ES2941499T3 - Deflexión de bola de un husillo a bolas - Google Patents

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Abstract

Un conjunto de husillo de bolas que consta de un husillo roscado y una tuerca de husillo tiene un dispositivo de desviación de bolas dispuesto en una abertura en la superficie lateral de la tuerca de husillo. Éste está realizado al menos en dos partes con una carcasa superior y una carcasa inferior, estando dispuesta la carcasa inferior radialmente por dentro más cerca del eje longitudinal de la tuerca de husillo que la carcasa superior. La capa inferior tiene esencialmente un contorno de media capa. Tanto la cubierta superior como la inferior están fijadas en la tuerca de husillo sin sujetadores mecánicos discretos adicionales, por lo que la desviación de bola así formada no sobresale más allá del contorno exterior especificado por la tuerca de husillo. Se describen diversas variantes de fijación, así como versiones de la carcasa superior, por ejemplo, en metal y plástico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Deflexión de bola de un husillo a bolas
La presente invención se refiere a un husillo de bolas, en particular a una desviación de bola muy simplificada para un husillo a bolas.
Antecedentes técnicos
Como husillo de bolas o husillo a bolas (HB) generalmente se designa un accionamiento de tornillo rodante con bolas como elementos rodantes. Desde un punto de vista técnico, un HB funciona como un engranaje de tornillo, cuya relación inferior o inferior está determinada por el dimensionamiento del husillo roscado, más precisamente por el paso de la rosca.
Los husillos a bolas se utilizan en muchas aplicaciones técnicas, ante todo en la construcción de máquinas y allí, preferiblemente, en máquinas herramienta. Sin embargo, cada vez más, los HB también se utilizan como accionamientos longitudinales en áreas donde hasta ahora se usaban principalmente los sistemas hidráulicos, por ejemplo, en prensas, máquinas de moldeo por inyección y sistemas de dirección asistida. Además, los HB también desempeñan un papel cada vez más importante en los sistemas de frenos electromecánicos y electrohidráulicos, donde los HB se utilizan como reemplazo de los cilindros de freno hidráulicos o en paralelo con los sistemas de frenos conocidos como actuador de un sistema de asistencia de frenado.
Estado de la técnica
Un HB según el estado de la técnica se muestra en la publicación WO 2014/184154 y se ilustra en la Figura 1. Los componentes principales del HB 10 incluyen un husillo roscado 12 y una tuerca de husillo 14 que rodea este husillo. Entre estos dos componentes, durante su funcionamiento, dan vueltas bolas, en cuyo caso los hilos de rosca del husillo roscado 12 y la tuerca del husillo 14 están diseñados de forma complementaria y coordinada para que actúen como guías de bolas.
La tuerca del husillo 14 consiste en un cuerpo de tuerca que tiene una abertura 17 para una deflexión de bola 15, 16. Esta deflexión de bola 15, 16 tiene el objetivo de sacar las bolas en un primer sitio de la guía de bolas entre la tuerca del husillo 14 y el husillo roscado 12 y devolverlas en un segundo sitio. Por lo tanto, la recirculación de bolas representa una derivación que une varios hilos de rosca del sistema de tuerca husillo. Esto crea una trayectoria orbital cerrada para las bolas del HB 10.
La deflexión de bola 15, 16 de acuerdo con el estado de la técnica referenciado está diseñada esencialmente en dos partes. La primera parte 16 tiene esencialmente forma de U y está diseñada en sección transversal de modo semitubular, al menos en secciones. La segunda parte 15 complementa la primera parte 16 de tal manera que se forma un contorno tubular al menos en los extremos del dispositivo de deflexión.
La operación de ensamblaje para la deflexión de bola de este tipo de HB procede de tal manera que la primera parte 16 de la deflexión de bola se inserta en la abertura 17 de la tuerca del husillo 14, luego la segunda parte 15 se complementa para que la segunda parte esté dispuesta radialmente más lejos que la primera parte. Al deslizar por encima un manguito 18, se asegura la primera (16) y la segunda (15) parte de la deflexión de bola.
En un HB, la deflexión de bola es un componente muy complejo, tanto en términos de fabricación como de montaje. La desventaja del estado de la técnica mostrado es, por lo tanto, el diseño con dos partes, más un manguito de seguridad. El manguito debe ejercer una fuerza definida sobre la deflexión de bola 15, 16, que no puede ser demasiado baja, ya que la guía segura de la bola no está garantizada por un soporte insuficiente. Por el contrario, una fuerza de retención demasiado fuerte puede deformar el canal de retorno de la bola y perjudicar la función del HB en su conjunto. Además, durante el montaje, el empuje del manguito por encima debe controlarse de tal manera que los componentes 15 y 16 no se desplacen ni se dañen.
El documento WO 2016/190 145 muestra una desviación de bola para un husillo a bolas. La deflexión de bola está diseñada en una sola pieza y se pliega centralmente para montarla en una abertura de la tuerca del husillo. En la abertura, la deflexión es sostenida por resaltes que se acoplan en una ranura perimetral. Después de la colocación correcta de la deflexión de bola, el plegado central se endurece mediante la fusión de dos componentes.
La misión de la presente invención es, por lo tanto, mejorar el estado de la técnica con el objetivo de simplificar el diseño y, al mismo tiempo, aumentar la seguridad del montaje.
Descripción de la invención
La presente invención resuelve este problema reemplazando el manguito 18 y simplificando el diseño de los componentes de la recirculación de las bolas según la reivindicación 1.
Común a todas las variantes de realización posteriores es la estructura del canal de deflexión de bolas 28 por medio de dos componentes principales, que en lo sucesivo se denominarán caparazón superior 26 y caparazón inferior 25.
Como se menciona consistentemente en la presente invención, una tuerca de husillo 14 tiene, como se conoce en el estado de la técnica, una rosca interna que, junto con el husillo a bolas complementario de un husillo roscado 12, guía las bolas en las ranuras de deflexión de bolas entre el husillo y la tuerca. Para cumplir la función de un HB, se debe crear un canal de deflexión de bola 28 que permita un retorno de las bolas de un HB entre dos posiciones roscadas definidas de la tuerca del husillo. Solo se pueden franquear una o más espiras. Además, es posible y a menudo deseada una guía inclinada del canal de deflexión de bola, de modo que las bolas no tengan que desviarse 90° después de sacar de la rosca, sino que puedan devolverse a la rosca en un ángulo agudo. Los HB pueden tener uno o más canales de deflexión de bola. Para crear espacio para el canal de deflexión de bolas, es habitual y conocido proporcionar una o más aberturas en el cuerpo de la tuerca 19 de la tuerca del husillo 14. En la presente invención, se utiliza una abertura similar a un agujero largo por deflexión de bola, en cuyos extremos longitudinales el cuerpo de la tuerca 19 se abre como boquete radialmente hacia adentro y, por lo tanto, la ranura de circulación de bolas 20 de la tuerca del husillo tiene dos aberturas. Entre estos dos boquetes se forma la abertura 17 en el cuerpo de la tuerca 19 como una zanja, que se elabora al menos de modo tan profundo que las bolas y los componentes del canal de deflexión de bola 28 encuentran espacio para esto.
En otras palabras, un husillo a bolas comprende así un husillo roscado 12 y una tuerca de husillo 14, que encierra al menos parcialmente el husillo roscado 12 coaxialmente. Una pluralidad de bolas circula en el espacio entre el husillo roscado 12 y la tuerca del husillo 14. Una abertura 17 en la superficie de la carcasa de la tuerca del husillo 14 aloja una deflexión de bola que está diseñada al menos en dos partes y comprende un caparazón superior 26 y un caparazón inferior 25. El caparazón inferior 26 está dispuesto radialmente en el interior más cerca del eje longitudinal de la tuerca del husillo que el caparazón superior 25. El caparazón inferior tiene un contorno esencialmente de mitad de caparazón. Por mitad de caparazón se entiende aquí, en principio, el diseño como "tubo dividido longitudinalmente", por lo que la división no tiene que ser por la mitad. Dependiendo del diseño del HB, una ejecución bastante plana del caparazón inferior puede ser suficiente o preferible, similar a una canaleta. Esencial en la presente invención es que el caparazón superior 26 y el caparazón inferior 25 se fijan sin más sujetadores mecánicos discretos a la tuerca del husillo 14. Preferiblemente, la disposición del caparazón inferior 26 y del caparazón superior 25, montados en la tuerca del husillo 14, no sobresale más allá del contorno exterior especificado por la tuerca del husillo. Sin más sujetadores mecánicos discretos significa en este caso que no son necesarios hay tornillos, abrazaderas adicionales y ayudas como manguitos, soportes, etc. para completar funcionalmente la deflexión de bola. La conexión del caparazón superior 26 y la tuerca del husillo 14 se realizará, en lugar de estos, mediante un bloqueo, un mecanismo de clip. Para este propósito, se proporciona un elemento de resorte 30 en el caparazón superior 26, que se acopla en el estado montado a una ranura 32 en la pared lateral de la abertura 17 en la tuerca del husillo 14 y asegura el caparazón superior 26 en una posición definida en la abertura 17. La ranura o, alternativamente, la ranura longitudinal, la abertura de pared o el corte trasero se pueden instalar al elaborar la abertura 17.
El caparazón inferior 25 está diseñado preferiblemente como una pieza moldeada, como una pieza de embutición profunda, una pieza estampada o en relieve o como una pieza moldeada por inyección. La opción preferida de material es chapa de acero, pero también se pueden usar plásticos de alta resistencia. Dependiendo del diseño del HB, el caparazón inferior tendrá elementos en los extremos que, en el estado instalado, sobresalen en la circulación de la bola entre la tuerca y el husillo y permiten que las bolas se saquen o devuelvan. Estos pueden ser secciones extremas en forma de lengua o cuchara que facilitan la desviación de baja fricción de la bola.
La conexión del caparazón inferior 25 y la tuerca del husillo 14 podría llevarse a cabo como soldadura, calafateo, sujeción, soldadura por puntos o soldadura láser (variante de realización no reivindicada).
El diseño del caparazón superior se puede hacer de manera diferente, tanto en términos de diseño técnico como de elección del material. En una primera forma de realización para el caparazón superior 26, este se diseña como una pieza moldeada, como una pieza de embutición profunda, una pieza estampada o en relieve o como una pieza moldeada por inyección hecha de metal o plástico. Análogamente al caparazón inferior, la conexión del caparazón superior 26 y la tuerca del husillo 14 podría llevarse a cabo preferiblemente como soldadura, calafateo, sujeción, soldadura por puntos o soldadura láser (variante de realización no reivindicada). Con esto se cumple la característica "fijado sin más sujetadores mecánicos discretos".
Como alternativa a la soldadura o la conexión de clip, la abertura 17 podría tener paredes laterales que están inclinadas cónicamente hacia adentro hacia la superficie exterior de la tuerca del husillo 14, de modo que la parte inferior de la abertura tenga un ancho interior mayor que el borde de la abertura 17 en la superficie de la tuerca del husillo. Mediante una formación complementaria del caparazón superior se podría lograr así un efecto de sujeción que también se obtiene sin más sujetadores mecánicos (variante de realización no reivindicada).
Una simplificación adicional propuesta por la invención es no diseñar el canal de deflexión de bola de modo que el caparazón superior y el caparazón inferior formen un tubo cerrado o un túnel cerrado. En términos de ahorro de material y reducción de costes, el caparazón superior y el caparazón inferior se pueden diseñar para que solo formen un techo y un piso contorneados y las paredes laterales de la abertura 17 sirvan directamente como ayudas de guía para las bolas. Por lo tanto, en el estado ensamblado, el canal de deflexión de bola 28 está formado al menos en secciones por el caparazón superior 26, el caparazón inferior 25 y las paredes laterales de la abertura 17.
Como alternativa al diseño de chapa o metal, el caparazón superior 26 se puede diseñar como una pieza de plástico. En una forma de realización de la invención, esta pieza de plástico puede diseñarse de modo que se perciba funcional y estructuralmente en gran medida a una pieza de chapa. Sin embargo, en un desarrollo avanzado (no reivindicado) de la invención, el caparazón superior también puede formarse o expandirse de modo que encierre la tuerca del husillo y forme así la superficie definitiva de la tuerca del husillo. En este caso, "encerrar" puede significar rodear parcial y completamente la tuerca del husillo. Este caparazón superior 40 extendida sería de una sola pieza, es decir, en el estado ensamblado, la parte superior de la deflexión de bola y el recinto de la tuerca del husillo forman una unidad inseparable. Incluso en esta versión, la deflexión de bola no sobresale del contorno exterior final del cuerpo de la tuerca, por lo que esta característica se conserva.
Esta forma de realización podría lograrse de modo que un inserto, que se acerca al caparazón superior 26 como se describió anteriormente, se coloca en la abertura 17. Este cierra el canal de deflexión de bola 28 y/o la abertura 17 hacia el exterior. Mediante una sobreinyección posterior de la tuerca del husillo 14, se moldea integralmente el caparazón superior (40) extendido, de una sola pieza. El inserto se diseñaría preferiblemente para que se pueda lograr la conexión más íntima y segura con el plástico durante la sobreinyección.
Alternativamente, el caparazón superior extendido podría fabricarse como un componente separado en una sola pieza, y también tiene los elementos funcionales que debe proporcionar el caparazón superior de la deflexión de bola. Al deslizarse sobre una tuerca de husillo 14 con los elementos preensamblados del caparazón inferior, se completaría la circulación de la bola. La fijación en una posición objetivo se puede lograr, por ejemplo, encajando los elementos funcionales en la abertura 17 y asegurando así un ajuste firme del caparazón superior 40 extendido. Considerado por el lado del proceso, los pasos del procedimiento (no reivindicado) en el ensamblaje de un HB hasta y con el caparazón inferior son:
• Proporcionar una tuerca de husillo 14
• Insertar un caparazón inferior 25 en una abertura 17 de la tuerca del husillo en una posición objetivo. Dependiendo del diseño del HB, esto variará; También se aplica el requisito de que la deflexión de bola no sobresalga más allá del contorno exterior especificado por la tuerca del husillo.
• Dependiendo de la variante de realización, fijar el caparazón inferior 25 a la tuerca del husillo 14 mediante soldadura, calafateo, sujeción, soldadura por puntos o soldadura láser.
Después, un caparazón superior 26 está dispuesto en la abertura 17 en una posición objetivo. Si el caparazón superior 26 se forma como una pieza moldeada de chapa metálica o como una pieza de plástico correspondiente, su fijación a la tuerca del husillo 14 se puede realizar mediante soldadura, calafateo, sujeción, soldadura por puntos o soldadura láser sin más sujetadores mecánicos discretos.
Alternativamente se puede proporcionar un caparazón superior 40 extendido, de plástico, que se monta simplemente metiéndose a la tuerca del husillo 14. El contorno exterior de la tuerca del husillo se define por el caparazón superior o el caparazón superior extendido.
Como alternativa a los tipos de fijación descritos, un caparazón superior 26 puede comprender un elemento funcional diseñado como un elemento de resorte 30 y una ranura 32 (ranura longitudinal, corte trasero, abertura de pared) en la abertura 17 de la tuerca del husillo 14 en la posición objetivo correspondiente. Este caparazón superior se puede insertar en la abertura 17 en la tuerca del husillo 14 hasta que el elemento de resorte 30 se acople en la ranura 32 y el caparazón superior 26 se mantenga en una posición definida.
A su vez, como tercera alternativa de sujeción, el caparazón superior 26 puede ser hecho de plástico elásticamente deformable y, por lo tanto, insertarse en la abertura cónica 17 en la tuerca del husillo 14 para lograr un asiento de sujeción en la posición final objetivo. Al comprimirlo temporalmente, el caparazón superior puede pasar temporalmente a través de la abertura más estrecha en la superficie y montarse de esta manera.
En la forma de realización descrita anteriormente de un HB como un componente sobreinyectado, el caparazón superior 26 hecho de plástico o la parte del inserto será un producto semiacabado y el husillo a bolas parcialmente ensamblado será insertado en una herramienta de una máquina de moldeo por inyección de plástico. La herramienta encierra la tuerca del husillo 14 al menos parcialmente. Después, la tuerca del husillo se sobreinyecta, por lo que el caparazón superior 26 se convierte en un componente integral de un caparazón superior 40 extendido.
Denominación breve de las figuras
La figura 1 muestra un husillo a bolas según el estado de la técnica.
La Figura 2 muestra una tuerca de husillo 14 en vista de planta oblicua que tiene un plano de sección transversal Q y un plano de sección cónica S.
La figura 3 muestra una tuerca de husillo 14 en sección oblicua a lo largo de un plano de corte S, según una realización de la invención.
La figura 4 muestra la tuerca del husillo 14 en vista oblicua según una realización de la invención.
La figura 5 muestra la tuerca del husillo 14 con un canal de deflexión de bolas en diseño calafateado en sección transversal
La figura 6 muestra una sección transversal a lo largo de un plano de sección Q en el extremo de un canal de deflexión de bolas con un anclaje en diseño de clic.
La Figura 7 muestra un detalle X de la Figura 6
La figura 8 muestra la fijación de un caparazón superior en una abertura con paredes cónicas.
La figura 9 muestra, a lo largo de un plano de sección S, una tuerca de husillo 14 en diseño sobreinyectado con caparazón superior 40 extendido.
Descripción de las figuras
La invención se explica ahora a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos por medio de formas de realización.
La figura 1 muestra un HB 10 según el estado de la técnica y ya se ha explicado anteriormente. La figura 2 sirve para comprender mejor los planos de sección de las figuras 3-9. Se marca la posición de un plano de sección transversal y un plano de sección cónica. El plano de sección oblicua S está diseñado para cortar un canal de deflexión de bola que corre en una abertura 17, longitudinalmente.
La figura 3 muestra una realización de un HB inventivo con una tuerca de husillo 14 en la sección oblicua S, que también muestra las ranuras de deflexión de bolas 20. En la abertura 17 está montada una deflexión de bola sin manguito 18; esta forma el canal de deflexión de bola 28. El caparazón inferior 25 es un diseño de medio caparazón como un componente relativamente plano. El caparazón superior 26 también se muestra como una pieza moldeada de chapa plana. Los extremos longitudinales están soportados por proyecciones incorporadas en la abertura.
La figura 4 muestra esta variante en una vista desde el exterior de arriba. La(s) capa(s) superior(es) 26 cubren la(s) abertura(s) 17. De acuerdo con la invención no son necesarios más pasadores de seguridad, tornillos o manguitos de seguridad.
La figura 5 muestra el tipo de fijación "calafateo" en sección transversal. Un caparazón inferior 15 relativamente plano y un caparazón superior 26 que tienen un perfil de túnel para el canal de deflexión de bola 28 están dispuestos en la abertura 17 en la tuerca del husillo 14. La operación de calafateo ha formado dos protuberancias, resaltes o barras 22, 24 en el borde de la abertura que aseguran la deflexión de bola en su lugar.
Las figuras 6 y 7 muestran el tipo de fijación con un clip o elemento de resorte 30 en una ranura 32. La dirección de montaje o inserción se indica con una flecha 34. El bloqueo se produce cuando el elemento de resorte 30 puede encajar en la ranura 32.
La figura 8 ilustra el procedimiento de fijación de una combinación de caparazón inferior 25 y caparazón superior 26 en una abertura 17 con paredes laterales 36, 38 cónicas hacia arriba (radialmente hacia afuera). El asiento de sujeción logrado del caparazón superior 26 es claramente visible.
La figura 9 muestra una tuerca de bola 14 sobreinyectada de plástico, que recibe así un caparazón superior 40 extendido. El caparazón inferior 25 se instala como se describió anteriormente, mientras que la mitad superior del canal de deflexión de bola 28 se crea de una sola pieza mediante el procedimiento de inyección, en el que un producto semiacabado insertado, o una pieza de inserción, ha especificado el caparazón superior.
Lista de signos de referencia
10 Husillo a bolas
12 Husillo roscado
14 Tuerca de husillo
15 Deflexión de bola, segunda parte
16 Deflexión de bola, primera parte
17 Abertura
18 Manguito
19 Cuerpo de tuerca
Ranura de deflexión de bolas de la tuerca de husillo , 24 Resalte, puente
Caparazón inferior
Caparazón superior
Canal de deflexión de bola
Elemento de resorte
Ranura, corte trasero
Dirección de montaje
, 38 Pared lateral (de la abertura 17 en la tuerca del husillo 14) Caparazón superior extendido

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Husillo a bolas que comprende
• un husillo roscado (12) y
• una tuerca del husillo (14), que encierra coaxialmente el husillo roscado (12) al menos parcialmente, y • una pluralidad de bolas que pueden circular en el espacio intermedio entre el husillo roscado (12) y la tuerca del husillo (14); y
• una deflexión de bola dispuesta en una abertura (17) en la superficie de carcasa de la tuerca del husillo (14), que está diseñada al menos en dos partes y comprende un caparazón superior (26) y un caparazón inferior (25), en donde el caparazón inferior (26) está dispuesto radialmente en el interior más cerca del eje longitudinal de la tuerca del husillo que el caparazón superior (25) y
• el caparazón inferior tiene un contorno sustancialmente de medio caparazón, caracterizado porque
• el caparazón superior (26) y el caparazón inferior (25) se pueden fijar en la tuerca del husillo (14) sin más sujetadores mecánicos discretos;
• la conexión del caparazón superior (26) y la tuerca del husillo (14) se realiza, no obstante, mediante un bloqueo que se construye sobre un elemento de resorte (30) en el caparazón superior (26) que se acopla en el estado ensamblado en una ranura (32) en la pared lateral de la abertura (17) en la tuerca del husillo (14) y asegura el caparazón superior (26) en una posición definida en la abertura (17).
2. Husillo a bolas según la reivindicación 1, caracterizado porque la disposición del caparazón inferior (26) y el caparazón superior (25) montada en la tuerca del husillo (14) no sobresale más allá del contorno exterior especificado por la tuerca del husillo.
3. Husillo a bolas según la reivindicación 1-2, caracterizado porque el caparazón inferior (25) está diseñado como una pieza moldeada, como una pieza de embutición profunda, estampada o en relieve o como pieza moldeada por inyección hecha de metal o plástico.
4. Husillo a bolas según la reivindicación 1-3, caracterizado porque la conexión del caparazón inferior (25) y la tuerca del husillo (14) es una abrazadera.
5. Husillo a bolas según la reivindicación 1-4, caracterizado porque el caparazón superior (26) está diseñado como una pieza moldeada, como una pieza de embutición profunda, estampada o en relieve o como pieza moldeada por inyección de metal o plástico.
6. Husillo a bolas según la reivindicación 1-4, caracterizado porque en el estado montado, el canal de deflexión de bola (28) está formado al menos en secciones por el caparazón superior (26), el caparazón inferior (25) y las paredes laterales de la abertura (17).
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