CN104813073B - 滚珠丝杠传动装置 - Google Patents

Abstract

滚珠丝杠传动装置，其具有丝杠螺母，且具有由螺杆和丝杠螺母形成的连续的滚珠通道，滚珠连续地在其中循环，滚珠通道有螺旋状的围绕螺杆轴线缠绕的负载通道以及换向通道，负载通道的两个端部彼此连接，丝杠螺母具有螺母部分，在螺母部分的内周边上构造有螺旋状围绕螺杆轴线缠绕的滚珠沟槽，其与螺杆的滚珠沟槽共同形成负载通道，在螺母部分的外周边上布置有具有换向通道的换向元件，其轴向彼此相间隔的换向端部分别嵌接穿过贯穿螺母部分的壁厚的凹部，以便使滚珠从负载通道中换向到换向通道中，凹部具有一侧连着螺母部分的滚珠沟槽并且另一侧连着换向元件的换向端部的卸荷孔，用以卸荷滚珠，卸荷孔的孔轴线与包含螺杆轴线的平面呈平行间隔地布置。

Description

滚珠丝杠传动装置

技术领域

本发明涉及一种滚珠丝杠传动装置，其具有布置在螺杆上的丝杠螺母。这种类型的滚珠丝杠传动装置将在螺杆与丝杠螺母之间的转动运动转化为轴向的相对移动。

背景技术

例如由EP1281880A2公知了一种滚珠丝杠传动装置。丝杠螺母和螺杆分别配设有螺旋状围绕螺杆轴线缠绕的滚珠沟槽，这些滚珠沟槽共同形成负载通道，在负载通道中，滚珠可以在负载下在滚珠沟槽上滚动。

丝杠螺母具有螺母部分，在螺母部分的外周边上布置有换向元件，该换向元件的轴向彼此相间隔的换向端部分别嵌接穿过贯穿螺母部分的壁厚的凹部，以便使滚珠从负载通道中换向到换向通道中。

发明内容

本发明的任务是，提供一种滚珠丝杠传动装置，在该滚珠丝杠传动装置中，进一步改进了从负载通道到换向通道中的变换。

该任务通过根据本发明的滚珠丝杠传动装置解决。根据本发明的滚珠丝杠传动装置具有布置在螺杆上的丝杠螺母，其中，螺杆和丝杠螺母形成连续的滚珠通道，在滚珠通道中，滚珠沿着连续的滚珠轨迹循环。该连续的滚珠通道具有螺旋状的、在一个以上的圈上地围绕螺杆轴线缠绕的负载通道，该负载通道的两个端部借助换向通道连续地彼此连接。丝杠螺母具有螺母部分，在螺母部分的内周边上构造有螺旋状地围绕螺杆轴线缠绕的滚珠沟槽，该滚珠沟槽与螺杆的螺旋状地 围绕螺杆轴线缠绕的滚珠沟槽共同形成负载通道。在螺母部分的外周边上布置有具有换向通道的换向元件，该换向元件的轴向彼此相间隔的换向端部分别嵌接穿过贯穿螺母部分的壁厚的凹部，以便使滚珠从负载通道中换向到换向通道中。凹部具有一侧连着螺母部分的滚珠沟槽并且另一侧连着换向元件的换向端部的卸荷孔，用以对滚珠进行卸荷，卸荷孔的孔轴线与包含螺杆轴线的平面呈平行间隔地布置。

利用根据本发明的滚珠丝杠传动装置可以实现，能够在凹部的区域中尽量保持螺母部分的内周边上的滚珠沟槽的滚珠沟槽凸肩的壁厚。在例如由开头所述已知的滚珠丝杠传动装置的情况下，构造为换向管的换向元件利用其厚的管端部穿引过相应大小的完全穿过螺母部分的壁厚的凹部，而在根据本发明的滚珠丝杠传动装置的情况下，换向元件的换向端部置入到凹部中仅直至卸荷孔起始部为止就足够了。这意味着，卸荷孔可以在直径方面比用于穿引换向管的直径明显更小地实施。由于只须从滚珠沟槽的滚珠凸肩去除掉少量材料，所以明显改进了根据本发明的滚珠丝杠传动装置的负载能力和可靠性。

卸荷孔的孔轴线与包含螺杆轴线的平面呈平行间隔地布置，也就是不与螺杆轴线相交。利用该布置可以实现，在螺旋状缠绕的负载通道上设置有基本上切向的接口，从而使滚珠在优选的改进方案中能够切向地从负载通道转运进换向通道中。

卸荷孔可以利用其朝向螺杆的端部直接连着螺母部分的滚珠沟槽，其中，在由螺母部分的滚珠沟槽至卸荷孔上的过渡部中可以设置有滚珠沟槽的逐渐的放大部。在卸荷的情况下，滚珠可以利用根据本发明的滚珠丝杠传动装置从负载通道转运进无负载的换向通道中。

与包含螺杆轴线的平面呈平行间隔地布置的卸荷孔能够实现对卸荷孔的壁的构造，该壁在其朝向螺杆的端部上构造在螺母部分的卸荷 孔的仅一部分周边上。空置地相对置的区域提供用于容纳换向元件的换向端部。

为了低噪音并且平缓地使滚珠从负载通道向换向通道内转移而去地，根据本发明的改进方案设置，卸荷孔的孔轴线与在负载通道中的滚珠的在穿过滚珠丝杠传动装置的横截面中看是呈圆形的滚珠轨迹相切地布置。这意味着，滚珠从其圆形轨迹中切向地升起并且向换向通道内运动而去。

在根据本发明的滚珠丝杠传动装置中，用于在负载通道中滚珠的滚珠轨迹以螺距t螺旋状地围绕螺杆轴线缠绕。如果将螺旋状的滚珠轨迹投影到平面上，那么一个360度的完整的圈在该平面上被绘制为两个相对彼此倾斜布置的侧边，它们在顶点中相遇。在这些侧边中的一个与垂直于螺杆轴线地布置的轴线之间的角度被称为螺纹角度。在根据本发明的改进方案中设置，在穿过滚珠丝杠传动装置的纵向截面中看，卸荷孔的孔轴线在该螺纹角度的情况下连着在负载通道中的螺旋状滚珠轨迹的端部。这意味着，滚珠切向地从其在负载通道中的螺旋轨迹中上升，并且可以向换向通道内转移而去。在该根据本发明的改进方案中，滚珠得到最小的不期望的加速或减速。

卸荷孔可以价格低廉且尤其针对大批量地钻削。

在根据本发明的改进方案中设置，在螺母部分上的凹部具有用于容纳换向元件的换向端部的插入孔，卸荷孔连着插入孔，其中，插入孔在直径方面大于卸荷孔。当换向元件利用其换向端部插入到插入孔中时，该换向元件可以利用其换向端部以如下程度地推入，即，直至换向端部在端侧撞击到径向凸台，变细的卸荷孔在该凸台处开始。管状的换向端部的内直径和连着的卸荷孔的直径按以下方式彼此协调，即，使滚珠被完美地引导。

优选地，卸荷孔具有小于滚珠直径1.1倍的直径。卸荷孔连着螺母部分的滚珠沟槽。由于卸荷孔直径大于滚珠直径，所以在构成卸荷孔的情况下，去除了对滚珠沟槽进行限界的滚珠沟槽凸肩的材料。卸荷孔的直径限制到滚珠直径的1.1倍，一方面保证了滚珠卸荷地向换向通道内换向而去，并且另一方面保证了，尽量少地去除滚珠沟槽凸肩的材料。以该方式，可以提供能高负载的滚珠丝杠传动装置。

卸荷孔和插入孔可以相对彼此倾斜地布置，以便获得多种优点：当插入孔与包含螺杆轴线的平面呈横向地布置时，该位置能够实现将换向元件的换向端部毫无问题地插入到插入孔中。当卸荷孔在螺母部分的螺旋状滚珠沟槽的螺纹角度的情况下进行布置时，该位置(如在以上已经实施的那样)能够实现，使滚珠能够以最小的加速从负载通道中上升出来，并且向换向通道内转移而去。这种如此制造的卸荷孔达到丝杠螺母的滚珠沟槽为止，其中，滚珠沟槽凸肩至滚珠沟槽的两个轴向侧的材料仅略微且均匀地通过钻削卸荷孔去除。

附图说明

下面结合在总共六张附图中绘制的实施例详细阐述本发明。其中：

图1示出根据本发明的滚珠丝杠传动装置；

图2示出根据本发明的滚珠丝杠传动装置的半剖图；

图3以立体图示出根据本发明的滚珠丝杠传动装置的局部图，但是没有螺杆；

图4以剖开的且立体的图示示出根据本发明的滚珠丝杠传动装置的螺母部分；

图5a至5e以在不同的剖平面中的细节示出根据本发明的滚珠丝杠传动装置的螺母部分；

图6a至6c以示意图示出在负载通道中滚珠的滚珠轨迹。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的滚珠丝杠传动装置。丝杠螺母1能转动地布置在螺杆2上。螺杆在其外周边上配设有螺旋状围绕螺杆轴线缠绕的滚珠沟槽3。丝杠螺母1具有螺母部分4以及布置在螺母部分4的外周边上的换向元件5。

图2示出了穿过丝杠螺母1的横截面，但是其中仅绘制了一半。在螺母部分4的内周边上构造有螺旋状围绕螺杆轴线缠绕的滚珠沟槽6，用以使没有绘制的滚珠滚压。

丝杠螺母1和螺杆2共同形成连续的滚珠通道7，在滚珠通道中，滚珠沿着滚珠轨迹8运动，其中，该滚珠轨迹8在图2中以点划线标明。滚珠通道7由负载通道9以及由换向通道10形成。负载通道9的两个端部借助于换向通道10连续地彼此连接。

螺母部分4的周侧面配设有两个轴向地并且在周边侧相对彼此有间隔地布置的凹部11，凹部贯穿螺母部分4的壁厚。换向元件5在其两个端部上分别具有近似管状构造的分级的换向端部12，其中，这两个换向端部12分别插入在凹部11中的一个内。

没有绘制的滚珠从负载通道9中上升出来并且借助于换向端部12换向到换向元件5的换向通道10中。在根据本发明的另一改进方案中可以实现，两个凹部轴向相间隔并且相对彼此轴向对准地布置。

图2示出，凹部11包括插入孔14以及卸荷孔15。插入孔14具有变细的孔区段16以及在直径上拓宽的孔区段17。两个孔区段16、17相对彼此同轴地布置，其中，该插入孔14的孔轴线垂直于滚珠丝杠传动装置的螺杆轴线以及与包含螺杆轴线的平面E1呈平行间隔地布置。

卸荷孔15随着其孔轴线与包含螺杆轴线的平面E2呈平行间隔地布置，其中，平面E1、E2在本实施例中重合。卸荷孔15的孔轴线在实施例中倾斜于纸平面地布置并且在螺旋状围绕螺杆轴线缠绕的滚珠沟槽6的导程角度的情况下连着负载通道9的端部的滚珠沟槽6。

在图2中指明了平面E3，其垂直于纸平面并且横向于平面E1地延伸。插入孔14随着其孔轴线横向于该平面E3地布置。卸荷孔15从纸平面中伸出地倾斜于平面E3布置，其中，该倾斜度相应于螺旋状缠绕的滚珠沟槽的导程角度。

当没有绘制的滚珠沿着滚珠沟槽6转移到连着的卸荷孔15中时，这些滚珠是无负载的，也就是不再与螺杆2和丝杠螺母1的两个滚珠沟槽3、6滚压接触。

卸荷孔15的直径大于滚珠直径，并且小于滚珠直径的1.1倍。以该方式一方面确保了对滚珠的完全卸荷，并且另一方面保证了，螺母部分4的对滚珠沟槽6进行限界的滚珠沟槽凸肩仅稍微地被消弱，这将在下面详细阐述。

成梯级的插入孔14和卸荷孔15的孔轴线如以上所述的那样相对彼此倾斜地布置。插入孔14的所述位置能够实现毫无问题地将换向元件15安放到螺母部分4的外周边上，其中，随着换向元件5的径向向内运动，可以使管状的换向端部12毫无问题地嵌接到所配属的插入孔中14。

图3以立体图示出了丝杠螺母1的局部图。明显能看到具有已插入的换向元件5的螺母部分4，同样能看到换向元件5的贯穿螺母部分4的壁厚的管状换向端部12。此外，明显能看到连着螺母部分4的滚珠沟槽6的卸荷孔15的位置。

图4以立体图示出了破开的螺母部分4。明显能看到的是，两个轴向相对彼此有间隔地并且在周边侧上相对彼此交错地布置的凹部11，其中，明显能看到具有变细的孔区段16以及拓宽的孔区段17的插入孔14，并且此外，能看到轴向连着插入孔14的卸荷孔15。换向元件5的换向端部12以如下程度推入到插入孔14中，即，直至管状构造的换向端部12撞击到径向凸台18为止，该凸台在从插入孔14的变细的孔区段16至卸荷孔15的过渡部中形成。

图4明显地示出了滚珠沟槽凸肩19，其对滚珠沟槽6进行限界。图4明显地示出，由于在直径方面仅稍大于滚珠直径构造的卸荷孔15，使得滚珠沟槽凸肩19在其厚度方面仅略微地被消弱。在这种根据本发明的滚珠丝杠传动装置中，用于滚珠的滚珠轨迹8以螺距t螺旋状地围绕螺杆轴线缠绕。如果将螺旋状的滚珠轨迹投影到平面上(参见图6)，那么一个360度的完整的圈在该平面上被绘制为两个相对彼此倾斜布置的侧边，它们在顶点中相遇。在这些侧边中的一个与垂直于螺杆轴线布置的轴线之间的角度α被称为螺纹角度α。卸荷孔15的孔轴线在该螺纹角度α的情况下连着负载通道中的螺旋状滚珠轨迹的端部，并且钻削到螺母部分4中。

可以由图4得知，卸荷孔15连着螺母部分4的滚珠沟槽6，其中，在两个对滚珠沟槽6进行限界的滚珠沟槽凸肩19上仅略微并且均匀地通过钻削切除掉材料。在其远离卸荷孔15的侧上，滚珠沟槽凸肩19在相邻的圈上对滚珠沟槽6进行限界。该相邻的圈已经处在负载通道中，从而滚珠沟槽凸肩19在螺杆1与丝杠螺母2之间轴向传递负载。

卸荷孔15在实施例中柱状地构造。它如此布置，即，滚珠从由滚珠沟槽6限界的负载通道出来切向地转运到换向通道10中。

图5a至5e以纵向半剖面(图5a)示出了根据本发明的螺母部分4，其中，图5b示出了沿着线Vb/Vb的横截面。在图5b中，标出了三 个剖平面Vc、Vd、Ve，它们在图5c、5d、5e中以局部剖图和细节放大图绘制。明显能看出在不同的径向剖平面中的凹部11的构造以及卸荷孔的位置。尤其地，由图5c、5d、5e明显得知，插入孔14以及卸荷孔15的壁没有构造在整个周边上。尤其地，由图5d和5e能得知，在插入孔14的变细的孔区段16的壁与卸荷孔15之间构造有周边空隙20，根据附图，换向元件5的换向端部12的突出的端部区段12a嵌接到该周边空隙中。该端部区段12a嵌接到螺杆2的滚珠沟槽3中，这如由图2所得知。

在图6a、6b、6c中示意性地绘制了滚珠沿着连续的滚珠轨迹8的路径。尤其地，图6a示出了滚珠通道8的负载区段8a，该负载区段螺旋状地以螺纹角度α围绕螺杆轴线S缠绕。切向区段8b以该螺纹角度α连着滚珠轨迹8的负载区段8a的端部，其中，切向区段8b由卸荷孔15并且由换向元件5的管状的换向区段12预先给出。卸荷孔15的孔轴线与滚珠轨迹8的切向区段8b重合。该切向区段8b过渡到滚珠轨迹8的弯曲区段8c中，弯曲区段由换向元件5的换向通道10确定。滚珠轨迹8的直的回程区段8d连着弯曲区段8c，其中，滚珠沿着回程区段8d被引回到负载区段8a的起始部处。

图6b明显地示出了滚珠轨迹8的螺旋状围绕螺杆轴线S缠绕的圆形形状，以及滚珠轨迹8的连着负载区段8a的端部的切向区段8b。

图6c示意性地以立体图示出了滚珠轨迹8，其中，仅绘制了负载区段8a以及两个切向区段8b。尤其地，因此，图6b和6c可以结合其余的附图得知，卸荷孔15与在负载通道中滚珠的、在穿过滚珠丝杠传动装置的横截面中看是呈圆形的滚珠轨迹相切地布置。

在图6a中示明了螺距t，滚珠轨迹的负载区段在该螺距的情况下围绕螺杆轴线S缠绕。在给出的滚珠轨迹直径的情况下，该螺距相应 于确定的导程角度，其中，滚珠轨迹的切向区段8b在该导程角度的情况下相切地连着与滚珠轨迹8的负载区段8a的端部。

此外，在图6a、6b、6c中结合图2和图4得知，卸荷孔15沿着螺母部分4的螺旋状滚珠沟槽6的导程方向布置。

附图标记列表

1 丝杠螺母

2 螺杆

3 滚珠沟槽

4 螺母部分

5 换向元件

6 滚珠沟槽

7 滚珠通道

8 滚珠轨迹

8a 负载区段

8b 切向区段

8c 弯曲区段

8d 回程区段

9 负载通道

10 换向通道

11 凹部

12 换向端部

14 插入孔

15 卸荷孔

16 变细的孔区段

17 拓宽的孔区段

18 径向凸台

19 滚珠沟槽凸肩

20 周边空隙

Claims (7)

1.一种滚珠丝杠传动装置，其具有布置在螺杆(2)上的丝杠螺母(1)，并且具有由所述螺杆(2)和所述丝杠螺母(1)构成的连续的滚珠通道(7)，沿着连续的滚珠轨迹(8)布置的滚珠连续地在所述滚珠通道中循环，

其中，所述连续的滚珠通道(7)具有螺旋状的在一个以上的圈上围绕螺杆轴线(S)缠绕的负载通道(9)以及换向通道(10)，其将所述负载通道(9)的两个端部连续地彼此连接，

其中，所述丝杠螺母(1)具有螺母部分(4)，在所述螺母部分的内周边上构造有螺旋状围绕所述螺杆轴线(S)缠绕的滚珠沟槽(6)，所述滚珠沟槽与所述螺杆(2)的螺旋状围绕所述螺杆轴线(S)缠绕的滚珠沟槽(3)共同形成所述负载通道(9)，

并且其中，在所述螺母部分(4)的外周边上布置有具有所述换向通道(10)的换向元件(5)，所述换向元件的轴向彼此间隔的换向端部(12)分别穿过贯穿所述螺母部分(4)的壁厚的凹部(11)，以便使所述滚珠从所述负载通道(9)中换向到所述换向通道(10)中，

其特征在于，所述凹部(11)具有一侧连着所述螺母部分(4)的滚珠沟槽(6)并且另一侧连着所述换向元件(5)的换向端部(12)的卸荷孔(15)，所述卸荷孔用于卸荷所述滚珠，所述卸荷孔的孔轴线与包含所述螺杆轴线(S)的平面(E1)呈平行间隔地布置，在所述滚珠丝杠传动装置中，所述卸荷孔(15)的孔轴线与在所述负载通道(9)中的滚珠的在穿过所述滚珠丝杠传动装置的横截面上看到的呈圆形的滚珠轨迹(8)相切地布置。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠传动装置，在所述滚珠丝杠传动装置中，所述卸荷孔(15)的壁在其朝向所述螺杆(2)的端部上构造在所述螺母部分(4)的卸荷孔(15)的仅一部分周边上。

3.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠传动装置，在所述滚珠丝杠传动装置中，在所述负载通道中的滚珠轨迹(8)以导程角度螺旋状地围绕所述螺杆轴线缠绕，其中，在穿过所述滚珠丝杠传动装置的纵向截面中看到，所述卸荷孔的孔轴线在所述导程角度的情况下连着所述负载通道(9)中的螺旋状的滚珠轨迹(8)的端部。

4.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠传动装置，在所述滚珠丝杠传动装置中，所述凹部(11)具有用于容纳所述换向元件的换向端部的插入孔(14)，所述卸荷孔(15)连着所述插入孔，其中，所述插入孔(14)在直径方面大于所述卸荷孔(15)。

5.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杠传动装置，在所述滚珠丝杠传动装置中，所述卸荷孔(15)在直径方面大于所述滚珠直径，并且小于所述滚珠直径的1.1倍地构造。

6.根据权利要求4所述的滚珠丝杠传动装置，在所述滚珠丝杠传动装置中，所述卸荷孔(15)和所述插入孔(14)的孔轴线相对彼此倾斜地布置。

7.根据权利要求6所述的滚珠丝杠传动装置，在所述滚珠丝杠传动装置中，所述插入孔(14)横向于所述螺杆轴线(S)地布置，并且所述卸荷孔(15)在所述螺母部分(4)的螺旋状滚珠沟槽(6)的导程角度的情况下相对于所述螺杆轴线(S)倾斜地布置。