DE102006027942A1 - Kugelgewindetrieb - Google Patents
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- F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
- F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
- F16H25/2214—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with elements for guiding the circulating balls
- F16H25/2223—Cross over deflectors between adjacent thread turns, e.g. S-form deflectors connecting neighbouring threads
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb. Bei derartigen Kugelgewindetrieben wird eine drehende Bewegung zwischen der Gewindespindel und der Spindelmutter in eine axiale Bewegung umgewandelt.
- Aus
DE 198 57 581 A1 ist ein Kugelgewindetrieb bekannt geworden, bei der die Spindelmutter an ihrer inneren Mantelfläche eine schraubenförmige Kugelrille und die Gewindespindel eine entsprechende schraubenförmige Kugelrille aufweist, wobei zwischen den Kugelrillen Kugeln als tragende Wälzkörper angeordnet sind, wobei die beiden Enden eines tragenden Kugelrillenbereichs über einen Rücklaufabschnitt für die Kugeln miteinander verbunden sind. Der Rücklaufabschnitt ist von einem Rücklaufkanal gebildet, der sich innerhalb der Spindel erstreckt. Dieser Rücklaufkanal umfasst ein zur Gewindespindel koaxial angeordnetes Rücklaufrohr, das sich über mehrere Windungen der Kugelrillen hin erstreckt, sowie zwei Umlenkstücke, die jeweils an ein Ende des Rücklaufrohres angeschlossen sind. Auf diese Weise ist ein Kugelgewindetrieb gebildet, bei dem die Kugeln über eine Vielzahl von Schraubenwindungen hinweg in den Rücklaufabschnitt rückgeführt werden können. - Bei derartigen Kugelgewindetrieben liegt ein sehr hoher Schiebewiderstand vor, da die im Lastabschnitt abwälzenden Kugeln eine Vielzahl von Kugeln durch den Rücklaufabschnitt hindurch schieben müssen. Zudem ist die Montage dieses aus mehreren Teilen gebildeten Rücklaufabschnitts sehr aufwendig und verteuert somit derartige Kugelgewindetriebe.
- Ferner ist bei derartigen Kugelgewindetrieben nachteilig, dass die Gewindespindel mit einer zentralen Bohrung zur Aufnahme des Rücklaufrohres versehen sein muss.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kugelgewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der einfach herstellbar ist und leichtgängig arbeitet.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Gewindespindel an ihrem Umfang mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Einsatzes versehen ist, wobei der Rücklaufabschnitt als zur Spindelmutter geöffnete rillenförmige Nut an dem Einsatz ausgebildet ist. Anders als bei den bekannten Kugelgewindetrieben ist hier keine rohrförmig geschlossene Kugelbahn erforderlich. Bei dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb ist die rillenförmige Nut lediglich derart abgesenkt, dass die Kugel über die Gewindeflanke der an der Spindelmutter ausgebildeten Kugelrille geführt werden kann. Eine zentrale Bohrung in der Gewindespindel entfällt ebenfalls. Derartige Einsätze können kostengünstig aus Kunststoff im Spritzverfahren in Massenfertigung hergestellt werden. Diese Einsätze brauchen lediglich in eine vorbereitete Nut der Gewindespindel eingesetzt zu werden.
- Eine besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, dass die rillenförmige Nut einen Anfang und ein Ende einer gemeinsamen Windung des Lastabschnittes endlos miteinander verbindet. Das bedeutet, dass bei mehreren Windungen des Kugelkanals im Kugelgewindetrieb eine Vielzahl von in sich geschlossenen Umläufen gebildet ist. Das bedeutet ferner, dass die Anzahl der in der rillenförmigen Nut angeordneten Kugeln minimiert ist. Nur wenige Kugeln befinden sich zu einem Zeitpunkt im Rücklaufabschnitt in der rillenförmigen Nut, so dass der Verschiebewiderstand gegenüber bekannten Kugelgewindetrieben mit Umlenkung der Kugeln an der Gewindespindel deutlich reduziert ist. Bei derartigen erfindungsgemäß weitergebildeten Kugelgewindetrieben kann eine Vielzahl von Einsätzen mit jeweils einer rillenförmigen Nut über den Umfang der Gewindespindel verteilt angeordnet sein. Allerdings ist es auch möglich, anstelle einer Vielzahl von Einsätzen lediglich ein oder zwei Einsätze vorzusehen, die jeweils mit der bereits beschriebenen rillenförmigen Nut als Rücklaufabschnitt für je einen endlosen Kugelkanal versehen sind.
- Vorzugsweise sind die bereits erwähnten Einsätze mit Spiel in der Ausnehmung aufgenommen. Das Spiel ist soweit ausgelegt, dass beispielsweise Verspannungen aufgrund von Toleranzschwankungen oder auch Positionsfehler der Nut zum Spindelgewinde ausgeglichen werden können.
- Die rillenförmige Nut als Rücklaufabschnitt ist zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang für die Kugeln mit einem krümmungsstetigen Verlauf versehen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Kugeln nur sanfte Verzögerungen und Beschleunigungen erfahren.
- Um sicherzustellen, dass die Kugeln in dem Rücklaufabschnitt einwandfrei über die Gewindeflanke der an der Spindelmutter vorgesehenen Kugelrille gehoben werden können, sieht eine erfindungsgemäße Weiterbildung vor, dass die rillenförmige Nut einen Abschnitt mit einer lichten Öffnungsweite aufweist, die kleiner als der Kugeldurchmesser ist. Die rillenförmige Nut begrenzende Nutwände umgreifen demzufolge die Kugeln zumindest dort um mehr als die Hälfte des Kugeldurchmessers, wo die Kugeln über die erwähnte Gewindeflanke der Spindelmutter gehoben werden, um wieder zu dem Beginn der gemeinsamen Windung zu gelangen.
- Die Spindelmutter kann beispielsweise durch eine Hülse mit Innengewinde gebildet sein. Der Einsatz ist vorzugsweise als Umlenkstück so geformt, dass es aus einem thermoplastischen Kunststoff kostengünstig und großserientauglich ohne Hinterschnitt in einem Spritzwerkzeug hergestellt werden kann. Alternativ kann auch das Umlenkstück aus einem metallischen Werkstoff geschmiedet, gesintert, geprägt oder gepresst sein. Einfach herzustel lende Umlenkstücke sind mit einer rillenförmigen Nut ausgestattet, die durchgängig zur Spindelmutter hin geöffnet ist. Zur leichgängigen Durchführung der Wälzkörper durch das Umlenkstück kann zumindest die rillenförmige Nut mit einem Gleitmittel zur Verringerung der Reibung zwischen dem Umlenkstück und der Kugel beschichtet oder imprägniert sein.
- Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in insgesamt zehn Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb, teilweise geschnitten, -
2 eine Einzelheit des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes aus1 in vergrößerter Darstellung, -
3 die Einzelheit aus2 , jedoch aus einer anderen Perspektive, -
4 ein Umlenkstück des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes in vergrößerter Darstellung, -
5 einen Ausschnitt der Gewindespindel des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes, -
6 einen Querschnitt durch ein Einzelteil des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes, -
7 das Einzelteil aus6 , jedoch im Längsschnitt, -
8 einen weiteren erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb, jedoch ohne Spindelmutter, -
9 eine Einzelheit des erfindungsgemäßen Kugelgewindetrie bes gemäß8 , -
10 die Einzelheit aus9 , jedoch in perspektivischer Darstellung. - Der in den
1 –7 abgebildete erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb weist eine auf einer Gewindespindel1 über Kugeln2 drehbar gelagerte Spindelmutter3 auf. Die Spindelmutter3 ist an ihrem Innenumfang mit einer schraubenförmig gewundenen Kugelrille4 versehen, die um die Längsachse des Kugelgewindetriebes herum gewunden ist. Die Gewindespindel1 ist an ihrem Außenumfang mit einer schraubenförmig um die Längsachse des Kugelgewindetriebes gewundenen Kugelrille5 versehen. Die Kugeln2 wälzen an den Kugelrillen4 ,5 ab. Die Gewindespindel ist mit mehreren über dem Umfang verteilt angeordneten Einsätzen6 versehen, die jeweils in einer an der Gewindespindel1 vorgesehenen Ausnehmung7 (siehe5 ) eingesetzt sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Einsätze6 als Umlenkstücke8 ausgebildet. Die Umlenkstücke8 verbinden Anfang und Ende einer gemeinsamen Windung, die von den Kugelrillen4 ,5 der Gewindespindel1 und der Spindelmutter3 gebildet sind; auf diese Weise bildet jede Windung einen endlosen Kugelkanal9 , in dem die Kugeln2 endlos umlaufen, wobei die Kugeln2 vom Ende zu dem Anfang einer gemeinsamen Windung in dem Umlenkstück8 umgelenkt werden. Der Kugelkanal9 umfasst einen Lastabschnitt9a und einen Rücklaufabschnitt9b . Der Lastabschnitt9a ist von den Kugelrillen4 ,5 begrenzt. Der Rücklaufabschnitt9b ist an dem Umlenkstück8 gebildet. - Die Umlenkung ist deutlich den
2 und3 zu entnehmen. Insbesondere der2 ist zu entnehmen, dass die Kugeln2 entlang ihres Laufs durch den Kugelkanal9 in dem jeweiligen Umlenkstück8 aus ihrer durch die Kugelrillen4 ,5 vorgeschriebenen schraubenförmigen Kreisbahn radial einwärts verlagert werden, wobei diese Absenkung innerhalb des Umlenkstückes so gebildet ist, dass die Kugeln2 über die Gewindeflanke10 gehoben oder geführt werden können, die an der Spindelmutter3 einander benachbart angeordnete Kugelrillen4 trennt. Zu diesem Zweck ist jedes Umlenkstück mit einer rillenförmigen Nut11 versehen, wie insbesondere den4 ,6 und7 zu entnehmen ist. Diese rillenförmige Nut11 ist durchgängig zur Spindelmutter3 hin geöffnet. Die Kugeln2 werden von einem Eintritt11a zu einem Austritt11b der rillenförmigen Nut11 geführt, wobei sie von dem Ende zu dem Anfang des gemeinsamen Kugelkanals geführt werden. Zwischen dem Eintritt11a und dem Austritt11b ist eine Absenkung11c ausgebildet, um die Kugeln2 in der beschriebenen Weise absenken zu können. -
6 zeigt das Umlenkstück8 im Querschnitt, wobei hier deutlich zu erkennen ist, dass das Umlenkstück8 eine lichte Öffnungsweite12 aufweist, die kleiner als der Kugeldurchmesser ist. Nutwände11d der Nut11 umgreifen im Bereich der Absenkung11c die Kugeln2 über mehr als den halben Kugelumfang. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Kugeln2 einwandfrei über die weiter oben beschriebene Gewindeflanke10 der Spindelmutter3 gehoben werden können. Auf diese Weise kann zum Beispiel auch ein Kontakt der Kugel2 mit der Gewindeflanke10 vermieden werden. Demzufolge werden auch Klappergeräusche im Umlenkstück8 vermieden. - Der
7 ist deutlich die Zone der größten Absenkung11c zu entnehmen, das heißt dort, wo die Kugeln2 über die Gewindeflanke10 der Spindelmutter3 gehoben werden. - In den
8 bis10 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Kugelgewindetriebes abgebildet. Dieser Kugelgewindetrieb unterscheidet sich von dem aus dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, dass ein modifizierter Einsatz12 vorgesehen ist, der ebenfalls als Umlenkstück13 ausgebildet ist.8 zeigt lediglich die Gewindespindel1 mit einem Umlenkstück13 , das in eine Ausnehmung14 der Gewindespindel1 eingesetzt ist. - Dieses Umlenkstück
13 ist mit drei rillenförmigen Nuten15 versehen, wobei jede rillenförmige Nut15 als Rücklaufabschnitt einen Anfang und ein Ende eines Lastabschnittes endlos miteinander verbindet, wobei ein endloser Kugelkanal16 durch den Lastabschnitt und durch den Rücklaufabschnitt gebildet ist. Auf diese Weise sind drei endlose Kugelkanäle16 gebildet, in denen die hier nicht abgebildeten Kugeln endlos abwälzen. Bei diesem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb genügt es, ein einziges Umlenkstück13 mit einer Vielzahl von rillenförmigen Nuten15 vorzusehen, so dass beispielsweise ein Kugelgewindetrieb mit drei endlosen Kugelkanälen16 geschaffen ist, in dem die Kugeln endlos umwälzen. -
9 zeigt das Umlenkstück13 in einem Schnitt, wobei hier ebenso wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel die lichte Öffnungsweite17 kleiner als der Kugeldurchmesser ist. Demzufolge ist auch bei diesem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb sichergestellt, dass die Kugeln in der rillenförmigen Nut15 des Umlenkstückes13 einwandfrei über die hier nicht abgebildete Gewindeflanke der Spindelmutter gehoben werden können. -
- 1
- Gewindespindel
- 2
- Kugel
- 3
- Spindelmutter
- 4
- Kugelrille
- 5
- Kugelrille
- 6
- Einsatz
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Umlenkstück
- 9
- Kugelkanal
- 9a
- Lastabschnitt
- 9b
- Rücklaufabschnitt
- 10
- Gewindeflanke
- 11
- Nut
- 11a
- Eintritt
- 11b
- Austritt
- 11c
- Absenkung
- 11d
- Nutwand
Claims (7)
- Kugelgewindetrieb, mit einer auf einer Gewindespindel (
1 ) angeordneten Spindelmutter (3 ), die zusammen mit der Gewindespindel (1 ) wenigstens einen endlosen Kugelkanal (9 ,16 ) für den endlosen Umlauf von Kugeln (2 ) begrenzt, wobei der Kugelkanal (9 ,16 ) einen schraubenförmig um eine Drehachse des Kugelgewindetriebes schraubenförmig gewundenen Lastabschnitt und einen die Enden des Lastabschnittes endlos miteinander verbindenden Rücklaufabschnitt aufweist, wobei der Lastabschnitt von an der Spindelmutter (3 ) und an der Gewindespindel (1 ) vorgesehenen Kugelrillen (4 ,5 ) gebildet ist und wobei der Rücklaufabschnitt an einem in die Gewindespindel (1 ) eingesetzten Einsatz (12 ,6 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (1 ) an ihrem Umfang mit einer Ausnehmung (7 ,14 ) zur Aufnahme des Einsatzes (6 ,12 ) versehen ist, wobei der Rücklaufabschnitt als zur Spindelmutter (3 ) geöffnete rillenförmige Nut (11 ,15 ) an dem Einsatz (6 ,12 ) gebildet ist. - Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, bei dem die rillenförmige Nut (
11 ,15 ) einen Anfang und ein Ende einer gemeinsamen Windung endlos miteinander verbindet. - Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, bei dem eine Vielzahl von Einsätzen (
6 ) mit je einer rillenförmigen Nut (11 ) über den Umfang der Gewindespindel (1 ) verteilt angeordnet sind. - Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, bei dem der Einsatz (
12 ) mit mehreren rillenförmigen Nuten (15 ) für je einen endlosen Kugelkanal versehen ist. - Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, bei der der Einsatz (
6 ,12 ) mit Spiel in der Ausnehmung (7 ,14 ) aufgenommen ist. - Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, bei dem die rillenförmige Nut (
11 ,15 ) zwischen ihrem Eingang und seinem Ausgang für die Kugeln (2 ) einen krümmungsstetigen Verlauf aufweist. - Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, bei dem die rillenförmige Nut (
11 ,15 ) einen Abschnitt aufweist, dessen lichte Öffnungsweite (17 ) kleiner als der Kugeldurchmesser gebildet ist.
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102006027942A1 true DE102006027942A1 (de) | 2007-12-20 |
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ID=38690298
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