CN103547834A - 带有轴承的轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种丝杠（11），其包括：驱动部分（20），该驱动部分具有纵轴线（A）并由第一轴承（70）支承；和螺纹部分（30），该螺纹部分同样具有纵轴线（B）；和螺母（50），该螺母由第二轴承（80a；80b）支承并且所述螺纹部分（30）在该螺母中引导。驱动部分（20）和螺纹部分（30）构造成单独的部件并且分别设有至少一个接合元件（25，55），这些接合元件通过插接而相互铰接地连接。这样驱动部分（20）的和螺纹部分（30）的纵轴线（A，B）的相对的偏移或倾斜角（α）能够得到补偿。两部分的丝杠（11）与其螺母（50）构成螺纹传动装置，该螺纹传动装置例如可应用在车辆制动***的停车制动器中。在驱动部分（20）与螺纹部分（30）之间形成的摆动功能减少了横向力，这相对已知的、具有一件式的丝杠的螺纹传动装置提高了效率且降低了磨损。

Description

带有轴承的轴
技术领域
本发明涉及一种丝杠，其包括：驱动部分，该驱动部分具有纵轴线并由第一轴承支承；和螺纹部分，该螺纹部分同样具有纵轴线；和螺母，该螺母由第二轴承支承并且所述螺纹部分在该螺母中引导。 
背景技术
这样的带有螺母的丝杠在现有技术中通常构造成滚珠丝杠传动装置，该滚珠丝杠传动装置可以应用在开盖和开门***（Klappen-und Tueroeffnungssysteme）的领域中以及特别是可以应用在车辆领域中。在车辆中，例如它可以用在车辆制动器中。在这种情况下，驱动部分借助电动机而处于旋转状态。通过这种方式产生螺母的纵向运动，该螺母操作制动活塞并且这样起用于车辆制动器的制动装置的作用。螺纹部分通过滚珠而与螺母接触。在一种由文献DE 101 50 803 A1已知的主轴/滚珠回转衬套设置结构（Spindel-/Kugelumlaufbuechsenanordnung）中，也就是在一种这样的滚珠丝杠传动装置中会在螺母返回时在螺母与丝杠之间产生死锁。为了防止这种现象，由文献WO99/45292A1已知：为螺母在其邻近驱动部分的端侧上设有凸起，该凸起可被带到贴靠在构造在驱动部分上的、沿周向作用的止挡处并且由此能够相对丝杠的螺纹进行确定的定向。 
文献US 5 711 709 A虽然在图2和图3中示出丝杠，其包括：驱动部分，该驱动部分具有纵轴线；和螺纹部分，该螺纹部分同样具有纵轴线；和螺母，所述螺纹部分在该螺母中引导，其中，驱动部分和螺纹部分构造成单独的部件，这些部件通过插接而相互铰接地连接，使得驱动部分的和螺纹部分的纵轴线的相对的径向偏移或倾斜角能够得到补偿，但是尽管这样也不能排除滚珠丝杠传动装置在使用中卡死。 
也就是说，在这样的滚珠丝杠传动装置中主要的问题在于：在两个轴承错误定向的情况下或在丝杠变形的情况下，即在驱动部分的与螺纹部分的纵轴线具有相对的径向偏移或倾斜角的情况下，滚珠丝杠传动装置在使用中可能卡死并且这样可能妨碍对使用目的的满足，可能遭受明显升高的磨损并且可能具有恶化的效率。 
发明内容
本发明的目的是，如此构造一种文首述及类型的丝杠，使得该丝杠能够避免或至少大幅度减少与丝杠的变形相关的缺点。 
这个目的在文首述及类型的丝杠中根据本发明通过如下方式得以实现：驱动部分和螺纹部分构造成单独的部件，这些部件分别设有至少一个接合元件，这些接合元件通过插接而能够相互铰接地连接或已相互铰接地连接，使得驱动部分的与螺纹部分的纵轴线的相对的偏移能够得到补偿。 
根据本发明的丝杠的两部分的构造通过在丝杠的驱动部分与螺纹部分之间实现可摆动性而消除或至少降低在一件式的丝杠变形时可能出现的横向力的大小和有害的影响。在现有技术中当丝杠变形时可能出现和导致丝杠与螺母死锁的横向力在按照本发明的丝杠中由于驱动部分和螺纹部分本身相应地能够吸收横向力并且因此能够防止死锁而从根源上得以排除。同时因为根据本发明的丝杆构造成两部分的丝杠，其磨损得到降低。另外，因为在按照本发明的丝杠中由于摩擦或类似原因导致的损失明显小于在根据上述现有技术的已知的丝杠中由于摩擦或类似原因导致的损失，所以在电动机、驱动部分、螺纹部分和螺母之间的传动系中实现了较高的效率。 
从属权利要求的主题构成本发明的有益的设计。 
在按照本发明的丝杠的一种设计中，螺母具有至少一个沿轴向作用的止挡元件，该止挡元件在止挡位置中与驱动部分的至少一个沿轴向作用的止挡元件配合作用。在这种设计中，与螺纹头和螺距有一定联系地构造螺母的和驱动部分的沿轴向作用的止挡元件。通过这种方式在两个 旋转方向中在螺母与驱动部分之间始终存在距离，该距离即使在驱动部分的与螺纹部分的纵轴线相互间应该形成夹角的情况下也防止螺母与丝杠之间的上述死锁。 
在按照本发明的丝杠的另一种设计中，即使在两条纵轴线在止挡位置中具有径向偏移时各止挡元件也相互接触并且在螺母的端侧与驱动部分的止挡挡头之间存在至少一个微小的距离。 
在按照本发明的丝杠的另一种设计中，各止挡元件设置在至少一个圆环中，该至少一个圆环的两个直径大于螺纹部分的螺纹外径或者小于螺母的外径。这样各止挡元件被保持在这样的周边区域中，在该周边区域中它们能够满足在保持用于避免卡死的轴向距离方面的最佳效果。 
在按照本发明的丝杠的另一种设计中，驱动部分上的或螺纹部分上的止挡元件是凸块或类似元件。这形成用于沿轴向作用的止挡元件的简单构造。 
在按照本发明的丝杠的另一种设计中，螺纹部分的螺纹具有这样的螺距，该螺距大于凸块的高度。这额外地用于保障不会出现死锁。 
在按照本发明的丝杠的另一种设计中，凸块从驱动部分的端面上凸出并且沿径向具有止挡面，并且在螺母上安置有对应的止挡凹部（Anschlagvertiefung），或反过来。这样在螺母旋回时，驱动部分的凸块被螺母的止挡凹部容纳，或反过来，以便构成沿周向起作用的止挡。 
在按照本发明的丝杠的另一种设计中如此安置凸块，即，在驱动部分与螺纹部分之间的插接状态中在止挡位置前360°处，驱动部分与螺母之间的装配距离略微大于螺母的螺纹的螺距。通过这种设计以简单的方式确保即使在驱动部分旋回时驱动部分与螺母之间的最小距离也保持不变。 
在按照本发明的丝杠的另一种设计中，为驱动部分与螺纹部分的插接设置有用于多个插接位置的栅格（Raster）。通过选择相应的插接位置可选择旋回时在驱动部分与螺母之间最终保留的轴向距离。 
在按照本发明的丝杠的另一种设计中，螺纹是滚珠螺纹或其它摩擦小的螺纹。这带来所期望的优点：螺母很轻便地与螺纹部分啮合。 
在按照本发明的丝杠的另一种设计中，接合元件设计有微小的间隙。通过这种方式可以更好地预测螺母与驱动部分之间最终存在的轴向距离。 
在按照本发明的丝杠的另一种设计中，驱动部分的接合元件具有卡紧环作为防脱落装置（Verliersicherung）。这样可以通过简单的方式防止驱动部分与螺纹部分不期望地相互分离。 
具有按照本发明的或上述设计中的任一项的丝杠的安全***具有简单、经过验证的和可靠的结构。 
在安全***的设计中涉及的是用于车辆的制动***。在这种情况中通过电动机、驱动部分、螺纹部分和螺母构成的否则由液压操纵的制动活塞的传动系用作所谓的停车制动器。 
在安全***的另一种设计中涉及的是用于车辆的转向***。用于操纵转向装置的传动系的构造与前述传动系的构造相符。 
附图说明
下文将参照附图来进一步阐述本发明的实施例。附图中： 
图1示出的是按照本发明的丝杠的第一实施例的纵剖视图； 
图2示出的是图1所示的丝杠的纵向侧视图； 
图3示出的是图1和2所示的丝杠的驱动部分作为细部的纵向侧视图； 
图4示出的是从图3左侧观察图3所示的驱动部分的视图； 
图5示出的是图1和2所示的丝杠的驱动部分的另一实施方式的纵向侧视图； 
图6示出的是从图5左侧观察图5所示的驱动部分的视图； 
图7示出的是图1和2所示的螺母的螺纹部分的纵向侧视图，为了能够看到接合元件，部分处于打开状态，其中，在图7中仅粗略地勾画出驱动部分的螺纹； 
图8示出的是从图7右侧观察图7所示的螺纹部分的视图； 
图9示出的是图1和2所示的丝杠螺母的驱动部分的另一实施方式 的纵向侧视图，为了能够看到接合元件，又被部分地打开示出，其中示出螺纹部分的螺纹； 
图10示出的是从图9右侧观察图9所示的螺纹部分的视图； 
图11示出的是图1和2所示的丝杠的螺母的第一实施方式的纵剖视图； 
图12示出的是从图11右侧观察图11所示出的螺母的视图； 
图13示出的是图1和2所示的丝杠的螺母的第二实施方式的纵剖视图； 
图14示出的是从图13右侧观察图13所示的螺母的视图； 
图15示出的是螺母的第三实施方式的纵向侧视图； 
图16示出的是从图15右侧观察图15所示的螺母的视图； 
图17示出的是根据本发明的丝杠的第二实施方式的纵剖视图，该实施方式在螺纹和第二轴承的构造方面与图1和2所示的实施方式不同；和 
图18示出的是图17所示的丝杠的简化的纵向侧视图（无轴承）。 
具体实施方式
图1示出的是根据本发明的丝杠的第一实施方式的纵剖视图，该丝杆总体标记为10。丝杠10包括：驱动部分20，该驱动部分具有纵轴线A并通过第一轴承70支承；和螺纹部分30，该螺纹部分具有纵轴线B；以及螺母50，该螺母由第二轴承80a支承并且所述螺纹部分30在该螺母中引导。对于第二轴承来说具有至少两种实施方式，图1示出其中的第一实施方式并标记为80a而图17示出第二实施方式并标记为80b。按照图1中的图示，螺纹部分30和螺母50分别具有螺纹31或者51，这些螺纹相互啮合。螺纹31为外螺纹，螺纹51为内螺纹。驱动部分20和螺纹部分30构造成单独的部件，这些部件分别设有接合元件25（图3和4）或者55（图7和9）。接合元件25、55通过插接可以相互铰接地连接，因而驱动部分20的或者螺纹部分30的纵轴线A、B的相对的径向偏移V（图1）或相对的倾斜角α（图17）可以得到补偿。通过驱动部分20与 螺纹部分30在插接的状态中提供的铰接性或可摆动性使横向力得到吸收，因而相对的径向偏移V或倾斜角α可以得到补偿，这一点在下文中还要作进一步说明。如果驱动部分20与螺纹部分30精确共轴地对准设置，那么它们相对的径向偏移V为零。如果驱动部分20与螺纹部分30精确地共线设置，那么相同的内容适用于倾斜角α。 
接合元件25、55相应地按照键槽啮合的类型构造。在驱动部分20与螺纹部分30插接的状态中，两齿相互啮合。为驱动部分20和螺纹部分30的插接设置有用于多个插接位置的栅格。就是说驱动部分20与螺纹部分30可以在不同的径向偏移的位置中插接。接合元件25、55设计有微小的相对间隙。驱动部分20的接合元件25具有卡紧环61作为防脱落装置。驱动部分20具有用于容纳卡紧环61的槽40（图3和5）。螺纹部分30具有相应的槽42（图7和9）。在这种情况下如下地装配卡紧环61：该卡紧环61***到驱动部分20的槽40中。槽40的深度大致与卡紧环61的径向厚度相同。但是***到槽40中的卡紧环61在解除张力的状态下从槽40中伸出。在将驱动部分20引入到螺纹部分30中时，卡紧环61在驱动部分20的槽40中受到挤压。紧接着卡紧环61又扩展开并附加地卡锁在螺纹部分30的槽42中。现在又具有其原始直径的卡紧环61嵌入到两个槽40、42中并且这样构成防脱落装置。 
轴承70通常构造成滚动轴承。该滚动轴承可以构造成径向和轴向止推滚动轴承。但是也可以在轴承70与驱动部分20的止挡挡头21之间***推力轴承，该推力轴承吸收轴向力并且轴向地支撑在轴承70上或承载该轴承70的壳体部分上。螺母50处的轴承80a构造成导向轴承或推力轴承。螺母50只能沿轴向移动。至少一个构造在螺母50上的、与轴承80a上的互补面配合作用的面56（图2）防止螺母50旋转。 
第二轴承80a或80b是用于螺母50的导向装置。在图1所示的第二轴承80a的第一实施方式中，该轴承构造成轴套，该轴套在图1中的左端侧上超过螺母50的邻接的端侧延伸。轴承80a自己可移动地支承在导向件90中，该导向件构造成固定不动的。如其在文首述及的文献WO99/45292A1中示出的那样，在丝杠10应用在车辆制动器中时，螺母50 与轴承80a共同构成制动器的操纵元件。在图17所示的丝杠11中，因为第二轴承80b构造成固定不动的，所以螺母50单独构成操纵元件。 
驱动部分20的止挡挡头21以下文中进一步介绍的方式与螺母50的邻接的端侧58配合作用。 
当驱动部分20通过电动机（未示出）或类似装置沿一个旋转方向进行旋转时，螺母50通过按照图1中的图示相啮合的接合元件25、55在图1中向左运动，直到被轴承80a操纵的部件，例如车辆制动器的制动活塞，到达所期望的位置为止，在该位置中制动器被拉紧。在图1中未示出所述所期望的位置。如果电动机或类似装置沿相反的方向操纵，那么螺母50与轴承80a共同在螺纹部分30上运动返回在图1所示的位置中。关键性的问题是：在回旋时，在驱动部分20与螺母50之间、在它们的彼此贴靠的端侧57、58之间可能会出现死锁，因而通过借助驱动部分20操纵螺纹部分30而曾经形成的位置可能不会被毫无问题地又被保存，端侧57、58在该位置中彼此贴靠。 
为了排除这个问题，螺母50在图1中的右侧在其端侧57上具有止挡元件53。对于止挡元件53具有各种不同的构造可能性，在图11至16中示出其中的三种构造可能性，关于它们将在下文中作进一步阐述。在止挡位置中，止挡元件53与驱动部分20的沿周向作用的止挡元件23配合作用。对于其构造来说具有多种可能性，在图4至6中示出其中的两种可能性，关于它们将在下文中作进一步阐述。 
重要的是：即使在驱动部分的和螺纹部分的纵轴线A与B具有径向偏移V的情况下各止挡元件23、53也相互接触，并且在螺母50的端侧57与驱动部分20的止挡挡头21的端侧58之间存在至少一个微小的距离。 
止挡元件23、53设置在一个圆环内，其两个直径大于螺纹部分30的螺纹外径Dga（图18）或者小于螺母50的外径Dma。驱动部分20上的或者螺母50上的止挡元件23或53是凸块24或53′。凸块24具有高度H。螺纹部分30的螺纹12与螺母50的螺纹51一样具有螺距P，该螺距大于凸块24的高度H。凸块24从驱动部分20的端面上凸出并且沿径向 具有止挡面26（图6）。在螺母50上安置有对应的止挡凹部54（图11和13）。设置结构也可以反过来，就是说，止挡面和凸块可以互换。凸块24如此安置，即，在驱动部分20与螺纹部分30之间的插接状态中在止挡位置前360°处驱动部分20与螺母50之间的装配距离M（图2）略微大于螺纹部分30的螺纹12的或螺母50的螺纹51的螺距P（图9或者13）。通过装配卡紧环61来限定止挡元件23或53与螺距P相关的位置。 
当螺母50返回到图1所示的止挡位置时，螺母50和驱动部分20由于它们的端侧57和58彼此固定贴靠而可能相互死锁。两个端侧57、58之间的摩擦可以如此之大，以致电动机不能将它们彼此分开。因此在两个端侧57、58之间设置有如所提到的凸块24那样的凸起，其保障在这个位置中一定的最小距离并且这样防止丝杠10与螺母50之间死锁。 
凸块24配置有止挡凹部54，该止挡凹部构成在螺母50的端侧57中。在驱动部分20旋回时，在端侧57与止挡挡头21上的端侧58接触之前凸块24止挡在止挡凹部54的侧面上。这样构成沿周向的止挡，该止挡防止螺母50与丝杠10之间死锁。如在图1中可以看到的那样，止挡挡头21成型在驱动部分20上。 
图17和18所示的且总体标记为11的根据本发明的丝杠的第二实施方式与按照图1和2的第一实施方式的不同之处主要在于：螺母50的内螺纹51和螺纹部分30的外螺纹31分别构造成滚珠循环螺纹（Kugelumlaufgewinde），并且第二轴承80b构造成固定不动的。滚珠循环螺纹的功能和结构是常规的并且因此不需赘述。 
将丝杠10分成驱动部分20和螺纹部分30产生的优点再次简单地概括如下： 
－效率更高； 
－由于磨损更小，使用寿命更长； 
－由于驱动部分20与螺纹部分30之间的可摆动性而吸收横向力； 
－由于摆动功能，横向力降低； 
－制造成本更低； 
－使用寿命更长； 
－负荷能力更高。 
附图标记列表 
10    丝杠（第一实施方式） 
11    丝杠（第二实施方式） 
12    螺纹 
20    驱动部分 
21    止挡挡头 
23    止挡元件 
24    凸块 
25    接合元件 
26    止挡面 
30    螺纹部分 
31    外螺纹 
40    槽 
42    槽 
50    螺母 
51    螺母的螺纹 
53    止挡元件 
53′  凸块 
54    止挡凹部 
55    接合元件 
56    面 
57    端侧 
58    端面 
61    卡紧环 
70    第一轴承 
80a   第二轴承（第一实施方式） 
80b   第二轴承（第二实施方式） 
90    导向件 
A     纵轴线 
B     纵轴线 
H     凸块高度 
M     装配距离 
P     螺距 
α    倾斜角 
Dma   螺母的外径 
Dga   螺纹部分的外径 
V     径向偏移 。

Claims (15)

1.丝杠（10），其包括：驱动部分（20），该驱动部分具有纵轴线（A）并由第一轴承（70）支承；螺纹部分（30），该螺纹部分同样具有纵轴线（B）；和螺母（50），该螺母由第二轴承（80a；80b）支承并且所述螺纹部分（30）在该螺母中引导，其特征在于：所述驱动部分（20）和螺纹部分（30）构造成单独的部件，这些部件分别设有至少一个接合元件（25，55），这些接合元件通过插接能够相互铰接地连接或已相互铰接地连接，使得驱动部分（20）的和螺纹部分（30）的纵轴线（A，B）的相对的径向偏移（V）或倾斜角（α）能够得到补偿。
2.如权利要求1所述的丝杠（10），其特征在于：螺母（50）具有至少一个沿周向作用的止挡元件（53），该止挡元件在止挡位置中与驱动部分（20）的至少一个沿周向作用的止挡元件（23）配合作用。
3.如权利要求2所述的丝杠（10），其特征在于：即使在各纵轴线（A，B）在止挡位置中具有径向偏移（V）时各止挡元件（23，53）也相互接触并且在螺母（50）的端侧（57）与驱动部分（20）的止挡挡头（21）之间存在至少一个小的距离。
4.如权利要求2或3所述的丝杠（10），其特征在于：各止挡元件（23，53）设置在至少一个圆环中，该至少一个圆环的两个直径大于所述螺纹部分（30）的螺纹外径（Dga）或者小于螺母（50）的外径（Dma）。
5.如权利要求2至4之任一项所述的丝杠（10），其特征在于：驱动部分（20）上的或螺纹部分（30）上的止挡元件（23或53）是凸块（24）或类似的元件。
6.如权利要求5所述的丝杠（10），其特征在于：螺纹部分（30）的螺纹（31）具有螺距（P），该螺距大于凸块（24）的高度（H）。
7.如权利要求5或6所述的丝杠（10），其特征在于：凸块（24）从驱动部分（20）的端侧（58）上凸出并且沿径向具有止挡面（26），并且在螺母（50）上安置有对应的止挡凹部（54），或反过来。
8.如权利要求5至7之任一项所述的丝杠（10），其特征在于：如此安置凸块（24），即，在驱动部分（20）与螺纹部分（30）之间的插接状态中在止挡位置前360°处，驱动部分（20）与螺母（50）之间的装配距离（M）略微大于螺母（50）的螺纹（52）的螺距（P）。
9.如前述权利要求之任一项所述的丝杠（10），其特征在于：为了驱动部分（20）与螺纹部分（30）的插接而设置有用于多个插接位置的栅格。
10.如前述权利要求之任一项所述的丝杠（10），其特征在于：螺纹（31，52）是滚珠螺纹或其它摩擦小的螺纹。
11.如前述权利要求之任一项所述的丝杠（10），其特征在于：各接合元件（25，55）设计有小的间隙。
12.如前述权利要求之任一项所述的丝杠（10），其特征在于：驱动部分（20）的接合元件（25）具有卡紧环（61）作为防脱落装置（60）。
13.安全***，其具有如权利要求1至12之任一项所述的丝杠（10）。
14.如权利要求13所述的安全***，其特征在于：该安全***是用于车辆的制动***。
15.如权利要求13所述的安全***，其特征在于：该安全***是用于车辆的转向***。
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