行星滚柱丝杠机构、汽车液压分离系统及汽车的制作方法

本发明涉及行星滚柱丝杠技术领域，特别是应用于汽车液压分离系统的行星滚柱丝杠。本发明还涉及设有所述行星滚柱丝杠的汽车液压分离系统以及汽车。

背景技术：

滚珠丝杠副是丝杠和螺母间以钢球(滚珠)为滚动体的螺旋传动副，它可以将旋转运动变为直线运动，或相反。

行星滚柱丝杠与滚珠丝杠结构相似，区别在于行星滚柱丝杠载荷传递的元件为螺纹滚柱，而非滚珠，其优势在于有众多的螺纹线来支撑负载。行星滚柱丝杠设计结构中的滚柱为非循环式，所以旋转速度是滚珠丝杠的两倍。而滚珠丝杠的设计是滚珠为循环式，所以高速旋转时，滚珠会发生碰撞，在性能上滚柱丝杠的承载能力是滚珠丝杠的三倍，寿命是滚珠丝杠的十五倍。此外，由于导程与行星滚柱丝杠的节距为函数关系，所以行星滚柱丝杠的导程可以设计为整数或者小数，而滚珠丝杠的导程受到滚珠的直径限制，因而导程是标准的。

行星滚柱丝杠主要由主丝杠、螺母和滚柱组成，主丝杠为多头丝杠，齿形一般为三角齿，螺母为内螺纹，齿形与主丝杠的相同，滚柱为单头螺纹，齿形与主丝杠相同，滚柱螺纹侧面为凸齿形，滚柱两端都加工成小齿轮和圆柱光轴，圆柱光轴安装固定在端部档圈孔内，保持各滚柱之间的等距离，端部档圈浮动安装在螺母内，依靠弹性挡圈轴向固定。

目前市场上的行星滚柱丝杠，为了保证小空间、大承载，同时为了保证稳定的传动比，丝杠都是多头丝杠，滚柱为螺旋齿，以某型号的小尺寸行星滚柱丝杠为例，其公称直径为8mm，螺纹头数为4，导程为1mm，螺距为0.25mm，滚柱只能采取精密磨削的方式进行加工，加工难度大，成本高昂(一个行星滚柱丝杠价格要超过万元)，而且，滚柱的头部必须设有导向齿轮，才能保证轴向往复位移精度。

因此，如何克服行星滚柱丝杠存在的上述缺陷，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种行星滚柱丝杠机构。该机构不仅可以显著的降低加工难度和制造成本，具有更高的承载能力、刚度和使用寿命，而且，还可以降低行星滚柱丝杠的传动比，从而降低与丝杠配合电机的扭矩和功率要求，减小电机的尺寸。

本发明的另一目的是提供一种设有所述行星滚柱丝杠机构的汽车液压分离系统。

本发明的又一目的是提供一种设有所述行星滚柱丝杠机构的汽车。

为实现上述目的，本发明提供一种行星滚柱丝杠机构，包括丝杠、以所述丝杠为中心沿周向排列分布的滚柱以及设于所述滚柱外围的螺母，所述滚柱与丝杠啮合传动，所述螺母与滚柱啮合传动，所述滚柱为环齿滚柱，包括大径段和小径段，所述大径段与所述丝杠相啮合，所述小径段与所述螺母相啮合；各所述滚柱大径段的齿距与所述丝杠的螺距相一致，各所述滚柱大径段相同环数的齿部与端部基准面的距离a沿周向排列顺序依次递增且差值相等。

优选地，各所述滚柱的大径段处于其中间位置，各所述滚柱的小径段包括第一小径段和第二小径段，所述第一小径段和第二小径段分别位于所述大径段的两端；所述螺母设有分别与所述第一小径段和第二小径段相啮合的第一内螺纹和第二内螺纹，所述第一内螺纹和第二内螺纹之间间隔一定距离。

优选地，各所述滚柱大径段相同环数的齿部与端部基准面的距离a的差值为l/n，其中，所述l为所述丝杠的螺距，所述n为所述滚柱的数量。

优选地，所述螺母为环齿螺母，所述滚柱第一小径段和第二小径段的齿距与所述丝杠的螺距相一致，各所述滚柱第一小径段相同环数的齿部与端部基准面的距离b相等，且所述滚柱第二小径段相同环数的齿部与端部基准面的距离c相等。

优选地，所述螺母为螺旋齿螺母，其螺距与所述丝杠的螺距相等；所述滚柱第一小径段和第二小径段的齿距与所述丝杠的螺距相等；各所述滚柱第一小径段相同环数的齿部与端部基准面的距离b沿周向排列顺序依次递增且差值相等，且所述滚柱第二小径段相同环数的齿部与端部基准面的距离c沿周向排列顺序依次递增且差值相等。

优选地，各所述滚柱第一小径段相同环数的齿部与端部基准面的距离b的差值和各所述滚柱第二小径段相同环数的齿部与端部基准面的距离c的差值均为l/n，其中，所述l为所述丝杠的螺距，所述n为所述滚柱的数量。

优选地，各所述滚柱两端的头部不设置导向齿轮，并通过圆柱光轴直接装入法兰盘的端部档圈孔内；所述法兰盘浮动安装在所述螺母内，并通过弹性挡圈轴向固定。

优选地，所述丝杠为单头丝杠。

为实现上述第二目的，本发明提供一种汽车液压分离系统，包括用于传动的丝杠机构，所述丝杠机构为上述任一项所述的行星滚柱丝杠机构。

为实现上述第三目的，本发明提供一种汽车，包括汽车液压分离系统，所述汽车液压分离系统为上述汽车液压分离系统。

本发明所提供的行星滚柱丝杠机构在现有技术的基础上作了进一步改进，其滚柱不再是螺旋齿滚柱，而是设计成环齿滚柱，且环齿滚柱分为大径段和小径段，其中，大径段与丝杠相啮合，小径段与螺母相啮合，各滚柱大径段的齿距与丝杠的螺距相一致，各滚柱大径段相同环数的齿部与端部基准面的距离a沿周向排列顺序依次递增且差值相等，环齿滚柱与螺旋丝杠能够有效地转配和旋和，可以顺畅地传递动力。由于滚柱为环齿滚柱，其齿部间不是连续的螺旋齿槽而是间隔且相互独立的环形槽，因此可以采取磨削、车削、轧制等多种工艺进行加工，可以很好的选择合适的加工工艺来降低成本；同时，由于环齿滚柱能够进行多点支撑，因此具有更高的承载能力、刚度和使用寿命；此外，因滚柱为两段设计(大径段和小径段)，可以降低行星滚柱丝杠的传动比，通过调整丝杠与滚柱的直径关系，可以将传动比降低到1以下，这样可以降低与丝杠配合电机的扭矩和功率要求，降低电机的尺寸。

在一种优选方案中，可以将螺母设计为环齿螺母，与环齿滚柱类似地，采用环齿螺母之后，在保证承载能力、刚度和使用寿命的前提下，可进一步降低行星滚柱丝杠机构的加工量、加工难度和制造成本。

在另一种优选方案中，通过取消滚柱两端的导向齿轮，不仅可以很好的降低加工难度和制造成本，而且，由于滚柱与丝杠的啮合点不固定，在传动过程中始终是变化的，所传递的动力不会集中作用在同一部位，因此，可以更好的提高使用寿命，可达传统行星滚柱丝杠寿命的两倍以上。

本发明所提供的汽车液压分离系统和汽车设有所述行星滚柱丝杠机构，由于所述行星滚柱丝杠机构具有上述技术效果，设有该行星滚柱丝杠机构的汽车液压分离系统和汽车也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种行星滚柱丝杠机构的结构示意图；

图2为图1所示行星滚柱丝杠机构在拆掉螺母后的结构示意图；

图3为图1中所示丝杠的结构示意图；

图4为图3所示丝杠的轴测图；

图5为图1中所示螺母的轴向剖视图；

图6为本发明实施例提供的第三种行星滚柱丝杠机构中滚柱的尺寸示意图；

图7为本发明实施例提供的第三种行星滚柱丝杠机构中滚柱的排列示意图；

图8为图1所示行星滚柱丝杠机构的丝杠、滚柱以及螺母啮合传动的剖视图。

图中：

1.丝杠2.滚柱21.大径段22.第一小径段23.第二小径段3.螺母32.第一内螺纹33.第二内螺纹4.法兰盘5.弹性挡圈

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、左、右”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图1、图2，图1为本发明实施例提供的一种行星滚柱丝杠机构的结构示意图；图2为图1所示行星滚柱丝杠机构在拆掉螺母后的结构示意图。

本实施例所提供的行星滚柱丝杠机构，主要由丝杠1、滚柱2、螺母3、法兰盘4以及弹性挡圈5等部件构成，其中，丝杠1为单头丝杠，滚柱2的数量为六根，滚柱2以丝杠1为中心沿周向均匀地排列分布，呈套筒形且设有内螺纹的螺母3套装在滚柱2的外围，滚柱2与丝杠1啮合传动，螺母3与滚柱2啮合传动，各滚柱2两端的头部取消导向齿轮，通过圆柱光轴直接装入法兰盘4的端部档圈孔内，保持各滚柱2之间的等距离，法兰盘4浮动安装在螺母3内，通过弹性挡圈5轴向固定。

请参考图3、图4、图5，图3为图1中所示丝杠的结构示意图；图4为图3所示丝杠的轴测图；图5为图1中所示螺母的轴向剖视图。

如图所示，滚柱2为环齿滚柱，分为大径段和小径段(本文中的大小是相对概念，因此是清楚的，并不属于模糊用语)，大径段21与丝杠1相啮合，小径段与螺母3相啮合；各滚柱2的大径段21处于其中间位置，小径段包括第一小径段22和第二小径段23，第一小径段22和第二小径段23分别位于大径段21的两端；螺母3设有分别与第一小径段22和第二小径段23相啮合的第一内螺纹32和第二内螺纹33，第一内螺纹32和第二内螺纹33之间间隔一定距离，形成一半为啮合区域，另一半为非啮合区域的结构。

各滚柱2大径段21的齿距与丝杠1的螺距相一致，而且，为了能够转配和旋和，每个滚柱2上大径段21的齿部尺寸都不一样，即各滚柱2的大径段21上，相同环数的齿部与左端基准面的距离a沿周向排列顺序依次递增且差值相等。

螺母3为环齿螺母，滚柱2第一小径段22和第二小径段23的齿距与丝杠1的螺距相一致，各滚柱2第一小径段22相同环数的齿部与左端基准面的距离b相等，且各滚柱2第二小径段23相同环数的齿部与左端基准面的距离c也相等。

具体地，各滚柱2大径段21相同环数的齿部与左基准面的距离a的差值为l/n，其中，l为丝杠1的螺距，n为滚柱2的数量。

以六根滚柱2为例，因滚柱2与螺母3为环齿，丝杠1为螺纹齿，有螺纹升角，滚柱2小径段23的齿距与丝杠1的螺距维持一致(这里设为1mm)，每根滚柱2的尺寸b和c维持一致，大径段21的齿距与丝杠1的螺距一致，也为1mm，但每根滚柱2大径段21相同环数的齿部与左端基准面的距离a是不一样的，尺寸a是一系列的等差数列，且相差l/n，本实施例中l为1mm，滚柱2为六根，所以相邻两根滚柱2的尺寸a相差1mm/6，也即0.1667mm。

在第二种实施例中，螺母3也可以采用螺旋齿螺母，其螺距与丝杠1的螺距相等；滚柱2第一小径段22和第二小径段23的齿距与丝杠1的螺距相等；各滚柱2第一小径段22相同环数的齿部与左端基准面的距离b沿周向排列顺序依次递增且差值相等，且滚柱2第二小径段23相同环数的齿部与左端基准面的距离c沿周向排列顺序依次递增且差值相等。

与第一实施例类似地，各滚柱2第一小径段22相同环数的齿部与左端基准面的距离b的差值和各滚柱2第二小径段23相同环数的齿部与左端基准面的距离c的差值均为l/n，其中，l为丝杠2的螺距，n为滚柱2的数量。

为了能够转配和旋和，每个滚柱2上大径段21和小径段的齿部尺寸都不一样，还是以六根滚柱为例，滚柱2为了和丝杠1、螺母3旋和，大径段21齿部和小径段齿部的齿距需要保持一致，均为1mm，螺母3的螺距也为1mm，与丝杠1的螺距一致。

六根滚柱2的尺寸a是一系列的等差数列，依次相差相差l/n，本实施例中l为1mm，滚柱2为六根，所以相邻两根滚柱2的尺寸b相差1mm/6，也即0.1667mm。

六根滚柱2的尺寸b也是一系列的等差数列，依次相差相差l/n，本实施例中l为1mm，滚柱2为六根，所以相邻两根滚柱2的尺寸b相差1mm/6，也即0.1667mm。

六根滚柱2的尺寸c同样是一系列的等差数列，依次相差相差l/n，本实施例中l为1mm，滚柱2为六根，所以相邻两根滚柱2的尺寸c相差1mm/6，也即0.1667mm。

请参考图6、图7，图6为本发明实施例提供的第三种行星滚柱丝杠机构中滚柱的尺寸示意图；图7为本发明实施例提供的第三种行星滚柱丝杠机构中滚柱的排列示意图。

如图所示，第三种实施例在第一种实施例的基础上作了进一步改进，其滚柱的数量n为偶数，分为n/2组，每一组的两个滚柱结构相同。

第一组的两个滚柱大径段的第一齿部与第一小径段的最后一个齿部的间距记为e，第一组的两个滚柱大径段的最后一个齿部与第二小径段的第一个齿部的间距记为e+l(n-1)/n，其余各组的两个滚柱大径段的第一齿部与第一小径段的最后一个齿部的间距依次增加l/n，其余各组的两个滚柱大径段的最后一个齿部与第二小径段的第一个齿部的间距依次减小l/n。

每一组的第一个滚柱沿周向依次排列至周向的一半，排列顺序为从第一组至第n/2组，每一组的第二个滚柱沿周向依次排列至周向的另一半且反向安装，排列顺序为从第n/2组至第一组。

下面以六根滚柱为例对这一结构作更为详细的说明：

如果一共设有六根滚柱，则六根滚柱分为三组，每组中的两个滚柱2的尺寸一致，尺寸标注如图6所示，在第一组中，滚柱大径段21的第一齿部与第一小径段22的最后一个齿部的间距记为e，滚柱大径段21的最后一个齿部与第二小径段23的第一个齿部的间距记为d，则d＝e+5/6mm；在第二组中，滚柱大径段21的第一齿部与第一小径段22的最后一个齿部的间距为e+1/6mm，滚柱大径段21的最后一个齿部与第二小径段23的第一个齿部的间距d＝e+4/6mm；在第三组中，滚柱大径段21的第一齿部与第一小径段22的最后一个齿部的间距为e+2/6mm，滚柱大径段21的最后一个齿部与第二小径段23的第一个齿部的间距d＝e+3/6mm。

如图7所示，滚柱的装配循序为，每一组的第一个滚柱2沿周向依次排列至周向的一半，排列顺序为从第一组至第三组，每一组的第二个滚柱2沿周向依次排列至周向的另一半且反向安装，排列顺序为从第三组至第一组，也就是说，在周向的前半区间内，从第一组织第三组，其第一个滚柱2正常安装，在周向的后半区间内，从第三组织第一组，其第二个滚柱2在安装时需掉转方向，第一组的两个滚柱分别为第一个和第六个滚柱，第二组的两个滚柱分别为第二个和第五个滚柱，第三组的两个滚柱分别为第三个和第四个滚柱。

以此类推，对于其他数量的滚柱，例如八个、十个、十二个等，也可以采用这样的方式进行设计和安装，这里就不再展开描述。

采用这一结构之后，由于滚柱数量是偶数个，且每一组的两个滚柱的结构和尺寸完全相同，因此可以将滚柱的种类减少一半，以六根滚柱为例，如果按照第一实施例的方案，需要生产六种不同尺寸的滚柱，而如果按照第三实施例的方案，则只需要双倍生产三种不同尺寸的滚柱滚柱，从而显著降低了滚柱的制造难度，有助于提高生产效率。

请参考图8，图8为图1所示行星滚柱丝杠机构的丝杠、滚柱以及螺母啮合传动的剖视图。

如图所示，由于滚柱2为环齿滚柱，螺母3为环齿螺母，其齿部间不是连续的螺旋齿槽而是间隔且相互独立的环形槽，因此可以采取磨削、车削、轧制等多种工艺进行加工，可以很好的选择合适的加工工艺来降低成本；同时，通过取消滚柱2两端的导向齿轮，不仅可以很好的降低加工难度和制造成本，而且，由于滚柱2与丝杠1的啮合点不固定，在传动过程中始终是变化的，能够进行多点支撑，所传递的动力不会集中作用在同一部位，因此，具有更高的承载能力、刚度和使用寿命，可达传统行星滚柱丝杠寿命的两倍以上。

此外，因滚柱2为大径段和小径段的两段设计(由于具有一个大径段和两个小径段，因此也可视为是三段)，可以降低行星滚柱丝杠的传动比，通过调整丝杠1与滚柱2的直径关系，可以将传动比降低到1以下，这样可以降低与丝杠1配合电机的扭矩和功率要求，降低电机的尺寸。

这里需要说明的是，上述两个实施例中的滚柱装配都需要循序安装，按环齿的尺寸a的大小从小到大安装，否则丝杠无法有效旋和，不能有效安装，同时每个滚柱的一致性要保持好，否则会影响效率和寿命。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，滚柱2的数量根据需要可进一步增加或减少；或者，法兰盘4采用其他部件进行轴向固定，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

除了上述发动机连杆，本发明还提供一种汽车液压分离系统和汽车，其中汽车液压分离系统设有用于传动的丝杠机构，且丝杠机构为上文所述的行星滚柱丝杠机构，而汽车则设有该汽车液压分离系统，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的行星滚柱丝杠机构、汽车液压分离系统及汽车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。