TWI535956B - Tangential inner circulation ball screw - Google Patents

Description

切線式內循環滾珠螺桿

本發明與滾珠螺桿有關，尤指一種可提升耐用度及循環穩定性之切線式內循環滾珠螺桿。

就滾珠螺桿的先前技術來說，例如日本第2010-090953號專利案是在螺桿之表面建構循環槽，使滾珠能藉由循環槽在螺桿之外螺紋槽內作循環移動，但是此一循環槽僅跨越單螺距，所以在低導程且導程與珠徑接近時，容易因為牙峰的厚度過薄而增加與滾珠之間發生碰撞損壞的風險。另外如中華民國第M472136號專利案也是採用讓循環槽跨越單螺距的類似設計，所以除了具有與上述專利案同樣的缺失之外，若改用跳牙的設計則會產生空間配置上的問題。再如日本第2005-201347號專利案是在螺桿之表面藉由段差設計來對滾珠提供導引效果，但是整體而言具有加工困難及循環穩定性差的問題。

本發明之主要目的在於提供一種切線式內循環滾珠螺桿，其能提升耐用度、可靠度及循環穩定性。

為了達成前述目的，本發明之切線式內循環滾珠螺桿包含有一螺帽、一螺桿軸、二迴流元件，以及多數滾珠。該螺帽具有一內螺紋槽；該螺桿軸可轉動地穿設於該螺帽， 該螺桿軸具有一迴流通道，該迴流通道沿著該螺桿軸之軸向設置，該螺桿軸之外表面具有一外螺紋槽及二相對之容置槽，該外螺紋槽對應該螺帽之內螺紋槽而與該螺帽之內螺紋槽之間形成一螺旋通道，各該容置槽徑向連通於該外螺紋槽與該迴流通道之間；各該迴流元件設於該螺桿軸之容置槽內且分別具有一轉向通道，該轉向通道之一端銜接該螺旋通道，該轉向通道之另一端銜接該螺桿軸之迴流通道；該些滾珠可滾動地設於該螺旋通道、該轉向通道，以及該迴流通道內。

藉此，本創作之切線式內循環滾珠螺桿利用該螺旋通道、該轉向通道，以及該迴流通道所構成之一封閉路徑來達到迴流效果，如此就無需跳牙設計而能大幅縮減該螺帽的外徑，並且能夠避免在迴流時產生碰撞，以提昇耐用度、可靠度及循環穩定性。

10‧‧‧切線式內循環滾珠螺桿

12‧‧‧螺旋通道

20‧‧‧螺帽

22‧‧‧內螺紋槽

30‧‧‧螺桿軸

31‧‧‧外圓柱面

32‧‧‧迴流通道

34‧‧‧外螺紋槽

36‧‧‧容置槽

37、38‧‧‧贅螺紋槽

A1‧‧‧中心軸線

A2‧‧‧基準面

θ‧‧‧夾角

40‧‧‧迴流元件

42‧‧‧轉向通道

44‧‧‧第一迴流路徑

46‧‧‧第二迴流路徑

A3‧‧‧第一迴流路徑中心線

A4‧‧‧第二迴流路徑中心線

R1‧‧‧第一曲率半徑

R2‧‧‧第二曲率半徑

50‧‧‧滾珠

R3‧‧‧珠徑

第1圖為本發明第一實施例之立體圖。

第2圖為本發明第一實施例之立體分解圖。

第3圖為本發明第二實施例之立體分解圖。

第4圖為本發明第一實施例之螺桿軸之局部俯視圖。

第5圖為本發明之迴流元件之立體分解圖。

第6圖為本發明之迴流元件之第一迴流路徑示意圖，主要顯示第一曲率半徑。

第7圖為本發明之迴流元件之第二迴流路徑示意圖，主要 顯示第二曲率半徑。

第8圖為本發明第一實施例之縱向剖視圖。

請參閱第1，2，4~8圖，本發明之切線式內循環滾珠螺桿10之第一實施例包含有一螺帽20、一螺桿軸30、二迴流元件40，以及多數滾珠50。

螺帽20具有一內螺紋槽22，螺桿軸30穿設於螺帽20且沿著本身之軸向設置一迴流通道32，且迴流通道32呈一直線段，此外，螺桿軸30之外表面具有一外螺紋槽34及二相對之容置槽36，外螺紋槽34對應螺帽20之內螺紋槽22而與螺帽20之內螺紋槽22之間形成一螺旋通道12，各容置槽36自外螺紋槽34之兩端沿著螺桿軸30之徑向延伸至與迴流通道32形成連通。其中，迴流通道32為方便於製造，其一端會延伸而貫穿到螺桿軸30之一端，而迴流通道32之另一端通常並不貫穿到螺桿軸30之另一端。此外，在螺桿軸30之外表面上，除前述之外螺紋槽34外，有時由於製造方法的方便考量，會於外螺紋槽34之兩側再增置其他不需使用的贅螺紋槽37及贅螺紋槽38，如第2圖，該贅螺紋槽37及贅螺紋槽38及外螺紋槽34的延伸線一般為重合，而增設該贅螺紋槽37及贅螺紋槽38係為製造的方便；如果在螺桿軸30之外表面上不設置贅螺紋槽37及贅螺紋槽38，則如第3圖本發明之第二實施例所示，在螺桿軸30之兩端之外表面上各形成一外圓柱面31。另一方面，如第4圖所示，螺桿軸30定義出一中心軸線A1與一垂直中心軸線A1之基準面A2，各容置槽 36之延伸方向D與螺桿軸30之基準面A2之間具有一夾角θ，夾角θ之角度等於螺桿軸30之外螺紋槽34的螺旋角。

各迴流元件40設於螺桿軸30之容置槽36內且分別具有一轉向通道42，如第5及6圖所示，轉向通道42分別銜接螺旋通道12和迴流通道32，轉向通道42形成一第一迴流路徑44與一第二迴流路徑46，第一迴流路徑44之一端和第二迴流路徑46之一端相銜接形成連續之通道，通道之空間容許多數滾珠50通過，第一迴流路徑44之另一端和螺旋通道12相銜接，而第二迴流路徑46之另一端和螺旋通道12相銜接。

各滾珠50設於螺旋通道12、轉向通道42，以及迴流通道32內，使得各滾珠50在螺桿軸30轉動的過程中能在螺旋通道12、轉向通道42及迴流通道32所構成之封閉路徑內運行，以達到迴流效果。為了使多數滾珠50在螺旋通道12、轉向通道42，以及迴流通道32內順暢度達到最佳，第一迴流路徑44之一端和第二迴流路徑46之一端之相銜接方式為呈切線式相銜接；第一迴流路徑44之另一端和螺旋通道12之相銜接方式為呈切線式相銜接；而第二迴流路徑46之另一端和螺旋通道12之相銜接方式為呈切線式相銜接。即，轉向通道42和螺旋通道12，以及轉向通道42和迴流通道32之間都為切線銜接。其中該第一迴流路徑略呈大半圓，而第二迴流路徑略呈一四分之一圓

在此需要補充說明的是，如第5至7圖所示，第一迴流路徑44具有假想的一第一路徑中心線A3，第一路徑中 心線A3曲率半徑為第一曲率半徑R1，第一曲率半徑R1至少要大於滾珠50之珠徑R3的一半，並以大於滾珠50之珠徑R3為較佳選擇，而以滾珠50之珠徑R3的1.5倍為最佳選擇；而且，第二迴流路徑46具有假想的一第二路徑中心線A4，第二路徑中心線A4的曲率半徑為第二曲率半徑R2，第二曲率半徑R2也是至少要大於滾珠50之珠徑R3的一半，並以大於滾珠50之珠徑R3為較佳選擇，而以滾珠50之珠徑R3的1.5倍為最佳選擇。

由上述結構可知，本創作之切線式內循環滾珠螺桿10藉由螺帽20與螺桿軸30之間所形成之螺旋通道12、軸向貫穿螺桿軸30之迴流通道32及徑向連通螺旋通道12與迴流通道32之容置槽36，並且配合安裝在容置槽36內的迴流元件40來達到迴流效果，如此與習用各專利案相比之下，本創作之切線式內循環滾珠螺桿10無需跳牙設計而能大幅縮減螺帽20的外徑，並且能夠避免滾珠50在迴流時與其他元件產生碰撞，以提升整體結構的耐用度、可靠度及循環穩定性。

10‧‧‧切線式內循環滾珠螺桿

20‧‧‧螺帽

22‧‧‧內螺紋槽

30‧‧‧螺桿軸

32‧‧‧迴流通道

34‧‧‧外螺紋槽

36‧‧‧容置槽

37、38‧‧‧贅螺紋槽

40‧‧‧迴流元件

50‧‧‧滾珠

Claims (10)

1. 一種切線式內循環滾珠螺桿，包含有：一螺帽，具有一內螺紋槽；一螺桿軸，可轉動地穿設於該螺帽且沿著本身之軸向具有一迴流通道，該螺桿軸之外表面具有一外螺紋槽及二相對之容置槽，該外螺紋槽對應該螺帽之內螺紋槽而與該螺帽之內螺紋槽之間形成一螺旋通道，各該容置槽自該外螺紋槽沿著該螺桿軸之徑向延伸至與該迴流通道形成連通；二迴流元件，設於該螺桿軸之容置槽內且分別具有一轉向通道，該轉向通道之一端銜接該螺旋通道，該轉向通道之另一端銜接該螺桿軸之迴流通道；以及多數滾珠，可滾動地設於該螺旋通道、該轉向通道，以及該迴流通道內。
2. 如請求項1所述之切線式內循環滾珠螺桿，其中該螺桿軸定義出一中心軸線與一垂直該中心軸線之基準面，各該容置槽之延伸方向與該螺桿軸之基準面之間具有一夾角，該夾角之角度等於該螺桿軸之外螺紋槽的螺旋角。
3. 如請求項1所述之切線式內循環滾珠螺桿，其中該轉向通道形成一第一迴流路徑與一第二迴流路徑，該第一迴流路徑之一端和該第二迴流路徑之一端相銜接，該第一迴流路徑之另一端和該螺旋通道相銜接，且該第二迴流路徑之另一端和螺旋通道相銜接。
4. 如請求項1所述之切線式內循環滾珠螺桿，其中該轉向通道和螺旋通道為切線銜接，以及轉向通道和迴流通道為切線銜接。
5. 如請求項3所述之切線式內循環滾珠螺桿，其中該第一迴流路徑和第二迴流路徑為切線銜接，且第一迴流路徑和螺旋通道為切線銜接，且第二迴流路徑和螺旋通道為切線銜接。
6. 如請求項3所述之切線式內循環滾珠螺桿，其中該第一迴流路徑具有假想的一第一路徑中心線，該第一路徑中心線之曲率半徑為一第一曲率半徑，該第一曲率半徑大於各該滾珠之珠徑。
7. 如請求項6所述之切線式內循環滾珠螺桿，其中該第一迴流路徑之曲率半徑為各該滾珠之珠徑之1.5倍。
8. 如請求項3所述之切線式內循環滾珠螺桿，其中該第二迴流路徑具有假想的一第二路徑中心線，該第二路徑中心線之曲率半徑為一第二曲率半徑，該第二曲率半徑大於各該滾珠之珠徑。
9. 如請求項8所述之切線式內循環滾珠螺桿，其中該第二迴流路徑之曲率半徑為各該滾珠之珠徑之1.5倍。
10. 如請求項3所述之切線式內循環滾珠螺桿，其中該第一迴流路徑略呈大半圓，而第二迴流路徑略呈一四分之一圓。