CN109958743A - 滚珠丝杆传动装置的滚珠换向装置及其装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包括丝杆和丝杆螺母的滚珠丝杆传动装置，该滚珠丝杆传动装置具有设置在丝杆螺母的外周面的开口中的滚珠换向装置。该滚珠换向装置设计为至少两件式的且包括上壳和下壳，其中，该下壳设置成比该上壳在径向内部更接近丝杆螺母纵轴线。下壳具有基本上半壳形的轮廓。不仅上壳而且下壳在没有另外的分立的机械紧固机构的情况下紧固在丝杆螺母中，其中，由此形成的滚珠换向装置不伸出由丝杆螺母预定的外轮廓。描述了不同的紧固变型方案以及上壳、例如由金属和塑料制成的上壳的构造形式。本发明还涉及一种用于装配滚珠丝杆传动装置的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种滚珠丝杆传动装置，特别是一种用于滚珠丝杆传动装置的极其简化的滚珠换向装置。本发明还涉及一种用于装配滚珠丝杆传动装置的方法。
背景技术
具有滚珠作为滚动体的滚动丝杆传动装置通常被称作滚珠丝杠亦或滚珠丝杆传动装置(KGT)。从技术上看来，KGT作为丝杆传动装置工作，对该丝杆传动装置的降速或升速通过对丝杆确定尺寸、更确切地说通过螺纹的导程来确定。
滚珠丝杆传动装置用于多种技术应用中，特别是用于机械制造并且在那里优选机床中。但是，KGT也越来越多地作为纵向驱动器用于迄今通常应用液压系统的领域中，例如用于压力机、注塑机和助力转向装置中。此外，KGT还在机电的和电动液压的制动系统中发挥越来越大的作用，在该制动系统中KGT用作液压制动缸的替代物或者与已知的制动系统并行地用作制动辅助系统的操作元件。
按照现有技术的KGT由文献WO 2014/184154示出并且在图1中描绘出。KGT10的主要组成部件包括丝杆12和包围该丝杆的丝杆螺母14。在运行中，滚珠在这两个构件之间循环，其中，丝杆12以及丝杆螺母14的螺纹线构成为互补的并且如此相互协调，使得所述螺纹线作为滚珠引导部起作用。
丝杆螺母14包括螺母本体，该螺母本体具有用于滚珠换向装置15、16的开口17。该滚珠换向装置15、16具有如下任务：在第一位置将滚珠从在丝杆螺母14与丝杆12之间的滚珠引导部取出并且在第二位置将该滚珠引回。因此，滚珠引回部是桥接螺母-丝杆系统的多根螺纹线的旁路。由此产生用于KGT10的滚珠的封闭的循环路径。
按照参考的现有技术的滚珠换向装置15、16基本上设计为两件式的。第一部件16具有基本上U形状并且在横剖视图中设计为至少局部半管形的。第二部件15这样地补充第一部件16，使得至少在换向装置的端部上形成管形轮廓。
用于该KGT类型的滚珠换向装置的装配过程如此进行，使得滚珠换向装置的第一部件16嵌入丝杆螺母14的开口17中，在这之后补充第二部件15，从而第二部件比第一部件沿径向更靠外地设置。通过推套上套筒18来固定滚珠换向装置的第一部件(16)和第二部件(15)。
滚珠换向装置在KGT中是非常耗费的构件，这不仅涉及制造耗费而且涉及装配耗费。因此，所示出的现有技术的缺点在于带有两个部件加一个固定套筒的构造形式。套筒必须给滚珠换向装置15、16施加定义的力，该力不可以太小，因为通过不充分的固定无法确保可靠的滚珠引导。相反地，太强的保持力可能使滚珠返回通道变形并且妨碍KGT作为整体的功能。此外，在装配中必须如此控制地套上套筒，使得不移动或不损坏构件15和16。
发明内容
因此，本发明的任务在于改善现有技术，目的是简化结构，同时实现较高的装配安全性。
本发明通过替代套筒18并且简化滚珠循环构件的结构来解决该问题。
所有以下的实施变型方案的共同点是通过两个主要组成部件来构建滚珠循环通道28，这两个主要组成部件在下文中被称为上壳26和下壳25。如在本发明中通常提到的丝杆螺母14如在现有技术中已知的那样具有内螺纹，该内螺纹(与丝杆12的互补设计的滚珠螺纹一起)在丝杆与螺母之间的滚珠循环沟槽中引导滚珠。为了实现KGT的功能，必须创造滚珠换向通道28，其能实现在丝杆螺母的两个定义的螺纹位置之间导回KGT的滚珠。在此，可以桥接仅一个或多个螺旋。滚珠换向通道的倾斜引导部也是可能的且经常受期望的，从而滚珠在从螺纹中取出之后无须换向90°，而是可以与螺纹成锐角地被导回。KGT可以具有一个或多个滚珠换向通道。为了为滚珠循环通道创造空间，常见且已知的是，在丝杆螺母14的螺母本体19中设置一个或多个开口。在本发明中，为每个滚珠换向装置使用一个类似长孔的开口，在该开口的各纵向端部上螺母本体19相应地被径向向内打开，并且因此丝杆螺母的滚珠循环沟槽20具有两个开口。在这两个突破部之间，螺母本体19中的开口17构成为凹穴，该凹穴至少如此深地精心制造，使得滚珠和滚珠换向通道28的构件为此获得空间。
换言之，滚珠丝杆传动装置因此包括丝杆12和丝杆螺母14，该丝杆螺母14同轴地至少部分包围该丝杆12。多个滚珠在丝杆12与丝杆螺母之间的间隙中循环。丝杆螺母14的外周面中的开口17接纳滚珠换向装置，该滚珠换向装置设计为至少两件式的且包括上壳26和下壳25。在此，下壳25设置成比上壳26在径向内部更靠近丝杆螺母纵轴线。下壳具有基本上半壳形的轮廓。在此，半壳形原则上指的是作为“按照长度划分的管”的构造形式，其中所述划分不一定是一半。根据KGT的设计，类似于沟槽地，下壳的更确切地说扁平的构造形式可以是足够的或优选的。在本发明中重要的是，上壳26和下壳25在没有另外的分立的机械紧固机构的情况下紧固在丝杆螺母14中。优选地，在丝杆螺母14中装配的由下壳25和上壳26构成的布置结构不超过由丝杆螺母预定的外轮廓伸出。“没有另外的分立的机械紧固机构”在此指的是，不需要螺钉、附加的夹紧和辅助机构如套筒、弓状件等，以便在功能上完成滚珠换向装置。
优选地，下壳25设计为模制件、深拉件、冲压件或压制件或注塑件。优选的材料选择是钢板，但是也可以使用高强度塑料。根据KGT的设计，下壳在端部上具有如下元件，所述元件在安装状态下伸入在螺母与丝杆之间的滚珠循环部中并且能实现取出或导回滚珠。这可以是类似于舌状或勺状的端部区段，该端部区段便利于滚珠的低摩擦的换向。
在本发明的意义上，下壳25与丝杆螺母14的连接实现为焊接、敛缝、夹紧、点焊或激光焊接。
上壳的构造形式可以不同地实现，这不仅涉及技术上的构造形式而且涉及材料选择。在上壳26的第一构造形式中，该上壳设计为由金属或塑料制成的模制件、深拉件、冲压件或压制件或注塑件。类似于下壳，上壳26与丝杆螺母14的连接优选实现为焊接、敛缝、夹紧、点焊或激光焊接。因此，实现“没有另外的分立的机械紧固机构紧固”这一特征。
除了焊接或夹紧，上壳26与丝杆螺母14的连接还可以通过锁紧装置、夹式机构实现。为此，优选地，在上壳26上设置弹性元件30，该弹性元件在装配状态下嵌接到丝杆螺母14中的开口17的侧壁中的凹槽32中并且使上壳26固定在开口17中的定义位置中。在制造开口17时可以一起引入凹槽或备选的纵向沟槽、壁开口或侧凹。
除了焊接或夹式连接，开口17还可以具有侧壁，该侧壁朝丝杆螺母14的外表面锥形地向内倾斜，从而该开口的底部比该开口17在丝杆螺母的表面上的边缘具有更大的净跨。因此，可以通过互补地构成上壳来实现夹紧作用，该夹紧作用同样在没有另外的机械紧固机构的情况下即可。
本发明提出的另一简化在于，未将滚珠换向通道设计成：上壳和下壳形成封闭的管或封闭的通道。在节省材料和降低耗费的意义上，上壳和下壳可以如此设计，使得所述上壳和下壳仅形成轮廓化的顶部和底部，并且开口17的侧壁直接用作用于滚珠的引导辅助件。因此，在装配状态下，滚珠换向通道28至少局部地由上壳26、下壳25和开口17的侧壁形成。
除了由金属板或者说金属构成的构造形式，上壳26还可以设计为塑料部件。在本发明的一种构造形式中，该塑料部件可以如此设计，使得该塑料部件在功能上和结构上基本上替代金属板部件。然而，在本发明的一种进一步改进方案中，上壳也可以如此地构成或扩展，使得该上壳包围丝杆螺母并且因此形成丝杆螺母的最终表面。在此，“包围”可以意味着不仅部分地而且完全地围绕丝杆螺母。在本发明的意义上，这种扩展的上壳40是一件式的，亦即在装配状态下，滚珠换向装置的上部分和丝杆螺母的外围形成一个不可分离的单元。因为即使在该构造形式中滚珠换向装置也不超过螺母本体的最终的外轮廓伸出，本发明的该特征得到保护。
该构造形式优选可以如此实现：接近如上所述的上壳26的置入件放置在开口17中。该置入件向外封闭滚珠换向通道28和/或开口17。通过紧接着包封注塑丝杆螺母14来集成地成型一件式的扩展的上壳(40)。该置入件优选如此设计，使得可以在包封注塑的情况下实现与塑料的尽可能紧密的、可靠的连接。
备选地，所述扩展的上壳可以一件式地制造为单独的构件，且在此还具有如下功能元件，该功能元件可由滚珠换向装置的上壳提供。通过推套到丝杆螺母14连同下壳的预装配的部件上使滚珠循环部变得完整。在设定位置中的固定例如可以通过如下方式实现：功能元件卡锁到开口17中并且因此确保扩展的上壳40的固定的配合。
从方法方面考虑，在装配具有下壳的KGT时的方法步骤在本发明的所有描述的变型方案中是相同的步骤：
——提供丝杆螺母14；
——将下壳25在设定位置置入该丝杆螺母的开口17中。这根据KGT的构造形式变化；同样应用如下规定：稍后滚珠换向装置不可以超过由该丝杆螺母预定的外轮廓伸出。
——通过焊接、敛缝、夹紧、点焊或激光焊接将该下壳25紧固在该丝杆螺母14上。
在这之后，将上壳26设置在开口17中在设定位置中。当上壳26成型为金属板成型部件或成型为相应的塑料部件时，按照本发明在没有另外的分立的机械紧固机构的情况下仅通过焊接、敛缝、夹紧、点焊或激光焊接来实现将该上壳紧固在丝杆螺母14上。
备选地，可以提供由塑料制成的扩展的上壳40，该上壳通过简单推套到丝杆螺母14上来装配。因此，丝杆螺母的外轮廓由上壳或扩展的上壳限定。
除了所描述的紧固型式，上壳26还可以具有设计为弹性元件30的功能元件并且在丝杆螺母14的开口17中在对应的设定位置上设有凹槽32(纵向沟槽、侧凹、壁开口)。该上壳可以推入丝杆螺母14中的开口17中，直至弹性元件30锁紧地嵌接到凹槽32中并且因此将上壳26保持在定义的位置。
而作为第三紧固备选方案，由塑料制成的上壳26可以构成为可弹性变形的并且如此地推入丝杆螺母14中的锥形开口17中，使得在设定端部位置实现夹紧配合。通过暂时的挤压，上壳可以临时通过在表面上较窄的开口并且因此得到装配。
在KGT作为包封注塑的构件的上述构造形式中，由塑料制成的上壳26或置入件是半成品，并且部分装配的滚珠丝杆传动装置被置入塑料注塑机的模具中。该模具至少部分包围丝杆螺母14。在这之后，将丝杆螺母包封注塑，由此上壳26成为扩展的上壳40的集成的组成部件。
附图说明
图1示出根据现有技术的滚珠丝杆传动装置。
图2示出丝杆螺母14的斜俯视图，包括横截平面Q和斜截平面S。
图3示出按照本发明的一种构造形式的丝杆螺母14的沿着截平面S的斜剖视图。
图4示出按照本发明的一种构造形式的丝杆螺母14的斜视图。
图5示出带有以敛缝结构型式的滚珠换向通道的丝杆螺母14的横剖视图。
图6示出在带有棘爪-结构型式的锚固件的滚珠换向通道的端部上沿着截平面Q的横剖视图。
图7示出图6中的细节X。
图8示出上壳在带有锥形收缩壁的开口中的固定。
图9沿着截平面S示出以包封注塑结构型式的带有扩展的上壳40的丝杆螺母14。
具体实施方式
现在参照附图借助构造形式示例性地阐明本发明。
图1示出根据现有技术的KGT10，并且在上面已经阐明。图2用于更好地理解图3至图9的截平面。标出了横截平面以及斜截平面的位置。斜截平面S如此设计，使得其按照长度切割在开口17中延伸的滚珠换向通道。
图3示出具有丝杆螺母14的按照本发明的KGT的构造形式的斜截面S，该斜截面还示出滚珠循环沟槽20。在开口17中装配有不带有套筒18的滚珠换向装置，该滚珠换向装置形成滚珠换向通道28。下壳25是作为相对扁平的构件的半壳形的构造形式。上壳26同样示出为扁平的金属板成型部件。纵向端部支撑在在开口中加工出的突出部上。
图4以外部上方的俯视图示出该变型方案。上壳26覆盖开口17。按照本发明，另外的固定弓状物、螺纹件或固定套筒不是必要的。
图5以横剖视图示出紧固型式“敛缝”。带有用于滚珠换向通道28的通道轮廓的相对扁平设计的下壳15和上壳26设置在丝杆螺母14中的开口17中。敛缝过程已经在开口的边缘上构造两个将滚珠换向装置固定就位的突出部、凸起部或接片22、24。
图6和图7示出具有在凹槽32中的夹子或弹性元件30的紧固型式。装配和推入方向用箭头34表明。当弹性元件30可以卡锁到凹槽32中时，出现锁紧。
图8示出下壳25和上壳26的组合体在带有向上(径向向外)锥形收缩的侧壁36、38的开口17中的紧固型式。可清楚看出上壳26的实现的夹紧配合。
图9示出用塑料包封注塑的滚珠螺母14，该滚珠螺母由此获得扩展的上壳40。下壳25如上所述地构建，而滚珠换向通道28的上半部通过注塑过程一件式地产生，其中，置入的半成品或置入件已预定上壳。
本发明的在上述说明书中、附图中以及在权利要求书中公开的特征不仅可以单独地而且可以以任意的、然而技术上有意义的或有利的组合的方式对于实现本发明是重要的。
附图标记列表：
10 滚珠丝杆传动装置
12 丝杆
14 丝杆螺母
15 滚珠换向装置，第二部件
16 滚珠换向装置，第一部件
17 开口
18 套筒
19 螺母本体
20 丝杆螺母的滚珠循环沟槽
22、24 凸起，接片
25 下壳
26 上壳
28 滚珠换向通道
30 弹性元件
32 凹槽、沟槽、侧凹
34 装配方向
36、38 (丝杆螺母14中的开口17的)侧壁
40 扩展的上壳
Claims (17)
1.滚珠丝杆传动装置，包括：
——丝杆(12)；以及
——丝杆螺母(14)，该丝杆螺母同轴地至少部分地包围该丝杆(12)；以及
——多个滚珠，所述多个滚珠能在丝杆(12)与丝杆螺母(14)之间的间隙中循环；以及
——设置在丝杆螺母(14)的外周面中的开口(17)中的滚珠换向装置，该滚珠换向装置设计为至少两件式的且包括上壳(26)和下壳(25)，其中，该下壳(25)设置成比该上壳(26)在径向内部更接近丝杆螺母纵轴线；以及
——下壳具有基本上半壳形的轮廓，
其特征在于，
——上壳(26)和下壳(25)在没有另外的分立的机械紧固机构的情况下紧固在丝杆螺母(14)中。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杆传动装置，其特征在于，装配在丝杆螺母(14)中的由下壳(25)和上壳(26)构成的布置结构不超过由丝杆螺母预定的外轮廓伸出。
3.根据权利要求1或2所述的滚珠丝杆传动装置，其特征在于，所述下壳(25)设计为由金属或塑料制成的模制件、深拉件、冲压件或压制件或注塑件。
4.根据权利要求1至3之一所述的滚珠丝杆传动装置，其特征在于，下壳(25)与丝杆螺母(14)的连接是焊接、敛缝、夹紧、点焊或激光焊接。
5.根据权利要求1至4之一所述的滚珠丝杆传动装置，其特征在于，所述上壳(26)设计为由金属或塑料制成的模制件、深拉件、冲压件或压制件或注塑件。
6.根据权利要求1至5之一所述的滚珠丝杆传动装置，其特征在于，上壳(26)与丝杆螺母(14)的连接是焊接、敛缝、夹紧、点焊或激光焊接。
7.根据权利要求1至5之一所述的滚珠丝杆传动装置，其特征在于，上壳(26)与丝杆螺母(14)的连接通过基于在该上壳(26)上的弹性元件(30)的锁紧来实现，该弹性元件在装配状态下嵌接到丝杆螺母(14)的开口(17)的侧壁中的凹槽(32)中并且将该上壳(26)固定在开口(17)中的定义位置中。
8.根据权利要求1至4之一所述的滚珠丝杆传动装置，其特征在于，所述开口(17)具有侧壁，该侧壁朝向丝杆螺母(14)的外表面锥形地向内倾斜，从而该开口的底部具有比该开口(17)在丝杆螺母的表面上的边缘大的净跨。
9.根据权利要求1至4之一所述的滚珠丝杆传动装置，其特征在于，在装配状态下，所述滚珠换向通道(28)至少局部地由上壳(26)、下壳(25)和开口(17)的侧壁形成。
10.根据权利要求9所述的滚珠丝杆传动装置，其特征在于，所述上壳是由塑料制成的扩展的上壳(40)，设计成一件式的且如此成型，使得环形地完全地或主要地包围丝杆螺母(14)。
11.根据权利要求10所述的滚珠丝杆传动装置，其特征在于，所述扩展的上壳(40)包括用于开口(17)的置入件，该置入件向外封闭滚珠换向通道(28)和/或开口(17)并且通过包封注塑丝杆螺母(14)被集成地成型为一件式的扩展的上壳(40)。
12.用于装配滚珠丝杆传动装置的方法，该方法包括如下方法步骤：
——提供丝杆螺母(14)；
——将下壳(25)在针对该下壳(25)的设定位置置入丝杆螺母(14)的开口(17)中；
——通过焊接、敛缝、夹紧、点焊或激光焊接将下壳(25)紧固在丝杆螺母(14)上。
13.根据权利要求12所述的用于装配根据权利要求1至5之一所述的滚珠丝杆传动装置的方法，其特征在于，此外，将上壳(26)设置在开口(17)中在设定位置中，并且仅通过焊接、敛缝、夹紧、点焊或激光焊接来将上壳(26)紧固在丝杆螺母(14)上。
14.根据权利要求12所述的用于装配根据权利要求10所述的滚珠丝杆传动装置的方法，其特征在于，提供由塑料制成的扩展的上壳(40)，并且通过推套到丝杆螺母(14)上来装配该上壳。
15.根据权利要求12所述的用于装配根据权利要求1至5之一所述的滚珠丝杆传动装置的方法，其特征在于，所述上壳(26)由塑料制成，被推入丝杆螺母(14)中的开口(17)中，直至在上壳(26)上的弹性元件(30)锁紧地嵌接到丝杆螺母(14)中的开口(17)的侧壁中的凹槽(32)中，并且上壳(26)因此保持在定义的位置中。
16.根据权利要求12所述的用于装配根据权利要求8所述的滚珠丝杆传动装置的方法，其特征在于，所述上壳(26)由塑料制成且是可弹性变形的并且被推入丝杆螺母(14)中的锥形开口(17)中，使得在设定端部位置实现夹紧配合。
17.根据权利要求12所述的用于装配根据权利要求11所述的滚珠丝杆传动装置的方法，其特征在于，由塑料制成的上壳(26)或者所述置入件是半成品，将所述丝杆螺母(14)置入塑料注塑机的模具中，该模具包围该丝杆螺母；在这之后，至少将该丝杆螺母包封注塑，由此该上壳(26)成为扩展的上壳(40)的集成的组成部件。
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