集成環(huán)齒輪的滾柱絲杠機構及相關制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及滾柱絲杠機構的領域，用于將旋轉運動轉換為直線平移運動，反之亦然。
【背景技術】
[0002]這樣的機構設置有包括外螺紋的螺桿、圍繞該螺桿設置并且包括內螺紋的螺母、以及多個縱向滾柱，這些滾柱具有與螺桿的外螺紋和螺母的內螺紋接合的外螺紋。
[0003]在第一類型的滾柱絲杠機構中，滾柱的螺紋和螺母的螺紋具有彼此相同的螺旋角，并且不同于螺桿螺紋的螺旋角，使得當螺桿相對于螺母旋轉時，滾柱自己旋轉并且圍繞螺桿滾動，而不會在螺母內軸向移動。滾柱通過環(huán)齒輪被引導成旋轉地平行于螺桿的軸線，環(huán)齒輪裝配在螺母的非螺紋部分中，并且包括與所述滾柱的外齒輪齒接合的內同步齒輪齒。這種機構被稱為行星滾柱絲杠。
[0004]為了減少要被制造并連接在一起的部件的數(shù)量，可以沿軸向在所述螺母的螺紋的任一側上于螺母上直接形成內同步齒輪齒。
[0005]然而，由于這種機構目前的設計帶有集成在螺母中的齒輪齒，所以有必要進行第一齒輪切削操作，以在螺母的孔中形成齒輪齒之一于內螺紋的一側上，然后車削螺母并且隨后在這個孔中進行第二齒輪切削操作，以便在相反側上形成另一齒輪齒。這種連續(xù)操作實質上增加了制造螺母的成本。
[0006]此外，采用這種方法，在形成于螺母上的兩個內同步齒輪齒之間通常會出現(xiàn)角度未對準。這種未對準可以引起機構滾柱的變形，主要是由扭轉，或者甚至是這些滾柱的齒輪齒的惡化。
[0007]第二類型的滾柱絲杠機構具有類似的工作原理，但是相差倒置的設置。滾柱的、螺桿的以及螺母的螺紋的螺旋角被選擇成使得當螺桿相對于螺母旋轉時，滾柱繞著螺桿自己旋轉并且在螺母中軸向移動。滾柱由外同步齒輪齒旋轉地引導，所述外同步齒輪齒形成在螺桿上并且與所述滾柱的齒輪齒接合。這種機構被稱為倒置的滾柱絲杠。
[0008]為了制造裝有這種機構的外同步齒輪齒的螺桿，還設置有齒輪切削操作，例如借助于安裝在共同的支撐心軸上的兩個徑向作用滾刀。這兩個滾刀依次切斷在螺桿的外表面上的兩個同步齒輪齒。制造螺桿的時間相對較長。此外，在制造過程中，螺桿的外同步齒輪齒之一的齒相對于另一齒輪齒的齒的角度未對準也可能發(fā)生在這種情況下。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的是克服這些缺點。
[0010]更具體地說，本發(fā)明的目的是提供一種易于制造并具有使用壽命增加的滾柱絲杠機構。
[0011]在一個實施例中，所述滾柱絲杠機構包括:螺桿，其包括外螺紋；螺母，其圍繞所述螺桿設置并且與之同軸，所述螺母包括內螺紋；以及多個滾柱，它們沿徑向設置在所述螺桿和螺母之間，并且分別設置有與所述螺桿的外螺紋和所述螺母的內螺紋接合且具有兩個外齒輪齒的外螺紋。
[0012]所述機構還包括兩個同步齒輪齒，它們分別與所述滾柱的齒輪齒之一接合。每個齒輪齒的根部直徑小于所述螺母的內螺紋的內徑。當所述同步齒輪齒形成在螺母上時，每個齒輪齒的根部直徑小于所述螺母的內螺紋的內徑。所述機構是行星滾柱絲杠型的。根部直徑對應于穿過同步齒輪齒的齒的根部或基部的圓。換句話說，根部直徑對應于穿過同步齒輪齒的每個齒間隙的底部的圓。
[0013]當同步齒輪齒形成在螺桿上時，每個齒輪齒的根部直徑大于所述螺桿的外螺紋的外徑。所述機構是倒置的滾柱絲杠型的。
[0014]優(yōu)選地，所述同步齒輪齒的每個齒包括在橫截面中具有凸形輪廓的側面。
[0015]在一個實施例中，形成在所述螺母上的同步齒輪齒的每個齒包括具有在橫截面中由第一內擺線形成的凸形輪廓的第一側面和具有在橫截面中由第二內擺線形成的凸形輪廓的第二側面。
[0016]在另一實施例中，形成在所述螺桿上的同步齒輪齒的每個齒包括具有在橫截面中由第一外擺線形成的凸形輪廓的第一側面和具有在橫截面中由第二外擺線形成的凸形輪廓的第二側面。
[0017]在另一實施例中，形成在所述螺母或所述螺桿上的同步齒輪齒的每個齒包括每個具有在橫截面中由圓弧形成的凸形輪廓的兩個側面。
[0018]所述滾柱的齒輪齒的每個齒可以包括與所述同步齒輪齒接合的平坦面?？商娲兀鰸L柱的齒輪齒的每個齒可以包括在橫截面中具有凹形輪廓的面。
[0019]本發(fā)明還涉及一種致動缸，包括用于旋轉驅動的驅動裝置和如上限定的滾柱絲杠機構，所述機構的螺桿聯(lián)接到所述驅動裝置。
[0020]本發(fā)明還涉及一種制造包括螺紋和沿軸向設置在所述螺紋的任一側上的兩個齒輪齒的滾柱絲杠機構的螺母或螺桿的方法。所述方法包括以下步驟:通過軸向拉削去除材料，以便在單個軸向通行中形成所述兩個齒輪齒，所述齒輪齒中的每個相對于所述螺紋沿徑向偏置。
[0021]根據(jù)實現(xiàn)的一種方法，去除材料以便形成所述兩個齒輪齒的步驟在去除材料以便形成所述螺紋的步驟之后進行。
【附圖說明】
[0022]通過閱讀多個實施例的詳細描述，本發(fā)明將得到更好的理解，這些實施例通過完全非限制性的示例給出并且通過附圖示出，其中:
[0023]-圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的滾柱絲杠機構的軸向截面圖，
[0024]-圖2是圖1中機構的滾柱的半軸向截面圖，
[0025]-圖3是圖2中的線II1-1II上的截面圖，
[0026]-圖4是圖1中機構的螺母的詳細視圖，
[0027]-圖5是圖4中的線V-V上的部分截面圖，
[0028]-圖6是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的滾柱絲杠機構的軸向截面圖，
[0029]-圖7是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實施例的滾柱絲杠機構的軸向截面圖，
[0030]-圖8是圖7中機構的螺桿的部分詳細視圖，以及
[0031]-圖9是根據(jù)本發(fā)明第四示例性實施例的滾柱絲杠機構的軸向截面圖。
【具體實施方式】
[0032]在圖1中，行星滾柱絲杠機構10包括:螺桿12(軸線12a)，其設置有外螺紋14 ;螺母16，其圍繞螺桿12同軸安裝并且設置有內螺紋18，該螺紋的內徑大于螺紋14的外徑；以及多個縱向滾柱20，其沿徑向設置在螺桿和螺母之間。螺桿12沿縱向延伸通過螺母16的圓筒形孔，其上形成有內螺紋18。
[0033]滾柱20彼此相同，并且圍繞螺桿12規(guī)則分布。每個滾柱20沿著平行于螺桿的軸線12a的軸線20a延伸，并且包括與螺桿的螺紋14和螺母的螺紋18接合的外螺紋22。
[0034]如圖2更清楚地所示，每個滾柱20在每個端部包括外齒輪齒24、26和從該齒輪齒朝向外側軸向延伸的圓筒形軸頸28、30。齒輪齒24、26沿軸向設置在外螺紋22的任一側上。齒輪齒24、26彼此相同。每個滾柱20還包括環(huán)形的外凹槽32、34，沿軸向形成在螺紋22與每個齒輪齒24、26之間。螺紋22沿軸向位于凹槽32、34之間。每個齒輪齒24、26由相關凹槽32、34和相應的軸頸28、30沿軸向限制。
[0035]再次參照圖1，螺母16同樣包括兩個內齒輪齒44、46，它們沿軸向在內螺紋18的任一側上形成于所述螺母的孔上。每個齒輪齒44、46分別與滾柱的齒輪齒24、26接合用于它們的同步。齒輪齒44、46彼此相同。如下面更詳細地描述，每個齒輪齒44、46的根部直徑小于螺紋18的內徑。齒輪齒44、46以相對于螺紋18朝向機構10的內側徑向偏置的方式形成在螺母16上。
[0036]機構10還包括兩個環(huán)形環(huán)48、50，它們分別沿徑向安裝在螺桿的螺紋14與螺母16之間，并且相對于相關的齒輪齒44、46朝向外側軸向偏置。每個環(huán)48、50以相對于所述螺母在圓周方向上自由安裝的方式沿軸向安裝在螺母的孔中。每個環(huán)48、50包括多個圓筒形通腔(未作標記)，它們在圓周方向上規(guī)則地分布且滾柱的軸頸28、30容納在其內部。環(huán)48,50支承滾柱20，并且在其間保持規(guī)則的周向間距。機構10還包括保持環(huán)52、54，它們分別安裝在形成于螺母孔中的凹槽(未作標記)中，并且旨在軸向地保持相應的環(huán)48、50。
[0037]再次參照圖2，每個滾柱的齒輪齒24、26分別包括多個徑向齒60、62，它們彼此相同并且在圓周方向上以規(guī)則的方式彼此間隔開。齒60、62沿軸向延伸。由于每個滾柱20的齒輪齒是相同的，所以本文僅描述齒輪齒24。
[0038]如圖3更清楚地所示，齒輪齒24的每個齒60包括兩個相對的平面支承側面或面60a、60b和連接所述面的大直徑端部的頂部60c。在所示的示例性實施例中，每個齒的頂部60c是平的。面60a、60b在圓周方向上限制相關的齒。每個齒的面60a、60b在橫截面中具有直線輪廓。每個齒的面60a、60b相對于在兩個相反的方向上穿過滾柱的軸線20a的所述齒的中間平面P是傾斜的。在所示的示例性實施例中，在考慮到中間平面P時，每個齒的面60a、60b彼此對稱。每個齒60在橫截面中具有梯形輪廓。一個齒的面60a沿周向相對于緊鄰齒的面60b，所述面由凹底60d連接在一起。在所示的示例性實施例中，齒60的數(shù)量等于
10?？商娲兀梢蕴峁┎煌呐紨?shù)或奇數(shù)數(shù)量的齒。
[0039]齒輪齒24的外徑da對應于穿過齒的頂部60c的圓。這也被稱為頭部直徑。每個滾柱的齒輪齒24的該外徑d/j、于螺紋22的根部的直徑D(圖2)。
[0040]采用每個滾柱的每個齒輪齒24、26的外徑da與所述滾柱的螺紋22的根部的直徑D之間的這樣的比例，沒有螺紋在為了加工螺紋22所進行的移除材料的操作過程中形成于這些齒輪齒中的每一個上。這使得有可能避免過早磨損到同步齒輪齒44、46。
[0041]此外，具有相對平坦面的每個滾柱的齒輪齒24、26的齒60、62的設計使得能夠在考慮到滾柱的軸線20a時使用徑向作用的工具通過在材料的徑向方向上的變形來形成這些齒。齒輪齒24、26可以有利地通過乳制而形成。使用徑向作用的工具來形成每個滾柱的齒輪齒24、26是特別有利的，因為沒有必要為滾柱的每個齒輪齒24、26和相關的螺紋22之間的工具提供軸向間隙。
[0042]此外，齒60、62的面的平面形狀使得能夠在每個滾柱上獲得適于多種節(jié)距甚至適于相對較大節(jié)距的齒輪齒24、26。借助于齒60和62的面的該平面形狀，能夠維持小于螺紋22的根部的直徑D的滾柱的齒輪齒24、26的外徑da獨立于滾柱的節(jié)距的值。這對于以用于所有可能節(jié)距的圓的漸開線形式的滾柱齒輪齒的常規(guī)輪廓是不可行的。
[0043]如上所述，螺母18的同步齒輪齒44、46彼此相同。下面僅對齒輪齒44進行詳細說明。如圖4和5所示，同步齒輪齒44包括彼此相同且在圓周方向上以規(guī)則方式彼此間隔開的多個徑向齒64。齒64沿軸向延伸，并且沿徑向被引導朝向內側。每個齒64包