CN107076285B - 滚珠丝杠螺母 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚珠丝杠螺母(1)，包括具有螺纹型材(5)的、管状的、可选用塑料注塑包封的板体(2)，该板体由构成螺纹型材(5)的板件(4)和在该板件中安设的作为构成另一板件的滚珠返回件(9)组成。

Description

滚珠丝杠螺母

技术领域

本发明涉及一种用于滚珠丝杠传动装置的滚珠丝杠螺母，该滚珠丝杠螺母包括管状的板件，其中管状的板件具有用作滚动体的负载部段的螺纹型材。

现有技术

滚珠丝杠传动装置是一种滚动螺杆传动装置，这种滚珠丝杠传动装置包括作为滚动体的滚珠。滚动体穿过螺旋状的负载部段，该负载部段由滚珠丝杠传动装置的螺母和螺杆的型材构成。在完全穿过负载部段之后，滚珠穿过位于螺母中的换向部段被输送回负载部段中。滚珠丝杠传动装置的特征在于通常具有超过80％的高效率，并且既可以使旋转运动转换为平移运动，也可以使平移运动转换为旋转运动。在标准方面可参考DIN ISO 3408-1：2011-04以及旧标准DIN 69051的部分1。

根据权利要求1的前序部分所述的一种滚珠丝杠螺母例如由专利文献DE 28 29433 C2已知。这种滚珠丝杠螺母通过由塑料制成的外套筒和内部的筒形构件构成。筒形构件具有螺旋状的槽并设有多个径向的通孔，其中滚珠返回件安设在这些通孔上。筒形构件在其外侧也具有螺旋状的槽，该槽与内侧的槽具有相同的螺距，使套筒壁各处具有基本相同的强度。滚珠返回件由圆柱形延伸部和具有凹槽表面的弯曲板构成，其中所述凹槽表面与筒形构件的外轮廓相匹配。

由DE 30 32 955 C2已知另一种滚珠丝杠螺母。这种滚珠丝杠螺母在压制工艺中被制造并由两个半部组成，其中每个半部由金属带制成。在其中一个半部中设有返回凹部，即换向部段，该换向部段将滚动体螺旋传动机构的滚珠在刚好一次绕着螺杆的循环之后输送回负载部段中。

例如由专利文献DE 10 2004 040 362 A1所知的又一种滚珠丝杠传动装置，这种滚珠丝杠传动装置具有滚珠滚轴以及在该滚珠滚轴上安置的螺杆螺母，即滚珠丝杠螺母。同样在这种情况下，滚珠滚轴和螺杆螺母一起限制用于滚珠的无尽循环的滚珠通道。滚珠通道包括螺旋状的弯曲的负载部段以及无负载的换向部段，在该换向部段的端部连接负载部段。在这种情况下，换向部段构成两个在轴向方向上可见的彼此成角度地安置的支臂。根据DE 10 2004 040 362 A1在螺杆轴线上测得的从换向部段的一端至另一端的角度优选为140-150度。

由DE 10 2011 081 966 A1已知的一种滚动螺杆传动装置，它包括设计为复合部件的螺纹部件。在这种情况下，螺距是通过金属的变形形成，并通过管状的支承部件用塑料注塑包封。滚动螺杆传动装置应适用在机电式制动力增强机构中。

例如由DE 100 28 968 A1已知一种具有滑动面的免维护的螺纹传动装置的螺纹螺母。在这种螺纹螺母中涉及一种筒状板件，该板件例如由钢、铜、黄铜或铝制成。在套筒的金属材料上存在滑动衬层，该滑动衬层可包含聚四氟乙烯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，相对于所述现有技术、尤其在制造成本、重量和功能之间的比例方面提供一种特别适用于具有适当作用力的应用情况的滚珠丝杠螺母。

所述技术问题根据本发明通过具有权利要求1的特征的滚珠丝杠螺母以及通过根据权利要求6的滚珠丝杠螺母的制造方法来解决。下面结合制造方法所说明的本发明的设计和优点也适用于装置，即滚珠丝杠螺母，反之亦然。

滚珠丝杠螺母具有板体，该板体由设置有螺纹型材的管状板件和在该板件中嵌入的、作为构成另一板件的滚珠返回件组成。具有螺纹型材的管状板件能够或者直接作为单个套筒被制成，或者通过分割较长的具有型材的管件制成。在这种情况下，管件的型材不是单一的、连续的螺纹型材、就是逐段地成形，其中螺纹型材的每一部段都构成了随后的板体。

在这两种情况下，滚珠丝杠螺母优选具有螺纹型材，即负载部段，该螺纹型材仅具有一个螺旋。换句话说，在负载部段中穿过滚珠丝杠螺母以及所配属的螺杆导引的滚珠在完整的循环之后借助滚珠返回件再次被导引回负载部段中。换向部段的长度优选与滚珠丝杠螺母的螺纹型材的螺距以及所配属的螺杆的螺纹的螺距相等。因此，换向部段只朝向滚珠丝杠螺母的外侧闭合就是足够的。滚珠通道被设计为无交叉式的。在负载部段和换向部段一起在滚珠丝杠螺母的内圆周上延伸的总计360°中，换向部段优选占有不超过60°，特别为不超过30°。因此，负载部段在滚珠丝杠螺母的圆周上的至少5/6或至少11/12上延伸。为了通过在滚珠丝杠传动装置内作为滚动体的滚珠、在滚珠丝杠螺母和所配属的螺杆之间进行的负载传递，尽量大范围地利用滚珠丝杠螺母的圆周，从而不会在滚珠丝杠传动装置中产生倾斜扭矩。

板体可具有在轴向方向上连续安置的多个这样的滚珠导引通道，这些滚珠导引通道中的每个都由负载部段和与负载部段的端部连接的滚珠导引部段组成。

滚珠返回件能够嵌入具有螺纹型材的板件的矩形空隙中。优选在管状的板件已经具有形状为螺纹的型材之后才产生该空隙。以制造技术上有利的方式，能够通过内部冲压来制造该空隙。设置有空隙的管状的板件涉及例如一种无缝管或一种无缝的、尤其通过深拉而制造的套筒。

同样地还能够实现这样的实施方式，管状的板件被设计为具有焊接缝的管件。在这种情况下，焊接缝位于嵌入滚珠返回件的区域内。因此，在这样的实施方式中，负载部段同样不具有任何焊接缝。

同样地，如被设计为非切削成型的金属部件(尤其钢板部件)的管件和/或套筒一样的滚珠返回件例如能够通过焊接，尤其激光焊接，或通过咬口连接(也可称为咬合连接)被固定在空隙中。根据有利的设计方案，构成板体的滚珠丝杠螺母的组件，即管状板件和在该板件中嵌入的滚珠返回件，被用塑料包封。可选地，涂层也可以由其它材料制成，尤其由如金属泡沫一样的材料(密度比板体的材料，即金属板的材料密度更低)制成。

在滚珠返回件被安设在管状的、特殊成型的板件中并在此处被固定之后，可在注射成型工艺中合理地制造表现为支承结构的塑料包封。通过滚珠丝杠螺母的金属和非金属的材料的组合，滚珠丝杠螺母一方面具有承受高的表面压力(通过在滚珠丝杠传动装置中的滚动接触产生)的能力，另一方面保持较低的滚珠丝杠螺母的质量和惯性力矩。此外，滚珠丝杠螺母的塑料-金属-复合结构具有良好的振动技术上的特性。

在典型的应用中，滚珠丝杠螺母涉及一种滚珠丝杠传动装置的可转动的构件，而所配属的螺杆仅能够线性地移动。同样地，通过滚珠丝杠螺母也可以实现这样的滚珠丝杠传动装置，其中螺杆能转动并且滚珠丝杠螺母能线性地移动。除此之外，滚珠丝杠螺母可用作将例如螺杆的线性运动转换为旋转运动的非自锁传动装置的组件。

滚珠丝杠螺母例如在线性致动器中以例如制动致动器、离合器致动器或行走机构致动器的形式在机动车辆技术中使用。同样地，在例如加工、处理或包装设备等工业设备中的线性传递装置中都可以使用滚珠丝杠螺母。在建筑技术以及家电中使用滚珠丝杠螺母也是可行的。在所有情况下，可例如直接或通过传动装置，特别是皮带传动装置，电驱动滚珠丝杠螺母。

附图说明

下面参照附图更详细地阐述本发明的实施例。附图为：

图1是以分解图示出的滚珠丝杠螺母的板体，

图2示出根据图1所示的装置的剖面图，

图3至图6为滚珠丝杠螺母的板体的不同视图，

图7示出包括由塑料制成的支承结构的滚珠丝杠螺母。

整体上以附图标记1标记的滚珠丝杠螺母被应用在滚珠丝杠传动装置中，在开始所引用的现有技术中描述了该滚珠丝杠传动装置的主要功能。与滚珠丝杠螺母1一起作用的螺杆和在滚珠丝杠螺母1和螺杆之间滚动的滚动体，即滚珠，在附图中均未示出。

具体实施方式

滚珠丝杠螺母1作为复合部件由套筒状的板体2和包围该板体2的利用注塑方法制造的由塑料组成的支承结构3构成。在图7中示出，完整的滚珠丝杠螺母1包围由塑料组成的支承结构3。支承结构3这样地与板体2相连接，能够在支承结构3和板体2之间传递力和扭矩。在支承结构3的圆柱形的外周上能够存在未示出的齿，这些齿能够借助传动带驱动滚珠丝杠螺母1。同样地能够设置滚珠丝杠螺母1，用于通过齿轮驱动或者用于直接的通过电动机，即无传动机构的驱动。在图1至6中只示出滚珠丝杠螺母1的板体2，其中，图5示出剖切面A-A(图4)。能够利用未加套的板体2，和作为滚动体的滚珠以及螺杆制造全功能的滚珠丝杠传动装置，尤其用于具有较小作用力的情况中的滚珠丝杠传动装置。

在制造板体2时，从平滑的圆柱形的由钢板制成的套筒开始。该套筒在所示的实施例中用来制造一个套筒状的，用4标记的板件。备选的是，从管件开始，制成由管件构成的多个套筒状的板件4。在这两种情况下，套筒和/或管件通过非切削的变形加工被这样成型，使得产生螺纹型材5，该螺纹型材构成用于滚珠丝杠传动装置的滚动体的滚动面。螺纹型材5尤其能够通过滚压型材成型。

与在图中所示的设计方案不同的是，螺纹型材5能够伸展到基本上圆柱形的板件4的端侧。这尤其适用于这种情况，在该情况下通过切开较长的管件制造多个板件4，在该管件中模压出连续的螺纹型材5。

在板件4中用于滚珠丝杠传动装置的滚动体的螺纹型材5一次性绕着板件4的外周延伸，也就是说，形成一个螺旋6，该螺旋构成滚珠丝杠传动装置的负载部段。在设有螺旋6的开端和终端的外周区域内通过内部冲压在板件4内形成空隙7。空隙7具有长度延伸的、矩形的形状，其中，它的窄侧靠近板件4的端侧。因此，在空隙7和板件4的两个端侧之间构成连接板8，该连接板在制造过程中用于使得板件4具有足够的稳定性。

在空隙7中放置或嵌入滚珠返回件9，它在图1和2中被从板件4中取出。所述滚珠返回件9不是在制造空隙7时从板件4中冲压出的板部件。滚珠返回件9的壁厚(它同样如板件4是钢板件的情况)不必与套筒状的板件4的壁厚相同。滚珠返回件9尤其能够具有比套筒状的板件4更薄的壁厚，滚珠返回件连接负载部段6的开端和端部，并且通过作为板件4的滚珠丝杠传动装置的滚珠被施加较低强度的机械负载。

滚珠返回件9朝向滚珠丝杠传动装置开口。通过较容易的加工过程，将滚珠返回件9固定在板件4的空隙7内。可选的是，在滚珠返回件9和板件4之间的固定连接通过咬合连接或者点焊连接形成。滚珠丝杠螺母的在由套筒状的板件4和滚珠返回件9共同构成的板体2的型材内部，只通过滚珠返回件9构成用10标记的换向部段。

在将滚珠返回件7固定在板件4上之后，由此完备的板体2作为整体与由塑料构成的支承结构3一起被压力注塑包封，从而如图7所示，制成完工的滚珠丝杠螺母1。通过在冷却时塑料的收缩，除了形成所给出的形状配合外，还可在支承结构3与滚珠丝杠螺母1的板体2之间形成持续的固定连接。支承结构3决定滚珠丝杠螺母1的整体稳定性。

附图标记列表

1 滚珠丝杠螺母

2 板体

3 支承结构

4 板件

5 螺纹型材

6 螺旋，负载部段

7 空隙

8 连接板

9 滚珠返回件

10 换向部段

Claims (10)

1.一种用于滚珠丝杠传动装置的滚珠丝杠螺母(1)，具有配备螺纹型材(5)的管状的板件(4)和构成换向部段(10)的滚珠返回件(9)，所述板件是螺纹型材(5)的负载部段(6)，其特征在于，所述滚珠返回件(9)设计为安置在所述板件(4)的空隙(7)中并固定在所述空隙中、朝向滚珠丝杠传动装置的螺杆开口的板件，所述换向部段(10)只朝向所述滚珠丝杠螺母(1)的外侧闭合。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠螺母(1)，其特征在于，螺纹型材(5)具有一个螺旋(6)。

3.根据权利要求2所述的滚珠丝杠螺母(1)，其特征在于，滚珠返回件(9)被设置在具有螺纹型材(5)的板件(4)的矩形的空隙(7)中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的滚珠丝杠螺母(1)，其特征在于，具有螺纹型材(5)的板件(4)设计为无缝的管件。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的滚珠丝杠螺母(1)，其特征在于由塑料构成的支承结构(3)，所述支承结构包围具有螺纹型材(5)的板件(4)。

6.一种用于制造滚珠丝杠传动装置的滚珠丝杠螺母(1)的方法，具有如下步骤：

-制备管状的、具有螺纹型材(5)的板件(4)，所述板件是螺纹型材(5)的负载部段(6)，

-在管状的板件(4)中通过内部冲压制成空隙(7)，

-在空隙(7)中这样嵌入由板件构成的滚珠返回件(9)，使得所述滚珠返回件朝向滚珠丝杠传动装置的螺杆开口，所述滚珠返回件(9)构成换向部段(10)，所述换向部段(10)只朝向所述滚珠丝杠螺母(1)的外侧闭合。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，滚珠返回件(9)在具有螺纹型材(5)的板件(4)中被通过焊接固定。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，滚珠返回件(9)在具有螺纹型材(5)的板件(4)中被借助咬口连接固定。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，管状的板件(4)在放置滚珠返回件(9)之后被用塑料注塑包封。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，通过切断以螺纹形状成型的管件制成管状的板件(4)。

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