CN105605171A - 带双螺栓的运动转换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带双螺栓的运动转换器。在驱动器部件之间的运动转换器包括螺栓（1）和螺母（2），其中所述螺栓（1）的平移被阻止以及其通过螺纹（11）被驱动旋转，所述螺母（2）以平移（23）与从动器部件（R）相连且具有与所述螺栓的螺纹（11）啮合的第一螺纹（21）以及第二螺纹（22）。套筒（3）同轴地围绕所述螺母（2），套筒（3）相对于螺栓（1）的平移与旋转被阻止，且其具有与螺母（2）的第二螺纹（22）相啮合的螺纹（31）。在螺母（2）通过其第二螺纹（22）跟随套筒（3）的螺纹（31）时，螺栓（1）传送旋转和平移的组合运动，其中沿着轴线（XX）的平移分量（Tr）被传输到从动器部件（R）。

Description

带双螺栓的运动转换器

技术领域

本发明涉及将驱动器部件连接至从动器部件的带螺栓的运动转换器，用于转换驱动器部件的旋转运动，例如使驱动器或者减速器具有沿着与应用在从动器部件上相同的方向或者沿另一个方向的平移运动。

背景技术

存在将旋转运动转化为平移运动的多种运动转换装置，例如连杆机构和曲柄机构。但是已知的转换器通常具有相对复杂或庞大的结构。

发明内容

本发明旨在开发简易的带螺栓的运动转换器，其能够容易集成到特别紧凑的环境中，例如机动车辆的附件设备或者执行器设备中。

为此，本发明的目的在于在驱动器部件与从动器部件之间的带螺栓的运动转换器，其特征在于包括：螺栓，其具有旋转轴线，其平移被阻止以及其通过螺纹被驱动旋转；螺母，其以平移与从动器部件相连，所述螺母具有与所述螺栓的所述螺纹啮合的第一螺纹以及第二螺纹；套筒，其同轴地围绕所述螺母，以及其相对于所述螺栓的平移和旋转被阻止，且其具有与所述螺母的所述第二螺纹啮合的螺纹；在所述螺母通过其第二螺纹跟随所述套筒的所述螺纹时，被驱动旋转的螺栓传送旋转和平移的组合运动，其中沿着轴线的平移分量传输到从动器部件。

根据本发明的结构极其简单、体积大幅减小的运动转化器使得能够将旋转运动有效地转化为平移运动。

根据特定的特征，螺母的第二螺纹的长度小于半圈。这使能增加对于螺母的螺纹和第二螺纹的数量，用于吸收或者传输分布在一定数量的螺纹上的较大的作用力，例如相对于转换器轴线对称的两个螺纹，或者相对于转换器轴线旋转对称的三个螺纹。除此之外，由于与套筒的螺纹协作的第二螺纹的减小的长度限制在螺纹区段，这使得螺纹区段的外轮廓适合于螺距可变的螺纹，以使得即使在螺纹区段的形式下也能保证第二螺纹与套筒的内螺纹的良好支撑。

根据另一有利的特征，外螺纹包括不同螺距的一个或者多个螺纹区段。确切地，在此情况下，值得注意的是螺母的第二螺纹呈现的长度小于半圈螺纹的长度，并且其外部形状是弯曲的，用以适应于螺距的变化且同时具有较大的接触表面。

根据另一有利的特征，转换器的螺母的第二螺纹具有曲线平行四边形的形状，其中具有较小曲率的长边与具有曲率变化较大的短边相连，这尤其适合螺距可变的螺纹。

根据另一有利的特征，套筒的凹槽螺纹具有可变的螺距，以及螺母的第二螺纹具有伸长的形状，其长度小于凹槽投影在与轴线垂直的平面内的最小宽度，以及其宽度至多等于凹槽的最小宽度，螺纹的长边用作较小螺距的螺纹部分中的支撑，以及短边保证凹槽内的螺纹的支撑是在较大螺距的区域中，其中螺距的变化由螺纹的弯曲的短边所吸收。

本发明的目的还在于包括转换器的压力发生器，其特征在于包括气缸，所述气缸容纳有至少一个活塞。所述活塞通过转换器的螺母进行平移运动，所述转换器具有中心螺栓以及通过若干对螺纹与螺母协作的套筒。

本发明还应用于对压力敏感的组件，其包括带双螺栓的运动转换器，且接收回路中存在的压力，其特征在于，组件包括带有气缸的壳体和推杆，所述气缸形成与压力回路连接的腔室并通过拧在带螺纹的气缸中的活塞闭合，活塞的旋转被阻止但是能够自由平移，以及推杆设有与气缸的内螺纹协作的外螺纹，所述推杆支撑抵靠压缩和扭转弹簧，其接收由所述推杆传输的扭转和压缩的能量，所述推杆通过在腔室内压力的作用下的活塞进行移动。

根据另一有利特征，对压力敏感的组件，其特征在于，接收推杆的外螺纹的气缸内螺纹包括至少两个部分，一个部分带有与轴线平行的直螺纹，另一部分是螺距较小的螺纹。

因此本发明使能实现尤其有效的装置，用以控制实施平移行程或者使用平移行程的执行器，尤其是在仅允许非常小的体积的环境下，例如在机动车辆设备中的执行器的集成。

附图说明

下面借助于附图中图示的带双螺栓的运动转换器的示例，以更详细的方式描述本发明，在附图中：

-图1是带双螺栓的运动转换器的示意性的轴向剖面图，

-图1A是图1的带螺栓的运动转换器的简化的侧视图，

-图2是在图1的带双螺栓的转换器的平面中的示意性展开，

-图3是图1的带双螺栓的运动转换器的变型的示意性的侧视图，

-图3A是单独的螺母的外螺纹的视图，

-图3B-3C是图3的转换器的两个运行阶段的侧视图，

-图4是在图3的转换器的平面中的展开，

-图5是根据本发明的带双螺栓的运动转换器的另一变型的示意性的侧视图，

-图6是带有根据本发明的带双螺栓的运动转换器的推动执行器的实施例的轴向剖面图，其带有压力发送器，

-图7是带有运动转换器的压力从动器的轴向剖面图。

本发明实施例描述

图1显示了将驱动器部件M连接至从动器部件R的带双螺栓的运动转换器装置100。驱动器部件M进行旋转驱动运动（Ro），用于使从动器部件R沿着轴线XX的方向进行平移运动（Tr）。该组件关于轴线XX是旋转对称的。

转换器100包括沿着轴线XX的螺栓1，该螺栓1的平移被阻止但是能够自由旋转；它由驱动器部件M驱动旋转。螺栓1通过其螺纹11与螺母2的螺纹21啮合，螺母2通过连接部件23平移地连接至从动器部件（R），用于传输螺母2的平移运动而不传输其旋转运动。

螺母2由套筒3环绕，且与轴线XX共轴。套筒3的平移和旋转被阻止。螺栓1的旋转是相对于被视为固定的套筒3的旋转。但是相对于螺栓1和套筒3，旋转是相对的并且作用至运动的螺母2，使得实际上仅产生螺栓1相对于套筒3的旋转速度的代数差。后者能够以代数的旋转速度R1转动，且螺栓1以代数的旋转速度R0转动，使得作用在螺母2上的旋转速度是每个螺纹的螺旋角的函数。

套筒3具有内螺纹31，该内螺纹31与螺母2的第二螺纹22（其为外螺纹）啮合。套筒3的内螺纹31是由两个螺纹(filet)31A，31B限定的凹槽螺纹，用于引导螺母2的螺纹22。所述螺纹（22）仅仅由螺纹区段构成，该螺纹区段在螺母2上延伸不足一圈，且优选地延伸不足螺母2的半圈，使得由于螺母2的长度减小明显大于用以移动从动器R的最大平移行程所表现出的螺栓1的长度以减小体积。但是，在限定内螺纹31与螺纹22边界的螺纹（31A，31B）之间的接触面对于传输大的作用力而言是足够大的。

图1A的侧视图仅仅显示了不含套筒本体的套筒3的限定凹槽螺纹31的边界的螺纹31A，31B，使得呈现出螺母2的螺纹22，该螺纹22的两侧被引导在螺纹31A，31B之间；螺纹22是长度小于螺母2的半周长的长度段，且其通过在图1A中的阴影部分突出显示。

图2是（其在图中）平面内展开的示意图，用以描述图1中带双螺栓的运动转换器100的运行。

根据所展开的图示以及对应于图1中的取向，轴线XX是螺栓1的轴线，其中螺纹11的轨迹F与螺纹在图2的平面中展开的图示中的斜率相关。轴线XX用于定义螺栓1的螺纹11的当前点Mi的轴向位置。穿过坐标系原点O的轴线YY用于定位螺纹11和螺纹31的斜率。

展开的螺纹11与螺母2的螺纹21一起沿着轴线XX移动其当前点Mi。如果螺母的旋转被阻止但是能够自由平移，则与轴线XX相交的当前点Mi也表示通过螺栓1所驱动的螺母2的理论位置。

螺母2的第二螺纹或者外螺纹22必须沿着套筒3的固定螺纹31，因此该啮合的当前点Pi在套筒3的螺纹31的展开（developpement）的平面内移动，且以一条单独轨迹示出（为了不使图复杂，未示出螺纹31A，31B的两条轨迹）。

由于螺纹2具有用于与螺栓1啮合的当前点Mi，当前点Pi因此位于螺栓1的螺纹的可移动的展开Fi上。

当前点Pi在OX轴上具有投影Pio，其以接近常量表示从动器R相对于原点O的位移的大小。与此示例相同，螺纹11与螺纹31的方向相反，当前点Pio移动慢于螺栓1的当前点Mi。根据惯例，对于螺栓1的旋转（+R0）所发生的位移是在（+X）方向上。

对于螺栓1的反向的旋转（-R0），则当前点Pi在（-X）方向上向右移动（根据图2），使得表示从动器R的当前点Pio的位移在螺栓1的当前点Mi之前。

根据图1、图1A的示例，螺纹22与螺纹31的方向相反，使得螺栓1的旋转（R0）推动螺母2，其螺纹21服从于套筒3的内螺纹31，因此必须跟随其。

双螺纹转换器（11,21；22,31）驱动螺母2内的平移运动与旋转运动：

-螺栓1使得螺母2前进，然而

-与螺纹11的方向相反的螺纹31使得螺母2沿与螺母2的倒退相对应的反向转动，因而在出口处应用在从动器R处的组合运动是减速的，即小于由单个螺栓1所产生的前进。

换言之，如果螺母2的旋转被阻止，则合成的螺母2的平移运动相对于螺母2的运动因此是减速的。

如果螺母2的旋转被阻止，则在螺纹31的方向与图1、图1A中所示的方向相反的情况下，结果是相反的，螺母2比其通过与螺栓1的单独协作时前进更快。

在示意图中，距离OPi表示螺母2在螺纹31上的位移，以及距离OPio表示从动器R的通过连接部件23传输的平移。最后，距离MiPi表示螺母2的旋转运动的展开。螺纹31在按照惯例的正方向上相对于轴YY形成角度（α），使得当前点Pi在XOY坐标系的第一象限Q1内移动。如果螺栓1在所指出的（+R0）方向上旋转，则当前点Pio（Pi）相对于当前点Mi是滞后的，而对于在（-R0）方向上的旋转，则当前点Pio相对于螺栓1的当前点Mi是提前的。

图2还显示出螺纹31'在Q2象限内相对于轴线YY具有“负”斜率（α'）的情况。

在此情况下，对于相同螺栓1，对于旋转方向（+Ro）以及相反方向，当前点Qi要提前于当前点Mi投影在Qi0。

图3显示了转换器200的实施例，其中图示限于螺栓210、螺母220和套筒230。该转换器200的实施例与前者不同在于套筒230的内螺纹231的特殊形式。

实际上，螺纹231是螺距变化的螺纹，其包括与轴线XX平行的直线部分231D与（例如）等螺距的螺旋状部分231H相结合。

直线部分231D的宽度LD是部分231D投影在与轴线XX垂直的平面中的宽度。

螺旋状部分231H的宽度LH是螺纹231在与螺纹231的方向垂直的方向上的宽度尺寸。

宽度LD是螺纹区段222的可能的最大长度，以及宽度LH是螺纹区段222的可能的最大宽度；螺纹222因此位于曲线的平行四边形中（图3A）。

图3显示了螺母2环绕在直线部分231D中的螺纹222，其通过短边222a抵靠部分231D的边231D/A或B（同样见图3A）。

螺纹231的直线部分231D与它的螺旋状部分231H的接合通过过渡部分231T实现，该过渡部分231T非常短且弯曲很大，与其直线部分231D中的“无限螺距”螺纹231过度到螺旋状部分231H中的“有限螺距”螺纹231的大致相对应，过渡部分231T非常简略地使得螺纹区段222在螺纹231中从由其短边222a支撑过渡到由其长边222b支撑（图3A）。在螺距恒定的螺纹231B的情况下，与螺纹222的接触发生在较大长度的区段上，而在螺距可变的螺纹231B的情况下，此接触尤其由于吸收弯曲的变化而变得更小，长边222b本身具有凹/凸的弯曲。

图3B显示了螺纹222在自其接合开始的螺旋状部分231H中穿过至过渡部分231T中。

图3C显示了螺纹222穿过螺旋状部分231H中，通过其长边222b中的一边或另一边支撑抵靠螺纹231的边231H-A或者231H-B（详细参考见图3、图3A）。

图4显示了在图3的带双螺栓的转换器的平面中的展开，其根据图2的类似图示，但是对于螺纹231，其具有与轴线XX上线段OD相对应的直线部分231D以及与线段DH相对应的螺旋状部分231H。螺纹11通过经过当前点Mi的当前直线Fi所图示出。

螺纹231不论在其直线部分231D中还是在其螺旋状部分231H中均与螺纹222平行，其通过与当前直线Fi相交的当前点Pi以及螺纹231的展开（线段DH）所图示出。

在其中对于当前螺纹Fi向左的位移（其对应于螺栓1的一定的旋转方向），示例的螺纹11、螺纹231的斜率相对于当前点Mi滞后的情况下，从动器R的当前点是当前点Pi在轴线XX上的投影Pio。

对于反向的旋转，当前点Pio相对于当前点Mi是提前的。

作为备注，为了简化展开，在图4中未图示出线段OD与DH的连接处的螺纹区段的过渡部分。

图5示意性地显示了带双螺栓的运动转换器300的另一示例，其中图示限于螺母2的螺纹322以及未详细显示的套筒的螺纹331。

螺纹331具有螺距较大的入口部分331E，紧接着的过渡部分331T连接螺距较小的螺旋状部分331H。

螺母的螺纹322限于形状为曲线平行四边形的线段，其中短边彼此支撑抵靠在螺纹331的入口部分331E的未标号的边上以及支撑在过渡部分331T中，而长边支撑抵靠在螺纹331的部分331H的边上。

带双螺栓的转换器300在平面内的展开与其在图4中的展开相对应，除了表示入口部分331E的线段并没有与轴线XX对齐而是相对于该轴线倾斜较小的角度，其与非常大螺距的螺旋相对应，用于紧接着与过渡部分331T相对应的倾斜更大的线段，然后是与图4线段DH的倾斜差不多的倾斜线段，因为根据该示例，螺旋状部分331H具有等距螺距或者与图3、图4的实施例中部分231H相近的螺距。螺纹331的螺旋角度通过A和B标示出。

在转换器300的情况下，平移分量首先对于部分331E较大，同时比对于图3的实施例的部分231D要小，用于此后与此同一个图3的实施例的部分231H一样变化。

图6显示了将带双螺栓的运动转换器100集成在压力发生器400中，通过容纳有活塞420的气缸410简要图示出，所述活塞420通过转换器100的螺母2进行平移，如上已经描述的，该转换器100包括通过若干对螺纹与螺母2协作的中心螺栓1和套筒3。

对于此示例，套筒3具有螺纹31，该凹形的螺纹31具有两个部分，其中总是对于驱动器M的相同的旋转速度，直线的第一部分或者入口部分使得螺母2以及因此使活塞420快速前进，且螺旋状的第二部分使得活塞420产生更慢的前进。

相比于在已知系统中，这尤其使得产生更大的压力，或者更通用地优化参数组合：

-功率或者驱动器转矩

-腔室内液压

-升压时间。

图7显示了对在回路600（例如制动器回路）中的压力敏感的组件500。

组件500由带有气缸510的壳体501构成，该气缸510形成与压力回路600相连的腔室503。腔室503由活塞520闭合，该活塞520在壳体501的孔504中被引导。活塞520具有内螺纹521，其中拧有推杆530的带螺纹的气缸531，其同样在孔504中被引导。

活塞520具有在气缸510的纵向槽511内滑动的至少一个外突起部522，因此其旋转被阻止但是能够沿着孔504的轴线XX进行自由平移。

活塞520安装有未示出的保证腔室503的密封性的密封垫圈。

推杆530安装有接纳在气缸510的内螺纹512中的外螺纹532。例如，内螺纹512有多个部分，且特别地具有两个部分，一部分512A带有与轴线XX平行的直螺纹或者螺距特别大的螺纹，以及另一部分512B是螺距与常用螺纹类似的具有较小螺距的螺纹。

推杆530支撑抵靠压力弹簧540，该压力弹簧540支撑抵靠壳体501的底部502，且其另一端542抵靠推杆530。

因此，当活塞520通过在腔室503中的压力推进时，该活塞520再推进推杆530，该推杆530必须跟随其外螺纹532，由气缸510的螺纹512所驱动的运动以及同时由活塞520的螺纹521至外螺纹532的运动，使得弹簧540经历压缩运动，直到在回路600内压力达到平衡点。

弹簧540的特征的选择以及两对螺纹521、531与532、512允许限定在回路600内的压力，用于确定根据部分512A，512B所给出的移动的液体体积。

因此总之，通过螺栓-活塞520应用的作用力推动推杆530随着气缸510的螺纹512进行平移和旋转。

推杆530的此运动传输至弹簧540，该弹簧540积攒此压缩能量用于释放到螺栓-活塞520或者根据弹簧540的特征来维持回路600中的压力平衡。

在上述示例中，（且不增加与每个示例相关的附图标记），有利的是通过平行轨迹增加套筒3的螺纹31并且与螺母2上的螺纹22一样多。特别地，有利的是在整个螺母的周围上通过尽可能规律地分配由螺母传输至接收器的作用力以平衡带双螺栓的转换器。

这些事项同样应用于上文所述的不同的实施例。因此，以及如图1、图1A、图3和图5的示例，注意到套筒的螺纹变为三倍，且螺母的外螺纹也同样如此。螺母的第二和第三外螺纹与第一外螺纹一样，由具有曲线平行四边形的形状且长度小于三分之一圈螺纹的区段构成。第三外螺纹位于不同附图中的螺母的后方。尽管如此，凹槽的轨迹示出其具有三个平行凹槽。

Claims (8)

1.一种带螺栓的运动转换器，其在驱动器部件（M）与从动器部件（R）之间，其特征在于包括：

-螺栓，其具有旋转的轴线（XX），其平移被阻止以及其通过螺纹（11）被驱动旋转，

-螺母（2），其以平移（23）与从动器部件（R）相连，且所述螺母（2）具有与所述螺栓的所述螺纹（11）啮合的第一螺纹（21）以及第二螺纹（22），

-套筒（3），其同轴地围绕所述螺母（2），以及其相对于所述螺栓（1）的平移和旋转被阻止，且其具有与所述螺母（2）的所述第二螺纹（22）啮合的螺纹（31），

-在所述螺母（2）通过其第二螺纹（22）跟随所述套筒（3）的所述螺纹（31）时，被驱动旋转的螺栓（1）传送旋转和平移的组合运动，其中沿着轴线（XX）的平移分量（Tr）传输到从动器部件（R）。

2.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，

所述螺母（2）的所述第一螺纹（21）是内螺纹，以及所述螺栓（1）具有相对应的外螺纹（11）。

3.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，

所述螺母（2）的所述第二螺纹（22）具有的长度小于半圈。

4.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，

所述套筒3的所述螺纹（31）包括具有不同螺距的一个或者多个螺纹区段。

5.根据权利要求3所述的转换器，其特征在于，

所述螺母（2）的所述第二螺纹（22）具有曲线平行四边形的形状，其中具有较小曲率的长边（222b）与曲率变化较大的短边（222a）相连。

6.一种包括根据权利要求1到5中任一项所述的转换器的压力发生器，其特征在于，

其包括气缸（410），所述气缸容纳有至少一个活塞（420），所述活塞（420）通过所述转换器（100）的所述螺母（2）进行平移运动，所述转换器（100）包括中心螺栓（1）以及通过若干对螺纹与所述螺母（2）协作的套筒（3）。

7.一种包括根据权利要求1到5中任一项所述的运动转换器的对压力敏感的组件，其接收回路（600）中的压力，其特征在于，

其包括带有气缸（510）的壳体（501）和推杆（530），所述气缸（510）形成与压力回路（600）相连的腔室（503）且通过拧在带螺纹的气缸（531）上的活塞（520）闭合，所述活塞（520）的旋转被阻止但是能够自由平移，以及所述推杆（530）安装有与所述气缸（510）的内螺纹（512）协作的外螺纹（532），所述推杆（530）支撑抵靠压力弹簧（540），所述压缩弹簧（540）接收由所述推杆（530）传输的压缩能量，所述推杆（530）通过在所述腔室（503）内压力的作用下的所述活塞（520）发生位移。

8.根据权利要求7所述的对压力敏感的组件，其特征在于，

接收所述推杆（530）的所述外螺纹（532）的所述气缸（510）的所述内螺纹（512）包括至少两个部分，其中一个部分（512A）带有与所述轴线平行的直螺纹，以及另一个部分（512B）带有螺距较小的螺纹。