CN107923501B - 滚珠丝杠 - Google Patents

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Abstract

一种滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括：丝杠(2)，所述丝杠具有至少一个外部的球槽(3)；和螺母(4)，所述螺母具有至少一个内部的球槽(5)，所述球槽(3，5)补充成球通道(6)，在所述球通道中容纳球(7)，经由所述球相对于螺母(4)引导丝杠(2)，其中在螺母(2)的球槽(5)中引入至少一个径向闭合的凹槽(8)，在所述凹槽中容纳有转向元件(9)，用于使在球槽(5)中行进的球(7)转向，其中螺母(4)具有在其外侧上设置的外转向装置(20)，所述外转向装置在轴向上位于构成为单转向元件的转向元件(9)的前方，所述外转向装置接合到螺母(4)中的两个径向开口(22)中，并且经由所述外转向装置，球(7)轴向错开。

Description

滚珠丝杠
技术领域
本发明涉及一种滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括：丝杠，所述丝杠具有至少一个外部的球槽；和螺母，所述螺母具有至少一个内部的球槽，所述球槽补充成球通道，在所述球通道中容纳球，经由所述球相对于螺母引导丝杠，其中在螺母的球槽中引入至少一个径向闭合的凹槽，在所述凹槽中容纳有转向元件，用于使在球槽中行进的球转向。
背景技术
滚珠丝杠通常用于，将转动运动转换成移动(平移)。对此，螺杆或螺母与驱动器、尤其电动机必要时经由中间连接的传动机构连接。当螺杆通过驱动器转动时，螺母轴向地、即沿螺杆的纵向方向移动，所述螺母经由设置在滚道中的球与螺杆连接。如果螺母相反与驱动器耦联并且经由其转动，那么螺杆轴向地通过旋转的、然而位置固定的螺母移动。
通常，在螺母上设置有多个转向体，所述转向体用于移置球。对此，螺母具有多个、通常沿环周错开的开口，在所述开口中插入通常由塑料制成的转向体。在球通道中在丝杠和螺母之间行进的球经由进口进入到转向体中，在相应的通道部段或引导部段中穿过转向体，并且经由出口离开到球通道的相邻部段中。因此形成闭合的球滚道。
如果驱动螺母，那么所述螺母以适当的方式支承或与驱动器耦联。因为螺母壁部经由开口在多个部位上中断，柱形环在外侧安置到螺母上，经由所述柱形环进行支承，其中在所述开口中容纳有转向体。替选地，螺母也轴向地相应延长地构成，以便在延长的区域中实现用于驱动的支承或耦联可行性。
从DE 10 2013 106 814 A1和DE 81 08 413 U1中已知一种滚珠丝杠，其中螺母设有内部的凹部，在所述凹部中设置有长形的、在螺母侧的球槽的多个圈上延伸的转向元件，所述转向元件具有多个彼此相邻设置的转向部段。对使用这种转向元件替选地，也可行的是，多个单独的转向元件轴向并排地设置。在从DE 10 2013 106 814 A1中已知的传动装置中，转向元件经由固定螺丝固定，所述固定螺丝穿过螺母拧入到转向元件中。在DE 81 08413 U1中的传动装置中，凹部以及转向元件设计成，使得球部分地由凹槽底部引导，这就是说，所述球直接在凹槽底部上行进。因为在该传动设计方案中，螺母侧的球槽经由长形的凹部中断，没有实现在各个球排上的最优的负荷分布。尤其当滚珠丝杠被加载横向力时，这负面地作用。
发明内容
本发明基于下述问题，提出一种相对于此改进的滚珠丝杠。
为了解决所述问题，在开始提到类型的滚珠丝杠中根据本发明提出，螺母具有在其外侧上设置的外转向装置，所述外转向装置在轴向上位于构成为单转向元件的转向元件前方，所述外转向装置接合到螺母中的两个径向的开口中，并且经由所述外转向装置，球轴向移位。
根据本发明的滚珠丝杠在螺母侧的特征在于，将单转向元件与外转向装置组合。优选设置在螺母的端部的区域中的单转向元件容纳在径向闭合的凹槽中。这就是说，在该区域中得到螺母的闭合的外侧，这实现在该区域中或与此相邻地一体化地构成相应的轴承几何结构或驱动几何结构。经由单转向装置，即在此限定的单独的球排，在横向力作用时实现非常好地支撑螺母，由此在外转向装置中应用的主转向装置的球在该情况下被卸载。
在单转向装置上轴向观察尽可能近地相邻地连接有外转向装置，所述外转向装置实现轴向移置长的第二球排的球。对此，螺母具有两个径向的开口，外转向装置分别借助相应的接合部段接合到所述开口中，以便容纳来自球通道中的球并且引入到外转向装置的移置通道中或从其中再次引入到球通道中。螺母的球槽在该区域中——除了两个径向的开口之外——不中断，这就是说，将负荷非常好地分布到所述主转向装置的长的球排的球上。
整体上，至少一个这种单转向装置与至少一个外转向装置的根据本发明的组合提供多个优点。一方面，实现将负荷非常好地、均匀地分布到球的基本上承载螺母的各个球排上，即经由外转向装置转向的球上。另一方面，经由具有径向闭合的凹槽的单转向装置实现在螺母外侧上构成一体化的轴承几何结构或驱动几何结构，并且同时可能在运行时经由此输入的横向力经由单转向装置的单独的球排支撑，使得外转向装置的球被卸载。
优选地，凹槽的轴向位置至少部分地与用于支承螺母的轴承几何结构的轴向位置或用于驱动螺母的驱动几何机构的轴向位置重合，所述轴承几何结构在螺母的外侧上一体化地构成。因为螺母的外侧在单转向装置的区域中由于构成凹槽如描述的那样是闭合的，可行的是，在其上构成一体化的轴承几何结构或驱动几何结构。所述轴承几何结构或驱动几何结构根据本发明定位成，使得所述轴承几何结构或驱动几何结构至少部段地、必要时也完全地与单转向装置的凹槽的轴向位置重合，即因此得到径向观察的遮盖。因此，螺母能够轴向观察短地构成。有利地不需要螺母的对此迄今需要的轴向延长。实现关于螺母的非常紧凑的构造。
在螺母外侧上一体化地构成的轴承几何结构优选是转动支承螺母的支撑轴承的滚动体滚道。这就是说，最后在螺母外侧上一体化地成型经由滚动体滚面形成的支撑轴承内环。
一体化地构成的驱动几何结构例如能够是齿环，所述齿环在螺母外侧上成型。所述齿环例如能够用于接合驱动小齿轮，或者用于接合齿带，即不同的驱动元件，借助所述驱动元件驱动螺母。
根据本发明的一个适当的改进方案，经由单转向元件转向的球的直径小于经由外转向装置转向的球的直径。因此使用不同的球类别，这就是说，单转向装置的球排的球的直径最小地小于外转向装置的球排的球，其中直径差异处于几微米的范围中。这就是说，在常规运行中，即没有横向力作用于螺母时，单转向装置的球排的球空载地行进，即没有摩擦地行进，仅外转向装置的长的球排的球承载。当横向力作用时，即当因此出现螺母相对于螺杆的轻微翻转时，单转向装置的球才承载，由此将主转向装置卸载，因此即受到保护免于过载。
根据另一适当的本发明设计方案能够提出，构成有凹槽的环周位置和设有开口的环周位置不同。这就是说，凹槽和开口轴向观察不相互完全重合，即不对准，使得得到改进的负荷分布。也能够考虑的是，外转向装置的两个开口在不同的环周位置上构成，即同样轴向观察不完全重合地定位。
转向元件在凹槽中相应地固定。除了将转向元件在凹槽中经由粘接连接进行固定的可行性之外，转向元件在凹槽中的夹紧固持是优选的。因为凹槽在其接合到螺母的球槽中之后也被轴向地限界，所以转向元件的相应的夹紧固持是容易可行的。
尽管对于这种夹紧固持能够在几何形状方面观察相应地设计转向元件的尺寸，使得在装配螺母时将所述转向元件相应固定地压入到凹槽中，本发明的一个适当的改进方案提出，在一侧上或两侧上设有至少一个弹性的夹紧部段，所述夹紧部段夹紧地贴靠在对凹槽轴向限界的壁上。经由这种弹性元件，确保相应地夹紧转向元件，所述弹性元件例如能够构成为侧向突出的弹簧舌。如果仅设有这种夹紧元件，那么所述夹紧元件借助相应的预紧力贴靠在凹槽壁上，转向元件借助其元件体贴靠在相对置的凹槽壁上。如果在两侧上设有相应的夹紧部段，那么所述夹紧部段分别在相应的预紧力下贴靠在相对置的凹槽壁上。
凹槽的宽度本身能够轴向来看朝向凹槽底部扩宽。这就是说，凹槽至少部段地以底切的方式构成，这例如能够通过朝向凹槽底部的梯形的扩宽实现。因为转向元件如描述的那样优选夹紧地容纳在凹槽中，所以经由所述底切的凹槽几何形状也实现良好地径向固定转向元件。
在本发明的改进方案中，转向元件能够具有两个沿环周方向伸展的定心部段，所述定心部段接合到球槽的相邻部段中。经由所述定心部段，实现转向体相对于螺母的球槽的精确定位。当转向元件配设有一个或两个弹性的夹紧部段时，这种定心部段然而不是强制需要的，因为轴向定心经由所述夹紧部段也是可行的。
为了能够将螺母更短地构成，本发明的一个改进方案提出，至少一个凹槽在螺母的端侧上是敞开的并且具有局部的径向的凹陷部，转向元件的径向突出部接合到所述凹陷部中。这就是说，凹槽直接连接于螺母端侧设置并且朝向端侧是敞开的，即仅在一侧上轴向观察是闭合的。为了轴向地固定转向元件，凹槽具有局部的径向的凹陷部，使得朝向端侧构成相应的贴靠接片。转向元件的相应的径向的突出部形状配合地和/或力配合地接合到所述径向的凹陷部中。所述突出部贴靠在贴靠接片上，使得转向元件又被轴向固定。此外转向元件本身在螺母的端侧上敞开。
对凹槽底部中的这种局部的径向的凹陷部和在转向元件上的相应的突出部的构成方案替选地，也能够考虑的是，在螺母上在端侧的区域中设置环形的保持元件，即一种卡环或类似物，所述保持元件将在端侧上敞开的凹槽闭合并且将转向元件轴向地固定。在该情况下，没有相应地构成凹槽和转向元件，而是仅构成用于环形的保持元件的相应的固定可行性、例如下沉的槽或孔或类似物，其中保持槽或孔优选引入到螺母的端侧中，借此转向元件又最后能够在端侧地设置。
这种根据本发明的滚珠丝杠尤其作为机电执行器的一部分是有利的，例如有利于机动车的转向，在所述机动车中在结构空间相同的情况下需要提高的承载能力。
附图说明
下面根据实施例参照附图阐述本发明。附图是示意图并且示出：
图1示出具有单转向装置和外转向装置的根据本发明的滚珠丝杠的子剖面图，
图2示出图1中滚珠丝杠的立体图，其具有轴向固定单转向元件的第一变型形式，
图3示出根据本发明的滚珠丝杠的第二实施方式的立体图，其具有轴向固定单转向元件的第二变型形式，
图4示出贯穿图3中的螺母的纵剖面图，
图5示出容纳到螺母中的单转向元件的细节图，
图6示出图5中的转向元件的端面视图，和
图7示出图5中的转向元件的侧视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的滚珠丝杠1，所述滚珠丝杠包括：丝杠2，所述丝杠具有在其外侧上构成的球槽3；以及螺母4，所述螺母在此以剖开的方式示出，所述螺母具有在其内侧上构成的球槽5。球槽3和5以已知的方式补充成环绕的球通道6，球7在所述球通道中行进。
在螺母4的内侧上，即在球槽5中构成有凹槽8，在所述凹槽中容纳有转向元件9，所述转向元件用于将球7从一个通道部段转向到相邻的通道部段中，使得构成环绕的闭合的球排。转向元件9构成为单转向元件，借助所述单转向元件，球7从一个通道部段经由螺纹肩移置到直接相邻的通道部段中。
凹槽8是径向闭合的。这能够实现在螺母4的外侧上在示出的示例中一体化地构成轴承几何结构10，在此呈滚动体滚槽11的形式，所述轴承几何结构形成支撑轴承12的内滚动环，经由所述支撑轴承将螺母相对于周围构件支撑或将螺母经由此支承在周围构件上。支撑轴承12包括外环13以及球14，所述球在滚动体滚槽11中和在外环13上的相应的滚槽15中行进。
凹槽8本身轴向观察与螺母4的端侧16相邻地设置。为了轴向固定转向元件9，在该实施例中，凹槽设有局部的、径向的凹陷部17，而转向元件具有径向的突出部18，所述突出部接合到凹陷部17中。经由此，实现轴向的固定，因为突出部18形状配合地和/或力配合地接合到凹陷部17中。所述设计方案尤其在如下情况下是适宜的：如在此的那样，凹槽8轴向观察在端侧16上是敞开的。因为在该情况下凹槽8仅在内侧上经由凹槽壁19限界，而所述凹槽在端侧16上敞开。为了防止脱落，使用经由凹陷部17连同突出部18的固定。
如图1示出的，支撑轴承12或一体化构成的轴承几何结构10径向地位于凹槽8或转向元件9之上，这就是说，轴向位置在此重合。可能的经由支撑轴承12输入到丝杠2上的横向负荷因此在朝向周围环境支撑螺母的所述区域中经由单转向装置的球排吸收，并且经由此使在丝杠2上引导螺母4的球排在该情况下卸载。在此优选地，单转向装置的球7、即经由转向元件9转向的球7在直径方面最小化地小于在丝杠2上引导螺母4的球7。这引起，球7在单转向装置的区域中无摩擦地无负载行进，只要不出现横向力。因此，仅主转向装置的球7承载，对此随后还涉及。仅在横向负荷情况下，单转向装置的球7也承载和支撑螺母4。
滚珠丝杠1还具有外转向装置20，所述外转向装置包括外转向元件21，所述外转向元件通常由两个单独的元件部段21a和21b构成，所述元件部段以适当的方式力配合地和/或形状配合地彼此连接。外转向元件21包围螺母4。所述螺母具有两个径向的开口22(对此例如参见图4)，外转向元件21的相应的引入和引出部段23接合到所述开口中。经由所述引入和引出部段，容纳来自球通道6中的球7并且输送到外转向装置21的转向通道24中或者从转向通道24回置到球通道6中。经由所述外转向装置可行的是，将球7轴向移置经过多个螺纹圈，使得得到多重环绕的球排，所述球排承载螺母4。由于外转向装置，螺母4的球槽5不中断，使得得到在整个球7之上的非常好的负荷分布。
可见地，根据本发明的滚珠丝杠1一方面提供在主转向装置的区域中、即在承载螺母4的外转向装置20的区域中实现均匀的负荷分布，因为螺母4的球槽5不中断。同时，单转向装置的构成方案提供在螺母外侧上的不穿通的区域上构成轴承几何结构或还有驱动几何结构、例如齿部几何结构的可行性，所述轴承几何结构或驱动几何结构用于支承或驱动螺母，而在此不在螺母侧设置附加的构件。
在图1中示出轴承几何结构10的呈滚动体滚槽11的形式的构成方案。在另一螺母端部上构成或设有驱动几何结构25，例如安置到螺母上的齿环，齿带或类似物与所述齿环啮合。
图2示出滚珠丝杠1的端面视图，其中单转向装置的转向元件9以不同于针对图1描述的方式轴向固定。凹槽8在此也是轴向敞开的，然而不设有凹陷部。更确切地说，在此经由环形的固定元件26进行轴向固定，所述固定元件轴向观察搭接端侧16上的转向元件9。固定元件26、在此例如由金属线构成的固定元件借助其两个端部27接合到孔28中，使得其是固定的。
图3和4与此相对地示出轴向固定转向元件9的第三设计方案。在那里的滚珠丝杠1中，凹槽8同样轴向观察是敞开的。为了轴向固定，在此也设有环形的固定元件26，所述固定元件在此然而构成为更宽的固定环，所述固定环参见根据图4的剖面图插入到相应的保持槽29中，所述保持槽构成在端侧16上。所述固定环参见图3同样搭接转向元件9，使得所述转向元件是轴向固定的。这种固定环能够同时也承担油脂刮擦器或覆盖件的功能。为了使所述固定环旋转固定，能够在螺母4上设有小的孔或凹部，固定环的相应的固定部段接合到所述孔或凹部中。
转向元件9本身以放大图在图5-7中示出。所述转向元件具有真正的转向体30，在所述转向体上构成有两个进入和离开部段31，所述进入和离开部段分别通到球槽5中并且能够实现球7的进入和离开。在进入和离开部段31上连接有引导或通道部段32，所述引导或通道部段卷绕地伸展并且实现将球7从一个球槽部段移置到相邻的球槽部段中。
转向体30此外具有两个定心部段33，所述定心部段用于将转向元件9轴向地定心在球槽5中。定心部段33同样接合到球槽5中。参见图7，当然它们相应于球槽的形状弯曲地构成。
为了将转向元件8夹紧固定在凹槽8中，在示出的示例中，在转向元件8的两侧上构成有弹性的夹紧部段34，所述夹紧部段例如参见图6和7构成为弹性的弹簧舌。弹簧舌在插入时卡接到优选底切的凹槽端部19之后，只要凹槽8在两侧经由这种凹槽壁19闭合。这种在两侧闭合的凹槽的横截面能够梯形地朝向凹槽底部扩宽。
当然仅在如下情况下需要构成两个这种夹紧部段34：凹槽在两侧经由轴向的凹槽壁19闭合。如果凹槽8在端侧是敞开的，如在之前描述的实施例中示出的那样，那么仅在一侧上构成相应的弹性的夹紧部段34，在另一侧上经由相应的固定元件或例如由凹陷部和突出部构成的组合进行固定，如针对图1描述的那样。
转向元件9还有外转向元件21的元件部段21a、21b优选由塑料制成。固定元件26优选由金属构成，例如在根据图2的实施方式中呈金属线的形式，或者在根据图3和4的实施方案的情况下由金属板构成。
附图标记列表
1 滚珠丝杠
2 丝杠
3 球槽
4 螺母
5 球槽
6 球通道
7 球
8 凹槽
9 转向元件
10 轴承几何结构
11 滚动体滚槽
12 支撑轴承
13 外环
14 球
15 滚槽
16 端侧
17 凹陷部
18 突出部
19 凹槽壁
20 外转向装置
21 外转向元件
21a 元件部段
21b 元件部段
22 开口
23 引出部段
24 转向通道
25 驱动几何结构
26 固定元件
27 端部
28 孔
29 保持槽
30 转向体
31 离开部段
32 引导或通道部段
33 定心部段
34 夹紧部段

Claims (10)

1.一种滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括：丝杠(2)，所述丝杠具有至少一个外部的球槽(3)；和螺母(4)，所述螺母具有至少一个内部的球槽(5)，所述球槽(3，5)补充成球通道(6)，在所述球通道中容纳球(7)，其中在所述螺母(4)的所述球槽(5)中引入至少一个径向闭合的凹槽(8)，在所述凹槽中容纳有转向元件(9)，用于使在球槽(5)中行进的球(7)转向，
其特征在于，
所述螺母(4)具有在其外侧上设置的外转向装置(20)，所述外转向装置在轴向上位于构成为单转向元件的转向元件(9)的前方，所述外转向装置接合到螺母(4)中的两个径向开口(22)中，并且经由所述外转向装置，球(7)轴向移位。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，
其特征在于，
所述凹槽(8)的轴向位置至少部分地与用于支承所述螺母(4)的轴承几何结构(10)的轴向位置或与用于驱动所述螺母的驱动几何结构的轴向位置重合，所述轴承几何结构或所述驱动几何结构在所述螺母(4)的外侧上一体化构成。
3.根据权利要求2所述的滚珠丝杠，
其特征在于，
所述轴承几何结构(10)是转动支承所述螺母(4)的支撑轴承(12)的滚动体滚槽(11)，并且所述驱动几何结构是齿环。
4.根据上述权利要求中任一项所述的滚珠丝杠，
其特征在于，
经由所述转向元件(9)转向的球(7)的直径小于经由所述外转向装置(20)转向的球的直径。
5.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，
其特征在于，
构成有所述凹槽(8)的环周位置与设有所述开口(22)的环周位置不同。
6.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，
其特征在于，
所述转向元件(9)夹紧地保持在所述凹槽(8)中。
7.根据权利要求5所述的滚珠丝杠，
其特征在于，
在所述转向元件(9)上在一侧或两侧上设有至少一个弹性的夹紧部段(34)，所述夹紧部段夹紧地贴靠在对所述凹槽(8)轴向限界的壁(19)上。
8.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，
其特征在于，
所述转向元件(9)具有两个沿环周方向伸展的定心部段(33)，所述定心部段接合到所述球槽(5)的相邻部段中。
9.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，
其特征在于，
所述凹槽(8)在所述螺母(4)的端侧(23)上是敞开的并且具有局部的径向的凹陷部(17)，所述转向元件(9)的径向突出部(18)接合到所述凹陷部中。
10.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，
其特征在于，
所述凹槽(8)在所述螺母(4)的端侧(23)上是敞开的，并且设有环形的固定元件(26)用于轴向地和/或径向地固定所述转向元件(9)。
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