专利名称：具有滚珠轴承花键的线性致动器的制作方法
技术领域：
本文公开的主题大致涉及线性致动器领域。
背景技术：
线性致动器是设计成向物体提供力和线性位移的机械。线性致动器可包括机电致动器(EMA)，其中，该致动器由电动机供给动力。EMA提供比液压或气动线性致动器更高的效率，同时消除与液压致动系统中所用的液压流体有关的火灾和泄露问题。线性致动器可包括滚珠丝杠致动器，其中，电动机给旋转的滚珠轴承丝杠(或滚珠丝杠)供以动力。滚珠丝杠致动器通过平移螺母经由螺旋滚珠滚道而将来自旋转的滚珠丝杠的旋转运动转换成线性运动。滚球丝杠旋转时，与滚珠丝杠啮合的平移螺母受到限制而不转动，并且位于丝杠与螺母之间的一组滚珠轴承被迫跟随螺旋滚珠滚道，从而减少滚球丝杠与螺母之间的摩擦。由此，通过滚珠丝杠的旋转而在线性方向上平移该螺母。为了限制平移螺母随滚珠丝杠的旋转而转动，滚珠丝杠致动器需要反作用与旋转的滚珠丝杠有关的力矩。反作用该驱动力矩最简单的方式是利用与致动器负载有关的结构。滚珠丝杠致动器通常用于被移动物体用关节连接在具有预定路径的结构上的应用；这种结构可用于禁止平移螺母的旋转。但是，在一些应用中，滚珠丝杠致动器可能无法将力矩反作用到母结构中。在这种应用中，可将力矩反作用元件，例如外部力矩反作用连杆机构或力矩反作用花键(spline)结合到致动器内。在致动器可能未结合外部力矩反作用连杆机构(例如，因为包装限制的缘故)的应用中，可采用力矩反作用花键。力矩反作用花键包括位于致动器的静止与平移元件之间的滑动界面，其容纳平移元件的平移同时反作用来自旋转元件的力矩。但是，与力矩反作用花键的滑动界面有关的滑动摩擦从系统中吸收能量，减少致动器的整体效率。力矩反作用花键还会因滑动摩擦而受到相对高的磨损。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种线性致动器包括滚珠丝杠，所述滚珠丝杠被构造成旋转；与所述滚珠丝杠啮合的螺母，所述螺母被构造成响应于所述滚珠丝杠的旋转而线性平移；以及集成到所述螺母内的滚珠轴承花键，所述滚珠轴承花键包括多个滚珠轴承，其中所述滚珠轴承花键被构造成反作用来自所述滚珠丝杠的旋转的力矩。根据本发明的另一个方面，一种滚珠轴承花键被集成到线性致动器的平移螺母内，所述滚珠轴承花键包括多个滚珠轴承，其中，所述滚珠轴承花键被构造成反作用来自与所述平移螺母啮合的滚珠丝杠的旋转的力矩。本发明的其它方面、特征和技术将从以下说明并联系附图而变得更加明显。
现参照附图，其中在几个图中相同的元件被标以相同的附图标记。图1示出包括滚珠轴承花键的线性致动器的实施例。
图2示出包括滚珠轴承花键的线性致动器的实施例的剖面。
具体实施例方式提供包括滚珠轴承花键的线性致动器的实施例，以下将详细说明示例性实施例。滚珠轴承花键可被结合到线性滚珠丝杠致动器的平移元件(或螺母)内。滚珠轴承花键包括保持多个滚动元件(或滚珠轴承)的线性座圈(race)。滚珠轴承起到在静止外壳与平移螺母之间的界面上线性地传递负载的作用，同时以相对低的摩擦反作用滚珠丝杠力矩，由此提高致动器的效率。滚珠轴承花键可包括滚珠回程(return)，从而通过迫使退出滚珠轴承花键负载路径的滚珠轴承回到负载路径的入口而允许滚珠轴承在座圈内再循环，从而允许滚珠轴承花键在无限冲程(stroke )上运行。图1示出包括滚珠轴承花键的线性致动器100的实施例。线性致动器100包括与平移螺母103啮合的旋转的滚珠丝杠101。滚珠丝杠101在一些实施例中可由电动机供给动力。滚珠轴承花键10 和102b集成到平移螺母103中，并包括多个滚珠轴承。滚珠轴承花键10 和102b反作用与滚珠丝杠101的旋转有关的力矩，迫使平移螺母103在箭头 104所指的线性方向上响应于滚珠丝杠101的旋转而移动。滚珠轴承花键10 和102b只是为说明性目的而示出；线性致动器可包括任何合适数量和结构的滚珠轴承花键。图2示出包括滚珠轴承花键的线性致动器200的实施例的剖面。线性致动器200 包括与平移螺母204啮合的滚珠丝杠205。滚珠丝杠205在一些实施例中可由电动机供给动力。滚珠轴承花键被集成到平移螺母204中，并包括外座圈201、内座圈或负载路径202、 滚珠返回路径203以及多个滚动元件或滚珠轴承206。运行时，当滚珠丝杠205旋转时，滚珠轴承花键迫使平移螺母204在线性方向上移动，从而反作用来自滚珠丝杠205的旋转的力矩。多个滚动元件206通过内座圈202经滚珠返回路径203到外座圈201，然后回到内座圈202内而连续地循环，从而允许滚珠轴承花键在平移螺母204的无限线性冲程上运行。示例性实施例的技术效果和益处包括线性致动器花键的效率提高而磨损降低。本文所用的术语只是为了说明具体实施例的目的，并不意味着限制本发明。尽管为了说明和解释已展示了本发明的说明书，并不意味着以所公开的形式穷举或限制本发明。这里没有说明的许多修改、变化、变更、取代或等效配置对于本领域技术人员来说是明显的，而不会背离本发明的范围和精神。另外，尽管已说明了本发明的各种实施例，应当理解的是，本发明的方面可包括所述实施例的仅仅一部分。因此，本发明不应认为受到前述说明书的限制，而是只受到所附权利要求的范围的限制。
权利要求
1.一种线性致动器(100，200)，包括滚珠丝杠(101，205)，所述滚珠丝杠(101，205)被构造成旋转； 与所述滚珠丝杠啮合的螺母(103，204)，所述螺母(103，204)被构造成响应于所述滚珠丝杠(101，205)的旋转而线性平移；以及集成到所述螺母(103，204)内的滚珠轴承花键(102a)，所述滚珠轴承花键(102a)包括多个滚珠轴承(206)，其中，所述滚珠轴承花键被构造成反作用来自所述滚珠丝杠(101， 205)的旋转的力矩。
2.如权利要求1所述的线性致动器(100，200)，其中，所述滚珠轴承花键(102a)包括内座圈(202)和外座圈(201)，所述内座圈(202)和所述外座圈(201)由滚珠返回路径(203)连接。
3.如权利要求2所述的线性致动器(100，200)，其中，所述多个滚珠轴承(206)经所述滚珠返回路径(203)从所述内座圈(202)到所述外座圈(201)并且回到所述内座圈(202)， 从而连续地循环。
4 如权利要求1所述的线性致动器(100，200)，进一步包括构造成驱动所述滚珠丝杠 (101，205)旋转的电动机。
5.如权利要求1所述的线性致动器(100，200)，其中，多个滚珠轴承花键(102a，102b) 被集成到所述螺母(103，204)内。
6.一种集成到线性致动器(100，200)的平移螺母(103，204)内的滚珠轴承花键 (102a)，所述滚珠轴承花键(102a)包括多个滚珠轴承(206 )，其中，所述滚珠轴承花键 (102a)被构造成反作用来自与所述平移螺母(103，204)啮合的滚珠丝杠(101，205)的旋转的力矩。
7.如权利要求6所述的滚珠轴承花键(10 ),其中，所述滚珠轴承花键(102a)包括内座圈(202)和外座圈(201)，所述内座圈(202)和所述外座圈(201)由滚珠返回路径(203)连接。
8.如权利要求7所述的滚珠轴承花键(10 ),其中，所述多个滚珠轴承(206)经所述滚珠返回路径(203)从所述内座圈(202)到所述外座圈(201)并且回到所述内座圈(202)，从而连续地循环。
全文摘要
本发明涉及具有滚珠轴承花键的线性致动器。具体地，一种线性致动器包括滚珠丝杠，所述滚珠丝杠被构造成旋转；与所述滚珠丝杠啮合的螺母，所述螺母被构造成响应于所述滚珠丝杠的旋转而线性平移；以及集成到所述螺母内的滚珠轴承花键，所述滚珠轴承花键包括多个滚珠轴承，其中所述滚珠轴承花键被构造成反作用来自所述滚珠丝杠的旋转的力矩。一种滚珠轴承花键被集成到线性致动器的平移螺母内，所述滚珠轴承花键包括多个滚珠轴承，其中，所述滚珠轴承花键构造成反作用来自与所述平移螺母啮合的滚珠丝杠的旋转的力矩。
文档编号F16H25/24GK102155524SQ201010584848
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月13日 优先权日2009年12月14日
发明者R·A·希默尔曼 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司