帶有軸承的軸的製作方法

2023-05-12 12:42:26

帶有軸承的軸的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種絲槓（11），其包括：驅動部分（20），該驅動部分具有縱軸線（A）並由第一軸承（70）支承；和螺紋部分（30），該螺紋部分同樣具有縱軸線（B）；和螺母（50），該螺母由第二軸承（80a；80b）支承並且所述螺紋部分（30）在該螺母中引導。驅動部分（20）和螺紋部分（30）構造成單獨的部件並且分別設有至少一個接合元件（25，55），這些接合元件通過插接而相互鉸接地連接。這樣驅動部分（20）的和螺紋部分（30）的縱軸線（A，B）的相對的偏移或傾斜角（α）能夠得到補償。兩部分的絲槓（11）與其螺母（50）構成螺紋傳動裝置，該螺紋傳動裝置例如可應用在車輛制動系統的停車制動器中。在驅動部分（20）與螺紋部分（30）之間形成的擺動功能減少了橫向力，這相對已知的、具有一件式的絲槓的螺紋傳動裝置提高了效率且降低了磨損。
【專利說明】帶有軸承的軸
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種絲槓，其包括:驅動部分，該驅動部分具有縱軸線並由第一軸承支承；和螺紋部分，該螺紋部分同樣具有縱軸線；和螺母，該螺母由第二軸承支承並且所述螺紋部分在該螺母中引導。
【背景技術】
[0002]這樣的帶有螺母的絲槓在現有技術中通常構造成滾珠絲槓傳動裝置，該滾珠絲槓傳動裝置可以應用在開蓋和開門系統(Klappen-und Tueroeffnungssysteme)的領域中以及特別是可以應用在車輛領域中。在車輛中，例如它可以用在車輛制動器中。在這種情況下，驅動部分藉助電動機而處於旋轉狀態。通過這種方式產生螺母的縱向運動，該螺母操作制動活塞並且這樣起用於車輛制動器的制動裝置的作用。螺紋部分通過滾珠而與螺母接觸。在一種由文獻DE 101 50 803 Al已知的主軸/滾珠迴轉襯套設置結構(Spindel-/Kugelumlaufbuechsenanordnung)中，也就是在一種這樣的滾珠絲槓傳動裝置中會在螺母返回時在螺母與絲槓之間產生死鎖。為了防止這種現象，由文獻W099/45292A1已知:為螺母在其鄰近驅動部分的端側上設有凸起，該凸起可被帶到貼靠在構造在驅動部分上的、沿周向作用的止擋處並且由此能夠相對絲槓的螺紋進行確定的定向。
[0003]文獻US 5 711 709 A雖然在圖2和圖3中示出絲槓，其包括:驅動部分，該驅動部分具有縱軸線；和螺紋部分，該螺紋部分同樣具有縱軸線；和螺母，所述螺紋部分在該螺母中引導，其中，驅動部分和螺紋部分構造成單獨的部件，這些部件通過插接而相互鉸接地連接，使得驅動部分的和螺紋部分的縱軸線的相對的徑向偏移或傾斜角能夠得到補償，但是儘管這樣也不能排除滾珠絲槓傳動裝置在使用中卡死。
[0004]也就是說，在這樣的滾珠絲槓傳動裝置中主要的問題在於:在兩個軸承錯誤定向的情況下或在絲槓變形的情況下，即在驅動部分的與螺紋部分的縱軸線具有相對的徑向偏移或傾斜角的情況下，滾珠絲槓傳動裝置在使用中可能卡死並且這樣可能妨礙對使用目的的滿足，可能遭受明顯升高的磨損並且可能具有惡化的效率。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是，如此構造一種文首述及類型的絲槓，使得該絲槓能夠避免或至少大幅度減少與絲槓的變形相關的缺點。
[0006]這個目的在文首述及類型的絲槓中根據本發明通過如下方式得以實現:驅動部分和螺紋部分構造成單獨的部件，這些部件分別設有至少一個接合元件，這些接合元件通過插接而能夠相互鉸接地連接或已相互鉸接地連接，使得驅動部分的與螺紋部分的縱軸線的相對的偏移能夠得到補償。
[0007]根據本發明的絲槓的兩部分的構造通過在絲槓的驅動部分與螺紋部分之間實現可擺動性而消除或至少降低在一件式的絲槓變形時可能出現的橫向力的大小和有害的影響。在現有技術中當絲槓變形時可能出現和導致絲槓與螺母死鎖的橫向力在按照本發明的絲槓中由於驅動部分和螺紋部分本身相應地能夠吸收橫向力並且因此能夠防止死鎖而從根源上得以排除。同時因為根據本發明的絲杆構造成兩部分的絲槓，其磨損得到降低。另夕卜，因為在按照本發明的絲槓中由於摩擦或類似原因導致的損失明顯小於在根據上述現有技術的已知的絲槓中由於摩擦或類似原因導致的損失，所以在電動機、驅動部分、螺紋部分和螺母之間的傳動系中實現了較高的效率。
[0008]從屬權利要求的主題構成本發明的有益的設計。
[0009]在按照本發明的絲槓的一種設計中，螺母具有至少一個沿軸向作用的止擋元件，該止擋元件在止擋位置中與驅動部分的至少一個沿軸向作用的止擋元件配合作用。在這種設計中，與螺紋頭和螺距有一定聯繫地構造螺母的和驅動部分的沿軸向作用的止擋元件。通過這種方式在兩個旋轉方向中在螺母與驅動部分之間始終存在距離，該距離即使在驅動部分的與螺紋部分的縱軸線相互間應該形成夾角的情況下也防止螺母與絲槓之間的上述死鎖。
[0010]在按照本發明的絲槓的另一種設計中，即使在兩條縱軸線在止擋位置中具有徑向偏移時各止擋元件也相互接觸並且在螺母的端側與驅動部分的止擋擋頭之間存在至少一個微小的距離。
[0011]在按照本發明的絲槓的另一種設計中，各止擋元件設置在至少一個圓環中，該至少一個圓環的兩個直徑大於螺紋部分的螺紋外徑或者小於螺母的外徑。這樣各止擋元件被保持在這樣的周邊區域中，在該周邊區域中它們能夠滿足在保持用於避免卡死的軸向距離方面的最佳效果。
[0012]在按照本發明的絲槓的另一種設計中，驅動部分上的或螺紋部分上的止擋元件是凸塊或類似元件。這形成用於沿軸向作用的止擋元件的簡單構造。
[0013]在按照本發明的絲槓的另一種設計中，螺紋部分的螺紋具有這樣的螺距，該螺距大於凸塊的高度。這額外地用於保障不會出現死鎖。
[0014]在按照本發明的絲槓的另一種設計中，凸塊從驅動部分的端面上凸出並且沿徑向具有止擋面，並且在螺母上安置有對應的止擋凹部(Anschlagvertiefung),或反過來。這樣在螺母旋迴時，驅動部分的凸塊被螺母的止擋凹部容納，或反過來，以便構成沿周向起作用的止擋。
[0015]在按照本發明的絲槓的另一種設計中如此安置凸塊，S卩，在驅動部分與螺紋部分之間的插接狀態中在止擋位置前360°處，驅動部分與螺母之間的裝配距離略微大於螺母的螺紋的螺距。通過這種設計以簡單的方式確保即使在驅動部分旋迴時驅動部分與螺母之間的最小距離也保持不變。
[0016]在按照本發明的絲槓的另一種設計中，為驅動部分與螺紋部分的插接設置有用於多個插接位置的柵格(Raster)。通過選擇相應的插接位置可選擇旋迴時在驅動部分與螺母之間最終保留的軸向距離。
[0017]在按照本發明的絲槓的另一種設計中，螺紋是滾珠螺紋或其它摩擦小的螺紋。這帶來所期望的優點:螺母很輕便地與螺紋部分嚙合。
[0018]在按照本發明的絲槓的另一種設計中，接合元件設計有微小的間隙。通過這種方式可以更好地預測螺母與驅動部分之間最終存在的軸向距離。
[0019]在按照本發明的絲槓的另一種設計中，驅動部分的接合元件具有卡緊環作為防脫落裝置(Verliersicherung)。這樣可以通過簡單的方式防止驅動部分與螺紋部分不期望地相互分離。
[0020]具有按照本發明的或上述設計中的任一項的絲槓的安全系統具有簡單、經過驗證的和可靠的結構。
[0021]在安全系統的設計中涉及的是用於車輛的制動系統。在這種情況中通過電動機、驅動部分、螺紋部分和螺母構成的否則由液壓操縱的制動活塞的傳動系用作所謂的停車制動器。
[0022]在安全系統的另一種設計中涉及的是用於車輛的轉向系統。用於操縱轉向裝置的傳動系的構造與前述傳動系的構造相符。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下文將參照附圖來進一步闡述本發明的實施例。附圖中:
[0024]圖1示出的是按照本發明的絲槓的第一實施例的縱剖視圖；
[0025]圖2示出的是圖1所示的絲槓的縱向側視圖；
[0026]圖3示出的是圖1和2所示的絲槓的驅動部分作為細部的縱向側視圖；
[0027]圖4示出的是從圖3左側觀察圖3所示的驅動部分的視圖；
[0028]圖5示出的是圖1和2所示的絲槓的驅動部分的另一實施方式的縱向側視圖；
[0029]圖6示出的是從圖5左側觀察圖5所示的驅動部分的視圖；
[0030]圖7示出的是圖1和2所示的螺母的螺紋部分的縱向側視圖，為了能夠看到接合元件，部分處於打開狀態，其中，在圖7中僅粗略地勾畫出驅動部分的螺紋；
[0031]圖8示出的是從圖7右側觀察圖7所示的螺紋部分的視圖；
[0032]圖9示出的是圖1和2所示的絲槓螺母的驅動部分的另一實施方式的縱向側視圖，為了能夠看到接合元件，又被部分地打開示出，其中示出螺紋部分的螺紋；
[0033]圖10示出的是從圖9右側觀察圖9所示的螺紋部分的視圖；
[0034]圖11示出的是圖1和2所示的絲槓的螺母的第一實施方式的縱剖視圖；
[0035]圖12示出的是從圖11右側觀察圖11所示出的螺母的視圖；
[0036]圖13示出的是圖1和2所示的絲槓的螺母的第二實施方式的縱剖視圖；
[0037]圖14示出的是從圖13右側觀察圖13所示的螺母的視圖；
[0038]圖15示出的是螺母的第三實施方式的縱向側視圖；
[0039]圖16示出的是從圖15右側觀察圖15所示的螺母的視圖；
[0040]圖17示出的是根據本發明的絲槓的第二實施方式的縱剖視圖，該實施方式在螺紋和第二軸承的構造方面與圖1和2所示的實施方式不同；和
[0041]圖18示出的是圖17所示的絲槓的簡化的縱向側視圖(無軸承)。
【具體實施方式】
[0042]圖1示出的是根據本發明的絲槓的第一實施方式的縱剖視圖，該絲杆總體標記為
10。絲槓10包括:驅動部分20，該驅動部分具有縱軸線A並通過第一軸承70支承；和螺紋部分30，該螺紋部分具有縱軸線B ；以及螺母50，該螺母由第二軸承80a支承並且所述螺紋部分30在該螺母中引導。對於第二軸承來說具有至少兩種實施方式，圖1示出其中的第一實施方式並標記為80a而圖17示出第二實施方式並標記為80b。按照圖1中的圖示，螺紋部分30和螺母50分別具有螺紋31或者51，這些螺紋相互嚙合。螺紋31為外螺紋，螺紋51為內螺紋。驅動部分20和螺紋部分30構造成單獨的部件，這些部件分別設有接合元件25(圖3和4)或者55 (圖7和9)。接合元件25、55通過插接可以相互鉸接地連接，因而驅動部分20的或者螺紋部分30的縱軸線A、B的相對的徑向偏移V (圖1)或相對的傾斜角α(圖17)可以得到補償。通過驅動部分20與螺紋部分30在插接的狀態中提供的鉸接性或可擺動性使橫向力得到吸收，因而相對的徑向偏移V或傾斜角α可以得到補償，這一點在下文中還要作進一步說明。如果驅動部分20與螺紋部分30精確共軸地對準設置，那麼它們相對的徑向偏移V為零。如果驅動部分20與螺紋部分30精確地共線設置，那麼相同的內容適用於傾斜角α。
[0043]接合元件25、55相應地按照鍵槽嚙合的類型構造。在驅動部分20與螺紋部分30插接的狀態中，兩齒相互嚙合。為驅動部分20和螺紋部分30的插接設置有用於多個插接位置的柵格。就是說驅動部分20與螺紋部分30可以在不同的徑向偏移的位置中插接。接合元件25、55設計有微小的相對間隙。驅動部分20的接合元件25具有卡緊環61作為防脫落裝置。驅動部分20具有用於容納卡緊環61的槽40 (圖3和5)。螺紋部分30具有相應的槽42 (圖7和9)。在這種情況下如下地裝配卡緊環61:該卡緊環61插入到驅動部分20的槽40中。槽40的深度大致與卡緊環61的徑向厚度相同。但是插入到槽40中的卡緊環61在解除張力的狀態下從槽40中伸出。在將驅動部分20引入到螺紋部分30中時，卡緊環61在驅動部分20的槽40中受到擠壓。緊接著卡緊環61又擴展開並附加地卡鎖在螺紋部分30的槽42中。現在又具有其原始直徑的卡緊環61嵌入到兩個槽40、42中並且這樣構成防脫落裝置。
[0044]軸承70通常構造成滾動軸承。該滾動軸承可以構造成徑向和軸向止推滾動軸承。但是也可以在軸承70與驅動部分20的止擋擋頭21之間插入推力軸承，該推力軸承吸收軸向力並且軸向地支撐在軸承70上或承載該軸承70的殼體部分上。螺母50處的軸承80a構造成導向軸承或推力軸承。螺母50隻能沿軸向移動。至少一個構造在螺母50上的、與軸承80a上的互補面配合作用的面56 (圖2)防止螺母50旋轉。
[0045]第二軸承80a或80b是用於螺母50的導向裝置。在圖1所示的第二軸承80a的第一實施方式中，該軸承構造成軸套，該軸套在圖1中的左端側上超過螺母50的鄰接的端側延伸。軸承80a自己可移動地支承在導向件90中，該導向件構造成固定不動的。如其在文首述及的文獻W099/45292A1中示出的那樣，在絲槓10應用在車輛制動器中時，螺母50與軸承80a共同構成制動器的操縱元件。在圖17所示的絲槓11中，因為第二軸承80b構造成固定不動的，所以螺母50單獨構成操縱元件。
[0046]驅動部分20的止擋擋頭21以下文中進一步介紹的方式與螺母50的鄰接的端側58配合作用。
[0047]當驅動部分20通過電動機(未示出)或類似裝置沿一個旋轉方向進行旋轉時，螺母50通過按照圖1中的圖示相嚙合的接合元件25、55在圖1中向左運動，直到被軸承80a操縱的部件，例如車輛制動器的制動活塞，到達所期望的位置為止，在該位置中制動器被拉緊。在圖1中未示出所述所期望的位置。如果電動機或類似裝置沿相反的方向操縱，那麼螺母50與軸承80a共同在螺紋部分30上運動返回在圖1所示的位置中。關鍵性的問題是:在迴旋時，在驅動部分20與螺母50之間、在它們的彼此貼靠的端側57、58之間可能會出現死鎖，因而通過藉助驅動部分20操縱螺紋部分30而曾經形成的位置可能不會被毫無問題地又被保存，端側57、58在該位置中彼此貼靠。
[0048]為了排除這個問題，螺母50在圖1中的右側在其端側57上具有止擋元件53。對於止擋元件53具有各種不同的構造可能性，在圖11至16中示出其中的三種構造可能性，關於它們將在下文中作進一步闡述。在止擋位置中，止擋元件53與驅動部分20的沿周向作用的止擋元件23配合作用。對於其構造來說具有多種可能性，在圖4至6中示出其中的兩種可能性，關於它們將在下文中作進一步闡述。
[0049]重要的是:即使在驅動部分的和螺紋部分的縱軸線A與B具有徑向偏移V的情況下各止擋元件23、53也相互接觸，並且在螺母50的端側57與驅動部分20的止擋擋頭21的端側58之間存在至少一個微小的距離。
[0050]止擋元件23、53設置在一個圓環內，其兩個直徑大於螺紋部分30的螺紋外徑Dga(圖18)或者小於螺母50的外徑Dma。驅動部分20上的或者螺母50上的止擋元件23或53是凸塊24或53'。凸塊24具有高度H。螺紋部分30的螺紋12與螺母50的螺紋51 —樣具有螺距P，該螺距大於凸塊24的高度H。凸塊24從驅動部分20的端面上凸出並且沿徑向具有止擋面26 (圖6)。在螺母50上安置有對應的止擋凹部54 (圖11和13)。設置結構也可以反過來，就是說，止擋面和凸塊可以互換。凸塊24如此安置，S卩，在驅動部分20與螺紋部分30之間的插接狀態中在止擋位置前360°處驅動部分20與螺母50之間的裝配距離M (圖2)略微大於螺紋部分30的螺紋12的或螺母50的螺紋51的螺距P (圖9或者13)。通過裝配卡緊環61來限定止擋元件23或53與螺距P相關的位置。
[0051]當螺母50返回到圖1所示的止擋位置時，螺母50和驅動部分20由於它們的端側57和58彼此固定貼靠而可能相互死鎖。兩個端側57、58之間的摩擦可以如此之大，以致電動機不能將它們彼此分開。因此在兩個端側57、58之間設置有如所提到的凸塊24那樣的凸起，其保障在這個位置中一定的最小距離並且這樣防止絲槓10與螺母50之間死鎖。
[0052]凸塊24配置有止擋凹部54，該止擋凹部構成在螺母50的端側57中。在驅動部分20旋迴時，在端側57與止擋擋頭21上的端側58接觸之前凸塊24止擋在止擋凹部54的側面上。這樣構成沿周向的止擋，該止擋防止螺母50與絲槓10之間死鎖。如在圖1中可以看到的那樣，止擋擋頭21成型在驅動部分20上。
[0053]圖17和18所示的且總體標記為11的根據本發明的絲槓的第二實施方式與按照圖1和2的第一實施方式的不同之處主要在於:螺母50的內螺紋51和螺紋部分30的外螺紋31分別構造成滾珠循環螺紋(Kugelumlaufgewinde),並且第二軸承80b構造成固定不動的。滾珠循環螺紋的功能和結構是常規的並且因此不需贅述。
[0054]將絲槓10分成驅動部分20和螺紋部分30產生的優點再次簡單地概括如下:
[0055]一效率更高；
[0056]一由於磨損更小，使用壽命更長；
[0057]一由於驅動部分20與螺紋部分30之間的可擺動性而吸收橫向力；
[0058]一由於擺動功能，橫向力降低；
[0059]一製造成本更低；
[0060]一使用壽命更長；[0061]一負荷能力更聞。
[0062]附圖標記列表
[0063]10絲槓(第一實施方式)
[0064]11絲槓(第二實施方式)
[0065]12螺紋
[0066]20驅動部分
[0067]21止擋擋頭
[0068]23止擋 元件
[0069]24凸塊
[0070]25接合元件
[0071]26止擋面
[0072]30螺紋部分
[0073]31外螺紋
[0074]40槽
[0075]42槽
[0076]50螺母
[0077]51螺母的螺紋
[0078]53止擋元件
[0079]53'凸塊
[0080]54止擋凹部
[0081]55接合元件
[0082]56面
[0083]57端側
[0084]58端面
[0085]61卡緊環
[0086]70第一軸承
[0087]80a第二軸承(第一實施方式)
[0088]80b第二軸承(第二實施方式)
[0089]90導向件
[0090]A縱軸線
[0091]B縱軸線
[0092]H凸塊高度
[0093]M裝配距離
[0094]P螺距
[0095]α傾斜角
[0096]Dma螺母的外徑
[0097]Dga螺紋部分的外徑
[0098]V徑向偏移。
【權利要求】
1.絲槓(10)，其包括:驅動部分(20)，該驅動部分具有縱軸線(A)並由第一軸承(70)支承；螺紋部分(30)，該螺紋部分同樣具有縱軸線(B);和螺母(50)，該螺母由第二軸承(80a ;80b)支承並且所述螺紋部分(30)在該螺母中引導，其特徵在於:所述驅動部分(20)和螺紋部分(30)構造成單獨的部件，這些部件分別設有至少一個接合元件(25，55)，這些接合元件通過插接能夠相互鉸接地連接或已相互鉸接地連接，使得驅動部分(20)的和螺紋部分(30)的縱軸線(A，B)的相對的徑向偏移(V)或傾斜角(α )能夠得到補償。
2.如權利要求1所述的絲槓(10)，其特徵在於:螺母(50)具有至少一個沿周向作用的止擋元件(53)，該止擋元件在止擋位置中與驅動部分(20)的至少一個沿周向作用的止擋元件(23)配合作用。
3.如權利要求2所述的絲槓(10)，其特徵在於:即使在各縱軸線(Α，B)在止擋位置中具有徑向偏移(V)時各止擋元件(23，53)也相互接觸並且在螺母(50)的端側(57)與驅動部分(20)的止擋擋頭(21)之間存在至少一個小的距離。
4.如權利要求2或3所述的絲槓(10)，其特徵在於:各止擋元件(23，53)設置在至少一個圓環中，該至少一個圓環的兩個直徑大於所述螺紋部分(30)的螺紋外徑(Dga)或者小於螺母(50)的外徑(Dma)。
5.如權利要求2至4之任一項所述的絲槓(10)，其特徵在於:驅動部分(20)上的或螺紋部分(30)上的止擋元件(23或53)是凸塊(24)或類似的元件。
6.如權利要求5所述的絲槓(10)，其特徵在於:螺紋部分(30)的螺紋(31)具有螺距(P)，該螺距大於凸塊(24)的高度(H)。
7.如權利要求5或6所述的絲槓(10)，其特徵在於:凸塊(24)從驅動部分(20)的端側(58)上凸出並且沿徑向具有止擋面(26)，並且在螺母(50)上安置有對應的止擋凹部(54)，或反過來。
8.如權利要求5至7之任一項所述的絲槓(10)，其特徵在於:如此安置凸塊(24)，SP，在驅動部分(20)與螺紋部分(30)之間的插接狀態中在止擋位置前360°處，驅動部分(20)與螺母(50)之間的裝配距離(M)略微大於螺母(50)的螺紋(52)的螺距(P)。
9.如前述權利要求之任一項所述的絲槓(10)，其特徵在於:為了驅動部分(20)與螺紋部分(30)的插接而設置有用於多個插接位置的柵格。
10.如前述權利要求之任一項所述的絲槓(10)，其特徵在於:螺紋(31，52)是滾珠螺紋或其它摩擦小的螺紋。
11.如前述權利要求之任一項所述的絲槓(10)，其特徵在於:各接合元件(25，55)設計有小的間隙。
12.如前述權利要求之任一項所述的絲槓(10)，其特徵在於:驅動部分(20)的接合元件(25)具有卡緊環(61)作為防脫落裝置(60)。
13.安全系統，其具有如權利要求1至12之任一項所述的絲槓(10)。
14.如權利要求13所述的安全系統，其特徵在於:該安全系統是用於車輛的制動系統。
15.如權利要求13所述的安全系統，其特徵在於:該安全系統是用於車輛的轉向系統。
【文檔編號】F16D3/02GK103547834SQ201280024178
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年5月25日 優先權日:2011年6月1日
【發明者】H·庫斯特 申請人:Sfs因泰克控股股份公司