專利名稱：具有滾珠軸承花鍵的線性致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題大致涉及線性致動(dòng)器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
線性致動(dòng)器是設(shè)計(jì)成向物體提供力和線性位移的機(jī)械。線性致動(dòng)器可包括機(jī)電致動(dòng)器(EMA)，其中，該致動(dòng)器由電動(dòng)機(jī)供給動(dòng)力。EMA提供比液壓或氣動(dòng)線性致動(dòng)器更高的效率，同時(shí)消除與液壓致動(dòng)系統(tǒng)中所用的液壓流體有關(guān)的火災(zāi)和泄露問題。線性致動(dòng)器可包括滾珠絲杠致動(dòng)器，其中，電動(dòng)機(jī)給旋轉(zhuǎn)的滾珠軸承絲杠(或滾珠絲杠)供以動(dòng)力。滾珠絲杠致動(dòng)器通過平移螺母經(jīng)由螺旋滾珠滾道而將來自旋轉(zhuǎn)的滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)。滾球絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，與滾珠絲杠嚙合的平移螺母受到限制而不轉(zhuǎn)動(dòng)，并且位于絲杠與螺母之間的一組滾珠軸承被迫跟隨螺旋滾珠滾道，從而減少滾球絲杠與螺母之間的摩擦。由此，通過滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)而在線性方向上平移該螺母。為了限制平移螺母隨滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲杠致動(dòng)器需要反作用與旋轉(zhuǎn)的滾珠絲杠有關(guān)的力矩。反作用該驅(qū)動(dòng)力矩最簡單的方式是利用與致動(dòng)器負(fù)載有關(guān)的結(jié)構(gòu)。滾珠絲杠致動(dòng)器通常用于被移動(dòng)物體用關(guān)節(jié)連接在具有預(yù)定路徑的結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用；這種結(jié)構(gòu)可用于禁止平移螺母的旋轉(zhuǎn)。但是，在一些應(yīng)用中，滾珠絲杠致動(dòng)器可能無法將力矩反作用到母結(jié)構(gòu)中。在這種應(yīng)用中，可將力矩反作用元件，例如外部力矩反作用連桿機(jī)構(gòu)或力矩反作用花鍵(spline)結(jié)合到致動(dòng)器內(nèi)。在致動(dòng)器可能未結(jié)合外部力矩反作用連桿機(jī)構(gòu)(例如，因?yàn)榘b限制的緣故)的應(yīng)用中，可采用力矩反作用花鍵。力矩反作用花鍵包括位于致動(dòng)器的靜止與平移元件之間的滑動(dòng)界面，其容納平移元件的平移同時(shí)反作用來自旋轉(zhuǎn)元件的力矩。但是，與力矩反作用花鍵的滑動(dòng)界面有關(guān)的滑動(dòng)摩擦從系統(tǒng)中吸收能量，減少致動(dòng)器的整體效率。力矩反作用花鍵還會(huì)因滑動(dòng)摩擦而受到相對(duì)高的磨損。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種線性致動(dòng)器包括滾珠絲杠，所述滾珠絲杠被構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)；與所述滾珠絲杠嚙合的螺母，所述螺母被構(gòu)造成響應(yīng)于所述滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)而線性平移；以及集成到所述螺母內(nèi)的滾珠軸承花鍵，所述滾珠軸承花鍵包括多個(gè)滾珠軸承，其中所述滾珠軸承花鍵被構(gòu)造成反作用來自所述滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)的力矩。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種滾珠軸承花鍵被集成到線性致動(dòng)器的平移螺母內(nèi)，所述滾珠軸承花鍵包括多個(gè)滾珠軸承，其中，所述滾珠軸承花鍵被構(gòu)造成反作用來自與所述平移螺母嚙合的滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)的力矩。本發(fā)明的其它方面、特征和技術(shù)將從以下說明并聯(lián)系附圖而變得更加明顯。


現(xiàn)參照附圖，其中在幾個(gè)圖中相同的元件被標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記。圖1示出包括滾珠軸承花鍵的線性致動(dòng)器的實(shí)施例。
圖2示出包括滾珠軸承花鍵的線性致動(dòng)器的實(shí)施例的剖面。
具體實(shí)施例方式提供包括滾珠軸承花鍵的線性致動(dòng)器的實(shí)施例，以下將詳細(xì)說明示例性實(shí)施例。滾珠軸承花鍵可被結(jié)合到線性滾珠絲杠致動(dòng)器的平移元件(或螺母)內(nèi)。滾珠軸承花鍵包括保持多個(gè)滾動(dòng)元件(或滾珠軸承)的線性座圈(race)。滾珠軸承起到在靜止外殼與平移螺母之間的界面上線性地傳遞負(fù)載的作用，同時(shí)以相對(duì)低的摩擦反作用滾珠絲杠力矩，由此提高致動(dòng)器的效率。滾珠軸承花鍵可包括滾珠回程(return)，從而通過迫使退出滾珠軸承花鍵負(fù)載路徑的滾珠軸承回到負(fù)載路徑的入口而允許滾珠軸承在座圈內(nèi)再循環(huán)，從而允許滾珠軸承花鍵在無限沖程(stroke )上運(yùn)行。圖1示出包括滾珠軸承花鍵的線性致動(dòng)器100的實(shí)施例。線性致動(dòng)器100包括與平移螺母103嚙合的旋轉(zhuǎn)的滾珠絲杠101。滾珠絲杠101在一些實(shí)施例中可由電動(dòng)機(jī)供給動(dòng)力。滾珠軸承花鍵10 和102b集成到平移螺母103中，并包括多個(gè)滾珠軸承。滾珠軸承花鍵10 和102b反作用與滾珠絲杠101的旋轉(zhuǎn)有關(guān)的力矩，迫使平移螺母103在箭頭 104所指的線性方向上響應(yīng)于滾珠絲杠101的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)。滾珠軸承花鍵10 和102b只是為說明性目的而示出；線性致動(dòng)器可包括任何合適數(shù)量和結(jié)構(gòu)的滾珠軸承花鍵。圖2示出包括滾珠軸承花鍵的線性致動(dòng)器200的實(shí)施例的剖面。線性致動(dòng)器200 包括與平移螺母204嚙合的滾珠絲杠205。滾珠絲杠205在一些實(shí)施例中可由電動(dòng)機(jī)供給動(dòng)力。滾珠軸承花鍵被集成到平移螺母204中，并包括外座圈201、內(nèi)座圈或負(fù)載路徑202、 滾珠返回路徑203以及多個(gè)滾動(dòng)元件或滾珠軸承206。運(yùn)行時(shí)，當(dāng)滾珠絲杠205旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠軸承花鍵迫使平移螺母204在線性方向上移動(dòng)，從而反作用來自滾珠絲杠205的旋轉(zhuǎn)的力矩。多個(gè)滾動(dòng)元件206通過內(nèi)座圈202經(jīng)滾珠返回路徑203到外座圈201，然后回到內(nèi)座圈202內(nèi)而連續(xù)地循環(huán)，從而允許滾珠軸承花鍵在平移螺母204的無限線性沖程上運(yùn)行。示例性實(shí)施例的技術(shù)效果和益處包括線性致動(dòng)器花鍵的效率提高而磨損降低。本文所用的術(shù)語只是為了說明具體實(shí)施例的目的，并不意味著限制本發(fā)明。盡管為了說明和解釋已展示了本發(fā)明的說明書，并不意味著以所公開的形式窮舉或限制本發(fā)明。這里沒有說明的許多修改、變化、變更、取代或等效配置對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的，而不會(huì)背離本發(fā)明的范圍和精神。另外，盡管已說明了本發(fā)明的各種實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的方面可包括所述實(shí)施例的僅僅一部分。因此，本發(fā)明不應(yīng)認(rèn)為受到前述說明書的限制，而是只受到所附權(quán)利要求的范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種線性致動(dòng)器(100，200)，包括滾珠絲杠(101，205)，所述滾珠絲杠(101，205)被構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)； 與所述滾珠絲杠嚙合的螺母(103，204)，所述螺母(103，204)被構(gòu)造成響應(yīng)于所述滾珠絲杠(101，205)的旋轉(zhuǎn)而線性平移；以及集成到所述螺母(103，204)內(nèi)的滾珠軸承花鍵(102a)，所述滾珠軸承花鍵(102a)包括多個(gè)滾珠軸承(206)，其中，所述滾珠軸承花鍵被構(gòu)造成反作用來自所述滾珠絲杠(101， 205)的旋轉(zhuǎn)的力矩。
2.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器(100，200)，其中，所述滾珠軸承花鍵(102a)包括內(nèi)座圈(202)和外座圈(201)，所述內(nèi)座圈(202)和所述外座圈(201)由滾珠返回路徑(203)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的線性致動(dòng)器(100，200)，其中，所述多個(gè)滾珠軸承(206)經(jīng)所述滾珠返回路徑(203)從所述內(nèi)座圈(202)到所述外座圈(201)并且回到所述內(nèi)座圈(202)， 從而連續(xù)地循環(huán)。
4 如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器(100，200)，進(jìn)一步包括構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)所述滾珠絲杠 (101，205)旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器(100，200)，其中，多個(gè)滾珠軸承花鍵(102a，102b) 被集成到所述螺母(103，204)內(nèi)。
6.一種集成到線性致動(dòng)器(100，200)的平移螺母(103，204)內(nèi)的滾珠軸承花鍵 (102a)，所述滾珠軸承花鍵(102a)包括多個(gè)滾珠軸承(206 )，其中，所述滾珠軸承花鍵 (102a)被構(gòu)造成反作用來自與所述平移螺母(103，204)嚙合的滾珠絲杠(101，205)的旋轉(zhuǎn)的力矩。
7.如權(quán)利要求6所述的滾珠軸承花鍵(10 ),其中，所述滾珠軸承花鍵(102a)包括內(nèi)座圈(202)和外座圈(201)，所述內(nèi)座圈(202)和所述外座圈(201)由滾珠返回路徑(203)連接。
8.如權(quán)利要求7所述的滾珠軸承花鍵(10 ),其中，所述多個(gè)滾珠軸承(206)經(jīng)所述滾珠返回路徑(203)從所述內(nèi)座圈(202)到所述外座圈(201)并且回到所述內(nèi)座圈(202)，從而連續(xù)地循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有滾珠軸承花鍵的線性致動(dòng)器。具體地，一種線性致動(dòng)器包括滾珠絲杠，所述滾珠絲杠被構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)；與所述滾珠絲杠嚙合的螺母，所述螺母被構(gòu)造成響應(yīng)于所述滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)而線性平移；以及集成到所述螺母內(nèi)的滾珠軸承花鍵，所述滾珠軸承花鍵包括多個(gè)滾珠軸承，其中所述滾珠軸承花鍵被構(gòu)造成反作用來自所述滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)的力矩。一種滾珠軸承花鍵被集成到線性致動(dòng)器的平移螺母內(nèi)，所述滾珠軸承花鍵包括多個(gè)滾珠軸承，其中，所述滾珠軸承花鍵構(gòu)造成反作用來自與所述平移螺母嚙合的滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)的力矩。
文檔編號(hào)F16H25/24GK102155524SQ201010584848
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者R·A·希默爾曼 申請(qǐng)人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司