用于线性致动器的螺母、致动器和制造方法与流程

本发明涉及一种线性致动器。更具体地，本发明涉及一种包括相互协作以提供线性运动的螺杆和螺母的线性致动器。本发明涉及一种提供致动器的润滑的方法。特别是，本发明涉及一种配置成以无维护操作的方式接收螺杆的操作螺母。

背景技术：

线性致动器是由转动运动产生线性运动的机械装置。主要有两种类型的这样的线性致动器。第一类型包括转动螺杆和线性运动螺母。第二类型包括转动螺母和线性运动螺杆。螺杆或螺母可通过传统的电马达操作。线性致动器用于机床和工业机械、千斤顶、诸如硬盘驱动器和打印机的计算机外设、阀和缓冲器、高电压开关设备以及需要线性运动的许多其他领域。

术语螺杆或心轴应该理解为螺纹杆、销、轴或管，其用作旋转的轴线或其他物体绕其旋转的轴线，从而实现线性运动。螺杆和螺母的螺纹分别彼此啮合接合。心轴将马达产生的动力转换成线性给进速率和给进力。

公知的是许多线性致动器能够传递很大的力。但是，这些致动器涉及油脂或诸如特氟龙的涂层，以降低摩擦。这些涂层在诸如砂或金属碎屑的小颗粒会粘接到涂层的严酷环境中是麻烦的。如果这些颗粒占据螺杆和螺母之间的空间，将出现快速磨损或破坏。除此之外，油脂和涂层经过一段时间需要维护以保持低摩擦的性能。在应对高压力时，螺杆和螺母之间没有维护的操作和低摩擦是至关重要的。

涂覆特氟龙的螺杆不能应对很大的力，并且特别是不能应对高接触压力。塑料螺母通常具有高摩擦，造成高温。高温的结果可以是材料性能的严重磨损或退化。包括用于防污的柔性波纹管的被封装螺杆由于空间需求增加而具有有限的应用。对于功能和磨损来说，被封装的系统也难以得到检查。

石墨是良好的固体润滑剂，已知的是将其添加到由黄铜或铜合金制成的轴承内。石墨的固体栓塞被径向插入基部材料的孔内。这种材料的螺杆或螺母的制造是繁琐的。由于螺杆螺纹可以被轴向处理，该螺纹会被径向对准的石墨栓塞中断。因此，螺纹部分会含有基部材料，但是螺纹的其他部分含有单纯石墨。单纯石墨不能应对很大的力。

在cn202612517中，用于螺母和螺杆驱动机构的自动润滑装置是之前已知的。该机构的目的在于克服现有技术机构的缺陷，并提供具有润滑效果的简单维护的螺母-螺杆驱动机构。

已知机构由石墨螺母、挡板、驱动螺母和导螺杆构成。石墨螺母、挡板和驱动螺母被刚性连接以使石墨螺母夹持在挡板和驱动螺母之间。石墨螺母和驱动螺母同步运动。

自动润滑装置还包括安装在石墨螺母上的扭转弹簧。该装置通过依赖于螺母-螺杆驱动机构的自运动来实现润滑动作。该装置据说没有维护，并由具有很少机构部件的简单结构构成。该装置还据说便于维护，同样还据说能够没有维护。

由已知装置可以最佳地理解到，驱动螺母应对力，而石墨螺母应对润滑。由于它们在轴向上彼此附接，组装螺母的整个长度会变得可观。螺母的组装长度减小了装置的动作长度。由附图还可理解到，螺杆具有两条螺纹，但是石墨螺母只能润滑它们中的一个。对于多条螺纹的螺杆-螺母应用的润滑来说，由于驱动螺母和石墨螺母都必须具有等于螺杆的所有多条螺纹的长度，螺母的整个长度增加。弹簧的应用表明石墨被推靠螺杆。石墨螺母的磨损因此大于驱动螺母的磨损。这不能形成没有维护的解决方案。在石墨螺母已经磨损时，它必须更换，而不管驱动螺母是否磨损。

自润滑和没有维护的致动器需要润滑成为原始螺杆或螺母材料的一体元素。在将来的任何时刻，不必需要另外的润滑，而不管致动器的寿命。为了实现真正的自润滑，润滑不能是添加的。致动器在其设计寿命之前不能损坏。因此，润滑必须在致动器的整个寿命期间保持成为致动器的一部分，而不需要外界维护。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于寻求改善自润滑的线性致动器的方式。

根据本发明，通过其特征在于独立权利要求1的特征的用于线性致动器的操作螺母或其特征在于独立权利要求8的步骤的方法来实现这些目的。优选实施方式在从属权利要求中描述。

根据本发明，螺杆-螺母致动器的螺母包括在螺母的螺纹区域中部分暴露的至少一个细长石墨构件。细长石墨元件相对于螺母的螺纹孔轴向定向。在一种实施方式中，螺母包括多个细长石墨元件。

在本发明的一种实施方式中，石墨元件包括固体石墨。在一种实施方式中，螺母包括将固体石墨杆插入其中并固定的多个孔口。在一种实施方式中，孔口填充包含石墨的复合物。在一种实施方式中，细长石墨元件的定位和固定在一个或多个螺纹加工之前进行。这造成石墨在螺纹内暴露，使得石墨元件的部分将成为螺纹本身的部分。

由于润滑材料连续转移到螺纹的啮合表面，提供自润滑的致动器。根据本发明，这种转移的过程将石墨薄膜形成到螺纹上。石墨薄膜提供螺纹的润滑，并降低螺杆长度上的摩擦。

根据本发明，石墨元件在螺母的螺纹区域内的暴露部分将通过石墨尘埃的薄涂层来提供啮合螺杆的润滑。螺杆的螺纹翼部的表面将接触螺母的螺纹翼部表面。在螺杆转动的同时，螺杆螺纹的表面将经历沿着部分包含石墨区域的螺母螺纹的接触路径。由于转动，石墨的小颗粒将从暴露的石墨区域剥落并涂抹在螺纹上。因此，螺母和石墨杆的材料将在致动器寿命期间一起磨损。

在本发明的一种实施方式中，包含石墨的孔口在螺纹孔加工之前制成。在一种实施方式中，多个细长石墨元件配置成圆形图案，在圆形图案的中心，加工螺纹孔。通过确定螺纹区域中石墨杆的尺寸和暴露，可以构造润滑区域的许多变型。螺母材料可以是任何类型的固体材料，诸如塑料或金属。优选地，为了实现足够强度，使用黄铜复合物和不锈钢。可以使用任何类型的螺纹型廓，诸如梯形型廓和方形型廓。

根据本发明，细长石墨元件被定位成使其变成待加工的螺杆螺纹的部分。在一种实施方式中，细长石墨元件的横截面大于螺纹的深度。在此实施方式中，石墨元件的纵向部分将作为背骨延伸穿过整个螺母。其他部分将成为螺纹的部分。在一种实施方式中，细长石墨元件通过胶固定。但是，如果石墨元件变得松动，它也可通过背骨保持就位。在本发明的一种实施方式中，接触石墨元件的最内侧部分的直径大于螺纹的最内侧直径。这造成螺纹的最内侧部分由基部材料连续地形成。润滑性能和强度性能的平衡因此通过选择细长石墨元件的位置和横截面来设计。

根据本发明的螺母可以用于两种类型的线性致动器。因此，本发明的螺母可用于具有转动螺杆的线性致动器以及具有转动螺母的线性致动器。

在本发明的第一方面，该目的通过用于线性致动器的操作螺母实现，操作螺母包括用于接收螺杆的螺纹孔，其中螺母包括在螺纹区域中部分暴露并构成螺纹的部分的至少一个细长石墨元件。在一种实施方式中，石墨元件在围绕螺纹孔的圆形中轴向对准。在一种实施方式中，石墨元件包括浸渍油。在一种实施方式中，石墨元件包括固体石墨棒。在一种实施方式中，石墨元件包括石墨的复合物。在一种实施方式中，螺母的螺纹包括梯形形式。

在本发明的第二方面，该目的通过制造用于线性致动器的操作螺母的方法来实现，其中提供固体材料的螺母主体，在围绕螺母主体内的预定螺纹孔的圆形中配置多个孔口，使得孔口将在预定孔的螺纹孔内部分暴露，孔口填充石墨，并且在该圆形内加工螺纹孔。另外，该方法包括将石墨浸渍油。

附图说明

本领域普通技术人员将结合附图从随后的详细描述中更加理解本发明的其他特征和优点，附图中：

图1是根据本发明的操作螺母的三维视图，

图2是待处理的操作螺母的主体，以及

图3是包括根据本发明的螺母的线性致动器。

具体实施方式

用于接收根据本发明的线性致动器的未示出螺杆的操作螺母1在图1中示出。在所示的实施方式中，螺母包括围绕螺纹孔2的杆3形式的九个细长石墨元件。螺母还包括用于转换运动的第一致动器肩部4和第二致动器肩部5。石墨杆平行于螺纹孔配置，并使得杆的部分作为螺母的螺纹的部分。因此，石墨的杆的部分在螺纹凸脊的两侧暴露。

在本发明的一种实施方式中，孔7被首先处理。孔具有内直径2a,内直径2a随后将变成待加工的螺纹的内直径。待加工的螺纹将包括外直径2b，外直径2b在所示实施方式中定位在进入石墨杆的中途。内直径和外直径之间的区域将因此变成螺纹区域9。在螺纹随后加工时，杆的部分将因此成为螺纹本身的部分。通过使石墨杆变成螺纹的部分，不仅可以实现足够的润滑，而且将杆的其他部分用作背骨。因此，被处理的杆将看起来像具有作为螺纹的部分的齿的带齿齿条。杆的所有螺纹部分将通过背骨保持在一起。

根据本发明，杆的任何位置都是可以的，只要杆的部分包含在螺纹内即可。在本发明的一种实施方式中，接触杆的最内侧部分的假想圆8将定位在内螺纹直径2a和外螺纹直径2b之间。

螺母可具有任何数量的螺纹。螺母的轴向长度通过螺母材料的强度和螺纹圈数来确定。优选地，螺母包括例如六圈的单条螺纹。螺母可包括任何数量的细长石墨元件。石墨元件可包括杆或丸粒，其被粘接到螺母的主体。石墨元件的直径可以是2-3毫米。优选地，杆的直径大于螺纹的深度。在制造螺纹孔之后，细长石墨元件变成螺纹的部分。用于石墨杆的孔口在围绕待加工的螺纹孔的圆形内配置。在杆牢固粘接到螺母时，具有梯形螺纹的孔可以在石墨元件圆形内侧加工。石墨元件的位置被选择成使得元件的部分在螺纹内暴露。螺母主体和石墨杆两者接着通过相同的螺纹加工工具处理。围绕每个螺纹旋转留下的是多个暴露的石墨丸粒。

石墨可被浸渍油，以实现更好地粘接到表面但不容易洗掉的薄膜。因此，在螺母和螺杆的滑动表面在相对转动中运动时，浸渍石墨的薄涂层将留在表面上。如果螺母磨损，石墨的表面也将以相同速率磨损，因此提供并保持石墨涂层。

包括根据本发明的螺母1的线性致动器在图2中示出。螺母包括公共肩部4并能够转动地配置在致动器螺杆6上。

虽然是有利的，本发明的范围不通过给出的实施方式限制，也可包括本领域普通技术人员显而易见的实施方式。例如，可以使用塑料螺母。细长石墨元件可以具有任何尺寸和横截面。可以在螺母中使用任何数量的螺纹。对于较快的操作，可以使用两条或三条螺纹。石墨杆将始终暴露于每条螺纹中并构成螺纹的部分。具有同样的效果，细长石墨元件可以定位在螺杆中。同样，螺纹的加工可以在插入石墨元件之前进行。