DE112015005786T5

DE112015005786T5 - Schraubenzufuhrvorrichtung und diese verwendender Aktor

Info

Publication number: DE112015005786T5
Application number: DE112015005786.2T
Authority: DE
Inventors: Bundo Matsumoto; Yuji Kubota; Tomoya Uchikoshi
Original assignee: THK Co Ltd; Hirata Corp
Current assignee: THK Co Ltd; Hirata Corp
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2035-12-04
Also published as: US20180259045A1; KR101785251B1; JP6159707B2; JP2016121757A; US10436298B2; CN107076286B; TW201632769A; CN107076286A; DE112015005786T8; KR20170090507A; TWI614430B; WO2016104092A1; DE112015005786B4

Abstract

Es wird eine Schraubenzufuhrvorrichtung bereitgestellt, bei der ein Puffermechanismus zwischen einem Stabelement (3) und einem Mutterelement (2) eingebaut ist, und die in der Lage ist, eine kleinere Dimensionierung einer gesamten Vorrichtung zu erreichen. Die Schraubenzufuhrvorrichtung umfasst: eine Schraubenwelle (1); das Mutterelement (2), das einen Flanschabschnitt (23) aufweist, der an einer Außenumfangsfläche davon ausgebildet ist, und an der Schraubenwelle (1) montiert ist; das Stabelement (3), das einen Montageabschnitt (31), der dem Flanschabschnitt (23) des Mutterelements (2) zugewandt ist, und einen Hohlabschnitt aufweist; und einen Puffermechanismus (4), der den Flanschabschnitt (23) des Mutterelements (2) und den Montageabschnitt (31) des Stabelements (3) miteinander verbindet, wobei der Puffermechanismus (4) umfasst: eine Mehrzahl von Schäften (43 und 44), die um das Mutterelement (2) herum vorgesehen sind; ein Paar von Trennelementen (41 und 42), durch die die Mehrzahl von Schäften (43 und 44) durchläuft, und das entlang der Mehrzahl der Schäfte (43 und 44) beweglich ist; und ein elastisches Element (45), das zwischen dem Paar von Trennelementen (41 und 42) in einem zusammengedrückten Zustand vorgesehen ist, wobei die Mehrzahl von Schäften (43 und 44) umfasst: einen Schaft (43), der an dem Flanschabschnitt (23) des Mutterelements (2) fixiert ist; und einen Schaft (44), der an dem Montageabschnitt (31) des Stabelements (3) fixiert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubenzufuhrvorrichtung, die eine Pufferfunktion aufweist, um eine Stoßbelastung von außen zu mindern, und einen Aktor, der die Schraubenzufuhrvorrichtung nutzt.
STAND DER TECHNIK
Bei der Schraubenzufuhrvorrichtung ist ein Mutterelement per Gewinde mit einer Schraubenwelle im Eingriff, die auf einer Außenumfangsfläche ausgebildete schraubenförmige Nuten aufweist. Die Schraubenzufuhrvorrichtung weist eine Funktion auf, eine Drehbewegung der Schraubenwelle in eine Linearbewegung des Mutterelements umzuwandeln. Somit ist die Schraubenzufuhrvorrichtung zur Verwendung bei der Umwandlung der Drehbewegung eines Elektromotors in die Linearbewegung geeignet. Beispielsweise wird die Schraubenzufuhrvorrichtung für einen Aktor eingesetzt, der ausgebildet ist, die Drehung des Elektromotors als eine Vorschub- und Rückzugsbewegung eines Stabelements auszugeben. Um die Drehbewegung des Elektromotors effizient in die Vorschub- und Rückzugbewegung des Stabelements umzuwandeln, wird bei diesem Aktor eine Kugelschraubenvorrichtung, bei der Rollelemente, wie etwa Kugeln, zwischen der Schraubenwelle und dem Mutterelement zwischengefügt sind, als die Schraubenzufuhrvorrichtung eingesetzt. Bei diesem Aktor wird ein Betrag des Vorschubs und des Rückzugs des Stabelements in Abhängigkeit von einem Drehwinkel des Elektromotors bestimmt.
Abhängig von dem Gebrauch des Aktors gibt es indes einen Fall, bei dem erwünscht ist, dass andere Elemente durch das Stabelement elastisch gedrückt werden, oder einen Fall, bei dem erwünscht ist, dass die Stoßbelastung, die von außen auf das Stabelement wirkt, ohne Wirkung auf die Schraubenzufuhrvorrichtung verringert wird. In der Patentschrift 1 wird eine Schraubenzufuhrvorrichtung offenbart, bei der ein Puffermechanismus zwischen dem Mutterelement und dem Stabelement vorgesehen ist. Bei der in der Patentschrift 1 offenbarten Schraubenzufuhrvorrichtung umfasst das Stabelement einen Kolben, der ausgebildet ist, das Mutterelement aufzunehmen, während ein Paar von Federhalteelementen an einer Außenumfangsfläche des Mutterelements angebracht ist. Das Paar von Federhalteelementen ist an einer Nut angebracht, die in der Außenumfangsfläche des Mutterelements ausgebildet ist, und ist in der Nut in einer Axialrichtung frei beweglich. Ferner ist eine Feder zwischen dem Paar von Federhalteelementen in einem zusammengedrückten Zustand vorgesehen. Der Kolben des Stabelements weist einen Eingriffsflansch auf, der an einer Außenseite des Paars von Federhalteelementen positioniert ist. Wenn sich das Stabelement in der Axialrichtung vorschiebt oder zurückzieht, wechselwirkt der Eingriffsflansch mit einem der Federhalteelemente, so dass sich das Federhalteelement in einer Richtung des Zusammendrückens der Feder bewegt.
Auch wenn bei der in der Patentschrift 1 offenbarten Schraubenzufuhrvorrichtung eine von einer Druckbelastung oder einer Zugbelastung zwischen dem Mutterelement und dem Stabelement wirkt, drückt der Eingriffsflansch des Stabelements das Federhalteelement in die Richtung des Zusammendrückens der Feder, so dass die Druckbelastung auf die Feder wirkt. Wenn die Druckbelastung, die eine durch die Feder aufgebrachte Federkraft übersteigt, auf die Feder wirkt, wird dementsprechend die Feder zusammengedrückt, so dass gegen die anderen Elemente durch das Stabelement elastisch gedrückt wird. Ferner kann die von außen auf das Stabelement wirkende Stoßbelastung verringert werden, ohne direkt auf die Schraubenzufuhrvorrichtung zu wirken.
LITERATURSTELLEN
PATENTSCHRIFTEN

[PTL 1] JP 01-264544 A

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Bei der in der Patentschrift 1 offenbarten Schraubenzufuhrvorrichtung umfasst das Stabelement den Kolben, der ausgebildet ist, das Mutterelement aufzunehmen, und der Puffermechanismus ist zwischen dem Kolben und dem Mutterelement vorgesehen. Somit wird ein maximaler Außendurchmesser des Stabelements größer als ein Außendurchmesser des Mutterelements. Somit besteht ein Problem dahingehend, dass eine gesamte Schraubenzufuhrvorrichtung größer dimensioniert werden könnte. Zusammen mit der größeren Dimensionierung der Schraubenzufuhrvorrichtung besteht ferner das Problem, dass der Aktor, an dem die Schraubenzufuhrvorrichtung angewandt wird, größer dimensioniert werden könnte.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der Probleme gemacht, wie sie oben beschrieben werden, und hat die Aufgabe, eine Schraubenzufuhrvorrichtung bereitzustellen, bei der ein Puffermechanismus zwischen einem Stabelement und einem Mutterelement eingebaut ist, und die in der Lage ist, eine kleinere Dimensionierung einer gesamten Vorrichtung zu erreichen, und einen Aktor bereitzustellen, der kleiner dimensioniert ist, indem er die Schraubenzufuhrvorrichtung verwendet.
Das heißt, eine Schraubenzufuhrvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Schraubenwelle; ein Mutterelement, das einen Flanschabschnitt aufweist, der an einer Außenumfangsfläche davon ausgebildet ist, und an der Schraubenwelle montiert ist; ein Stabelement, das einen Montageabschnitt, der dem Flanschabschnitt des Mutterelements zugewandt ist, und einen Hohlabschnitt aufweist; und einen Puffermechanismus, der den Flanschabschnitt des Mutterelements und den Montageabschnitt des Stabelements miteinander verbindet. Der Puffermechanismus umfasst: eine Mehrzahl von Schäften, die um das Mutterelement herum vorgesehen sind; ein Paar von Trennelementen, durch die die Mehrzahl von Schäften durchläuft, und das entlang der Mehrzahl der Schäfte beweglich ist; und ein elastisches Element, das zwischen dem Paar von Trennelementen in einem zusammengedrückten Zustand vorgesehen ist. Die Mehrzahl von Schäften umfasst: einen Schaft, der an dem Flanschabschnitt des Mutterelements fixiert ist; und einen Schaft, der an dem Montageabschnitt des Stabelements fixiert ist. Ferner ist die Schraubenzufuhrvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet, eine Belastung zwischen dem Mutterelement und dem Stabelement durch Einfügung des Paars von Trennelementen zu übertragen, die relativ zueinander beweglich sind.
Ferner umfasst der Aktor nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Schraubenzufuhrvorrichtung und ist ausgebildet, eine Drehbewegung, die von einem Elektromotor eingeleitet wird, in eine Vorschub- und Rückzugsbewegung des Stabelements in einer Axialrichtung umzuwandeln, um die Vorschub- und Rückzugsbewegung auszugeben.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Nach der vorliegenden Erfindung wird in einem Fall des Tragens einer Belastung, die das Stabelement zieht, oder in einem Fall des Tragens einer Belastung, die gegen das Stabelement drückt, die Belastung zwischen dem Mutterelement und dem Stabelement durch die Einfügung des Puffermechanismus übertragen. Zu diesem Zeitpunkt ist im Puffermechanismus das elastische Element zwischen dem Paar von Trennelementen zusammengedrückt. Auch wenn eine Zugbelastung oder eine Druckbelastung auf den Puffermechanismus übertragen wird, trägt das elastische Element die Belastung. Ferner sind die Schäfte, die ausgebildet sind, die Trennelemente im Puffermechanismus beweglich zu führen, an dem Flanschabschnitt des Mutterelements oder an dem Montageabschnitt des Stabelements fixiert. Somit kann der Puffermechanismus kleiner dimensioniert werden, indem die Mehrzahl von Schäften um das Mutterelement herum vorgesehen werden. Das heißt, nach der vorliegenden Erfindung ist es dadurch, dass ein Außendurchmesser des Flanschabschnitts des Mutterelements so festgelegt wird, dass er klein ist, möglich, die Schraubenzufuhrvorrichtung, die einen kleiner dimensionierten Außendurchmesser aufweist, mit der Pufferfunktion durch das elastische Element zu erreichen.
Ferner kann der Aktor, der ausgebildet ist, die Drehbewegung des Elektromotors unter Verwendung der Schraubenzufuhrvorrichtung in die Vorschub- und Rückzugsbewegung des Stabelements in der Axialrichtung umzuwandeln, kleiner dimensioniert werden, während er elastisch gegen andere Elemente durch das Stabelement drückt oder den Puffermechanismus umfasst, der ausgebildet ist, die Stoßbelastung zu verringern, die von außen auf das Stabelement wirkt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels einer Schraubenzufuhrvorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird.
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht zur Darstellung der in 1 gezeigten Schraubenzufuhrvorrichtung.
3 ist eine Rückseitenansicht zur Darstellung der in 1 gezeigten Schraubenzufuhrvorrichtung, von einer Seite des Mutterelements entlang einer Axialrichtung betrachtet.
4 ist eine Vorderansicht zur Darstellung der in 1 gezeigten Schraubenzufuhrvorrichtung, von einer Seite des Stabelements entlang der Axialrichtung betrachtet.
5 ist eine Seitenansicht zur Darstellung der in 1 gezeigten Schraubenzufuhrvorrichtung in einem stabilen Zustand.
6 ist eine Draufsicht zur Darstellung der in 1 gezeigten Schraubenzufuhrvorrichtung in dem stabilen Zustand.
7 ist eine Unteransicht zur Darstellung der in 1 gezeigten Schraubenzufuhrvorrichtung in dem stabilen Zustand.
8 ist eine vergrößerte Ansicht zur Darstellung eines Zustands, in dem ein Puffermechanismus der in 1 gezeigten Schraubenzufuhrvorrichtung eine Druckbelastung trägt.
9 ist eine vergrößerte Ansicht zur Darstellung eines Zustands, in dem der Puffermechanismus der in 1 gezeigten Schraubenzufuhrvorrichtung eine Zugbelastung trägt.
AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
Nun wird eine detaillierte Beschreibung einer Schraubenzufuhrvorrichtung und eines Aktors, der die erfindungsgemäße Schraubenzufuhrvorrichtung verwendet, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angegeben.
1 und 2 sind Ansichten zur Darstellung eines Beispiels einer Ausführungsform der Schraubenzufuhrvorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird. Die Schraubenzufuhrvorrichtung umfasst eine Schraubenwelle 1, ein Mutterelement 2, ein Stabelement 3 und einen Puffermechanismus 4. Das Mutterelement 2 ist per Gewinde mit der Schraubenwelle 1 im Eingriff und zusammen mit der Drehung der Schraubenwelle 1 beweglich. Das Stabelement 3 ist ausgebildet, sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Mutterelements 2 vorzuschieben und zurückzuziehen. Der Puffermechanismus 4 ist ausgebildet, eine Stoßbelastung zu vermindern, die auf die Schraubenzufuhrvorrichtung einwirkt. In 2 wird die Schraubenwelle 1 für ein einfaches Verständnis der Strukturen des Mutterelements 2, des Stabelements 3 und des Pufferelements 4 weggelassen.
An einer Außenumfangsfläche der Schraubenwelle 1 ist eine Kugelabrollnut 11, die eine schraubenförmige Form aufweist, mit einer vorgegebenen Steigung vorgesehen. Die ”Steigung” entspricht einem Abstand, um den sich die Kugelabrollnut 11 in einer Axialrichtung der Schraubenwelle 1 vorschiebt, während sie durch einen Kreis um die Schraubenwelle 1 gebildet wird. Indes weist das Mutterelement 2 ein Durchgangsloch auf, in das die Schraubenwelle 1 eingesteckt wird. Das Mutterelement 2 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. An einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs ist schraubenförmig eine Belastungs-Kugelabrollnut 21 ausgebildet, die der Kugelabrollnut 11 der Schraubenwelle 1 zugewandt ist. Die Schraubenwelle 1 ist an dem Mutterelement 2 durch die Einfügung einer großen Anzahl von Kugeln montiert. Die große Anzahl von Kugeln rollt zwischen dieser Kugelabrollnut 11 und der Belastungs-Kugelabrollnut 21 ab, während sie die Belastung trägt. In 2 sind die Kugeln weggelassen.
Ferner ist an einer Außenumfangsfläche des Mutterelements 2 ein umlaufendes Bahnbildungselement 22 fixiert. Eine belastungsfreie Kugelbahn ist in dem umlaufenden Bahnbildungselement 22 ausgebildet. Die belastungsfreie Kugelbahn ist so vorgesehen, dass sie einige Umdrehungen der Belastungs-Kugelabrollnut 21, die in dem Mutterelement 2 ausgebildet ist, überspannt. Ein Ende der Belastungs-Kugelabrollnut 21 des Mutterelements 2 ist mit einem anderen Ende davon durch die belastungsfreie Kugelbahn verbunden. Die Kugel rollt in einem Zustand, in dem sie von der Belastung befreit ist, auf der belastungsfreien Kugelbahn. Daher tritt die Kugel, die auf der Belastungs-Kugelabrollnut 21 des Mutterelements 2 gerollt ist, von dem einen Ende in die belastungsfreie Kugelbahn ein. Nachdem sie auf der belastungsfreien Kugelbahn gerollt ist, wird die Kugel dazu gebracht, von dem anderen Ende zu der Belastungs-Kugelabrollnut 21 zurückzukehren. Das heißt, es wird eine endlose Umlaufbahn für die Kugel gebildet, indem das Mutterelement 2 an dem umlaufenden Bahnbildungselement 22 fixiert wird.
Ferner ist ein Flanschabschnitt 23 an der Außenumfangsfläche des Mutterelements 2 ausgebildet. Der Flanschabschnitt 23 ist in einer Flanschform ausgebildet, so dass er von dem Mutterelement 2, das eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, nach außen hervorspringt. Wie in 3 gezeigt, weist der Flanschabschnitt 23 ein Paar von Ausnehmungsabschnitten 24 auf, die quer über eine Mittelachse des Mutterelements ausgebildet sind. Durch die Bildung des Paars von Ausnehmungsabschnitten 24 weist der Flanschabschnitt 23 ein Paar von Verbindungsabschnitten 25 auf, die quer über die Mittelachse des Mutterelements ausgebildet sind. In jedem der Verbindungsabschnitte 25 ist ein Schraubloch 25a entlang einer Axialrichtung des Mutterelements 2 ausgebildet. Ferner ist, wie in 2 gezeigt, ein Paar von Regulierungsnuten 26 an der Außenumfangsfläche des Mutterelements 2 ausgebildet. Diese Regulierungsnuten 26 regulieren einen Bewegungsbereich der ersten Trennelemente 41, die später beschrieben werden. Jede der Regulierungsnuten ist so ausgebildet, dass sie einem Paar aus Ausnehmungsabschnitt 24 und Verbindungsabschnitt 25 entsprechen. Jedoch ist in 2 nur eine der Regulierungsnuten 26 zu erkennen, und eine weitere Regulierungsnut, die auf einer Rückseite des Mutterelements 2 in 2 positioniert ist, ist nicht zu erkennen.
Als Nächstes wird das Stabelement 3 unter Bezugnahme auf 4 und 5 zusätzlich zu den oben beschriebenen 1 bis 3 beschrieben. Das Stabelement 3 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die ein Durchgangsloch 3a aufweist. Ferner ist ein Montageabschnitt 31, der bezüglich eines Außendurchmessers des Stabelements nach außen hervorragt, an einem Ende des Stabelements 3 vorgesehen, das näher am Mutterelement 2 ist. Der Montageabschnitt 31 weist ein Durchgangsloch auf, das einen Innendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich dem des Durchgangslochs 3a des Stabelements 3 ist. Das Durchgangsloch des Montageabschnitts 31 und das Durchgangsloch 3a des Stabelements 3 überlappen einander. Die Schraubenwelle 1 ist mit Spiel in dem Durchgangsloch des Montageabschnitts 31 und dem Durchgangsloch 3a des Stabelements 3 aufgenommen. Der Montageabschnitt 31 kann einstückig mit dem Stabelement 3 ausgebildet sein, oder kann als ein separates Element maschinell ausgearbeitet werden und dann an einem Ende des Stabelements 3 fixiert werden.
Ferner weist der Montageabschnitt 31 ein Paar von Ausnehmungsabschnitten 32 auf, die quer über eine Mittelachse des Durchgangslochs ausgebildet sind. Durch die Bildung des Paars von Ausnehmungsabschnitten 32 weist der Montageabschnitt 31 ein Paar von Fixierarmabschnitten 33 auf, die quer über die Mittelachse des Durchgangslochs ausgebildet sind. Ein Schraubloch 34 ist in jedem der Fixierarmabschnitte 33 entlang einer Axialrichtung des Stabelements 3 ausgebildet. Wie aus den 1 bis 5 zu erkennen, sind in der Axialrichtung der Schraubenwelle 1 der Ausnehmungsabschnitt 32 des Montageabschnitts 31 und der Verbindungabschnitt 25 des Flanschabschnitts 23 einander zugewandt, und sind der Fixierarmabschnitt 33 des Montageabschnitts 31 und der Ausnehmungsabschnitt 24 des Flanschabschnitts 23 einander zugewandt. Wenn man den Flanschabschnitt 23 des Mutterelements 2 von einem distalen Ende des Stabelements durch den Montageabschnitt 31 betrachtet, wie in 4 gezeigt, kann dementsprechend der Verbindungsabschnitt 25 des Flanschabschnitts 23 visuell von dem Ausnehmungsabschnitt 32 des Montageabschnitts 31 erkannt werden. Wenn der Montageabschnitt 31 von der Flanschabschnittsseite 23 des Mutterelements 2 durch den Flanschabschnitt betrachtet wird, wie in 3 gezeigt, kann der Fixierarmabschnitt 33 des Montageabschnitts 31 visuell von dem Ausnehmungsabschnitt 24 des Flanschabschnitts 23 erkannt werden.
Indes umfasst der Puffermechanismus 4 einen ersten Schaft 43, einen zweiten Schaft 44, ein erstes Trennelement 41, ein zweites Trennelement 42 und Spiralfedern 45. Der erste Schaft 43 weist ein Ende auf, das am Flanschabschnitt 23 des Mutterelements 2 mit einer Schraube fixiert werden soll. Der zweite Schaft 44 weist ein Ende auf, das am Montageabschnitt 31 des Stabelements 3 mit einer Schraube fixiert werden soll. Das erste Trennelement 41 und das zweite Trennelement 42 sind in einer Axialrichtung der Schäfte 43 und 44 beweglich, indem sie durch den ersten Schaft 43 und den zweiten Schaft 44 geführt werden. Die Spiralfedern 45 sind elastische Elemente, die zwischen dem ersten Trennelement 41 und dem zweiten Trennelement 42 vorgesehen sind.
Der erste Schaft 43 ist zu einer im Wesentlichen säulenförmigen Form geformt, und an beiden Enden davon sind Außengewinde ausgebildet. Das Außengewinde an einem Ende des ersten Schafts 43 ist an dem Schraubloch 25a fixiert, das im Verbindungsabschnitt des Flanschabschnitts 23 ausgebildet ist. Indes ist ein Regulierabschnitt 43a, der durch eine Unterlegscheibe 43b und eine Fixiermutter 43c aufgebaut ist, per Gewinde mit dem Außengewinde an einem anderen Ende im Eingriff. Der Abschnitt zwischen dem Paar von Außengewinden, die an beiden Enden des ersten Schafts 43 ausgebildet sind, fungiert als ein Führungsbereich für das erste Trennelement 41 und das zweite Trennelement 42. Der Regulierabschnitt 43a muss nur als eine Rückhaltevorrichtung für das zweite Trennelement 42 bezüglich des ersten Schafts 43 fungieren. Der Regulierabschnitt 43a ist nicht auf die Unterlegscheibe 43b und die Fixiermutter 43c beschränkt, die in den Zeichnungen gezeigt sind, solange der Regulierabschnitt 43a an einem Ende des ersten Schafts 43 fixiert ist.
Ferner ist ähnlich wie der erste Schaft 43 der zweite Schaft 44 zu einer im Wesentlichen säulenförmigen Form geformt, und an beiden Enden davon sind Außengewinde ausgebildet. Das Außengewinde an einem Ende des zweiten Schafts 44 ist an dem Schraubloch 34 fixiert, das im Fixierarmabschnitt 33 des Montageabschnitts 31 ausgebildet ist. Indes ist ein Regulierabschnitt 44a, der durch eine Unterlegscheibe 44b und eine Fixiermutter 44c aufgebaut ist, per Gewinde mit dem Außengewinde an einem anderen Ende im Eingriff. Der Abschnitt zwischen dem Paar von Außengewinden, die an beiden Enden des zweiten Schafts 44 ausgebildet sind, fungiert als ein Führungsbereich für das erste Trennelement 41 und das zweite Trennelement 42. Der Regulierabschnitt 44a muss nur als eine Rückhaltevorrichtung für das erste Trennelement 41 bezüglich des zweiten Schafts 44 fungieren. Der Regulierabschnitt 44a ist nicht auf die Unterlegscheibe 44b und die Fixiermutter 44c beschränkt, die in den Zeichnungen gezeigt sind, solange der Regulierabschnitt 44a an einem Ende des zweiten Schafts 44 fixiert ist.
Ferner sind das erste Trennelement 41 und das zweite Trennelement 42 plattenförmige Elemente, die in einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet sind, und jedes weist ein Paar von Durchgangslöchern auf, in die der erste Schaft 43 und der zweite Schaft 44 eingesetzt werden sollen. Die Innendurchmesser dieser Durchgangslöcher sind etwas größer als die Außendurchmesser des ersten Schafts 43 und des zweiten Schafts 44. Somit können die Führungsbereiche des ersten Schafts 43 und des zweiten Schafts 44 frei in der Axialrichtung dieser Schäfte bewegt werden. In einem Zustand, in dem der erste Schaft 43 und der zweite Schaft 44 in die Durchgangslöcher eingesteckt sind, ist das erste Trennelement 41 so vorgesehen, dass es näher an dem Flanschabschnitt 23 ist als das zweite Trennelement 42. Ferner ist ein Teil des ersten Trennelements 41 innerhalb der Reguliernut 26 positioniert, die in dem Mutterelement 2 ausgebildet ist.
Die Spiralfedern 45 sind um jeden der Schäfte 43 und 44 als ein Führungsschaft angeordnet. Die Spiralfedern 45 sind zwischen dem ersten Trennelement 41 und dem zweiten Trennelement 42 in einem Zustand angeordnet, in dem sie aus einer freien Länge zusammengedrückt sind. Daher wird, wie in den 5 bis 7 gezeigt, in einem Zustand, in dem eine Belastung nicht zwischen dem Mutterelement 2 und dem Stabelement 3 wirkt, das erste Trennelement 41 durch die Spiralfeder 45 zum Flanschabschnitt 23 hin gedrängt, so dass das erste Trennelement 41 gegen den Flanschabschnitt 23 in Anlage gehalten wird. Zur selben Zeit wird der Regulierabschnitt 44a des zweiten Schafts 44 gegen eine Anlagefläche 41a des ersten Trennelements 41 in Anlage gehalten, der gegen den Flanschabschnitt 23 in Anlage gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Regulierabschnitt 44a in dem Ausnehmungsabschnitt 24 aufgenommen, der in dem Flanschabschnitt 23 ausgebildet ist, so dass verhindert wird, dass der Flanschabschnitt 23 und der Regulierabschnitt 44a störend miteinander Wechselwirken. Ferner wird das zweite Trennelement 42 durch die Spiralfeder 45 zum Montageabschnitt 31 hin gedrängt, so dass das zweite Trennelement 42 gegen den Montageabschnitt 31 in Anlage gehalten wird. Zur selben Zeit wird der Regulierabschnitt 43a des erstens Schafts 43 gegen eine Anlagefläche 42a des zweiten Trennelements 42 in Anlage gehalten, der gegen den Montageabschnitt 31 in Anlage gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Regulierabschnitt 43a in dem Ausnehmungsabschnitt 32 aufgenommen, der in dem Montageabschnitt 31 ausgebildet ist, so dass verhindert wird, dass der Montageabschnitt 31 und der Regulierabschnitt 43a störend miteinander wechselwirken.
Wie oben beschrieben, sind der erste Schaft 43 und der zweite Schaft 44 so angeordnet, dass sie entgegengesetzt ausgerichtet sind. Der Regulierabschnitt 43a des ersten Schafts 43 ist auf einer Seite positioniert, die dem Regulierabschnitt 44a des zweiten Schafts 44 quer über die Spiralfedern 45 gegenüberliegt. In einem Zustand, in dem die Belastung nicht zwischen dem Mutterelement 2 und dem Stabelement 3 wirkt, wird dementsprechend ein Abstand zwischen dem ersten Trennelement 41 und dem zweiten Trennelement 42 maximal gehalten. Der Abstand zwischen dem ersten Trennelement 41 und dem zweiten Trennelement 42 entspricht einem Abstand zwischen dem Regulierabschnitt 44a des zweiten Schafts 44 und dem Montageabschnitt 31, an dem der zweite Schaft 44 fixiert ist, oder einem Abstand zwischen dem Regulierabschnitt 43a des ersten Schafts 43 und dem Flanschabschnitt 23, an dem der erste Schaft 43 fixiert ist.
Ferner werden bei der Schraubenzufuhrvorrichtung dieser Ausführungsform ein erster Schaft 43 und ein zweiter Schaft 44, die entgegengesetzt ausgerichtet sind, als ein Paar betrachtet. Dann werden ein erstes Trennelement 41 und ein zweites Trennelement 42 mit dem Paar von Schäften kombiniert, um somit ein Paar von Puffermechanismen 4 aufzubauen. Zwei Paare von Puffermechanismen 4 sind an dem Mutterelement 2 vorgesehen. Die beiden Paare von Puffermechanismen 4, die quer über das Mutterelement 2 positioniert sind, weisen eine entgegengesetzte Positionsbeziehung bezüglich des ersten Schafts 43 und des zweiten Schafts 44 auf.
Als Nächstes wird ein Betrieb der Schraubenzufuhrvorrichtung dieser Ausführungsform, die die Puffermechanismen umfasst, beschrieben.
Die Schraubenzufuhrvorrichtung dieser Ausführungsform, die die Puffermechanismen 4 umfasst, wird auf den Aktor angewandt, der ausgebildet ist, eine Drehbewegung eines Elektromotors in eine Linearbewegung durch eine Schraubenzufuhrvorrichtung umzuwandeln. In diesem Fall ist beispielsweise der Elektromotor (nicht gezeigt) mit einem Ende der Schraubenwelle 1 verbunden, während das Stabelement 3 durch Führungsmittel (nicht gezeigt) geführt wird, um sich in dessen Axialrichtung vorzuschieben und zurückzuziehen. Um die Drehung des Mutterelements 2 zusammen mit der Schraubenwelle 1 zu verhindern, muss ferner ein Drehstoppelement (nicht gezeigt) an dem Stabelement 3 vorgesehen werden. Bei einer solchen Gebrauchsweise wird, wenn die Schraubenwelle 1 durch den Elektromotor zur Drehung angetrieben wird, die Drehbewegung der Schraubenwelle 1 in die Linearbewegung des Mutterelements 2 umgewandelt. Dementsprechend schiebt sich das Stabelement 3, das durch Einfügung der Puffermechanismen 4 an das Mutterelement 2 gekoppelt ist, linear mit dem Mutterelement 2 vor und zieht sich damit zurück. Zu diesem Zeitpunkt schiebt sich die Schraubenwelle 1 im Durchgangsloch 3a des Stabelements 3 vor und zieht sich zurück.
Wenn sich das Stabelement 3 zusammen mit dem Mutterelement 2 durch die Drehung des Elektromotors bewegt und sich in der Richtung des Pfeils FW aus 1 vorschiebt, das heißt, wenn sich das Stabelement 3 in einer Richtung bewegt, in der eine gesamte Länge der Schraubenzufuhrvorrichtung vergrößert wird, das heißt, wenn die Linearbewegung des Stabelements 3 in der Richtung des Pfeils FW aus irgendeinem Grund verhindert wird, wirkt eine Reaktionskraft, die in einer der Richtung des Pfeils FW entgegengesetzten Richtung ausgeübt wird, auf das Stabelement 3. Die Reaktionskraft wird auf das zweite Trennelement 42 durch den Montageabschnitt 31 übertragen, um das zweite Trennelement 42 zum Flanschabschnitt 23 des Mutterelements 2 hin zu drücken.
Wie in 8 gezeigt, wird, wenn die Größenordnung der Reaktionskraft eine durch die Spiralfeder 45 aufgebrachte Federkraft übersteigt, die Spiralfeder 45 zusammengedrückt, so dass sich das zweite Trennelement 42, das in Anlage gegen den Montageabschnitt 31 gehalten wird, in der Richtung des Pfeils A bewegt. Das zweite Trennelement 42 wird gegen den Regulierabschnitt 43a des ersten Schafts 43 mit der Federkraft der Spiralfeder 45 gedrückt. Wenn die Reaktionskraft die durch die Spiralfeder 45 aufgebrachte Federkraft übersteigt, wird somit das zweite Trennelement 42 von dem Regulierabschnitt 43a des ersten Schafts 43 getrennt, so dass der Regulierabschnitt 43a sich von der Anlagefläche 42a des zweiten Trennelements 42 abhebt.
Zur selben Zeit bewegt sich auch der zweite Schaft 44, der an dem Montageabschnitt 31 fixiert ist, in der Richtung des Pfeils A. Zu diesem Zeitpunkt wird das erste Trennelement 41 gegen den Flanschabschnitt 23 mit der Federkraft der Spiralfeder 45 gedrückt und kann sich nicht in der Richtung des Pfeils A bewegen. Somit wird das erste Trennelement 41 von dem Regulierabschnitt 44a des zweiten Schafts 44 getrennt, so dass der Regulierabschnitt 44a sich von der Anlagefläche 41a des ersten Trennelements 41 abhebt.
Dementsprechend wird die Reaktionskraft, die auf das Stabelement 3 in der der Richtung des Pfeils FW aus 1 entgegengesetzten Richtung wirkt, das heißt, in der Richtung des Pfeils A aus 8, nicht direkt auf das Mutterelement 2 übertragen. Die Reaktionskraft wird auf das Mutterelement 2 durch Einfügung der Spiralfeder 45 übertragen. Mit diesem Aufbau wirkt beispielsweise, auch wenn durch ein Hindernis verhindert wird, dass sich das Stabelement 3 in der Richtung FW vorschiebt, die Stoßbelastung nicht auf das Mutterelement 2. Ferner kann durch den Vorschub des Stabelements 3 gegen andere mechanische Vorrichtungen elastisch gedrückt werden.
Wenn sich das Stabelement 3 zusammen mit dem Mutterelement 2 durch die Drehung des Elektromotors bewegt, so dass sich das Stabelement 3 in der Richtung des Pfeils BK aus 1 zurückzieht, das heißt, wenn sich das Stabelement 3 in einer Richtung bewegt, in der die gesamte Länge der Schraubenzufuhrvorrichtung verringert wird und die Linearbewegung des Stabelements 3 in der Richtung BK aus irgendeinem Grund verhindert wird, wirkt indes eine Reaktionskraft, die in einer der Richtung BK entgegengesetzten Richtung, das heißt, in der Richtung FW, ausgeübt wird, auf das Stabelement 3. Die Reaktionskraft wird auf den zweiten Schaft 44 übertragen, der an dem Montageabschnitt 31 fixiert ist, und auf das erste Trennelement 41, durch Einfügung des Regulierabschnitts 44a, der an dem zweiten Schaft fixiert ist.
Wie in 9 gezeigt, wird, wenn die Größenordnung der Reaktionskraft in der Richtung FW die durch die Spiralfeder 45 aufgebrachte Federkraft übersteigt, die Spiralfeder 45 zusammengedrückt, so dass sich der zweite Schaft 44 zusammen mit dem Stabelement 3 und dem Montageabschnitt 31 in der Richtung des Pfeils B bewegt. Zusammen damit bewegt sich das erste Trennelement 41, das gegen den Regulierabschnitt 44a des zweiten Schafts 44 in Anlage gehalten wird, zusammen mit dem Regulierabschnitt 44a in der Richtung des Pfeils B. Ferner wird das erste Trennelement 41 gegen den Flanschabschnitt 23 des Mutterelements 2 mit der durch die Spiralfeder 45 aufgebrachten Federkraft gedrückt. Wenn die Reaktionskraft die durch die Spiralfeder 45 aufgebrachte Federkraft übersteigt, wird somit die Anlagefläche 41a des ersten Trennelements 41 von dem Flanschabschnitt 23 getrennt, um somit einen Spalt zwischen dem ersten Trennelement 41 und dem Flanschabschnitt 23 auszubilden.
Indes wird das zweite Trennelement 42 gegen den Regulierabschnitt 43a des ersten Schafts 43 mit der Federkraft der Spiralfeder 45 gedrückt, so dass die Bewegung des zweiten Trennelements 42 in der Richtung des Pfeils B reguliert wird. Wenn sich der Montageabschnitt 31 in der Richtung des Pfeils B bewegt, wird daher die Anlagefläche 42a des zweiten Trennelements 42 von dem Montageabschnitt 31 getrennt, um somit einen Spalt zwischen dem zweiten Trennelement 42 und dem Montageabschnitt 31 auszubilden.
Dementsprechend wird die Reaktionskraft, die auf das Stabelement 3 in einer der Richtung des Pfeils BK aus 1 entgegengesetzten Richtung wirkt, das heißt, in der Richtung des Pfeils B aus 9, nicht direkt auf das Mutterelement 2 übertragen, sondern darauf durch Einfügung der Spiralfeder 45 übertragen. Mit diesem Aufbau wirkt beispielsweise die Stoßbelastung nicht auf das Mutterelement 2, wenn aus irgendeinem Grund verhindert wird, dass sich das Stabelement 3 in der Richtung des Pfeils BK zurückzieht. Ferner kann durch das Zurückziehen des Stabelements 3 an anderen mechanischen Vorrichtungen elastisch gezogen werden.
Wenn des Weiteren die Reaktionskraft auf das Stabelement 3 in der der Richtung des Pfeils BK aus 1 entgegengesetzten Richtung wirkt, und sich das erste Trennelement 41 in der Richtung des Pfeils B aus 9 bewegt, kann sich das erste Trennelement 41 nicht ohne Beschränkung in der Axialrichtung der Schraubenwelle 1 bewegen. Der Bewegungsbereich des ersten Trennelements 41 wird durch die Reguliernut 26 reguliert, die in dem Mutterelement 2 ausgebildet ist. Dies ist zu dem Zweck, damit verhindert wird, dass die Spiralfeder 45 stark zwischen dem ersten Trennelement 41 und dem zweiten Trennelement 42 zusammengedrückt wird, wenn eine Kraft, die bewirkt, dass sich das erste Trennelement 41 in der Richtung des Pfeils B bewegt, übermäßig angelegt wird.
Bei der Schraubenzufuhrvorrichtung dieser Ausführungsform, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist es möglich, auch wenn eines von der Druckbelastung und der Zugbelastung übermäßig auf das Stabelement 3 der Schraubenzufuhrvorrichtung wirkt, zu verhindern, dass die Belastung direkt auf das Mutterelement 2 übertragen wird, indem die Funktion des Puffermechanismus 4 genutzt wird, wodurch man in der Lage ist, die Schraubenwelle 1 und das Mutterelement 2 vor der übermäßigen Belastung zu schützen. Wenn des Weiteren die Schraubenzufuhrvorrichtung auf den Aktor angewandt wird, kann das Stabelement 3 elastisch gegen andere mechanische Vorrichtungen drücken oder elastisch daran ziehen, wodurch es in der Lage ist, den Gebrauch des Aktors zu erweitern.
Bei der Schraubenzufuhrvorrichtung dieser Ausführungsform ist des Weiteren der Puffermechanismus 4, der aus dem ersten Schaft 43, dem zweiten Schaft 44, dem ersten Trennelement 41, dem zweiten Trennelement 42 und der Spiralfeder 45 gebildet ist, zwischen dem Flanschabschnitt 23 des Mutterelements 2 und dem Montageabschnitt 31 des Stabelements 3 vorgesehen. Der Flanschabschnitt 23 und der Montageabschnitt 31 müssen nur eine solche Größe aufweisen, dass der erste Schaft 43 und der zweite Schaft 44 um das Mutterelement 2 herum vorgesehen sein können. Daher kann die Schraubenzufuhrvorrichtung, die den Puffermechanismus umfasst, in einer extrem kompakten Weise aufgebaut sein. Wenn ein Außendurchmesser der Schraubenwelle 1 gleich dem der Schraubenwelle der Schraubenzufuhrvorrichtung des verwandten Standes der Technik ist, die den Puffermechanismus nicht umfasst, ist die gesamte Größe der Schraubenzufuhrvorrichtungen ebenfalls im Wesentlichen gleich. Dementsprechend kann die Schraubenzufuhrvorrichtung dieser Ausführungsform leicht durch die Schraubenzufuhrvorrichtung des verwandten Standes der Technik ersetzt werden. Wenn die Schraubenzufuhrvorrichtung dieser Ausführungsform ausgewählt wird, kann der Aktor, der die Pufferfunktion aufweist, leicht erhalten werden.
Bei der Schraubenzufuhrvorrichtung dieser Ausführungsform sind insgesamt vier Schäfte 43 und 44 um das Mutterelement 2 herum vorgesehen, jedoch kann die Anzahl der Schäfte 43 und 44 angemessen in Abhängigkeit der Größenordnung einer axialen Belastung verändert werden, die durch die Schraubenzufuhrvorrichtung getragen werden soll. Ferner kann die Auslegung der Anordnung des ersten Schafts 43 und des zweiten Schafts 44, die entgegengesetzt ausgerichtet sind, angemessen verändert werden. Dennoch wird bevorzugt, dass jeder der Schäfte 43 und 44 so angeordnet ist, dass sie einander quer über die Mittelachse des Mutterelements 2 punktsymmetrisch sind.
Ferner ist das Mutterelement 2 in der Schraubenzufuhrvorrichtung dieser Ausführungsform durch Einfügung der Mehrzahl von Kugeln an der Schraubenwelle 1 montiert. Dennoch kann die vorliegende Erfindung auf eine sogenannte Gleitschraubenvorrichtung angewandt werden, bei der das Mutterelement ohne Einfügung der Kugeln an der Schraubenwelle montiert wird.
Ferner wird bei der Schraubenzufuhrvorrichtung dieser Ausführungsform die Spiralfeder 45 als das elastische Element eingesetzt. Dennoch ist das elastische Element nicht darauf beschränkt, solange das elastische Element das erste Trennelement 41 zum Flanschabschnitt 23 des Mutterelements 2 hin drängen kann, und das zweite Trennelement 42 zum Montageabschnitt 31 des Stabelements 3 hin drängen kann.

Claims

Schraubenzufuhrvorrichtung, umfassend: eine Schraubenwelle (1); ein Mutterelement (2), das einen Flanschabschnitt (23) aufweist, der an einer Außenumfangsfläche davon ausgebildet ist, und an der Schraubenwelle (1) montiert ist; ein Stabelement (3), das einen Montageabschnitt (31), der dem Flanschabschnitt (23) des Mutterelements (2) zugewandt ist, und einen Hohlabschnitt aufweist; und einen Puffermechanismus (4), der den Flanschabschnitt (23) des Mutterelements (2) und den Montageabschnitt (31) des Stabelements (3) miteinander verbindet, wobei der Puffermechanismus (4) umfasst: eine Mehrzahl von Schäften (43 und 44), die um das Mutterelement (2) herum vorgesehen sind; ein Paar von Trennelementen (41 und 42), durch die die Mehrzahl von Schäften (43 und 44) durchläuft, und das entlang der Mehrzahl der Schäfte (43 und 44) beweglich ist; und ein elastisches Element (45), das zwischen dem Paar von Trennelementen (41 und 42) in einem zusammengedrückten Zustand vorgesehen ist, wobei die Mehrzahl von Schäften (43 und 44) umfasst: einen Schaft (43), der an dem Flanschabschnitt (23) des Mutterelements (2) fixiert ist; und einen Schaft (44), der an dem Montageabschnitt (31) des Stabelements (3) fixiert ist.
Schraubenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Schäften (43 und 44) umfasst: einen ersten Schaft (43), der an dem Flanschabschnitt (23) des Mutterelements (2) fixiert ist, und relativ bezüglich des Montageabschnitts (31) des Stabelements (3) beweglich ist; und einen zweiten Schaft (44), der an dem Montageabschnitt (31) des Stabelements (3) fixiert ist, und relativ bezüglich des Flanschabschnitts (23) des Mutterelements (2) beweglich ist, und wobei eine Stoßbelastung, die von außen in einer Axialrichtung des Schraubenwelle (1) aufgebracht wird, von einer Federkraft, die durch das elastische Element (45) ausgeübt wird, das von dem Paar von Trennelementen (41 und 42) sandwichartig umfasst wird, durch die Relativbewegung von zumindest einem von dem ersten Schaft (43) oder dem zweiten Schaft (44) bezüglich des Flanschabschnitts (23) oder des Montageabschnitts (31) vermindert wird.
Schraubenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Schäften (43 und 44) umfasst: einen ersten Schaft (43), der an dem Flanschabschnitt (23) des Mutterelements (2) fixiert ist, und relativ bezüglich des Montageabschnitts (31) des Stabelements (3) beweglich ist; und einen zweiten Schaft (44), der entgegengesetzt zu dem ersten Schaft (43) in einer Axialrichtung der Schraubenwelle (1) ausgerichtet ist, am Montageabschnitt (31) des Stabelements (3) fixiert ist, und relativ bezüglich des Flanschabschnitts (23) des Mutterelements (2) beweglich ist, und wobei ein Paar aus ersten Schaft (43) und zweitem Schaft (44) als ein Paar betrachtet wird, und zumindest zwei Paare aus erstem Schaft (43) und zweitem Schaft (44) um das Mutterelement (2) herum vorgesehen sind.
Schraubenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die zwei Paare aus erstem Schaft (43) und zweitem Schaft (44) quer über das Mutterelement (2) vorgesehen sind.
Schraubenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Flanschabschnitt (23) und der Montageabschnitt (31) Ausnehmungsabschnitte aufweisen, die ausgebildet sind, eine störende Wechselwirkung mit der Mehrzahl der Schäfte (43 und 44) zu verhindern.
Schraubenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mutterelement (2) eine Reguliernut aufweist, die entlang der Mehrzahl von Schäften (43 und 44) gebildet ist und ausgebildet ist, einen Bewegungsbereich des Paars von Trennelementen (41 und 42) zu regulieren, die an einer Außenumfangsfläche davon gebildet sind.
Aktor, der ausgebildet ist, eine Drehbewegung eines Elektromotors durch die Verwendung der Schraubenzufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in eine Vorschub- und Rückzugsbewegung eines Stabelements (3) in einer Axialrichtung umzuwandeln.