CN107646083B - 滚珠丝杠传动装置 - Google Patents

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Abstract

一种滚珠丝杠传动装置，其包括：螺杆(2)，所述螺杆具有在其外表面上构成的滚珠滚动槽(3)；和设置在螺杆(2)上的螺母(4)，所述螺母具有在其内表面上构成的滚珠滚动槽(3)，其中两个滚珠滚动槽(3，5)互补成滚珠通道(6)；以及多个设在滚珠通道(6)中的滚珠(7)，经由所述滚珠，螺母(4)在螺杆(2)上被引导，其中在螺母(4)上设置有多个偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)，经由所述偏转体，滚珠(7)能够从滚珠通道(6)的一个部段中转移到滚珠通道(6)的相邻的部段中，其中偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)沿通道环周方向观察以彼此错开角部段的方式设置，其中偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)关于对于全部偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)均相同的物体点以彼此错开490°的方式定位。

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，其包括：螺杆，所述螺杆具有在其外表面上构成的滚珠滚动槽；和设置在螺杆上的螺母，所述螺母具有在其内表面上构成的滚珠滚动槽，其中两个滚珠滚动槽互补成滚珠通道；以及多个设在滚珠通道中的滚珠，经由所述滚珠，螺母在螺杆上被引导，其中在螺母上设置有多个偏转体，经由所述偏转体，滚珠能够从滚珠通道的一个部段中转移到滚珠通道的相邻的部段中，其中偏转体沿通道环周方向观察以彼此错开角部段的方式设置。
背景技术
滚珠丝杠传动装置通常用于将转动运动转换成移动(平移)。对此，丝杠或螺母与驱动器，例如电动马达，必要时经由连接在其之间的传动装置连接。当丝杠通过驱动器转动时，螺母轴向地，即沿丝杠的纵向方向移动，所述螺母经由设置在滚道中的滚珠与丝杠连接。替选地，驱动器也能够与螺母耦联，使得螺母通过驱动器置于旋转，随后丝杠轴向地通过螺母移动。
通常，在螺母处设置有多个偏转体，所述偏转体用于滚珠的移位。滚珠经由入口进入到偏转体中，穿过相应的通道中的偏转体并且经由出口离开进入滚珠通道的相邻的部段中。因此，形成闭合的滚珠回路。
通常，将多个偏转体设置在螺母上，使得得到多个单独的滚珠回路。滚珠回路环绕大约360°，这就是说，滚珠经由偏转体从一个通道部段直接地转移到相邻的通道部段中。
例如从DE 100 22 715 A1中已知这种类型的滚珠丝杠传动装置。在那里的偏转体的设置使得所述偏转体沿通道环绕方向观察彼此错开540°设置。这就是说，一个偏转体在1.5个通道螺旋之后跟随之前的偏转体。因此，轴向地观察，尤其在四个偏转体或滚珠回路的情况下，在减小沿环周方向的负荷分布中的差异方面，该设置是有利的。因此，在该设计方案中，轴向地观察，各两个偏转体位置相同地设置。
发明内容
本发明所基于的目的是：提出一种相对于此改进的滚珠丝杠传动装置，所述滚珠丝杠传动装置提供尽可能均匀的负荷分布。
为了实现所述目的，在开始提出的类型的滚珠丝杠传动装置中根据本发明提出：偏转体关于对于全部偏转体均相同的物体点以彼此错开490°的方式定位。
在根据本发明的滚珠丝杠传动装置中，偏转体在通道环周方向上，即沿着滚珠通道观察，彼此错开490°设置。在轴向视图中，从中得到130°的环周偏移。如果例如设有四个偏转体，那么第一偏转体在纯轴向观察中位于0°位置处，第二偏转体位于130°位置处，第三偏转体位于260°位置处并且第四偏转体位于390°位置处。这就是说，多个偏转体轴向观察不彼此对齐，而是每个偏转体相对于所有其他偏转体设置在环周错开的位置处。
每个经由一个偏转体限定的滚珠回路在大约360°上延伸。在滚珠回路之内，滚珠以更大的角范围在滚珠通道中被引导，即是承载负荷的，而所述滚珠在小得多的角范围上在偏转体中被引导，即不受负荷。因为现在根据本发明，偏转体在位置方面错开，即在位置方面沿轴向观察不重合，因此滚珠回路的角范围相应地错开，在所述滚珠回路中滚珠在滚珠通道中是承载负荷的。通过从偏转体的根据本发明的定位中得出的错位，得到极其均匀的负荷分布，因为在例如四个滚珠回路中在每个轴向位置处存在承载负荷的滚珠。这就是说：轴向负荷极其均匀地能够分布到承载负荷的滚珠上，使得不造成局部的负荷峰值。
此外，由于承载负荷的滚珠的从偏转体的定位中得出的分布而引起：滚珠在相应的滚珠回路中的赫兹挤压同样非常均匀，在所述通道回路中滚珠分别具有与丝杠和螺母的滚珠滚动槽的点接触。这也从如下情况中产生，即在承载负荷的角范围之内由于极其均匀的负荷分布使得全部滚珠负载，这就是说：没有滚珠在该区域中不受负荷。
此外，根据本发明的该布置几何特征或者说分布的其他优点是：作用于螺母上的可能的横向力能够围绕整个螺母环周极其均匀地被吸收。这就是说，与可能的横向力从哪个方向作用于螺母上无关，负荷吸收是极其均匀的。
尤其有利地，伴随有极其均匀的负荷分布和同样均匀的赫兹挤压，使用寿命也得到改善，所述使用寿命与例如从开始提出的现有技术中的之前已知的解决方案相比能够得到提高。因为由于更均匀的负荷分布，滚珠在任何位置处都不过度地受到负荷。
在本发明的改进形式中能够提出：偏转体的入口的位置轴向地观察相对于相邻的错开的偏转体的出口的位置在环周上错开一定角范围，使得两个相邻的偏转体的转移路线轴向观察彼此不重叠。偏转体将滚珠从一个通道部段转移到相邻的通道部段中。回引通道强制性地一定程度倾斜于螺母纵轴线伸展，使得因此滚珠以错开相应角度的方式从一个通道部段引入到另一通道部段中。所述角度与相应的偏转体上的入口和出口的位置相关。角度不应过大，以便角度范围尽可能地大，滚珠以所述角度范围处于滚珠通道中，因此是承载负荷的。
现在，入口和出口优选定位成，使得两个相邻的偏转体的转移路线轴向地观察不重叠。因此，轴向地观察，得出一个偏转体的入口相对于相邻的偏转体的出口在环周上的错位。因此，入口和出口的位置有意地不同重合，更确切地说，在此也存在相应的错位，使得偏转路线轴向地观察彼此不重合。
所述角度范围，即错位，应在5°至20°之间。该数值例如与入口和出口的相应的中点相关。优选地，角范围在10°至15°之间。
滚珠在偏转体中错开的角度应在100°至120°之间，例如又相对于相应的入口和出口的中点。从中得出：滚珠承载负荷地容纳在滚珠通道中的角部段在240°至260°之间。
优选地，设有至少四个偏转体，所述偏转体如已经描述的那样环周上彼此错开各130°地定位。具有四个偏转体的滚珠丝杠传动装置的设计方案是尤其有利的。
附图说明
下面，根据实施例参考附图阐述本发明。附图是示意图并且示出：
图1示出根据本发明的滚珠丝杠传动装置的立体图，
图2示出图1的滚珠丝杠传动装置的纵截面图，
图3示出不同的剖平面中的贯穿图3中同样示出的螺母的多个剖视图，和
图4示出用于描述各个偏转体和位置的图表。
具体实施方式
图1示出根据本发明的滚珠丝杠传动装置1，所述滚珠丝杠传动装置包括：螺杆2，所述螺杆具有在其外表面上构成的滚珠滚动槽3，所述滚珠滚动槽螺纹状地沿着螺杆2延伸。滚珠丝杠传动装置1还包括螺母4，所述螺母具有在其内表面上构成的滚珠滚动槽5(参见图2)。螺杆2和螺母4的两个滚珠滚动槽3和5彼此互补以形成滚珠通道6，所述滚珠通道在螺杆2和螺母4之间伸展。在滚珠通道6中容纳多个滚珠7，经由所述滚珠，螺母4以已知的方式在螺杆2上被引导。
在所示出的实例中，在螺母4处总共四个偏转体8容纳在相应的、在螺母侧构成的凹部9中。所述偏转体8以已知的方式具有入口和出口，通道在所述入口和出口之间延伸。所述入口和出口用于将滚珠7从滚珠通道6的一个部段转移到滚珠通道6的相邻的部段中。因为如所描述的那样设有四个偏转体8，所以形成总共四个滚珠排，所述滚珠排沿着滚珠通道的大约360°的螺旋伸展并且所述滚珠排中的一部分处于滚珠通道6本身中，因此必然是承载负荷的，而另一部分直线地移位，即容纳在相应的偏转体8中。在运行中，因此当螺杆2相对于螺母4旋转时，滚珠连续地经由偏转体8的相应的入口进入到偏转体中，而同时相应的滚珠经由相应的偏转体的出口再次返回到滚珠通道中。因此，得到总共四个连续的滚珠回路。这种滚珠丝杠传动装置的基本结构以及其功能和移位的功能是充分已知的。
图3示出没有偏转体8的螺母4的视图，使得可见相应的凹部9。示出具有相应的轴线X、Y、Z的坐标系。此外，在图3中示出贯穿螺母4的四个剖面图，所述剖面图位于不同的平面中，并且沿分别相反的观察方向示出相应的剖视体。根据该剖视图，一方面可见在相应的平面中剖开示出的凹部9，以及相应的、与凹部“相关联的”滚珠排，所述滚珠排分别包括多个滚珠7。因为显然在每个凹部中分别设置有一个偏转体8，所以相应的滚珠排显然与相应的偏转体相关联并且经过所述偏转体。相应的凹部和列彼此相关联并且轴向依次地且彼此间隔开地设置。为了区分，第一滚珠排用7.1表示，并且相关联的凹部用9.1表示，下一滚珠排用7.2表示并且凹部用9.2表示，又随此之后的滚珠排用7.3表示并且凹部用9.3表示，以及最后的滚珠排用7.4表示并且相关联的凹部用9.4表示。
左侧示出的第一剖视图位于平面YZ中。在该视图中，第一滚珠排7.1通过虚线表示的滚珠的图表明。所属的凹部9.1位于平面ZX和-YZ中的两个剖视图中。所述凹部必然位于与滚珠排7.1相同的平面中，因为如所描述的那样使滚珠移位的偏转体8安置在凹部中。
左侧的第二剖视图位于平面ZX中并且示出第二滚珠排7.2。相关联的凹部9.2的相应的部分剖视图位于剖视图YZ、-YZ和-ZX中。所述凹部显然又位于第二滚珠排7.2的平面中。
平面YZ中的第三剖视图示出第三滚珠排7.3。相关联的凹部9.3在平面图YZ、ZX和-ZX中以相应的部分剖视图示出。
最后，在剖平面图-ZX中示出第四滚珠排7.4，所属的凹部9.4示出平面视图ZX和-YZ。
根据本发明，凹部9.1-9.4进而相应的偏转体以限定的方式彼此错开地设置。沿通道环绕方向观察，偏转体8相对于对于全部偏转体8而言相同的物体点彼此错开490°定位。因此，纯轴向观察，偏转体分别彼此错开130°。在图4中示出相应的设置。为了概览，相应的偏转体以不同的半径示出，所述偏转体显而易见分别位于相同的半径上。
示出四个偏转体8.1、8.2、8.3和8.4。每个偏转体8.1-8.4示出具有中点10.1、10.2、10.3、10.4，所述中点例如为精确的中点，所述精确的中点从偏转体的纵向和横向扩展中得出。该相应的中点仅选择作为参考点，以便允许根据本发明的定位或者说相应的角错位。
在根据图4的图中，偏转体8.1的中点10.1定位在0°。
后续的第二偏转体8.2的中点10.2明显以相对于第一偏转体8.1的中点10.1错开130°的方式设置。环周方向上的该130°的错位在纯轴向观察中得出。如果跟随滚珠通道6，那么中点10.2沿着滚珠通道相对于中点10.1精确地错开490°，即错开滚珠通道6的1.36个螺旋。
以相应的方式，轴向地观察，第三偏转体8.3的中点10.3相对于偏转体8.2的中点10.2错开130°地定位。沿着滚珠通道又存在490°的错位。
最后，轴向地观察，第四偏转体8.4的中点10.4相对于偏转体8.3的中点10.3错开130°地定位，这在此也对应于490°的滚珠通道回路。
在图4中还示出相应的偏转体8.1-8.4的环周长度，即相应的角度，偏转体8.1-8.4以所述相应的角度延伸。在所述偏转体的相应的端部的区域中存在各一个开口，所述开口根据转动方向是入口或出口。
每个偏转体8.1-8.4以大约115°延伸。从图4中可见，两个相邻的偏转体不重叠。更确切地说，两个相邻的偏转体的相应的端部以错开一定角度范围的方式定位。该角度范围，即环周错位，在偏转体8.4的环周延伸中大约为15°，如这借助虚线可见。因为在偏转体的确装入凹部中且借助相应的进入部段和离开部段接合到滚珠通道6的区域中之后，偏转体显然具有一定深度，所以径向向内观察，角范围略下降，其中所述进入部段和离开部段限定入口和出口。尽管如此，各两个轴向相邻的偏转体仍总是设置成，使得其轴向观察不彼此重叠。
因为相应的入口和出口连接到偏转体8.1-8.4的外端部上，因此两个相邻的偏转体的相应的相邻的开口相应地也在环周上彼此错开。
从图4中还可见，从偏转体的几何特征中得出，滚珠在偏转体中错开的角度大约为115°。这又表示：滚珠沿着大约245°的通道部段容纳在滚珠通道6中，因此必然承载负荷地环绕。
由于偏转体的根据本发明的490°的定位，因此对此也参见图4，得出：作用于滚珠上的轴向负荷的最佳的负荷分布。因此，通过相邻的偏转体彼此不重叠，滚珠在环周上最佳地分布，使得轴向负荷在环周上极其均匀地分布到用于承载的滚珠上。由于该极其均匀的负荷分布，处于滚珠通道中的全部滚珠也总是受到负荷，而没有滚珠不受负荷。这引起与滚珠滚动槽点接触的滚珠的赫兹挤压同样是均匀的。
最后，均匀的负荷分布和均匀的赫兹挤压引起显著地提高使用寿命。从偏转体的根据本发明的分布进而也从承载负荷的滚珠在滚珠通道中的分布中还得出：根据本发明的滚珠丝杠传动装置也能够极其均匀地吸收横向力，而与该力在哪个环周位置处作用无关。因为在每个环周位置处，设有相应数量的承载负荷的滚珠，所述滚珠能够吸收横向负荷。因此，根据本发明的滚珠丝杠传动装置1不仅在轴向负荷的均匀的吸收或者说分布方面是最佳的，而且也在横向负荷的均匀的吸收方面是最佳的。
附图标记列表
1 滚珠丝杠传动装置
2 螺杆
3 滚珠滚动槽
4 螺母
5 滚珠滚动槽
6 滚珠通道
7 滚珠
7.1-7.4 滚珠排
8 偏转体
8.1-8.4 偏转体
9 凹部
10.1-10.4 中点

Claims (5)

1.一种滚珠丝杠传动装置，包括：螺杆(2)，所述螺杆具有在其外表面上构成的滚珠滚动槽(3)；和设置在所述螺杆(2)上的螺母(4)，所述螺母具有在其内表面上构成的滚珠滚动槽(5)，其中两个滚珠滚动槽(3，5)互补成滚珠通道(6)；以及多个设在所述滚珠通道(6)中的滚珠(7)，经由所述滚珠，所述螺母(4)在所述螺杆(2)上被引导，其中在所述螺母(4)上设置有多个偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)，经由所述偏转体，所述滚珠(7)从所述滚珠通道(6)的一个部段中能够转移到所述滚珠通道(6)的相邻的部段中，其中所述偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)沿通道环周方向观察以彼此错开角部段的方式设置，其特征在于，所述偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)关于对于全部偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)而言均相同的物体点以彼此错开490°的方式定位，并且所述滚珠(7)在所述偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)中错开的角度在100°至120°之间。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)的入口的位置轴向地观察相对于相邻的错开的偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)的出口的位置在环周上错开一定角范围，使得两个相邻的偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)的转移路线轴向观察彼此不重叠。
3.根据权利要求2所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，所述角范围在5°至20°之间。
4.根据权利要求3所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，所述角范围在10°至15°之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的滚珠丝杠传动装置，其特征在于，设有至少四个偏转体(8，8.1，8.2，8.3，8.4)。
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