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Schraubgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Schraubgetriebe, bei dem im einen der koaxial ineinander verschraubbaren Getriebeteile Rollkörper, die in einen Gewindegang des andern Getriebeteiles eingreifen, auf je einer Tragwelle frei drehbar und axial unverschiebbar gelagert sind.
Um eine Reibungsverminderung in klassischen Schraubgetrieben, bei denen beide Getriebeteile mit direkt ineinander greifenden Gewinden versehen sind, zu erzielen, hat man bereits versucht, Kugeln einzubauen, die in geschlossenen Umlaufkanälen geführt sind und über einen Teil dieser Umlaufbahnen die Gewindegänge der beiden Schraubgetriebeteile miteinander kuppeln. Weil aber keine praktisch brauchbaren Lösungen gefunden worden sind, um die verwendeten Rollkörper durch endlose Käfigbänder voneinander distanziert zu lagern und Gleitreibung zwischen den Rollkörpern und den Flanken der Kanäle, bzw. Gewindegänge zu vermeiden, haben sich solche"Rollspindelgetriebe"nicht durchsetzen können.
Insbesondere ist es nicht gelungen, nach diesem bekannten Bauprinzip Schraubgewinde zu bauen, bei denen es auch möglich ist, eine axiale Schubbewegung, die dem einen Getriebeteil aufgezwungen wird, in eine Rotation des andern Getriebeteiles umzuwandeln, d. h. die Selbsthemmung der eigentlichen Schraubgewinde zu vermeiden.
Es wurden auch schon verschiedene Ausführungen von Schraubgetrieben vorgeschlagen mit Wälzkörpern zwischen den tragenden Gewindefläche von Mutter und Spindel, wobei als Wälzkörper Räder oder Laufrollen vorgesehen wurden. Die Laufrollen wurden dabei an einem der beiden Teile so auf Bolzen laufend angebracht, dass sie sich in den Rillen des andern Teiles abwälzten.
Weiters ist es bekannt, die die Laufrollen tragenden Bolzen federnd auszubilden, um einen Ausgleich ungenauer Gewindesteigungen oder Dehnungen in Spindel und Mutter zu erzielen und die Gefahr einer Überbeanspruchung zu vermeiden. Zwischen den Bolzen und den Laufrollen wurden auch schon Wälzlager, etwa in Form eines Rollenlagers, vorgesehen.
Schliesslich ist auch schon ein Schraubgetriebe bekannt, bei dem sich mehrere Rollkörper durch eine einzige Verstellvorrichtung radial gegenüber der Schraubgetriebeachse verstellen lassen. Die Verstellvorrichtung bei diesem bekannten Getriebe diente zum Ein- und Auskuppeln der Rollkörper, die sich in der einen Stellung im Eingriff mit der Gewindespindel befanden und in der andern Stellung gänzlich aus dem Bereich der Gewindespindel entfernt waren.
Ziel der Erfindung ist es, bei Schraubgetrieben der eingangs beschriebenen Art jegliche Gleitreibung und damit jegliche Selbsthemmung möglichst ideal zu vermeiden.
Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Radialabstände der Tragwellen von der Zentralachse des betreffenden Getriebeteiles mittels je einer Exzenterverstellvorrichtung einzeln justierbar sind.
Die Erfindung ermöglicht eine völlig verlustlose und vollständig reversible Umwandlung von Drehbewegungen des einen Teiles in Axialbewegungen des andern Getriebeteiles und umgekehrt. Durch die Erfindung lässt sich eine axiale Selbstzentrierung der beiden Getriebeteile erreichen, wobei die Rollkörper so angeordnet sind, dass ihr gemeinsamer äusserer Berührungszylinder genau koaxial zum ganzen
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Schraubgetriebe liegt.
Auf Grund der Erfindung ist es möglich, Schraubgetriebe zu konstruieren, die unter dem Einfluss geringster Schwerkraftkomponenten frei laufen, aber dabei praktisch vollständig spielfrei sind. Damit sind die Voraussetzungen zur Anwendung solcher Schraubgetriebe in Maschinen und Apparaten geschaffen, bei denen die Vermeidung von Arbeitsverlusten von grosser Wichtigkeit ist.
In der Abwicklung des mit den Rollkörpern versehenen Getriebeteiles können die Achsen der Rollkörpertragwellen parallel zueinander und um den Gewindesteigungswinkel gegen die Schraubgetriebeachse verschwenkt orientiert sein und die Abwälzkreise der Rollkörper in dieser Abwicklung in der Gewinderichtung hintereinander liegen. Die mit Vorteil in Dreiergruppen angeordneten Rollkörper können am Umfang je einen entsprechend dem Gewindegang profilierten Abwälzkreiswulst aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Schraubgetriebes ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen : Fig. 1 einen Diametralschnitt, Fig. 2 eine Stirnansicht eines Ausführungsbeispiels eines Getriebes, bei welchem die inneren Ränder der Rollkörper des einen Getriebeteiles mit dem Aussengewinde einer Zentralspindel in Eingriff stehen, wobei aber je durch strichpunktierte Konturen gezeigt ist, wie an Stelle einer Zentralspindel eine äussere Hohlspindel verwendbar wäre, mit deren Innengewinde die äusseren Ränder der Rollkörper auf demselben Trägerteil in Eingriff stehen, und Fig. 3 die Abwicklung des mit den Rollkörpern ausgerüsteten Schraubgewindeteiles.
In den Zeichnungen ist mit ausgezogenen Konturen eine Zentralspindel 1 mit einem Aussengewinde 10 dargestellt. Koaxial zu dieser Zentralspindel 1, deren Achse mit Ao bezeichnet ist, ist ein Rotor 2 gelagert. In diesem Rotor sind drei Tragwellen für frei drehbar und axial unverschiebbar darauf gelagerte Rollkörper 21, 22, 23 vorhanden. Die Drehachsen dieser Rollkörper sind mit Al bzw. Az bzw. As bezeichnet und an den Radkränzen dieser Rollkörper sind Kreiswülste 210 bzw. 220 bzw. 230 ausgebildet, deren Profilierung so gewählt ist, dass sie den Profilen der Gewindegänge 10 der Zentralspindel l, in die sie eingreifen, entsprechen, in dem Sinne, dass die Flanken dieser Kreiswülste sich in möglichst idealer Linienberührung auf den beiden Gewindegangflanken abwälzen können.
Um eine ideale Selbstzentrierung des Rotors 2 auf der Zentralspindel zu erreichen, wird darauf geachtet, dass der gemeinsame innere Hüllzylinder der drei Rollkörper 21, 22, 23 genau koaxial zur Zentralspindelachse Ao bleibt. Damitdabei auch der sich ergebende Abwälzzylinder, auf dem sich der Rotor und die Gewindespindel gegenseitig abwälzen, den richtigen Radius hat, ist vorgesehen, dass die Radialabstände der Tragwellen der Rollkörper von der Zentralachse des betreffenden Getriebeteiles mittels je einer Exzenterverstellvorrichtung einzeln justierbar sind. Zu diesem Zweck sind gemäss Fig. 1 in entsprechenden Bohrungen des Rotors 2 zylindrische Trägerzapfen 30 eingesetzt, die durch zylindrische Wellenfortsätze 31 verlängert sind, deren Achsen Ai aber gegenüber der Achse des Trägerzapfens um eine gewisse Exzentrizität versetzt sind.
Auf dem Wellenfortsatz 31 ist ein konventionelles Kugellager 32 aufgesetzt, auf dessen Aussenring der zugehörige Rollkörper 21 mit dem daran ausgebildeten Kreiswulst 210 festsitzt. Konventionelle Ringe 33, 34 und ein lösbares Halteorgan 35 dienen der Sicherung des Rollkörpers 21 in vorgesehener Lage. Eine Radialschraube 37 fixiert den Trägerzapfen 30 in einer vorher einjustierten Drehstellung, die den Radialabstand der Achse Al des Rollkörpers von der Rotorachse Ao bestimmt. Wie die Abwicklung des Rotors 2 gemäss Fig. 3 zeigt, sind die drei Achsen A,. A2, As der Rollkörper 21, 22, 23 parallel zueinander je um denselben Gewindesteigungswinkel up gegenüber der Rotorachse 2 verschwenkt und die Abwälzwulste 210, 220, 230 der drei Rollkörper liegen in dieser Abwicklung hintereinander in einer gemeinsamen Geraden B-B.
Damit sind die Voraussetzungen zur Schaffung eines praktisch von Reibungsverlusten freien Schraubgetriebes erfüllt, das unter dem Einfluss von minimalsten Drehmomenten auf den rotierenden Teil oder von axial gerichteten Beschleunigungskräften zum Laufen kommt. Man hat damit ein neues, für viele Anwendungen sehr vorteilhaftes Maschinenbauelement geschaffen, das sich z. B. zur servomotorischen Betätigung in Regelstrecken eignet, oder beispielsweise auch zur doppelten Integration von Axial- oder Drehbeschleunigungen um die Getriebeachse eignen kann, indem der sich daraus ergebende Axialerschraubungsweg ein Mass für die doppelt integrierte Beschleunigung darstellen kann.
In den Fig. 1 und 2 ist mit la eine äussere strichpunktierte Hohlspindel mit Innengewinde 10a bezeichnet, die an Stelle der Zentralspindel verwendbar ist.