在端部偏转器21的左径向表面21c上。该爪31设置有斜坡31a，该斜坡31a随着其向下延伸而将爪31的凸出部与左径向表面21c的剩余部分平滑地连接。爪31的上端设置有拱形轮廓31b从而与螺母7的螺纹4的凹槽互补。槽33在爪31下方从端部偏转器21的内周面21a处被切出以使得爪31能够更容易弹性地偏转。

类似地，第二接合爪32与端部偏转器21的内周面21a的上角相邻地形成在端部偏转器21的右径向表面21b上。该爪32设置有斜坡32a，该斜坡随着其向下延伸而将爪32的凸出部和右径向表面21b的剩余部分平滑地连接。爪32的上端也设置有拱形轮廓32b从而与螺母7的螺纹4的凹槽互补。槽34在爪32下方从端部偏转器21的内周面21a处被切出以使得爪32能更容易弹性地偏转。

在下文中参照图4、图9a、图9b以及图10a、图10b来讨论该端部偏转器21如何能被组装至螺母7。

首先，将端部偏转器21如由图4中的箭头所示从上方装配到端部偏转器接收凹部6中。因为如平面图中所见端部偏转器21的外部轮廓对应于端部偏转器接收凹部6的内部轮廓，因此能将端部偏转器21容易地用力推入端部偏转器接收凹部6中直到如图9a所示接合凸出部17的上缓坡17a抵接端部偏转器21的外周面21d。通过进一步向下推端部偏转器21，能将端部偏转器21完全推入端部偏转器接收凹部6中，这是由于端部偏转器21的弹性拱形壁部26的弹力或弹性变形引起的。图9a示出了已经处于略微偏转状态的拱形壁部26。该过程由于接合凸出部17的上缓坡17a以及拱形槽27的存在而变得更为方便。

而且，当将端部偏转器21以这样的方式推入端部偏转器接收凹部6中时，第一爪31和第二爪32由端部偏转器接收凹部6的对置表面弹性地变形。该过程由于槽33和34以及斜坡31a和32a的存在而变得更为方便。

一旦端部偏转器21被完全接收在端部偏转器接收凹部6中或端部偏转器21的底面已抵接端部偏转器接收凹部6的底面6a，一方面如图9b所示端部偏转器接收凹部6的接合凸出部17被完全装配到端部偏转器21的接合凹部25中，并且另一方面如图10b所示第一爪31和第二爪32就由螺母7的螺纹4的对应部分接合。第一爪31的拱形轮廓31b和第二爪32的拱形轮廓32b确保爪31和32与螺母7的凹槽4的对应部分之间的牢固且精确的接合。结果，端部偏转器21被牢固地保持在端部偏转器接收凹部6中，并且相对于轴向方向被精确地定位在端部偏转器接收凹部6中。

在所示实施方式中，端部偏转器21的右径向表面21b是曲柄形的，使得径向朝内表面21e被限定在右径向表面21b的径向中央部中。一旦端部偏转器21被完全接收在端部偏转器接收凹部6中，该径向朝内表面21e就抵接端部偏转器接收凹部6的对置互补表面6e，从而端部偏转器21相对于垂直于轴向的方向被精确地定位在端部偏转器接收凹部6中。

端部偏转器21相对于端部偏转器接收凹部6的定位对于确保螺母7的螺纹和引导槽23之间以及引导槽23和滚珠返回孔15之间的平滑连接来说是特别重要的。

此后，在插入具有略小于螺纹轴3的小（齿根）直径的外径的杆（或管）（图中未示出）的同时将滚珠9装配到滚道8和滚珠返回孔15中。然后将丝杠轴3旋进螺母7中从而推出插在螺母7中的该杆直到该杆被完全推出螺母7为止。

另选地，在仅其中一个端部偏转器21装配在对应的端部偏转器接收凹部6中并且丝杠轴3已经螺纹接合在螺母7中的情况下，滚珠可以被填充到滚道8和滚珠返回孔15中。在所有的滚珠9都被填充到滚道8和滚珠返回孔15中之后，剩余的端部偏转器21被装配到对应的端部偏转器接收凹部6中。

滚珠丝杠1通常用作机床、测量仪器等中的直线致动器的一部分。丝杠轴3连接至旋转致动器（诸如电动马达和减速齿轮单元），并且螺母7借助凸缘10连接至待被致动的部件。当丝杠轴3被转动时，螺母7与待被致动的部件一起由于丝杠轴3的螺纹和螺母7的螺纹之间借助滚珠9的接合被线性致动。滚珠9在其到达滚道8的对应端时由其中一个端部偏转器21铲起，并且被引导到滚珠返回孔15中以借助该滚珠返回孔15被放回到滚道8的另一端中。在所示的实施方式中，因为螺母7和端部偏转器21由塑性材料制成，因此不仅减轻滚珠丝杠1的总重，而且可以减少由滚珠9在滚道8和滚珠返回孔15中行进引起的噪声。

尽管已经根据本发明的优选实施方式描述了本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在没有脱离在所附权利要求中阐明的本发明的范围的情况下，各种改变和修改是可能的。例如，代替端部偏转器接收凹部6的内周面6d中的凸出部17以及端部偏转器21的外周面21d中的凹部25，为了相似的效果可以在端部偏转器21的外周面21d中形成凸出部17而在端部偏转器接收凹部6的内周面6d中形成相应凹部。

本申请根据巴黎公约要求优先权所用的原始日本专利申请的内容以及本申请中提及的现有技术参考文献的内容以引用方式并入本申请。

Claims (10)

1.一种滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括：丝杠轴，所述丝杠轴的外周上形成有螺纹；螺母，所述螺母具有中央孔并且在其内周面上限定与所述丝杠轴上的螺纹相对应的螺纹从而限定螺旋形滚道；以及被接收在所述滚道中的多个滚珠，所述螺母包括至少形成在其一个轴向端部处的端部偏转器接收凹部，以互补地接收端部偏转器，所述端部偏转器与所述螺母的对置部分协作来限定所述滚道的一部分，

其中，所述端部偏转器设置有与形成在所述螺母上的螺纹的一部分接合的接合爪。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其中，所述接合爪包括与所述螺母的螺纹的对应轮廓互补的拱形轮廓。

3.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其中，所述端部偏转器设置有邻近于所述接合爪而形成的槽。

4.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其中，所述端部偏转器构造成轴向插入所述端部偏转器接收凹部中，并且所述接合爪设置有朝向该接合爪的前端减小其高度的轴向斜坡。

5.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其中，所述端部偏转器设置成扇区构型，所述扇区构型包括一对径向表面、外周面以及与所述螺母的内周面相一致的内周面。

6.根据权利要求5所述的滚珠丝杠，其中，所述接合爪与所述端部偏转器的所述内周面相邻地设置在各所述径向表面上。

7.根据权利要求5所述的滚珠丝杠，其中，所述端部偏转器的所述外周面设置有接合特征件，所述接合特征件与设置在所述端部偏转器接收凹部的内表面的对应部分上的对应接合特征件协作。

8.根据权利要求5所述的滚珠丝杠，其中，所述端部偏转器的所述径向表面中的至少一个径向表面包括与所述端部偏转器接收凹部的对置内表面部抵接的径向朝内部。

9.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其中，所述螺母设置有滚珠返回孔，并且所述端部偏转器设置有用于在所述滚道和所述滚珠返回孔之间引导所述滚珠的引导凹部。

10.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其中，所述丝杠轴由金属材料制成，所述螺母和所述端部偏转器由塑性材料制成。

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