DE102004021644A1

DE102004021644A1 - Wälzkörpergewindetrieb mit Rückführhülse

Info

Publication number: DE102004021644A1
Application number: DE200410021644
Authority: DE
Inventors: Bruno Beck
Original assignee: Rexroth Star GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2005-12-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzkörpergewindetrieb mit Rückführhülse, umfassend eine Spindel (14) mit einer Längsachse (12), wobei an der Außenumfangsfläche (16) der Spindel mindestens eine schraubenförmig um die Längsachse verlaufende Spindelnut (18) vorgesehen ist und eine die Spindel umgreifende Mutter (22) mit je einer zur mindestens einen Spindelnut komplementär ausgebildeten Mutternut (28), welche mit der Spindelnut einen Gewindekanal (32) bildet, und je einen dem Gewindekanal zugeordneten Rückführkanal (34) und je zwei Umlenkelemente (36; 39) mit Umlenkkanälen (40), die den Gewindekanal mit dem zugeordneten Rückführkanal zu einem endlosen Umlaufkanal (42) verbinden, in dem eine Reihe von Wälzkörpern aufgenommen ist, und einer gesondert ausgebildeten Rückführhülse (44), welche die Mutter umgreift und in radialer Richtung an der Außenumfangsfläche (26) der Mutter abgestützt ist, wobei der Rückführkanal zumindest abschnittsweise in der Rückführhülse verläuft. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist wenigstens ein erstes Umlenkelement (36) an der Mutter in wenigstens einer axialen Halterichtung (46) abgestützt, wobei die Rückführhülse an dem ersten Umlenkelement in Halterichtung abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzkörpergewindetrieb mit Rückführhülse, umfassend eine Spindel mit einer Längsachse, wobei an der Außenumfangsfläche der Spindel mindestens eine schraubenförmig um die Längsachse verlaufende Spindelnut vorgesehen ist, und eine die Spindel umgreifende Mutter mit je einer zur mindestens einen Spindelnut komplementär ausgebildeten Mutternut, welche mit der Spindelnut einen Gewindekanal bildet, und je einen dem Gewindekanal zugeordneten Rückführkanal und je zwei Umlenkelementen mit Umlenkkanälen, die den Gewindekanal mit dem zugeordneten Rückführkanal zu einem endlosen Umlaufkanal verbinden, in dem eine Reihe von Wälzkörpern aufgenommen ist, und einer gesondert ausgebildeten Rückführhülse, welche die Mutter umgreift und in radialer Richtung an der Außenumfangsfläche der Mutter abgestützt ist, wobei der Rückführkanal zumindest abschnittsweise in der Rückführhülse verläuft.

Aus der US 4864883 ist ein Wälzkörpergewindetrieb mit externer Rückführung bekannt. In den dortigen 2 und 3 ist eine Mutter 14 dargestellt, die eine Spindel 11 umgreift. An der Außenumfangsfläche der Spindel ist eine schraubenförmige Spindelnut 17 vorgesehen. Die komplementäre Mutternut 20 an der Innenumfangsfläche 19 der Mutter bildet zusammen mit der Spindelnut einen Gewindekanal. Dem Gewindekanal sind ein Rückführkanal 28 und zwei Umlenkelemente 26 mit einem Umlenkkanal 62 zugeordnet, die zusammen einen endlosen Umlaufkanal bilden, in dem eine Reihe von Wälzkörpern 22 aufgenommen ist. Der Rückführkanal verläuft in einer gesondert ausgebil deten Rückführhülse 15, welche die Mutter umgreift, wobei die Rückführhülse in radialer Richtung an der Außenumfangsfläche 35 der Mutter abgestützt ist.

Der Nachteil dieser Ausführungsform besteht in der aufwendigen Befestigung der Umlenkelemente und der Rückführhülse. Hierfür sind Ausfräsungen in Mutter und Rückführhülse vorgesehen, in die das Umlenkelement eingesetzt wird, wobei der ganze Verbund mit Scheiben 74, 78 und 79 zusammengehalten wird. Die Umlenkelemente weisen überdies eine relativ große axiale Erstreckung auf, wodurch die Steigung des Gewindekanals nach unten begrenzt ist, weil die Umlenkelementausfräsungen den Gewindekanal nicht anschneiden dürfen. Ein weiterer Nachteil dieser Ausführungsform ist, dass die axialen Vorschubkräfte, die auf die Mutter einwirken, über die dünnen Scheiben eingeleitet werden, was dazu führen kann, dass sich die Rückführhülse relativ zur Mutter verschiebt. Weiter ist darauf hinzuweisen, dass die Krafteinleitung in radialer Richtung über die Rückführhülse erfolgt. Diese kann daher nicht aus einem weichen und kostengünstig zu bearbeitenden Material wie Kunststoff bestehen.

Aus der US 3971264 ist ein Wälzkörpergewindetrieb mit einem mehrteiligen Rückführrohr bekannt, wobei das Rückführrohr mit einem Kunststoffmantel umspritzt ist. Nachteilig am Umspritzen ist, dass es nur mittels besonderer auf das Werkstück abgestimmter Werkzeuge durchgeführt werden kann, weshalb es für kleine Stückzahlen ungeeignet ist. Darüber hinaus lässt sich die umspritzte Mutter nicht mehr demontieren. In US '264 wird weiterhin vorgeschlagen (16), dass der Kunststoffmantel die Mutter nicht vollständig umschließt, so dass die Mutterenden für Befestigungszwecke frei bleiben. In einer weiteren Ausführungsform (12) wird die Verwendung von Umlenkelementen vorgeschlagen.

Ausgehend vom Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Rückführung für einen Wälzkörpergewindetrieb anzugeben, die kostengünstig herzustellen und einfach zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass wenigstens ein erstes Umlenkelement an der Mutter in wenigstens einer axialen Halterichtung abgestützt ist, wobei die Rückführhülse an dem ersten Umlenkelement in Halterichtung abgestützt ist. In Bezug auf die Halterichtung kann somit auf weitere Befestigungselemente für die Rückführhülse verzichtet werden.

Darüber hinaus kann das erste Umlenkelement mit Vorspannung in Halterichtung an einer ersten Umlenkelement-Abstützfläche der Rückführhülse anliegen, so dass die Rückführhülse axial spielfrei festgelegt ist. Der endlose Umlaufkanal kann die erste Umlenkelement-Abstützfläche durchsetzen. So ist sichergestellt, dass der endlose Umlaufkanal in diesem Übergangsbereich keinen Spalt aufweist, der den Ablauf der Wälzkörper stören könnte.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Rückführhülse in der zur Halterichtung entgegengesetzten Richtung an einer Rückführhülsen-Abstützfläche der Mutter abgestützt ist. Die Rückführhülse ist somit in Axialrichtung vollständig festgelegt. Die Rückführhülsen-Abstützfläche kann an einem Befestigungsabschnitt der Mutter angeordnet sein, der als Flansch mit Befestigungsbohrungen, an den sich eine kreiszylindrische Lagerfläche anschließt, ausgebildet ist, wobei die Rückführhülsen-Abstützfläche und die Lagerfläche benachbart sind. Der Flansch dient vorwiegend zur Einleitung von Axialkräften in die Mutter, während die Lagerfläche beispielsweise zur Montage eines Radialwälzlagers gemäß DE 101 07 706 verwendet werden kann. Somit können alle Betriebskräfte über den Befestigungsabschnitt in die Mutter eingeleitet werden, ohne die Rückführhülse zu belasten. Diese kann deshalb aus einem leicht zu bearbeitenden Material wie Kunststoff bestehen. Der Flansch kann einstückig mit der Mutter ausgeführt sein oder als gesondertes Bauteil, welches auf die Mutter aufgeschraubt wird.

Weiter kann in der Mutter eine Umlenkelementausnehmung zur Aufnahme eines zweiten Umlenkelements angeordnet sein, die zur Lagerfläche, zur Innenumfangsfläche der Mutter und zur Rückführhülsen-Abstützfläche hin offen ist. Die Anordnung des zweiten Umlenkelements im Bereich der Lagerfläche führt dazu, dass die Gesamtlänge der Mutter klein bleibt. Die Öffnung zur Lagerfläche hin dient der Montage des Umlenkelements. Vorzugsweise ragt das Umlenkelement nicht aus der Lagerfläche heraus, damit diese weiterhin für Befestigungszwecke genutzt werden kann.

Aufgrund der Öffnung in der Rückführhülsen-Abstützfläche kann das zweite Umlenkelement an einer zweiten Umlenkelement-Abstützfläche der Rückführhülse unmittelbar anliegen, wobei der endlose Umlaufkanal auch die zweite Umlenkelement-Abstützfläche durchsetzt. Dadurch weist der endlose Umlaufkanal wenig Störstellen auf, die Geräusche beim Ablauf der Wälzkörper verursachen können.

Hinzuweisen ist ferner darauf, dass die Rückführhülse auch in der zur Halterichtung entgegengesetzten Richtung an einem Umlenkelement abgestützt sein kann, das sich an der Mutter abstützt. Diese Ausführungsform kommt dann in Betracht, wenn die Mutter aus Kostengründen mit einer kreiszylindrischen Außenumfangsfläche ohne Vorsprünge versehen werden soll.

Wenigstens ein Umlenkelement kann einen Rohrabschnitt mit einem Rohrkanal und einen Kurvenabschnitt mit einem Kurvenkanal aufweisen und ist vorzugsweise gesondert hergestellt. Die Umlenkelementausnehmung für dieses Umlenkelement durchsetzt sowohl die Mutter als auch die Rückführhülse. Weil diese Variante unabhängig von der Befestigung der Rückführhülse eine kostengünstige Herstellung des Wälzkörpergewindetriebs ermöglicht, wird dafür ein selbständiger Schutz angestrebt.

Die Mittellinie des Rohrkanals und die Mittellinie des Gewindekanals können sich tangential berühren, damit die Bahn der Wälzkörper, die den Mittellinien folgt, knickfrei verläuft, wodurch die Wälzkörper besonders geräuscharm ablaufen. Vorzugsweise verläuft der gesamte endlose Umlaufkanal knickfrei. Die Stirnfläche des Rohrabschnitts kann an der Mutter anliegen, damit ein spaltfreier Übergang der Wälzkörper vom Rohrkanal in den Gewindekanal möglich ist. Die Stirnfläche liegt vorzugsweise in einer Ebene, die den Berührpunkt der Mittellinien enthält und senkrecht zu den Mittellinien verläuft. Auf diese Weise verläuft der Übergang zwischen Rohrkanal und Gewindekanal knickfrei. Gleichzeitig ist die Umlenkelementausnehmung kostengünstig mittels Bohren herzustellen, wobei der Rohrabschnitt als gerades Rohr auszuführen ist. Aus Platzgründen kann es notwendig sein, die Mittellinien des Rohrkanals und der Außenumfangsfläche des Rohrabschnittes nicht deckungsgleich auszuführen.

Weiterhin kann der Rohrabschnitt in dem Abschnitt der Umlenkelementausnehmung, der in der Mutter verläuft, spielfrei aufgenommen sein. Somit ist sichergestellt, dass der Rohrkanal die gewünschte Lage zum Gewindekanal einnimmt. Gleichzeitig wird verhindert, dass über die Umlenkelementausnehmung Schmutz in den Wälzkörpergewindetrieb eindringen kann. Darüber hinaus kann sich das Umlenkelement an der Mutter abstützen, so dass es wiederum die Rückführhülse abstützen kann.

Die Wälzkörper können als Kugeln ausgeführt sein, wobei sowohl der Rohrkanal als auch der Kurvenkanal im Querschnitt betrachtet kreisförmig sind, wobei der Kreisdurchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser der Kugeln und wobei die Außenumfangsfläche des Rohrabschnitts kreiszylindrisch ausgebildet ist. Diese Ausführungsform bietet vor allem bei geringen Gewindekanalsteigungen Vorteile, weil der Rohrabschnitt sehr wenig Platz benötigt, insbesondere wenn dessen Wandstärke gering ist. Die verbleibende Materialstärke an der Mutter zwischen Umlenkelementausnehmung und benachbarten Gang der Mutternut ist besonders groß und reicht auch bei hoher Belastung des Wälzkörpergewindetriebs aus, um die Kräfte, welche die Kugeln an dieser Stelle ausüben, zu tragen. Das beschriebene Problem tritt bei mehrgängigen Wälzkörpergewindetrieben in analoger Form auf, wenn der Abstand zwischen den Gewindekanälen sehr gering ist.

Am Ende des Rohrabschnitts kann eine Abhebenase vorgesehen sein, die in die Spindelnut eingreift, um die Wälzkörper aus dem Gewindekanal in den Rohrkanal zu überführen. Darüber hinaus können am Rohrabschnitt Ausrichtfortsätze vorgesehen sein, mit denen die Lage der Abhebenase in der Spindelnut festgelegt wird, so dass die Abhebenase nicht an der Spindelnut schleift. Die Ausrichtfortsätze sind vorzugsweise auf den Gewindestegen der Mutter abgestützt, die von der Mutternut definiert werden.

Das erste und das zweite Umlenkelement sind bevorzugt identisch ausgeführt. Bei der oben beschriebenen tangentialen Anordnung des Rohrkanals ist es sinnvoll, dass zumindest die zweite Umlenkelementausnehmung aus zwei Bohrungen besteht. Die erste Bohrung verläuft entlang der Mittellinie der Außenumfangsfläche des Rohrabschnitts. Die axiale Position der ersten Bohrung an der Mutter muss so gewählt werden, dass das Bohrwerkzeug nicht mit dem Flansch kollidiert. Die zweite Bohrung kreuzt die Längsachse der Spindel senkrecht, damit sie besonders nahe an dem Flansch angeordnet werden kann, weswegen die Gesamtlänge des Wälzkörpergewindetriebs klein ist. Hierbei ist zu beachten, dass die zweite Bohrung hauptsächlich den Kurvenabschnitt des Umlenkelements aufnimmt, der wesentlich mehr Raum einnimmt als der Rohrabschnitt. Um die Montierbarkeit des Umlenkelements zu gewährleisten, können bei dieser Ausführungsform die Kurvenabschnitte der Umlenkelemente in den zweiten Bohrungen abschnittsweise mit Spiel aufgenommen sein.

Darüber hinaus können Befestigungsmittel vorgesehen sein, die vorzugsweise gemäß DE 100 12 810 A1 im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Spindel verlaufen. Die Lage des Umlenkkanals zum Rückführkanal kann mit einem Gewindestift festgelegt werden. Weiter kann ein Gewindestift vorgesehen sein, um das Umlenkelement festzuklemmen, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn abschnittsweise Spiel zwischen Umlenkelement und Umlenkelementausnehmung vorgesehen ist. Der Gewindestift kann mit einem Innengewinde versehen sein, um seine Demontage zu erleichtern.

Die Steifigkeiten der Mutter und der Spindel sind vorzugsweise so ausgeführt, dass alle Wälzkörper gleichmäßig tragen. Es ist bekannt, dass die Wälzkörper je nach Lasteinleitung unterschiedlich belastet werden. Wenn eine bevorzugte Lastrichtung nicht gegeben ist, wird üblicherweise angestrebt, die axiale Steifigkeit der Mutter und der Spindel annähernd gleich auszuführen, so dass die Ungleichförmigkeit der Lastverteilung zumindest minimiert ist. Bei gleichen Werkstoffen sind hierzu in erster Näherung gleiche Querschnittsflächen für Mutter und Spindel zu wählen. Sind die Querschnittsflächen relativ klein und die Wälzkörper relativ groß, dann können sich auch deutlich unterschiedliche Querschnittsflächen ergeben. Wenn der Wälzkörpergewindetrieb nur in einer Richtung besonders stark belastet wird, ist es möglich, die Mutter und die Spindel mit Hilfe von z. B. Finite-Elemente-Berechnungen weiter zu optimieren. Die Berechnungen und Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass es vorteilhaft ist, die äußere Last an einem Endbereich der Mutter einzuleiten, wobei die Axialsteifigkeit der Mutter so zu wählen ist, dass sie vom genannten Endbereich zum gegenüberliegenden Endbereich hin abnimmt. Die Lastrichtung mit der größten Tragfähigkeit ist in der Folge zur Mutter hin ausgerichtet. Die beschriebenen Forderungen kann man beispielsweise dadurch erfüllen, dass man eine Mutter mit einer konischen Außenumfangsfläche und einem Befestigungsflansch vorsieht, wobei der Konus am flanschseitigen Ende einen größeren Durchmesser aufweist als am flanschabgewandten Ende. Die Axialsteifigkeit der Mutter kann auch mittels radialer Einstiche mit definierter Anzahl, Breite, Tiefe und Position beeinflusst werden, wobei die Einstiche vorzugsweise mittels einer Drehmaschine hergestellt werden. Die optimale Gestaltung der Mutter läßt sich nur mit Hilfe von rechnerischen Optimierungsverfahren mittels eines Computers berechnen und ist u. a. abhängig von den Wälzkörperabmessungen, von der Steigung des Gewindekanals und von der Größe der Vorspannung, unter der die Wälzkörper in den Gewindekanal eingebaut sind.

In Verbindung mit den beschrieben steifigkeitsoptimierten Mutteraußenkonturen ist der erfindungsgemäße Wälzkörpergewindetrieb besonders vorteilhaft, da an der Mutter keine besonderen Befestigungselemente für die Rückführhülse vorgesehen werden müssen. Die Außenkontur kann somit in beliebiger Art und Weise gestaltet werden, ohne dass die Befestigung der Rückführhülse erschwert werden würde. Darüber hinaus dient die Rückführhülse zur Abdeckung der ungleichförmigen Oberfläche, so dass sich dort kein Schmutz oder sonstige Fremdkörper festsetzen können.

Hinzuweisen ist ferner darauf, dass die Rückführhülse als Schmiersoffreservoir verwendet werden kann. Zu diesem Zweck können in der Rückführhülse Hohlräume vorgesehen sein, die mit Schmierstoffen wie Fett oder Öl gefüllt sind. Der Schmierstoff kann mittels eines Dochtes auf die Wälzkörper im Rückführkanal übertragen werden. Zum Nachfüllen des Ölreservoirs kann ein Schmieranschluss vorgesehen sein. Das Ölreservoir kann mit einem ölaufsaugenden Material wie Filz oder Schaumstoff ausgefüllt sein, um sicherzustellen, dass die Schmierung unabhängig von der Lage des Wälzkörpergewindetriebs funktioniert.

Weiterhin können in der Rückführhülse Kühlkanäle vorgesehen sein, die von einem Kühlfluid durchströmbar sind. Bei Wälzkörpergewindetrieben mit dünnwandigen Muttern, die stark belastet werden, stellt sich im Betrieb eine relativ hohe Verformung der Mutter ein. Bei wechselnder Belastung führt dies dazu, dass sich der Wälzkörpergewindetrieb stark erwärmt. Die Kühlkanäle in der Rückführhülse haben den Vorteil, dass das Kühlfluid sehr nahe an den Entstehungsort der Wärme herangebracht werden kann, ohne dass die Mutter aus gehärtetem Stahl aufwändig mit Kühlkanälen versehen werden muss. Die Kühlkanäle werden bevorzugt als Nuten an der Innenumfangsfläche der Rückführhülse ausgeführt, so dass das Kühlfluid in unmittelbaren Kontakt mit der Mutter kommt. Die Nuten können in Längsrichtung oder spiralförmig um die Längsachse verlaufen. In den Endbereichen der Rückführhülse können zur Abdichtung gegen Austritt des Kühlfluids O-Ringe zwischen Rückführhülse und Mutter vorgesehen sein. Es ist aber auch denkbar, die Nuten mit einem Blech aus gut Wärme leitendem Material abzudecken, wobei das Blech stoffschlüssig mit der Rückführhülse verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Wälzkörpergewindetriebs,
2 eine Schnittansicht des Wälzkörpergewindetriebs gemäß 1 und
3 eine weitere Schnittansicht des Wälzkörpergewindetriebs gemäß 1 entlang der Linie A-A in 2.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Wälzkörpergewindetrieb ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Er umfasst eine Spindel 14 mit einer Längsachse 12 und eine Mutter 22, welche die Spindel umgreift. An der Außenumfangsfläche 16 der Spindel ist eine schraubenförmig um die Längsachse 12 verlaufende Spindelnut 18 vorgesehen, wobei die Spindelnut einen Gewindesteg 20 definiert. An der Innenumfangsfläche 24 der Mutter ist eine zur Spindelnut 18 komplementär ausgebildete Mutternut 28 angebracht, die einen Gewindesteg 30 definiert. Spindelnut 18 und Mutternut 28 bilden zusammen einen Gewindekanal 32. Die Spindel 14 und die Mutter 22 bestehen aus Stahl und sind im Bereich der Spindel- bzw. Mutternut 18, 28 gehärtet. Spindel- und Mutternut weisen im achsenthaltenden Querschnitt betrachtet ein spitzbogenförmiges Profil auf.
Eine Rückführhülse 44 aus Kunststoff umgreift die Mutter 22, welche an einen kreiszylindrischen Bereich der Außenumfangsfläche 26 der Mutter in radialer Richtung abgestützt ist. In der Rückführhülse 44 verläuft ein Rückführkanal 34, der von Umlenkelementen 36, 38 mit Umlenkkanälen 40 mit dem Gewindekanal 32 zu einem endlosen Umlaufkanal 42 verbunden sind. In dem endlosen Umlaufkanal ist eine Reihe von nicht dargestellten Wälzkörpern aufgenommen, die als gehärtete Stahlkugeln ausgeführt sind. Der Rückführkanal 34 und die Umlenkkanäle 40 sind im Querschnitt betrachtet kreisförmig, wobei der Kreisdurchmesser etwas größer als der Kugeldurchmesser ist. Im Gewindekanal 32 sind die Kugeln unter Vorspannung aufgenommen.
Im Endbereich der Mutter ist eine Befestigungsabschnitt 54 vorgesehen, der einstückig mit der Mutter ausgebildet ist. Der Befestigungsabschnitt besteht aus einem Flansch 56, an den sich eine kreiszylindrische Lagerfläche 60 anschließt. In den Flansch ist eine Vielzahl von Befestigungsbohrungen 58 zur Aufnahme von Schraubbolzen eingebracht. Der Flansch dient vorwiegend zur Einleitung von Axialkräften in den Wälzkörpergewindetrieb. Die Lagerfläche 60 dient zur Positionierung des Wälzkörpergewindetriebs an einer übergeordneten Baugruppe in radialer Richtung und kann beispielsweise zur Montage eines Radialwälzlagers verwendet werden. Benachbart zur Lagerfläche ist eine Rückführhülsen-Abstützfläche 52 vorgesehen, an der die Rückführhülse 44 in einer Richtung entgegengesetzt zur Halterichtung 46 abgestützt ist. In Halterichtung ist die Rückführhülse am ersten Umlenkelement 36 abgestützt.
Gemäß 3 besteht das erste einstückig ausgeführte Umlenkelement 36 aus einem Kurvenabschnitt 68 mit einem Kurvenkanal 70 und einem Rohrabschnitt 64 mit einem Rohrkanal 66. Kurvenkanal und Rohrkanal bilden zusammen den Umlenkkanal 40 und stoßen knickfrei aneinander. Der Rohrkanal ist mittels eines Kugelfräsers hergestellt, der über einen nach außen offenen Schlitz 84 in den Kurvenabschnitt eingeführt wird. Die Breite des Schlitzes ist deutlich kleiner als der Kugeldurchmesser, damit die Kugeln im Kurvenkanal gut geführt sind. Die Außenumfangsfläche des Rohrabschnitts 72 ist kreiszylindrisch ausgeführt und sitzt spielfrei in dem Bereich der zugeordneten Um lenkelementausnehmung 62, der in der Mutter 22 verläuft. Über den Rohrabschnitt können somit Kräfte in Längs- und Umfangsrichtung vom ersten Umlenkelement 36 auf die Mutter 22 übertragen werden.
Der Kurvenabschnitt 68 des ersten Umlenkelements 36 befindet sich im Wesentlichen in dem Bereich der zugeordneten Umlenkelementausnehmung 62, der sich in der Rückführhülse 44 befindet. Der Kurvenabschnitt berührt die Rückführhülse an einer ersten Umlenkelement-Abstützfläche 48, so dass die Rückführhülse in Halterichtung 46 abgestützt ist. Der endlose Umlaufkanal 42 durchsetzt die erste Umlenkelement-Abstützfläche 48, wobei an dieser Stelle Rückführkanal 34 und Kurvenkanal 70 knickfrei aufeinander treffen.
Das erste Umlenkelement 36 und das zweite Umlenkelement 38 sowie die zugehörigen Umlenkelementausnehmungen 62 sind identisch ausgeführt. Die Umlenkelementausnehmungen 62 bestehen aus zwei Bohrungen. Die Mittellinie der ersten kreiszylindrischen Bohrung 80 verläuft tangential zur Mittellinie 33 des Gewindekanals 32. Die kreiszylindrische Außenumfangsfläche 72 des Rohrabschnitts des Umlenkelements verläuft konzentrisch zum Rohrkanal 66, so dass dessen Mittellinie 67 ebenfalls tangential auf den Gewindekanal 32 trifft. Die axiale Lage der flanschseitigen ersten Bohrung wurde so gewählt, dass das entsprechende Bohrwerkzeug gerade nicht mit dem Flansch kollidiert. Hieraus ergibt sich zwangsläufig, dass fast die gesamte Umlenkelementausnehmung in der Mutter verläuft, da an dieser Stelle auch die Lagerfläche 60 vorgesehen ist. Die Umlenkelemente sind so gestaltet, dass das zweite Umlenkelement 38 nicht aus der Lagerfläche 60 herausragt. Die zweite Bohrung 82 der Umlenkelementausnehmung kreuzt die Längsachse 12 im rechten Winkel. Da sie einen größeren Durchmesser besitzt als die erste Bohrung, wird dadurch die Kollision des entsprechenden Bohrwerkzeugs mit dem Flansch verhindert. Der Kurvenabschnitt 68 des Umlenkelements ist zur Montagevereinfachung so gestaltet, dass die Umlenkelementausnehmung abschnittsweise nicht vom Umlenkelement ausgefüllt ist und zwar in einem Bereich 90, welcher der Umlenkelement-Abstützfläche abgewandt ist. Hierfür ist die grundsätzlich kreiszylindrische Außenumfangsfläche 69 des Kurvenabschnitts mit mehreren Abflachungen 92 versehen.
Die Breite der Lagerfläche 60 bzw. die axiale Lage der Rückführhülsen-Abstützfläche 52 wurde so gewählt, dass das zweite Umlenkelement 38 unmittelbar an einer zweiten Umlenkelement-Abstützfläche 50 der Rückführhülse anliegt. Da die beiden Umlenkelemente identisch ausgeführt sind, durchsetzt der endlose Umlaufkanal 42 die zweite Umlenkelement-Abstützfläche ebenfalls knickfrei. Mit Zylinderpassstiften 94 ist die Lage der Kurvenkanäle 70 relativ zum Rückführkanal 34 so fixiert, dass kein Versatz vorhanden ist. In dieser Lage werden die Umlenkelemente mit Gewindestiften 96 zusätzlich festgeklemmt.
Gemäß 2 ist am Ende des Rohrabschnitts 64 des Umlenkelements eine Abhebenase 76 vorgesehen, die in die Spindelnut 18 eingreift. Sie dient dazu, die Kugeln aus der Spindelnut in den Rohrkanal 66 zu überführen bzw. umgekehrt. Zwischen Abhebenase und Spindelnut ist ein dünner Spalt vorgesehen, damit die Abhebenase nicht an der Spindelnut schleift. Am Ende des Rohrabschnittes sind Ausrichtfortsätze 78 angebracht, die zur Ausrichtung der Abhebenase relativ zur Spindelnut dienen. Hierzu stützen sich die Ausrichtfortsätze auf den Gewindestegen 30 der Mutter ab.
Aus 2 und 3 ist zu erkennen, dass die Mittellinie 67 des Rohrkanals die Mittellinie 33 des Gewindekanals tangential berührt. Die Stirnfläche 74 des Rohrabschnitts liegt in einer Ebene, die den Berührpunkt 86 der beiden Mittellinien 67, 33 enthält und senkrecht zu diesen verläuft. In dem Bereich der Mutter, an dem die Stirnfläche 74 des Rohrabschnitts an dieser anliegt, ist eine Einlaufschräge 88 vorgesehen, welche die leicht unterschiedlichen Durchmesser des Gewindekanals 32 und des Rohrkanals 66 aneinander anpasst, so dass die Kugeln beim Übergang vom Rohrkanal in den Gewindekanal nicht mit einer Stufe kollidieren. Die Einlaufschräge kann beispielsweise während des CNC-Schleifens der Mutternut durch eine geeignete Zustellbewegung der Schleifscheibe erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Einlaufschräge nachträglich mit einem Handschleifgerät herzustellen.
Ferner ist nachzutragen, dass die Außenumfangsfläche 45 der Rückführhülse kreiszylindrisch ausgeführt ist, wobei der Durchmesser etwas geringer ist als der Durchmesser der Lagerfläche 60, damit der Wälzkörpergewindetrieb problemlos an einer übergeordneten Baugruppe montiert werden kann. Darüber hinaus ist an der Rückführhülse 44 eine Dichtungsausnehmung 98 vorgesehen, in der eine nicht dargestellte Dichtung aufgenommen ist. Diese verhindert, zusammen mit einer weiteren Dichtung, die am flanschseitigen Ende der Mutter angeordnet ist, dass Schmutz in den Wälzkörpergewindetrieb eindringt.

10: Wälzkörpergewindetrieb
12: Längsachse
14: Spindel
16: Außenumfangsfläche der Spindel
18: Spindelnut
20: Gewindesteg der Spindel
22: Mutter
24: Innenumfangsfläche der Mutter
26: Außenumfangsfläche der Mutter
28: Mutternut
30: Gewindesteg der Mutter
32: Gewindekanal
33: Mittellinie des Gewindekanals
34: Rückführkanal
36: erstes Umlenkelement
38: zweites Umlenkelement
40: Umlenkkanal
42: endloser Umlaufkanal
44: Rückführhülse
45: Außenumfangsfläche der Rückführhülse
46: Halterichtung
48: erste Umlenkelement-Abstützfläche
50: zweite Umlenkelement-Abstützfläche
52: Rückführhülsen-Abstützfläche
54: Befestigungsabschnitt
56: Flansch
58: Befestigungsbohrungen
60: Lagerfläche
62: Umlenkelementausnehmung
64: Rohrabschnitt
66: Rohrkanal
67: Mittellinie des Rohrkanals
68: Kurvenabschnitt
69: Außenumfangsfläche des Kurvenabschnitts
70: Kurvenkanal ^`
72: Außenumfangsfläche des Rohrabschnitts
74: Stirnfläche des Rohrabschnitts
76: Abhebenase
78: Ausrichtfortsatz
80: erste Bohrung der Umlenkelementausnehmung
82: zweite Bohrung der Umlenkelementausnehmung
84: Schlitz
86: Berührpunkt
88: Einlaufschräge
90: nicht ausgefüllter Bereich
92: Abflachung
94: Zylinderstift
96: Gewindestift
98: Dichtungsausnehmung

Claims

Wälzkörpergewindetrieb mit Rückführhülse, umfassend eine Spindel (14) mit einer Längsachse (12), wobei an der Außenumfangsfläche (16) der Spindel mindestens eine schraubenförmig um die Längsachse verlaufende Spindelnut (18) vorgesehen ist, und eine die Spindel umgreifende Mutter (22) mit je einer zur mindestens einen Spindelnut komplementär ausgebildeten Mutternut (28), welche mit der Spindelnut einen Gewindekanal (32) bildet, und je einen dem Gewindekanal zugeordneten Rückführkanal (34) und je zwei Umlenkelementen (36; 39) mit Umlenkkanälen (40), die den Gewindekanal mit dem zugeordneten Rückführkanal zu einem endlosen Umlaufkanal (42) verbinden, in dem eine Reihe von Wälzkörpern aufgenommen ist, und einer gesondert ausgebildeten Rückführhülse (44), welche die Mutter umgreift und in radialer Richtung an der Außenumfangsfläche (26) der Mutter abgestützt ist, wobei der Rückführkanal zumindest abschnittsweise in der Rückführhülse verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erstes Umlenkelement (36) an der Mutter in wenigstens einer axialen Halterichtung (46) abgestützt ist, wobei die Rückführhülse an dem ersten Umlenkelement in Halterichtung abgestützt ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Umlenkelement (36) unter Vorspannung in Halterichtung (46) an einer ersten Umlenkelement-Abstützfläche (48) der Rückführhülse anliegt.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der endlose Umlaufkanal (42) die erste Umlenkelement-Abstützfläche (48) durchsetzt.
Wälzkörpergewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführhülse (44) in der zur Halterichtung (46) entgegengesetzten Richtung an einer Rückführhülsen-Abstützfläche (52) der Mutter abgestützt ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführhülsen-Abstützfläche (52) an einem Befestigungsabschnitt (54) der Mutter angeordnet ist, der als Flansch (56) mit Befestigungsbohrungen (58), an den sich eine kreiszylindrische Lagerfläche (60) anschließt, ausgebildet ist, wobei die Rückführhülsen-Abstützfläche und die Lagerfläche benachbart sind.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mutter (22) eine Umlenkelementausnehmung (62) zur Aufnahme eines zweiten Umlenkelements (38) angeordnet ist, die zur Lagerfläche (60), zur Innenumfangsfläche (24) der Mutter und zur Rückführhülsen-Abstützfläche (52) hin offen ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Umlenkelement (38) die Rückführhülse (44) an einer zweiten Umlenkelement-Abstützfläche (50) berührt, wobei der endlose Umlaufkanal (42) die zweite Umlenkelement-Abstützfläche durchsetzt.
Wälzkörpergewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführhülse (44) in der zur Halterichtung (46) entgegengesetzten Richtung an einem Umlenkelement abgestützt ist, dass an der Mutter (22) abgestützt ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umlenkelement (36; 38) einen Rohrabschnitt (64) mit einem Rohrkanal (66) und einen Kurvenabschnitt (68) mit einem Kurvenkanal (70) aufweist, wobei das wenigstens eine Umlenkelement in einer Umlenkelementausnehmung (62) aufgenommen ist, die sowohl die Rückführhülse (44) als auch die Mutter (22) durchsetzt und gesondert hergestellt ist
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellinie (67) des Rohrkanals die Mittellinie (33) des Gewindekanals tangential berührt, wobei eine Stirnfläche (74) des Rohrabschnitts, die an der Mutter anliegt, in einer Ebene liegt, die den Berührpunkt (86) der Mittellinien enthält und senkrecht zu den Mittellinien verläuft.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (64) in dem Abschnitt der Umlenkelementausnehmung (62), der in der Mutter (22) verläuft, spielfrei aufgenommen ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper Kugeln sind, wobei sowohl der Rohrkanal (66) als auch der Kurvenkanal (70) im Querschnitt betrachtet kreisförmig ausgebildet sind, wobei der Kreisdurchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser der Kugeln und wobei die Außenumfangsfläche (69) des Rohrabschnitts kreiszylindrisch ausgebildet ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rohrabschnitt (64) eine Abhebenase (76) vorgesehen ist, die in die Spindelnut (18) eingreift, wobei die Lage der Abhebenase in der Spindelnut mittels Ausrichtfortsätzen (78) am Rohrabschnitt festgelegt ist, die sich auf den Gewindestegen (30) der Mutter, die von der Mutternut (28) definiert werden, abstützen.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 7 in Verbindung mit einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Umlenkelement (36) identisch zum zweiten Umlenkelement (38) ausgeführt ist, wobei die zugeordneten Umlenkelementausnehmungen (62) aus mindestens je zwei Bohrungen (80; 82) bestehen, wobei die ersten Bohrungen (80) in Richtung der Mittellinien der Außenumfangsflächen (72) der Rohrabschnitte verlaufen und die zweiten Bohrungen (82) die Längsachse (12) der Spindel rechtwinklig kreuzen.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkelemente (36; 38) die zugeordneten Umlenkelementausnehmungen (62) abschnittsweise nicht ausfüllen.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Umlenkelemente (36; 38) mit einem Zylinderstift (94) und einem Gewindestift (96) relativ zur Rückführhülse (44) bzw. zur Mutter (22) festgelegt ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenumfangsfläche (16) der Mutter im Bereich der Rückführhülse (44) in Längsrichtung verjüngt ausgebildet ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführhülse (44) ein Schmierstoffreservoir vorgesehen ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schmierstoffreservoir und dem Rückführkanal (34) ein Verbindungskanal angeordnet ist, der mit einem Docht ausgefüllt ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführhülse (44) Kühlkanäle vorgesehen sind, die von einem Kühlfluid durchströmbar sind.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle als Nuten an der Innenumfangsfläche der Rückführhülse ausgeführt sind.