CN107208764A - 滚珠螺杆传动装置和相关的电机执行器 - Google Patents

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Abstract

一种滚珠丝杠传动装置(1、16)，该滚珠丝杠传动装置具有安置在螺杆(2)上的滚珠丝杠螺母(4)以及设在螺杆(2)和在滚珠丝杠螺母(4)上的、互补的滚道(3、5)，在所述滚道中安置被容置在保持架(6、17、24)中的滚珠和用于产生回复力的至少一个弹簧件(9、14、18)，其中，在保持架(6、17、24)和所述至少一个弹簧件(9、18)之间安置滚珠(11、21)。

Description

滚珠螺杆传动装置和相关的电机执行器
技术领域
本发明涉及一种滚珠丝杠传动装置，该滚珠丝杠传动装置具有在螺杆上安置的滚珠丝杠螺母以及在螺杆和在滚珠丝杠螺母上构成的、互补的滚道，在所述滚道中安置被容置在保持架中的滚珠和至少一个用于产生回复力的弹簧件。
背景技术
不同于循环滚珠螺母，滚珠丝杠螺母没有设置滚珠的循环部和/或转向部。滚珠能够在两个运动方向上一直运动，直至它们抵靠在止挡件上。
这种类型的滚珠丝杠传动装置会被使用作为机电执行器。在这种情况下，电驱动发动机或者与螺杆连接或者与滚珠丝杠螺母连接，这样由驱动发动机产生的旋转运动可转化为位移。这种类型的机电执行器在机动车中既可以被用作机电制动装置也可以被用作驻车制动装置，方式是，移动滚珠丝杠螺母来移动液压制动系统的活塞，由此将制动垫片挤压在制动盘上。
由WO 2009/053359 A1已知一种滚珠丝杠传动装置，其中，在滚道中除了滚珠还设有弹簧件。由此确保始终存在用于滚动滚珠的滚动路径。在负载下滚珠滚动，在空载操作中滚珠可以滑动。通过使用多个弹簧件(在此被称为中间弹簧件)，应能够降低相邻滚珠之间的摩擦。
由DE 10 2013 202 099 A1已知一种根据权利要求1的前序部分的特征的滚珠丝杠传动装置，在该装置的保持架和该装置的弹簧件之间安置杆。
在DE 10 2009 012 235 A1中建议一种被进一步开发的滚珠丝杠传动装置，该滚珠丝杠传动装置另外还具有滚动体保持架。该保持架防止滚动体相互接触，相应地避免通过摩擦力导致的效率的降低。因为被支撑在弹簧件上，所以弹簧件的端部部段能够在负载的情况下在保持架和螺杆或者滚珠丝杠螺母的滚道或滚珠槽之间移动，由此会不期望地改变弹簧力。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种滚珠丝杠传动装置，该滚珠丝杠传动装置被设计为，避免弹簧件的端部部段卡住。
为了解决本发明所要解决的技术问题，在开始处提到的滚珠丝杠传动装置的类型根据本发明被设置为在保持架和至少一个弹簧件之间安置滚珠。
与现有技术不同的是，弹簧件不直接与保持架邻接，尤其在圆周方向上不与在保持架的边缘邻接，取而代之的是，在保持架和弹簧件之间安置滚珠，这样能够避免弹簧件的端部部段在保持架和滚道之间形成的中间空间中移动。在这种情况下，中间空间既可以在保持架和设在螺杆上的滚道之间，也可以备选地在保持架和设在滚珠丝杠螺母上的滚道之间。弹簧件的端部部段抵靠起定心或定中作用的滚珠被加载弹力。由此避免弹簧件的端部部段在负载下在没有为其设置的中间空间中移动，其中这样的移动也使由弹簧产生的回复力减少。相应地，根据本发明设置的滚珠确保通过弹簧件始终产生恒定的回复力，此外，滚珠除了对弹簧件的端部部段定心之外，还能够准确定位端部部段。
根据本发明的滚珠丝杠传动装置的第一设计方案能够设置，在保持架和至少一个弹簧件之间安置的滚珠的直径被选择为，使该滚珠是被支承的滚珠。在该设计方案中，这样选择该滚珠的直径，使它在负载下在彼此对置的滚道之间滚动。该滚珠优选与其余安置在螺杆和滚珠丝杠螺母之间的滚珠相同。
根据本发明的滚珠丝杠传动装置的备选的设计方案能够设置，在保持架和至少一个弹簧件之间安置的滚珠的直径也能被如此小地选择，使该滚珠不是被支承的滚珠。在这种情况下，滚珠不承载轴向负载，因此滚珠不会在滚道之间滚动。滚珠因此优选比其余安置在螺杆和滚珠丝杠螺母之间的滚珠具有更小的直径。
同样也在本发明的范围内的是，保持架具有至少一个与在保持架和至少一个弹簧件之间安置的滚珠的外轮廓相匹配或相适配的凹形的支承面。该凹形的支承面大致相对等于滚珠形状，这样滚珠和保持架的外轮廓沿着线接触。保持架的支承面能够设在保持架的轴向延长的部段上。保持架还能够具有多个这样的用于多个滚珠的支承面。
根据本发明的滚珠丝杠传动装置的有利的设计方案规定，滚珠丝杠传动装置具有至少两个弹簧件，所述两个弹簧件被这样安置，使它们产生彼此相反定向的回复力。因此，第一弹簧件能够这样安置，使它在保持架上在第一旋转方向上施加力。接着，另外的弹簧件能够这样安置，使它在保持架上在相反的旋转方向上施加力。在这种情况下，两个弹簧件优选通过滚珠支承在保持架上。保持架的两个支承面能够被安置在轴向在保持架上延伸的凸出部的圆周方向上的相反侧上。在很多应用中，滚珠丝杠传动装置具有行程方向，滚珠丝杠传动装置在负载下在该行程方向上运动。在相反的方向上，即所谓的回程方向，与此相对运动实际上是无负载地进行。对这样的应用，能够省略配属于回程方向的弹簧件的滚珠。如果必要的话，也可以将配属于回程方向的弹簧件省去。
同样也在本发明的范围内的是，滚珠丝杠传动装置具有至少两个轴向彼此错开安置的弹簧件，这两个弹簧件被这样安置，使它们在相同方向上产生作用的回复力。在该设计方案中，平行安置弹簧件，从而能够产生较高的总回复力。这具有的优点是，降低在单个弹簧件上的面压力。因此，弹簧件以不希望的方式变形的风险被降低。优选地是，两个平行安置的弹簧件能够被安置为，使得它们被安置在滚珠丝杠螺母的轴向端部的区域中。相应地，保持架具有在两个轴向端部上的相应的、与滚珠的外轮廓适配的支承面。
在根据本发明的滚珠丝杠传动装置中，弹簧件的长度为滚道的一半圆周至大约四分之三的圆周之间。弹簧件因此优选在滚道的一半圆周上或(圆形)滚道的大约四分之三的圆周上延伸。通过设置弹簧件的长度，能够影响由弹簧件产生的弹簧力。
在根据本发明的滚珠丝杠传动装置中特别有利的是，或者这样地设置在螺杆中的滚道，使在保持架中容置的滚珠保持在螺杆内的滚道中，或者这样地设置在滚珠丝杠螺母中的滚道，使在保持架中容置的滚珠保持在滚珠丝杠螺母内的滚道中。当滚珠保持在滚珠丝杠螺母中时，有利的是，螺杆能够被装配或拆卸，而不会使被支承的滚珠脱落。在相反情况下，当滚珠保持在螺杆上时，螺杆能够被装配或拆卸，其中滚珠被固持在螺杆上。
鉴于根据本发明的滚珠丝杠传动装置的保持架，能够设定，保持架具有或者是径向向内错移的或者是径向向外错移的滚珠槽。当保持架，更准确地说是它的滚珠槽不位于赤道方向上时，滚珠不是径向向内就是径向向外移动。径向向内或径向向外错移的滚珠槽还能够被设计为在保持架上构成的型材，该型材关于圆柱形的保持架面径向向内或径向向外地错位。
此外，本发明涉及一种机电执行器，该机电执行器具有所述类型的滚珠丝杠传动装置和电驱动发动机，该电驱动发动机或者与螺杆或者与滚珠丝杠螺母连接。机电执行器优选是机电制动装置和/或驻车制动装置的组件。
附图说明
下面，根据结合附图的实施例来阐述本发明。附图是示意性的视图，并示出：
图1以立体的、局部剖切的视图示出根据本发明的滚珠丝杠的第一实施例；
图2是图1中所示的滚珠丝杠传动装置的保持架的立体图；
图3是在图2中所示的保持架的侧视图；
图4以立体的、局部剖切的视图示出根据本发明的滚珠丝杠的另外的实施例；
图5是在图4中所示的滚珠丝杠传动装置的保持架的侧视图；
图6是根据本发明的滚珠丝杠传动装置的保持架；
图7是在图6中所示的保持架的另外的立体图；以及
图8是根据本发明的滚珠丝杠传动装置的保持架的经修改的实施方案。
具体实施方式
在图1中所示的滚珠丝杠传动装置1包括螺杆2，在图1中示出该螺杆的局部剖视图。螺杆2具有滚道3。此外，滚珠丝杠传动装置1具有滚珠丝杠螺母4，滚珠丝杠螺母也被称为滚珠丝杠螺母。圆柱形的滚珠丝杠螺母4在其内部中具有滚道5，该滚道适配于螺杆2的滚道3，这样在滚珠丝杠螺母4的内部中能够容置滚珠。滚珠丝杠传动装置1包括保持架6，设计为滚珠的滚动体通过该保持架被导引。在图1中能够看到，保持架6具有多排轴向并排布置的滚珠槽7，这些滚珠槽彼此间隔开并且能够分别容置滚珠。
在这种情况下，保持架6由钢板制成并被设计为冲压弯曲件。在图1的视角能够看到，在轴向方向上延伸的接合部8，其中保持架6的相互邻接的自由端部被焊接。为了防止塑性变形，保持架6可选地根据作用在滚珠丝杠传动装置1上的力进行热处理。
滚珠丝杠传动装置1具有第一弹簧件9，该第一弹簧件被设计为压缩螺旋弹簧，并且被容置在螺杆2的互补的滚道3、5与滚珠丝杠螺母4之间。在所示实施例中，第一弹簧件9大约在滚道的半周(即，大约180°)上延伸。在图1中可以看出，第一弹簧件9的端部部段10没有直接支承在保持架6，而是支承在滚珠11上。滚珠11通过其相反的一侧支承在保持架6的凹陷的支承面12上。在这个位置上，保持架6具有在轴向方向上延伸的部段13，在该部段上设有用于滚珠11的支承面12。在该实施例中，滚珠11是一种被支承的滚珠，也就是说，滚珠的外径这样来选择，使滚珠在滚珠丝杠传动装置1运动时在滚道3、5上滚动。
在图1中所示的第一弹簧件9与主负载方向相关联。弹簧件9具有用于滚动滚珠的滚动路径，这样在螺杆2和滚珠丝杠螺母4之间做相对运动时滚珠滚动并不会打滑。
通过第一弹簧件9的端部部段10与滚珠11贴靠，将端部部段10居中或被定心，由此避免该端部部段进入在保持架6和两个滚道3、5中的一者之间的中间空间中，这会发生在常规的滚珠丝杠传动装置中，在常规的滚珠丝杠传动装置中弹簧件的端部部段直接贴靠在保持架上。
图2和图3示出保持架6，其中图2是立体图以及图3是侧视图。滚珠在这种情况下未与保持架6一起被示出，滚珠在装配状态中被插入滚珠槽7中。
在图1中示出第二弹簧件14，该第二弹簧件同样支承在保持架6的凸出的部段13上。但是第二弹簧件14支承在部段13上的与支承面12相反的一侧上，从而使第二弹簧件14施加与由第一弹簧件9产生的力定向相反的力。第二弹簧件14与回程方向相关联，而第一弹簧件1与主负载方向相关联。与回程方向相关联的第二弹簧件14相比于第一弹性件具有显著较低的负载，因此在第二弹簧件14的端部部段15之间的滚珠可以被省略。同样地，所需的用于第二弹簧件14的端部部段15的特殊成形的支承面和在用于滚珠11的相反的一侧上的支承面一样也较小。在特定的应用中自然可以省略第二弹簧件14。
图4示出滚珠丝杠传动装置16的另一实施例，该滚珠丝杠传动装置基本上与在图1中所示的滚珠丝杠传动装置1一致。因此，相同的组件在这里不再详细阐述。与第一实施例相一致，滚珠丝杠传动装置16包括具有滚道3的螺杆2和具有滚道5的滚珠丝杠螺母4。在互补的滚道3、5中容置由保持架17导引的滚珠(未示出)。在保持架17中将第一弹簧件9、滚珠11和第二弹簧件14容置在滚道之间。在第一弹簧件9的下部能够看到第二弹簧件14的端部部段，该第二弹簧件支承在滚珠丝杠螺母4上。
与图1中所示的滚珠丝杠传动装置1不同的是，图4中所示的滚珠丝杠传动装置16具有第三弹簧件18，该第三弹簧件被安置在滚珠丝杠螺母4的与第一弹簧件9相反的轴向侧上。在第三弹簧件18的端部部段19和保持架17的支承面20之间安置滚珠21，该滚珠与滚珠11相同。在图4中第三弹簧件18的被遮盖的相反的端部支承在滚珠丝杠螺母4上。在变型的实施方案中，该端部也能够支承在其他(未示出的)部件上，例如在销或压盘上。
在图4中能够观察到，两个弹簧件9、18彼此平行地安置并且产生平行作用的力。通过设计为如同支承面12的支承面20能够防止第三弹簧件18的端部部段19移入保持架17和滚道3、5中的一者之间的自由空间中。通过并联连接的弹簧件9、18能够使由弹簧件9、18产生的总作用力提高并被调整至特定值。在另外的实施例中也可以设置平行安置的第三弹簧件。
图5、图6和图7示出保持架17的侧视图以及立体图。在图5中能够观察到，用于滚珠11、21的凹陷设计的支承面12、20。在图5中能够观察到，用于第二弹簧件14的支承面22设计为直的、轴向延伸的边缘，由此针对第二弹簧件14没有设置凹陷的支承面。在图5、图6和图7中分别示出单个支承的滚珠23，该滚珠由保持架17导引。保持架17具有滚珠槽7，该滚珠槽关于保持架17径向向内错移。滚珠23以这种方式通过保持架17保持在滚珠丝杠螺母4中，使螺杆2能够旋转，而不会导致支承的滚珠23掉出。
相反，图8示出不同的保持架24，如保持架17一样该保持架也具有圆弓状的用于滚珠11、21的支承面12、20，该支承面分别使弹簧件居中或定心。此外，保持架24具有轴向的支承面22。
与保持架17不同的是，保持架24具有滚珠槽25，该滚珠槽关于保持架24的周面径向向外错移。通过滚珠槽25的这种特殊设计方案，支承的滚珠23被保持架24固持在螺杆2上，使滚珠丝杠螺母4能够被移除，而不会导致滚珠23脱落。通过径向向外错开的滚珠槽25，滚珠23在它的赤道方向上被径向向内错移地固持。
滚珠丝杠传动装置1、16是机电制动装置的组件，其中，螺杆2与电驱动发动机连接。驱动发动机的旋转转换成滚珠丝杠螺母4的移动，由此使活塞抵靠制动摩擦片移动，从而使制动摩擦片压靠在制动盘上。
附图标记列表
1 滚珠丝杠传动装置
2 螺杆
3 滚道
4 滚珠丝杠螺母
5 滚道
6 保持架
7 滚珠槽
8 接合部
9 弹簧件
10 端部部段
11 滚珠
12 支承面
13 部段
14 弹簧件
15 端部部段
16 滚珠丝杠传动装置
17 保持架
18 弹簧件
19 端部部段
20 支承面
21 滚珠
22 支承面
23 滚珠
24 保持架
25 滚珠槽

Claims (10)

1.一种滚珠丝杠传动装置(1、16)，所述滚珠丝杠传动装置具有安置在螺杆(2)上的滚珠丝杠螺母(4)以及设在所述螺杆(2)和所述滚珠丝杠螺母(4)上的、互补的滚道(3、5)，在所述滚道中安置被容置在保持架(6、17、24)中的滚珠和用于产生回复力的至少一个弹簧件(9、14、18)，其特征在于，在所述保持架(6、17、24)和所述至少一个弹簧件(9、18)之间安置滚珠(11、21)。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，在所述保持架(6、17、24)和所述至少一个弹簧件(9)之间安置的滚珠(11、21)的直径被如此大地选择，使所述滚珠是被支承的滚珠。
3.根据权利要求1所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，在所述保持架和所述至少一个弹簧件之间安置的滚珠的直径被如此小地选择，使所述滚珠不是被支承的滚珠。
4.根据前述权利要求中任一项所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，所述保持架(6、17、24)具有至少一个与在所述保持架(6、17、24)和至少一个弹簧件(9、18)之间安置的滚珠(11、21)的外轮廓相适配的凹形的支承面(12)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，所述滚珠丝杠传动装置具有至少两个弹簧件(9、14、18)，所述至少两个弹簧件被这样安置，使它们产生彼此相反定向的回复力。
6.根据前述权利要求中任一项所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，所述滚珠丝杠传动装置具有至少两个轴向彼此错移安置的弹簧件(9、18)，它们被这样安置，使它们产生在相同方向上作用的回复力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，弹簧件(9、14、18)的长度在所述滚道(3、5)的半周长至大约四分之三周长之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，或者这样地设置在所述螺杆(2)中的滚道(3)，使在所述保持架(6、17、24)中容置的滚珠保持在所述螺杆的滚道中，或者这样地设置在所述滚珠丝杠螺母(4)中的滚道(5)，使在所述保持架(6、17、24)中容置的滚珠保持在所述滚珠丝杠螺母的滚道中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，所述保持架(6、17、24)具有或者径向向内错移的滚珠槽(7)、或者径向向外错移的滚珠槽(7)。
10.一种机电执行器，所述机电执行器具有根据权利要求1-9中任一项所述的滚珠丝杠传动装置(1、16)和电驱动发动机，所述电驱动发动机或者与螺杆(2)或者与滚珠丝杠螺母(4)连接。
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