DE102004055612A1

DE102004055612A1 - Kugelgewindetrieb mit Distanzstücken

Info

Publication number: DE102004055612A1
Application number: DE200410055612
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl.-Ing. Vierheilig
Original assignee: Bosch Rexroth Mechatronics GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2006-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb mit Distanzstücken (10). Erfindungsgemäß sind die Distanzstücke als Ring mit einer ersten und einer zweiten gewellten Stirnfläche (16; 18) ausgeführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb mit Distanzstücken gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Kugelgewindetriebe sind beispielsweise aus der DE 26 27 025 A1 bekannt. Dort ist in 1 ein Kugelgewindetrieb mit einer Spindel 8, an deren Außenumfangsfläche mindestens eine schraubenförmig verlaufende Spindelnut 6 vorgesehen ist, gezeigt. Die Spindel umgreift eine Mutter 9 mit einer zur Spindelnut 6 komplementär ausgebildeten Mutternut 7, welche mit der zugehörigen Spindelnut einen Gewindekanal bildet. Weiter ist ein Rückführkanal 15 vorgesehen, der zusammen mit dem Gewindekanal einen endlosen Umlaufkanal bildet, in dem eine Reihe von Kugeln 10 aufgenommen ist. Die Kugeln werden von Distanzstücken 12 auf Abstand gehalten.

Aus der CH 621 608 ist bekannt, die Distanzstücke einer Linearführung elastisch auszuführen, um Längenänderung der endlosen Kugelreihe durch den sogenannten Polygoneffekt in den Umlenkungen auszugleichen. Der Polygoneffekt tritt bei Kugelgewindetrieben in analoger Form auf. Aus der 8 dieser Schrift ist auch ein ringförmiges Distanzstück bekannt.

Aus der US 1 405 894 ist ein Distanzstück für ein Radialrillenkugellager bekannt, welches als gewellte Blechscheibe ausgeführt ist. Dieses Distanzstück besitzt eine gewisse Elastizität in Axialrichtung, die in der Lage wäre, eine Längenänderung einer endlosen Kugelreihe auf zunehmen. Dies ist bei einem Radialrillenkugellager jedoch nicht notwendig, weshalb das Distanzstück auch viel zu steif ist.

Weiterhin sind Distanzstücke gemäß den 9 bis 11 bekannt, welche die Kugeln an je drei Punkten berühren, so dass ein Distanzstück statisch bestimmt von je zwei benachbarten Kugeln gehalten wird. Die Berührpunkte sind als konvexe Fortsätze ausgebildet, wodurch die Distanzstücke nahezu keine axiale Elastizität aufweisen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kugelgewindetrieb mit Distanzstücken zu schaffen, wobei die Distanzstücke eine hohe Elastizität in Axialrichtung aufweisen und gleichzeitig formstabil sind.

Diese Aufgabe wird durch Distanzstücke gelöst, die als Ring mit einer ersten und einer zweiten gewellten Stirnfläche ausgeführt sind, wobei die Stirnflächen die Kugeln berühren. Wenn zwei benachbarte Kugeln das Distanzstück in axialer Richtung zusammendrücken, weichen die Berührstellen radial nach außen aus. Deshalb ist auch ein Distanzstück aus einem relativ steifen Werkstoff axial elastisch. Zur weiteren Steigerung der axialen Elastizität kann der Ring einen Schlitz parallel zur Achsrichtung aufweisen.

Die beiden gewellten Stirnflächen des Distanzstücks können jeweils genau drei Berührstellen für die Kugeln aufweisen, damit es von zwei benachbarten Kugeln statisch bestimmt gehalten werden kann. So ist sichergestellt, dass das Distanzstück bei der Bewegung durch den endlosen Umlaufkanal möglichst selten an diesen anstößt.

Die Berührstellen der ersten Stirnfläche können um die Ringachse versetzt zu den Berührstellen der zweiten Stirnfläche angeordnet sein und zwar vorzugsweise um etwa 60°. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen zwei benachbarten Kugeln minimiert werden, so dass eine maximale Anzahl von Kugeln in dem endlosen Umlaufkanal aufgenommen werden kann. Dadurch steigt die Tragfähigkeit des Kugelgewindetriebs.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Distanzstückes hat weiterhin den Vorteil, dass es, in Richtung der Ringachse betrachtet, ohne Hinterschneidungen ausgebildet sein kann. Das Distanzstück kann deshalb mit einem einfachen Werkzeug aus Kunststoff spritzgegossen werden. In diesem Zusammenhang hat es sich als sinnvoll erwiesen, eine im Wesentlichen konstante Dicke vorzusehen, damit sich das Distanzstück nach dem Spritzgießen nicht verzieht.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:

1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks;

2 eine weitere perspektivische Darstellung der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks;

3 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks;

4 eine weitere perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks;

5 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks;

6 eine weitere perspektivische Darstellung der dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks;

7 eine perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks;

8 eine perspektivische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks;

9 eine perspektivische Darstellungen eines Distanzstücks gemäß dem Stand der Technik;

10 eine perspektivische Darstellungen eines weiteren Distanzstücks gemäß dem Stand der Technik und

11 eine perspektivische Darstellungen eines dritten Distanzstücks gemäß dem Stand der Technik.

In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks 10 dargestellt. Das Distanzstück ist grundsätzlich ringförmig ausgebildet. Es besitzt eine kreiszylindrische Außenumfangsfläche 12 und konzentrisch dazu eine kreiszylindrische Innenumfangsfläche 14. Das Distanzstück weist ferner eine erste und eine zweite Stirnfläche 16; 18 mit je drei Berührstellen 20 für die Kugeln auf. Die beiden Stirnflächen 16; 18 haben eine identische Form, wobei die Berührstellen 20 der ersten Stirnfläche 16 um 60° um die Ringachse versetzt zu den Berührstellen 20 der zweiten Stirnfläche 18 angeordnet sind. Die drei Berührstellen 20 einer Stirnfläche sind im Abstand von 120° um die Ringachse angeordnet.

Die beiden Stirnflächen 16; 18 sind jeweils gewellt ausgeführt, d.h. dass die Schnittlinie eines gedachten Kreiszylinders um die Ringachse mit einer Stirnfläche des Distanzstücks eine Wellenlinie ist. Diese Schnittlinien sind für Schnittzylinder mit unterschiedlichem Durchmessern ähnlich. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen durch Ihre Amplitude. Die Schnittlinie kann im Bereich der Berührstellen auch Knicke und kleine Unstetigkeiten aufweisen.

Die Schnittlinie der ersten Ausführungsform des Distanzstücks verläuft im Wesentlichen sinusförmig. Die Amplituden der unterschiedlichen Schnittlinien sind so gewählt, dass die Berührstellen 20 konvex gekrümmt sind, so dass das Distanzstück punktförmig an den Kugeln anliegt. Die Dicke des Distanzstücks in Richtung der Ringachse ist an allen Punkten nahezu gleich.

Die zweite Ausführungsform gemäß den 3 und 4 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform vornehmlich durch die ungleichförmige Dicke in Richtung der Ringachse. Diese kommt dadurch zustande, dass als Schnittlinie eine asymmetrische Sinuslinie gewählt wurde, d.h. die positive und die negative Halbwelle weisen eine unterschiedliche Amplitude auf. Somit verbleibt im Bereich der Maxima der Schnittlinie mehr Material, was vor allem bei sehr dünnen Distanzstücken vorteilhaft für die Formstabilität ist.

Die dritte Ausführungsform gemäß den 5 und 6 unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform dadurch, dass an den Berührstellen 20 ebene Flächen vorgesehen sind. Wenn dieses Distanzstück von zwei benachbarten Kugeln zusammengedrückt wird, verändern sich die Berührverhältnisse zwischen Kugel und Distanzstück nicht so stark wie bei konvex gekrümmten Berührstellen 20. Insbesondere die Richtung der Haltekräfte, mit denen das Distanzstück von den Kugeln gehalten wird, bleibt im Wesentlichen konstant. Bei dieser Ausführungsform weist die o.g. Schnittlinie kleine Unstetigkeiten und Knicke im Bereich der Berührstellen 20 auf.

Die vierte Ausführungsform gemäß 7 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Amplituden der unterschiedlichen Schnittlinien so gewählt wurden, dass die Stirnflächen im Bereich der Berührstellen 20 konkav gekrümmt sind. Die Kugeln berühren das Distanzstück daher linienförmig, wodurch die Flächenpressung und somit der Verschleiß des Distanzstückes abnimmt.

Die fünfte Ausführungsform gemäß 8 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Berührstellen an die Kugelform angepasst wurden, so dass das Distanzstück flächig an den Kugeln anliegt. Durch diese Ausgestaltung kann der Verschleiß des Distanzstückes noch weiter minimiert werden. Bei dieser Ausführungsform weisen die o.g. Schnittlinien ebenfalls einen Knick auf.

10: Distanzstück
12: Außenumfangsfläche
14: Innenumfangsfläche
16: erste Stirnseite
18: zweite Stirnseite
20: Berührstelle

Claims

Kugelgewindetrieb, umfassend eine Spindel an deren Außenumfangsfläche mindestens eine schraubenförmig verlaufende Spindelnut vorgesehen ist, und eine die Spindel umgreifende Mutter mit wenigstens einer zu der zugehörigen Spindelnut komplementär ausgebildeten Mutternut, welche mit der zugehörigen Spindelnut einen Gewindekanal bildet, und einen Rückführkanal, der zusammen mit dem Gewindekanal einen endlosen Umlaufkanal bildet in dem eine Reihe von Kugeln aufgenommen ist, die von Distanzstücken (10) auf Abstand gehalten werden dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzstücke (10) als Ring mit einer ersten und einer zweiten gewellten Stirnfläche (16; 18) ausgeführt sind, wobei die Stirnflächen (16; 18) die Kugeln berühren.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden gewellten Stirnflächen (16; 18) jeweils genau drei Berührstellen (20) für die Kugeln aufweisen.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührstellen (20) der ersten Stirnfläche (16) um die Ringachse versetzt zu den Berührstellen (20) der zweiten Stirnfläche (18) angeordnet sind, vorzugsweise um etwa 60°.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührstellen (20) als ebene Flächen ausgebildet sind, welche die Kugeln tangential berühren.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührstellen (20) als konvex gewölbte Flächen ausgeführt sind.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührstellen (20) als konkav gewölbte Flächen ausgeführt sind, wobei die Berührfläche an die Kugel angepasst ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührstellen (20) die Kugeln entlang einer Linie berühren.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Stirnfläche (16; 18) eine im Wesentlichen identische Form aufweisen.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzstücke (10) eine kreiszylindrische Außenumfangsfläche (12) aufweisen.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzstücke (20) eine kreiszylindrische Innenumfangsfläche (14) aufweisen.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring einen Schlitz aufweist, der parallel zur Ringachse verläuft.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzstücke (20), in Richtung der Ringachse betrachtet, keine Hinterschneidungen aufweisen.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzstücke (10) aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt sind.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzstücke (10) in Richtung der Ringachse eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweisen.