非反向驱动丝杠机构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于将旋转运动转换为直线平移运动(反之亦然)的丝杠机构的领域。 更具体地，本发明设及一种非反向驱动丝杠机构。
【背景技术】
[0002] 滚柱和滚珠丝杠机构用于各种工业，例如通过将旋转运动转换成直线运动来位移 负荷。
[0003] 滚柱丝杠机构通常设置有具有外螺纹的丝杠、围绕该丝杠布置并具有内螺纹的螺 母、W及具有接合丝杠与螺母的外内螺纹的外螺纹的多个纵向滚柱。每个滚柱的外螺纹通 过由向外延伸的圆柱形螺栓或枢轴轴向延伸的齿轮齿本身在每一端轴向延伸。
[0004] 在第一类型的滚柱丝杠机构中，滚柱的螺纹和螺母的螺纹具有的螺旋角彼此相同 并且不同于丝杠的螺纹，使得当丝杠相对于螺母旋转时，滚柱自行旋转并且围绕丝杠滚动， 而不在螺母内轴向移动。滚柱由齿轮旋转地引导，该齿轮安装在螺母的非螺纹部上并且具 有与所述滚柱的齿轮齿晒合的内齿轮齿。滚柱丝杠机构还包括两个端部隔离环，每个沿径 向安装在丝杠与相关的齿轮之间。每个隔离环包括多个轴向通孔，其内部容纳有滚柱的螺 栓。隔离环使得滚柱能被携带且其中的常规周向间隔能被保持。运种机构被称为标准的行 星滚柱丝杠。
[000引第二类型的滚柱丝杠机构具有相似的工作原理，但因反转布置（inverted arrangement)而是不同的。滚柱、丝杠 W及螺母的螺纹的螺旋角被选择成使得，当丝杠相对 于螺母旋转时，滚柱围绕丝杠自行旋转，并且在螺母中沿轴向移动。滚柱由设置在丝杠上且 与滚柱的齿轮齿晒合的外齿轮齿旋转地引导。还提供了两个隔离环，W确保滚柱的均匀周 向位置。运种机构被称为反转行星滚柱丝杠。
[0006] 还公知的是一种滚柱丝杠机构，其包括的滚珠没有外螺纹但具有接合丝杠外螺纹 和螺母内螺纹的凹槽。当丝杠或螺母旋转时，滚柱在所述螺母中沿轴向位移。在完整旋转之 后，每个滚柱由设置在螺母端部的凸轮返回到其初始位置。运种机构被称为再循环滚柱丝 杠，并且可W是标准或倒立型的。
[0007] 在滚珠丝杠机构中，由接合到设置在所述丝杠和螺母上的运两个螺纹的多个滚珠 来实现丝杠和螺母之间的滚动接合。再循环装置可W设置在螺母上来实现滚珠的再循环。 运种机构被称为标准的滚珠丝杠。可替代地，再循环装置可W设置在丝杠上。运种机构被称 为反转滚珠丝杠。对于滚珠丝杠机构来说，滚柱丝杠机构的主要优点是，其可容许的静态和 动态载荷能力较高。
[000引滚珠和滚柱丝杠机构被设计成在所有情况下是可逆的或反向驱动的。因此，如果 在丝杠机构的应用中要避免反向驱动，则有必要提供附加的制动机构，例如比如减速器或 制动器。
[0009]例如，在用于控制流体流动的阀例如闽阀、控制或调节阀或节流阀的领域中，阀操 作器组件与所述阀相关，用于选择性地向上和向下驱动阀杆。阀操作器组件通常包括丝杠 机构来将手轮的旋转转换成阀杆的轴向运动。由于丝杠机构易于采用由流体施加的向上力 在流体压力下向后驱动，阀可被无意地打开或关闭。运种向后驱动不仅可W导致具有所需 流量调节的问题，而且还会导致伤害到操作者，例如被旋转的手轮击打。因此，对于闽阀来 说，平衡系统通常设置在闽阀的阀体上来防止运些缺点。所述系统可W包括平衡杆，其设置 在阀体上并且其暴露于流体压力，W抵消或平衡施加在闽上的力。
【发明内容】
[0010] 本发明的一个目的是克服运些缺点。
[0011] 本发明的特别目的是提供一种不是可逆的或反向驱动的丝杠机构。
[0012] 本发明的进一步目的是提供一种丝杠机构，其中对于设置在丝杠上的轴向载荷来 说，自动防止螺母的旋转。
[0013] 在一实施例中，所述丝杠机构包括设置有外螺纹的丝杠、围绕并且与所述丝杠同 轴的螺母，所述螺母设置有内螺纹，W及包括多个滚动元件，所述滚动元件沿径向设置在所 述丝杠和螺母之间并且与所述外螺纹和内螺纹接合。所述滚动元件与丝杠或螺母之间的接 触直径始触被定义为：
[001引其中L对应于所述丝杠机构的导程，W及
[0016] 其中O对应于确定的非反向驱动因子，其被选择为从0°<〇含1°，提供所述接触直 径W防止所述机构的反向驱动。
[0017] 在一实施例中，当所述滚动元件是滚柱时，所述接触直径设置在所述滚动元件与 螺母之间，且所述滚柱相对于所述螺母沿轴向与所述丝杠一起移动。所述丝杠螺纹或螺母 螺纹的头数可W为从1至10,优选的是从2至6,更特别的是从2至4。
[0018] 在另一实施例中，当所述滚动元件是滚柱时，所述接触直径设置在所述滚动元件 与丝杠之间，且所述滚柱相对于所述丝杠沿轴向与所述螺母一起移动。所述丝杠螺纹或螺 母螺纹的头数可W为从3至10,优选的是从3至8,更特别的是从4至6。
[0019] 在另一实施例中，当所述滚动元件是滚柱并且包括其中接合有所述丝杠的外螺纹 和所述螺母的内螺纹的凹槽时，所述接触直径设置在所述滚动元件与丝杠之间，所述滚柱 相对于所述丝杠和螺母沿轴向移动。
[0020] 在另一实施例中，当所述滚动元件是滚珠时，所述接触直径设置在所述滚动元件 与丝杠之间。所述丝杠螺纹或螺母螺纹的头数可W为从1至4,优选的是等于1或2,更特别的 是等于1。
[0021] 所述非反向驱动因子可被选择为从〇°<〇含0.5°，优选地被选择为从0°<巫< 0.4。。
[0022] 所述丝杠机构的导程可W为从0.2至20毫米。
[0023] 在一实施例中，所述丝杠机构包括设置有外螺纹的丝杠、围绕并且与所述丝杠同 轴的螺母，所述螺母设置有内螺纹，W及包括多个滚动元件，所述滚动元件沿径向设置在所 述丝杠和螺母之间并且与所述外螺纹和内螺纹接合。所述滚动元件与丝杠或螺母之间的接 触直径始触被定义为：
[0025] 其中L对应于所述丝杠机构的导程，W及
[0026] 其中0对应于确定的非反向驱动因子，其被选择为从0°<? ^ 1°，其中，所述接触 直径是所述滚动元件与丝杠之间的接触直径，除了当滚动元件是滚柱时且所述滚柱相对于 所述螺母与丝杠一起移动之外，所述接触直径则是所述滚柱与螺母之间的接触直径。
[0027] 本发明还设及一种致动器，其包括旋转装置和如前面定义的丝杠机构，所述机构 的丝杠与所述旋转装置联接。
【附图说明】
[0028] 下面通过研究由非限制性示例给出的且由所附附图示出的【具体实施方式】的详细 描述，本发明及其优点将得到更好地理解，其中：
[0029] -图1是根据本发明示例的用于闽阀的阀操作器组件的横截面，W及
[0030] -图2是图1组件的反转滚柱丝杠机构的横截面。
【具体实施方式】
[0031] 图1所示的阀操作器组件10适于闽阀12,其设置有阀盖14、由所述阀盖覆盖的阀体 (未示出）W及具有轴线16a的可动阀杆16。传统上，阀体具有纵向流动孔W及与该流动孔相 交的的横向闽腔(gate cavity)。闽阀还包括闽，其具有的闽开口横向延伸穿过其中，设置 在闽腔中。关于运种闽阀的更多细节，可W参照EP-Bl-1419334(SKF)，其通过引用并入本 文。
[0032] 阀操作器组件10包括:管状壳体18,其安装在闽阀的阀盖14上;输入构件20,其相 对于所述壳体可转动地安装；W及反转滚柱丝杠机构22,其介于所述输入构件与所述阀的 阀杆16之间，W将输入构件20的旋转转换成阀杆的轴向平移。反转滚柱丝杠机构22被安装 到壳体的孔18a中并且连接到输入构件20。壳体18的一个轴向端部通过螺纹(未标记）固定 到阀盖14。在图示的例子中，孔18a具有阶梯形式。
[0033] 如图2更清楚地所示，机构22包括设置有外螺纹26的丝杠24,其中轴线24a与阀杆 16的轴线16a同轴，螺母28围绕丝杠24同轴安装并且设置有内螺纹30,该内螺纹的内径大于 外螺纹26的外径，W及多个纵向滚柱32沿径向布置在丝杠24和螺母28之间。丝杠12沿纵向 延伸穿过其上形成有内螺纹30的螺母28的圆柱形孔。螺母28具有管状形式，并且被延长W 容纳丝杠行进的全部范围。沿轴向在与输入构件20(图1)相对的侧上，凹部24b形成在丝杠 12的正面径向表面上且闽阀的阀杆16的端部被固定在其中。阀杆16通过任何适当的装置例 如通过螺纹和/或销连接到丝杠24。
[0034] 各滚柱32彼此相同，并且围绕丝杠24规则分布。每个滚柱32沿与丝杠的轴线24a同 轴的轴线3姑延伸，并且包括接合丝杠的螺纹26和螺母的螺纹30的外螺纹34。在每个轴向端 部，每个滚柱20还包括外齿轮齿36、38,它们沿轴向向外螺纹34外延伸并且它们本身通过向 外延伸的圆柱形螺栓40、42沿轴向延伸。每个齿轮齿36、3的往轴向位于相关的螺栓40、42与 外螺纹34之间。每个滚柱的外螺纹34沿轴向位于运两个齿轮齿36、38之间。
[0035] 滚柱丝杠机构22还包括两个环形齿轮44、46,它们设置在丝杠24的外表面上，且每 个都包括分别与滚柱32的齿轮齿36、38晒合的外齿轮齿，用于同步。每个齿轮轮44、46沿轴 向位于邻近丝杠外螺纹26的端部。所述外螺纹26沿轴向位于两个齿轮44、46之间。在所公开 的实施例中，齿轮44、46直接形成在丝杠24的外表面上。可替换地，齿轮可W是被固定到丝 杠24上的单独部件。
[0036] 机构22还包括布置在丝杠24的外表面上的两个环形导向件或隔离环48、50。所述 隔离环48、50沿径向设置在丝杠24与螺母的内螺纹30之间，而不与所述螺纹接触。每个隔离 环48、50安装在沿轴向邮邻相关齿轮44、46的丝杠24的外表面上。每个隔离环48、50相对于 相关的齿轮44、46沿轴向朝向螺母28的外侧偏移。每个隔离环48、50包括多个圆柱形贯通凹 部(未标记），其沿圆周方向规则分布并且在其内部容纳有滚柱的螺栓40、42。隔离环48、50 使得滚柱32能够被携带并且使得其中的规则周向间隔能够被保持。机构22还包括弹性挡圈 52、54,其中的每个安装在形成于丝杠24的外表面上的凹槽(未标记）中，W便沿轴向保持相 应的隔罔环48、50。
[0037] 再次参照图1，阀操作器