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Die
Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindel, insbesondere einen lückenverstellbaren
Abstreicher, der am Ende einer Schraubenmutter der Kugelumlaufspindel
angeordnet ist.
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Bei
einer herkömmlichen
Kugelumlaufspindel, die aus 1 ersichtlich
ist, ist eine auf der Kugelumlaufspindel 10 montierte Schraubenmutter 12 an
ihren beiden Enden mit je einem Abstreicher 11 versehen,
der mit Positionierschrauben 121 befestigt ist. Der Abstreicher 11 weist
einen Fortsatz 111 auf, der das Eindringen von Fremdkörpern sowie
den Verlust von Schmiermittel verhindert. Um den Verarbeitungsfehler
des herkömmlichen
Abstreichers 11 auszugleichen, ist eine Lücke (in
Breite von etwa 0,25mm) zwischen dem Abstreicher 11 und
der Gewinderille 101 der Kugelumlaufspindel 10 vorgesehen.
Außerdem
ergibt sich die Vergrößerung der
Lücke durch
Herstellungsfehler. In der Praxis ist festgestellt, dass eine Beschädigung an
der Kugelumlaufspindel zustande kommt, wenn ein Fremdkörper größer als
0,17 mm eindringt. Daher kann die vorgesehene Lücke von etwa 0,25 mm dazu führen, dass Fremdkörper eintreten
sowie das Schmiermittel verliert.
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Um
eine bessere Abstreichwirkung zu erzielen, muss die Lücke zwischen
der Gewinderille 101 der Kugelumlaufspindel 10 und
dem Fortsatz 111 nicht mehr vorhanden sein. Dies führt aber
dazu, dass der Fortsatz 111 des Abstreichers 11 zu
eng gegen die Oberfläche
der Gewinderille 101 der Kugelumlaufspindel 10 gedrückt wird.
Hierdurch ergeben sich die beträchtliche
Steigerung des Reibungswiderstands sowie die erhebliche Herabsetzung
der mechanischen Effizienz der Kugelumlaufspindel. Außerdem lagern
sich viel Fremdkörper
im Kontaktbereich zwischen dem Abstreicher 11 und der Gewinderille 101 ab.
So werden viele Probleme auftreten.
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Um
das oben erwähnte
Problem zu lösen, sind
zwei auf dem Markt neue Kugelumlaufspindeln entwickelt worden:
- 1. Wie aus 2 ersichtlich,
ist eine erste Konstruktion aus US 6, 571, 653 B1 bekannt, bei der der Abstreicher 13 ebenfalls
einen Vorsprung 131 verwendet, der das Eindringen von Fremdkörpern sowie
den Verlust von Schmiermittel verhindert. Hinter dem Vorsprung 131 ist
ein Federring 14 vorgesehen, mit dem sich die radiale Druckkraft erhöhen lässt. Gleichzeitig
weist der Vorsprung 131 eine Mehrzahl von an einem Ende
geschlossenen Einkerbungen 132 auf, mit denen sich der Reibungswiderstand
verringern lässt.
Die an einem Ende geschlossene Einkerbung 132 hat zur Folge,
dass sich die Fremdkörper
mit der Drehbewegung schnell an der Stelle der Einkerbung 132 ablagern.
Hierdurch ergibt sich eine erhebliche Ablagerung in Richtung der
Fortbewegung. Außerdem
bleiben die Fremdkörper
stets auf der Kugelumlaufspindel bestehen. Mit der radialen Anpresskraft
des Federrings 14 lässt
sich der Reibungswiderstand auf dem Vorsprung 131 erheblich
erhöhen,
was zur starken Herabsetzung der mechanischen Effizienz der Kugelumlaufspindel 18 führt. Darüber hinaus
lässt die
Beanspruchung der Feder aufgrund des Verschleißes nach. Bei der Feder tritt
aber auch das Ermüdungsproblem auf.
Auf diese Weise entstehen ein unerwünschter Widerstand sowie unstabile
Hemmungswirkung.
- 2. Bei einer zweiten Konstruktion, wie in 3 gezeigt,
benutzt eine Schraubenmutter 15 den C-Ring 16,
mit dem sich eine ringförmige
Bürste 17 positionieren
lässt.
Die ringförmige
Bürste 17, die
keine Lücke
erfordert, dient als Abstreicher. Damit wird vermieden, dass der
Widerstand aufgrund eines engen Kontakts entsteht, und dass Lücke zum
Ausgleichen des Herstellungsfehlers vorgesehen sein muss. Mit der
ringförmigen
Bürste 17 kann
das Eindringen von Fremdkörpern aber
nicht wirksam verhindern. Daher können die Fremdkörper nach
längerer
Anwendung in einen Bereich zwischen der Schraubenmutter 15 und der
Kugelumlaufspindel 18 gelangen, was jedoch zum erheblichen
Verlust von Schmiermittel führt. Hierdurch
ergibt sich ein problematischer Betrieb.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abstreicher zu schaffen,
der eine freie Verstellung der Abstreichlücke, eine erhebliche Herabsetzung
des Abstreichwiderstands und eine effektive Entfernung von Fremdkörpern gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen lückenverstellbaren
Abstreicher, der die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein flexibler, ringförmiger Abstreicher geschaffen,
der geringfügig
größer ist
als eine Ringnut einer Schraubenmutter. Entsprechend der Ringnut
der Schraubenmutter ist ein ringförmiger Konus vorgesehen. Außerdem weist
der Abstreicher einen in einer Kugelumlaufspindel befindlichen Abstreichzahnabschnitt
auf. Darüber
hinaus verfügt
der ringförmige
Konus über Einkerbungen,
die inwärts
durch den Abstreichzahnabschnitt hindurchgehen. Die Einstellung
der Lücke zwischen
der Kugelumlaufspindel und dem Abstreichzahnabschnitt erfolgt durch
das Ein- und Ausfahren des Abstreichzahnabschnitts und der Kugelumlaufspindel.
Hierdurch ergibt sich die freie Verstellung der Abstreichlücke. Die
Einkerbungen verlaufen nicht nur durch den Abstreichzahnabschnitt hindurch,
sondern weisen auch einen Schrägwinkel in
Bezug auf die spirale Vorschubrichtung auf. Dadurch ist eine wirksame
Entfernung von Fremdkörpern,
was die Ablagerung der Fremdkörper
im Inneren der Einkerbungen verhindert.
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Im
Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung
anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele
und der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Schnitt durch eine erste Konstruktion nach dem Stand der Technik;
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2 einen
Schnitt durch eine zweite Konstruktion nach dem Stand der Technik;
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3 einen
Schnitt durch eine dritte Konstruktion nach dem Stand der Technik;
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4 eine
perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Abstreichers;
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5 eine
Seitenansicht des Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Abstreichers;
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6 die
Vorgehensweise zum Montieren des im Schnitt dargestellten Abstreichers
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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7 einen
Schnitt durch das Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Abstreichers
in montiertem Zustand;
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8 einen
Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer inneren Ringnut einer erfindungsgemäßen Schraubenmutter;
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9 einen
Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel
einer inneren Ringnut einer erfindungsgemäßen Schraubenmutter; und
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10 einen
Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel
einer inneren Ringnut einer erfindungsgemäßen Schraubenmutter.
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Bezugnehmend
auf 4 bis 5 ist ein erfindungsgemäßer lückenverstellbarer
Abstreicher 30 im Zusammenwirken mit einer Schraubenmutter 40 auf
einer Kugelumlaufspindel 20 montiert. In 6 und 7 ist
die Konfiguration der Schraubenmutter 40 sowie der Kugelumlaufspindel 20 dargestellt.
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Die
Kugelumlaufspindel 20 ist an ihrer Umfangsfläche mit
Gewinderille 21 versehen.
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Jeder
der beiden lückenverstellbaren
Abstreicher 30 ist als ringförmiges Element ausgeführt, das
außen
auf der Kugelumlaufspindel 20 montierbar ist. Der Abstreicher 30 weist
innen einen in die Gewinderille 21 der Kugelumlaufspindel 20 eingreifenden,
spiralförmigen
Abstreichzahnabschnitt 31 auf, wobei die Lücke zwischen
dem spiralförmigen
Abstreichzahnabschnitt 31 und der Gewinderille 21 von innen
nach außen
zunimmt. Das heißt,
dass die Abmessungen des spiralförmigen
Abstreichzahnabschnitts 31 von innen nach außen abnehmen.
Der Abstreicher 30 verfügt
an seinem Außenrand über einen
ringförmigen
Konus 32, an den ein Führungskonus 33 angrenzt.
Außerdem
weist der ringförmige Konus 32 mehrere
Einkerbungen 34 auf, die inwärts durch den spiralförmigen Abstreichzahnabschnitt 31 hindurch
gehen und gegenüber
der Gewinderille 21 der Kugelumlaufspindel 20 schräg verlaufen.
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Die
Schraubenmutter 40 ist außen auf der Kugelumlaufspindel 20 montiert.
Außerdem
besitzt die beiden Endflächen
der Schraubenmutter 40 innen eine innere Ringnut 42,
die dem ringförmigen
Konus 32 des lückenverstellbaren
Abstreichers 30 entspricht. Der Innendurchmesser der inneren
Ringnut 42 ist kleiner ist als der größte Außendurchmesser des Abstreichers 30,
wobei der Abstreicher 30 mit seinem ringförmigen Konus 32 gegen
die innere Ringnut 42 drückbar ist, derart, dass der
Abstreicher 30 unter Verwendung der Einkerbungen 34 in
zusammenziehender Weise radial verformt ist. Die Schraubenmutter 40 ist
in radialer Richtung mit einem durchgehenden Positionierloch 41 versehen,
durch das eine Befestigungsschraube 43 in radialer Richtung greift
und gegen die Oberfläche
des ringförmigen
Konus 32 anliegt, um den Abstreicher 30 in der
Lage zu halten, wobei die radiale Verformung unveränderlich bleibt.
Auf diese Weise ergibt sich eine optimale Verstellung des spiralförmigen Abstreichzahnabschnitts 31 auf
vorgegebene Lückenabmessungen
je nach Bedarf des Benutzers.
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Die
Funktionsweise gemäß der vorliegenden Erfindung
wird wie folgt beschrieben. Zunächst
wird die Verringerung der Abstreichlücke dargestellt:
Der Abstreicher 30 befindet
sich im Inneren der Schraubenmutter 40, wobei der Abstreicher 30 mit seinem
spiralförmigen
Abstreichzahnabschnitt 31 in die Gewinderille 21 der
Kugelumlaufspindel 20 eingreift. wird der Abstreicher 30 von
der Schraubenmutter 40 in Drehbewegung versetzt, wird der
Abstreicher 30 mit seinem ringförmigen Konus 32 gegen die
innere Ringnut 42 gedrückt.
Durch das Fortbewegen des Abstreichers 30 ergibt sich eine
in radialer Richtung zusammenziehende Verformung des Abstreichers 30 unter
Verwendung der Einkerbungen 34. Gleichzeitig nimmt die
Lücke zwischen
dem spiralförmigen
Abstreichzahnabschnitt 31 und der Gewinderille 21 von
innen nach außen
zu. Durch die radiale Verformung kommt eine gleichmäßige Lücke des
spiralförmigen
Abstreichzahnabschnitts 31 zustande. Der Grund dafür liegt
darin, dass die Verformung des spiralförmigen Abstreichzahnabschnitts 31 desto
größer ist,
je mehr sich der spiralförmige
Abstreichzahnabschnitt 31 außen befindet. Daher ist die Verringerung
der Abstreichlücke
je nach Bedarf des Benutzers möglich.
Schließlich
wird der Abstreicher 30 mit der durch das Positionierloch 41 der
Schraubenmutter 40 hindurchgehenden Befestigungsschraube 43 befestigt.
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Hingegen
geschieht die Vergrößerung der Abstreichlücke in der
Weise, dass die Befestigungsschraube 43 der Schraubenmutter 40 gelockert
wird, sodass der Abstreicher 30 nicht mehr in radialer Richtung
beaufschlagt wird. Dann wird der Abstreicher 30 gegenüber der
Schraubenmutter 40 in Rückwärtsrichtung
gedreht, derart, dass der Abstreicher 30 mit seinem ringförmigen Konus 32 allmählich aus der
inneren Ringnut 42 ausgefahren wird. Durch die Fortbewegung
des Abstreichers 30 ergibt sich eine in radialer Richtung
zusammenziehende Verformung des Abstreichers 30 unter Verwendung
der Einkerbungen 34. Gleichzeitig nimmt die Lücke zwischen dem
spiralförmigen
Abstreichzahnabschnitt 31 und der Gewinderille 21 nach
außen
zu. Daher ist eine beliebige Vergrößerung der erfindungsgemäßen Abstreichlücke je nach
Bedarf des Benutzers möglich. Schließlich wird
der Abstreicher 30 mit der durch das Positionierloch 41 der
Schraubenmutter 40 hindurchgehenden Befestigungsschraube 43 befestigt.
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Außerdem weist
der ringförmige
Konus 32 des erfindungsgemäßen Abstreichers 30 mehrere Einkerbungen 34 auf,
die inwärts
durch den spiralförmigen
Abstreichzahnabschnitt 31 hindurch gehen und gegenüber der
Gewinderille 21 der Kugelumlaufspindel 20 derart
schräg
verlaufen, dass Fremdkörper
in Anpassung an die Drehrichtung nach außen herausführbar sind. So können Fremdkörper aus
den schräg
verlaufenden Einkerbungen 34 entfernt werden, wenn der
Abstreicher 30 mit seinem spiralförmigen Abstreichzahnabschnitt 31 Fremdkörper abstreicht.
Damit wird vermieden, dass eine übermäßige Ablagerung
von Fremdkörpern
vorkommt.
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An
den ringförmigen
Konus 32 des Abstreichers 30 grenzt der Führungskonus 33 an,
der derart dimensioniert ist, dass der Innendurchmesser der inneren
Ringnut 42 der Schraubenmutter 40 kleiner ist als
der größte Außendurchmesser
des Abstreichers 30. Mit dem Führungskonus 33 lässt sich
der Abstreicher 30 einfacher in die innere Ringnut 42 der Schraubenmutter 40 einsetzten,
wodurch die Montage in erheblichem Maße erleichtert wird.
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Schließlich wird
Bezug auf 8 bis 10 genommen.
Die Gestaltung der inneren Ringnut 42 der Schraubenmutter 40 ist
vielfältig.
Die innere Ringnut 42 ist als gerade Nut [siehe 8],
als Kombination aus gerader und kegeliger Nut [siehe 9]
sowie als doppelkegelige Nut [siehe 10] ausgebildet,
die im Zusammenwirken mit dem ringförmigen Konus 32 des
Abstreichers 30 die vorgenannte Wirkung erzielen kann.
Außerdem
kann die innere Ringnut 42 der Schraubenmutter 40 je
nach Anwendungsfällen
unterschiedliche Nutenformen und Kegelformen auswählen, um
einen Abstreicher 30 mit verschiedenen Möglichkeiten
zum Verstellen der Lücke zu
bilden.
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Stand der Technik:
- 10
- Kugelumlaufspindel
- 101
- Gewinderille
- 111
- Fortsatz
- 12
- Schraubenmutter
- 121
- Positionierschraube
- 13
- Abstreicher
- 131
- Vorsprung
- 132
- Einkerbung
- 14
- Federring
- 15
- Schraubenmutter
- 16
- C-Ring
- 17
- ringförmige Bürste
- 18
- Kugelumlaufspindel
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Die vorliegende Erfindung:
- 20
- Kugelumlaufspindel
- 21
- Gewinderille
- 30
- Abstreicher
- 31
- spiralförmiger Abstreichzahnabschnitt
- 32
- ringförmiger Konus
- 33
- Führungskonus
- 34
- Einkerbung
- 40
- Schraubenmutter
- 41
- Positionierloch
- 42
- innere
Ringnut
- 43
- Befestigungsschraube