组件10还包括滚动轴承60至64, W引导反转滚柱丝杠机构 的螺母28的转动。滚动轴承60至64沿径向安装在螺母28的外表面与壳体的阶梯孔18a之间。 滚动轴承60至64沿径向安装成与螺母28的外表面和壳体的阶梯孔18a的大直径部分接触。 在所公开的示例中，滚动轴承60至64是推力角接触滚珠轴承，并且设置成沿轴向彼此接触。 保持环66固定在螺母28的外表面上且沿轴向抵靠着滚动轴承60。沿轴向在相反侧上，滚动 轴承64沿轴向安装成紧贴着沿径向向所述螺母的外表面外延伸的螺母28的凸缘28a。凸缘 28a沿轴向定位在螺母的轴向端部。
[0038] 输入构件20包括安装在螺母28上的连接套筒(adapter sleeve)70和固定到所述 套筒的手轮72。套筒70包括:环形轴向部70曰，其通过任何适当的装置例如通过螺纹固定到 螺母的凸缘28a;径向部70b，其沿径向向所述轴向部70a内延伸并且沿轴向抵靠着螺母的端 部；W及销70c，其沿轴向从所述径向部70b向外突出且手轮72固定在其上。密封装置(未标 记)设置在套筒的轴向部分70a与壳体18的孔之间。
[0039] 当操作者施加转矩于手轮72上时，该转矩被传递到连接套筒70,然后传递到反转 滚柱丝杠机构的螺母28。由于螺母28的旋转，滚柱32自行围绕丝杠24旋转，并且沿轴向移动 W及另外在螺母28中旋转。滚柱32由设置在丝杠上并且与滚柱的齿轮齿晒合的外齿轮44、 46旋转地引导。滚柱32和丝杠12都是沿轴向或纵向可移入螺母28。因此，手轮72的旋转运动 被转换成阀口的阀杆16的轴向运动。
[0040] 为了避免反转滚柱丝杠机构22受到阀口上的流体压力下的反向驱动，滚柱32与螺 母28之间的接触直径始触(W毫米为单位)被有利地定义为：
[0042] 其中L对应于反转滚柱丝杠机构的导程，W及
[0043] 其中O对应于确定的非反向驱动因子，其被选择为从0° <〇含1°。导程是每个转动 的轴向行程。所述接触直径等于滚柱32相接触的螺母的螺纹齿腹的直径。
[0044] 采用滚柱32和螺母28之间的运种接触直径始触，反转滚柱丝杠机构22的间接效率 等于零或非常接近零。间接效率限定将丝杠24的平移转换成螺母28的旋转所需的轴向负 荷。机构22是不可逆的，即使最优和最小内部摩擦被创建在所述机构和/或组件中。
[0045] 如前面所指出，非反向驱动因子?大于0°和小于或等于1°。采用小于或等于0.4° 的非反向驱动因子O，确保防止反转滚柱丝杠机构22的反向驱动。因此，在受到施加在阀杆 16及丝杠24上的流体压力下，机构22不是可逆的或反向驱动的。由流体施加的力不被转化 成螺母28的旋转。
[0046] 采用大于0.4°且小于或等于0.5°的非反向驱动因子O，反转滚柱丝杠机构22的间 接效率非常接近于零，并且获得防止反转滚柱丝杠机构22的反向驱动，其中内部摩擦被创 建在所述机构中，其产生的制动转矩防止螺母28在由丝杠24上的流体施加的轴向负荷下旋 转。采用大于0.5°且小于或等于1°的非反向驱动因子O，同样可W获得防止反转滚柱丝杠 机构22的反向驱动，其中内部摩擦被创建到所述机构和/或组件10中。
[0047] 由于如前面所定义的接触直径始触，可能在闽阀的阀体上预见不到平衡系统比如 平衡杆来避免机构22的反向驱动。
[0048] 优选地，对于与表面阀口 W及与海底阀口一起使用的阀操作器组件10来说，反转 滚柱丝杠机构22的导程可W分别为从2至6毫米和从2至20毫米。丝杠螺纹的头数可W有利 的是从1至5,优选的是等于3。优选地，螺母螺纹的头数等于丝杠螺纹中的一个。优选地，每 个滚柱36的外螺纹只有一个头。
[0049] 滚柱32与丝杠24之间的接触直径啦触(W毫米为单位)被有利地定义为：
[0051 ] 其中N对应于丝杠螺纹的头数，
[0052] 其中L对应于反转滚柱丝杠机构的导程(W毫米为单位），W及
[0053] 其中O对应于所述确定的非反向驱动因子。所述接触直径等于滚柱32相接触的丝 杠的螺纹齿腹的直径。
[0054] 本发明是基于用于闽阀的阀操作器组件而示出的，包括反转滚柱丝杠机构，具有 连接到闽阀阀杆的丝杠和连接到输入构件的螺母。可替代地，丝杠可W连接到输入构件，螺 母连接到阀杆。阀操作器组件还可W与其它阀比如控制或调节阀或节流阀一起使用。所公 开的运种反转滚柱丝杠机构还可W用于反向驱动要被避免的其它应用中，例如比如升降 机、电梯、工作台、升降系统等。在运种情况下，滚柱与螺母之间的接触直径始触和滚柱与丝 杠之间的接触直径ds触与前面所定义的一个是相同的。反转滚柱丝杠机构的导程可W是例 如0.5至20毫米。螺纹的头数可W有利的是从1至10,优选的是从2至6,更特别的是从2至4。 优选地，螺母螺纹的头数等于丝杠螺纹中的一个。优选地，每个滚柱36的外螺纹可W仅具有 一个头。
[0055] 本发明还可W应用于其它类型的滚柱丝杠机构，比如标准行星滚柱丝杠机构，其 中滚柱相对于丝杠与螺母沿轴向一起移动，或标准再循环滚柱丝杠机构或反向再循环滚柱 丝杠机构，其中滚柱包括凹槽，该凹槽中接合有丝杠及螺母的螺纹并且相对于所述螺钉和 螺母沿轴向移动。在运=种情况下，如前面所定义的接触直径始触设置在滚柱和丝杠之间， 而不是在滚柱和螺母之间。在运些滚柱丝杠机构中，为了防止反向驱动，滚柱和丝杠之间的 接触直径始触被定义为：
[0057] 其中L对应于所述机构的导程，W及
[0058] 其中0对应于如前面所定义的所述确定的非反向驱动因子。例如，对于标准行星 滚柱丝杠机构来说，导程可W是从0.6至20毫米。丝杠螺纹的头数可W有利的是从3至10,优 选的是3至8,更特别的是4至6。优选地，螺母螺纹的头数等于丝杠螺纹中的一个。优选地，每 个滚柱36的外螺纹可W仅具有一个头。
[0059] 本发明还可W应用于标准或反转的滚珠丝杠机构。对于运种滚珠丝杠机构来说， 接触直径始触设置在滚珠和丝杠之间。为了防止标准或反转的滚珠丝杠机构的反向驱动，滚 珠和丝杠之间的接触直径始触被定义为：
[0061] 其中L对应于所述机构的导程，W及
[0062] 其中0对应于如前面所定义的所述确定的非反向驱动因子。例如，对于标准或反 转的滚珠丝杠机构来说，导程可W是从0.2至20毫米。丝杠螺纹的头数可W有利的是从1至 4,优选的是等于1或2,更特别的是等于1。优选地，螺母螺纹的头数等于丝杠螺纹中的一个。
[0063] 由于使用如前面所定义的接触直径始触，所W丝杠机构不是可逆的或反向驱动的， 而没有另外的机构比如制动器。此外，降低了使丝杠移向输入构件所需的转矩，其中机构的 间接效率等于或非常接近于零。虽然本发明是基于具有旋转螺母和平移丝杠的螺旋机构而 示出的，但应该理解的是，本发明还可W与旋转丝杠和平移螺母一起应用。
【主权项】
1. 一种丝杠机构，包括设置有外螺纹(26)的丝杠（24)、围绕并且与所述丝杠同轴的螺 母(28)，所述螺母设置有内螺纹(30)，以及包括多个滚动元件(32)，所述滚动元件沿径向设 置在所述丝杠和螺母之间并且与所述外螺纹和内螺纹接合，其特征在于，所述滚动元件与 丝杠或螺母之间的接触直径(Dg触)被定义为：其中L对应于所述丝杠机构的导程，以及 其中Φ对应于确定的非反向驱动因子，其被选择为从0°〈Φ < 1°，提供所述接触直径以 防止所述机构的反向驱动。2. 根据权利要求1所述的丝杠机构，其中，当所述滚动元件是滚柱时，所述接触直径设 置在所述滚动元件与螺母之间，且所述滚柱相对于所述螺母沿轴向与所述丝杠一起移动。3. 根据权利要求2所述的丝杠机构，其中，所述丝杠螺纹或螺母螺纹的头数为从1至10， 优选的是从2至6,更特别的是从2至4。4. 根据权利要求1所述的丝杠机构，其中，当所述滚动元件是滚柱时，所述接触直径设 置在所述滚动元件与丝杠之间，且所述滚柱相对于所述丝杠沿轴向与所述螺母一起移动。5. 根据权利要求4所述的丝杠机构，其中，所述丝杠螺纹或螺母螺纹的头数为从3至10， 优选的是从3至8，更特别的是从4至6。6. 根据权利要求1所述的丝杠机构，其中，当所述滚动元件是滚柱并且包括其中接合有 所述丝杠的外螺纹和所述螺母的内螺纹的凹槽时，所述接触直径设置在所述滚动元件与丝 杠之间，所述滚柱相对于所述丝杠和螺母沿轴向移动。7. 根据权利要求1所述的丝杠机构，其中，当所述滚动元件是滚珠时，所述接触直径设 置在所述滚动元件与丝杠之间。8. 根据权利要求7所述的丝杠机构，其中，所述丝杠螺纹或螺母螺纹的头数为从1至4， 优选的是等于1或2,更特别的是等于1。9. 根据前述权利要求中任一项所述的丝杠机构，其中，所述非反向驱动因子被选择为 从0°〈Φ <0.5°。10. 根据权利要求6所述的丝杠机构，其中，所述非反向驱动因子被选择为从0°〈Φ < 0.4。。11. 根据前述权利要求中任一项所述的丝杠机构，其中，所述丝杠机构的导程(L)为从 0.2至20毫米。12. -种致动器，包括旋转装置和根据前述权利要求中任一项所述的丝杠机构，所述机 构的丝杠与所述旋转装置联接。
【专利摘要】一种丝杠机构，包括设置有外螺纹(26)的丝杠(24)、围绕并且与所述丝杠同轴的螺母(28)，所述螺母设置有内螺纹(30)，以及包括多个滚动元件(32)，所述滚动元件沿径向设置在所述丝杠和螺母之间并且与所述外螺纹和内螺纹接合。所述滚动元件与螺母之间的接触直径D接触被定义为：公式(I)，其中L对应于所述丝杠机构的导程，以及其中Φ对应于确定的非反向驱动因子，其被选择为从0°<Φ≤1°，所述接触直径被提供以便防止所述机构的反向驱动。
【IPC分类】F16H25/22, F16K31/50
【公开号】CN105452724
【申请号】CN201380078933
【发明人】J.达布斯, S.莱克卢斯, C.博克
【申请人】斯凯孚公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2013年7月16日
【公告号】EP3022463A1, US20160146319, WO2015007309A1