滚动螺杆的制作方法
专利名称：滚动螺杆的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种滚动螺杆，其主要为滚动螺杆的回流方式，该回流方式使螺杆螺帽内的滚动体能转向回流而完成循环滚动，让螺杆及螺帽彼此相互运动以传递动力。
背景技术：
一般螺杆的滚动体回流方式，通常可大致分为外循环回流方式、内循环回流方式及端塞回流方式等；其中外循环回流方式是于螺帽外接一管体连通滚动路径，使滚动体得完成回流，以进行无限循环运动；内循环回流方式则通常是于螺帽内径的螺纹上装设一具S形路径的转向单元连通相邻的两螺牙，使滚动体得完成回流，以进行无限循环运动；而端塞回流方式即是在螺帽的端面设置一连接螺纹与回流孔的L形转向路径，导引滚动体转向进入回流孔以完成回流循环。此三种回流方式的滚动体皆需跨越螺杆螺纹牙的牙峰高度，使滚动体在高于螺杆牙峰的位置回流，因此滚动体的滚动位置高度与回流位置高度有一位移差并非在同一高度完成回流，而容易造成回流时滚动体产生扭转的情形，使滚动体的运转不顺畅。
再者，就着螺杆滚动体的设计亦可分为单牙槽单列滚动的设计及单牙槽多列滚动的设计，但是其回流方式还是使用上述一般的滚动体回流方式，例如US6481305是单牙槽单列滚动的设计，而US5535638为单牙槽多列滚动的设计，两者皆使用外循环回流方式，此回流方式的滚动体进入管体而离开其滚动位置，沿着管体上移至螺帽外再导引回滚动位置完成回流动作，故此两种的滚动体设计亦同样容易造成回流时滚动体产生扭转的情形，使滚动体的运转不顺畅。
综合上述传统的回流方式当滚动体到达滚动路径的末端时，借着回流装置将滚动体导引离开滚动路径末端，使滚动体经过回流路径后再导引回滚动路径的头端进行滚动，而滚动体的扭转情形极易发生在滚动体离开及进入滚动路径的处。
本发明的滚动体回流时无须有高度的位移，亦即滚动体无须跨越螺杆螺纹牙的牙峰高度就能完成回流，具有较少转折点的优点可达到滚动体稳定滚动，并避免滚动体运转扰动或不确定的运动模式。
发明内容
本发明是研究一种应用于滚动螺杆的滚动体的回流设计而提出一种不同的回流设计，此回流设计特点滚动体回流时无须有高度的位移，亦即滚动体无须跨越螺杆螺纹牙的牙峰高度就能完成回流，具有较少转折点的优点可达到滚动体稳定滚动，并避免滚动体运转扰动或不确定的运动模式。
首先本发明将滚动体设计在与旋转轴中心等距离的位置完成负载滚动及回流滚动，由于滚动体是在螺杆及螺帽的螺纹牙间进行滚动，因此本发明将滚动体的负载及回流滚动皆设计在螺纹牙中。因此，在单一螺纹牙的牙槽内有两列滚动体滚动，一列是负载状态，另一列则是回流状态。
其次，为使两列不同滚动状态的滚动体彼此分隔，遂改变螺杆及螺帽的螺纹牙的对应关系，由传统螺杆从牙峰-牙峰及牙槽-牙槽的配置改设计为牙峰-牙槽及牙槽-牙峰的配置，亦即将螺杆的牙峰安置于螺帽的牙槽中，而相对的，螺杆的牙槽容置有螺帽的牙峰；滚动体设置于螺杆及螺帽相对应螺纹牙的牙峰-牙槽配置间，使得在单一牙槽内的两列滚动体可以不彼此影响，且朝不同方向运动。
再者，欲使单一牙槽内的两列滚动体的滚动路径连接成一完整连续循环路径，而在螺帽上设置有一回流单元，该回流单元具有一回转路径，以连接螺杆单一牙槽内的两列滚动体的滚动路径，使两列滚动体可于螺杆单一牙槽内完成回流循环运动。
另外，本发明回流单元的回转路径可设计成对称的平面回转路径，而最简单的对称回转路径为U形路径，使单一牙槽内的滚动体可直接作U形回转完成回流。此外，本发明的回流路径设计适用于球状滚动体(即滚珠)亦适用于柱状滚动体(即滚柱)。
为了方便进一步了解本发明的特征及技术内容，请详细参阅以下有关本发明的实施方式，然而此实施方式及图式仅供说明及参考用，而非用以对本发明做任何限制。
图1为本发明的螺杆与螺帽分解示意2为本发明滚动体在螺杆上的滚动路径示意3为本发明的螺帽剖面示意4为图1的回流单元细部详5为本发明螺杆及螺帽螺纹牙与滚动体配合的示意6为图5的另一实施例的示意7为图6的滚动体的详图主要组件符号说明10 螺杆11螺纹牙111 牙峰112 牙槽20 螺帽21螺纹牙211 牙峰212 牙槽22 回流通孔30回流单元31 回转路径32辅助块33 挡块40滚动体41 滚动体 42滚动体α 倾斜角度Di内径ψo大径Ri小径
L 高度具体实施方式
图1为本发明的螺杆与螺帽分解示意图；其中螺杆10外径具有一螺纹牙11其上套合有一螺帽20，螺帽20内径具有一螺纹牙21与螺杆10的螺纹牙11相配合，滚动体40则滚动于螺杆10及螺帽20彼此配合的螺纹牙11及21之间，而回流单元30插置于螺帽20的回流通孔22中，使滚动体40能以转向回流而完成循环运动。
图2为本发明滚动体在螺杆上的滚动路径示意图；其中螺杆10的螺纹牙11分为牙峰111及牙槽112两部分，而在螺杆10的相邻两牙峰111间的单一牙槽112内则形成有两列滚动体40滚动，且该两列滚动体40亦在同一牙槽112内完成回流循环运动。
图3为本发明的螺帽剖面示意图；其中滚动体40在螺帽20的螺纹牙21中形成两列，滚动于两相邻的牙峰211间的牙槽212内，借着回流单元30使螺帽20的牙峰211两侧的滚动体40的滚动路径可以彼此连接而转向回流以完成循环运动。
图4为图1的回流单元细部详图；其中的回流单元30与图1的螺杆10配合的端面上设有回转路径31，该回转路径31由辅助块32及挡块33形成为U形路径，以连接螺杆10单一牙槽112内的两列滚动体(未绘出)的滚动路径，使两列滚动体完成回流循环运动。其中的辅助块32为图3螺帽20的牙峰211的延伸，使滚动体转向顺畅；而挡块33则为滚动体原滚动路径的阻挡，以迫使滚动体转向回流。
图5为本发明螺杆及螺帽螺纹牙与滚动体配合的示意图；其中可知螺杆10的螺纹牙的牙峰111安置于相对应的螺帽20的牙槽212中，而螺帽20的螺纹牙的牙峰211安置于相对应的螺杆10的牙槽112中，使滚动体41、42由牙峰111及211所分开而成两列滚动于牙槽112及212中，此时牙槽112及212中之一列为无承受负载状态的滚动体41，另一列为承受负载状态的滚动体42，承受负载状态的滚动体42可藉回流单元(未绘出)转向回流成为无承受负载状态的滚动体41，因此滚动于牙槽112及212中的两列滚动体41及42为一完整循环滚动。
图6为图5的另一实施例的示意图；图7为图6的滚动体的详图；其中滚动体41、42同样由牙峰111及211所分开而成两列滚动于牙槽112及212中，其主要的差异在于滚动体41及42具有一倾斜角度α，而与滚动体41及42相接触的牙峰111及211也具有一倾斜角度α与滚动体41及42相配合，可使滚动体41及42的滚动更顺畅。图中所示内径Di为螺杆10的螺纹牙根径、大径ψo为滚动体41及42的大直径、小径ψi为滚动体41及42的小直径、高度L为滚动体41及42的高度，当滚动平顺且滚动体在螺杆上滚动360°时，滚动体所滚动的总圈数*滚动体圆周必须等于滚动体滚动于螺杆的圆周长度，故需满足(Di/ψi)＝[(Di+2L)/ψo]，由图7中可得知tanα＝[(ψo-ψi)/(2L)]，因此倾斜角度α＝tan-1[(ψo-ψi)/(2L)]。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
综上所述，本案不但在空间型态上确属创新，并能较习用的技术增进上述多项功效，应已充分符合新颖性及进步性的法定发明专利要件。
权利要求
1.一种滚动螺杆，包含螺杆、螺帽及滚动体，其螺杆外径具有一螺纹牙，螺帽套合于螺杆的外径上，螺帽呈中空状，其内径具有一与前述的螺杆的螺纹牙相配合的螺纹牙，前述螺帽的螺纹牙牙峰安置于相对应螺杆的螺纹牙牙槽中，前述的滚动体设置于前述的螺杆及螺帽相对应的螺纹牙的之间，在单一牙槽内形成有两列滚动体朝不同方向运动，而螺帽上设置有一回流单元，该回流单元具有一回转路径，以连接前述的两列滚动体的滚动路径，使前述的两列滚动体可于螺杆单一牙槽内完成回流循环运动。
2.根据权利要求1所述的滚动螺杆，其特征在于该滚动体为滚柱。
3.根据权利要求2所述的滚动螺杆，其特征在于该滚柱具α角度。
4.根据权利要求3所述的滚动螺杆，其特征在于该滚柱与螺杆的之间具有(Di/ψi)＝[(Di+2L)/ψo]。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的滚动螺杆，其特征在于该螺纹牙的牙峰具α角度，α＝tan-1[(ψo-ψi)/(2L)]。
6.根据权利要求1所述的滚动螺杆，其特征在于该回流单元的回转路径为U形路径。
全文摘要
本发明是关于一种滚动螺杆，该螺杆及螺帽的螺纹牙为牙槽－牙峰的配置，其特征在于单一螺纹牙的牙槽内有两列滚动体滚动，一列是负载状态，另一列则是回流状态。该回流单元设置于螺帽上，使单一牙槽内的滚动体可直接作U形回转完成回流。故本发明的滚动体回流时无须有高度的位移，亦即滚动体无须跨越螺杆螺纹牙的牙峰高度就能完成回流，具有较少转折点的优点可达到滚动体稳定滚动，并避免滚动体运转扰动或不确定的运动模式。
文档编号F16H25/22GK1737406SQ20041007401
公开日2006年2月22日 申请日期2004年8月31日 优先权日2004年8月20日
发明者杨创堡 申请人:上银科技股份有限公司
技术领域：
本发明是关于一种滚动螺杆，其主要为滚动螺杆的回流方式，该回流方式使螺杆螺帽内的滚动体能转向回流而完成循环滚动，让螺杆及螺帽彼此相互运动以传递动力。
背景技术：
一般螺杆的滚动体回流方式，通常可大致分为外循环回流方式、内循环回流方式及端塞回流方式等；其中外循环回流方式是于螺帽外接一管体连通滚动路径，使滚动体得完成回流，以进行无限循环运动；内循环回流方式则通常是于螺帽内径的螺纹上装设一具S形路径的转向单元连通相邻的两螺牙，使滚动体得完成回流，以进行无限循环运动；而端塞回流方式即是在螺帽的端面设置一连接螺纹与回流孔的L形转向路径，导引滚动体转向进入回流孔以完成回流循环。此三种回流方式的滚动体皆需跨越螺杆螺纹牙的牙峰高度，使滚动体在高于螺杆牙峰的位置回流，因此滚动体的滚动位置高度与回流位置高度有一位移差并非在同一高度完成回流，而容易造成回流时滚动体产生扭转的情形，使滚动体的运转不顺畅。
再者，就着螺杆滚动体的设计亦可分为单牙槽单列滚动的设计及单牙槽多列滚动的设计，但是其回流方式还是使用上述一般的滚动体回流方式，例如US6481305是单牙槽单列滚动的设计，而US5535638为单牙槽多列滚动的设计，两者皆使用外循环回流方式，此回流方式的滚动体进入管体而离开其滚动位置，沿着管体上移至螺帽外再导引回滚动位置完成回流动作，故此两种的滚动体设计亦同样容易造成回流时滚动体产生扭转的情形，使滚动体的运转不顺畅。
综合上述传统的回流方式当滚动体到达滚动路径的末端时，借着回流装置将滚动体导引离开滚动路径末端，使滚动体经过回流路径后再导引回滚动路径的头端进行滚动，而滚动体的扭转情形极易发生在滚动体离开及进入滚动路径的处。
本发明的滚动体回流时无须有高度的位移，亦即滚动体无须跨越螺杆螺纹牙的牙峰高度就能完成回流，具有较少转折点的优点可达到滚动体稳定滚动，并避免滚动体运转扰动或不确定的运动模式。
发明内容
本发明是研究一种应用于滚动螺杆的滚动体的回流设计而提出一种不同的回流设计，此回流设计特点滚动体回流时无须有高度的位移，亦即滚动体无须跨越螺杆螺纹牙的牙峰高度就能完成回流，具有较少转折点的优点可达到滚动体稳定滚动，并避免滚动体运转扰动或不确定的运动模式。
首先本发明将滚动体设计在与旋转轴中心等距离的位置完成负载滚动及回流滚动，由于滚动体是在螺杆及螺帽的螺纹牙间进行滚动，因此本发明将滚动体的负载及回流滚动皆设计在螺纹牙中。因此，在单一螺纹牙的牙槽内有两列滚动体滚动，一列是负载状态，另一列则是回流状态。
其次，为使两列不同滚动状态的滚动体彼此分隔，遂改变螺杆及螺帽的螺纹牙的对应关系，由传统螺杆从牙峰-牙峰及牙槽-牙槽的配置改设计为牙峰-牙槽及牙槽-牙峰的配置，亦即将螺杆的牙峰安置于螺帽的牙槽中，而相对的，螺杆的牙槽容置有螺帽的牙峰；滚动体设置于螺杆及螺帽相对应螺纹牙的牙峰-牙槽配置间，使得在单一牙槽内的两列滚动体可以不彼此影响，且朝不同方向运动。
再者，欲使单一牙槽内的两列滚动体的滚动路径连接成一完整连续循环路径，而在螺帽上设置有一回流单元，该回流单元具有一回转路径，以连接螺杆单一牙槽内的两列滚动体的滚动路径，使两列滚动体可于螺杆单一牙槽内完成回流循环运动。
另外，本发明回流单元的回转路径可设计成对称的平面回转路径，而最简单的对称回转路径为U形路径，使单一牙槽内的滚动体可直接作U形回转完成回流。此外，本发明的回流路径设计适用于球状滚动体(即滚珠)亦适用于柱状滚动体(即滚柱)。
为了方便进一步了解本发明的特征及技术内容，请详细参阅以下有关本发明的实施方式，然而此实施方式及图式仅供说明及参考用，而非用以对本发明做任何限制。
图1为本发明的螺杆与螺帽分解示意2为本发明滚动体在螺杆上的滚动路径示意3为本发明的螺帽剖面示意4为图1的回流单元细部详5为本发明螺杆及螺帽螺纹牙与滚动体配合的示意6为图5的另一实施例的示意7为图6的滚动体的详图主要组件符号说明10 螺杆11螺纹牙111 牙峰112 牙槽20 螺帽21螺纹牙211 牙峰212 牙槽22 回流通孔30回流单元31 回转路径32辅助块33 挡块40滚动体41 滚动体 42滚动体α 倾斜角度Di内径ψo大径Ri小径
L 高度具体实施方式
图1为本发明的螺杆与螺帽分解示意图；其中螺杆10外径具有一螺纹牙11其上套合有一螺帽20，螺帽20内径具有一螺纹牙21与螺杆10的螺纹牙11相配合，滚动体40则滚动于螺杆10及螺帽20彼此配合的螺纹牙11及21之间，而回流单元30插置于螺帽20的回流通孔22中，使滚动体40能以转向回流而完成循环运动。
图2为本发明滚动体在螺杆上的滚动路径示意图；其中螺杆10的螺纹牙11分为牙峰111及牙槽112两部分，而在螺杆10的相邻两牙峰111间的单一牙槽112内则形成有两列滚动体40滚动，且该两列滚动体40亦在同一牙槽112内完成回流循环运动。
图3为本发明的螺帽剖面示意图；其中滚动体40在螺帽20的螺纹牙21中形成两列，滚动于两相邻的牙峰211间的牙槽212内，借着回流单元30使螺帽20的牙峰211两侧的滚动体40的滚动路径可以彼此连接而转向回流以完成循环运动。
图4为图1的回流单元细部详图；其中的回流单元30与图1的螺杆10配合的端面上设有回转路径31，该回转路径31由辅助块32及挡块33形成为U形路径，以连接螺杆10单一牙槽112内的两列滚动体(未绘出)的滚动路径，使两列滚动体完成回流循环运动。其中的辅助块32为图3螺帽20的牙峰211的延伸，使滚动体转向顺畅；而挡块33则为滚动体原滚动路径的阻挡，以迫使滚动体转向回流。
图5为本发明螺杆及螺帽螺纹牙与滚动体配合的示意图；其中可知螺杆10的螺纹牙的牙峰111安置于相对应的螺帽20的牙槽212中，而螺帽20的螺纹牙的牙峰211安置于相对应的螺杆10的牙槽112中，使滚动体41、42由牙峰111及211所分开而成两列滚动于牙槽112及212中，此时牙槽112及212中之一列为无承受负载状态的滚动体41，另一列为承受负载状态的滚动体42，承受负载状态的滚动体42可藉回流单元(未绘出)转向回流成为无承受负载状态的滚动体41，因此滚动于牙槽112及212中的两列滚动体41及42为一完整循环滚动。
图6为图5的另一实施例的示意图；图7为图6的滚动体的详图；其中滚动体41、42同样由牙峰111及211所分开而成两列滚动于牙槽112及212中，其主要的差异在于滚动体41及42具有一倾斜角度α，而与滚动体41及42相接触的牙峰111及211也具有一倾斜角度α与滚动体41及42相配合，可使滚动体41及42的滚动更顺畅。图中所示内径Di为螺杆10的螺纹牙根径、大径ψo为滚动体41及42的大直径、小径ψi为滚动体41及42的小直径、高度L为滚动体41及42的高度，当滚动平顺且滚动体在螺杆上滚动360°时，滚动体所滚动的总圈数*滚动体圆周必须等于滚动体滚动于螺杆的圆周长度，故需满足(Di/ψi)＝[(Di+2L)/ψo]，由图7中可得知tanα＝[(ψo-ψi)/(2L)]，因此倾斜角度α＝tan-1[(ψo-ψi)/(2L)]。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
综上所述，本案不但在空间型态上确属创新，并能较习用的技术增进上述多项功效，应已充分符合新颖性及进步性的法定发明专利要件。
权利要求
1.一种滚动螺杆，包含螺杆、螺帽及滚动体，其螺杆外径具有一螺纹牙，螺帽套合于螺杆的外径上，螺帽呈中空状，其内径具有一与前述的螺杆的螺纹牙相配合的螺纹牙，前述螺帽的螺纹牙牙峰安置于相对应螺杆的螺纹牙牙槽中，前述的滚动体设置于前述的螺杆及螺帽相对应的螺纹牙的之间，在单一牙槽内形成有两列滚动体朝不同方向运动，而螺帽上设置有一回流单元，该回流单元具有一回转路径，以连接前述的两列滚动体的滚动路径，使前述的两列滚动体可于螺杆单一牙槽内完成回流循环运动。
2.根据权利要求1所述的滚动螺杆，其特征在于该滚动体为滚柱。
3.根据权利要求2所述的滚动螺杆，其特征在于该滚柱具α角度。
4.根据权利要求3所述的滚动螺杆，其特征在于该滚柱与螺杆的之间具有(Di/ψi)＝[(Di+2L)/ψo]。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的滚动螺杆，其特征在于该螺纹牙的牙峰具α角度，α＝tan-1[(ψo-ψi)/(2L)]。
6.根据权利要求1所述的滚动螺杆，其特征在于该回流单元的回转路径为U形路径。
全文摘要
本发明是关于一种滚动螺杆，该螺杆及螺帽的螺纹牙为牙槽－牙峰的配置，其特征在于单一螺纹牙的牙槽内有两列滚动体滚动，一列是负载状态，另一列则是回流状态。该回流单元设置于螺帽上，使单一牙槽内的滚动体可直接作U形回转完成回流。故本发明的滚动体回流时无须有高度的位移，亦即滚动体无须跨越螺杆螺纹牙的牙峰高度就能完成回流，具有较少转折点的优点可达到滚动体稳定滚动，并避免滚动体运转扰动或不确定的运动模式。
文档编号F16H25/22GK1737406SQ20041007401
公开日2006年2月22日 申请日期2004年8月31日 优先权日2004年8月20日
发明者杨创堡 申请人:上银科技股份有限公司
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