恩梯恩(NTN)开发出了以电动方式而非油压方式来推动CVT(无级变速箱)滑轮的滚珠丝杠,并在“人与车科技展2013”上做了展示(图1)。这款滚珠丝杠采用中空、大直径设计,以包围CVT轴的方式设置(图2)。如图1所示,为了连接像6根轮辐一样的突出部分的前端,安装了环形齿轮。对于与该环形齿轮啮合在一起的小齿轮,则通过马达使其旋转。通过滚珠丝杠将旋转力转换成推力,使推动滑轮的轴沿着轴方向移动。小齿轮较长,传递旋转力的部位会时刻变化。
新开发的滚珠丝杠采用名为轴循环的循环方式。普通滚珠丝杠是通过在螺母一侧安装导珠管来使滚珠循环,但采用轴循环方式时,螺母一侧没有空间,而在螺杆一侧有空间,因此滚珠在螺杆一侧循环。滚珠只绕着螺纹槽转一圈,经过S形路线后返回原点。从外侧看,这是一个很简单的S形设计,但从立体角度看,该部位的沟槽很深,滚珠钻入螺母的螺纹牙下方后移动到相邻螺纹槽。
使用导珠管时,螺纹槽无论绕几圈都连成一条,螺纹槽的端与端由导珠管连接;而轴循环方式则不同,一条螺纹槽只绕一圈。此次展品上虽然可看到两条螺纹槽,但并不是连起来的一条,而是独立的两条。左边的螺纹槽在内侧照片上看不到的地方设有循环槽。
这款滚珠丝杠的推力为15kN,传递效率为60%,是滑动丝杠的约两倍。虽然拥有传递效率高这个优点,但在使用上也存在两难问题。CVT要一直推动滑轮,反过来说,滑轮始终会给CVT施加反作用力。对于梯形丝杠来说,只要停止马达就会立即停转,但滚珠丝杠的效率过高,会在滑轮的反力下旋转。试制品通过始终为马达通电来防止这一旋转,但这样又会造成很大的浪费。为了解决这一问题,恩梯恩开发出了名为“Torque Diode”的产品,估计在不久的将来,嵌有该产品的新一代丝杠便会亮相。
图1:螺纹槽呈S形的地方就是滚珠循环槽
图2:截面图。绿色为螺杆,蓝色为螺母。