TWI659168B - 行星式螺桿構造及其裝置 - Google Patents

Abstract

一種行星式螺桿構造包含一螺桿、一承座及至少一行星式滾柱。該螺桿包含一外螺紋部，且該外螺紋部包含一第一螺紋側凹部及一第二螺紋側凹部。該承座包含一內螺紋部，且該內螺紋部包含一第三螺紋側凹部及一第四螺紋側凹部。該行星式滾柱包含一螺紋部，且該螺紋部包含一第一螺紋側凸部及一第二螺紋側凸部。利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部卡掣於該第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部，且利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部同步卡掣於該第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部。

Description

行星式螺桿構造及其裝置

本發明係關於一種行星式螺桿構造及其裝置；特別是關於一種螺牙緊密配合〔tight fit〕關係之行星式滾柱螺桿構造及其裝置。

習用行星式螺桿裝置，如美國專利公開第US-20140378271號之「Planet for a planetary rolling-contact screw」發明專利申請案，其揭示一種行星式螺桿裝置。該行星式螺桿裝置包含一行星式滾柱〔planetary roller〕，而該行星式滾柱具有一中間段，且該中間段相對具有一較大直徑，且二側端段相對具有一較小直徑。該中間段之一側面具有一第一卡掣斷面，而該側端段之一側面具有一第二卡掣斷面，且該第一卡掣斷面具有數個第一齒部及數個第一溝部。

另一習用行星式螺桿裝置，如美國發明專利第US-9194470號之「Nut of a planetary roller screw drive,and method for producing such a nut」專利，其揭示一種行星式螺桿裝置。該行星式螺桿裝置包含一承座〔nut〕，而該承座具有一外套管〔sleeve〕、一第一環圈〔ring〕及一第二環圈，且在該承座內該第一環圈及第二環圈之間在縱向上具有一固定距離。該第一環圈具有一第一螺紋段，且該第二環圈具有一第二螺紋段，以便利用該第一螺紋段及第二螺紋段固定數個行星式滾柱。

另一習用行星式螺桿裝置，如美國發明專利第 US-8943920號之「Roller screw」專利，其揭示一種行星式螺桿裝置。該行星式螺桿裝置包含一螺桿〔screw〕、一承座及數個行星式滾柱。該螺桿具有一外螺紋部，而該承座具有一內螺紋部，且該數個行星式滾柱螺合配置於該外螺紋部及內螺紋部之間。該外螺紋部具有一螺紋夾角〔opening angle〕，而該行星式滾柱具有一螺紋夾角，且該外螺紋部之螺紋夾角大於該行星式滾柱之螺紋夾角。

然而之，前述習用行星式螺桿裝置必然存在需要進一步提供較佳螺牙緊密配合關係之潛在需求。前述美國專利公開第US-20140378271號、美國發明專利第US-9194470號及第US-8943920號僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

有鑑於此，本發明為了滿足上述技術問題及需求，其提供一種行星式螺桿構造及其裝置，其於一螺桿設置一外螺紋部及於一承座設置一內螺紋部，而該外螺紋部包含一第一螺紋側凹部及一第二螺紋側凹部，且該內螺紋部包含一第三螺紋側凹部及一第四螺紋側凹部，且於至少一行星式滾柱設置一第一螺紋側凸部及一第二螺紋側凸部，並利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部卡掣於該第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部，同時利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部卡掣於該第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部，以改善習用行星式螺桿裝置之螺牙緊密配合不佳的技術問題。

本發明之主要目的係提供一種行星式螺桿構造及其裝置，其於一螺桿設置一外螺紋部及於一承座設置一內螺紋部，而該外螺紋部包含一第一螺紋側凹部及一第二螺紋側凹部，且該內螺紋部包含一第三螺紋側凹部及一 第四螺紋側凹部，且於至少一行星式滾柱設置一第一螺紋側凸部及一第二螺紋側凸部，並利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部卡掣於該第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部，同時利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部卡掣於該第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部，以達成提升螺牙緊密配合度、提升操作滑順度及降低操作噪音之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之行星式螺桿構造包含：一螺桿，其包含一外螺紋部，且該外螺紋部包含一第一螺紋側凹部及一第二螺紋側凹部；一承座，其包含一內螺紋部，且該內螺紋部包含一第三螺紋側凹部及一第四螺紋側凹部；及至少一行星式滾柱，其包含一螺紋部，且該螺紋部包含一第一螺紋側凸部及一第二螺紋側凸部；其中利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部卡掣於該第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部，且利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部同步卡掣於該第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部。

本發明較佳實施例之行星式螺桿構造包含：一螺桿，其包含一外螺紋部，且該外螺紋部包含一第一螺紋側凹部及一第二螺紋側凹部；一承座，其包含一內螺紋部；及至少一行星式滾柱，其包含一螺紋部，且該螺紋部包含一第一螺紋側凸部及一第二螺紋側凸部；其中利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部卡掣於該第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部，且利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部同步卡掣於該內螺紋部。

本發明較佳實施例之行星式螺桿構造包含： 一螺桿，其包含一外螺紋部；一承座，其包含一內螺紋部，且該內螺紋部包含一第三螺紋側凹部及一第四螺紋側凹部；及至少一行星式滾柱，其包含一螺紋部，且該螺紋部包含一第一螺紋側凸部及一第二螺紋側凸部；其中利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部卡掣於該外螺紋部，且利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部同步卡掣於該第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部。

本發明較佳實施例之該外螺紋部之第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部包含一第一凹曲面夾角，而該螺紋部之第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部包含一凸曲面夾角，且該凸曲面夾角小於該第一凹曲面夾角。

本發明較佳實施例之該內螺紋部之第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部包含一第二凹曲面夾角，而該螺紋部之第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部包含一凸曲面夾角，且該凸曲面夾角小於該第二凹曲面夾角。

本發明較佳實施例之該外螺紋部包含一第一螺紋基準線及一第二螺紋基準線，而該第一螺紋基準線及第二螺紋基準線之間形成一第一夾角。

本發明較佳實施例之該內螺紋部包含一第三螺紋基準線及一第四螺紋基準線，而該第三螺紋基準線及第四螺紋基準線之間形成一第二夾角。

本發明較佳實施例之該螺紋部具有一第三夾角，且該第三夾角之角度為90±5°。

本發明較佳實施例之該外螺紋部包含一第一螺紋基準線及一第二螺紋基準線，且於該第一螺紋基準線及第二螺紋基準線之間形成一第一夾角，而該內螺紋部包含一第三螺紋基準線及一第四螺紋基準線，且於該第三螺 紋基準線及第四螺紋基準線之間形成一第二夾角，而該螺紋部具有一第三夾角，且該第一夾角及第二夾角相等於該第三夾角。

本發明較佳實施例之該外螺紋部包含一第一螺紋基準線及一第二螺紋基準線，且於該第一螺紋基準線及第二螺紋基準線之間形成一第一夾角，而該內螺紋部包含一第三螺紋基準線及一第四螺紋基準線，且於該第三螺紋基準線及第四螺紋基準線之間形成一第二夾角，而該螺紋部具有一第三夾角，且該第一夾角或第二夾角相等於該第三夾角。

本發明較佳實施例之該第一螺紋側凹部設置於一第一螺紋側曲面，而該第二螺紋側凹部設置於一第二螺紋側曲面。

本發明較佳實施例之該第三螺紋側凹部設置於一第三螺紋側曲面，而該第四螺紋側凹部設置於一第四螺紋側曲面。

1‧‧‧行星式螺桿構造

10‧‧‧螺桿

11‧‧‧外螺紋部

11a‧‧‧第一螺紋側曲面

11b‧‧‧第二螺紋側曲面

20‧‧‧承座

21‧‧‧內螺紋部

21a‧‧‧第三螺紋側曲面

21b‧‧‧第四螺紋側曲面

30‧‧‧行星式滾柱

31‧‧‧螺紋部

31a‧‧‧第一側曲面

31b‧‧‧第二側曲面

A‧‧‧潤滑油循環通道

第1圖：本發明較佳實施例之行星式螺桿構造之立體示意圖。

第2圖：本發明較佳實施例之行星式螺桿構造之承座之剖視示意圖。

第3圖：本發明較佳實施例之行星式螺桿構造之行星式滾柱之剖視示意圖。

第4圖：本發明較佳實施例之行星式螺桿構造之行星式滾柱之局部側視示意圖。

第5圖：本發明第一較佳實施例之行星式螺桿構造之螺桿之外螺紋之示意圖。

第6圖：本發明第一較佳實施例之行星式螺桿構造之螺 桿之外螺紋緊密螺合於行星式滾柱之示意圖。

第7圖：本發明第二較佳實施例之行星式螺桿構造之承座之內螺紋之示意圖。

第8圖：本發明第二較佳實施例之行星式螺桿構造之承座之內螺紋緊密螺合於行星式滾柱之示意圖。

為了充分瞭解本發明，於下文將舉例較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之行星式螺桿構造、其裝置及其操作方法適用於各種行星式滾柱〔roller〕螺桿構造、其裝置及其操作方法或其它有關行星式滾柱螺桿機構，例如：哥德式行星式滾柱螺桿，但其並非用以限定本發明之應用範圍。

第1圖揭示本發明較佳實施例之行星式螺桿構造之立體示意圖。第2圖揭示本發明較佳實施例之行星式螺桿構造之承座之剖視示意圖，其對應於第1圖。請參照第1及2圖所示，本發明較佳實施例之行星式螺桿構造1包含一螺桿〔screw rod〕10、一承座〔nut set〕20及數個行星式滾柱〔planetary roller〕30，且該螺桿10、承座20及數個行星式滾柱30適當組配形成一行星式滾柱螺桿裝置。

第3圖揭示本發明較佳實施例之行星式螺桿構造之行星式滾柱之剖視示意圖。請參照第2及3圖所示，在組裝時，該螺桿10穿設於該承座20，而該數個行星式滾柱30環繞設置於該螺桿10之縱向上，且該數個行星式滾柱30結合於該螺桿10及承座20之間。

第4圖揭示本發明較佳實施例之行星式螺桿構造之行星式滾柱之局部側視示意圖。請參照第2、3及4圖所示，舉例而言，該行星式滾柱30包含一螺紋部31，而 該螺紋部31包含一第一螺紋側凸部〔或凸部區〕及一第二螺紋側凸部〔或凸部區〕，而該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部具有一凸曲面夾角θ 1〔如第4圖所示〕，且該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部具有至少一層或數層熱處理層或其類似功能層，以強化整體構造。另外，相對於該凸曲面夾角θ 1，該第一螺紋側凸部具有一最高頂部區域，且該第二螺紋側凸部亦具有另一最高頂部區域，且該最高頂部區域對應位於該熱處理層。

請再參照第2、3及4圖所示，舉例而言，該螺紋部31具有一第一側曲面31a及一第二側曲面31b，且該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部分別設置於第一側曲面31a及一第二側曲面31b上。另外，該螺紋部31之第一側曲面31a及第二側曲面31b具有一基準線，且該第一側曲面31a之基準線與第二側曲面31b之基準線之間形成一夾角θ，且該夾角θ之角度為一適當角度。

第5圖揭示本發明第一較佳實施例之行星式螺桿構造之螺桿之外螺紋之示意圖。請參照第2、3及5圖所示，舉例而言，該螺桿10包含一外螺紋部11，而該外螺紋部11包含一第一螺紋側凹部〔或凹部區〕及一第二螺紋側凹部〔或凹部區〕，而該第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部具有一凹曲面夾角α 1〔如第5圖所示〕，且該第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部具有至少一層或數層熱處理層或其類似功能層。另外，相對於該凹曲面夾角α 1，該第一螺紋側凹部具有一最低凹部區域，以便對應於該行星式滾柱30之第一螺紋側凸部，且該第二螺紋側凹部亦具有另一最低凹部區域，以便對應於該行星式滾柱30之第二螺紋側凸部，且該最低凹部區域對應位於該熱處理層，如第5圖之剖面線所示。

請再參照第2、3及5圖所示，舉例而言，該 外螺紋部11包含一第一螺紋基準線及一第二螺紋基準線，而該第一螺紋基準線及第二螺紋基準線之間形成一夾角α，且該夾角α之角度為一適當角度。另外，該外螺紋部11具有一第一螺紋側曲面11a及一第二螺紋側曲面11b，而該第一螺紋側凹部設置於該第一螺紋側曲面11a上，且該第二螺紋側凹部設置於該第二螺紋側曲面11b上。

第6圖揭示本發明第一較佳實施例之行星式螺桿構造之螺桿之外螺紋緊密螺合於行星式滾柱之示意圖，其對應於第5圖之外螺紋。請參照第2、3、4、5及6圖所示，舉例而言，在組裝時，利用該行星式滾柱30之螺紋部31之第一螺紋側凸部緊密卡掣於該螺桿10之外螺紋部11之第一螺紋側凹部，如第6圖之左側箭頭所示。相對的，利用該行星式滾柱30之螺紋部31之第二螺紋側凸部同步緊密卡掣於該螺桿10之外螺紋部11之第二螺紋側凹部，如第6圖之右側箭頭所示。

舉例而言，本發明第一較佳實施例可進一步選擇將該行星式滾柱30之螺紋部31之第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部直接卡掣於該承座20之二內螺紋表面上，且該二內螺紋表面選擇為一般內螺紋表面或內螺紋平表面，以完成組裝該行星式滾柱螺桿裝置。

請參照第4、5及6圖所示，本發明另一較佳實施例之行星式螺桿構造之該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部之凸曲面夾角θ 1略小於該第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部之凹曲面夾角α 1，如此在操作時，該行星式滾柱30之螺紋部31之第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部可沿著該螺桿10之外螺紋部11之第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部進行滑動調整，如第6圖之彎曲箭頭方向所示。

第7圖揭示本發明第二較佳實施例之行星式螺桿構造之承座之內螺紋之示意圖。請參照第2、3及7圖所 示，舉例而言，該承座20包含一內螺紋部21，而該內螺紋部21包含一第三螺紋側凹部〔或凹部區〕及一第四螺紋側凹部〔或凹部區〕，而該第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部具有一凹曲面夾角β 1〔如第7圖所示〕，且該第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部具有至少一層或數層熱處理層或其類似功能層。另外，相對於該凹曲面夾角β 1，該第三螺紋側凹部具有一最低凹部區域，且該第四螺紋側凹部亦具有另一最低凹部區域，且該最低凹部區域對應位於該熱處理層。

請再參照第2、3及7圖所示，舉例而言，該內螺紋部21包含一第三螺紋基準線及一第四螺紋基準線，而該第三螺紋基準線及第四螺紋基準線之間形成一夾角β，且該夾角β之角度為一適當角度。另外，該內螺紋部21具有一第三螺紋側曲面21a及一第四螺紋側曲面21b，而該第三螺紋側凹部設置於該第三螺紋側曲面21a上，以便對應於該行星式滾柱30之第一螺紋側凸部，且該第四螺紋側凹部設置於該第四螺紋側曲面21b上，以便對應於該行星式滾柱30之第二螺紋側凸部。

第8圖揭示本發明第二較佳實施例之行星式螺桿構造之承座之內螺紋緊密螺合於行星式滾柱之示意圖，其對應於第7圖之內螺紋。請參照第2、3、4、7及8圖所示，舉例而言，在組裝時，利用該行星式滾柱30之螺紋部31之第一螺紋側凸部緊密卡掣於該承座20之內螺紋部21之第三螺紋側凹部，如第8圖之左側箭頭所示。相對的，利用該行星式滾柱30之螺紋部31之第二螺紋側凸部同步緊密卡掣於該承座20之內螺紋部21之第四螺紋側凹部，如第8圖之右側箭頭所示。

舉例而言，本發明第二較佳實施例可進一步選擇將該行星式滾柱30之螺紋部31之第一螺紋側凸部及第 二螺紋側凸部直接卡掣於該螺桿10之二外螺紋表面上，且該二外螺紋表面選擇為一般外螺紋表面或外螺紋平表面，以完成組裝該行星式滾柱螺桿裝置。

請參照第4、7及8圖所示，本發明另一較佳實施例之行星式螺桿構造之該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部之凸曲面夾角θ 1略小於該第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部之凹曲面夾角β 1，如此在操作時，該行星式滾柱30之螺紋部31之第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部可沿著該承座20之內螺紋部21之第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部進行滑動調整，如第8圖之彎曲箭頭方向所示。

請再參照第2、3、4、6及8圖所示，本發明第三較佳實施例選擇將該行星式滾柱30之螺紋部31之第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部緊密卡掣於該螺桿10之外螺紋部11之第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部，如第6圖所示。另外，選擇將該行星式滾柱30之螺紋部31之第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部同步緊密卡掣於該承座20之內螺紋部21之第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部，如第8圖所示。

本發明另一較佳實施例選擇將該外螺紋部11之夾角α或內螺紋部21之夾角β之一等於該螺紋部31之夾角θ，或將該外螺紋部11之夾角α及內螺紋部21之夾角β等於該螺紋部31之夾角θ。

本發明另一較佳實施例選擇將該外螺紋部11之夾角α或內螺紋部21之夾角β之一略小於該螺紋部31之夾角θ，或將該外螺紋部11之夾角α及內螺紋部21之夾角β略小於該螺紋部31之夾角θ。

請再參照第6及8圖所示，在該外螺紋部11之第一螺紋側曲面11a及第二螺紋側曲面11b之連接端部與該螺紋部31之第一側曲面31a及第二側曲面31b共同形 成一潤滑油循環通道A，以提升操作滑順度及降低操作噪音。同樣的，在該內螺紋部21之第三螺紋側曲面21a及第四螺紋側曲面21b之連接端部與該螺紋部31之第一側曲面31a及第二側曲面31b共同形成一潤滑油循環通道A。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。

Claims (10)

1. 一種行星式螺桿構造，其包含：一螺桿，其包含一外螺紋部，且該外螺紋部包含一第一螺紋側凹部及一第二螺紋側凹部；一承座，其包含一內螺紋部，且該內螺紋部包含一第三螺紋側凹部及一第四螺紋側凹部；及至少一行星式滾柱，其包含一螺紋部，且該螺紋部包含一第一螺紋側凸部及一第二螺紋側凸部；其中利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部卡掣於該第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部，且利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部同步卡掣於該第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部。
2. 一種行星式螺桿構造，其包含：一螺桿，其包含一外螺紋部，且該外螺紋部包含一第一螺紋側凹部及一第二螺紋側凹部；一承座，其包含一內螺紋部；及至少一行星式滾柱，其包含一螺紋部，且該螺紋部包含一第一螺紋側凸部及一第二螺紋側凸部；其中利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部卡掣於該第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部，且利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部同步卡掣於該內螺紋部。
3. 一種行星式螺桿構造，其包含：一螺桿，其包含一外螺紋部；一承座，其包含一內螺紋部，且該內螺紋部包含一第三螺紋側凹部及一第四螺紋側凹部；及至少一行星式滾柱，其包含一螺紋部，且該螺紋部包含一第一螺紋側凸部及一第二螺紋側凸部；其中利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部卡掣於該外螺紋部，且利用該第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部同步卡掣於該第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部。
4. 依申請專利範圍第1或2項所述之行星式螺桿構造，其中該外螺紋部之第一螺紋側凹部及第二螺紋側凹部包含一第一凹曲面夾角，而該螺紋部之第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部包含一凸曲面夾角，且該凸曲面夾角小於該第一凹曲面夾角。
5. 依申請專利範圍第1或3項所述之行星式螺桿構造，其中該內螺紋部之第三螺紋側凹部及第四螺紋側凹部包含一第二凹曲面夾角，而該螺紋部之第一螺紋側凸部及第二螺紋側凸部包含一凸曲面夾角，且該凸曲面夾角小於該第二凹曲面夾角。
6. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之行星式螺桿構造，其中該螺紋部具有一第三夾角，且該第三夾角之角度為90±5°。
7. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之行星式螺桿構造，其中該外螺紋部包含一第一螺紋基準線及一第二螺紋基準線，且於該第一螺紋基準線及第二螺紋基準線之間形成一第一夾角，而該內螺紋部包含一第三螺紋基準線及一第四螺紋基準線，且於該第三螺紋基準線及第四螺紋基準線之間形成一第二夾角，而該螺紋部具有一第三夾角，且該第一夾角及第二夾角相等於該第三夾角。
8. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之行星式螺桿構造，其中該外螺紋部包含一第一螺紋基準線及一第二螺紋基準線，且於該第一螺紋基準線及第二螺紋基準線之間形成一第一夾角，而該內螺紋部包含一第三螺紋基準線及一第四螺紋基準線，且於該第三螺紋基準線及第四螺紋基準線之間形成一第二夾角，而該螺紋部具有一第三夾角，且該第一夾角或第二夾角相等於該第三夾角。
9. 依申請專利範圍第1或2項所述之行星式螺桿構造，其中該第一螺紋側凹部設置於一第一螺紋側曲面，而該第二螺紋側凹部設置於一第二螺紋側曲面。
10. 依申請專利範圍第1或3項所述之行星式螺桿構造，其中該第三螺紋側凹部設置於一第三螺紋側曲面，而該第四螺紋側凹部設置於一第四螺紋側曲面。