CN109073056A - 丝杠螺母、螺纹传动装置和用于制造丝杠螺母的方法 - Google Patents

Abstract

用于螺纹传动装置、尤其是没有滚珠循环的滚珠螺纹传动装置的丝杠螺母(2)，所述丝杠螺母构造为金属的改型件、尤其是板材件，其中，所述丝杠螺母(2)的套筒区段(6)通过非切削改型在其内侧具有螺纹道(9)并且在其外侧具有柱形的、光滑的外表面。

Description

丝杠螺母、螺纹传动装置和用于制造丝杠螺母的方法

技术领域

本发明涉及一种丝杠螺母，一种用于制造丝杠螺母的方法，以及一种带有丝杠螺母的螺纹传动装置。

背景技术

例如由DE 10 2013 207 618 A1已知一种丝杠螺母和对应的滚珠螺纹传动装置。所述滚珠螺纹传动装置具有滚珠轴承作为支撑轴承。

螺纹传动装置(也被称作螺旋传动装置)的组件原则上能够切削地或非切削地加工。原则上由DE 28 29 433 C2以及由DE 100 28 968 A1已知一种用于螺纹传动装置的板材件的应用。在这两种情况中，在各自丝杠螺母内侧构造的螺纹道(Gewindegang)的轮廓也在所述丝杠螺母的外侧可见。也就是说，该丝杠螺母由壁厚一致的板材构成。

发明内容

本发明基于以下任务：在实现高功能性的情况下特别经济地构型丝杠螺母的制造以及构型借助所述丝杠螺母工作的螺纹传动装置的制造。

根据本发明，该任务通过如下方式解决：一种带有权利要求1的特征的丝杠螺母，一种根据权利要求5的丝杠螺母的制造方法，以及一种包括根据本发明的丝杠螺母的、根据权利要求8的螺纹传动装置。以下与上述装置(也就是丝杠螺母和螺纹传动装置)相关的本发明的构型及优点也相应地适用于所述制造方法并且相反同样适用。

该丝杠螺母构造为金属的改型件、尤其是板材件，其中，丝杠螺母的柱形区域被称作套筒区段。在该套筒区段的内侧上构造螺纹道，所述螺纹道或者直接地、或者通过滚动体的中间连接与螺纹丝杠共同作用。相对于套筒区段以螺纹道形式形成轮廓的内侧，套筒区段的外表面光滑且是柱形。

丝杠螺母能够由金属的原材料、尤其是由例如条形的板材按下述步骤制造：

-由板材通过非切削的改型、尤其通过拉深来制造带有柱形外表面的坯件，所述坯件具有套筒区段，其中，柱形外表面的尺寸相应于之后的螺纹丝杠的外尺寸，

-通过非切削的改型、尤其通过内螺纹滚压法(Gewindefurchen)在不变地保持套筒区段的柱形外表面的情况下在坯件中成型螺纹道，所述螺纹道与螺纹丝杠共同作用。

代替拉深，原则上也能够通过冲挤(Fliesspressen)进行坯件制造，其中借助这种也非切削的方法优选制造不太薄壁的部件。在任何情况中，制成的丝杠螺母的套筒区段的平均壁厚优选与坯件的套筒区段的壁厚一致。

作为制造丝杠螺母的材料，优选具有直至1200N/mm²强度以及至少8％断裂伸长率的金属材料。

本发明出于下述考虑，通过非切削地制造螺纹能够实现各式各样的优点：原则上在生产时不会出现切屑；同时能够得到高的表面质量，其中，相对于切削的制造方法，通过材料的改型得到强度优点。

然而，改型的方法相比切削方法的缺点是更高的加工力和加工力矩。因此，在目前背景技术中只在实心部件时考虑通过螺纹成型、尤其是螺纹滚压来制造内螺纹。显然，由板材制成的丝杠螺母是这样的构件。

意外的是，尽管具有薄壁的构型，丝杠螺母中螺纹道的成型能够是可靠的。作为用于制造套筒状坯件的最初产品，在借助拉深制造丝杠螺母时优选使用能够作为带料提供的板材。在通过冲挤制造套筒状坯件的情况下，由实心材料、尤其线材出发，由所述材料成型所述坯件。

在通过非切削的改型(即拉深或者冲挤)制成坯件的套筒形状后，通过适合的工具、尤其是内螺纹滚压头(Gewindefurcher)在坯件的内侧成型尤其是滚珠运行轨的形式的螺纹道。这种成型通过在套筒状坯件的壁內部的材料挤压实现。在此，套筒状坯件的外轮廓优选被模具保持，使得套筒状坯件的材料不能向外挤。更确切地说，所述材料仅仅在工具的表面区段和套筒状坯件的内表面之间构成的自由空间内被挤压。通过滚压能够以这种方式产生螺纹道的被限定的肩高。同样地，通过螺纹成型的螺栓能够在丝杠螺母的内侧引入螺纹道。也考虑将不同形式的用于在套筒状坯件中制造螺纹道的方法组合，所述坯件用于继续加工成丝杠螺母。代替单道螺纹也能够在丝杠螺母中成型多道螺纹。至少一个螺纹道能够具有例如倒圆角的轮廓或梯形轮廓，其中，所述梯形轮廓尤其被选择用在没有滚动体的简单的运动螺纹的情况。

在优选的构型中，该至少一个螺纹道的平均深度相应于丝杠螺母的套筒区段的平均壁厚的至少20％以及至多50％。所谓的平均壁厚优选小于套筒区段的半径的四分之一。同时，套筒区段的平均壁厚优选相应于大于套筒区段的半径的十分之一。

根据一种有利的构型，套筒区段的一个端侧上一件式地贴靠有径向向外指向的法兰。该法兰例如可用于将丝杠螺母紧固在周围构件中或周围构件上，并且能够为此目的具有也能非切削地制造的孔。同样能够通过冲压制造法兰的精确的外轮廓。此外，丝杠螺母的轮廓能够例如通过压印制造。

代替法兰，套筒区段也能够具有径向向内指向的栏边(Bord)。同样能够实现丝杠螺母的下述实施方式：其中，套筒区段在一端侧转变为法兰并且在对置的端侧上转变为栏边。

在所有情况中，包括螺纹道以及必要时法兰和/或栏边的整个丝杠螺母一件式地通过改型的方法由板材、尤其是钢板材制成。

不依赖于丝杠螺母的单个螺纹道或多个螺纹道的几何构型，成型到套筒状坯件上的法兰的壁厚与套筒区段的平均壁厚的偏差优选不大于15％。尤其是法兰的壁厚能够与套筒区段的平均壁厚一致。这种对应的关系适用于向内指向的栏边的壁厚相对于丝杠螺母的柱形的通过螺纹道形成轮廓的套筒区段。

法兰的成型、栏边的成型以及螺纹道的成型原则上能够以任意顺序。在一种有利的实施方法中，首先由初始件、尤其是板材条的区段或线材的区段成型套筒状的部件，所述部件具有包括法兰和栏边的丝杠螺母的整体外轮廓，然而还不具有螺纹道。

该可选地成型到套筒区段上的栏边尤其适用于构成环状的中间件的贴靠面，所述中间件在螺纹传动装置的径向方向上相对丝杠螺母支撑螺纹丝杠。所述中间件优选成型为使得该中间件在丝杠螺母的螺纹道中形状配合地保持，所述中间件符合螺纹丝杠和丝杠螺母进而整个螺纹传动装置的轴向方向。此外，所述中间件还能够用于防止滚动体、尤其是滚珠从螺纹传动装置中脱出。所述中间件尤其适用于下述情况，在所述情况中螺纹传动装置构造为没有循环(rückfuehrungsfrei)的滚珠螺纹传动装置。

没有循环的滚珠螺纹传动装置理解为在丝杠螺母中没有滚珠循环的滚珠螺纹传动装置。与此相应的在这种构型中，丝杠螺母的套筒区段具有封闭的表面。该套筒区段的封闭的表面优选构造为完全柱形的，也就是没有与螺纹道相对应的槽结构。与此相应的，模具同样具有光滑的、柱形的表面，为了能够成型螺纹道，在制造过程中将套筒状坯件装入到所述模具中。

替代没有循环的滚珠导向部，滚珠螺纹传动装置能够构型为带有外转向或单转向。在最后提到的情况中，滚珠仅仅在螺纹道的唯一螺旋中滚动，以便在此在同一螺旋中循环。为此目的，在丝杠螺母的壁中装入多个循环元件到凹进部中，所述凹进部能够通过例如冲压产生。所述冲压优选在丝杠螺母的软的、也就是还未经硬化的状态中进行。同样地，在经硬化的丝杠螺母中能够通过钻孔产生凹进部，转向件能够装入到所述凹进部中。另外，丝杠螺母的外表面在这些情况下完全是光滑的并且没有中断。

同样如螺纹传动装置的丝杠螺母，所述螺纹传动装置的螺纹丝杠也能够通过改型的、即非切削的方法制造。为此尤其考虑下述方法：其中，工具在轴的外表面上滚动，由所述轴成型丝杠。在此，能够得到丝杠的、工具的或两个部件的旋转。丝杠或者涉及实心的部件、或者涉及管形的部件。

尤其是在丝杠螺母直接地、也就是无滚动体地与螺纹丝杠共同作用的情况下，这两个部件中的一个能够设有减小摩擦的涂层，或者一起由一种考虑摩擦特性的低廉的材料(例如有色金属)制成。

在螺纹传动装置运行时，或者丝杠螺母、或者螺纹丝杠作为旋转的部件起作用，同时另一部件仅仅直线运动。如果滚动体、尤其是滚珠在螺纹传动装置中在丝杠螺母和螺纹丝杠之间滚动，然而却没有滚动体循环，则所述螺纹传动装置尤其适用于带有小的调节行程的调节装置。例如用于内燃机的排气循环的装置中的调节装置。

为了实现或改善螺纹道作为滚珠运行轨的能力，能够对丝杠螺母进行热处理。热处理后整个丝杠螺母能够用塑料注塑包封，其中，塑料注塑包封部具有例如齿结构，所述齿结构能够借助齿带实现丝杠螺母的驱动。同样能够实现丝杠传动装置的下述实施方式：丝杠螺母直接地、也就是无传动装置地电动机式地被驱动。

附图说明

下面根据附图详细阐明本发明的实施例。在此示出：

图1在剖开的立体视图中的螺纹传动装置，

图2在制造过程中的根据图1的螺纹传动装置的丝杠螺母，

图3在示意性剖示图中的丝杠螺母的细节。

具体实施方式

图1示出一种螺纹传动装置1，也就是滚珠螺纹传动装置，所述螺纹传动装置包含丝杠螺母2以及螺纹丝杠3。丝杠螺母2是由钢板材制成的一件式板材件，螺纹丝杠3是钢管。滚珠作为滚动体4在螺纹丝杠3和丝杠螺母2之间滚动。此外，环形的中间件5处于螺纹丝杠3和丝杠螺母2之间，所述中间件的横截面适配于丝杠螺母2和螺纹丝杠3的轮廓。也用作弹簧的支撑部的中间件5贴在径向向内指向的栏边7上，所述栏边在端侧上限界丝杠螺母2的柱形的、以6标记的套筒区段。

在套筒区段6的对置的端侧上，该套筒区段转变为径向向外指向的法兰8。在未示出的方式中法兰8能够设置有紧固孔。

根据图2，丝杠螺母2的制造如下阐明：由板材通过拉深而制造的坯件装入到模具10中，从而使得套筒区段6的柱形的外壁完全面式地贴靠在模具10的内壁上，所述坯件的外轮廓已经相应于丝杠螺母2的外轮廓，然而内侧仍是光滑的。同样地，法兰8以及栏边7贴靠在模具10上。借助未示出的工具，在丝杠螺母2的套筒区段6中上产生以9标记的螺纹道。

接下来，该丝杠螺母2作为整体进行热处理，尤其为了改善作为滚动体运行面的螺纹道9的适用性。在这种经硬化的状态中，丝杠螺母2能够无需进一步加工步骤地用于螺纹传动装置1的组装。替代地，在未示出的方式中套筒区段6的柱形的外表面能够借助塑料围罩注塑包封，所述塑料围罩的外表面构造为齿轮廓，以实现借助齿轮或齿带驱动丝杠螺母2。

如丝杠螺母2一样，螺纹丝杠3也能够通过改型的方法制造。为此目的，螺纹丝杠3套在未示出的心轴上，接着通过作用在螺纹丝杠3的外表面的工具进行加工。

螺纹传动装置1是没有滚珠循环的滚珠螺纹传动装置。为了防止滚动体4从螺纹传动装置1掉出，能够在丝杠螺母2的、法兰8所在的这一侧类似于中间件5地布置未示出的环形封闭件。在螺纹传动装置1运行时，替代于丝杠螺母2的旋转能够设置螺纹丝杠3旋转，其中，在这种情况中能移动的丝杠螺母2以未示出的方式防止扭转。

图3用于说明丝杠螺母2的尺寸关系。套筒区段6的半径标记为r。R标记丝杠螺母2的对称轴线，所述对称轴线与螺纹传动装置1的旋转轴线相同。套筒区段6具有平均壁厚W，所述平均壁厚小于所述半径r的25％。螺纹道9的以T标记的深度大于丝杠螺母2的套筒区段6的平均壁厚W的20％但小于其50％。

附图标记列表

1 螺纹传动装置、滚珠螺纹传动装置

2 丝杠螺母

3 螺纹丝杠

4 滚动体、滚珠

5 中间件

6 套筒区段

7 栏边

8 法兰

9 螺纹道

10 模具

r 丝杠螺母的半径

R 旋转轴

T 螺纹道的深度

W 平均壁厚

Claims (10)

1.一种丝杠螺母(2)，所述丝杠螺母构造为金属的改型件，其中，所述丝杠螺母(2)的套筒区段(6)在其内侧具有螺纹道(9)并且在其外侧具有柱形的外表面。

2.根据权利要求1所述的丝杠螺母(2)，其特征在于，所述螺纹道(9)具有深度(T)，所述深度相当于所述套筒区段(6)的平均壁厚(W)的最少20％并且最多50％。

3.根据权利要求1或2所述的丝杠螺母(2)，其特征在于，所述套筒区段(6)具有平均壁厚(W)，所述平均壁厚小于所述套筒区段的半径(r)的四分之一。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的丝杠螺母(2)，其特征在于，在所述套筒区段(6)的端侧成型上径向向外指向的法兰(8)和/或径向向内指向的栏边(7)。

5.一种用于制造丝杠螺母(2)的方法，所述方法有以下步骤：

·通过拉深由板材制造带有柱形外表面的坯件，所述坯件具有套筒区段(6)，

·在保持所述套筒区段(6)的柱形外表面的情况下通过非切削的改型在坯件中成型螺纹道(9)，所述螺纹道设置用于与螺纹丝杠共同作用。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述螺纹道(9)通过内螺纹滚压法成型。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在所述螺纹道(9)的成型前，将径向向外指向的法兰(8)成型到坯件的一个端侧上并且将径向向内指向的栏边(7)成型到对置的端侧上，其中，所述法兰(8)的壁厚以及所述栏边(7)的壁厚与所述套筒区段(6)的平均壁厚(W)的偏差不大于15％。

8.一种螺纹传动装置(1)，其包括根据权利要求1所述的丝杠螺母(2)以及与所述丝杠螺母共同作用的螺纹丝杠(3)。

9.根据权利要求8所述的螺纹传动装置(1)，其特征在于，所述螺纹传动装置构造为无循环的滚珠螺纹传动装置。

10.根据权利要求8所述的螺纹传动装置(1)，其特征在于，所述螺纹传动装置构造为带有单转向或外转向的滚珠螺纹传动装置。