CN117108707A

CN117108707A - 滚珠丝杠传动装置

Info

Publication number: CN117108707A
Application number: CN202310582343.2A
Authority: CN
Inventors: M·扎克; D·辛兹; J·汉塞尔曼; R·西贝尔
Original assignee: SFS Group International AG
Current assignee: SFS Group International AG
Priority date: 2022-05-24
Filing date: 2023-05-23
Publication date: 2023-11-24
Also published as: US20230383825A1; EP4283163A1

Abstract

本发明涉及一种滚珠丝杠传动装置，通常包括丝杠和带有多个滚珠的丝杠螺母，滚珠在丝杠螺母与丝杠螺母之间的空隙内循环往复。这是如此做到的，滚珠回送机构在一个部位将滚珠通过滚珠转向器移出螺旋形滚珠通道并且经由旁通道在另一部位经由另一滚珠转向器返回送入。滚珠转向器安置在丝杠螺母周面中的径向通孔内。根据本发明，在丝杠螺母上设有一个或多个金属片，其在径向通孔内或与之相邻地从周面向内错开布置并且以面的形式限定该滚珠回送机构，由此，滚珠回送机构及其滚珠转向器在最终位置中被固定在丝杠螺母的周面内，其中该丝杠螺母的周面未从最终安装的金属片突出。金属片可以在丝杠螺母的通孔内最好被点焊、粘接或夹紧于其中。

Description

滚珠丝杠传动装置

技术领域

本发明致力于一种滚珠丝杠传动装置,尤其是改善的简化结构的滚珠丝杠传动装置的滚珠转向器。

背景技术

目前，滚珠丝杠传动装置(KGT)在机电和电动液压制动系统中扮演越来越多的角色，在此KGT作为液压制动筒的备用品或者与已知制动系统并行地被用在制动辅助系统中。

通常，滚珠丝杠传动装置KGT指称滚动螺旋传动机构，其具有作为滚子的滚珠。KGT的主要组成部分包括丝杠和包围丝杠的丝杠螺母。在这两个构件之间，滚珠在工作中循环。丝杠的还有丝杠螺母的螺纹进给(Gewindezüge)被设计成具有合适截面形状的滚珠槽并且互补地彼此协调，从而它们(在安装状态)共同形成滚珠通道或滚珠导槽。不同于在螺栓-螺母连接、螺纹位斜面中以面的形式相互滑动地，在KGT中，循环的滚珠在螺纹中负责在螺母与丝杠之间传递载荷。以面的形式的滑动运动因此被滚动运动取代，随之而来的是摩擦减小。

为了获得用于滚珠的闭合循环路径，采用滚珠回送机构。它们在功能上(通常也在结构上)由两个滚珠转向器和一个在其间的旁路通道组成。滚珠转向器的任务是在第一部位将滚珠升离丝杠螺母与丝杠之间的滚珠导槽，并且在第二部位又送入。滚珠回送机构因此整体式是旁路机构，其跨过螺母-丝杠系统的一个或多个螺纹线且因此形成用于KGT的滚珠的闭合循环路径。一般，滚珠在丝杠螺母中径向朝外地从滚珠槽中被升离并在丝杠螺母之内或之外在一个通道或管(旁路通道)内被引导，随后其在为此设定的部位又被装入到丝杠与丝杠螺母之间的滚珠通道中。在将滚珠从滚珠导槽中升起时变得没有的力必须由滚珠转向器承受或导走。因此珠转向器在丝杠螺母之中/之处的固定或锁定是一项技术挑战。

在现有技术EP3809 013A1中描述了一件式的滚珠转向器，其具有椭圆形基本形状且因此可被装入丝杠螺母壁内的相应形成的开口中。它是如此设计，其不仅可被用于升起滚珠、也可被用于将其再送入滚珠通道。滚珠转向器的固定通常通过一个套装到丝杠螺母上的套筒进行，套筒固定滚珠转向器的位置。

在现有技术EP1375966A2中描述一种由两个半壳制造的滚珠回送机构，其组合滚珠转向器和旁路通道。在一个变型中，在那里描述了也采用一个圆柱形套筒用于固定。此外，在那里将一个弹簧件设置在滚珠回送机构与套筒之间，其将滚珠回送机构固定在理论位置中。

作为借助套筒的固定的替代方式而知道了，在滚珠回送机构上设置卡接和/或锁定装置，其插入丝杠螺母的对应开口中。于是，大多可以放弃附加的机械固定机构。

根据现有技术的固定装置分别具有特别缺点：套装的套筒虽然制造安装有利，但不允许在套筒区域中固定滚珠丝杠传动装置。锁舌和卡接装置因此必须设计的结实耐用，使得它们能承受滚珠施加至滚珠转向器的力。另外，滚珠转向器和丝杠螺母内的相应开口的加工误差比如如此精确，即，总保证滚珠回送机构的功能。

发明内容

本发明的任务因此是提出一种用于滚珠转向器的固定机制，其避免所述缺点并且使用起来安全简单。

所述类型的滚珠丝杠传动装置在其基本特点中包括丝杠和丝杠螺母。丝杠螺母至少部分同轴包围丝杠，就像空心圆柱形套。由此，丝杠螺母具有基本呈圆柱形(径向外侧)的周面。与圆柱形形状的局部偏差例如呈保持件、截平部、角状凸缘的形式，其被术语“基本呈圆柱形”包含。要注意的是，圆柱形/套筒形外表面是优选实施方式，但本发明也可等同应用在多角形周面上。

在丝杠与丝杠螺母之间的空隙内，许多滚珠在螺旋形滚珠通道内往复循环。为了获得至少一个连续的滚珠轨道而需要至少一个滚珠回送机构，其具有两个滚珠转向器和一个在其间延伸的旁路通道。故原则上可以跨越在丝杠与丝杠螺母之间的螺旋形滚珠轨道的一圈或多圈。旁路通道因此也被称为滚珠回送机构。

滚珠转向器作为构件安置在丝杠螺母内的径向通孔中，使得滚珠视滚珠丝杠传动装置的旋转方向被一个滚珠转向器从滚珠通道径向升起且转向到旁路通道。在经过其之后，滚珠被另一滚珠转向器从旁路通道送回到滚珠通道。当旋转方向改变时，滚珠转向器(功能上)下降该滚子。

根据本发明，在丝杠螺母处设有一个或多个金属片，其在径向通孔之中和/或与之相邻地从周面向内错开布置，并且至少部分以面的形式限定滚珠回送机构。“在径向通孔之中和/或与之相邻地”是指片材可完全或部分限定通孔，但也可以在与通孔相邻的表面中向后固定，在这里它在技术上是必需且有意义的。

由此该滚珠回送机构及其滚珠转向器在一个理论位置中被固定在丝杠螺母周面内。在此，该丝杠螺母的周面未被最终安置的金属片超出。

金属片在丝杠螺母的通孔中或与之相邻地固定通过点焊、粘接或夹紧进行。

该构型的有创造性的优点在于，滚珠回送机构未干扰滚珠丝杠传动装置的外轮廓，这简化了KGT通过丝杠螺母的固定。

旁路通道在此在两个原则性变型中被描述，但技术人员可以视情况也将上述有创意的特征专用到其它方案或设计。其一，旁路通道可以被设计成丝杠螺母内的纵向压入的径向向外敞开的通道，例如通过在丝杠螺母制造中的冷成型。在第二变型中，旁路通道可以在丝杠螺母周面内设计成纵向孔，其平行于丝杠螺母旋转轴线。用于滚珠转向器的通孔于是例如通过铣削从丝杠螺母周面中被加工出，以限定作为旁路通道的纵向孔或压紧通道的一个部分。

用于此处所述的滚珠丝杠传动装置的滚珠回送机构可以在一个实施方式中以一件式来实现，其具有两个滚珠转向器和一个设于其间的管状旁路通道(在丝杠螺母周面内的轴平行纵向孔)。

滚珠回送机构可以由例如由塑料和/或金属构成的单独零件组成并且被安置在槽中。该槽开设于周面内且滚珠回送机构的形状被调整或对此被优化。单独零件例如可以按照原理“带顶的槽”或“具有加装端件的管状旁路通道”。后者在功能上也在滚珠回送机构由两个一件式构成的且被单独装入径向通孔中的滚珠转向器构成并带有位于其间的作为旁路通道的纵向孔时存在。或者，旁路通道也可以作为独立构件安置在槽形通道内。

固定滚珠回送机构或其部件的上述金属板未超出在最终安装状态下的真正丝杠螺母的包络表面或周面。在此情况下，以下变型是可能的：金属片在其最终安装位置中与丝杠螺母周面齐平结束，因此补充周面成最初原始形状。或者，金属片可以在其最终安装位置中至少部分暗藏设置在丝杠螺母周面中。混合形式(齐平/暗藏)在技术上未被排除。选择哪种可能方式主要取决于丝杠螺母的几何形状和结构设计。

在滚珠丝杠传动装置的另一实施方式中，金属片可以通过弹性压紧接触保证固定滚珠转向器或滚珠回送机构。另外，在金属片和滚珠回送机构或滚珠转向器之间设有阻尼的和/或弹性的中间层。这种由弹性材料构成的中间层可帮助补偿加工误差并且从滚珠回送机构或滚珠转向器到丝杠螺母的固体声传递被减弱。

在此提到的金属片优选由弹簧钢制造并且尤其由弹簧钢片冲切制成。视布置的不同，材料厚度为0.05mm至0.25mm。具有弹性的已知钢种以名称C75S(1.1248)或1.4310CrNi可在市场上得到。

对于某些应用，金属片可被设计成其具有沿一轴线的隆起。由此它们可以在安装时如此取向，即，在安装最终状态下该金属片施加持久压力至滚珠回送机构或滚珠转向器。所述隆起可以通过与冲切同时的压制进行。

视针对滚珠丝杠传动装置的提出任务的不同而可能需要或有意义的是，至少一个金属片完全封闭径向通孔。这可能是减少或避免污垢进入循环滚珠区域中所需要的。

或者，至少一个金属片在其对于保护滚珠回送机构的功能而言够用时被部分覆盖径向通孔可能就够了。视KGT设计的不同，也可能的是至少一个金属片完全或部分覆盖多个径向通孔。

在此所述的实施方式和变型可以各种方式组合。在描述了技术替代方案的情况下(例如旁路通道呈纵向孔或槽的形式)，对于技术人员来说基于所述说明和图能清晰对应分配所述和所示的变型的应用和组合的可能性。

在此所述的滚珠丝杠传动装置的制造可以简化如下来描述：

-视上述变型提供滚珠回送机构的构件，

-提供由至少一个丝杠螺母和丝杠构成的预装组件，其中，该丝杠螺母具有两个径向向内开设的缺口。其轮廓被设计成它能容纳转向器。缺口通过旁路通道连接。

-将滚珠转向器/滚珠回送机构加入丝杠螺母的周面中，

-将多个滚珠加入滚珠丝杠传动装置中，

-在丝杠螺母通孔区域中定位金属片，

-借助激光焊、夹紧、粘接固定金属片。

附图说明

图1以局剖视图示意性示出本发明第一实施方式中的滚珠丝杠传动装置，

图2示出滚珠丝杠传动装置，此时省掉丝杠螺母。这表明滚珠的循环往复，

图3示出第二实施方式中的滚珠丝杠传动装置的纵截面，

图4示出第三实施方式中的滚珠丝杠传动装置的俯视图，和

图5示出本发明的第四实施方式。

具体实施方式

图1以局剖视图示出KGT(滚珠丝杠传动装置)100。内置的丝杠110具有螺旋形滚珠通道140的内半部，它与其对应的配对件、即作为丝杠螺母120的内螺纹所设计的通道配合。滚珠130因为滚珠回送机构而循环往复。滚珠回送机构在此由第一滚珠转向器150、旁通道160和另一滚珠转向器150'组成。滚珠转向器150、150'暗藏于通孔170、170'中，其又通过金属片180,180'被封闭。所述通孔是丝杠螺母120中的孔或铣槽，其在径向上从内向外延伸且用于容纳滚珠转向器。滚珠转向器被设计成管状或槽形的构件，因此其从滚珠通道140卸出滚珠且不仅径向向外地、也直至旁通道地转移。如所说明的那样，存在许多类型的旁通道：呈在丝杠螺母中的轴平行的槽或孔的形式，呈独立构件形式或呈金属和/或塑料组装构件形式。

丝杠螺母在此被示出为基本圆柱形主体，其具有径向扩大的凸缘190。

图2示范性示出KGT中的滚珠循环往复但省掉了丝杠螺母。滚珠130在螺旋形滚珠通道140内被引导。滚珠转向器150从滚珠通道取出滚珠，将其引导入旁通道160，在其另一滚珠转向器150'处又将滚珠130送回滚珠通道140。

图3以纵截面图示出本发明的第二实施方式。滚珠丝杠传动装置100又由丝杠100和丝杠螺母120组成，它们在其之间形成螺旋形滚珠通道140连同在其中被引导的滚珠130。滚珠回送机构在丝杠螺母120中的凹部内实现，其也同时包含用于所装入的滚珠转向器150、150'的通孔。能看到，金属片180在此实施方式中形成向外或向上封闭的旁通道160顶部。在图中水平示出的旁通道160部分以铣槽形式实现。

图4示出KGT的一个实现方式，其中丝杠110被分开示出。旁通道以轴平行纵向孔210的形式实现。只能看到容纳滚珠转向器的径向通孔中的金属片180、180'，其形成末尾。能看到丝杠螺母的初始圆柱形的外轮廓由此未被超出。

图5以透视图示出不带丝杠的丝杠螺母120的另一变型，其具有两个滚珠转向器220、220'。通孔170、170'是丝杠120内的各自槽的一部分，其包括一件式安装的滚珠回送机构220或220'。单独的金属片180类似绷带地固定两个滚珠转向器。

Claims

1.一种滚珠丝杠传动装置(100)，所述滚珠丝杠传动装置(100)包括：

-丝杠(110)，和

-丝杠螺母(120)，所述丝杠螺母(120)至少部分同轴包围所述丝杠(110)，其中，所述丝杠螺母具有基本成圆柱形的周面(120)；

-多个滚珠(130)，该多个滚珠在所述丝杠(110)与丝杠螺母(120)之间的空隙内在螺旋滚珠通道(140)内循环；和

-至少一个滚珠回送机构，所述滚珠回送机构具有两个滚珠转向器(150,150')和在它们之间延伸的一个旁通道(160)，其中，所述滚珠转向器(150,150')被布置在所述丝杠螺母(120)中的径向通孔(170,170')内，使得所述滚珠(130)视所述滚珠丝杠传动装置(100)的转动方向被其中一个所述滚珠转向器(150)径向升离所述滚珠通道(140)并被转向且进入所述旁通道(160)并且在其经过之后被另一个滚珠转向器(150')从所述旁通道(160)回送至所述滚珠通道(140)；

其特征是，在所述丝杠螺母处设有一个或多个金属片(180)，所述一个或多个金属片(180)在所述径向通孔(170,170')内和/或与之相邻地从周面向内错开布置，并且以面的形式跨越限定所述滚珠回送机构；并且所述滚珠回送机构以其滚珠转向器(150,150')在理论位置中固定在所述丝杠螺母(120)的周面中，其中，所述丝杠螺母(120)的所述周面未从最终安装的金属片(180,180')突出。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，所述金属片(180,180')在所述丝杠螺母(120)的所述通孔(170,170')之中和/或与所述通孔(170,170')相邻地被点焊、粘接或夹紧在其中。

3.根据权利要求1和2所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，所述旁通道(160)被设计成纵向压入的、径向向外打开的通道或长孔(210)，所述通道或长孔(210)平行于所述丝杠螺母(120)的转动轴线地开设于所述丝杠螺母(120)的周面中。

4.根据权利要求1至3中的一项或更多项所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，所述滚珠回送机构一体式设计成具有两个滚珠转向器(150,150')和一个设于其间的管状旁通道(160)。

5.根据权利要求1至3中的一项或更多项所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，所述滚珠回送机构包括两个一件式设计的且被单独装入所述径向通孔(170,170')中的滚珠转向器以及一个在其间的作为旁通道的纵向孔(210)。

6.根据权利要求1至5中的一项或更多项所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，所述金属片(180,180')在其最终安装位置中与所述丝杠螺母(120)的所述周面齐平结束。

7.根据权利要求1至5中的一项或更多项所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，所述金属片(180,180')在其最终安装位置中至少部分暗埋设于所述丝杠螺母的周面中。

8.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，所述金属片(180,180')通过弹性的压紧接触确保固定所述滚珠转向器(150,150')或所述滚珠回送机构。

9.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，在所述金属片(180,180')和所述滚珠回送机构或所述滚珠转向器(150,150')之间设有阻尼的和/或弹性的中间层。

10.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，所述金属片(180,180')由弹簧钢制造且尤其由弹簧钢片冲切而成。

11.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，所述金属片(180,180')具有沿一轴线的隆起并且在安装时被如此取向，即，在安装最终位置中所述金属片施加持久压力至滚珠回送机构或滚珠转向器(150,150')。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，至少一个金属片(180)全面封闭径向通孔(170,170')。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，至少一个金属片(180)部分覆盖所述径向通孔(170,170')。

14.根据权利要求1至11中任一项所述的滚珠丝杠传动装置(100)，其特征是，至少一个金属片(180)完全或部分覆盖多个径向通孔(170,170')。