CN115667763A - 用于滚珠丝杠组件的止动销 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种滚珠丝杠，该滚珠丝杠具有螺纹杆，该螺纹杆包括形成在其外表面上的滚珠槽；滚珠螺母，该滚珠螺母包括由其内表面形成的中心孔，该内表面限定滚珠槽，该滚珠螺母还包括从滚珠螺母的端面向内延伸并进入内表面的滚珠槽中的第一凹部；以及止动销，该止动销布置在第一凹部内，从而止动销的第一端向内延伸进入滚珠螺母的内表面的滚珠槽中，其中所述止动销由卷绕的金属带形成。

Description

用于滚珠丝杠组件的止动销

优先权要求

本专利申请要求于2020年2月4日提交的第62/969,874号美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及滚珠丝杠，尤其涉及一种用于非循环滚珠丝杠组件中的前弹簧和后弹簧的端部止动件。

背景技术

已知的滚珠丝杠组件通常包括插入形成在滚珠丝杠轴的外表面上的滚珠沟道与形成在滚珠螺母的内表面上的滚珠沟道之间的滚珠链。典型情况下，在滚珠链的一端的滚珠与形成在滚珠螺母上的止动件之间设有螺旋弹簧。在这种非循环滚珠丝杠组件中，当滚珠丝杠轴被施加在滚珠丝杠轴上的低轴向负载旋转驱动时，螺旋弹簧不收缩。因此，滚珠链中的滚珠不会相对于滚珠螺母移动。因此，滚珠丝杠随着滚珠链中的滚珠在滚珠丝杠轴上滑动而移动。

但是，当滚珠丝杠被施加在滚珠丝杠轴上的高轴向负载旋转驱动时，螺旋弹簧收缩，从而允许滚珠丝杠随着滚珠相对于滚珠螺母和滚珠丝杠轴的滚动而移动。因此，实现了高效的丝杠传动。

非循环滚珠丝杠中的前弹簧和后弹簧的端部止动件通常由滚珠、滚珠螺母中的机加工壁、配合芯件、径向构造或切向构造形成。现有的设计通常依赖于成本高昂的机械加工，并且某些设计可能在操作期间通过在止动珠与丝杠之间产生拖拽力而增加扭矩。

在本发明中认识到并解决了现有技术的构造和方法的问题。

发明内容

本公开的一个实施例提供了一种滚珠丝杠，该滚珠丝杠具有螺纹杆，该螺纹杆包括形成在其外表面上的滚珠槽；滚珠螺母，该滚珠螺母包括由其内表面形成的中心孔，该内表面限定滚珠槽，该滚珠螺母还包括从滚珠螺母的端面向内延伸并进入内表面的滚珠槽中的第一凹部；以及止动销，该止动销布置在第一凹部内，从而止动销的第一端向内延伸进入滚珠螺母的内表面的滚珠槽中，其中所述止动销由卷绕的金属带形成。

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的一个或多个实施例，并与文字说明一起用于解释本发明的原理。

附图说明

下面参照附图说明本发明的完整公开内容，包括其中的最佳方式，以指导本领域的普通技术人员。在附图中：

图1是包括滚珠丝杠组件的一个实施例的制动器组件的示意图，该滚珠丝杠组件包括本发明的一个实施例的止动销；

图2是图1所示的滚珠丝杠组件和止动销的透视局部横截面图；

图3是图1所示的滚珠丝杠组件的滚珠螺母的透视横截面图，该滚珠螺母包括止动销、滚珠链和弹簧组件；

图4是包括图3所示的止动销的滚珠螺母的局部透视图；

图5是图3所示的滚珠螺母和止动销的侧视平面图；

图6是包括按照本发明形成的止动销的一个替代实施例的滚珠螺母的局部透视图；和

图7是包括按照本发明形成的止动销的一个替代实施例的滚珠螺母的透视图。

在本说明书和附图中重复使用的附图标记用于表示本公开的相同或相似的特性或元件。

具体实施方式

下面将参照本发明的优选实施例以及附图中所示的一个或多个实例来说明本发明。所提供的每个实例仅用于解释本发明，不构成对本发明的任何限制。实际上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，能够对本发明做出各种修改和变化，而不会脱离本发明的范围和精神。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征也可用在另一个实施例中，从而产生另一种不同的实施例。因此，本发明意图涵盖归入所附权利要求和其等效内容的范围之内的此类修改和变化。

现在请参考附图，图1是包括本发明的第一实施例的滚珠丝杠组件100的制动组件1的示意性截面图。如图所示，制动组件1有选择性地向与汽车等的车轮一体旋转的制动盘2施加摩擦制动力。制动装置1包括卡钳3、第一底板4和第二底板5、以及第一制动片6和第二制动片7。卡钳3由转向节(未示出)可移动地支撑，并且第一底板4和第二底板5布置在卡钳3上，从而将制动盘2夹在它们之间。第一制动片6和第二制动片7分别固定至第一底板4和第二底板5，并且可以按压制动盘2的相应侧表面。

卡钳3包括第一主体8、第二主体9和盖10。第一主体8和第二主体9固定在一起。盖10固定至第二主体9。第一主体8包括主体部11和臂部12。第二主体9的一端固定至主体部11。臂部12与主体部11正交联接。第二底板5固定至臂部12。第二主体9包括制动缸13和延伸板14。制动缸13固定至第一主体8的主体部11。延伸板14从制动缸13延伸。

制动缸13具有在轴向上彼此相对的第一端41和第二端42。制动缸13包括在第一端41处开口的圆柱形部分15和联接至圆柱形部分15的第二端42的端面板16。可沿轴向ST移动的活塞17容纳在制动缸13中。活塞17的一端73穿过制动缸13的一端(与圆柱形部分15的第一端41对应)处的开口部分朝制动盘2突出，并固定至第一底板4。

在活塞17的圆柱形外表面67与制动缸13的内表面(与圆柱形部分15的内表面69对应)之间设有密封件18，以密封外表面67与内表面69之间的间隙。密封件18可以是容纳在形成在制动缸13的内表面69上的容纳槽中的O型圈。活塞17的外表面67和制动缸13的内表面69通过设置在形成在外表面67和内表面69上的键槽中的键19联接在一起。使用键19实现的键联接允许导引活塞17沿轴向ST的运动，并且还允许调节活塞17相对于缸体13的旋转。

将活塞17朝制动盘2偏压的液压可以通过在图中未示出的液压路径供应到制动缸13中。在这种情况下，制动缸13和活塞17形成液压致动器。卡钳3用于将制动片6和7压靠在制动盘2上以产生制动力。卡钳3包括电动机20、减速装置21和滚珠丝杠组件100。减速装置21降低电动机20的转速。滚珠丝杠装置100将从电动机20经由减速装置21传递的旋转运动转换成活塞17沿轴向ST的直线运动。

电动机20包括电动机壳体23和输出轴24。电动机壳体23固定至第二主体9的延伸板14。减速装置21包括驱动齿轮25、中间齿轮26和从动齿轮27。驱动齿轮25附接至电动机20的输出轴24的一端，从而与输出轴24一起旋转。中间齿轮26与驱动齿轮25啮合。从动齿轮27与中间齿轮26啮合。中间齿轮26由第二主体9枢转地支撑，从而能够旋转。盖10固定至第二主体9，以遮盖减速装置21。

滚珠丝杠组件100包括滚珠丝杠轴110和滚珠螺母130。滚珠丝杠轴110是输入构件。滚珠螺母130是经由多个主滚珠140通过螺纹紧固在滚珠丝杠轴110上的可旋转输出构件。滚珠丝杠轴110穿过滚珠螺母130插入。滚珠丝杠轴110由第二主体9支撑，从而不能沿轴向移动但是能够旋转。滚珠螺母130由第二主体9支撑，从而能够在轴向上移动但不能旋转。

具体而言，滚珠丝杠轴110由滚动轴承32支撑，该滚动轴承32被保持在形成在制动缸13的端面板16中的支撑孔31中，从而滚珠丝杠轴110能够旋转但是不能沿轴向(轴向ST)移动。从动齿轮27联接至滚珠丝杠轴110的端部112，从而与滚珠丝杠轴110一起旋转。如图所示，滚珠螺母130具有圆柱形外表面132和内表面134。滚珠沟道136形成在内表面134中。滚珠丝杠轴110具有圆柱形外表面114，在其中形成有滚珠沟道116。排成一列的主滚珠140布置在限定在滚珠沟道116与滚珠沟道136之间的滚珠滚道150(图2)中。

滚珠螺母130的外表面132还包括旋转调节部分(未示出)。该旋转调节部分与活塞17的内表面77的旋转调节部分(未示出)接合。滚珠螺母130的外表面132配装在活塞17的圆柱形内表面部分内。旋转调节部分之间的接合调节活塞17和滚珠螺母130相对于彼此的旋转。滚珠螺母130包括在滚珠螺母的轴向X上较靠近制动盘2的第一端137和与第一端137相对的第二端139。配装在形成在活塞17的内表面77中的环形槽内的保持环(环形构件)40与滚珠螺母130的第二端139的端面接合。因此，活塞17和滚珠螺母130联接在一起，从而沿着轴向ST(滚珠螺母的轴向X)一起移动。

在电动机20的输出轴24的旋转经由减速装置21传递至滚珠丝杠轴110从而旋转滚珠丝杠轴110时，滚珠螺母130沿着滚珠螺母的轴向X(轴向ST)移动。此时，活塞17由键19导引，并与滚珠螺母130一起沿着轴向ST移动。

如图2最佳地示出的，被保持在滚珠滚道150中的主滚珠140形成滚珠链160。滚珠链160包括第一端162(图3)和第二端164。如图所示，在滚珠链160的相邻主滚珠140之间可以设有一个或更多个链接弹簧197。滚珠丝杠装置100包括布置在滚道150中的滚珠链160的相应相对侧的主螺旋弹簧组件170和复位螺旋弹簧180。

如图2和图3最佳地示出的，主螺旋弹簧组件170包括第一端170a和第二端170b。第一端170a在滚珠链160的第一端162与主滚珠140a接合。主弹簧组件170的第二端170b与被接收在形成于滚珠螺母130中的凹部193内的止动销190接合，从而止动销190延伸到滚珠滚道150中。复位螺旋弹簧180包括第一端180a和第二端180b。第一端180a在滚珠链160的第二端164与主滚珠140b接合。复位弹簧180的第二端180b与被接收在形成于滚珠螺母130中的凹部(未示出)内的止动销195接合，从而止动销195延伸到滚珠滚道150中。

如图4和图5最佳地示出的，止动销190形成为螺旋弹簧，该螺旋弹簧被压入到滚珠螺母130的轴向凹部193中，从而为主弹簧组件170的第三弹簧部分178产生旋转止动作用。止动销190由金属带形成，该金属带具有内端202和外端204、在内端和外端之间延伸的圆柱形外表面206以及一对沿着金属带的每个边缘延伸的倒角边缘208。倒角边缘208便于止动销190插入到相应的轴向凹部193中。止动销190可以插入到轴向凹部193中，使得外边缘204随机地处于凹部的圆周周围。但是，优选止动销190布置在轴向凹部193内，使得第三弹簧部分178的末端弹簧圈178a与止动销190的外端204和另一个圆柱形表面206均在两点接触，总共形成四个接触点。接触点数量的增加防止了末端弹簧圈178a相对于止动销190倾斜，从而有利于第三弹簧部分178在负载下的压缩。此外，以这种方式定向止动销190允许止动销190的中心线径向向外定位，进一步进入滚珠螺母130的主体，从而增加可用于将止动销190保持在滚珠螺母130中的材料。不再使用轴螺纹外径(大径)作为190弹簧止动导向装置能够优化滚珠丝杠螺纹滚压工艺以及与相应弹簧的接触。注意，优选止动销195的构造类似于止动销190，虽然这两种构造可以不同。

如图6所示，止动销190a的一个替代实施例形成为开口销，该开口销被压入滚珠螺母130的轴向凹部193中，从而为主弹簧组件170的第三弹簧部分178产生旋转止动作用。止动销190a由金属带形成，该金属带具有第一端202a和第二端204a、在第一端202a和第二端204a之间延伸的圆柱形外表面206a以及沿着金属带的每个边缘延伸的一对倒角边缘208a。倒角边缘208a便于止动销190a插入到相应的轴向凹部193中。如图所示，第一端202a和第二端204a基本上平行，并在其间形成间隙。止动销190a可以插入到轴向凹部193中，使得第一端202a和第二204a随机地位于凹部的圆周周围。但是，优选止动销190a布置在轴向凹部193内，使得第三弹簧部分178的末端弹簧圈178a与止动销190a的第一端202a和第二端204a均在两点接触，总共形成四个接触点。接触点数量的增加防止了末端弹簧圈178a相对于止动销190a倾斜，从而有利于第三弹簧部分178在负载下的压缩。注意，优选止动销195的构造类似于止动销190，虽然这两种构造可以不同。如图7所示，止动销190b也可以由实心圆柱形销形成。

请再次参考图2和3，主弹簧组件170优选由多个螺旋弹簧部分形成。如图所示，主弹簧组件170包括第一弹簧部分172、第二弹簧部分174和第三弹簧部分178。第一弹簧部分172邻近滚珠链160的第一端162布置，并被第一链接珠191a从第二弹簧部分174分开。第三弹簧部分178邻近止动销190布置，并被第二链接珠191b从第二弹簧部分分开。链接珠191a和191b有助于弹簧部分172、174和178在滚道内的运动，同时减少变形。为了便于主弹簧组件170的整个长度上的弹簧圈压缩，可以选择弹簧部分172、174和178，使得第一弹簧部分172的第一弹簧常数大于第二弹簧部分174的第二弹簧常数，并且第二弹簧常数大于第三弹簧部分178的第三弹簧常数。同样，为了有助于减少第一螺旋弹簧部分172、第二螺旋弹簧部分174和第三螺旋弹簧部分178与滚珠螺母130之间的摩擦，在滚珠丝杠组件100处于未加载的中性状态时，弹簧部分172、174和178围绕丝杠轴110的圆周的周向长度优选被限制于90°或更小。

在操作中，当滚珠丝杠轴110被施加在滚珠丝杠轴110上的低轴向负载旋转驱动时，主弹簧组件170的第一弹簧部分172、第二弹簧部分174和第三弹簧部分178不收缩，如图6A所示。因此，滚珠链160的主滚珠140不会相对于滚珠螺母130移动。因此，滚珠螺母130随着滚珠链160的主滚珠140在滚珠沟道116上滑动而移动。另一方面，当滚珠丝杠轴110被施加在滚珠丝杠轴110上的高轴向负载旋转驱动时，主弹簧组件170的第一弹簧部分172、第二弹簧部分174和第三弹簧部分178随着它们的弹簧圈被压缩而收缩。因此，滚珠螺母130随着滚珠链160的主滚珠140相对于滚珠螺母130和滚珠螺杆轴110滚动而移动。因此，实现了高效的丝杠传动。应说明的是，在已知的滚珠丝杠组件中，负载端上的主弹簧的弹簧圈被压缩，而止动端上的弹簧圈不被压缩，与已知的滚珠丝杠组件不同的是，在本公开中，压缩发生在第一弹簧部分172、第二弹簧部分174和第三弹簧部分178中的每一个的弹簧圈中。如上文所述，这是通过根据负载路径内的每个弹簧部分的位置改变弹簧常数来实现的。通过增大负载侧(滚珠链160侧)的第一弹簧部分172的弹簧常数并减小作为止动件侧的第三弹簧部分178的弹簧常数，能够均衡或平衡所有弹簧的疲劳。应说明的是，在使用不止两个单独的弹簧部分形成主弹簧组件时，从负载端开始的每个后续弹簧部分的弹簧常数会小于其之前的弹簧部分的弹簧常数。例如，在此实例中，第一弹簧部分172的弹簧常数大于第二弹簧部分174的弹簧常数，而第二弹簧部分174的弹簧常数大于第三弹簧部分178的弹簧常数。应说明的是，在一个替代实施例中，通过使用单个渐变刚度的主弹簧能够实现类似的结果。

虽然在上文中说明了本发明的一种或多种优选实施例，但所属领域的技术人员应理解，可以做出各种修改和变化，而不会脱离本发明的范围和精神。本发明意图涵盖归入所附权利要求和其等效内容的范围和精神之内的此类修改和变化。

Claims (3)

1.一种滚珠丝杠，包括：

螺纹杆，该螺纹杆包括形成在其外表面上的滚珠槽；

滚珠螺母，该滚珠螺母包括由其内表面形成的中心孔，该内表面限定滚珠槽，该滚珠螺母还包括从滚珠螺母的端面向内延伸并进入内表面的滚珠槽中的第一凹部；以及

止动销，该止动销布置在第一凹部中，从而止动销的第一端向内延伸到滚珠螺母的内表面的滚珠槽中，

其中所述止动销由卷绕的金属带形成。

2.如权利要求1所述的滚珠丝杠，还包括具有第一端和第二端的弹簧，所述第一端抵接所述止动销。

3.如权利要求2所述的滚珠丝杠，还包括滚珠，其中所述弹簧的第二端抵接所述滚珠。

Images