[发明专利]滚柱丝杆

说明书

技术领域

本发明涉及滚柱丝杆机构的领域，该机构用于将旋转运动转换成直线平移运动，并且反之亦然。

背景技术

这种机构被设置有具有外螺纹的螺杆，绕着螺杆布置的且具有内螺纹的螺母以及与螺杆的外螺纹和螺母的内螺纹啮合的多个纵向滚柱。相比于滚珠丝杠机构，滚柱丝杆机构的主要优点是增加了容许的负载能力。

滚柱丝杠机构的第一种类型包括具有外螺纹的滚柱，该外螺纹啮合滚柱的外螺纹和螺母的内螺纹。滚柱的螺纹和螺母的螺纹具有螺旋角，该螺旋角彼此相同并且与螺杆的螺纹的螺旋角不同，以致当螺杆相对于螺母旋转时，在没有在螺母的内侧轴向移动的情况下该滚柱以自身旋转并且绕着螺杆滚动。滚柱通过增加在螺母上的且与所述滚柱的齿啮合的齿平行于螺杆的轴线被旋转地引导。这种机构被称为行星式滚柱丝杆。

滚柱丝杆机构的第二种类型具有相似的操作原理，但是由于倒置的布置而不同。滚柱的、螺杆的和螺母的螺纹的螺旋角被选定，以致当螺杆相对于螺母旋转时，滚柱绕着螺杆以自身而旋转并且在螺母中轴向移动。滚柱通过设置在螺杆上的且与所述滚柱的齿啮合的齿平行于螺杆的轴线被旋转地引导。这种机构被称为倒置的行星式滚柱丝杆。

在滚柱丝杆机构的当前的设计下，滚柱和螺母的齿在剖面上具有渐开线的轮廓。

而且，在滚柱的加工螺纹的步骤期间齿被加工螺纹。在滚柱的齿与螺母的齿啮合的期间，由于在滚柱的齿上的螺纹，在齿顶处增加了压力。这增加了螺母的磨损，其必须被更换。

一个解决该问题的解决方案是增加螺母的硬度。然而，在螺母中钻孔将变得非常困难。

发明内容

本发明的目的在于克服这些缺点。

更特别地，本发明的目的在于提供一种滚柱丝杆机构，其中对于给定的直径，增加了负载能力。

在一个实施例中，一种滚柱丝杆机构设置有包括外螺纹的螺杆，围绕且同轴于所述螺杆的螺母，所述螺母包括内螺纹，被安装在螺母的无螺纹部分上的两个齿轮，每个齿轮都包括具有多个内齿的第一组齿，以及径向位于螺杆和螺母之间的多个滚柱。每个滚柱都包括设计用于啮合所述螺杆的外螺纹和所述螺母的内螺纹的外螺纹，并且轴向地在每个端部处第一组齿都具有设计用于啮合齿轮的内齿轮齿的多个齿轮齿。

每个滚柱的齿轮齿的外径都小于或等于所述滚柱的外螺纹的螺纹牙底的直径。

由于直径的差别，在滚柱的加工螺纹的步骤期间滚柱的齿没有被加工螺纹。在滚柱的齿与齿轮的齿相啮合的期间，由每个滚柱在对应的轮的螺纹面上的齿的螺纹面所施加的接触压力被分布在较大的表面上。因此，显著地减少了齿轮的磨损。

在实施例中，每个滚柱都包括具有重叠在第一组齿上的多个齿轮齿的第二组齿，以致第二组齿的齿位于第一组齿的齿之间，并且每个齿轮都包括具有重叠在第一组齿上的多个齿轮齿的第二组齿，以致第二组齿的齿位于第一组齿的齿之间。

有利地，每个滚柱的每个齿在剖面上都具有凹入轮廓曲线，并且每个齿轮的每个齿在剖面上都具有凸出轮廓曲线，其由圆弧来限定，且近似内摆线曲线。

“内摆线”是由在较小圆的圆周上的点在较大的固定圆的圆周的内侧旋转所描绘的曲线。

每个滚柱的每个凹入齿的与相关的齿轮的凸出齿相接触的部分能够在剖面上具有内摆线轮廓。

相比于具有在剖面上具有渐开线轮廓的齿的传统的滚柱，提供凸-凹齿轮廓使得滚柱在齿轮上的接触表面能够被增加。

每个滚柱的每个齿的齿高可以被减少到零。

在实施例中，每个滚柱在每个端部处都包括圆柱螺栓，该圆柱螺栓从滚柱的齿轴向延伸，并且被设计用于装配在圆柱形的贯通凹槽的内侧，该凹槽被设置在环形的间隔环上，该间隔环被径向安装在螺杆的螺纹和相关的齿轮之间。

齿轮的硬度能够大致相似于滚柱的硬度。例如，齿轮能够由铝制成，以便更多地减少齿轮的磨损。

本发明还涉及包括旋转装置和如上所限定的滚柱丝杆机构的致动器，该机构的螺杆与旋转装置结合。

附图说明

通过研究以实例方式给出的实施例的详细描述将更好地理解本发明，该实施例绝不是用于限制并且其通过附图被图解，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的滚柱丝杆机构的剖面；

图2是沿着图1的线II-II的轴向截面；

图2a是图2的细节图；

图3是图1的机构的滚柱的视图；

图4是图3的正视图；

图4a示意性地图解了内摆线曲线的生成；

图5是图1的机构的齿轮的视图；

图6是根据第二实施例的滚柱的视图；