CN1152084A - 用于丝杠传动机构的轴向力控制的摩擦离合器 - Google Patents

Abstract

本装置有两从两侧套合丝杠螺母的圆柱形壳体，其端部分别嵌在一与丝杆螺母刚性相接的空心圆柱体上。壳体另一侧被调节螺母封闭。碟形弹簧靠在调节螺母上且经压力轴承分别抵压丝杆螺母。空心圆柱体端面和壳体挡块间的摩擦力将力传出。当超过定位力时，丝杠螺母走完一给定的偏移行程后，一个弹簧被张紧，而另一弹簧被释放，壳体的摩擦面脱离空心圆柱体的摩擦面。离合器打滑至弹簧在定位力减少时重新释放。

Description

用于丝杠传动机构的轴向 力控制的摩擦离合器

本发明涉及一种用于丝杠传动机构的轴向力控制的摩擦离合器，该丝杠传动机构具有一个丝杠和一丝杠螺母，用于把回转运动转换成直线运动或反之把直线运动转换成回转运动。

在西门子公司出版物A25090-A522-A110-4中描述了一种转辙器传动装置，其中，通过一个滚珠丝杠传动机构把一个驱动电机的回转运动转换成定位滑块的直线运动。一个多片式有油离合器结构的、沿传动方向设在滚珠丝杠传动机构之前的定位力离合器用于限定定位力；具体所属的转辙器不能控制到给定的终点位置，在超过给定的定位力时，定位力离合器打滑并且驱动电机一直运行到断路为止。

在一个具有同等优先日的德国专利申请中描述了一种转辙器传动装置，其中，因某些原因，定位力离合器沿传动方向设在丝杠传动机构之后，并且该定位力离合器有利地与丝杠传动机构的丝杠螺母在结构上合为一体。

本发明的目的在于提供一种该类型的定位力离合器，它由为数很少的、经过实践检验的、可靠性很大而价格较低的构件构成。这些构件既便于装配，又便于调整。

本发明的目的是这样实现的，即提供这样一种离合器，其设有分别从两侧插到丝杠上的空心体，该空心体不扭转地、分别沿丝杠的轴向可移地支承在另一空心体内或其上，空心体的一端分别嵌卡在丝杠螺母的上方并具有一个朝丝杠突出的第一挡块，该挡块贴靠在一个与丝杠螺母刚性相连的金属壳体的一个摩擦面上，空心体的另一端是封闭的并与至少一个可置入空心体内部的压力弹簧构成贴靠部位，压力弹簧在弹簧力下通过一个在丝杠上被传动的压力轴承支承在丝杠螺母的一个端侧上，空心体的分别嵌卡在丝杠螺母上方的端部具有向丝杠突出的另一挡块，该挡块有间隙地嵌在压力轴承的或一另外的与压力轴承一起贴靠在丝杠螺母上的构件的后方，并且两个空心体之一至少间接地与待驱动的或者驱动的构件不扭转地相连。

在从属权利要求中列出了本发明的离合器的其他优选实施形式。

本发明还解决了离合器的几何形状与用以传递定位力的压力弹簧两者间的相互影响的问题。

每个离合器可以只设一个也可设置两个压力弹簧，该压力弹簧最好为一碟形弹簧结构或多个碟形弹簧组合结构。这些碟形弹簧可被容纳在极窄的空间内并结合相应的摩擦面产生足够大的摩擦力用于力的传递。

在本发明的一个特别优选的实施形式中，由回转对称的构件构成结构紧凑的、占用空间小的离合器。这也带来加工制造方面的便利。

本发明离合器的圆柱形壳体部分的封闭是通过调节螺母进行的，通过调节螺母可调整弹簧行程并从而产生不同的摩擦力。

本发明装置中设有控制碟形弹簧的导向环，碟形弹簧抵压并支承在这些导向环上。这些导向环的作用在于，使碟形弹簧不致倾斜，并使这些碟形弹簧与离合器一起可相对于丝杠传动机构轴向移动。

如果在离合器一侧上的压力轴承直接支承在附属的调节螺母上，则为了产生定位力，只需在离合器的另一侧上设置一单个弹簧或组合弹簧。

本发明装置中的空心圆柱体结构为离合器外壳部分的一个在结构上特别优选的实施形式，该外壳部分可不扭转地相对运动。

在一个由回转对称的构件构成的离合器中，可在一个相应结构的丝杠螺母上运动的壳体也为空心圆柱体结构，该空心圆柱体以确定的方式不扭转地在丝杠螺母上被传动。

下面借助附图所示实施例详细说明本发明。附图所示为：

图1为本发明的离合器的局部剖视图；

图2和图3为构成离合器外壳的两个空心圆柱体；

图4和图5为这两个空心圆柱体的垂直截面。

图1示意出了一个与滚珠丝杠传动机构结为一体的摩擦离合器。滚珠丝杠传动机构由滚珠丝杠1和套于该丝杠1上的丝杠螺母2构成，在丝杠螺母2中，图中未示出的滚珠把回转运动转换成直线运动，丝杠螺母2为管状结构。丝杠螺母2根据丝杠1的回转方向沿丝杠的轴向或是向左或是向右运动并把该运动传递到一个图中未示出的构件上，如传递到一个应进行直线往复运动的定位滑块上。这是通过一个与丝杠螺母2刚性相连的空心圆柱体3进行的，该空心圆柱体3在离合器本身的定位力未被超过的情况下以尚待说明的方式被离合器外壳部分4和5固定。两个以适宜的方式与每个待驱动的构件相连的离合器外壳部分之一通过与丝杠螺母刚性相连的空心圆柱体3固定丝杠螺母2并防止丝杠螺母2与丝杠1一起转动。离合器外壳由两个结构相同的、其结构示于图2至5的空心圆柱体4和5构成，这两个空心圆柱体最好分别具有两个相对的轴向的纵向槽6和7或者8和9，纵向槽的宽度略大于其余下的间隔段10和11或者12和13的宽度。两个空心圆柱体4和5以其间隔段相互交叉地从两侧插到丝杠上，其中，间隔段分别嵌入另一个空心圆柱体的纵向槽内并在纵向槽内可沿轴向不扭转地移动。每个空心圆柱体具有一个向丝杠1突出的第一挡块14或者15，两个空心圆柱体在相互插入时靠以上挡块14或15贴靠在空心圆柱体3的端面16或17上。空心圆柱体的挡块14和15为径向环绕的凸缘结构。这些凸缘和空心圆柱体3的端面的相互贴合面构成离合器的摩擦面，为此，它们具有特殊的表面结构。两个空心圆柱体4和5的间隔段的远端部可以通过在装配离合器时插入的调节螺母35或者18封闭，为此，间隔段10至13的端部具有相应的螺纹19或者20。调节螺母与一个或多个最好为碟形结构的弹簧21、22构成贴靠部位。弹簧21、22建立作用力，两个离合器外壳部分的摩擦面以该力作用到在丝杠螺母上被传动的空心圆柱体的摩擦面上。如在所示的实施例中所表明的那样，也可设置分别由两个或多个碟形弹簧构成的装置建立作用力，以取代一个单个碟形弹簧。碟形弹簧作用在离合器外壳部分的间隔段和丝杠1之间。为此，调节螺母及分立的、朝向丝杠插装在丝杠上的导向环23、24具有旋转对称且与轴向平行的突出部(29，31，30，32)，碟形弹簧嵌卡在这些突出部之后。导向环23、24通过压力轴承25、26及其它的导向环27、28抵压丝杠螺母2的各一个端面。碟形弹簧21、22一方面经调节螺母35、18和外壳部分4、5抵压调节螺母和外壳部分，另一方面经压紧部件23、25和27或者24、26和28抵压丝杠螺母2，据此建立作用在摩擦面14、16或者15、17上的摩擦力。如果独立地观察每个外壳部分，则空心圆柱体3在丝杠螺母2上会分别向左或向右移动，直至贴靠在导向环27或28之一上为止；但由于两个外壳部分同时作用到空心圆柱体3上，形成一个力的平衡，该力平衡使空心圆柱体3保持在导向环27和28之间。在只有一个碟形弹簧而非两个分离的碟形弹簧系统的情况下，也可形成以上平衡。在这种情况下，处于导向环23和调节螺母35之间或者处于导向环24和调节螺母18之间的、平行于轴向的突出部会在离合器的其上没有碟形弹簧的那一侧上相互贴靠，其中，空心圆柱体3会从假设的中心位置向另一侧稍许偏移。

由碟形弹簧21和/或22施加的力经摩擦面15、17和14、16作为定位力作用在经丝杠传动机构推动的构件上。如果该定位力被超过，例如因为待推动的构件抱死，则发生如下情况：

由于与该构件相连的外壳部分不能再沿进给方向运动，所以不扭转但可纵向移动地设在空心圆柱体3内的丝杠螺母2此刻沿力传递方向相对于假设的初始位置或向左或向右运动。据此，沿力传递方向设在前方的碟形弹簧被超过其预紧力地张紧而另外的碟形弹簧的张力可能被解除。如果现在丝杠螺母移动一定的距离，其数量级在一个毫米或几个毫米，则丝杠螺母2与在运动方向上分别处于前方的压力轴承25、26一起向每一外壳部分的环形凸缘33、34运动，该外壳部分的碟形弹簧已先被卸载。丝杠螺母继续偏移，就使摩擦面15或者14脱离空心圆柱体3的相应的摩擦面17或者16，使得在离合器打滑时，在碟形弹簧和轴向力(≥给定的定位力)以及为此所需的转动力矩之间出现平衡。

如果从外部作用到离合器上的力有所减小(≤给定的定位力)，则通过丝杠螺母偏移使被压缩的碟形弹簧重新放松，其中，该碟形弹簧经分别所属的外壳部分的摩擦面14或者15使空心圆柱体3在丝杠螺母上沿丝杠螺母的偏移方向移动，直至在没有定位力影响的情况下在摩擦面15、17和14、16上建立力的平衡为止。

本发明的摩擦离合器具相对较少的经过实践考验的耐磨损构件。通过采用具有不同的弹簧特性曲线的碟形弹簧，定位力可适应各种具体的用途，其中，通过调节螺母可对可传递的定位力进行微调。离合器的体积比较小并从而可很好地装在任何应用场合。通过两个协同作用的外壳部分可对外保护离合器并因此构成一个很坚固的组件。此外，其优点还在于，运行决定的、由外部轴向作用到丝杠传动机构和设在其后的齿轮元件的冲击力可几乎全部由装入离合器内的弹簧吸收并从而从原有的传动中被排除。在这种离合器用于须适应恶劣环境条件的传动装置，如用于转辙器传动装置中时，上述优点就特别重要。

本发明不限于应用在滚珠丝杠传动机构中，本发明也可有利地应用于各种没有自制动的丝杠传动机构中。

同样，本发明也不限于把回转运动转换成直线运动的传动装置，本发明更可用于把直线运动转换为回转运动的传动装置中。

待直线控制或者待直线驱动的构件不必须与离合器外壳部分中的一个直接相连，该构件也可例如通过一个连杆或万向接头与一个离合器外壳部分相连，使该离合器外壳部分本身可不相对于丝杠转动。

Claims (11)

1、一种用于丝杠传动机构的、轴向力控制的摩擦离合器，其丝杠传动机构具有一个丝杠和一丝杠螺母，用于把回转运动转换成直线运动或反之把直线运动转换成回转运动，其特征在于，

设有分别从两侧插到丝杠(1)上的空心体(4、5)，空心体(4、5)不扭转地、分别沿丝杠的轴向可移地支承在另一空心体内或其上，

空心体(4、5)的一端分别嵌卡在丝杠螺母(2)的上方并具有一个朝丝杠突出的第一挡块(14、15)，该挡块贴靠在一个与丝杠螺母(2)刚性相连的金属壳体(3)的一个摩擦面(16、17)上，

空心体(4、5)的另一端是封闭的并与至少一个可置入空心体内部的压力弹簧(21、22)构成贴靠部位，

压力弹簧(21、22)在弹簧力下通过一个在丝杠上被传动的压力轴承(25、26)支承在丝杠螺母(2)的一个端侧上，

空心体(4、5)的分别嵌卡在丝杠螺母上方的端部具有向丝杠突出的另一挡块(33、34)，该挡块有间隙地嵌在压力轴承(25、26)的或一另外的与压力轴承一起贴靠在丝杠螺母上的构件的后方，

并且两个空心体之一至少间接地与待驱动的或者驱动的构件不扭转地相连。

2、根据权利要求1所述的、轴向力控制的摩擦离合器，其特征在于，另一挡块(33、34)和压力轴承(25、26)或与压力轴承一起贴靠在丝杠螺母(2)上的构件之间的间距的选择准则在于，该间距相当于弹簧行程的一部分，该弹簧行程是指当定位力被超过时在离合器应脱扣之前，至少一个弹簧(21、22)被压缩的弹簧行程。

3、根据权利要求1或2所述的、轴向力控制的摩擦离合器，其特征在于，至少一个弹簧(21或22)设在仅一个空心体(4或5)中。

4、根据权利要求1或2所述的、轴向力控制的摩擦离合器，其特征在于，至少分别有一个弹簧(21、22)设在两个空心体(4、5)中。

5、根据权利要求1至4之一所述的、轴向力控制的摩擦离合器，其特征在于，弹簧(21、22)由一个碟形弹簧构成或由至少两个碟形弹簧组合构成。

6、根据权利要求1所述的、轴向力控制的摩擦离合器，其特征在于，空心体(4、5)为空心圆柱体结构并且挡块(14、15、33、34)为向内突出的、并且其突出高度不同的环形凸缘结构。

7、根据权利要求6所述的、轴向力控制的摩擦离合器，其特征在于，空心圆柱体在其远离挡块的端部分别具有与一个包围丝杠的调节螺母(35、18)相啮合的内螺纹，空心圆柱体可通过调节螺母(35、18)封闭，并且通过调节螺母(35、18)可调整弹簧(21、22)的预紧力。

8、根据权利要求7所述的、轴向力控制的摩擦离合器，其特征在于，在调节螺母(35、18)的内侧以及一个装在弹簧(21、22)和压力轴承(24、25)之间的导向环(23、24)的外侧分别具有一个回转对称的轴向平行的突出部(29、30、31、32)，用以支承弹簧。

9、根据权利要求3和7所述的、轴向力控制的摩擦离合器，其特征在于，轴向平行的突出部(29、30；31、32)的尺寸应使当壳体(3)在丝杠螺母(2)上处于居中位置时，这些突出部具有仅一毫米的间距。

10、根据权利要求6至8之一所述的、轴向力控制的摩擦离合器，其特征在于，空心圆柱体(4、5)具有相同的直径并在其外表面上具有至少各一个纵向槽(6、7；8、9)，这些纵向槽的宽度略大于另一空心圆柱体外表面的、通过相应的纵向槽形成的间隔段(12、13；10、11)的宽度，并且两个空心圆柱体以其带槽的外表面轴向对中地从两侧包围丝杠螺母(2)，其中，空心圆柱体以其间隔段分别镶入另一空心圆体的纵向槽内。

11、根据权利要求1所述的、轴向力控制的摩擦离合器，其特征在于，壳体(3)为可在一个圆柱形的丝杠螺母(2)上轴向移动的空心圆柱体结构，具有一个纵向槽，用以容纳一个在丝杠螺母的纵向槽内导向的导向件或突出于丝杠螺母(2)的导向件。