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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Umwälzelement für eine Kugelumlaufspindel,
sowie eine Kugelumlaufspindel. Ein gattungsgemäßes Umwälzelement für eine Kugelumlaufspindel ist
aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 12 810 A1 und der deutschen
Patentschrift
DE 29
14 756 C2 bekannt.
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Stand der Technik
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Bei
einer Kugelumlaufspindel rollt, wenn eine Mutter relativ zu einer
Spindelwelle bewegt wird, eine Kugel im Inneren eines Laufrings
ab, der zwischen einer Kugelrollnut der Mutter und einer Kugelrollnut
der Spindelwelle vorgesehen ist. Um eine kontinuierliche Relativbewegung
der Mutter zu erreichen, ist es erforderlich, die Kugel endlos umzuwälzen.
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Als
System zum endlosen Umwälzen
einer Kugel ist, über
den allgemeinen Typ mit einem Umwälzrohr oder einer Endkappe
oder dergleichen hinaus, ein neuer Umwälztyp vorhanden, der als kompakter
Typ bezeichnet wird.
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Im
Stand der Technik ist als Kugelumlaufspindel eines derart kompakten
Typs, beispielsweise einer in 4 gezeigten
Kugelumlaufspindel 100, ein Kugelrücklaufweg 20, der
in Axialrichtung verläuft,
in einem dicken Wandabschnitt einer Mutter 16 vorgesehen.
Ein Paar von Umwälzelement-Befestigungsnuten 22 ist
an beiden Endabschnitten der Mutter 16 vorgesehen. Umwälzelemente 130, die
jeweils einen Kugelumwälzweg 132 zum
Verbinden einer Laufbahn 26, die zwischen einer Kugelrollnut 18 der
Kugelmutter 16 und einer Kugelrollnut 12 einer
Spindelwelle 10 vorgesehen ist, mit dem Kugelrücklaufweg 20 aufweisen,
sind jeweils zur Befestigung an den Umwälzelement-Befestigungsnuten 22 vorgesehen. Weiterhin
wird ein endloser Umwälzweg 128 für eine Kugel 24 durch
die Laufbahn 26, den Kugelrücklaufweg 20, und
die Kugelumwälzwege 132 gebildet.
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Normalerweise
ist ein Umwälzelement
ein Spritzgusserzeugnis oder ein geschnittenes Erzeugnis aus Kunstharz.
Wie in 5 gezeigt, erstreckt sich ein Aufnehmerabschnitt 34 in
Form eines Zungenteils von einem Ende des Kugelumwälzweges 132 des
Umwälzelements 130 zu
der Kugelrollnut der Spindelwelle 10, welche die Laufbahn
bildet.
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Weiterhin
bildet eine Oberfläche
auf dem Aufnehmerabschnitt 34 zum Aufnehmen der Kugel 24,
um sie zu dem Kugelumwälzweg 132 zu
führen, eine
Kugelrolloberfläche 136,
deren Querschnittsoberfläche
orthogonal zur Längsrichtung
ein einziger Kreisbogen ist. Weiterhin verläuft ein Randabschnitt 38,
der eine vordere Endseite des Aufnehmerabschnitts 34 der
Kugelrolloberfläche 136 bildet,
stetig übergehend
in eine innere Oberfläche
der Kugelrollnut 12 der Spindelwelle 10, während dazwischen
ein kleiner Spalt vorhanden ist. Eine Seite eines Fußpunkts 43 des
Aufnehmerabschnitts 34 der Kugelrolloberfläche 136 steht
in Verbindung mit dem Kugelumwälzweg 132.
Wenn die Kugel 24 so in dem endlosen Umwälzweg abrollt,
dass sie ein Ende der Laufbahn erreicht, wird die Kugel von einer
Seite des Randabschnitts 38 des Aufnehmerabschnitts 34 auf die
Kugelrolloberfläche 136 des
Aufnehmerabschnitts 34 aufgenommen, dem Kugelumwälzweg 132 zugeführt, und
von dem Kugelumwälzweg 132 dem
Kugelrücklaufweg
zugeführt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Abschnitt des endlosen Umwälzweges, an
welchem die Kugel von dem einen Ende der Laufbahn auf die Kugelrolloberfläche geschaufelt
wird, ist diskontinuierlich arrangiert. Daher tritt ein Zusammenstoß zwischen
der Kugel und der Kugelrolloberfläche (und dem Kugelumwälzweg) auf,
in Folge einer geringfügigen Änderung
der Anstellwinkel der Laufbahn und der Richtung des Verlaufs der
Kugelrolloberfläche
zum Kugelumwälzweg,
einer geringfügigen
Abweichung von Nut-Zentren voneinander, oder dergleichen.
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Weiterhin
tritt der Fall auf, dass der Aufnehmerabschnitt durch eine mechanische
Spannung zerstört
wird, die durch den Zusammenstoß hervorgerufen
wird. Die Kugel, die auf die Kugelrolloberfläche des Aufnehmerabschnitts
aufgenommen wurde, übt
daher eine Aufprallkraft auf den Aufnehmerabschnitt aus. Die Aufprallkraft
konzentriert sich an einem Berührungspunkt
(einer Berührungsellipse),
an welchem die Kugel und die Kugelrolloberfläche miteinander in Berührung gebracht
werden, was einen der Faktoren dafür darstellt, dass ein Spalt
in der Nähe
des Berührungspunkts
(der Berührungsellipse) erzeugt
wird (beispielsweise in Randabschnitten 44, die an beiden
Seiten des Fußpunkts 43 des
Aufnehmerabschnitts 34 vorgesehen sind, der in 5 gezeigt
ist). Sobald der Spalt in der Nähe
des Berührungspunkts
(der Berührungsellipse)
auftritt, konzentrieren sich mechanische Spannungen an einem vorderen
Ende des Spalts, was eine Ausbreitung des Spalts erleichtert. Auch
kann das Umwälzelement 130 durch
Abplatzen des Aufnehmerabschnitts 34 von dem Fußpunkt 43 des
Aufnehmerabschnitts 34 beschädigt werden.
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Wenn
das Umwälzelement
beschädigt
wird, kann die Kugel nicht glatt bewegt werden, während sie
im Inneren des endlosen Umwälzelements
abrollt, was zu einer Verkürzung
der Lebensdauer der Ku gelumlaufspindel führt. Das Problem, dass sich die
Aufprallkraft an dem Berührungspunkt
(der Berührungsellipse)
konzentriert, an welchem die Kugel und die Kugelrolloberfläche 136 (und
der Kugelumwälzweg 132)
in Berührung
kommen, bildet daher ein Hindernis dafür, eine Kugelumlaufspindel
mit höherer Geschwindigkeit
und weniger Geräuschentwicklung bereitzustellen.
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Die
Erfindung wurde so durchgeführt,
dass einem derartigen Punkt Beachtung geschenkt wurde, und ihr Vorteil
besteht in der Bereitstellung eines Umwälzelements für eine Kugelumlaufspindel
und einer Kugelumlaufspindel, welche verhindern können, dass
ein Kugelaufnehmerabschnitt eines Umwälzelements beschädigt wird,
und eine Verkürzung
der Lebensdauer verhindern können.
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Die
Erfinder haben den Punkt beachtet, dass bei der Kugelumlaufspindel
nach dem Stand der Technik die Kugelrolloberfläche und der Kugelumwälzweg des
Umwälzelements
durch einen einzigen, kreisförmigen
Bogen gebildet werden. Wenn die Kugel dazu veranlasst wird, sich
von der Laufbahn zur Kugelrolloberfläche zu bewegen, die durch den
einzelnen Kreisbogen gebildet wird, konzentriert sich eine auf den
Aufnehmerabschnitt einwirkende Aufprallkraft nur an einem einzigen
Abschnitt eines Berührungspunkts
(einer Berührungsellipse)
der Kugel und der Kugelrolloberfläche. Daher wirkt die Aufprallkraft
heftig auf den Berührungspunkt
(der Berührungsellipse)
ein, und bilden wiederholte mechanische Spannungen durch die konzentrierte
Aufprallkraft einen signifikanten Faktor dazu, dass ein Spalt hervorgerufen
wird, der den Anfang für
die Zerstörung
des Aufnehmerabschnitts bildet.
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Daher
haben die Erfinder intensiv die Form des Aufnehmerabschnitts untersucht,
um eine wirksame Form zu finden, welche die Aufprallkraft verteilen
kann, die sich an dem Aufnehmerabschnitt konzentriert.
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Die
Erfindung stellt ein Umwälzelement
für eine
Kugelumlaufspindel zur Verfügung,
wobei die Kugelumlaufspindel aufweist: eine Spindelwelle, die eine
erste Kugelrollnut aufweist, die wendelförmig an einer Außenumfangsoberfläche der
Spindelwelle vorgesehen ist, eine Mutter, die eine zweite Kugelrollnut
aufweist, die wendelförmig
an einer Innenumfangsoberfläche
der Nut so vorgesehen ist, dass sie der ersten Kugelrollnut entspricht,
und mehrere Kugeln, die abrollbar in einer Laufbahn vorgesehen sind,
die durch die erste Kugelrollnut und die zweite Kugelrollnut gebildet
wird; wobei die Mutter lose auf die Spindelwelle aufgepasst ist;
und die Mutter einen Kugelrücklaufweg
aufweist, der die Mutter in deren Axialrichtung durchdringt.
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Das
Umwälzelement
weist auf: einen Kugelumwälzweg
zum Verbinden der Laufbahn mit dem Kugelrücklaufweg; und einen Aufnehmerabschnitt, der
sich von dem Kugelumwälzweg
zur Laufbahn hin erstreckt, wobei der Aufnehmerabschnitt eine Kugelrolloberfläche zum
Aufnehmen der Kugeln aufweist, die entlang der Laufbahn abrollen.
Die Kugelrolloberfläche
weist mehrere Führungsoberflächen auf,
die derart ausgestaltet sind, dass jede Führungsoberfläche in Berührung mit
der zum Kugelumwälzweg
zu führenden
Kugel ist.
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Vorzugsweise
weist die Kugelrolloberfläche einen
Querschnitt auf, der im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des
Umwälzens
der Kugel verläuft;
wobei der Querschnitt entweder spitzbogenförmig ist, wobei zwei kreisförmige Bögen mit
unterschiedlichen Zentren der Krümmungen
vorgesehen sind, oder V-förmig
ist, gebildet durch zwei gerade Linien, oder eine mehreckige Form
hat, gebildet durch drei oder mehr gerade Linien.
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Die
Erfindung stellt eine Kugelumlaufspindel zur Verfügung, welche
aufweist: eine Spindelwelle, die eine erste Kugelrollnut auf weist,
die wendelförmig an
einer Außenumfangsoberfläche der
Spindelwelle vorgesehen ist; eine Mutter, die eine zweite Kugelrollnut
aufweist, die wendelförmig
an einer Innenumfangsoberfläche
der Mutter so vorgesehen ist, dass sie der ersten Kugelrollnut entspricht;
mehrere Kugeln, die abrollbar in einer Laufbahn vorgesehen sind,
welche durch die erste Kugelrollnut und die zweite Kugelrollnut
festgelegt wird; und ein Umwälzelement,
das auf einer endlosen Oberfläche
der Mutter angeordnet ist. Die Mutter weist einen Kugelrücklaufweg
auf, der sie in ihrer Axialrichtung durchdringt. Das Umwälzelement
weist auf: einen Kugelumwälzweg
zum Verbinden der Laufbahn mit dem Kugelrücklaufweg, und einen Aufnehmerabschnitt,
der sich von dem Kugelumwälzweg
zur Laufbahn hin erstreckt, wobei der Aufnehmerabschnitt eine Kugelrolloberfläche zum
Aufnehmen der Kugeln aufweist, die entlang der Laufbahn abrollen.
Die Kugelrolloberfläche
weist mehrere Führungsoberflächen auf,
die derart ausgestaltet sind, dass jede Führungsoberfläche in Berührung mit
der zum Kugelumwälzweg
zu führenden
Kugel ist.
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Vorzugsweise
weist die Kugelrolloberfläche einen
Querschnitt senkrecht zur Richtung des Umwälzens der Kugel auf, der entweder
spitzbogenförmig
mit zwei Kreisbogensegmenten mit zwei voneinander abweichenden Zentren
ihrer Krümmungen oder
V-förmig
mit zwei geraden Linien ist oder eine mehreckige Form mit drei oder
mehr geraden Linien hat.
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Gemäß der Erfindung
werden die Kugel und die Kugelrolloberfläche in Berührung miteinander gleichzeitig
an den mehreren Abschnitten (beispielsweise zwei Abschnitten) versetzt.
Weiterhin ist das Umwälzelement
so ausgebildet, dass es die Kugel zum Kugelumwälzweg führt, während der Berührungszustand
beibehalten bleibt. Daher können
mechanische Spannungen an einem Berührungspunkt (einer Berührungsellipse),
hervorgerufen durch den Zusammenstoß der Kugel und der Kugelrolloberfläche, auf
die mehreren Abschnitte (beispielsweise zwei Abschnitte) verteilt
werden, so dass die mechanischen Spannungen an den jeweiligen Berührungsabschnitten
verringert werden können.
Daher kann eine Beschädigung
des Kugelaufnehmerabschnitts des Umwälzelements verringert werden.
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Gemäß der Erfindung
wird als Form für
die Querschnittsoberfläche
der Kugelrolloberfläche senkrecht
zur Richtung des Umwälzens
der Kugel die Form eines Spitzbogens oder die Form mit mehreren Oberflächen eingesetzt.
Daher kann das Umwälzelement
stabil arbeiten, da die Spitzbogenform oder die Form mit einer Anzahl
an Oberflächen
starke Auswirkungen auf die Stabilität des Rollteils (der Kugel)
hat.
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Weiterhin
kann gemäß der Erfindung
eine Kugelumlaufspindel zur Verfügung
gestellt werden, welche den Effekt mit dem voranstehend geschilderten
Umwälzelement
erzielt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
noch deutlicher, wobei:
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1 eine
Perspektivansicht zur Erläuterung
einer Kugelumlaufspindel gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 eine
Perspektivansicht der Außenfläche eines
Umwälzelements
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung ist;
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3A bis 3D erläuternde
Ansichten des Umwälzelements
gemäß der Ausführungsform der
Erfindung sind, wobei 3A eine Seitenansicht von links
ist, 3B eine Aufsicht, 3C eine
Seiten ansicht von rechts, und 3D eine
Schnittansicht entlang der Linie X-X von 3B ist;
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4 eine
Längsschnittansicht
einer Kugelumlaufspindel nach dem Stand der Technik ist; und
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5 eine
Perspektivansicht der Außenfläche eines
Umwälzelements
nach dem Stand der Technik ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen erfolgt nachstehend eine Erläuterung
einer Ausführungsform
einer Kugelumlaufspindel gemäß der Erfindung.
Weiterhin erfolgt eine Erläuterung
in Bezug auf Konstruktionen, ähnlich
jenen der voranstehend geschilderten Kugelumlaufspindeln, nach dem
Stand der Technik, durch Verwendung derselben Bezugszeichen.
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Wie
in 1 gezeigt, ist eine Kugelumlaufspindel 1 mit
der Spindelwelle 10 versehen, welche die Kugelrollnut 12 mit
Wendelform auf ihrer Außenumfangsoberfläche aufweist,
und mit der Mutter 16 mit Zylinderform, bei welcher die
Kugelrollnut 18 in Wendelform entsprechend der Kugelrollnut 12 an
der inneren Oberfläche
der Mutter vorgesehen ist.
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Weiterhin
werden die Kugelrollnut 18 der Mutter 16 und die
Kugelrollnut 12 der Spindelwelle 10 dazu veranlasst,
einander gegenüber
zu liegen, um dazwischen die Laufbahn 26 auszubilden, und
werden mehrere Kugeln 24 abwälzbar dem Inneren der Laufbahn 26 zugeführt. Wenn
die Spindelwelle 10 (oder die Mutter 16) um ihre
Achse gedreht wird, führt die
Mutter 16 (oder die Spindelwelle 10) eine Relativbewegung
in Axialrichtung über
das Abrollen der Kugel 24 durch.
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Der
Kugelrücklaufweg 20,
der sie in Axialrichtung durchdringt, ist an dem dicken Wandabschnitt
der Mutter 16 vorgesehen. Weiterhin sind die beiden Endabschnitte
der Mutter 16 mit einem Paar aus Umwälzelement-Befestigungsnuten 22 (von
denen nur eine in 1 gezeigt ist) versehen, um
ein Umwälzelement 30 von
dem Kugelrücklaufweg 20 über der
Kugelrollnut 18 zu befestigen.
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Das
Umwälzelement 30 wird
dadurch hergestellt, dass mit Kunstharz ein Spritzguss-Formvorgang
oder Schneidvorgang durchgeführt
wird. Darüber
hinaus ist, wie aus der Zeichnung hervorgeht, das Umwälzelement 30 mit
einer vorbestimmten Außenform
versehen, angepasst an die Innenform der Umwälzelement-Befestigungsnut 22,
um dort angebracht zu werden.
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Wie
in den 2 und 3A bis 3D gezeigt,
ist ein Kugelumwälzweg 32 an
einer Seite einer Oberfläche
(vorderen Oberfläche) 48 des
Umwälzelements 30 vorgesehen.
Der Kugelumwälzweg 32 ist eine
gekrümmte
Nut zum Verbinden des Kugelrücklaufweges 20 und
der Laufbahn 26.
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Der
Aufnehmerabschnitt 34 zum Aufnehmen der Kugel 24,
die auf der Laufbahn 26 abrollt, ist an einer Seite der
Laufbahn 26 des Kugelumwälzweges 32 vorgesehen
(in 2 an der unteren Seite). Der Aufnehmerabschnitt 34 weist
die Form eines Zungenteils auf, das von dem Ende des Kugelumwälzweges 32 zur
Kugelrollnut 12 an der Seite der Spindelwelle 10 verläuft.
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Der
Randabschnitt 38, der eine Seite eines vorderen Endes des
Aufnehmerabschnitts 34 bildet, ist mit vorbestimmter Form
ausgeformt, wobei ein geringfügiger
Spalt gegenüber
der inneren Oberfläche der
Kugelrollnut 12 vorhanden ist.
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In
einem Zustand, in welchem das Umwälzelement 30 an der
Umwälzelement-Befestigungsnut 22 befestigt
ist, taucht daher eine hintere Oberfläche 49 und ein vorspringender
Abschnitt 52 an der Innenumfangsoberfläche der Mutter 16 auf
(vergleiche 1). Weiterhin wird die Außenform
des vorspringenden Abschnitts 52 des Umwälzelements 30 durch eine
vorbestimmte Form gebildet, die auf einer Innenseite der Kugelrollnut 12 der
Spindelwelle 10 vorhanden ist, wenn die Mutter 16 lose
auf die Spindelwelle 10 aufgepasst ist. Hierbei sind kleine
Spalte zwischen der rückwärtigen Oberfläche 49 des
Umwälzelements 30 und
dem Außendurchmesser
der Spindelwelle 10 vorhanden, sowie zwischen dem vorspringenden
Abschnitt 52 und der Kugelrollnut 12 der Spindelwelle 10,
so dass daher eine gegenseitige Störung zwischen der Spindelwelle 10 und
dem Umwälzelement 30 verhindert
werden kann.
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Weiterhin
sind der Randabschnitt 38 und ein Randabschnitt 40 des
Kugelumwälzweges 32 stetig übergehend
ausgebildet, durch Anordnen des Ausnehmungsabschnitts 44 und
des Randabschnitts 38 sowie des Randabschnitts 40 so,
dass eine Randlinie 42 über
den Ausnehmungsabschnitt 44 gebildet wird (vergleiche 2).
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Eine
obere Oberfläche
(Oberfläche
an der Seite der Oberfläche 48)
des Aufnehmerabschnitts 34 bildet eine Kugelrolloberfläche 36.
Die Kugelrolloberfläche 36 ist
mit mehreren Führungsabschnitten zum
Führen
der Kugel 24 zum Kugelumwälzweg 32 versehen,
wobei sie gleichzeitig in Berührung
mit mehreren Abschnitten der Kugel 24 gebracht wird, um
die Kugel 24 glatt von der Laufbahn 26 aufzunehmen,
und sie zum Kugelumwälzweg 32 zu
führen.
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Im
Einzelnen wird, wie in 3D gezeigt, für mehrere
Führungsabschnitte
eine Ausgestaltung für die
Kugelrolloberfläche 36 angewandt,
bei der die Form einer Querschnittsoberfläche orthogonal zur Längsrichtung
des Aufnehmerabschnitts 34 im Wesentlichen V- förmig durch Vereinigung zweier
gerader Linien ausgebildet ist. Die Führungsabschnitte können daher
durch Abschnitte gebildet werden, an welchen jeweilige Oberflächen im
Wesentlichen eine V-artige
Form bilden, und somit die Kugel 24 gleichzeitig berühren. Weiterhin
wird in Bezug auf einen Spalt (Abmessung A in der Zeichnung) zwischen
der Kugel 24 und dem Kugelumwälzweg 32 sichergestellt,
dass er größer oder
gleich 0,1 mm ist, ähnlich wie
beim Stand der Technik. Weiterhin weist auch eine Abmessung B in
Richtung der Tiefe relativ zu einer Nut eine vorbestimmte Toleranz
auf, ähnlich
wie beim Stand der Technik.
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Wie
in 2 gezeigt, ist die Kugelrolloberfläche 36 stetig
V-förmig ausgebildet,
so dass sie allmählich
stetig in den Kugelumwälzweg 32 übergeht, während die
Kugel 24 in einer Richtung geführt wird, die entlang einer
Tangenten-Linie verläuft,
welche einen Anstellwinkel α der
Laufbahn 26 aufweist. Auf diese Weise wird die Kugel 24 glatt
zum Kugelumwälzweg 32 geführt, während sie
durch Berührungspunkte
an den beiden Abschnitten geführt
wird.
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Bei
dem Umwälzelement 30 gemäß der Ausführungsform
ist die gesamte Nut des Kugelumwälzweges 32 kontinuierlich
V-förmig
ausgebildet (vergleiche 2 und 3).
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Das
Umwälzelement 30 mit
dem voranstehend geschilderten Aufbau kann an jeder der Umwälzelement-Befestigungsnuten 22 befestigt
werden. Weiterhin kann der endlose Umwälzweg 28 der Kugel 24 durch
die Laufbahn 26, den Kugelrücklaufweg 20 und das
Paar der Kugelumwälzwege 32 gebildet werden.
Dadurch, dass verhindert wird, dass das Umwälzelement 30 in radialer
Richtung am Inneren der Umwälzelement-Befestigungsnut 22 herausgezogen
wird, kann das Umwälzelement 30 leicht
dadurch an der Mutter 16 befestigt werden, dass ein Herausziehen
des Umwälzelements 30 verhindert wird, da
das Umwälzelement 30 durch
einen Vorsprung 50 zum Verhindern eines Herausziehens festgehalten
wird.
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Als
nächstes
erfolgt eine Erläuterung
des Betriebsablaufs und der Auswirkungen der Ausführungsform.
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Wenn
bei der Kugelumlaufspindel 1 mit der voranstehend geschilderten
Konstruktion die Kugel 24 im Inneren des endlosen Umwälzwegs 128 so
abrollt, dass sie ein Ende der Laufbahn 26 erreicht, wird die
Kugel 24 von der Seite des Randabschnitts 38 des
Aufnehmerabschnitts 34 eines der Umwälzelemente 30 auf
die Kugelrolloberfläche 36 des
Aufnehmerabschnitts 34 aufgenommen, und durch den Kugelumwälzweg 32 geführt, und
in den Kugelumwälzweg 32 des
anderen der Umwälzelemente 30 gebracht,
mittels Durchlauf durch den Kugelrücklaufweg 20, damit
sie im Inneren des endlosen Umwälzwegs 128 umgewälzt werden
kann, dadurch, dass sie erneut dem anderen Ende der Laufbahn 26 zugeführt wird.
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Weiterhin
werden bei dem Umwälzelement 30 gemäß der Ausführungsform
die Abmessungen nach dem Stand der Technik für den Spalt (Abmessung A) in
Richtung der Breite zwischen der Kugel 24 und dem Kugelumwälzweg 32 sowie
die Abmessungstoleranz B in Richtung der Tiefe beibehalten, so dass
selbst dann, wenn ein kleinerer oder größerer Fehler beim Kombinieren
von Teilen miteinander auftritt, die geplante Qualität der Konstruktion
aufrechterhalten werden kann. So wird beispielsweise die Kugel 24 nicht
an einem Verbindungsabschnitt blockiert, der in den Kugelumwälzweg 32 von
dem Kugelrücklaufweg 20 der
Mutter 16 hineingelangt. Selbst wenn beispielsweise die
Positionen der Laufbahn 26 und des Aufnehmerabschnitts 34 mehr
oder weniger stark gegeneinander an ihrem Verbindungsabschnitt verschoben
sind, kann vermieden werden, dass eine hohe Belastung auf das gesamte
Umwälzelement 30 einwirkt.
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Wenn
die Kugel 24 durch den Aufnehmerabschnitt 34 des
Umwälzelements 30 aufgenommen wird, übt die Kugel 24 eine
Aufprallkraft auf den Aufnehmerabschnitt 34 aus.
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Bei
dem Umwälzelement 30 der
Ausführungsform
können
jedoch die Kugel 24 und die Kugelrolloberfläche 36 gleichzeitig
miteinander an zwei Orten in Berührung
gebracht werden. Darüber
hinaus kann die Kugel 24 dem Kugelumwälzweg 32 zugeleitet
werden, während
der Berührungszustand
beibehalten wird. Die mechanischen Spannungen an dem Berührungspunkt
(der Berührungsellipse),
die durch den Zusammenstoß der
Kugel 24 und der Kugelrolloberfläche 36 hervorgerufen
werden, können
daher auf zwei Orte verteilt werden, so dass die mechanischen Spannungen
an jedem Berührungspunkt
verringert werden können.
Daher kann die Gefahr einer Beschädigung des Aufnehmerabschnitts 34 des
Umwälzelements 30 verringert
werden.
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Weiterhin
wird die V-förmige
Ausgestaltung bei dem Umwälzelement 30 für die Form
der Querschnittsfläche
in Richtung des Umwälzens
der Kugel 24 auf der Kugelrolloberfläche 36 angewandt.
Die V-artige Form
ist äußerst verlässlich als
eine Form der Nut, an welcher die Kugel 24 zwei Punkte
der Nut berührt.
Darüber
hinaus wird auch die Bearbeitung der V-artigen Form erleichtert.
Daher kann das Umwälzelement 30 zur
Verfügung
gestellt werden, welches die Auswirkung mehrerer Führungsabschnitte zum
glatten Führen
der Kugel 24 zum Kugelumwälzweg 32 erzielt,
während
die mechanischen Spannungen an dem Berührungspunkt (der Berührungsellipse)
verteilt werden, die durch den Zusammenstoß der Kugel 24 und
der Kugelrolloberfläche 36 hervorgerufen
werden, und zwar stabil.
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Bei
der Kugelumlaufspindel 1 gemäß der Ausführungsform kann darüber hinaus
eine Beschädigung
des Aufnehmerabschnitts 34 verhindert werden, nämlich durch
die Aufprallkraft, die von der Kugel 24 auf den Aufnehmerabschnitt 34 einwirkt,
da die Kugelumlauf spindel 1 mit dem Umwälzelement 30 versehen
ist, das die mehreren, voranstehend erwähnten Führungsabschnitte aufweist,
an dem Aufnehmerabschnitt 34 und dem Kugelumwälzweg 32, wobei
sich die Kugel 24 bewegen kann, während sie glatt im Inneren
des endlosen Umwälzwegs 128 abrollt,
und kann die Lebensdauer der Kugelumlaufspindel 1 verlängert werden.
Daher kann die Kugelumlaufspindel 1 eine höhere Geschwindigkeit
und das Hervorrufen von weniger Geräuschen erreichen.
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Obwohl
bei der Ausführungsform
die Kugelrolloberfläche 36 V-förmig gebildet
wird, ist die Form der Kugelrolloberfläche gemäß der Erfindung, die mehrere
Führungsabschnitte
aufweist, nicht hierauf beschränkt.
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So
kann beispielsweise die Kugelrolloberfläche 36, die mit mehreren
Führungsabschnitten
versehen ist, die Form eines Spitzbogens aufweisen, der zwei kreisförmige Bögen aufweist,
deren Zentren der Krümmungen
verschieden sind.
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Weiterhin
werden zwar gemäß der Ausführungsform
mehrere Führungsabschnitte
dadurch gebildet, dass zwei Orte von Berührungspunkten durch die Spitzbogenform
ausgebildet werden, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern
kann eine Kugelrolloberfläche 36 aufweisen,
die mit mehreren Führungsabschnitten
versehen ist, mit beispielsweise Berührungspunkten an drei oder
mehr Orten. Weiterhin können
die jeweiligen Oberflächen, welche
die Berührungspunkte
bilden, als Ebene, als gekrümmte
Oberfläche,
oder als Kombination hieraus ausgebildet sein.
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Darüber hinaus
ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass die mehreren Führungsoberflächen durch
mehrere Oberflächen
gebildet werden. So kann beispielsweise eine Kugelrolloberfläche so ausgebildet
sein, dass sie mehrere Kreisbögen
aufweist, die un terschiedliche Krümmungsradien aufweisen, so
dass eine durchgehende, einzelne Kurve entsteht, wie bei einer Ellipse,
und können
die einzige Kurve und die Kugel in Berührung miteinander an mehreren
Orten gebracht werden, um mehrere Führungsabschnitte auszubilden.
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Weiterhin
ist zwar bei dem Umwälzelement 30 der
voranstehend geschilderten Ausführungsform die
gesamte Nut des Kugelumwälzweges 32 V-förmig ausgebildet,
jedoch ist der Umwälzweg
gemäß der Erfindung
nicht hierauf beschränkt,
so dass beispielsweise mehrere Führungsabschnitte
nicht notwendigerweise über
die gesamte Nut des Kugelumwälzweges
verlaufen müssen.
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So
kann beispielsweise jeder der voranstehend geschilderten, mehreren
Führungsabschnitte sich
bis in die Nähe
des Fußpunktes
des Aufnehmerabschnitts erstrecken, und kann der Kugelumwälzweg, der
sich hieran anschließt,
durch einen einzigen Kreisbogen gebildet sein, ähnlich wie beim Stand der Technik.
Bei der Ausbildung des Umwälzelements, das
glatt die Kugel 24 von der Laufbahn 26 aufnimmt und
wirksam den Aufprall verteilt, ist es vorzuziehen, die Kugelrolloberfläche so auszubilden,
dass sie die Form der mehreren Führungsabschnitte
bis zu einem geradlinigen Abschnitt des Kugelumwälzweges aufweist (innerhalb
eines Bereiches einer Abmessung D, die in 3B gezeigt
ist), entlang einer Tangenten-Linie,
welche den Anstellwinkel α aufweist.
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Gemäß der Erfindung
kann das Umwälzelement
der Kugelumlaufspindel und die Kugelumlaufspindel zur Verfügung gestellt
werden, welche eine Beschädigung
des Umwälzelements
verhindern können,
und eine Verkürzung
der Lebensdauer verhindern können.