非反向驅(qū)動絲杠機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線平移運(yùn)動(反之亦然)的絲杠機(jī)構(gòu)的領(lǐng)域。 更具體地，本發(fā)明設(shè)及一種非反向驅(qū)動絲杠機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 滾柱和滾珠絲杠機(jī)構(gòu)用于各種工業(yè)，例如通過將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動來位移 負(fù)荷。
[0003] 滾柱絲杠機(jī)構(gòu)通常設(shè)置有具有外螺紋的絲杠、圍繞該絲杠布置并具有內(nèi)螺紋的螺 母、W及具有接合絲杠與螺母的外內(nèi)螺紋的外螺紋的多個縱向滾柱。每個滾柱的外螺紋通 過由向外延伸的圓柱形螺栓或樞軸軸向延伸的齒輪齒本身在每一端軸向延伸。
[0004] 在第一類型的滾柱絲杠機(jī)構(gòu)中，滾柱的螺紋和螺母的螺紋具有的螺旋角彼此相同 并且不同于絲杠的螺紋，使得當(dāng)絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時，滾柱自行旋轉(zhuǎn)并且圍繞絲杠滾動， 而不在螺母內(nèi)軸向移動。滾柱由齒輪旋轉(zhuǎn)地引導(dǎo)，該齒輪安裝在螺母的非螺紋部上并且具 有與所述滾柱的齒輪齒曬合的內(nèi)齒輪齒。滾柱絲杠機(jī)構(gòu)還包括兩個端部隔離環(huán)，每個沿徑 向安裝在絲杠與相關(guān)的齒輪之間。每個隔離環(huán)包括多個軸向通孔，其內(nèi)部容納有滾柱的螺 栓。隔離環(huán)使得滾柱能被攜帶且其中的常規(guī)周向間隔能被保持。運(yùn)種機(jī)構(gòu)被稱為標(biāo)準(zhǔn)的行 星滾柱絲杠。
[000引第二類型的滾柱絲杠機(jī)構(gòu)具有相似的工作原理，但因反轉(zhuǎn)布置（inverted arrangement)而是不同的。滾柱、絲杠 W及螺母的螺紋的螺旋角被選擇成使得，當(dāng)絲杠相對 于螺母旋轉(zhuǎn)時，滾柱圍繞絲杠自行旋轉(zhuǎn)，并且在螺母中沿軸向移動。滾柱由設(shè)置在絲杠上且 與滾柱的齒輪齒曬合的外齒輪齒旋轉(zhuǎn)地引導(dǎo)。還提供了兩個隔離環(huán)，W確保滾柱的均勻周 向位置。運(yùn)種機(jī)構(gòu)被稱為反轉(zhuǎn)行星滾柱絲杠。
[0006] 還公知的是一種滾柱絲杠機(jī)構(gòu)，其包括的滾珠沒有外螺紋但具有接合絲杠外螺紋 和螺母內(nèi)螺紋的凹槽。當(dāng)絲杠或螺母旋轉(zhuǎn)時，滾柱在所述螺母中沿軸向位移。在完整旋轉(zhuǎn)之 后，每個滾柱由設(shè)置在螺母端部的凸輪返回到其初始位置。運(yùn)種機(jī)構(gòu)被稱為再循環(huán)滾柱絲 杠，并且可W是標(biāo)準(zhǔn)或倒立型的。
[0007] 在滾珠絲杠機(jī)構(gòu)中，由接合到設(shè)置在所述絲杠和螺母上的運(yùn)兩個螺紋的多個滾珠 來實(shí)現(xiàn)絲杠和螺母之間的滾動接合。再循環(huán)裝置可W設(shè)置在螺母上來實(shí)現(xiàn)滾珠的再循環(huán)。 運(yùn)種機(jī)構(gòu)被稱為標(biāo)準(zhǔn)的滾珠絲杠?？商娲?，再循環(huán)裝置可W設(shè)置在絲杠上。運(yùn)種機(jī)構(gòu)被稱 為反轉(zhuǎn)滾珠絲杠。對于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)來說，滾柱絲杠機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是，其可容許的靜態(tài)和 動態(tài)載荷能力較高。
[000引滾珠和滾柱絲杠機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)成在所有情況下是可逆的或反向驅(qū)動的。因此，如果 在絲杠機(jī)構(gòu)的應(yīng)用中要避免反向驅(qū)動，則有必要提供附加的制動機(jī)構(gòu)，例如比如減速器或 制動器。
[0009]例如，在用于控制流體流動的閥例如閩閥、控制或調(diào)節(jié)閥或節(jié)流閥的領(lǐng)域中，閥操 作器組件與所述閥相關(guān)，用于選擇性地向上和向下驅(qū)動閥桿。閥操作器組件通常包括絲杠 機(jī)構(gòu)來將手輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成閥桿的軸向運(yùn)動。由于絲杠機(jī)構(gòu)易于采用由流體施加的向上力 在流體壓力下向后驅(qū)動，閥可被無意地打開或關(guān)閉。運(yùn)種向后驅(qū)動不僅可W導(dǎo)致具有所需 流量調(diào)節(jié)的問題，而且還會導(dǎo)致傷害到操作者，例如被旋轉(zhuǎn)的手輪擊打。因此，對于閩閥來 說，平衡系統(tǒng)通常設(shè)置在閩閥的閥體上來防止運(yùn)些缺點(diǎn)。所述系統(tǒng)可W包括平衡桿，其設(shè)置 在閥體上并且其暴露于流體壓力，W抵消或平衡施加在閩上的力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的一個目的是克服運(yùn)些缺點(diǎn)。
[0011] 本發(fā)明的特別目的是提供一種不是可逆的或反向驅(qū)動的絲杠機(jī)構(gòu)。
[0012] 本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種絲杠機(jī)構(gòu)，其中對于設(shè)置在絲杠上的軸向載荷來 說，自動防止螺母的旋轉(zhuǎn)。
[0013] 在一實(shí)施例中，所述絲杠機(jī)構(gòu)包括設(shè)置有外螺紋的絲杠、圍繞并且與所述絲杠同 軸的螺母，所述螺母設(shè)置有內(nèi)螺紋，W及包括多個滾動元件，所述滾動元件沿徑向設(shè)置在所 述絲杠和螺母之間并且與所述外螺紋和內(nèi)螺紋接合。所述滾動元件與絲杠或螺母之間的接 觸直徑始觸被定義為：
[001引其中L對應(yīng)于所述絲杠機(jī)構(gòu)的導(dǎo)程，W及
[0016] 其中O對應(yīng)于確定的非反向驅(qū)動因子，其被選擇為從0°<〇含1°，提供所述接觸直 徑W防止所述機(jī)構(gòu)的反向驅(qū)動。
[0017] 在一實(shí)施例中，當(dāng)所述滾動元件是滾柱時，所述接觸直徑設(shè)置在所述滾動元件與 螺母之間，且所述滾柱相對于所述螺母沿軸向與所述絲杠一起移動。所述絲杠螺紋或螺母 螺紋的頭數(shù)可W為從1至10,優(yōu)選的是從2至6,更特別的是從2至4。
[0018] 在另一實(shí)施例中，當(dāng)所述滾動元件是滾柱時，所述接觸直徑設(shè)置在所述滾動元件 與絲杠之間，且所述滾柱相對于所述絲杠沿軸向與所述螺母一起移動。所述絲杠螺紋或螺 母螺紋的頭數(shù)可W為從3至10,優(yōu)選的是從3至8,更特別的是從4至6。
[0019] 在另一實(shí)施例中，當(dāng)所述滾動元件是滾柱并且包括其中接合有所述絲杠的外螺紋 和所述螺母的內(nèi)螺紋的凹槽時，所述接觸直徑設(shè)置在所述滾動元件與絲杠之間，所述滾柱 相對于所述絲杠和螺母沿軸向移動。
[0020] 在另一實(shí)施例中，當(dāng)所述滾動元件是滾珠時，所述接觸直徑設(shè)置在所述滾動元件 與絲杠之間。所述絲杠螺紋或螺母螺紋的頭數(shù)可W為從1至4,優(yōu)選的是等于1或2,更特別的 是等于1。
[0021] 所述非反向驅(qū)動因子可被選擇為從〇°<〇含0.5°，優(yōu)選地被選擇為從0°<巫< 0.4。。
[0022] 所述絲杠機(jī)構(gòu)的導(dǎo)程可W為從0.2至20毫米。
[0023] 在一實(shí)施例中，所述絲杠機(jī)構(gòu)包括設(shè)置有外螺紋的絲杠、圍繞并且與所述絲杠同 軸的螺母，所述螺母設(shè)置有內(nèi)螺紋，W及包括多個滾動元件，所述滾動元件沿徑向設(shè)置在所 述絲杠和螺母之間并且與所述外螺紋和內(nèi)螺紋接合。所述滾動元件與絲杠或螺母之間的接 觸直徑始觸被定義為：
[0025] 其中L對應(yīng)于所述絲杠機(jī)構(gòu)的導(dǎo)程，W及
[0026] 其中0對應(yīng)于確定的非反向驅(qū)動因子，其被選擇為從0°<? ^ 1°，其中，所述接觸 直徑是所述滾動元件與絲杠之間的接觸直徑，除了當(dāng)滾動元件是滾柱時且所述滾柱相對于 所述螺母與絲杠一起移動之外，所述接觸直徑則是所述滾柱與螺母之間的接觸直徑。
[0027] 本發(fā)明還設(shè)及一種致動器，其包括旋轉(zhuǎn)裝置和如前面定義的絲杠機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu) 的絲杠與所述旋轉(zhuǎn)裝置聯(lián)接。
【附圖說明】
[0028] 下面通過研究由非限制性示例給出的且由所附附圖示出的【具體實(shí)施方式】的詳細(xì) 描述，本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)將得到更好地理解，其中：
[0029] -圖1是根據(jù)本發(fā)明示例的用于閩閥的閥操作器組件的橫截面，W及
[0030] -圖2是圖1組件的反轉(zhuǎn)滾柱絲杠機(jī)構(gòu)的橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 圖1所示的閥操作器組件10適于閩閥12,其設(shè)置有閥蓋14、由所述閥蓋覆蓋的閥體 (未示出）W及具有軸線16a的可動閥桿16。傳統(tǒng)上，閥體具有縱向流動孔W及與該流動孔相 交的的橫向閩腔(gate cavity)。閩閥還包括閩，其具有的閩開口橫向延伸穿過其中，設(shè)置 在閩腔中。關(guān)于運(yùn)種閩閥的更多細(xì)節(jié)，可W參照EP-Bl-1419334(SKF)，其通過引用并入本 文。
[0032] 閥操作器組件10包括:管狀殼體18,其安裝在閩閥的閥蓋14上;輸入構(gòu)件20,其相 對于所述殼體可轉(zhuǎn)動地安裝；W及反轉(zhuǎn)滾柱絲杠機(jī)構(gòu)22,其介于所述輸入構(gòu)件與所述閥的 閥桿16之間，W將輸入構(gòu)件20的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成閥桿的軸向平移。反轉(zhuǎn)滾柱絲杠機(jī)構(gòu)22被安裝 到殼體的孔18a中并且連接到輸入構(gòu)件20。殼體18的一個軸向端部通過螺紋(未標(biāo)記）固定 到閥蓋14。在圖示的例子中，孔18a具有階梯形式。
[0033] 如圖2更清楚地所示，機(jī)構(gòu)22包括設(shè)置有外螺紋26的絲杠24,其中軸線24a與閥桿 16的軸線16a同軸，螺母28圍繞絲杠24同軸安裝并且設(shè)置有內(nèi)螺紋30,該內(nèi)螺紋的內(nèi)徑大于 外螺紋26的外徑，W及多個縱向滾柱32沿徑向布置在絲杠24和螺母28之間。絲杠12沿縱向 延伸穿過其上形成有內(nèi)螺紋30的螺母28的圓柱形孔。螺母28具有管狀形式，并且被延長W 容納絲杠行進(jìn)的全部范圍。沿軸向在與輸入構(gòu)件20(圖1)相對的側(cè)上，凹部24b形成在絲杠 12的正面徑向表面上且閩閥的閥桿16的端部被固定在其中。閥桿16通過任何適當(dāng)?shù)难b置例 如通過螺紋和/或銷連接到絲杠24。
[0034] 各滾柱32彼此相同，并且圍繞絲杠24規(guī)則分布。每個滾柱32沿與絲杠的軸線24a同 軸的軸線3姑延伸，并且包括接合絲杠的螺紋26和螺母的螺紋30的外螺紋34。在每個軸向端 部，每個滾柱20還包括外齒輪齒36、38,它們沿軸向向外螺紋34外延伸并且它們本身通過向 外延伸的圓柱形螺栓40、42沿軸向延伸。每個齒輪齒36、3的往軸向位于相關(guān)的螺栓40、42與 外螺紋34之間。每個滾柱的外螺紋34沿軸向位于運(yùn)兩個齒輪齒36、38之間。
[0035] 滾柱絲杠機(jī)構(gòu)22還包括兩個環(huán)形齒輪44、46,它們設(shè)置在絲杠24的外表面上，且每 個都包括分別與滾柱32的齒輪齒36、38曬合的外齒輪齒，用于同步。每個齒輪輪44、46沿軸 向位于鄰近絲杠外螺紋26的端部。所述外螺紋26沿軸向位于兩個齒輪44、46之間。在所公開 的實(shí)施例中，齒輪44、46直接形成在絲杠24的外表面上。可替換地，齒輪可W是被固定到絲 杠24上的單獨(dú)部件。
[0036] 機(jī)構(gòu)22還包括布置在絲杠24的外表面上的兩個環(huán)形導(dǎo)向件或隔離環(huán)48、50。所述 隔離環(huán)48、50沿徑向設(shè)置在絲杠24與螺母的內(nèi)螺紋30之間，而不與所述螺紋接觸。每個隔離 環(huán)48、50安裝在沿軸向郵鄰相關(guān)齒輪44、46的絲杠24的外表面上。每個隔離環(huán)48、50相對于 相關(guān)的齒輪44、46沿軸向朝向螺母28的外側(cè)偏移。每個隔離環(huán)48、50包括多個圓柱形貫通凹 部(未標(biāo)記），其沿圓周方向規(guī)則分布并且在其內(nèi)部容納有滾柱的螺栓40、42。隔離環(huán)48、50 使得滾柱32能夠被攜帶并且使得其中的規(guī)則周向間隔能夠被保持。機(jī)構(gòu)22還包括彈性擋圈 52、54,其中的每個安裝在形成于絲杠24的外表面上的凹槽(未標(biāo)記）中，W便沿軸向保持相 應(yīng)的隔罔環(huán)48、50。
[0037] 再次參照圖1，閥操作器