CN110030351B - 滚珠丝杠 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚珠丝杠。为了防止端部偏转器的滚珠返回通道和舌部相对于螺母主体的定位精度被由用于将端部偏转器固定到螺母主体的螺钉施加的轴向力损害，端部偏转器包括：凸缘(32)，其设置在端部偏转器的主体部(30)的轴向端处，并且设置有用于接收螺钉的轴向通孔(50)，该螺钉被拧入到螺母主体中；和肋(52)，其从凸缘的径向内边缘突出到偏转器接收凹部(26)的内侧。

Description

滚珠丝杠

技术领域

本发明涉及一种滚珠丝杠，具体涉及一种包括通过将端部偏转器固定到螺母主体形成的螺母的滚珠丝杠。

背景技术

可以用作线性驱动机构的一部分的已知滚珠丝杠包括：丝杠轴，其具有形成有轴螺纹的外周面；螺母主体，其具有：形成有螺母螺纹的内周面，螺母螺纹与轴螺纹相对以与轴螺纹协作限定滚道；滚珠返回通道，其沿轴向方向延伸；以及偏转器接收凹部，其与螺母螺纹连续地形成在螺母主体的至少一个端面上，并且限定滚珠返回通道的开口端；多个滚珠，其接收在滚道和滚珠返回通道中；以及端部偏转器，其接收在偏转器接收凹部中，端部偏转器设置有：滚珠通过通道，其用于使滚珠在滚道与滚珠返回通道之间通过；和舌部，其将滚珠从滚道引导到滚珠通过通道。端部偏转器借助于轴向地穿过端部偏转器并拧入到螺母主体中的螺钉而固定地固定到螺母主体。比如参见JP2007-24305A和JP2013-174316A。

在这种传统滚珠丝杠中，因为由于螺钉的紧固引起的轴向力作用在端部偏转器的轴向前端面和端部偏转器的前端面抵靠的偏转器接收凹部的底面上，并且螺钉的紧固力作为压缩力施加于端部偏转器的整个轴向长度，所以使得端部偏转器在其宽区域上变形，并且这转而可能损害滚珠通过通道和舌部相对于螺母主体的定位精度。定位精度的这种损害可能不利地影响滚珠丝杠的平滑操作。

该问题在端部偏转器由塑料材料制成时特别严重，并且比由金属材料制成的偏转器更易于变形。

发明内容

鉴于现有技术的这种问题，本发明的主要目的是提供一种滚珠丝杠，在该滚珠丝杠中，防止端部偏转器的滚珠返回通道和舌部相对于螺母主体的定位精度被螺钉施加的轴向力损害，这些螺钉用于将端部偏转器固定到螺母主体。

为了实现这种目的，本发明提供了一种滚珠丝杠，包括：丝杠轴12，其具有形成有轴螺纹的外周面；螺母主体14，其具有：形成有螺母螺纹的内周面，螺母螺纹与轴螺纹相对，以与轴螺纹协作限定滚道20；滚珠返回通道24，其沿轴向方向延伸；以及偏转器接收凹部26，其与螺母螺纹连续的方式形成在螺母主体的至少一个端面上，并且限定滚珠返回通道的开口端；多个滚珠28，其接收在滚道和滚珠返回通道中；以及端部偏转器16，其接收在偏转器接收凹部中；其中，端部偏转器包括：主体部30，其设置有：滚珠通过通道36，其用于使滚珠在滚道与滚珠返回通道之间通过；和舌部38，其将滚珠从滚道引导到滚珠通过通道；凸缘32，其设置在主体部的轴向端处，并且设置有用于接收螺钉60的轴向通孔50，该螺钉被拧入到螺母主体中，以将端部偏转器固定到螺母主体；以及肋52，其从凸缘的径向内边缘凸出到偏转器接收凹部的内侧。

从而，由凸缘支撑螺钉的紧固力(轴向力)，并且由肋加强凸缘的弯曲刚度，减小包括凸缘的整个端部偏转器的变形，使得可以使滚珠返回通道和舌部相对于螺母主体的定位精度的损害最小化。肋从凸缘向偏转器接收凹部的内部延伸，使得不需要增大螺母的轴向长度。

端部偏转器可以由成型塑料构件或诸如金属浇铸构件的金属构件制成。

优选地，在该滚珠丝杠中，主体部包括一对突出件42、44，其沿螺母主体的周向方向从舌部相对于轴向的两侧延伸，突出件与偏转器接收凹部的内周面协作限定滚珠引导槽40，其在滚珠通过通道36与滚道20之间延伸，并且突出件中位于凸缘侧的一个突出件42与凸缘一体地形成。

从而，凸缘和突出件中的任一个充当用于另一个的加强肋，使得可以提高这两个部件的弯曲刚度。

优选地，在该滚珠丝杠中，凸缘包括：径向凸缘部46，其沿径向向外的方向从主体部的轴向端延伸，并且包括与一个突出件42成一体的部分；和周向凸缘部48，其沿与突出件的突出方向相反的周向方向从主体部的轴向端延伸。

从而，径向凸缘部和突出件中的任一个充当用于另一个的加强肋，使得可以提高这两个部件的弯曲刚度。

优选地，在该滚珠丝杠中，凸缘32设置有环形构造，其在与轴向方向正交的平面中延伸，并且肋沿着凸缘的内周边延伸以与主体部协作而形成闭环。

从而，特别地说明肋对凸缘的弯曲刚度的加强效果，并且也提高主体部的弯曲刚度，结果是可以避免滚珠返回通道和舌部相对于螺母主体的定位精度的损害。

优选地，在该滚珠丝杠中，肋包括与螺母主体的内周面径向地重叠且与其面接触的部分。

从而，进一步提高凸缘的弯曲刚度，使得可以以特别有效的方式避免滚珠返回通道和舌部相对于螺母主体的定位精度的损害。

优选地，在该滚珠丝杠中，螺母主体设置有被构造为接纳肋52的凹部62。

从而，防止螺母的外径由于肋的存在而增大。

根据本发明的滚珠丝杠，防止端部偏转器的滚珠返回通道和舌部相对于螺母主体的定位精度被螺钉施加的轴向力损害，该螺钉用于将端部偏转器固定到螺母主体。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的滚珠丝杠的竖直剖视图；

图2是滚珠丝杠的立体图；

图3是从其省略螺杆的滚珠丝杠的立体图；

图4是从其省略螺杆的滚珠丝杠的分解立体图；

图5是如沿由图4中的A指示的方向看到的滚珠丝杠的端部偏转器的放大立体图；

图6是如沿由图5中的B指示的方向看到的滚珠丝杠的端部偏转器的放大立体图；

图7是滚珠丝杠的端部偏转器的左侧视图；

图8是滚珠丝杠的端部偏转器的右侧视图；

图9是根据本发明的第二实施方式的滚珠丝杠的立体图；

图10是从其省略螺杆的滚珠丝杠的立体图；

图11是从其省略螺杆的滚珠丝杠的分解立体图；

图12是如沿由图11中的C指示的方向看到的滚珠丝杠的端部偏转器的放大立体图；

图13是如沿由图12中的D指示的方向看到的滚珠丝杠的端部偏转器的放大立体图；以及

图14是如沿由图13中的E指示的方向看到的滚珠丝杠的端部偏转器的放大立体图。

具体实施方式

现在将在下文中参照图1至图8描述根据本发明的第一实施方式的滚珠丝杠。

如图1所示，第一实施方式的滚珠丝杠10包括丝杠轴12、螺母主体14以及一对端部偏转器16。

滚珠丝杠的中心轴线的方向在图1中被定义为侧向延伸的轴向方向X。如用于本公开中的周向方向是围绕滚珠丝杠10的中心轴线定心的方向。

丝杠轴12由具有圆形横截面的金属杆构成，并且具有上面形成有轴螺纹18的外周面。

螺母主体14由圆柱形金属构件形成，并且设置有：形成有螺母螺纹22的内周面14A，螺母螺纹与丝杠轴12的轴螺纹18相对，以便与轴螺纹18协作限定滚道20；滚珠返回通道24，其沿轴向方向X在螺母主体14的圆柱壁中延伸；以及一对端面14B，其位于螺母主体14的任一轴向端(轴向方向X)上，并且均限定偏转器接收凹部26。端部偏转器16被接纳在各偏转器接收凹部26中。

多个金属滚珠28被接收在滚道20和滚珠返回通道24中，以便在其中滚动。

在下文中参照图2至图8描述端部偏转器16、偏转器接收凹部26以及用于端部偏转器16的安装结构。

各端部偏转器16由成型塑料构件构成，成型塑料构件由如聚缩醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(PA)等塑料材料制成，并且各端部偏转器包括主体部30和凸缘32，凸缘设置在其相对于轴向方向X的一端(该端可以被称为外端)上。

主体部30设置有：滚珠引导槽34，其弯曲以便包括轴向部34A和圆周部34B，并且与偏转器接收凹部26的内周面54B(下文中将描述)协作而限定具有封闭横截面的滚珠通过通道36(参见图3)；舌部38，其从滚珠引导槽34的圆周部34B的末端沿周向方向延伸，并且径向向内凸出，以便前进到轴螺纹18的对应部分中；以及一对突出件42和44，其大致彼此平行地从舌部38在螺母主体14的周向方向上的任一侧(沿轴向方向X彼此隔开)延伸。

突出件42和44被形成为独立悬臂，其具有在舌部38侧的基端且沿轴向方向X彼此间隔开，并且突出件与偏转器接收凹部26的内周面54B协作而限定继续到滚珠引导槽34的滚珠引导槽40(参见图3)。滚珠引导槽40在滚珠通过通道36与滚道20之间延伸，并且与轴螺纹18协作提供滚道20的延伸，该轴螺纹使滚珠28在滚珠通过通道36与滚道20之间通过。舌部38被构造为兜接(scoop up)来自滚珠引导槽40的滚珠28，以将滚珠28引导到滚珠通过通道36。

滚珠引导槽40与丝杠轴12的轴螺纹18的对应部分协作而提供用于滚珠28的通道，并且该通道将滚道20和滚珠通过通道36连接到彼此。突出件42和44分别设置有内周面42A和43A，其由弓形表面构成，弓形表面沿周向方向延伸，以便避免干扰丝杠轴12。

凸缘32充当端部偏转器16相对于螺母主体14的附接件，并且从主体部30的轴向外端径向向外且周向地延伸，以便与螺母主体14的端面14B一起限定完整的环形端面。

更具体地，凸缘32包括：径向凸缘部46，其从主体部30的外端径向向外延伸，并且使突出件中的一个突出件42(外突出件42)作为其一体部分；和周向凸缘部48，其从径向凸缘部46背离突出件42的一侧周向地延伸。径向凸缘部46和周向凸缘部4均设置有沿轴向方向X延伸的通孔50。周向凸缘部48设置有由周向弓形表面构成的内周面48A，该周向弓形表面从突出件42的内周面42A继续，以便避免干扰丝杠轴12。

径向凸缘部46在还充当用于端部偏转器16的安装件的部件的同时充当加强肋，其用于加强周向延伸的突出件42的弯曲刚度。还可以说突出件42通过形成在径向凸缘部46的径向向内侧来充当用于加强径向凸缘部46的弯曲刚度的加强肋。由此，径向凸缘部46和突出件42充当用于互相加强弯曲刚度的加强肋。

端部偏转器16一体形成有肋52，其从周向凸缘部48的径向内边缘沿轴向方向X向内突出，并且沿着周向凸缘部48的内周面48A延伸。

肋52具有加强周向凸缘部48的弯曲刚度的功能，并且在其周向端部处连接到主体部30，并且限定内周面52A，其与周向凸缘部48的内周面48A齐平且连续，以便避免干扰丝杠轴12。如图3所示，肋52包括重叠部52B，其位于螺母主体14的内周面14A上方。具体地，重叠部52B的外周面与螺母主体14的内周面14A进行面接触。

各偏转器接收凹部26包括：主体部接收部54，其被形成为大致符合主体部30，以在内部接收主体部30；和凸缘接收部56，其在轴向方向X上被定位为比主体部接收部54更向外，并且被形成为大致符合凸缘32，以在内部接收凸缘32。

主体部接收部54在相对于轴向方向X的内侧(偏转器保持凹部26的内部侧)上设置有底面54A，其在与轴向方向X正交的平面中延伸。滚珠返回通道24的轴向端24A(参见图4)在底面54A处敞开。主体部接收部54在其与凸缘接收部56相邻的开口端与底面54A之间设置有内周面54B，并且该内周面54B大致符合在主体部30的径向外侧上被限定的外周面30A。螺母螺纹22到达内周面54B。更具体地，螺母螺纹22的终端位于内周面54B中。

端部偏转器16通过在主体部30的外周面30A与主体部接收部54的内周面54B接触的同时将主体部30装配到主体部接收部54中来相对于周向和径向这两者相对于螺母主体14定位。

凸缘接收部56在其在轴向方向X上的内侧(内部侧)上设置有底面56A，其限定与轴向方向X正交的平面。用于螺钉60的一对螺纹孔58在与通孔50对应的位置处形成在底面56A中。凸缘接收部56在其位于与螺母主体14的端面14B对应的开口端与其底面56A之间的径向外部上设置有内周面56B，其大致符合凸缘32的外周面32A。凸缘32的外周面32A和凸缘接收部56的内周面56B与彼此足够宽松地装配，以便不会由于主体部30与主体部接收部54之间的紧密或紧贴配合而干扰端部偏转器16的定位。

一旦如上讨论的，每个端部偏转器16的主体部30被插入到主体部接收部54中且凸缘32被插入到凸缘接收部56中，则构成埋头螺钉的螺钉60穿过各通孔50，并且拧入到各螺纹孔58中。通过紧固这些螺钉60，端部偏转器16被固定地固定到螺母主体14。

这样，通过将端部偏转器16固定地固定到螺母主体14，滚珠引导槽40的终端连接到螺母螺纹22的对应端，并且滚珠通过通道36连接到各偏转器16中的滚珠返回通道24。

一旦这样固定地固定，则凸缘32在轴向方向X上的内端面32B被强烈挤压在凸缘接收部56的底面56A上，而主体部30在轴向方向X上的内端面30B被轻微地挤压在主体部接收部54的底面54A上，甚至可以不与底面54A接触。

因为螺钉60沿轴向方向穿过端部偏转器16的凸缘32，并且拧入到螺母主体14中，所以由于螺钉60的紧固而施加于凸缘32的轴向力传递到沿轴向方向抵靠彼此的凸缘32的端面32B和凸缘接收部56的底面56A，并且基本不作用在主体部30上。

因此，螺钉60的紧固力仅作用在凸缘32上，使得端部偏转器16由于螺钉60的拧紧而产生的变形限于凸缘32，并且防止主体部30在螺钉60的拧紧力下变形。因此，尽管紧固螺钉60，但确保滚珠引导槽34和40、舌部38、突出件42和44相对于螺母主体14的定位准确度，使得确保滚珠28的平滑循环。这提高滚珠丝杠10的操作性能和端部偏转器16的耐用性。

此外，各端部偏转器16在周向凸缘部48上设置有肋52，使得提高周向凸缘部48的弯曲刚度。进一步地，因为突出件42充当用于径向凸缘部46的加强肋，所以提高径向凸缘部46的弯曲刚度。因此，使由于螺钉60的拧紧而引起的凸缘32的变形最小化。尽管拧紧螺钉60，但这还使滚珠引导槽34和40、舌部38、突出件42和44相对于螺母主体14的定位准确度的劣化最小化，使得确保滚珠28的平滑循环，并且提高滚珠丝杠10的操作性能和端部偏转器16的耐用性。

此外，因为肋52包括重叠部52B(该重叠部52B以紧密面接触的方式与螺母主体14的内周面14A重叠且径向相对)，所以以有效方式由肋52加强周向凸缘部48的弯曲刚度，使得甚至进一步地使周向凸缘部48的变形有效最小化。尽管拧紧螺钉60，但这还有助于防止滚珠引导槽34和40、舌部38、以及突出件42和44相对于螺母主体14的定位精度的损害，使得确保滚珠28的平滑循环，并且提高滚珠丝杠10的操作性能和端部偏转器16的耐用性。

因为肋52从周向凸缘部48的径向内边缘沿轴向方向X向内延伸，所以肋52不会使螺母的轴向长度增大或不会使螺母的外径增大。

现在将在下文中参照图9至图14描述根据本发明的第二实施方式的滚珠丝杠。在图9至图14中，与图1至图8中的零件对应的零件用同样的附图标记来指示，并且在以下描述中可以省略这种零件。

在第二实施方式中，各端部偏转器16的凸缘32设置有环形，其在沿轴向方向X观察时与螺母主体14的中心同心，并且大致在其整个圆周上延伸。凸缘32具有向内指向的端面32B，其抵接螺母主体14的对应端面14B。螺母主体14的端面14B形成有多个(四个)螺纹孔，其沿着周向方向以规则间隔设置。对应的通孔50沿轴向方向穿过凸缘32。

端部偏转器16由穿过各通孔50的多个螺钉60固定地固定到螺母主体14的端面14B，并且拧到各螺纹孔58中。

由此，同样在第二实施方式中，螺钉60的紧固力仅作用在凸缘32上，并且端部偏转器16由于螺钉60的拧紧而产生的变形限于凸缘32，使得防止螺钉60的拧紧力引起主体部30的变形。因此，尽管紧固螺钉28，但确保滚珠引导槽34和40、舌部38、以及突出件42和44相对于螺母主体14的定位准确度，并且确保滚珠28的平滑循环。这提高滚珠丝杠10的操作性能和端部偏转器16的耐用性。

肋52从凸缘32的径向内边缘的大致整个周边朝向内侧沿轴向方向X向内延伸。更具体地，肋52从其连接到突出件42的自由端的第一端52C周向地延伸到连接到主体部30的舌部38的第二端52D。换言之，肋52与主体部30协作而沿着凸缘32的内周形成闭环。

从而，肋52充当用于与主体部30一起提高凸缘32的弯曲刚度的加强肋。因为肋52的两个周向端接合到主体部30，以与主体部30协作形成闭环，所以还提高肋52本身的弯曲刚度，使得进一步加强肋52以提高凸缘32的弯曲刚度的能力。

由此，有效地使凸缘32的变形最小化，并且可以使滚珠引导槽34和40、舌部38以及突出件42和44相对于螺母主体14的定位准确度的损害最小化。这确保滚珠28的平滑循环并提高滚珠丝杠10的操作性能和端部偏转器16的耐用性。

因为肋52沿轴向方向X从周向凸缘部48的径向内边缘向内突出，所以它不会使螺母的轴向长度增大或不会使螺母的直径增大。

螺母主体14的端面14B的内周边设置有大致环形的肋接收凹部62，其通过将由端面14B的内周边限定的孔放大以在内部接收肋52而形成。通过由此将肋52装配到肋接收凹部62，防止螺母的外径变大。

虽然已经鉴于本发明的优选实施方式描述了本发明，但可以在不偏离本发明的精神的情况下修改并替代本发明。

例如，端部偏转器16的材料不限于树脂，而是还可以由诸如浇铸构件的金属制成。滚珠丝杠10可以为仅在螺母主体14的一端上具有端部偏转器16的类型。螺母主体14包括用于接收端部偏转器16的肋52的肋接收凹部62的结构可以类似地适用于第一实施方式的结构。

在前述实施方式中包括的部件对于本发明不是必须必要的，而是可以在不偏离本发明的精神的情况下按需省略。

Claims (6)

1.一种滚珠丝杠，其包括：

丝杠轴，该丝杠轴具有形成有轴螺纹的外周面；

螺母主体，该螺母主体具有形成有螺母螺纹的内周面、沿所述丝杠轴的轴向方向延伸的滚珠返回通道以及以与所述螺母螺纹连续的方式形成在该螺母主体的至少一个端面上且限定了所述滚珠返回通道的开口端的偏转器接收凹部，所述螺母螺纹与所述轴螺纹对置以与所述轴螺纹协作而限定滚道；

多个滚珠，该多个滚珠被接纳在所述滚道和所述滚珠返回通道中；以及

端部偏转器，该端部偏转器被接纳在所述偏转器接收凹部中；

其中所述端部偏转器包括：

主体部，该主体部设置有用于使所述滚珠在所述滚道与所述滚珠返回通道之间通过的滚珠通过通道以及将所述滚珠从所述滚道引导至所述滚珠通过通道的舌部，

凸缘，该凸缘设置在所述主体部的轴向端处并且设置有用于接纳螺钉且沿所述轴向方向延伸的轴向通孔，所述螺钉被旋入所述螺母主体中以将所述端部偏转器固定至所述螺母主体，以及

肋，该肋从所述凸缘的径向内边缘沿所述轴向方向延伸至所述偏转器接收凹部的内侧。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其中，所述主体部包括一对突出件，所述一对突出件从所述舌部的相对于所述轴向方向的两侧沿所述螺母主体的周向方向延伸，所述突出件与所述偏转器接收凹部的内周面协作而限定了在所述滚珠通过通道与所述滚道之间延伸的滚珠引导槽，并且所述突出件中的位于所述凸缘侧的一个突出件与所述凸缘一体地形成。

3.根据权利要求2所述的滚珠丝杠，其中，所述凸缘包括：径向凸缘部，该径向凸缘部从所述主体部的轴向端处沿径向向外方向延伸并且包括与所述一个突出件成一体的一部分；以及周向凸缘部，该周向凸缘部沿着与所述突出件的突出方向相反的周向方向从所述主体部的所述轴向端延伸。

4.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其中，所述凸缘设置有在与所述轴向方向正交的平面中延伸的环形构造，并且所述肋沿着所述凸缘的内周边延伸以与所述主体部协作而形成闭环。

5.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其中，所述肋包括与所述螺母主体的所述内周面径向地重叠并与其面接触的一部分。

6.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其中，所述螺母主体设置有被构造为接纳所述肋的凹部。

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