[0001 ]本发明涉及一种机械构件，该机械构件包括与第二部分接触的第一部分，该第二部分相对于第一部分可动。借助示例，本发明由此涉及行星滚柱螺杆和行星滚柱轴承，并且本发明特别是但不排它地涉及在运行时受到高轴向负载和较小和/较慢运动的这种机械构件。
背景技术
[0002]对于由行星滚柱螺杆和轴承构成的机械构件来说，文献FR2925640公开了利用液体
润滑剂、较佳是具有稀释添加剂的油，该液体润滑剂适于通过毛细作用分布在螺杆、行星滚柱和
螺母之间，以润滑这些元件。
[0003]行星滚柱螺杆和轴承有时用于它们在运行时受到高轴向负载和较小和/较慢的运动的应用场合。这例如适用于行星滚柱螺杆或轴承致动
飞行器的诸如飞行控制表面之类的运动元件的情况。
[0004]已发现液体润滑剂在存在高轴向负载、特别是当与行星滚柱螺杆或轴承的、较小和/较慢的运动相关联时作用极少或没有作用。在这种状况下极为难以在行星滚柱和行星滚柱螺杆的螺杆或螺母之间或者在滚柱和行星滚柱轴承的环之间获得均匀的油膜，由此使行星滚柱螺杆或轴承的运行大幅降级。当液体润滑剂具有低黏度时，该缺点变得更甚。
[0005]还提出借助脂来润
滑行星滚柱螺杆或轴承。脂抵抗较高轴向负载，并良好地适于更小和/或更慢的运动。与此不同，对于某些特定应用、诸如航空领域的应用来说，在不进行维护的情况下，脂的性能不总是保持得足够长久。
[0006]此外，脂具有许多其它缺点，特别是具有随
温度大幅变化的黏度。由此，在接近于-30摄氏度(°C)的温度下，大多数脂往往
凝固，由此减慢或阻止行星滚柱的转动。遗憾的是，当行星滚柱螺杆或轴承位于飞行器上、例如以致动飞行控制表面时，行星滚柱螺杆或轴承受到平均约_50°C的低温。因此，借助脂进行润滑并不适于这种应用。
[0007]此外，脂倾向于从行星滚柱和螺杆或螺母之间或者滚柱和轴承的环之间的各种接触区域排出。因此，有必要定期用脂重新填充滚柱螺杆或轴承，以限制该现象发生。
[0008]还存在固体润滑剂。已考虑利用所谓的“干的”固态润滑剂，该固体润滑剂用于将机械构件的各部分、诸如螺杆和螺母和/或行星滚柱
覆盖在固体润滑剂涂层内。在第一
实施例中，将固体润滑剂颗粒包含到螺杆和螺母和/或行星滚柱内，以使得由于磨损逐步释放颗粒。借助示例，涂层包括二硫化钼(MoS2)。在第二实施例中，润滑剂涂层沉积于螺杆和螺母或行星滚柱的表面上。借助示例，涂层包括二硫化妈(WS2)。
[0009]尽管固体润滑剂在抵抗与更小和/或更慢的运动相关联的更高轴向负载方面较液体润滑剂更好，但它们具有如下缺点:对在许多工业领域、诸如航空领域将遭遇到的
气候状况、热学状况和/或化学状况极为敏感。
[0010]特别是，固体润滑剂倾向于在有
水时降解，并且由此丧失固体润滑剂的所有有效性。水有时甚至会使固体润滑剂相对于其上设置有固体润滑剂的表面为侵蚀性的。在某些涂层、例如MoS2或WS2涂层的情况下，这种降解会造成形成两种侵蚀性成分，即磨蚀性
氧化物和
硫酸。[0011 ]此外，气态化合物可渗透到行星滚柱螺杆或轴承内，并且能以可能与固体润滑剂相互作用的液体形式冷凝在所述螺杆或轴承内。一般来说，化合物会腐坏任何润滑剂，但它们在腐坏固体润滑剂方面表现得更为侵蚀性。由此，仅仅存在气态化学化合物足以造成使固体润滑剂降解、特别是在行星滚柱螺杆或轴承的接触区域内，其中，所述区域内的摩擦会放大气态化合物的
反应性。
[0012]由此，固体润滑剂对热学状况、气候状况和/或化学状况的敏感度会具有关于行星滚柱螺杆或轴承的运行方面的严重后果，以使其难以在诸如航空领域的某些应用场合利用这种润滑剂。
发明内容
[0013]本发明目的是提出一种具有相比于
现有技术的方案改善的润滑性的机械构件。
[0014]发明的简要总结
[0015]为此，本发明提供一种包括与第二部分接触的第一部分的机械构件，该第二部分相对于第一部分可动，这些部分中的至少一个在第一部分和第二部分之间的接触区域处包括固体润滑剂涂层，固体润滑剂适于自行润滑机械构件。
[0016]根据本发明，机械构件包括保持和毛细分布装置，用以将
流体分布在各部分之间以在所述各部分之间形成膜，该膜可在每个接触区域处被临时刺穿。
[0017]流体膜保护固体润滑剂免于外部冲击，而自身并不用于执行润滑机械构件的功能。由此，膜被临时刺穿以在各部分之间的每个接触区域内使各部分之间直接接触，这些接触区域尺寸非常小。
[0018]在接触区域内，第一部分的表面与第二部分的表面接触。所述表面当然具有
缺陷或不规则，因而，各表面之间的接触不会是完美的。由此，接触区域不通过两个表面之间的完美平滑的接触形成，而是通过两个表面之间的多个接触点构成，由此，一旦停止两个表面之间的接触就使膜非常快速和容易地重新形成。
[0019]在较佳实施例中，机械构件包括第一元件、同轴围绕第一元件的第二元件以及周向分布在第一元件的外表面和第二元件的内表面之间的多个
滚动体，以与所述表面协作，至少内表面和外表面或至少滚动体至少在每个滚动体与第一元件的外表面和第二元件的内表面之间的接触区域处包括固体润滑剂涂层，保持和毛细分布装置设置成在所述滚动体和每个表面之间形成膜，该膜可在每个滚动体和所述表面之间的接触区域处被临时刺穿。
[0020]在该实施例中，滚动体和元件中的一个形成上述第一和第二部分。
[0021]流体膜保护固体润滑剂免于外部冲击，而自身并不用于执行润滑机械构件的功能。由此，膜被临时刺穿以在滚动体与第一元件之间或者滚动体与第二元件之间的每个非常小的接触区域内使滚动体与第一元件或第二元件之间直接接触。在接触区域内以此方式未被覆盖的固体润滑剂提供润滑，而流体构成围绕接触区域的毛细弯液面，该毛细弯液面确保了整个膜保持在接触区域外，以保护固态润滑剂。
[0022]此外，由于流体不有助于润滑，所以它从机械观点看不是“工作”流体，并且由此消耗非常少流体。由此，少量的初始流体对于机械构件的寿命来说就够了。由此，保持和毛细分布装置体积小，并且因此对机械构件的尺寸或重量具有较少影响。此外，由于流体从机械观点看不是“工作”流体，所以它无需任何固体添加剂来使其能在非常高的压
力下工作，并且流体可具有极低的黏度。由此，流体可容易地通过毛细作用分布在机械构件内。
[0023]有利地，无需提供机械构件的密封，因为流体膜通过毛细作用保持在位。将滚动体分布在第一元件和第二元件的整个对应表面上也有助于保持流体膜在位。
[0024]此外，通过来自保持和分布装置的毛细作用来分布流体使得可以确保特别是在接触区域内、流体膜始终存在于滚动体和第一元件以及第二元件之间。此外，无须确保机械构件气密密封，因为流体膜本身保护滚动体、第一元件以及第二元件免于通过湿气或某些其它物质造成的外部冲击。
[0025]本发明的机械构件由此是非常牢固的并且非常可靠的，而无须大量维护。
[0026]另一优点是流体用于减少滚动体、第一元件和第二元件受到的微振动、特别是在接触区域内。
[0027]此外，尽管膜的厚度较小，但流体限制接触区域内的热
应力，并且特别是它限制滚动体、内表面和外表面在接触区域内的加热。
[0028]以可观的方式，流体还用于有助于将固体润滑剂涂层在滚动体或外表面和内表面上保持在位。
[0029]阅读本发明的特定的非限制性实施例的下述描述可得到本发明的其它特征和优点。
附图说明
[0030] 现参照附图，附图中:
[0031].图1是根据本发明的行星滚柱螺杆的剖切立体图；
[0032].图2是本发明的特定实施例中的图1的行星滚柱螺杆的示意横剖图；
[0033].图3是本发明的特定实施例中的图1的行星滚柱螺杆的示意纵剖图；
[0034].图4是本发明的另一特定实施例中的图1的行星滚柱螺杆的示意纵剖图；以及
[0035].图5是本发明的另一特定实施例中的图1的行星滚柱螺杆的示意横剖图。
具体实施方式
[0036]参照图1和2，本发明的机械构件在此示例中是行星滚柱螺杆，该行星滚柱螺杆包括具有带
螺纹外表面2的螺杆I和同轴围绕螺杆I并且包括攻丝的内表面4的螺母3，该螺母3
啮合到螺杆I上。
[0037]圆柱形
外壳设置在螺母3内，并且它接纳多个螺纹行星滚柱6，这些滚柱周向分布在外表面2和内表面4之间，以与它们协作，外表面2、内表面4和行星滚柱6上的螺纹具有相同的
螺距。行星滚柱6还具有与螺母3的各带齿环啮合的带齿端部，以使各行星滚柱6同步。
[0038]行星滚柱螺杆的上述结构和操作原理上本身已知，并且在文中不作更详细描述。
[0039] 至少内表面4或外表面2或至少滚动体6至少在每个滚动体6与外表面2和内表面4之间的接触区域内包括固态润滑剂涂层，固态润滑剂能自行润滑机械构件。在较佳实施例中，内表面4、外表面2和滚动体6均包括对应的固态润滑剂涂层，如图2中由虚线表示那样。
[0040]固态润滑剂涂层较佳地包括固态润滑剂颗粒，这些颗粒沉积在螺杆1、螺母3和行星滚柱6的表面上，以涂覆这些表面，而不包含到螺杆1、螺母3和行星滚柱6的浅表层内。借助示例，固态润滑剂涂层包括二硫化钨(WS2)。
[0041]根据本发明，行星滚柱螺杆包括用于保持流体并将流体分布在行星滚柱6和内表面4之间以及还在行星滚柱6和外表面2之间的保持和毛细分布装置(由图2中的点表示)，以在行星滚柱6和外表面2之间形成第一膜10，该第一膜可在每个滚柱6与外表面2之间的每个接触区域处被临时刺穿，并且在行星滚柱6和内表面4之间形成第二膜11，该第二膜可在每个行星滚柱6和内表面4之间的每个接触区域处被临时刺穿。
[0042]由此，流体特别是散布到每个行星滚柱6与螺杆I和与螺母3的所有可能接触区域上，以保护行星滚柱6、螺杆I和螺母3的表面。
[0043]在此示例中，保持和毛细分布装置与行星滚柱中的一个、下面被称为保持行星滚柱7相关联。
[0044]参照图3，在特定实施例中，保持和毛细分布装置包括设置在保持行星滚柱7内的流体储槽12。储槽12较佳地呈同轴
定位在保持行星滚柱7的纵向轴线上的圆柱形空腔的形式。保持和毛细分布装置还包括多个通道13，这些通道沿保持行星滚柱7形成于储槽12和保持行星滚柱7的每个螺纹侧面之间。在该实施例中，流体自然地具有可与所述通道13的尺寸相容的黏度和毛细特性。
[0045]在较佳实施例中，流体具有低黏度。低值黏度随温度极少变化。由此，即使行星滚柱螺杆经受非常低的温度，流体也不会
凝结。以较佳的方式，流体在25°C的温度下具有I平方毫米/秒(mmVs)到2000mm2/S之间的黏度，同时具有-40°C到-90°C的凝固点。以更佳的方式，流体在250C的温度下具有ImmVs到1mmVs之间的黏度，同时具有-60°C到-85 °C的凝固点
[0046]尽管膜的厚度较小，但膜用于限制接触区域处的
热应力。在较佳实施例中，流体还具有高导热性，以提高这种对热应力的限制性。
[0047]膜还必须能被临时穿透或“刺穿”，以允许在行星滚柱6和螺杆I或者行星滚柱6与螺母3之间的每个非常有限的接触区域内使行星滚柱6与螺杆I或螺母3之间直接接触，并且一旦接触停止，膜还必须能自发地重新形成。在较佳实施例中，流体具有适于在膜已被临时刺穿之后快速地重新形成均匀膜的动力毛细特性(黏度、表面
张力等)。
[0048]由此，并且较佳地，为了满足毛细作用标准，流体是极性流体。以更较佳的方式，流体是娃流体。
[0049]在运行时，在行星滚柱6中的一个和例如螺杆I的外表面2之间的接触区域处，膜被刺穿以使行星滚柱6与外表面2的一部分直接接触。接触区域处的以此方式露出的固态润滑剂提供润滑。流体形成围绕接触区域的毛细弯液面，由此确保在接触区域外保持膜的完整性，以保护固态润滑剂。当行星滚柱6相对于外表面2的该部分运动时，在该部分内停止接触。然后，膜在所述部分上自发地重新形成，由于形成膜的流体的动力毛细特性，由此再次保护固态润滑剂。
[0050]当然本发明不限于所述实施例，并且可以在不超出如由
权利要求书限定的本发明的范围的情况下应用实施例的变型。
[0051]特别是，尽管描述的机械构件是行星滚柱螺杆，但机械构件可以是行星滚柱轴承、
滚珠轴承或滚柱轴承、推力
滚针轴承、循环滚柱螺杆、
齿轮以及更具体地包括与第二部分接触的第一部分的任何其它机械构件，该第二部分相对于第一部分可动。在行星滚柱轴承的情况下，第一元件是
内圈，第二元件是
外圈，并且滚动体是行星滚柱。
[0052]尽管此示例中的螺杆1、螺母3和行星滚柱6均具有它们自己的固态润滑剂涂层，但可以仅仅螺杆I和螺母3具有对应的固态润滑剂涂层。在变型中，可以仅行星滚柱6具有固态润滑剂涂层。固态润滑剂涂层可覆盖外表面2的全部或一部分、内表面4的全部或一部分或者行星滚柱6的表面的全部或一部分，从而使其覆盖至少接触区域。
[0053]保持和毛细分布装置不一定与固态润滑剂涂层不相容。然而并且较佳地，如果第一元件和第二元件是具有固态润滑剂涂层的唯一元件，则保持和毛细分布装置设置在滚动体中的至少一个内。在变型中，如果滚动体是具有固态润滑剂涂层的唯一元件，则保持和毛细分布装置设置在第一元件和第二元件内。
[0054]尽管在此示例中固态润滑剂涂层包括WS2，但固态润滑剂涂层可包括适于构成固态润滑剂的任何其它材料，并且例如它可包括二硫化钼(Mo&)、
石墨等。固态润滑剂涂层可包括包含到螺杆I和/或螺母3和/或行星滚柱6的表面的浅表部内的固态润滑剂颗粒，因而，这些元件的磨损使所述润滑剂颗粒逐步露出。
[0055]参照图5，尽管在此示例中保持和毛细分布装置设置在行星滚柱中的一个内，但保持和分布装置可设置在某一更大数目的行星滚柱6内或者实际上在每个行星滚柱6内。在一变型中，保持和毛细分布装置可设置在辅助滚动体20内。每个辅助滚动体20将通过如下方式来与行星滚柱6中的至少一个接触，S卩，通过相对于行星滚柱径向设置，但不与第一或第二元件接触。每个辅助滚动体20包括弹性保持装置22(在图5中仅标示出弹性保持装置中的两个)，以基本上径向推动成与相关联的行星滚柱6接触。辅助滚动体20较佳地关于行星滚柱6对称设置。以较佳的方式，每个行星滚柱6与至少一个辅助滚动体20相关联。
[0056]在一变型中，每个辅助滚动体20同时与两个相邻的行星滚柱6接触，从而相对于其径向设置。辅助滚动体20较佳地关于行星滚柱6对称分布。
[0057] 保持和毛细分布装置可与上述那些不同。例如，各通道可设置在单个直径平面内或者它们可
角度上相互偏置，以沿横向于相关联的行星滚柱的纵向轴线延伸的不同方向通到行星滚柱的螺纹侧面内。
[0058]代替储槽和各通道，保持和毛细分布装置可包括位于行星滚柱(如图4中所示)的至少一个内和/或至少一个辅助滚动体内的供给部，该供给部通过行星滚柱内和/或辅助滚动体内的一组孔来形成。行星滚柱和/或辅助滚动体则较佳地包括非常多孔的材料外层。在变型中，行星滚柱和/或辅助滚动体由非常多孔的材料制成。在另一变型中，保持和毛细分布装置包括图3中所示类型的储槽和使能够通过多孔外层进行毛细分布的内部供给部。然而，对于行星滚柱螺杆受到较大轴向负载的应用来说，不推荐使用多孔行星滚柱，因为它们易于破裂。然后，可以利用辅助滚动体，或者选择尺寸专
门设计成抵抗如下负载的行星滚柱螺杆的行星滚柱，该负载比由其余行星滚柱可抵抗的负载小，这些其余滚柱能自行抵抗整个机械负载。
[0059] 一般来说，适当的是相对于机械构件所用于的应用来设计机械构件，特别是以确保流体总是在滚动体和两个元件中的每个之间形成连续膜。
[0060]例如，当机械构件定期沿较长路程、特别是最大或几乎最大的路程行进时，保持和毛细分布装置可与比所有滚动体数目要小的多个滚动体相关联。同样，通道13的数目比所示的数目小。然后，保持和毛细分布装置可包括用于将储槽12连接到图3中所示实施例中的相关联的行星滚柱6的螺纹的单个通道13，或者用于将储槽连接到滚动体或者辅助滚动体的外壁的单个通道。[0061 ]此外，尽管在此不例中流体是极性流体并且更精确地是娃流体，但流体可以是某些其它流体。如果固体润滑剂特别期望由对于固体润滑剂的化学和热环境非常不敏感的流体来保护，则有利地使用基于聚四氟乙烯(PTFE)的流体。
[0062]由于流体不涉及润滑机械构件并且由于它不是机械术语意义上的“工作”流体，无须根据流体的润滑特性或机械特性来选择流体。如上所述，流体的黏度及其动力毛细特性是使得可选择适于机械构件的使用状况的流体的重要参数。流体的导热性还可根据机械构件计划将要用于的应用场合而是重要的。主要还可根据固态润滑剂或机械构件计划用于的应用场合来选择流体。
