TW202311648A - 外循環式滾珠螺桿 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種外循環式滾珠螺桿，包括：螺桿軸、套設於螺桿軸之螺帽，螺帽具有至少一通孔，通孔貫通螺帽處為一開口端緣，一迴流元件結合於螺帽，迴流元件具有一迴轉槽，迴轉槽包括一迴轉段及一延續段，迴轉段其中一端與通孔連通，迴轉段之另一端銜接延續段，迴轉段連接通孔之一端具有一銜接端緣，銜接端緣抵於開口端緣，迴轉段圍繞一參考點迴轉，迴轉段的外壁面呈弧形並以參考點為圓心，迴轉段的外壁面與參考點距離一迴轉半徑，迴轉半徑之長度大於或等於1.2倍的珠徑，迴轉半徑之長度小於或等於1.5倍的珠徑，開口端緣與銜接端緣銜接處為非切線式相銜接。

Description

外循環式滾珠螺桿

本發明係關於一種滾珠螺桿，特別係關於一種外循環式滾珠螺桿。

為了因應現今車用電子、消費性電子之產品，滾珠螺桿朝向微型化之方向研發，然而，現有內循環迴流片之設計中，螺帽與迴流片之間普遍存在高度落差，如此一來滾珠直徑在較小的情況下就會產生明顯的頓感。

現有的切線式外循環滾珠螺桿，請參照圖1，包括一螺帽70、結合於該螺帽70之迴流上蓋80，及複數可於該螺帽70及該迴流上蓋80間循環流動的滾珠90，螺帽70具有二貫孔71，定義該貫孔71之延伸方向為一移動方向Z，該迴流上蓋80具有一迴轉通道81，該迴轉通道81與該等貫孔71連通，使該滾珠90能夠達成迴流之效果，該迴轉通道81與該貫孔71為切線式相銜接，該迴轉通道81具有銜接之一迴轉段811及一延伸段812，由於該迴轉通道81與該貫孔71為切線式銜接設計，迴轉段811之迴轉空間較大，因此，滾珠90由貫孔71進入該迴轉段811時，滾珠90將慣性的撞擊迴轉段811之壁面811A相對上緣處，使滾珠90撞擊迴轉段811之壁面811A後沿著該移動方向Z之反作用力的分力較大，使前方的滾珠90與後方的滾珠90推擠，導致擠珠及撞擊力大的缺點。

本新型提供一種外循環式滾珠螺桿，其主要目的在於提供一種使滾珠流動順暢、避免擠珠問題的微型滾珠螺桿。

為達成前述目的，本發明外循環式滾珠螺桿，包括：

一螺桿軸；

一螺帽，套設於該螺桿軸，該螺帽與螺桿軸之間具有一滾珠通道，該螺帽具有至少一與該滾珠通道連通之通孔，該通孔具有一開口端緣；

複數滾珠，可循環滾動地設置於該滾珠通道，定義該滾珠的直徑為一珠徑；

一迴流元件，結合於該螺帽，該迴流元件具有一迴轉槽，該迴轉槽與該通孔連通，該迴轉槽具有與該通孔銜接之一迴轉段，該迴轉段銜接該通孔之一端具有一銜接端緣，該銜接端緣抵於該開口端緣，該開口端緣與該銜接端緣銜接處為非切線式相銜接，該迴轉段圍繞一參考點迴轉，該迴轉段對應一外壁面，該外壁面呈弧形並以該參考點為圓心，該迴轉段的外壁面與該參考點距離一迴轉半徑，該迴轉半徑之長度大於或等於1.2倍的該珠徑，該迴轉半徑之長度小於或等於1.5倍的該珠徑。

藉由前述可知，本發明主要係藉由限定該迴轉半徑之長度大於或等於1.2倍的該珠徑，該迴轉半徑之長度小於或等於1.5倍的該珠徑，且該開口端緣與該銜接端緣銜接處為非切線式相銜接，進而能夠有效的降低滾珠流動不順暢造成擠珠的問題。

本發明提供一種外循環式滾珠螺桿，於其中一個實施例中，請參照圖2-4所示，包括：

一螺桿軸10，沿著一軸線L延伸，該螺桿軸10之外周面具有一外螺紋槽11，該軸線L定義出一軸向X；

一螺帽20，套設於該螺桿軸10，該螺帽20具有供該螺桿軸10穿設之一穿孔20A，該螺帽20具有相對之一內側壁21及一外側壁22，該外側壁22為平面，該內側壁21面對該穿孔20A，該內側壁21具有一內螺紋槽211，該內螺紋槽211對應該外螺紋槽11，該內螺紋槽211與該外螺紋槽11之間形成一滾珠通道T1，該螺帽20具有二第一螺孔23及二通孔24，該二螺孔23及該二通孔24貫穿該外側壁22，該滾珠通道T1與該二通孔24連通，該二通孔24貫通該外側壁22處為一開口端緣241，該通孔24之延伸方向為一垂直方向Y；

複數滾珠30，可循環滾動地設置於該滾珠通道T1，定義該滾珠30的直徑為一珠徑BD，於具體實施例中，該珠徑BD介於1.0mm~0.4mm；

一迴流元件40，結合於該螺帽20之該外側壁22，該迴流元件40具有面對該外側壁22之一承靠面40A，該承靠面40A為平面，該承靠面40A具有一迴轉槽41，該迴轉槽41與該二通孔24共同構成一迴流路徑T2，該迴流路徑T2與該滾珠通道T1連通，該迴轉槽41包括依序銜接之一迴轉段411、一延續段412及一導出段413，該迴轉段411與其中一個該通孔24連通，該導出段413與另一個該通孔24連通，該迴轉段411連接該通孔24之一端具有一銜接端緣411A，該銜接端緣411A抵於該開口端緣241，該迴轉段411之另一端銜接該延續段412，該迴轉段411之延伸方向包含該軸向X與該垂直方向Y之分量，使該迴轉段411對應的一外壁面411B呈弧形，該迴轉段411圍繞一參考點A迴轉，該外壁面411B以該參考點A為圓心，該外壁面411B與該參考點A距離一迴轉半徑R，該迴轉半徑R之長度大於或等於1.2倍的該珠徑BD，該迴轉半徑R之長度小於或等於1.5倍的該珠徑BD；

該開口端緣241與該銜接端緣411A銜接處為非切線式相銜接，使該迴流路徑T2呈非切線式之路徑。

藉此，由於迴轉槽41之迴轉段411的銜接端緣411A與通孔24之開口端緣241呈非切線式相銜接，因此，與習知切線式銜接設計相比，在相同迴轉半徑R之情況下時，本發明迴轉段411之迴轉空間較小，滾珠30撞擊迴轉段411之外壁面411B的位置較靠近銜接端緣411A處，使滾珠30撞擊外壁面411B之反作用力中沿著軸向X之分力較大，因此前方的滾珠30沿著迴轉段411進入延續段412的過程較不易被後方的滾珠30推擠，故撞擊力較小，進而能提升迴流順暢度。

該迴流元件40另具有二第二螺孔43，該二第二螺孔43之位置分別與該二第一螺孔23之位置對應，另具有二鎖設件50分別穿設該第一螺孔23及該第二螺孔43以將該迴流元件40鎖設於該螺帽20。

較佳的，該迴流元件40另具有二延伸部42，該等延伸部42係自該承靠面40A延伸，其中一個該延伸部42係緊鄰於該迴轉段411，另一個該延伸部42緊鄰於該導出段413，該等延伸部42分別伸入該等通孔24。

以上所述即為本發明各實施例主要構件的組態說明，至於本發明的功效說明如下：

經電腦模擬滾珠90通過習知迴流上蓋80時對迴轉通道81造成的衝擊力，請參照圖5A至5C，為習知迴轉通道81與該貫孔71為切線式相銜接、珠徑為0.6mm的情況下，滾珠90通過迴轉通道81時造成的衝擊力，座標中各折線代表各滾珠90於迴轉通道81內的不同時間點產生之撞擊力，圖式中橫軸代表時間，時間之單位為秒(S)，縱軸代表撞擊力，撞擊力之單位為牛頓(N)，當該迴轉半徑為0.7mm時，請參照圖5A，滾珠90的平均撞擊力為13N，滾珠90的最大撞擊力為35.37N，迴轉半徑為0.8mm時，請參照圖5B，滾珠90的平均撞擊力為1.5N，滾珠90的最大撞擊力為3.09N，迴轉半徑為0.9mm時，請參照圖5C，滾珠90的平均撞擊力為3.7N，滾珠90的最大撞擊力為6.47N。

經電腦模擬滾珠30通過本創作的迴流元件40時對迴轉槽41造成的衝擊力，請參照圖5D至5F，為本創作通孔24與迴轉槽41呈非切線式相銜接，且珠徑BD為0.6mm之情況下，滾珠30通過迴轉槽41時造成的衝擊力，座標中各折線代表各滾珠30於迴轉槽41內的不同時間點產生之撞擊力，圖式中橫軸代表時間，縱軸代表撞擊力，該迴轉半徑R為0.8mm時，請參照圖5D，滾珠30的平均撞擊力為0.29N，滾珠30的最大撞擊力為0.75N，迴轉半徑R為0.85mm時，請參照圖5E，滾珠30的平均撞擊力為0.26N，滾珠30的最大撞擊力為0.89N，迴轉半徑R為0.9mm時，請參照圖5F，滾珠30的平均撞擊力為0.38N，滾珠30的最大撞擊力為0.66N。

另请參照圖5G所示，為該通孔24與迴轉槽41呈非切線式相銜接且珠徑BD為0.6mm之情況下，然而，當迴轉半徑R為1.0mm時，已無法滿足迴轉半徑R之長度小於或等於1.5倍珠徑BD之條件，故測試結果滾珠30會卡死而無法順利迴流。

綜上可知，迴轉半徑R雖同為0.8mm時，通孔24與迴轉槽41呈非切線式相銜接時滾珠30的平均撞擊力僅為0.29N，而迴轉通道81與該貫孔71為切線式相銜接時滾珠90的平均撞擊力則提升至1.5N，除此之外，迴轉半徑R雖同為0. 9mm，通孔24與迴轉槽41呈非切線式相銜接時，滾珠30的平均撞擊力僅為0.38N，而迴轉通道81與該貫孔71為切線式相銜接時滾珠90的平均撞擊力則提升至3.7N。

藉由前述可知，本發明主要係藉由限定該迴轉半徑R之長度大於或等於1.2倍的該珠徑BD，該迴轉半徑R之長度小於或等於1.5倍的該珠徑BD，且該開口端緣241與該銜接端緣411A銜接處為非切線式相銜接，進而能夠有效的降低滾珠30流動不順暢造成擠珠的問題。

《習知技術》 70:螺帽 71:貫孔 80:迴流上蓋 81:迴轉通道 811:迴轉段 811A:壁面 812:延伸段 90:滾珠 Z:移動方向 《本創作》 10:螺桿軸 11:外螺紋槽 20:螺帽 20A:穿孔 21:內側壁 211:內螺紋槽 22:外側壁 23:第一螺孔 24:通孔 241:開口端緣 30:滾珠 40:迴流元件 40A:承靠面 41:迴轉槽 411:迴轉段 411A:銜接端緣 411B:外壁面 412:延續段 413:導出段 42:延伸部 43:第二螺孔 50:鎖設件 L:軸線 T1:滾珠通道 T2:迴流路徑 A:參考點 R:迴轉半徑 BD:珠徑 X:軸向 Y:垂直方向

圖1   為習知迴轉通道與該貫孔為切線式相銜接之滾珠螺桿。 圖2   為本創作外循環式滾珠螺桿之爆炸圖。 圖3   為本創作外循環式滾珠螺桿之俯視示意圖。 圖4   為本創作通孔與迴轉槽呈非切線式相銜接之示意圖。 圖5A 為習知的迴轉通道與該貫孔為切線式相銜接的情況下，該迴轉半徑為 0.7mm的條件下所呈現的撞擊力數據圖，其中，座標中各折線代表各滾珠 於不同時間點產生之撞擊力，橫軸代表時間，時間之單位為秒(S)，縱軸代表撞擊力，撞擊力之單位為牛頓(N)。 圖5B 為習知的迴轉通道與該貫孔為切線式相銜接的情況下，該迴轉半徑為 0.8mm的條件下所呈現的撞擊力數據圖。 圖5C 為習知的迴轉通道與該貫孔為切線式相銜接的情況下，該迴轉半徑為 0.9mm的條件下所呈現的撞擊力數據圖。 圖5D 為本創作的通孔與迴轉槽呈非切線式相銜接之情況下，該迴轉半徑為 0.8mm的條件下所呈現的撞擊力數據圖。 圖5E 為本創作的通孔與迴轉槽呈非切線式相銜接之情況下，該迴轉半徑為 0.85mm的條件下所呈現的撞擊力數據圖。 圖5F 為本創作的通孔與迴轉槽呈非切線式相銜接之情況下，該迴轉半徑為 0.9mm的條件下所呈現的撞擊力數據圖。 圖5G 為本創作的通孔與迴轉槽呈非切線式相銜接之情況下，該迴轉半徑為 1.0mm的條件下所呈現的撞擊力數據圖。

20:螺帽

20A:穿孔

21:內側壁

211:內螺紋槽

22:外側壁

24:通孔

241:開口端緣

30:滾珠

40:迴流元件

40A:承靠面

41:迴轉槽

411:迴轉段

411A:銜接端緣

411B:外壁面

412:延續段

T1:滾珠通道

T2:迴流路徑

A:參考點

R:迴轉半徑

BD:珠徑

X:軸向

Y:垂直方向

Claims (5)

1. 一種外循環式滾珠螺桿，包括： 一螺桿軸； 一螺帽，套設於該螺桿軸，該螺帽與螺桿軸之間具有一滾珠通道，該螺帽 具有至少一與該滾珠通道連通之通孔，該通孔具有一開口端緣； 複數滾珠，可循環滾動地設置於該滾珠通道，定義該滾珠的直徑為一珠 徑； 一迴流元件，結合於該螺帽，該迴流元件具有一迴轉槽，該迴轉槽與該通孔連通，該迴轉槽具有與該通孔銜接之一迴轉段，該迴轉段銜接該通孔之一端具有一銜接端緣，該銜接端緣抵於該開口端緣，該開口端緣與該銜接端緣銜接處為非切線式相銜接，該迴轉段圍繞一參考點迴轉，該迴轉段對應一外壁面，該外壁面呈弧形並以該參考點為圓心，該外壁面與該參考點距離一迴轉半徑，該迴轉半徑之長度大於或等於1.2倍的該珠徑，該迴轉半徑之長度小於或等於1.5倍的該珠徑。
2. 如請求項1所述之外循環式滾珠螺桿，其中，該珠徑介於1.0mm~0.4mm。
3. 如請求項1所述之外循環式滾珠螺桿，其中，該迴轉槽另包括一延續段及一導出段，該迴轉段與該通孔銜接之另一端銜接該延續段，該延續段銜接該導出段，該通孔之數量為二，該導出段與另一個該通孔連通。
4. 如請求項1所述之外循環式滾珠螺桿，其中，該螺帽具有供該螺桿軸穿設之穿孔，該螺桿軸具有一外螺紋槽，該螺帽具有相對之一內側壁及一外側壁，該內側壁面對該穿孔，該內側壁具有一內螺紋槽，該內螺紋槽對應該外螺紋槽，該內螺紋槽與該外螺紋槽之間形成該滾珠通道，該迴流元件結合於該螺帽之該外側壁，該開口端緣為該通孔貫通該外側壁處。
5. 如請求項1所述之外循環式滾珠螺桿，其中，該螺帽具有二第一螺孔，該迴流元件具有二第二螺孔，該等第二螺孔之位置分別與該等第一螺孔之位置對應，另具有二鎖設件分別穿設該等第一螺孔及該等第二螺孔。

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