CN101184936A

CN101184936A - 滚动丝杠

Info

Publication number: CN101184936A
Application number: CNA2005800495817A
Authority: CN
Inventors: 贾恩卡洛·布伦
Original assignee: Ares Engineering SRL
Current assignee: Ares Engineering SRL
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-07-30
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2025-07-30
Also published as: AR052593A1; WO2006094535A1; US7921744B2; ATE442539T1; ITVI20050065A1; EP1859179B1; EP1859179A1; DE602005016604D1; CN101184936B; US20080210039A1

Abstract

一种滚动丝杠(1)包括：第一外螺纹元件(6)；第二螺纹元件(3)；装置(5)，其使所述第二螺纹元件能相对于壳体(2)自由旋转；以及装置(7)，其使所述第一螺纹元件(6)的轴的位置相对于壳体(2)能保持固定和恒定。此外，还预见有使所述第一元件(6)与所述第二元件(3)之间相对旋转的同步装置。所述丝杠的特征在于，两个螺纹元件中的至少一个具有螺纹构造，以致使旋转运动能传送到另一个元件，且不会有相对切向滑动动作。

Description

滚动丝杠

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的总体部分所述的滚柱丝杠。

背景技术

关于线性致动器，在其它文献(US-A-3,395,385、US-A-3,730,016、U-A-3,756,092)中已作了描述，线性致动器由一个或多个螺纹螺母丝杠或外螺纹滚柱组成，具有相同螺纹阶梯(或阶梯等于整倍数或倒数是整数的分数)的丝杠靠在其螺纹上转动，发现的问题如下：

-不能确保线性运动与丝杠转数成正比；

-当丝杠的轴向载荷降到最小值时行程速度不规则，因为没有充分负载的螺母丝杠轴承受阻且丝杠在受阻的螺母丝杠上滑动，这就产生阶梯不规则且至多等于螺纹阶梯的行程；

-效率低，因为采用了不适当的螺纹牙形；

-预载荷的存在极大地降低了机构效率，该预载荷是因载荷过度减小为避免螺母丝杠或滚柱(或丝杠)意外受阻而加进的；

-在丝杠同时与不止一个螺母丝杠或滚柱耦合的情况下硬化或受阻。

实际上，这些现有文献中描述的发明特别试图：

-采用预载荷来解决行程不规则的问题；

-阻挡螺母丝杠(或多个丝杠)，以获得等于丝杠转速的双行程速度；

-以手动或自动模式、分级或连续模式通过丝杠转数改变行程，以便使速度与等于系统驱动马达的每分钟转数的载荷相适应。

尤其是，在文献US-A-3,730,016中，公开了一种根据载荷通过丝杠转数改变线性行程的装置，不过，该装置不具备功能精确性、效率不高，且在最大载荷下，螺纹在表示最弱区的牙顶附近受到应力。

只有一篇文献WO 2004/113762A2(发明人与本发明的发明人相同)提到了同步化的存在，不过，却未提到驱动上述同步化的装置。

没有哪个已知系统在缺乏同步化的情况下确保控制轴每转的行程恒定而精确，而不管外部载荷和装置的结构及装配公差如何。也没有哪篇引用文献对丝杠/螺母丝杠耦合、接触点以及由螺纹牙形引起的效率低下的原因进行过精确分析。

这些文献中没有一篇提到丝杠与螺母丝杠之间的预加载压缩的效果。

文献中亦没有提到耦合螺纹之间间隙很小以便提高效率的效果。

同样，没有提及任何表面硬化处理的执行，以便防止丝杠与螺母丝杠之间提前发生的接触点磨损。

发明内容

本发明的主要目的在于，实现一种确保丝杠行程精确的装置，而不管作用的载荷如何。

另一个目的在于，实现一种本征可靠、安全、使用寿命长的装置。

又一个目的在于，实现一种效率高的装置。

这些目的是根据权利要求，尤其是根据权利要求1的特征部分实现的：

-利用以简单、经济、可靠的方式获得的、螺纹上耦合的元件旋转的同步化，其可借助于普通机床和已知的加工技术，通过螺纹上耦合的两个元件中至少一个的螺纹特殊构造实现；实际上，任何利用丝杠转数与螺母丝杠或滚柱的转数之间的恒定和固定比的同步系统防止了行程的不规则性并将每转的行程固定在已知值，而不管存在的载荷和摩擦如何；

-利用将摩擦引起的损失降到最小的螺纹之间的耦合系统；

-利用将摩擦引起的损失降到最小并提高螺纹阻力的螺纹牙形；

-利用减少摩擦引起的损失和耦合螺纹上磨损的表面硬化处理。

附图说明

借助于附图表，通过对一些示为非限制性实例的本发明优选、但决非排他性的装置的实施例进行详细说明，将更为清楚地了解本发明进一步的特征和优点，其中：

图1和2(表I)分别示出本发明同步装置根据线II-II剖开的平面图和前视立面图；

图3(表II)示出图1和2中装置剖面的透视图；

图4(表II)示出图1、2和3中装置的丝杠的透视图，螺纹的齿顶嵌在螺母丝杠中；

图5(表II)示出具有用键固定的齿轮的、图1、2、3中装置的只是螺母丝杠的剖面的透视图；

图6和7(表III)示出本发明装置的另一实施例中螺母丝杠和丝杠的剖面的透视图，螺母丝杠在螺纹的沟槽中具有啮合齿；

图8和9(表III)示出本发明装置的另一实施例中螺母丝杠和丝杠的剖面的透视图，螺母丝杠在螺纹牙顶中具有啮合齿；

图10和11(表IV)示出本发明装置的另一实施例中螺母丝杠和丝杠的剖面的透视图，螺母丝杠在螺纹沟槽中具有啮合齿；

图12和13(表IV)示出本发明装置的另一实施例中螺母丝杠和丝杠的剖面的透视图，螺母丝杠配有突出的钉齿(peg)；

图14和15(表IV)示出本发明装置的另一实施例中螺母丝杠和丝杠的剖面的透视图，螺母丝杠配有狭槽；

图16、17、18(表V)分别示出本发明配有两个螺纹面带齿的螺母丝杠和丝杠的同步化实施例的平面图、剖视图以及透视图；

图19、20、21(表V)分别示出本发明配有两个螺纹面带齿且具有圆边的螺母丝杠和丝杠的同步化实施例的平面图、剖视图以及透视图；

图22和23(表V)分别示出本发明配有与具有波状螺纹的丝杠耦合的滚柱的另一同步化实施例的前视图和透视图；

图24和25(表VI)分别示出嵌入两个相同螺母丝杠中的丝杠的平面图和剖切的前视立面图；

图26和27(表VI)分别示出嵌入两个不同螺母丝杠中的丝杠的平面图和剖切的前视立面图；

图28和29(表VII)分别示出与三个相同滚柱耦合的丝杠的平面图和剖切的前视立面图；

图30和31(表VII)分别示出与两个不同滚柱耦合的丝杠的平面图和剖切的前视立面图；

图32和33(表VIII)分别示出嵌在相同螺母丝杠中的两个相同丝杠的平面图和剖切的前视立面图；

图34和35(表VIII)分别示出嵌在相同螺母丝杠中的两个不同丝杠的平面图和剖切的前视立面图；

图36和37(表VIII)分别示出与同一滚柱耦合的两个不同丝杠的平面图和前视立面图；

图38和39(表VIII)分别示出嵌在同一螺母丝杠中的三个不同丝杠和第四中央丝杠的平面图和前视立面图；

图40、41和42(表IX)分别示出借助于皮带和皮带轮同步的丝杠和螺母丝杠的平面图、前视立面图和透视图；

图43(表IX)示出根据图40、41、42同步完成的装置的透视图；

图44和45(表IX)分别示出借助于斜螺纹同步的、嵌在螺母丝杠中的丝杠的平面图和剖切的前视立面图；

图46和47(表X)分别示出具有在壳体的螺纹和光滑壁上配有同步的卫星滚柱的丝杠的平面图和剖切的前视立面图；

图48、49、50、51(表XI)分别示出嵌入具有较大公称直径的内螺纹中的外螺纹的平面图、剖切的前视立面图、剖面侧视图以及透视图；

图52(表XI)示出本发明理想螺纹的剖面；

图53(表XI)示出本发明理想螺纹的另一实例。

具体实施方式

现具体参照上述附图，描述本发明全部以附图标记1(图1、2、3)表示的装置的优选但非排他性的第一实施例。该装置特别有利于使旋转运动达到向指令所需具有正常运动、精确定位、高效水平以及小力矩的线性运动转化。

装置1包括一个由丝杠结合的两部分组成的不同元件的主体或壳体2、一个装有齿圈4的螺母丝杠3、两个螺母丝杠支承轴承5和一个由两个导向轴承7在轴向上引导的具有齿顶的丝杠6。导向轴承7具有公称直径与丝杠6相同的孔；丝杠6以很微小的间隙嵌在孔中，以便使能轴向滑动。丝杠6具有公称直径小于螺母丝杠3的螺纹。螺母丝杠3偏心地安装在主体2内，使得丝杠6和螺母丝杠3的螺纹彼此接触，尽管它们之间保持有很微小的间隙(指示性范围0.001-0.1mm)。同时，丝杠6螺纹牙顶上的啮合齿与固定在螺母丝杠3上的齿轮4的啮合齿啮合，从而限制丝杠6与螺母丝杠3的转数之间的比。实际上，齿轮4刚性地固定在螺母丝杠3上。此外，齿数比等于丝杠与螺母丝杠的滚动节圆直径之间的比，该比即使没有啮合齿也会存在。这样，不影响机构效率，确保特别精确的行程阶梯，没有不规则性和猛动(whiplash)动作，不管外部载荷如何。特殊的螺纹构造，即其丝杠螺纹牙顶的圆柱面(除了啮合槽外)、丝杠螺纹的凸螺纹面、螺母丝杠螺纹的凹螺纹面以及在相对运动中彼此接触的部件(螺纹、啮合齿、导向件)的表面硬化处理确保了高效率和耐磨损。

一般来说，在一优选、但非排他性的实施例中，同步装置由一个或多个具有在牙顶上配有啮合齿的螺纹的丝杠6、23、25、28、31、34、36、37、39、40、42、58组成，也可由一个或多个螺母丝杠3、24、26、27、35、38、43或一个或多个外螺纹滚柱29、32、33、41、59组成，在那上面，各固定至少一个能与丝杠的螺纹牙顶的啮合齿耦合的齿轮4。

在另一优选、但非排他性的实施例中，同步装置亦可由具有带啮合齿的螺纹的丝杠16、17、18、19、20、21、22、23、25、28、31、34、36、37、39、40、42、58组成，也可由一个或多个螺母丝杠8、9、10、11、12、13、14、24、26、27、35、38、43或一个或多个滚柱15、29、32、33、41、59组成，它们的螺纹使能以与丝杠的螺纹啮合齿耦合的方式啮合。在这种情况下，螺母丝杠或滚柱上不必有固定的齿圈。

作为均配有螺纹啮合齿的丝杠与螺母丝杠(或滚柱)之间耦合实例的非排他性实施例描述如下：

-具有在牙顶上配有啮合齿的螺纹的丝杠(图6中的6和图10中的17)，其与具有配有沟槽啮合齿的螺纹的螺母丝杠(图6和7中的8及图10和11中的10)耦合；

-具有配有沟槽啮合齿的螺纹的丝杠(图8中的16)，其与具有在牙顶中配装啮合齿的螺纹的螺母丝杠(图8和9中的9)耦合；

-具有减少到狭槽范围的齿状螺纹的丝杠(图12中的18)，该狭槽沿着外表面上的理想螺线径向排列；螺旋阶梯等于螺纹理论阶梯；这些狭槽可在丝杠转轴的方向上对准，或它们可交错布置；所述丝杠与螺母丝杠(图12和13中的11)耦合，螺母丝杠具有减少到钉齿范围的齿状螺纹，这些钉齿轴向对准或交错布置，沿着孔表面上的理想螺线径向排列；螺旋阶梯等于螺纹理论阶梯；

-具有减少到钉齿范围的齿状螺纹的丝杠(图14中的19)，这些钉齿沿着外表面上的理想螺线径向排列；螺旋阶梯等于螺纹理论阶梯；钉齿可在丝杠转轴的方向上对准，或它们可交错布置；该丝杠与具有减少到狭槽范围的齿状螺纹的螺母丝杠(图14和15中的12)耦合，这些狭槽轴向对准且交错布置，沿着孔表面上的理想螺线径向排列；螺旋阶梯等于螺纹理论阶梯；

-具有在两个螺纹面(图16、17和18中的20)或仅在一个螺纹面上配有啮合齿的螺纹的丝杠，其与具有也在两个螺纹面(图16、17和18中的13)或仅在一个螺纹面上配有啮合齿的螺纹的螺母丝杠耦合；齿可轴向对准或交错布置；

-具有在两个螺纹面(图19、20、21中的21)上配有带圆边的啮合齿的螺纹的丝杠，其与具有也在两个螺纹面(图19、20、21中的14)上配有带圆边的啮合齿的螺纹的螺母丝杠耦合；如果齿交错布置，啮合边缘便可弄圆到啮合齿自身呈现螺纹波状形式的程度，而如果齿是对准的，啮合齿就呈现为螺纹厚度的波形；

-具有在两个螺纹面(图22和23中的22)上配有带圆边的啮合齿的螺纹的丝杠，其与具有也在两个螺纹面(图22和23中的15)上配有带圆边的啮合齿的螺纹的滚柱耦合；如果齿交错布置，啮合边缘便可弄圆到啮合齿自身呈现螺纹波形(图22和23)的程度，而如果齿是对准的，啮合齿就呈现为螺纹厚度的波形。

在螺纹之间每次耦合时，丝杠螺纹的齿数与齿圈或螺母丝杠螺纹或滚柱的齿数的比相应等于丝杠的滚动节圆直径(图48中的Dpv(丝杠的节圆直径))与螺母丝杠(或滚柱)的滚动节圆直径(图48中的Dpm(螺母丝杠的节圆直径))之间的比。无论是丝杠还是螺母丝杠(或滚柱)，它们的齿形都可以是任何类型(例如外摆线、内摆线、渐开线等)。除了存在啮合齿外，螺纹牙形也可以是任何类型。

耦合元件具有相同的螺纹阶梯，或不同的阶梯，但必须限定如下：耦合元件之间较大螺纹阶梯与较小阶梯之间的比必须是整数。螺纹可以是多头。在保持螺纹阶梯之间上述采用的比的条件下，螺纹具有不同头数。耦合元件的螺纹方向根据所需的行程阶梯可以相同或不同。

丝杠可由沟槽轴替代。以相同的方式，螺母丝杠可由具有沟槽孔表面、沟槽阶梯和轮廓的衬套替代，以便与丝杠螺纹耦合。同样，滚柱可改为开槽的，而不是制螺纹的。

当它们在直径和螺纹特性上彼此完全相等且只处在同步条件下时，螺母丝杠(图24和25中的24)或外螺纹滚柱(图28、29、46、47中的29和59)可不止一个地与丝杠23、28、58同时耦合，且不会对系统产生问题。

这样，载荷可分布在多个螺母丝杠24或多个滚柱29、59当中，且借助于部件当中特殊的相对定位，丝杠导向轴承上的载荷可减少或消除。

也可采用两个或多个螺母丝杠或两个或多个滚柱，以便预加载丝杠，以消除间隙，由此获得不利于效率的高度精确定位。

同一主体内更多的螺母丝杠(图26和27中的26和27)或滚柱(图30和31中的32和33)相对于主体产生不同的行程螺旋阶梯，这些螺母丝杠或滚柱尽管彼此直径不同，但同步并配有与丝杠螺纹25、31接合/脱离的机构，一次一个地与丝杠接触。

在各种情况下，旋转指令可交替地传递到：

-在螺母丝杠(或滚柱)受齿状螺纹驱动且主体旋转受阻的情况下，传递到丝杠；

-在丝杠受齿状螺纹驱动且主体旋转受阻的情况下，传递到螺母丝杠(或滚柱)；

-在螺母丝杠(或滚柱)受绕着丝杠偏心旋转的主体的驱动且丝杠旋转受阻的情况下，传递到主体。

此外，轴向运动可通过丝杠(主体轴向固定)或主体(丝杠轴向固定)执行。

在螺母丝杠(图32、33、34、35中的35、38)的公称直径比丝杠大得多的情况下，更多的丝杠34、36、37各自可随其导向轴承嵌入到螺母丝杠本身35、38中，以便实现：

-在相同的丝杠同时与同一螺母丝杠耦合(图32和33)的情况下，螺母丝杠每转的丝杠行程相同；

-在不同的丝杠(对于直径和/或螺纹方向和/或阶梯和/或头数)同时与同一螺母丝杠耦合(图34和35)的情况下，螺母丝杠每转的各丝杠的行程不同(即便在相反的方向上)；

-每个丝杠与螺母丝杠单独接合/脱离；

-采用其内嵌有多个丝杠的多个螺母丝杠(根据进行中的情况同时或单独地接合)。

以相似的方式，单个滚柱(图36和37中的41)不论其直径如何都可与多个各自具有其导向轴承的丝杠39、40耦合，以便实现：

-在相同丝杠同时与同一滚柱耦合的情况下，滚柱每转的丝杠行程相同；

-在不同丝杠(对于直径和/或螺纹方向和/或阶梯和/或头数)同时与同一滚柱耦合的情况下，滚柱每转的各丝杠的行程不同(即使在相反的方向上)；

-每个丝杠与滚柱单独接合/脱离；

-采用具有多个丝杠的多个滚柱(根据进行中的情况同时或单独地接合)。

一具体的组合实施例(图38和39)是由其内嵌有多个相同丝杠42且与其耦合有螺纹的螺母丝杠43组成的，另一丝杠(或滚柱)44在中心与所有与螺母丝杠耦合的丝杠的螺纹接触，且它配有使能在与丝杠接触螺母丝杠的相同行程方向上或在相反方向上移动类型的螺纹。

在另一实施例中，丝杠与螺母丝杠或滚柱的螺纹上啮合齿之间的同步连接也可通过其它插入装置，比如齿轮、皮带轮、皮带、链条、缆索等以及传动轴和齿轮、开槽轮廓等进行。

作为非排他性实例，在丝杠45的导向轴承(图40、41、42、43中的48)之一中，可嵌入一个衬套49，其具有带开槽轮廓的孔，能与丝杠螺纹的啮合齿啮合，使得同一丝杠的轴向运动自由；同一衬套上还设有与齿带50耦合的齿状皮带轮。

皮带随后与安装在传动轴52上的皮带轮53耦合，传动轴52上用键固定另一皮带轮54，其又借助于另一齿带51与固定在螺母丝杠46上的环47连接。

在该非排他性实例中，壳体55还容纳插入的同步装置，比如传动轴、皮带和皮带轮。

另一实施例(图44和45)是这样实现的，即增大丝杠56和螺母丝杠57或滚柱的螺纹斜度，直到达到在螺纹之间产生完成运动(motoring over)的值，以防止螺母丝杠57或滚柱受阻，即使在无载荷的情况下也如此。在任何情况下，斜度都将小于在载荷下丝杠旋转受阻时产生螺母丝杠(或滚柱)旋转(或反之亦然)的值，以在丝杠与壳体之间产生相对的轴向滑动运动，并且斜度还将取决于螺纹牙形和接触表面之间的摩擦。

在丝杠螺纹与滚柱螺纹之间和/或滚柱螺纹与壳体螺纹之间，利用螺纹特性(齿状或倾斜)的同步也可采取丝杠与卫星滚柱或滚柱再循环的特定形式使用。作为非排他性的实例，装在保持架60中的、与丝杠58同步的卫星滚柱(图46和47中的59)也在壳体61内旋转，壳体61的内壁无螺纹或沟槽，但至多仅有能与滚柱(59)的螺纹耦合的啮合齿。壳体同一内壁凸起(relief)中的边缘支承通过滚柱传递的载荷。

在螺纹阶梯相同时，螺纹斜度随公称直径和螺纹方向而变；因此，具有不同直径的两个元件的螺纹也具有不同的斜度(图49)。此外，在切点斜度不同时，丝杠与滚柱耦合情况下的螺纹的直径和螺纹方向相同。因此，就会注意到：

-螺纹必然不可能具有矩形牙形，否则丝杠与螺母丝杠或丝杠与滚柱之间不存在耦合；

-在螺纹具有三角形或梯形牙形的情况下，存在耦合，但是如果不考虑到微量间隙，两个接触点(一个在一个螺纹面上，一个在相反的螺纹面上，图48中的P1和P2)并不对准在平行于丝杠轴的同一直线上(除了丝杠和滚柱具有相同公称直径和螺纹方向的情况)；

-丝杠与螺母丝杠(或滚柱)之间的相对旋转轴(图48中的C)位于穿过丝杠轴和螺母丝杠(或滚柱)轴的平面上，并且因此，在螺纹接触点之间的中间区域中，准确地位于丝杠与螺母丝杠(或滚柱)之间相对旋转的节圆直径Dpv和Dpm的切点中。

考虑到这些条件，在无外部载荷的情况下，相对于相对旋转的中心(图48中的C)存在摩擦力臂(图48中的B)，这降低了效率。

因此，重要的是，留有微量间隙，使得螺母丝杠螺纹的每次转动仅有一个与丝杠螺纹接触的接触点(图48中的P1或P2)。

此外，通过使摩擦力臂B最小化来提高效率；这主要通过增大丝杠与螺母丝杠(或滚柱)螺纹之间的斜度差实现。尤其是，当丝杠和螺母丝杠螺纹具有相同的方向时，效率随着螺母丝杠直径与丝杠直径之间的比的增大而提高。

最小预加载影响是利用最佳条件，即丝杠和滚柱具有相同直径、相同牙形、阶梯、头数以及螺纹方向(图22和23)实现的，以便获得最大效率，即使不存在间隙时也会获得。

由于载荷不被送至由材料中产生最大张力的螺纹牙顶(也是通过啮合齿开槽的区域)承担，从而防止削薄牙顶本身，产生会损害整个机构的细小颗粒，所以内螺纹(图52和53中的F)和外螺纹(图52和53中的M)都具有带圆边RC(图52和53)的牙顶。

为了减小螺纹底部区域的张力，两螺纹之间实现最大的连接半径RFM(图53)。

螺纹另一所必要的条件是丝杠螺纹(M)的牙顶上(像在梯形螺纹上一样)需为圆柱面(图52和53中的SC)，以在丝杠导向轴承(7)上获得良好的支承。

为了在螺纹当中获得大致为圆形的载荷分布区，且在中心具有最大张力，位于螺纹之间的旋转节距圆周附近，理想的齿形是产生球面-球面型的接触。实际上说来，这涉及使丝杠和滚柱螺纹点对点地尽可能接近于凸球面(图2和53中的SM)，同时螺母丝杠螺纹必定为凹球面型(图52和53中的SF)。出于易于构造的原因和圆形接触区域必须主要在载荷下，也即在螺纹变形时获得的事实，结构轮廓可能与理论轮廓有稍微不同。这样接触区中螺纹部分(螺纹面)的实际轮廓必须在一旦加载时产生近似圆形的接触区。

另一螺纹的必要条件是，必须深到足以使丝杠螺纹(或螺母丝杠或滚柱的)在牙顶上或沟槽中能啮合，却又不会减小螺纹的接触区域。

由于丝杠与螺母丝杠之间的接触出现在极其有限的区域(几乎是点状)，丝杠和螺母丝杠(或滚柱)的表面将会受到磨损。因此，为了确保工作寿命足够长，有利的是，丝杠和螺母丝杠将借助于表面硬化处理中至少一种，比如氨硬化、表面渗碳硬化、淬火硬化等进行表面硬化。

因此，同步装置的存在使行程速度与指令速度之间的比能精确和恒定，确保丝杠相对于主体精确定位。此外，允许对螺母丝杠(或滚柱)和丝杠同时控制，不再简单地通过摩擦对两个元件中的一个进行监控。运动不规则的问题连同猛动得到消除，且机构可用于精确的运动。一旦两个耦合的螺纹元件中的一个受阻，另一个元件的旋转和相对滑动也会受阻。最佳的螺纹、加之无内部预载荷以及减小磨损和摩擦的表面硬化都提供最大的机构效率。

Claims

1.一种滚动丝杠(1)，包括：

-第一外螺纹元件(6)，其由具有一个头或多个头的螺纹的丝杠组成；

-第二外螺纹或内螺纹元件(3)，其具有适用于在至少一个接触点与所述第一螺纹元件(6)连续耦合的螺纹；

-装置(5)，其允许所述第二元件相对于壳体(2)自由旋转，同时阻挡轴向和径向运动；

-装置(7)，其使所述第一元件(6)的轴线的位置相对于壳体(2)能保持固定和恒定，以维持所述第一元件(6)的轴相对于所述第二元件(3)的旋转轴线平行、不相重合并处于固定距离，不过同时使：

a)所述第一元件(6)相对于壳体(2)的轴向滑动动作和旋转；

b)所述第一元件(6)和所述第二元件(3)的螺纹能耦合；

-使所述第一元件(6)与所述第二元件(3)之间的相对旋转同步的装置；

-上述元件和装置的壳体(2)；

所述丝杠的特征在于，两个螺纹元件中的至少一个具有螺纹构造，以致使旋转运动能传送到另一个元件，而设有相对切向滑动。

2.如权利要求1所述的滚动丝杠，其特征在于，所述第一螺纹元件与所述第二螺纹元件之间无滑动动作的相对旋转的齿数比等于所述第一元件螺纹的滚动节圆直径与所述第二元件螺纹的滚动节圆直径之间的比，这样以便维持线性行程与指令旋转之间的比恒定且与载荷和速度无关。

3.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，所述第一外螺纹元件(6)具有啮合的螺纹牙顶，其带有任何类型的啮合齿。

4.如权利要求3所述的滚动丝杠，其中，所述第二螺纹元件(3)由单件或彼此用键固定的多件的螺母丝杠组成，其中，所述第一元件嵌入，所述螺母丝杠具有公称直径大于所述第一元件螺纹的内螺纹，且配有一个或多个与螺纹同轴的齿圈(4)，能与所述第一元件(6)的螺纹牙顶的啮合齿耦合。

5.如权利要求3所述的滚动丝杠，其中，所述第二螺纹元件由单件或彼此用键固定的多件的外螺纹滚柱组成，所述第一元件与其横向耦合，所述外螺纹滚柱具有公称直径等于或不同于所述第一元件的螺纹，且配有一个或多个与螺纹同轴的齿圈，并能与所述第一元件的螺纹牙顶的啮合齿耦合。

6.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，所述第一外螺纹元件(6、16、17、20、21、22)具有单头或多头螺纹，其中，螺纹中至少一个在螺纹牙顶上或沟槽中或螺纹面内具有啮合齿。

7.如权利要求6所述的滚动丝杠，其中，所述第二螺纹元件由内嵌所述第一元件的螺母丝杠(8、9、10、13、14)组成，所述螺母丝杠具有公称直径大于所述第一元件螺纹的内螺纹，具有相容的齿状螺纹，且能与所述第一元件的螺纹啮合齿耦合。

8.如权利要求6所述的滚动丝杠，其中，所述第二螺纹元件由所述第一元件(22)与其横向耦合的外螺纹滚柱(15)组成，所述滚柱具有公称直径等于或不同于所述第一元件的螺纹，具有相容的齿状螺纹，且能与所述第一元件的螺纹啮合齿耦合。

9.如权利要求6所述的滚动丝杠，其中，所述第一螺纹元件(18)具有减少到狭槽范围的齿状螺纹，这些狭槽轴向对准或交错布置，沿着外表面上的理想螺线径向排列，具有等于螺纹理论阶梯的阶梯。

10.如权利要求7所述的滚动丝杠，其中，所述螺母丝杠(11)具有减少到钉齿范围的齿状螺纹，这些钉齿轴向对准或交错布置，沿着孔表面上的理想螺线径向排列，具有等于螺纹理论阶梯的阶梯，能与所述第一元件的狭槽耦合。

11.如权利要求8所述的滚动丝杠，其中，所述滚柱具有减少到钉齿范围的齿状螺纹，这些钉齿轴向对准或交错布置，沿着外表面上的理想螺线径向排列，具有等于螺纹理论阶梯的阶梯，能与所述第一元件的狭槽耦合。

12.如权利要求6所述的滚动丝杠，其中，所述第一螺纹元件(19)具有减少到钉齿范围的齿状螺纹，这些钉齿轴向对准或交错布置，沿着外表面上的理想螺线径向排列，具有等于螺纹理论阶梯的阶梯。

13.如权利要求7所述的滚动丝杠，其中，所述螺母丝杠(12)具有减少到钉齿范围的齿状螺纹，这些钉齿轴向对准或交错布置，沿着孔表面上的理想螺线径向排列，具有等于螺纹理论阶梯的阶梯，能与所述第一元件的钉齿耦合。

14.如权利要求8所述的滚动丝杠，其中，所述滚柱具有减少到狭槽范围的齿状螺纹，这些狭槽轴向对准或交错布置，沿着外表面上的理想螺线径向排列，具有等于螺纹理论阶梯的阶梯，能与所述第一元件的狭槽耦合。

15.如权利要求6、7、8所述的滚动丝杠，其中，螺纹面上的啮合齿(15、22)表现为螺纹本身的波形。

16.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，使所述第二元件能自由旋转的装置(5)由一个或多个轴承组成，其滚动或滑动、径向、轴向或倾斜绕着螺母丝杠安装或安装在滚柱的端部上，使所述螺母丝杠或滚柱绕着其自身轴能自由旋转，但防止出现任何相对于壳体的轴向或径向运动，所述轴承的内环能由螺母丝杠本身或滚柱本身的端部组成，或螺母丝杠或滚柱的各端部用键固定在所述轴承的内环中，所述轴承的外环能由壳体本身组成，或与所述壳体接触。

17.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，所述保持所述第一元件的旋转轴与所述第二元件的旋转轴之间的距离和平行度固定和恒定的装置(7)由一对滚动或滑动轴承组成，其能承受径向和轴向载荷，各自位于螺母丝杠底部或滚柱端部的附近，外环固定到所述壳体上，而所述第一元件嵌入内环的孔中，在所述轴承的内环中具有最小间隙，足以使能轴向运动和旋转，但能阻挡丝杠本身的径向运动，所述轴承引导所述第一元件，衬套可以用键固定，以使轴承内环孔的尺寸与所述第一元件的外径尺寸相匹配。

18.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，所述保持所述第一元件的旋转轴与所述第二元件的旋转轴之间的距离和平行度固定和恒定的装置(7)还确保所述第一元件与所述第二元件的螺纹之间存在间隙，即使是存在最小间隙。

19.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，所述第二螺纹元件上所述第一螺纹元件的旋转节圆直径小于螺纹牙顶上啮合齿的内径，这样使得第一元件的螺纹与第二元件的螺纹之间的接触在相对旋转过程中连续地产生，且不会因啮合齿的存在而中断。

20.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，所述第一元件的螺纹牙顶具有直径等于螺纹外径的圆柱面，以确保有足够大的用于所述装置(7)上所述第一元件的支承面，所述装置(7)使能保持所述第一元件的轴线所述第二元件的旋转轴线之间的距离和平行度固定和恒定。

21.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，所述第一元件和所述第二元件具有螺纹牙形，根据该螺纹牙形，所述第一元件的螺纹与所述第二元件的螺纹之间的每个接触区域尽可能接近圆。

22.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，所述第一外螺纹元件的螺纹牙形为带曲线的凸形，以致能在静止和工作条件下使曲线精确地接近于球形的曲线。

23.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，所述第二元件在外螺纹情况下的螺纹牙形为带曲线的凸形，以致能在静止和工作条件下使所述曲线精确地接近于球形，而在内螺纹情况下的螺纹牙形为带曲线的凹形，以致能在静止和工作条件下使曲线精确地接近于球形的曲线。

24.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，所述第一螺纹元件已受到表面硬化处理，比如氨硬化、表面渗碳硬化、淬火硬化或别的硬化处理，以便减少磨损和摩擦。

25.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，所述第二螺纹元件已受到表面硬化处理，比如氨硬化、表面渗碳硬化、淬火硬化或别的硬化处理，以便减少磨损和摩擦。

26.如权利要求17所述的滚动丝杠，其中，所述第一元件发生轴向滑动动作的表面通过表面硬化处理，比如氨硬化、表面渗碳硬化、淬火硬化或别的硬化处理进行硬化，以便减少磨损和摩擦。

27.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，配有多个螺母丝杠(24)，其具有形状和直径相同的螺纹，与第一元件恒定地耦合，以分布载荷的方式排列，以减少第一元件的弯曲，且能以消除所有可能的轴向间隙的方式产生预载荷。

28.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，配有多个螺纹滚柱(29)，其具有形状和直径相同的螺纹，与第一元件恒定地耦合，以分布载荷的方式排列，以减少第一元件的弯曲，且能以消除所有可能的轴向间隙的方式产生预载荷。

29.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，配有多个螺母丝杠(26、27)，其具有牙形与第一元件相容的螺纹，但具有不同的直径，能以产生不同行程阶梯的方式一次一个地与第一元件耦合。

30.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，配有多个螺纹滚柱(32、33)，其具有牙形与第一元件相容的螺纹，但具有不同的直径，能以产生不同行程阶梯的方式一次一个地与第一元件耦合。

31.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，配有多个丝杠(34)，其具有形状和直径相同的螺纹，与螺母丝杠或滚柱恒定地耦合。

32.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，配有多个丝杠(36、37)，其具有直径和/或阶梯和/或头数和/或螺纹方向不同的螺纹，但与螺母丝杠和/或滚柱相容，并且可与螺母丝杠和/或滚柱同时或交替地耦合，以便产生不同的行程阶梯。

33.如权利要求31所述的滚动丝杠，其中，在螺母丝杠的中心配有另一丝杠(44)，其与别的丝杠的螺纹耦合，相对于中心丝杠用作滚柱。

34.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，丝杠螺纹(45)上的啮合齿与固定在螺母丝杠(46)(或滚柱)上的环(47)或螺母丝杠螺纹(46)的啮合齿或滚柱本身的啮合齿之间的耦合通过其它插入装置(49、50、51、52、53、54)，比如齿圈、皮带(50、51)、皮带轮(53、54)、链条、缆索等以及传动轴(52)和齿轮、开槽轮廓等产生。

35.如权利要求1或2所述的滚动丝杠，其中，螺纹上的啮合齿由螺纹阶梯与直径之间较大的比(较大的螺纹斜度)(56、57)替代，其达到在螺纹之间产生完成运动力的值，即使无载荷，也足以防止螺母丝杠或滚柱受阻，螺纹斜度小于即使丝杠旋转受阻在载荷下产生螺母丝杠旋转的值。

36.如权利要求28所述的滚动丝杠，其中，滚柱(59)设定在同一水平位置，且与支承其端部的保持架(60)保持相同的距离，在中空圆柱体(61)内与该体内表面相接触地旋转。

37.如权利要求28所述的滚动丝杠，应用于卫星滚柱丝杠和滚柱再循环丝杠，以增大结构和应用，同步应用在丝杠与滚柱之间、或滚柱与壳体或螺母丝杠之间，或同时应用在丝杠、滚柱与壳体或螺母丝杠之间。

38.一种通过利用前述权利要求中的一项或多项所述类型的同步系统优化螺纹耦合的功能和性能的方法。

39.一种通过利用权利要求19、20、21、22、23中的一项或多项所述类型的特殊螺纹牙形优化螺纹耦合的功能和性能的方法。

40.一种通过螺纹的表面硬化处理和其它承受强大载荷、摩擦和磨损的元件表面硬化处理优化如前述权利要求中的一项或多项所述的螺纹耦合的功能和性能的方法。