专利名称：具有改进精度的致动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种致动器，该致动器包括一个壳体，一个马达，一个致动元件和一个螺旋机构，响应于马达的旋转运动，螺旋机构使致动元件相对于机架做线性运动。所述螺旋机构包括一螺杆和一螺母，二者中至少一个可通过一滚动元件轴承相对于壳体被可旋转地支承，所述滚动元件轴承具有一个内座圈和一个外座圈，以及与所述座圈滚动接触的滚动元件。
这样的致动器已广为所知。它可被用作不同的用途，比如一圆盘刹车的制动钳。这种致动器包括多个具有精密机加工表面的部件，比如螺杆与螺母的螺纹，滚子，轴承座圈等等。这种致动器的大部分成本花费在机加工工艺上。
人们尝试许多办法，一方面来满足精度的要求，另一方面以降低生产成本。本发明旨在提供一种能同时满足以上两者的致动器。该目的可以这样实现，即螺旋机构的至少一个部件如螺杆、螺母，或者滚子和/或轴承的至少一个部件如内轴承环或外轴承环，包括一个通过硬车、硬铣、硬钻等硬切削操作加工而成的表面部分。
响应于控制信号的致动器的位移的精确性在很大程度上取决于螺旋机构和轴承的多个表面的啮合。螺母和螺杆的螺纹、介于它们之间的滚子以及轴承的座圈等在此方面起着决定性的作用。这些表面的相对位置的精确性也很重要。通过硬切削加工，这些表面可整体形成于螺杆或螺母中，从而提供了固有的精确度，其不受累积制造误差的影响，而累积制造误差存在于多部件结构的装配过程中。
硬车(削)是一种机加工淬硬钢部件的单点切削工艺。它被认为是一种可替代粗磨和精磨的机加工工艺。所述的硬车是利用陶瓷或超耐磨工具进行的。它尤其适合于既可降低生产成本又可满足合适的光洁度，因而仅通过一个生产步骤便足以得到所要求的产品。
此外，一体化的表面可很方便地由一个多轴车床来加工，这既可满足精度要求，又可兼顾成本(提高生产率)。
轴承可直接或间接地支承着螺杆。此外，硬车后的表面部分可用于径向支承螺旋机构。而且，硬车后的表面部分也可用于轴向支承螺旋机构。
根据进一步的可能性，该致动器可包括一个与螺旋机构相连的齿轮减速机构。该齿轮减速机构可包括一个通过硬车、硬铣、硬钻等硬切削操作加工而成的表面部分。
另外，螺旋机构的至少一个部件如螺杆、螺母或滚子，和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环，和/或齿轮减速机构的至少一个部件，可包括一通过磨削加工而成的表面部分。
而且，螺旋机构的至少一个部件如螺杆、螺母或滚子，和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环，和/或齿轮减速机构的至少一个部件，可包括一通过拉削加工而成的表面部分。
通过硬车加工工艺，还可以制造出致动器的螺杆、螺母等的多个整体部分。例如，通过该工艺，可在内环和/或外环内制造容纳密封件或防护件的沟槽。另外，螺母或螺杆可以这种方式设有传动装置，例如齿条，齿轮或齿，以与动力源进行直接或间接的啮合。
特别是，至少一个部件可包括一表面部分，例如螺纹，它可通过硬锻、和/或硬轧、软车、淬火及硬车的顺序制造步骤得到。
或者，至少一个部件的至少一部分，例如轴承座圈的作用面，可通过如研磨或施加类金刚石涂层等表面改性工艺进行处理。
此外，至少一个部件的至少一部分可从烧结粉末材料得到。
进一步而言，至少一个部件的至少一部分可包括淬透或表面淬火材料，这些材料通过油、盐浴淬火工艺或喷射淬火技术或采用涂敷技术的表面淬火工艺得到。
另外，至少一个部件的至少一部分，例如轴承座圈，可利用聚合物或喷射淬火技术进行感应表面淬火(硬化)处理。
所讨论的轴承可以是四点接触式滚珠轴承或滚子轴承，例如滚针轴承或锥形滚子轴承。
齿轮减速机构可以与螺旋机构的螺杆或螺母啮合。
在这方面，螺杆或螺母可包括一个为一齿轮减速装置支承轴承而设的(附加)座圈，所述齿轮减速装置可同时与螺旋机构和一动力源啮合。
根据第一种可能性，螺母可通过一滚动元件轴承相对于壳体被可旋转地支承，该轴承的内环与螺母构成一整体或与螺母的一参考面啮合。
根据第二种可能性，螺杆可通过一滚动元件轴承相对于壳体被可旋转地支承，该轴承的内环与螺母构成一整体或与螺母的一参考面啮合。
有几种类型的钢可适用于通过硬切削工艺加工而成的部件。这些钢例如可以是渗碳钢、锻钢、粉末成形钢、轧钢、铸钢和工具钢等等。
本发明还涉及一种制造根据前述任一权利要求所述的致动器的方法，所述致动器包括一个壳体，一个马达，一个致动元件和一个螺旋机构，响应于马达的旋转运动，螺旋机构使致动元件相对于机架做线性运动，所述螺旋机构包括一螺杆和一螺母，二者中至少一个可通过一滚动元件轴承相对于壳体被可旋转地支承，所述滚动元件轴承具有一个内座圈和一个外座圈，以及与所述座圈滚动接触的滚动元件。
根据本发明，该方法包括通过例如硬车、硬铣、硬钻等硬切削操作制造螺旋机构中至少一个部件如螺杆、螺母、保持架、凸轮、滚子或滚珠的表面部分，和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环的表面部分的步骤。
进一步而言，该方法可包括通过例如硬车、硬铣、硬钻等硬切削操作制造齿轮减速机构的至少一个部件的表面部分的步骤。
此外，该方法可包括通过磨削制造螺旋机构中至少一个部件如螺杆、螺母、保持架、凸轮、滚子或滚珠的表面部分，和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环的表面部分，和/或齿轮减速机构的至少一个部件的表面部分的步骤。
而且，该方法可包括通过拉削制造螺旋机构中至少一个部件如螺杆、螺母、保持架、凸轮、滚子或滚珠的表面部分，和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环的表面部分，和/或齿轮减速机构的至少一个部件的表面部分的步骤，和/或在螺杆或螺母至少一个中制造所述轴承的内环或一轴承内环的参考面的步骤。
所述硬切削操作可通过具有至少两个同时工作的切削刀片的切削头进行。多切削刀片的切削工具的使用可实现快速加工。
下面参考附图中所示的实施例对本发明做进一步的详细描述。
图1示出了螺旋致动器的第一实施例的部件。
图2示出了螺旋致动器的第一实施例的部件。
图1中的致动器包括一螺母1，它通过轴承2在壳体3内被可旋转地支承。通过滚子4，螺母与螺杆5啮合。通过旋转螺母1，螺杆5可进行轴向位移。滚子以公知方式安装在保持架30内。
根据本发明，该致动器的若干表面已经通过硬切削加工而成。例如，与螺母1成一体的轴承2的座圈6就是通过硬车(削)加工而成的。螺杆的螺纹7也可通过硬切削工艺进行加工。
另外，滚子4和螺母的内螺纹也可通过这种方式获得。
螺母可进一步包含一通过硬车加工而成的座圈8。该座圈8可用于一滚状轴承，例如以支承致动器的其它部件，如齿轮减速机构。
根据图2的致动器包括一壳体10，其带有止推轴承11。止推轴承11支承着一与齿轮13相连的套筒12，齿轮13被一齿轮传动机构如斜齿轮14驱动。齿轮14通过一轴15与一马达(未示出)相连。
套筒12反过来与螺杆16相连。螺杆16可借助于齿轮13，14进行旋转，但不能轴向移动。
随着螺杆的转动，螺母17通过滚子18轴向移动。螺母17反过来通过中间套筒19与活塞20相连。
活塞20具有一个外部轴向凹槽21，它与壳体10内一突出部22啮合。这样，活塞20和螺母17可轴向移动，但不能旋转。
图2所示的致动器的多个表面是通过硬切削加工得到的。如同图1所示的致动器那样，滚子18以及螺杆16、螺母17的螺纹可通过硬车加工获得。套筒12的凸缘24的参考面23，该参考面23限定了轴承11的位置，也可通过这种方式得到。
权利要求
1．一种致动器，它包括一个壳体(1,10)，一个马达，一个致动元件和一个螺旋机构，响应于马达的旋转运动，螺旋机构使致动元件相对于壳体(1,10)做线性运动，所述螺旋机构包括一螺杆(5,16)和一螺母(1,17)，二者中至少一个可通过滚动元件轴承(2,11)相对于壳体(1,10)被可旋转地支承，所述滚动元件轴承(2,11)具有一个内座圈(6)和一个外座圈，以及与座圈滚动接触的滚动元件，其特征在于，螺旋机构的至少一个部件如螺杆(5,16)、螺母或滚子(5,18)和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环包括一通过如硬车、硬铣、硬钻等硬切削操作加工而成的表面部分。
2．根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述表面部分用于径向支承螺旋机构。
3．根据权利要求1或2所述的致动器，其特征在于，所述表面部分用于轴向支承螺旋机构。
4．根据权利要求1、2或3所述的致动器，其特征在于，它包括一个与螺旋机构相连的齿轮减速机构，该减速机构包括一通过如硬车、硬铣、硬钻等硬切削操作加工而成的表面部分。
5．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，螺旋机构的至少一个部件如螺杆、螺母或滚子，和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环，和/或齿轮减速机构的至少一个部件，包括一通过磨削加工而成的表面部分。
6．根据上述任一权利要求所述的的致动器，其特征在于，螺旋机构的至少一个部件如螺杆、螺母或滚子，和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环，和/或齿轮减速机构的至少一个部件，包括一通过拉削加工而成的表面部分。
7．根据上述任一权利要求所述的的致动器，其特征在于，至少一个部件包括一表面部分，例如螺纹、座圈、参考面或齿，它通过硬锻、和/或硬轧、软车、淬火及硬车的顺序制造步骤得到。
8．根据上述任一权利要求所述的的致动器，其特征在于，至少一个部件的至少一部分，比如轴承座圈的作用面，通过例如研磨或施加类金刚石涂层进行表面改性处理。
9．根据上述任一权利要求所述的的致动器，其特征在于，至少一个部件的至少一部分由金属或非金属材料或烧结粉末材料得到。
10．根据上述任一权利要求所述的的致动器，其特征在于，至少一个部件的至少一部分包括一淬透或表面淬火材料，它通过油、盐浴淬火工艺或喷射淬火技术或采用涂敷技术的表面淬火工艺得到。
11．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，至少一个部件的至少一部分，比如轴承座圈，利用聚合物或喷射淬火技术进行感应表面淬火处理。
12．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，所述轴承的内座圈或一与包括所述内座圈的一轴承内环相啮合的参考面与螺母或螺杆成一体。
13．根据权利要求12所述的致动器，其特征在于，所述螺母通过一滚动元件轴承相对于壳体(4)被可旋转地支承，所述轴承的内环与螺母成一体或与螺母的一参考面啮合。
14．根据权利要求12或13所述的致动器，其特征在于，所述螺杆通过一滚动元件轴承相对于壳体(4)被可旋转地支承，所述轴承的内环与螺母成一体或与螺母的一参考面啮合。
15．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，所述轴承内环和/或外环包括一个用于容纳一密封件或防护件的凹槽。
16．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，螺母或螺杆可包括一传动装置，例如键槽，齿轮或齿，以与动力源进行直接或间接的啮合。
17．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，所述轴承为一滚珠轴承，例如四点接触滚珠轴承，或滚子轴承，例如滚针轴承、滚柱轴承或圆锥滚子轴承。
18．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，所述螺旋机构通过一与螺杆或螺母啮合的齿轮减速机构驱动。
19．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，螺母或螺杆包括一用于一齿轮减速装置支承轴承的附加座圈，该减速减速装置同时与螺旋机构和一动力源啮合。
20．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，所述螺旋机构包括一滚珠螺杆或一滚子螺杆。
21．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，螺旋机构和/或轴承的至少一个部件由渗碳钢制成。
22．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，螺旋机构和/或轴承的至少一个部件由锻钢制成。
23．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，螺旋机构和/或轴承的至少一个部件由粉末成形钢制成。
24．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，螺旋机构和/或轴承的至少一个部件由轧钢制成。
25．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，螺旋机构和/或轴承的至少一个部件由铸钢制成。
26．根据上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，螺旋机构和/或轴承的至少一个部件由工具钢制成。
27．一种制造根据上述任何一个权利要求所述的致动器的方法，所述致动器包括一个壳体，一个马达，一个致动元件和一个螺旋机构，响应于马达的旋转运动，螺旋机构使致动元件相对于机架做线性运动。所述螺旋机构包括一螺杆和一螺母，二者中至少一个可通过一滚动元件轴承相对于壳体被可旋转地支承，所述滚动元件轴承具有一个内座圈和一个外座圈，以及与所述座圈滚动接触的滚动元件，其特征在于，它包括通过例如硬车、硬铣、硬钻等硬切削操作制造螺旋机构中至少一个部件如螺杆、螺母、保持架、凸轮、滚子或滚珠的表面部分，和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环的表面部分的步骤。
28．根据权利要求27所述的制造一如权利要求4所述的致动器的方法，其特征在于，它包括通过例如硬车、硬铣、硬钻等硬切削操作制造齿轮减速机构的至少一个部件的表面部分的步骤。
29．根据权利要求27或28所述的方法，其特征在于，它包括通过磨削制造螺旋机构中至少一个部件如螺杆、螺母、保持架、凸轮、滚子或滚珠的表面部分，和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环的表面部分，和/或齿轮减速机构的至少一个部件的表面部分的步骤。
30．根据权利要求27-29中任何一个所述的方法，其特征在于，它包括通过拉削制造螺旋机构中至少一个部件如螺杆、螺母、保持架、凸轮、滚子或滚珠的表面部分，和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环的表面部分，和/或齿轮减速机构的至少一个部件的表面部分的步骤。
31．根据权利要求27-30中任何一个所述的方法，其特征在于，它包括在螺杆或螺母中制造所述轴承的内座圈或一轴承内环的参考面的步骤。
32．根据权利要求27-31中任何一个所述的方法，其特征在于，所述硬车操作是通过具有至少两个同时工作的切削刀片的切削头进行的。
全文摘要
一种致动器,它包括一个壳体(1,10),一个马达,一个致动元件和一个螺旋机构,响应于马达的旋转运动,螺旋机构使致动元件与相对于壳体(1,10)做线性运动,所述螺旋机构包括一螺杆(5,16)和一螺母(1,17),二者中至少一个可通过滚动元件轴承(2,11)相对于壳体(1,10)被可旋转地支承,所述滚动元件轴承(2,11)具有一个内座圈(6)和一个外座圈,以及与座圈滚动接触的滚动元件。螺旋机构的至少一个部件如螺杆(5,16)、螺母或滚子(5,18)和/或轴承的至少一个部件如轴承内环或轴承外环包括一通过如硬车、硬铣、硬钻等硬切削操作加工而成的表面部分。
文档编号F16D65/18GK1296660SQ99804977
公开日2001年5月23日 申请日期1999年3月12日 优先权日1998年3月13日
发明者阿明·赫伯特·埃米尔·奥古斯特·奥尔舍夫斯基, 克莱尔·德鲁埃特, 托马斯·威廉·富克斯, 亨德里克斯·扬·卡潘, 亚历山大·扬·卡雷尔·德弗里斯 申请人:Skf工程研究中心公司