[發明專利]具有滾珠軸承花鍵的線性致動器

無效

• 申請號: 201010584848.5
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN102155524A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: R·A·希默爾曼
• 申請（專利權）人: 哈米爾頓森德斯特蘭德公司
• 主分類號: F16H25/22
• 分類號: F16H25/22;F16H25/24;F16C29/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝

技術領域

本文公開的主題大致涉及線性致動器領域。

背景技術

線性致動器是設計成向物體提供力和線性位移的機械。線性致動器可包括機電致動器（EMA），其中，該致動器由電動機供給動力。EMA提供比液壓或氣動線性致動器更高的效率，同時消除與液壓致動系統中所用的液壓流體有關的火災和泄露問題。

線性致動器可包括滾珠絲杠致動器，其中，電動機給旋轉的滾珠軸承絲杠（或滾珠絲杠）供以動力。滾珠絲杠致動器通過平移螺母經由螺旋滾珠滾道而將來自旋轉的滾珠絲杠的旋轉運動轉換成線性運動。滾球絲杠旋轉時，與滾珠絲杠嚙合的平移螺母受到限制而不轉動，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而轉動，滾珠絲杠致動器需要反作用與旋轉的滾珠絲杠有關的力矩。反作用該驅動力矩最簡單的方式是利用與致動器負載有關的結構。滾珠絲杠致動器通常用于被移動物體用關節連接在具有預定路徑的結構上的應用；這種結構可用于禁止平移螺母的旋轉。但是，在一些應用中，滾珠絲杠致動器可能無法將力矩反作用到母結構中。在這種應用中，可將力矩反作用元件，例如外部力矩反作用連桿機構或力矩反作用花鍵（spline）結合到致動器內。在致動器可能未結合外部力矩反作用連桿機構（例如，因為包裝限制的緣故）的應用中，可采用力矩反作用花鍵。力矩反作用花鍵包括位于致動器的靜止與平移元件之間的滑動界面，其容納平移元件的平移同時反作用來自旋轉元件的力矩。但是，與力矩反作用花鍵的滑動界面有關的滑動摩擦從系統中吸收能量，減少致動器的整體效率。力矩反作用花鍵還會因滑動摩擦而受到相對高的磨損。

發明內容

根據本發明的一個方面，一種線性致動器包括：滾珠絲杠，所述滾珠絲杠被構造成旋轉；與所述滾珠絲杠嚙合的螺母，所述螺母被構造成響應于所述滾珠絲杠的旋轉而線性平移；以及集成到所述螺母內的滾珠軸承花鍵，所述滾珠軸承花鍵包括多個滾珠軸承，其中所述滾珠軸承花鍵被構造成反作用來自所述滾珠絲杠的旋轉的力矩。

根據本發明的另一個方面，一種滾珠軸承花鍵被集成到線性致動器的平移螺母內，所述滾珠軸承花鍵包括多個滾珠軸承，其中，所述滾珠軸承花鍵被構造成反作用來自與所述平移螺母嚙合的滾珠絲杠的旋轉的力矩。

本發明的其它方面、特征和技術將從以下說明并聯系附圖而變得更加明顯。

附圖說明

現參照附圖，其中在幾個圖中相同的元件被標以相同的附圖標記。

圖1示出包括滾珠軸承花鍵的線性致動器的實施例。

圖2示出包括滾珠軸承花鍵的線性致動器的實施例的剖面。

具體實施方式

提供包括滾珠軸承花鍵的線性致動器的實施例，以下將詳細說明示例性實施例。

滾珠軸承花鍵可被結合到線性滾珠絲杠致動器的平移元件（或螺母）內。滾珠軸承花鍵包括保持多個滾動元件（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載的作用，同時以相對低的摩擦反作用滾珠絲杠力矩，由此提高致動器的效率。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載路徑的滾珠軸承回到負載路徑的入口而允許滾珠軸承在座圈內再循環，從而允許滾珠軸承花鍵在無限沖程（stroke）上運行。

圖1示出包括滾珠軸承花鍵的線性致動器100的實施例。線性致動器100包括與平移螺母103嚙合的旋轉的滾珠絲杠101。滾珠絲杠101在一些實施例中可由電動機供給動力。滾珠軸承花鍵102a和102b集成到平移螺母103中，并包括多個滾珠軸承。滾珠軸承花鍵102a和102b反作用與滾珠絲杠101的旋轉有關的力矩，迫使平移螺母103在箭頭104所指的線性方向上響應于滾珠絲杠101的旋轉而移動。滾珠軸承花鍵102a和102b只是為說明性目的而示出；線性致動器可包括任何合適數量和結構的滾珠軸承花鍵。