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申请/专利权人：瑞斯集团国际股份公司

摘要：本发明涉及一种滚珠丝杠，包括丝杠和同轴地至少部分包围丝杠的丝杠螺母。丝杠螺母容纳滚珠转向机构且因此具有在设计上受限制的不平衡度。力传递元件形锁合地与丝杠螺母连接。在此，丝杠螺母的周面具有至少一个凹部，所述凹部如此来定尺寸且布置，使得所述凹部对于力传递元件而言用作止挡或槽且同时有助于丝杠螺母的不平衡度补偿。此外，本发明还涉及一种用于补偿不平衡度的方法。

主权项：1.用于补偿包括至少一个滚珠丝杠（30、40）和力传递元件（39、49）的集合体的不平衡度的方法，其中，所述滚珠丝杠（30、40）包括丝杠螺母和丝杠，所述丝杠螺母同轴地至少部分包围所述丝杠，多个滚珠（43）能在丝杠与丝杠螺母之间的间隙中环绕，该方法具有如下步骤：i.将作用面确定为丝杠螺母的表面的面区段，所述作用面用于在力传递元件与丝杠螺母之间传递所要求的转矩；ii.将作用面确定为面状的凹部（38、48），使得所述凹部的最小宽度b是其最大的径向凹入深度t的至少3倍大小，其中，b在相对于旋转轴线的横截面平面中测得；iii.将所述凹部在周缘上定向成，使得通过布置在所述丝杠螺母的周面中的开口中的滚珠转向机构所产生的不平衡度被降低，或如果这不可能的话仅尽可能少地提高所述不平衡度；iv.考虑由所述力传递元件实现的通过所述力传递元件的材料对所述凹部的至少部分的填充；v.紧接着增大所述凹部，直至无法再获得不平衡度的减少；vi.如果根据i-v的措施不足以获得经预定的不平衡度补偿，根据ii、iii和v的规定在丝杠螺母的表面上设置至少一个另外的凹部。

全文数据：滚珠丝杠和用于补偿不平衡度的方法技术领域本发明涉及一种滚珠丝杠，尤其是带有环绕丝杠螺母的力传递元件，该力传递元件为了力导出而利用丝杠螺母的特征，该丝杠螺母又用于不平衡度补偿。背景技术带有作为滚动体的滚珠的滚动螺旋传动机构通常被称作滚珠循环丝杠或也被称作滚珠丝杠KGT。技术上来看，滚珠丝杠用作螺旋传动装置，其减速或者加速传动通过确定丝杠的尺寸、更准确地说通过丝杠的斜率来确定。滚珠丝杠被使用在许多技术应用中，尤其是在机械制造中且在该处优选在机床中使用。然而滚珠丝杠同样越来越多地作为纵向驱动器在目前大多使用液压系统的领域中应用、例如在注塑机和伺服转向器中应用。此外，滚珠丝杠同样在机电式和电子液压式制动系统中起到越来越重要的作用，此时滚珠丝杠作为对于液压制动缸的替代或并联于已知的制动系统被用作制动辅助系统的操纵元件。在图1中描绘了一种根据现有技术的滚珠丝杠。滚珠丝杠10的主要组成部分包括丝杠12和环绕该丝杠的丝杠螺母14。在运行中滚珠在这两个构件之间环绕，其中，丝杠12以及丝杠螺母14的螺纹线互补地构造且如此地彼此协调，使得其作为滚珠导向装置起作用。丝杠螺母14包括螺母体13，该螺母体具有至少一个用于滚珠转向机构15的开口17。该滚珠转向机构15此处被示出为嵌入元件，该嵌入元件沉入开口17中。该转向机构具有如下目的，即，将滚珠在第一位置处从在丝杠螺母14与丝杠12之间的滚珠导向装置中取出且在第二位置处向回引导。滚珠向回引导装置于是构成跨接螺母丝杠系统的至少一个、经常多个螺纹线的旁路。由此形成对于滚珠丝杠10的滚珠而言的闭合的环绕路径。受丝杠螺母的设计限制，该丝杠螺母经常不对称地围绕其中心的旋转轴线来构造。滚珠向回引导装置或滚珠转向机构恰好确保，丝杠螺母的主惯性轴线不再与通过丝杠的轴向中轴线18限定的旋转轴线一致。该状态导致在运行中旋转的丝杠螺母的动态不平衡度。这表现为轴承件、固定装置的增加的负荷且因此表现为整个系统的增加的磨损。此外，由于动态不平衡度引起振动，该振动导致可听见的工作噪音，这经常是不期望的。现在已知的是，通过在正确位置处添加或者去除重量元件可避免或者显著减少旋转体的不平衡度。这在大批量生产零件的情形中可例如在试样上尝试且其后被批量实现。用于消除不平衡度的一种措施在于，在丝杠螺母中设置且以180°轴向偏移地安装尽可能相同的然而镜像对称的凹部例如用于滚珠转向机构。备选地，每隔120°轴向偏移地同样可设置有两个这样的补偿凹部。关于由滚珠转向机构所引起的不平衡度，这然而由于复杂的几何形状是耗费的。图2示出了带有两个凹部24和25的丝杠螺母体20，这两个凹部是设置用于滚珠向回引导通道的开口铣槽或者空隙。两个凹部22、23设置用于补偿由滚珠转向机构所引起的不平衡度。凹部22、23被示出为带有平坦的底部的槽，这在制造技术上是有利的，然而不同于上述镜像对称的空隙的方案。滚珠丝杠通常被如此使用，即，丝杠是位置固定的且被驱动，从而使得丝杠螺母可沿着丝杠移动，或反之。在该情况中，在丝杠以及丝杠螺母中须设置有允许如下的元件，所述元件可靠地固定保持或驱动构件，换言之，导入或导出转矩。经常为此使用齿轮，所述齿轮作为单独构件制成且可被压制、焊接或粘接到丝杠螺母上。备选地，也可设想其它力传递元件，例如摩擦轮、齿形带轮或类似物。力传递元件的概念因此应被理解为所有允许向丝杠螺母传递转矩或由丝杠螺母传递转矩的机械元件。DE102008002627A1描述了一种滚珠丝杠，其丝杠螺母具有补偿器件，该补偿器件反作用于通过单侧的滚珠向回引导构件形成的不平衡度且如此地布置和定尺寸，使得滚珠循环螺母的主惯性轴线至少靠近丝杠的旋转轴线。上述文献通过在丝杠螺母内侧上附加的凹部实现这点。文献DE102016120249.5提出，将在丝杠螺母外侧上的面状的凹部用作补偿器件。所述凹部具有如下优点，即，其在制造技术上可更容易地实现。发明内容本发明设定如下目的，由现有技术出发提出一种丝杠螺母，该丝杠螺母改善在力传递元件与丝杠螺母之间的力导出或转矩导出且同时最小化用于制造用于不平衡度的补偿器件的成本。这由此实现，即，至少一个凹部在丝杠的外侧上如此布置且定尺寸，使得所述凹部用作用于容纳力传递元件的互补特征的槽或止挡面且同时是一起补偿不平衡度的凹部的部分。换言之，该布置和定尺寸引起如下，即，由丝杠螺母和力传递元件构成的组合的主惯性轴线至少近似与该组合的运转的旋转轴线一致。通常，丝杠螺母的基体在不考虑法兰或附件的情形中被设计成基本上圆柱形的主体，该主体具有用于滚珠转向构件的凹部。这些凹部越大或者设置有越多的滚珠转向机构，丝杠螺母的不平衡度越大。因此已提出，将凹部分布地布置在周缘上，由此不平衡度被部分再次补偿。备选地作如下描述，即，尽可能大地实施滚珠转向机构自身，以便在与在该处被转向的滚珠的相互作用中补偿失重。然而，两种解决方案提高了滚珠丝杠的成本和或装配耗费。显然，面状的凹部如在图2中所描述的和示出的那样同样可满足不平衡度补偿的功能。本发明提出，至少一个凹部38、48布置在丝杠螺母34、44的外侧、更准确来说周面上且如此来定尺寸，即，至少一个凹部对于力传递元件而言用作用于转矩传递的力作用面或者槽且同时有助于丝杠螺母的不平衡度补偿。在此如下证实是有效的，即，优先考虑用于力传递元件的功能上的边界条件。作为“作用面”在此在第一设计步骤中定义了丝杠螺母的表面的面区段，该丝杠螺母不同于丝杠螺母的几何结构上的基本形状来提供，以便允许在力传递元件与丝杠螺母之间的所要求的特殊的或经预定的转矩传递。在此，该面不被狭隘地仅理解为力可被有效地传递到其上即力分量法向于平面作用到其上的这样的面元件，而是如在槽或凹部22、23、38的情况中所示出的那样为了该目的所提供的凹部的整个面。该作用面至少如此来定尺寸，使得期望的转矩可被可靠传递，例如作为在丝杠螺母中的止挡面或槽。为此互补设计的特征键或者带动件于是处在力传递元件上。在此作为第二设计步骤注意如下，即，凹部38、48应优选面状地设计。在此面状意味着，凹部不呈沟状或裂缝状，而是具有凹坑的外形，其在宽度上的最小伸展尺寸多倍大于凹坑的深度。图5至9示例地示出如下，即，在根据本发明的定义的面状的凹部的情形中，凹部如所实施的那样的宽度b至少是最大的径向凹入深度t的3倍。作为对于宽度b而言的参考点在此选择如下点，凹部在所述点处开始；换言之，在所述点处与丝杠螺母34、44的原有外部几何形状的偏差开始。在此，b的测量在相对于旋转轴线的横截面平面中实现。类似地，凹入深度t被定义为该凹部与丝杠螺母34、44的原有外部几何形状的最大的径向测得的深度偏差。如果在丝杠螺母34、44上设置有多边形轮廓，该规定可如下来满足，即，多边形的一侧在丝杠螺母上被削平地实施，其中，凹入深度t的设计可同等地如所示出的那样构成且宽度b近似地可被看作与均匀的多边形的原有外轮廓的偏差。根据本发明，凹部优选具有带有倒圆的角部的矩形的形状或者与扁平长孔的形状相符，如在图3中特征38图解说明的那样。该面的轮廓线优选如此布置，使得该面的轮廓线的直线区段平行于或垂直于丝杠螺母的中心纵轴线。备选地，在注意到面状实施方案的上述条件的情况下，凹部可正方形地设计或设计为圆形或椭圆形。图5至9示例地示出了沿着平面E的根据图4的滚珠丝杠的截面，其中，力传递元件49和丝杠螺母44的比例是不按实际比例尺的。此外仅简化示出了在横截面中所示出的丝杠42。示例地示出了凹部在本发明的意义中可被如何实现的设计方案选项。在图5中，凹部实现为扁平的、平坦的、在横截面中设计成圆形部段的材料去除部。在图6中与之相反，割线不实施成直线，而是实施成径向向内拱曲的底部。备选地，如在图7中所示出的那样，丝杠螺母周缘的材料去除同样可实现为带有垂直径向倾斜的壁和均匀的深度t的宽沟，由此，沟的底部构成圆弧。图8示出了对此的一种变型方案，其中处底部扁平地实施。与之相反，图9示出了多边形轮廓，其在一侧上不对称。这无须平行于多边形侧实现，而是同样可“通过角”实现，然而这在发明原理上无变化。优选地，凹部具有平坦的底部，该底部根据技术设计方案能构成相对于螺母体的周面环绕的、凹入的边缘图8或部分扁平地，即不带有边缘台阶地通入螺母体的圆柱形周面图5。凹部的深度应如此来选择，使得丝杠螺母体的疲劳强度不被危害。根据丝杠螺母体的壁厚，凹部的深度于是为十分之几毫米至几毫米。在本发明的一种改进方案中，凹部可具有多个在深度上的阶层，也就是说多个平面，其底面满足周面的上述条件，带有相应不同的相对于丝杠螺母纵轴线的半径或者作为上述形式的平面的阶梯。这些因此分层的面因此形成基本上呈阶梯状的漏斗。规定尺寸b和t同样可被应用到该设计方案形式上。作为第三设计步骤，现在将凹部如此地布置在周缘上，使得所述凹部降低由于滚珠转向机构所产生的不平衡度或如果这是不可能的仅尽可能少地提高不平衡度。通常，力传递元件自身须被放置在丝杠螺母的外侧上的在技术上经预定的位置处，在周缘的该位置处然而布置有凹部力作用面，该位置在一定范围中可自由选择。因此，那些已经能有助于减少不平衡度的放置自然是优选的。所有先前的考虑由此出发，即，转矩传递通过面状伸展的槽-带动件原理实现；槽和带动件形锁合地彼此接合。如下对于本领域技术人员而言是清楚的，即，因此凹部的被去除的体积完全或部分被力传递元件的材料填充且因此不用于补偿旋转不平衡度。然而这仅严格地适用于力传递元件49和丝杠螺母43由带有相同密度的材料构成的情况。如果丝杠螺母由钢制成而力传递元件由塑料制成，在所提及的体积中的密度差对于不平衡度补偿而言是重要的。相反的情况同样是可设想的，即，力传递元件由相比丝杠螺母更高密度的材料构成。因为力传递元件自身例如以被安置的齿轮的构造形式由于其旋转对称自身不提供偏离的惯性矩，力传递元件在不平衡度补偿的情形中可不被考虑。以该方式，作为第四设计步骤，考虑由所述力传递元件实现的通过所述力传递元件的材料对所述凹部的至少部分的填充。根据这些几何规定被定义为“作用面”和布置的表面凹部现在在第五设计步骤中被一直增大，直至不再可获得不平衡度的减少。优选地，凹部沿着丝杠螺母34、44的纵轴线被延长。因此实现一种材料去除部，该材料去处部不作为在丝杠螺母34、44与力传递元件39、49之间的作用面或者接触面被需要或者可供使用，而是优先用于不平衡度补偿。如果所述补偿措施不足以实现不平衡度补偿，在第六设计步骤中作为一个凹部的替代可设置有两个或多个这样的凹入的面，上述定尺寸规则设计步骤二同样适用于此。根据图5至8的上述实现方案选项在此可被组合。这些另外的凹部可以、然而不是必须用作用于力传递元件50的力导入位置，而是可设计成纯粹的用于不平衡度补偿的补偿元件。当例如单个凹部出于稳定性原因不被考虑或不存在这样大的整个的面可供使用时，这可以是要求的。优选地，在丝杠螺母体上的这样的面在周缘上侧向移动或沿着纵轴线移动。这样的面状的凹部的优点是，所述凹部仅不明显地削弱丝杠螺母的壁厚且尤其是不引起到滚珠丝杠的内部区域中的通孔。此外，所述凹部可理想地在带有用于滚珠转向机构的铣槽的夹紧部中从外部制成。为此可例如使用立铣刀。此外，动态不平衡度因此通过材料去除而非通过添加补偿重量来消除。本领域技术人员由本发明的教导出发可以不同的途径实现解决方案。借助于数字模拟模型可计算出丝杠螺母-力传递元件组合的惯性矩且测试不同的变型方案。上面所列举的设计步骤于是用作在计算或者模拟时框架参数。此外，通过在不同试样上的试验可在相应试验台上逐步确定优化。在此，上述设计步骤是优选的实现方案措施。在个别情况中，取决于规定可改变步骤的顺序，而不决定性地偏离本发明的基本思想。附图说明图1示出了滚珠丝杠10；图2在两个视图中示出了丝杠螺母体20；图3示出了由丝杠32和丝杠螺母34构成的滚珠丝杠30和用于力传递元件39的可能的位置构成的集合体；图4在横截面中示出了根据本发明的一种实施方案；图5至9在横截面中示出了力传递元件49的形锁合和力锁合地包围丝杠螺母44的重叠区域。具体实施方式图1示出了滚珠丝杠10，如在现有技术中已知的那样且在上面在“背景技术”部分所说明的那样。图2在两个视图中示出了丝杠螺母体20。左侧示出了凹部24、25，设置用于滚珠向回引导通道的开口。滚珠转向机构可被嵌入到这些开口中。凹部22、23用于补偿不平衡度。凹部23、24用于补偿在丝杠螺母20中的不平衡度。对该图同样在上面在“背景技术”的部分中进行过探讨。图3示出了包括由丝杠32和丝杠螺母34构成的滚珠丝杠30的集合体和用于力传递元件39虚线标记的可能的位置。可见，在该实施形式中，不仅用于滚珠转向机构的开口36、37而且凹部38被力传递元件39覆盖。在图4中在横截面中示出了根据本发明的一种实施方案。可见包括滚珠丝杠40的集合体，滚珠丝杠由丝杠42和丝杠螺母44构成。在丝杠与丝杠螺母之间的空隙中示出了滚珠43，滚珠转向机构处在截平面之外。如在丝杠螺母44的下边缘处可见的那样，凹部48等同于在图3中的空隙38被力传递元件49覆盖。力传递元件49在该位置处因此按照设计方案部分地填充空隙且因此部分补偿形成的材料损失。在图5-9中使用的截平面E同样被画出。图5至9在横截面中正好示出了力传递元件49的形锁合和力锁合地包围丝杠螺母44的那些重叠区域。丝杠42的位置被示出。丝杠42、丝杠螺母44和力传递元件49的比例是不按实际比例尺的，该图示被理解为草图。在图5中，凹部根据特征22、23、38、48实施成扁平的、平坦的、在横截面中可识别为圆形部段的削平部。该实施方案例如可通过平面的磨削或铣削、通过切削的加工工艺或冷成型来获得。宽度b经由与原有外轮廓的偏差来确定。材料去除的最大深度t径向由中轴线向外测得，作为在原有外轮廓与实际外轮廓的半径之间的最大差。在图6中，割线不实施成直线，而是实施成径向向外拱曲的底部。该宽度如在图5中那样测得，深度t又被定义为与原有外轮廓的最大径向偏差。备选地，同样如在图7中所示出的那样，材料去除可实现为带有垂直径向倾斜的壁和均匀深度t的宽沟，由此，沟的底部构成相对于中轴线具有恒定间距的圆弧。图8示出了对此的一种变型方案，其中底部相比之下附加被削平地扁平地实施。与之相反，图9示出了多边形轮廓此处六边形，该多边形轮廓在一侧上不对称。这无须平行于多边形侧实现，而是同样可“通过角”实现，这导致不规则的七边形。优选地，凹部具有平坦的底部，该底部按照技术设计方案能构成相对于螺母体的周面环绕的凹入的边缘图8或部分扁平地、即不带有边缘台阶地通入螺母体的圆柱形周面如在图5中那样。凹部的深度应选择成，使得丝杠螺母体的疲劳强度不被危害。根据丝杠螺母体的壁厚，凹部的深度于是为十分之几毫米至几毫米。本发明的在上述说明书中、在附图中以及在权利要求中所公开的特征不仅可单独地而且可以任意的、然而在技术上有意义的或者有利的组合对于本发明的实现而言是重要的。附图标记列表10、30、40滚珠丝杠12、42丝杠13螺母体14、34、44丝杠螺母15滚珠转向机构17开口20丝杠螺母体22、23凹部用于补偿不平衡度24、25凹部设置用于滚珠向回引导通道的开口43滚珠36、37开口38、48凹部39、49力传递元件

权利要求：1.滚珠丝杠30、40，包括：丝杠42；和丝杠螺母44，所述丝杠螺母同轴地至少部分包围所述丝杠42；和多个滚珠43，所述滚珠能在丝杠42与丝杠螺母44之间的间隙中环绕；和布置在所述丝杠螺母14的周面中的开口36、37中的滚珠转向机构15，以及力传递元件39、49，所述力传递元件形锁合地与所述丝杠螺母44连接，其特征在于，所述丝杠螺母34、44的周面具有至少一个凹部38、48，所述凹部如此来定尺寸和布置，使得所述凹部对于所述力传递元件39、49而言用作止挡或槽并且同时有助于所述丝杠螺母的不平衡度补偿。2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述凹部具有带有倒圆的角部的矩形的形状、扁平长孔的形状、圆形的或椭圆形的形状或者正方形凹部的形状。3.根据权利要求1-2所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述凹部具有平坦的底部，该底部带有相对于螺母体的周面环绕的、至少部分凹入的边缘，或所述凹部不带有边缘台阶地通入所述螺母体的圆柱形周面。4.根据权利要求1-3所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述凹部的径向测得的深度为十分之几毫米直至几毫米。5.根据权利要求1-4所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述凹部以阶梯式漏斗形式在深度上能具有多个阶层或平面。6.根据权利要求1-5所述的滚珠丝杠30、40，其特征在于，所述丝杠螺母34、44的周面具有至少一个另外的凹部，所述至少一个另外的凹部如此来定尺寸，使得所述至少一个另外的凹部有助于不平衡度补偿。7.根据权利要求1-6所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述凹部通过切削加工工艺、磨削或通过冷成型工艺来制造。8.用于补偿包括至少一个滚珠丝杠30、40和力传递元件39、49的集合体的不平衡度的方法，其中，所述滚珠丝杠30、40包括丝杠螺母和丝杠，该方法具有如下步骤：i.将作用面确定为丝杠螺母的表面的面区段，所述作用面用于在力传递元件与丝杠螺母之间传递所要求的转矩；ii.将作用面确定为面状的凹部38、48，使得所述凹部的最小宽度b是其最大的径向凹入深度t的至少3倍大小，其中，b在相对于旋转轴线的横截面平面中测得；iii.所述凹部在周缘上定向成，使得通过所述滚珠转向机构所产生的不平衡度被降低，或如果这不可能的话仅尽可能少地提高所述不平衡度；iv.考虑由所述力传递元件实现的通过所述力传递元件的材料对所述凹部的至少部分的填充；v.紧接着增大所述凹部，优选沿着所述丝杠螺母34、44的纵轴线增大所述凹部，直至无法再获得不平衡度的减少。vi.如果根据i-v的措施不足以获得经预定的不平衡度补偿，根据ii、iii和v的规定在丝杠螺母的表面上设置至少一个另外的凹部。

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