專利名稱：絲杠致動器及包括這種致動器的卡鉗式制動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種絲杠致動器，該絲杠致動器包括一個致動部件、一個絲杠機構(gòu)和一個減速齒輪裝置，該絲杠機構(gòu)具有一個絲杠、螺母和滾動元件，絲杠和螺母中的一個相對殼體可轉(zhuǎn)動地被支撐，并且該絲杠機構(gòu)隨著馬達的轉(zhuǎn)動使致動部件相對于殼體作線性運動。
這種絲杠致動器可從WO-A-9603301中了解得到。所述已知的絲杠致動器包括一個絲杠機構(gòu)，該絲杠機構(gòu)是通過一種能承受軸向和/或徑向負載的軸承，例如一種承受施加在制動墊上的軸向力的軸向推力軸承支撐在殼體上。
這種絲杠機構(gòu)是所謂的一種滾柱絲杠機構(gòu)?？筛鶕?jù)應用條件的限制即可利用的空間和負載，來選擇滾柱絲杠型或滾珠絲杠型致動器。滾柱絲杠型的特定應用條件使得滾柱絲杠機構(gòu)提供一個高功率系數(shù)，也就是說，在特定的尺寸限制范圍內(nèi)，可提供相對高的負載承載能力。不過，所述承載能力主要與軸向負載有關。就徑向負載來說，滾柱絲杠型的承載能力與滾珠絲杠型的相比沒有什么優(yōu)勢。滾柱絲杠機構(gòu)一般對于徑向負載和未對準要更敏感一些。
滾柱絲杠機構(gòu)中的另一特定組件是隔開滾柱所必要的隔圈。在高速應用情況下，隔圈質(zhì)量將導致更高的起動力矩。
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的致動器。該目的是這樣實現(xiàn)的，即螺母相對于殼體被固定，而絲杠通過滾動元件相對殼體可轉(zhuǎn)動地被支撐。所述滾動元件可包括滾柱或滾珠。
為了獲得與滾柱絲杠機構(gòu)中大致相同的負載承載能力，滾動滾珠的裝配節(jié)圓直徑、滾珠直徑、滾珠與絲杠和螺母所成的接觸角、以及轉(zhuǎn)動圈數(shù)都應被設計，使得具有合適的尺寸和所需的負載承載能力。不過，因為絲杠機構(gòu)的滾動元件也可起到支撐轉(zhuǎn)動絲杠的軸承元件的作用，所以沒有必要設置承擔軸向負載的單獨軸承。因此，滾珠絲杠機構(gòu)的總體尺寸可以保持被限制以滿足應用的需要。
滾珠絲杠機構(gòu)對于徑向負載不怎么敏感，這使得它不易受不對準的影響。而且，滾珠的再循環(huán)不需要隔圈。相反，滾珠的再循環(huán)可通過第一和最末滾珠行之間或每一滾珠圈的再循環(huán)管或孔塞來獲得。
根據(jù)本發(fā)明制造的軸向移動和轉(zhuǎn)動絲杠可通過允許軸向移動的連接裝置由減速齒輪裝置來驅(qū)動。所述連接裝置可包括一根容納在絲杠內(nèi)中心孔中的驅(qū)動軸，驅(qū)動軸的表面和中心孔具有軸向槽，它們通過滾珠或花鍵相接合。
絲杠可通過一個軸承與致動部件接合，該軸承能承擔徑向和軸向負載，以停止與移動的致動部件相關的轉(zhuǎn)動運動。
減速齒輪裝置優(yōu)選包含在一個減速齒輪組件中，而絲杠機構(gòu)包含在一個絲杠機構(gòu)組件中。
致動部件可制成一個活塞，該活塞可滑動地安裝在殼體的一個圓柱空間中。所述活塞可通過一個槽和銷組件不可轉(zhuǎn)動地被固定。馬達驅(qū)動組件可與致動器成一直線地安裝或處于成角度的位置。
為使馬達組件位于直角位置，減速齒輪裝置可包括一個或多個減速級并具有至少部分行星齒輪系統(tǒng)，行星齒輪系統(tǒng)具有一個齒輪齒朝內(nèi)的外環(huán)形齒輪。特別地，減速齒輪裝置可包括行星齒輪，行星齒輪與環(huán)形齒輪嚙合并支撐在一個托架上，托架連接到與絲杠機構(gòu)接合的轉(zhuǎn)動軸上，而且行星齒輪系統(tǒng)的中心齒輪可支撐在驅(qū)動組件的驅(qū)動軸上。這一系統(tǒng)提供了其應用的最佳軸向緊湊性。
減速齒輪裝置的中心齒輪與一個傾斜或正交軸減速齒輪，例如一個與馬達驅(qū)動的傘齒輪嚙合的錐齒輪相連。所述中心齒輪和錐齒輪制作成一個整體齒輪，整體齒輪通過一個滾動元件軸承相對絲杠機構(gòu)的螺母被支撐。為了實現(xiàn)合適的減速，錐齒輪的節(jié)圓直徑大于中心齒輪的節(jié)圓直徑。
而且，可設置一個固定在軸承上或鄰近馬達軸的傳感器，用來檢測絲杠機構(gòu)的轉(zhuǎn)動和/或平移運動或者其它運行參數(shù)。而且，可設置控制裝置，所述控制裝置具有一個例如來自于制動踏板的控制信號的輸入端并與傳感器連接，以便根據(jù)控制信號和來自傳感器的信號控制電馬達。該傳感器尤其適合用來獲得力反饋、磨損補償和/或維護顯示。
根據(jù)本發(fā)明制造的致動器可應用于不同的目的。特別地，該致動器適合用在電動盤式制動裝置的卡鉗式制動器中，所述卡鉗式制動器包括一個前述的致動器和一個帶有兩個相對的制動墊的爪形件，所述致動器包括一個絲杠和一個螺母以及一個減速齒輪裝置，其中絲杠和螺母中的一個通過一個徑向推力軸承相對殼體可轉(zhuǎn)動地被支撐。
下面參照

圖1和2的實施例，對本發(fā)明作進一步的描述。
圖1為顯示了一個卡鉗式制動器的分解圖，該卡鉗式制動器包括一個根據(jù)本發(fā)明制造的致動器。
圖2顯示了處于組裝狀態(tài)的圖1的卡鉗式制動器。
圖3顯示了一個詳細圖。
圖4顯示了滾珠絲杠的詳細圖。
圖5顯示了又一實施例。
圖1和2中所示的卡鉗式制動器包括一個爪形件1，該爪形件1裝有一個固定的制動墊2和一個可移動的制動墊3。所述制動墊2、3可與制動盤4相協(xié)調(diào)動作。
可移動的制動墊3與一個滾珠絲杠機構(gòu)5接合在一起，該滾珠絲杠機構(gòu)5通過減速齒輪裝置6由馬達7驅(qū)動。所述馬達7可以設置一個與馬達軸相連的傳感器40。
更具體地說，可移動的制動墊3通過螺栓8和螺紋孔9與一個致動部件10相連。所述致動部件10通過一個能承擔軸向負載的軸承12與絲杠11接合。所述致動部件制作成一個活塞10，活塞10可滑動但不能轉(zhuǎn)動地安裝在殼體17內(nèi)的圓柱空間38中。
通過滾珠13，絲杠11與螺母14接合在一起。所述螺母14具有一個外螺紋15，螺母14通過外螺紋15與殼體17相連。而且，一個再循環(huán)管18延伸穿過螺母，再循環(huán)管18用于在絲杠11相對于所述螺母14轉(zhuǎn)動時使?jié)L珠13再循環(huán)。
絲杠11具有一個帶有內(nèi)槽19的中心孔37，該內(nèi)槽19與滾珠20接合。所述滾珠20也與驅(qū)動軸22的外槽21接合。
通過由減速齒輪裝置6和馬達7使驅(qū)動軸22轉(zhuǎn)動，絲杠11也同時轉(zhuǎn)動。因此，通過滾珠15，絲杠11的螺旋型槽23與螺母14的螺旋型槽24相協(xié)調(diào)操作可使絲杠11前后移動。
驅(qū)動軸23與托架25相連，該托架25載有行星齒輪26。所述行星齒輪26中的每一個與一個環(huán)形齒輪27嚙合，同時也與一個中心齒輪28嚙合。
中心齒輪28與錐齒輪29形成一體，它們一起形成一個整體齒輪30。所述整體齒輪30通過軸承31相對于螺母14被支撐。
錐齒輪29與傘齒輪31嚙合，該傘齒輪32由馬達7驅(qū)動。
相對螺母14支撐整體齒輪的軸承31包括一個傳感器33，該傳感器33用于檢測絲杠機構(gòu)的轉(zhuǎn)動，從而檢測可移動的制動墊3的移動。
殼體17包括一個孔34，通過孔34可將一根金屬絲從所述傳感器33引到外部。
托架25通過軸承35支撐在殼體17上；馬達7通過螺栓36與所述殼體17相連。
根據(jù)圖3的詳細圖所示，制動墊3和活塞10之間的連接可替代地通過邊緣43來實現(xiàn)，邊緣可滑動地安裝在活塞10的槽43中。
為了在制動墊2、3上施加制動力時承受施加在滾珠絲杠機構(gòu)上的軸向力，根據(jù)圖4所示的實施例，絲杠11的螺紋23與螺母14的螺紋24應相對應。在剖面圖中，螺紋23具有隆起部分51，而螺紋24也具有隆起部分52。
由于具有這些形狀，工作線50處于一個更傾斜的位置，該工作線是由接觸角和滾珠與滾道的一致性確定，而工作線確定在力轉(zhuǎn)移中起作用的負載路徑。接觸角在45-70°之間，以便形成與所施加負載規(guī)格相關的滾珠絲杠的最佳負載承載能力。
圖5的實施例包括一個馬達61，該馬達61具有一個定子53和一個與軸套55相連的轉(zhuǎn)子54。該軸套55通過中間件56與驅(qū)動軸22相連?；蛘?，該軸套55可通過一個減速齒輪與驅(qū)動軸22相連。
通過分別在驅(qū)動軸22和絲杠11中的槽21、19以及通過容納在所述槽21、19中的滾珠20，驅(qū)動軸22驅(qū)動絲杠機構(gòu)5的絲杠11。
通過推力軸承69，在爪形件中有致動器的情況下，絲杠11可與例如一個制動墊相連。該推力軸承69包括兩個座圈67、68和滾珠12。其中一個座圈67可與絲杠11形成一體。另外一個座圈68可包括一個用來鎖定制動墊(未示出)的鎖槽66。
絲杠11可轉(zhuǎn)動并可平移地固定在一個圓柱空間59中，該圓柱空間由嵌入絲杠機構(gòu)5的螺母14中的鑲嵌座圈58限定。絲杠機構(gòu)5的螺母14和絲杠11通過滾珠13相互接合，該滾珠13容納在螺母14和絲杠11相對應的螺紋中。
與馬達61的轉(zhuǎn)子54相連的軸套55通過軸承63可轉(zhuǎn)動地支撐在固定的螺母14上。這些軸承具有一個容納在軸套55中的外圈，同時還有一個具有合適滾道的內(nèi)圈57。內(nèi)圈57通過鎖環(huán)65被鎖定。而且，這些軸承63具有滾珠64。
或者，可采用兩個獨立的標準滾珠或滾柱軸承。
致動器的殼體用標號62表示。
權利要求
1．一種絲杠致動器，其包括一個殼體(17)、一個馬達(7)、一個致動部件(10)、一個絲杠機構(gòu)(5)和一個減速齒輪裝置(6)，絲杠機構(gòu)(5)隨著馬達(7)的轉(zhuǎn)動使致動部件相對于殼體作線性運動，并且該絲杠機構(gòu)(5)包括通過滾動元件(13)相互接合的一個絲杠(11)和一個螺母(14)，所述絲杠(11)和螺母(14)中的一個相對殼體(17)可轉(zhuǎn)動地被支撐，其特征在于，螺母(14)相對殼體(17)被固定，而絲杠(11)通過滾動元件(13)相對殼體可轉(zhuǎn)動地被支撐。
2．根據(jù)權利要求1所述的致動器，其特征在于，絲杠(11)通過一個允許軸向移動的連接裝置(19-22)由減速齒輪裝置(6)轉(zhuǎn)動地驅(qū)動。
3．根據(jù)權利要求2所述的致動器，其特征在于，該連接裝置包括一根容納在絲杠(11)的中心孔(37)中的軸(22)，軸(22)的表面和中心孔具有軸向槽(19,21)，它們通過滾珠(20)相互接合。
4．根據(jù)上述權利要求任一所述的致動器，其特征在于，減速齒輪裝置(6)包含在一個減速齒輪組件中，而絲杠機構(gòu)(5)包含在一個絲杠機構(gòu)組件中。
5．根據(jù)權利要求4所述的致動器，其特征在于，減速齒輪裝置(6)包括至少兩個齒輪減速級。
6．根據(jù)權利要求6所述的致動器，其特征在于，減速齒輪裝置包括不同類型的齒輪減速級，例如行星齒輪減速級(25-28)和正交軸齒輪減速級(28-31)。
7．根據(jù)上述權利要求任一所述的致動器，其特征在于，絲杠(11)通過能承擔軸向和/或徑向負載的軸承(12)與致動部件(10)接合。
8．根據(jù)權利要求1-6任一所述的致動器，其特征在于，絲杠(11)剛性地與致動部件(10)相連。
9．根據(jù)上述權利要求任一所述的致動器，其特征在于，致動部件是一個活塞(10)，活塞(10)可滑動地安裝在殼體(17)的圓柱空間(38,59)中。
10．根據(jù)權利要求7至9任一所述的致動器，其特征在于，活塞(10)通過一個槽和銷組件、或通過一個滾珠/槽組件不可轉(zhuǎn)動地被固定。
11．根據(jù)權利要求8或9所述的致動器，其特征在于，活塞(10)可轉(zhuǎn)動地安裝在圓柱空間(38)中。
12．根據(jù)權利要求9所述的致動器，其特征在于，圓柱空間(59)形成在螺母(14)中。
13．根據(jù)權利要求4所述的致動器，其特征在于，這些組件沿軸向?qū)省?br> 14．根據(jù)權利要求4所述的致動器，其特征在于，這些組件處于橫向偏移的位置。
15．根據(jù)上述權利要求任一所述的致動器，其特征在于，設置有一個或兩個橫向偏移的馬達。
16．根據(jù)上述權利要求4-15任一所述的致動器，其特征在于，減速齒輪裝置(6)包括至少部分行星齒輪系統(tǒng)，行星齒輪系統(tǒng)具有一個齒輪齒朝內(nèi)的靜止外環(huán)形齒輪(27)。
17．根據(jù)權利要求16所述的致動器，其特征在于，減速齒輪裝置包括行星齒輪(26)，行星齒輪(26)與環(huán)形齒輪(27)嚙合，并且支撐在一個托架(25)上，托架(25)連接到與絲杠機構(gòu)(15)接合的軸(22)上。
18．根據(jù)權利要求17所述的致動器，其特征在于，減速齒輪裝置(6)的中心齒輪(28)連接到一個錐齒輪(29)上，該錐齒輪與一個馬達齒輪，例如一個傾斜或正交軸齒輪傳動裝置(32)嚙合。
19．根據(jù)權利要求18所述的致動器，其特征在于，中心齒輪(28)和錐齒輪(29)制作成一個整體齒輪(30)，整體齒輪(30)通過一個滾動元件軸承(31)相對于絲杠機構(gòu)(5)的螺母(14)被支撐。
20．根據(jù)權利要求18或19所述的致動器，其特征在于，錐齒輪(29)的節(jié)圓直徑大于中心齒輪(28)的節(jié)圓直徑。
21．根據(jù)上述權利要求任一所述的致動器，其特征在于，設置一個傳感器(33)，用來檢測絲杠機構(gòu)(5)的轉(zhuǎn)動和/或平移運動。
22．根據(jù)權利要求21所述的致動器，其特征在于，設置控制裝置，所述控制裝置具有一個例如來自制動踏板的控制信號的輸入端并與傳感器(33)相連接，以便根據(jù)控制信號和來自傳感器(33)的信號控制電馬達(7)。
23．根據(jù)權利要求22所述的致動器，其特征在于，布置有用于提供維護顯示信號的控制設備。
24．根據(jù)上述權利要求任一所述的致動器，其特征在于，絲杠機構(gòu)(5)的滾珠或滾柱(13)鍍有涂層，以便在干燥運轉(zhuǎn)條件下維持絲杠(11)的合適功能，例如一種類金剛石碳涂層。
25．根據(jù)上述權利要求任一所述的致動器，其特征在于，馬達(7)是電馬達。
26．根據(jù)權利要求1-24任一所述的致動器，其特征在于，馬達(7)是液壓馬達。
27．根據(jù)權利要求1-24任一所述的致動器，其特征在于，馬達(7)是氣動馬達。
28．根據(jù)上述權利要求任一所述的致動器，其特征在于，絲杠、螺母、滾動元件和/或減速齒輪組件中的至少一個是通過硬車削加工來獲得的。
29．根據(jù)上述權利要求任一所述的致動器，其特征在于，絲杠機構(gòu)包括滾動滾珠，并且在絲杠和螺母中設置有槽，以便由于提高的軸向負載承載能力而獲得相適應的接觸角。
30．用于根據(jù)權利要求2-27任一所述的致動器中的減速齒輪組件。
31．用于根據(jù)權利要求2-27任一所述的致動器中的絲杠機構(gòu)組件。
32．用于根據(jù)權利要求2-29任一所述的致動器中的驅(qū)動組件。
33．用于電動盤式制動裝置的卡鉗式制動器，所述卡鉗式制動器包括一個根據(jù)上述權利要求1-29任一所述的致動器和一個帶有兩個相對的制動墊(2、3)的爪形件(1)，所述致動器包括一個絲杠機構(gòu)(5)、一個減速齒輪裝置(6)和一個馬達(7)，其中絲杠機構(gòu)(5)的絲杠(11)通過絲杠機構(gòu)(5)的滾珠(23)相對殼體(17)可轉(zhuǎn)動地被支撐。
34．一種連續(xù)變速傳動裝置，包括兩個皮帶輪，每一個皮帶輪都具有兩個圍起一個V形槽的盤，同時一根皮帶與所述槽接合，每個皮帶輪的盤可以相互移向或移離以便連續(xù)改變皮帶的運轉(zhuǎn)半徑，其特征在于，每個皮帶輪的盤都通過根據(jù)權利要求1-29任一所述的致動器來移動。
35．根據(jù)權利要求34所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，盤的驅(qū)動裝置包括液壓裝置。
36．根據(jù)權利要求34所述的連續(xù)變速傳動裝置，其特征在于，盤的驅(qū)動裝置包括機械裝置。
37．一種離合器，包括兩個離合器片，離合器片可以摩擦接合以便傳遞驅(qū)動力矩，所述離合器片與軸相連，該離合器包括一個根據(jù)權利要求1-29任一所述的致動器，所述致動器具有容納一根軸的中空絲杠。
全文摘要
一個絲杠致動器,包括一個殼體(17)、一個馬達(7)、一個致動部件(10)、一個絲杠機構(gòu)(5)和一個減速齒輪裝置(6),該絲杠機構(gòu)(5)隨著馬達的轉(zhuǎn)動使該致動部件相對于殼體作線性運動,該絲杠機構(gòu)包括通過滾動元件(13)相互接合的一個絲杠(11)和螺母(14),所述絲杠和螺母中的一個相對殼體可轉(zhuǎn)動地被支撐。螺母相對殼體被固定,而絲杠通過滾動元件相對殼體可轉(zhuǎn)動地被支撐。
文檔編號B60T13/74GK1301331SQ99806304
公開日2001年6月27日 申請日期1999年5月18日 優(yōu)先權日1998年5月18日
發(fā)明者阿明·赫伯特·埃米爾·奧古斯特·奧爾斯切斯克, 亨里克斯·揚·卡帕安, 克萊爾·德魯埃特, 托馬斯·威廉·富克斯, 雅各布斯·茨瓦爾斯, 約翰尼斯·阿爾貝圖斯·范·溫登, 安德里斯·克里斯蒂安·林斯莫, 伊里·古爾卡 申請人:Skf工程研究中心公司