DE102006051543A1

DE102006051543A1 - Kugelgewindetrieb

Info

Publication number: DE102006051543A1
Application number: DE200610051543
Authority: DE
Inventors: Horst Münck; Jürgen Dipl.-Ing. Osterlänger; Birger Dipl.-Ing. Wollboldt
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-08

Abstract

Kugelgewindetrieb, umfassend eine mit einem Außengewinde versehene Spindel, eine mit einem Innengewinde mit gleicher Steigung versehene Mutter, in den durch Innen- und Außengewinde gebildeten Kugelkanälen laufende Kugeln, sowie eine oder mehrere Rücklaufeinrichtungen zum Rückführen der Kugeln vom Auslauf eines Kugelkanals zu dessen Einlauf, wobei die Mutter längsgeschlitzt ist und eine Einrichtung zum Verändern des Spiels zwischen Mutter und Spindel durch Verändern des Mutterdurchmessers vorgesehen ist, wobei die Einrichtung eine an der Mutter (4) an beiden Seiten des Längsschlitzes (15) festgelegte, sich über den Längsschlitz (7) erstreckende Verspanneinrichtung (7) ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb, umfassend eine mit einem Außengewinde versehene Spindel, eine mit einem Innengewinde mit gleicher Steigung versehene Mutter, in den durch Innen- und Außengewinde gebildeten Kugelkanälen laufende Kugeln, sowie eine oder mehrere Rücklaufeinrichtungen zum Rückführen der Kugeln vom Auslauf eines Kugelkanals zu dessen Einlauf, wobei die Mutter längsgeschlitzt ist und eine Einrichtung zum Verändern des Spiels zwischen Mutter und Spindel durch Verändern des Mutterdurchmessers vorgesehen ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein solcher Kugelgewindetrieb ist beispielsweise aus DE 28 05 141 A1 bekannt. Infolge der Längsschlitzung der Mutter ist es dort möglich, mittels einer geeigneten Einrichtung den Mutterdurchmesser und damit das Spiel zwischen Mutter und Spindel verändern zu können, also im Extremfall die Einrichtung spielfrei auszugestalten, zugleich aber auch nicht zuviel Vorspannung aufzubringen. Zuviel Spiel beeinträchtigt bei einigen Anwendungen die genaue Regelbarkeit, zuviel Vorspannung erhöht die Reibung und beeinträchtigt die Lebensdauer durch die dadurch bedingte Vorlast. Durch die stufenlose Veränderbarkeit des Mutterdurchmessers kann bei dem bekannten Kugelgewindetrieb das Spiel den gegebenen Anforderungen entsprechend exakt eingestellt werden.
Als Einrichtung zur Spielveränderung ist bei dem Kugelgewindetrieb aus DE 28 05 141 A1 eine die Mutter umgreifende Hülse vorgesehen, die in ihrer Lage relativ zur Mutter verändert werden kann, worüber die Durchmesserveränderung der Mutter und damit die Spielveränderung eingestellt wird. Zur Spielveränderung kann entweder der Durchmesser der Hülse selbst verändert werden, wozu diese ebenfalls längsgeschlitzt ist und entsprechend verspannt werden kann. Alternativ kann die Außenfläche der Mutter sowie die Innenfläche der Hülse konisch ausgeführt sein, wobei die Hülse relativ zur Mutter axial verschraubt werden kann, wozu entsprechende Gewindeabschnitte an der Mutter bzw. dieser zugeordnet und an der Hülse vorgesehen sein müssen, um die Konusflächen zu verspannen.
Wenngleich der bekannte Kugelgewindetrieb eine Spielveränderung zulässt, ist er in seiner gesamten Ausgestaltung sehr aufwändig, da stets ein zusätzliches Bauelement, nämlich die Hülse als Spielveränderungseinrichtung vorzusehen ist, die entsprechend auszugestalten ist, um die Verspannung zu ermöglichen. Darüber hinaus baut dieser Kugelgewindetrieb radial stark auf.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen demgegenüber einfacher ausgestalteten Kugelgewindetrieb, der gleichwohl eine Spielveränderung ermöglicht, anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Kugelgewindetrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Einrichtung eine an der Mutter an beiden Seiten des Längsschlitzes festgelegte, sich über den Längsschlitz erstreckende Verspanneinrichtung ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Kugeltrieb kommt der Mutter eine Doppelfunktion zu. Zum einen die originäre Mutterfunktion zur Kugelführung, zum anderen die der Spielveränderungseinrichtung. Denn beim erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb ist die Verspanneinrichtung unmittelbar an der Mutter festgelegt, sie erstreckt sich über den Längsschlitz in Form einer Verspanneinrichtung. Das heißt, die Mutter wird unmittelbar verspannt, indem die Verspanneinrichtung direkt an der Mutter angreift. Eine aufwändige Ausgestaltung unter Verwendung eines zusätzlichen Bauteils wie der Hülse im Stand der Technik ist bei dieser Erfindungsausgestaltung nicht erforderlich, das heißt, der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb kann mit weniger Bauteilen realisiert werden. Auch baut er zwangsläufig radial gesehen nicht so weit auf, wie der bekannte Kugelgewindetrieb, bedingt durch den Fortfall der Spannhülse.
Die Verspanneinrichtung selbst ist zweckmäßigerweise eine Schraube, die an einem Widerlager an einer Schlitzseite gegengelagert ist und in ein Innengewinde eines an der anderen Schlitzseite vorgesehenen zweiten Widerlagers eingeschraubt ist. Das Spiel kann also durch einfaches Verstellen der Schraube exakt variiert werden. Dabei sind die Widerlager zweckmäßigerweise als an der Mutteraußenseite vorgesehene, radial vorstehende Vorsprünge ausgebildet, von denen einer eine Durchsteckdurchbrechung und der andere eine mit dem Innengewinde versehene Durchbrechung aufweist.
Um radial gesehen möglichst wenig aufzubauen, ist zweckmäßigerweise an der Mutteraußenseite benachbart zu dem die Durchsteckdurchbrechung aufweisenden Vorsprung eine Eintiefung zur Aufnahme des Schraubenkopfes vorgesehen. Das heißt, der Schraubenkopf kann radial gesehen etwas weiter innen in der Eintiefung positioniert werden, so dass insgesamt die radiale Länge der Widerlagervorsprünge relativ kurz gehalten werden kann. In entsprechender Weise kann auch an der Mutteraußenseite benachbart zu dem die Durchsteckdurchbrechung mit dem Innengewinde aufweisenden Vorsprung eine Eintiefung zur Aufnahme des Schraubenschaftes vorgesehen sein, sofern der Schraubenschaft das Widerlager vollständig durchsetzt und an der anderen Seite austritt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die eine oder die mehreren Rücklaufeinrichtungen im im Aufnahmebereich einer Rücklaufeinrichtung seitlich erweiterten Längsschlitz aufgenommen sind. Die Halterungen werden dort bevorzugt eingeklipst, können aber auch eingeklebt werden. Die seitliche Erweiterung des Längsschlitzes im Aufnahmebereich, über die eine entsprechend große Einsetzdurchbrechung realisiert wird, lässt die Integration auch relativ großer Rücklaufeinrichtungen zu. Um eine ausreichende Einstellbarkeit zu gewährleisten, ist der Längsschlitz im Aufnahmebereich etwas breiter als eine Rücklaufeinrichtung ausgeführt. Die Rücklaufeinrichtungen selbst sind zweckmäßigerweise aus Kunststoff gebildet, sind also ohnehin zu einem gewissen Grad verformbar, wobei diese Verformbarkeit ohne weiteres die Durchmesservariation, die im Rahmen der Spieleinstellung vorgenommen werden kann, auffängt, ohne dass sich die Kanalgeometrie in einer Rücklaufeinrichtung hierdurch ändert. Die Sicherung der Rücklaufeinrichtungen erfolgt wie beschrieben per Formschluss, indem die Rücklaufeinrichtungen relativ fest in die Aufnahmen eingeklipst sind, mithin also per Formschluss.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs in einer Perspektivansicht,
2 eine Perspektivdarstellung der Mutter des Kugelgewindetriebs aus 1,
3 eine Aufsicht auf die Mutter aus 2,
4 eine axiale Stirnansicht der Mutter aus 3 mit eingesetzten Rücklaufeinrichtungen,
5 einen Längsschnitt durch die Mutter aus 4,
6 eine Aufsicht auf eine eingesetzte Rücklaufeinrichtung, und
7 eine Untenansicht der Rücklaufeinrichtung aus 6.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb 1, umfassend eine mit einem Außengewinde 2 versehene Spindel 3 sowie eine Mutter 4 mit einem Innengewinde 5, das die gleiche Steigung wie das Außengewinde 2 aufweist. Das Innengewinde 5 und das Außengewinde 2 bilden Kugelkanäle, in denen Kugeln 6 laufen. Diese Kugeln werden über geeignete Rücklaufeinrichtungen, auf die nachfolgend noch eingegangen wird, in an sich bekannter Weise in den Kugelkanälen zurückgesetzt. Der grundsätzliche Aufbau eines Kugelgewindetriebs ist hinlänglich bekannt und bedarf keiner näheren Erläuterung.
Die Mutter 4 des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs 1 ist im Durchmesser veränderbar, um das Spiel zwischen der Mutter 4 und der Spindel 3, also zwischen dem Innengewinde 5 und dem Außengewinde 2, je nach Bedarf einstellen zu können. Zu diesem Zweck ist unmittelbar an der Mutter 4 eine Verspanneinrichtung 7 vorgesehen, hier in Form einer Schraube 8, die an zwei Widerlagern 9, 10, die radial vorstehend direkt an der Außenseite der Mutter vorgesehen sind, gelagert ist. Das Widerlager 9 weist eine Durchsteckdurchbrechung auf, durch die der mit einem Außengewinde versehene Schaft 11 der Schraube 8 durchgesteckt wird. Mit dem Außengewinde wird er in eine mit einem entsprechenden Innengewinde versehene Durchbrechung oder Aufnahme am Widerlager 10 eingeschraubt, wobei sich die Mutter verspannt, wenn die Schraube nach Anliegen des Schraubenkopfes 12 am Widerlager 9 weiter eingeschraubt wird.
Damit diese Verspannmimik radial gesehen möglichst wenig aufbaut, ist vor dem Widerlager 9 eine Eintiefung 13 zur Aufnahme des Schraubenkopfes 12 und vor dem Widerlager 10 eine Eintiefung 14 zur Aufnahme des durchgeschraubten Schraubenschaftes 11 vorgesehen.
Um die Mutter verspannen, also im Durchmesser ändern zu können, weist diese einen Längsschlitz 15 auf, wobei die beiden Widerlager 9, 10 an beiden Seiten des Längsschlitzes 15 angeordnet sind und die Schraube 8 zwangsläufig den Längsschlitz 15 übergreift.
Bereits in 2 sind zwei Rücklaufeinrichtungen 16, 17 vorgesehen, die in entsprechenden Aufnahmen 18, 19 des Längsschlitzes 15 formschlüssig eingeklipst sind. Der Längsschlitz 15 ist also im Bereich der Aufnahmen 18, 19 entsprechend verbreitert, so dass hinreichend Raum zur Verfügung steht, um die Rücklaufeinrichtungen 16, 17 dort einzuklipsen. Die Rücklaufeinrichtungen 16, 17 sind dort formschlüssig gehaltert, die Aufnahmen 18, 19 sind dabei etwas größer ausgeführt, so dass bei einem Verspannen eine Deformation der Rücklaufeinrichtungen 16, 17, die, wenn sie zu stark ist, die Rücklaufkanäle verengen würde, ausgeschlossen ist, gleichwohl sind die Rücklaufeinrichtungen 16, 17 so ausgeführt, dass sie ohne weiteres fest und formschlüssig in diese Aufnahmen eingeklipst werden können. Zweckmäßigerweise sind die Rücklaufeinrichtungen 16, 17 aus Kunststoff ausgeführt.
4 zeigt eine Stirnansicht der Mutter 4 mit eingesetzten Rücklaufeinrichtungen, wobei hier beispielsweise nur die Rücklaufeinrichtung 16 gezeigt ist. Ersichtlich verringert sich der Mutterdurchmesser 4, wenn die Schraube 8 eingeschraubt wird, wenn also mithin die beiden Widerlager 9, 10 zu einander bewegt werden.
5 zeigt eine Schnittansicht durch die Mutter aus den 2, 3 in Längsrichtung. Ersichtlich weist jede Rücklaufeinrichtung 16, 17 zwei Rücklaufkanäle 20, 21 bzw. 22, 23 auf, in denen jeweils Kugeln zurückgesetzt werden können.
Nachdem die Rücklaufkanäle 20, 21, 22, 23 zwangsläufig schräg verlaufen, ergibt sich letztlich auch die Rautenform der Rücklaufeinrichtungen.
Die 6 und 7 zeigen eine Rücklaufeinrichtung, beispielsweise die Rücklaufeinrichtung 16, im Detail. 7 zeigt deutlich die beiden Rücklaufkanäle 20, 21. In diese, die bekanntlich radial gesehen ansteigen und wieder abfallen, werden am Einlass die Kugeln ein- und am Auslass wieder ausgefädelt. Gezeigt sind ferner zwei Rast- oder Klemmarme 24, 25, über die die Rücklaufeinrichtung 16, bevorzugt in Verbindung mit einem an der Oberseite umlaufenden Widerlagerflansch 26, der im Randbereich der jeweiligen Aufnahme 18 bzw. 19 aufliegt, klemmgehaltert werden. Entsprechendes gilt natürlich für die Rücklaufeinrichtung 17.
Wenngleich die dargestellte Ausführungsform zwei Rücklaufeinrichtungen zeigt, ist es selbstverständlich denkbar, auch nur eine oder auch mehrere solcher Rücklaufeinrichtungen vorzusehen, je nachdem, wie lang der Längsschlitz 15 ist bzw. wie viele Umlenkungen erforderlich sind.

1: Kugelgewindetrieb
2: Außengewinde
3: Spindel
4: Mutter
5: Innengewinde
6: Kugeln
7: Verspanneinrichtung
8: Widerlager
9: Widerlager
10: Widerlager
11: Schaft
12: Schraubenkopf
13: Eintiefung
14: Eintiefung
15: Längsschlitz
16: Rücklaufeinrichtung
17: Rücklaufeinrichtung
18: Aufnahme
19: Aufnahme
20: Rücklaufkanal
21: Rücklaufkanal
22: Rücklaufkanal
23: Rücklaufkanal
24: Rast- oder Klemmarm
25: Rast- oder Klemmarm
26: Widerlagerflansch

Claims

Kugelgewindetrieb, umfassend eine mit einem Außengewinde versehene Spindel, eine mit einem Innengewinde mit gleicher Steigung versehene Mutter, in den durch Innen- und Außengewinde gebildeten Kugelkanälen laufende Kugeln, sowie eine oder mehrere Rücklaufeinrichtungen zum Rückführen der Kugeln vom Auslauf eines Kugelkanals zu dessen Einlauf, wobei die Mutter längsgeschlitzt ist und eine Einrichtung zum Verändern des Spiels zwischen Mutter und Spindel durch Verändern des Mutterdurchmessers vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine an der Mutter (4) an beiden Seiten des Längsschlitzes (15) festgelegte, sich über den Längsschlitz (7) erstreckende Verspanneinrichtung (7) ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspanneinrichtung (7) eine Schraube (8) umfasst, die an einem Widerlager (9) an einer Schlitzseite gegengelagert und in ein Innengewinde eines an der anderen Schlitzseite vorgesehenen zweiten Widerlagers (10) eingeschraubt ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerlager (9, 10) als an der Mutteraußenseite vorgesehene Vorsprünge ausgebildet sind, von denen einer eine Durchsteckdurchbrechung und der andere eine mit dem Innengewinde versehene Durchbrechung aufweist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mutteraußenseite benachbart zu dem die Durchsteckdurchbrechung aufweisenden Widerlager (9) eine Eintiefung (13) zur Aufnahme des Schraubenkopfes (12) vorgesehen ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mutteraußenseite benachbart zu dem die Durchsteckdurchbrechung mit dem Innengewinde aufweisenden Widerlager (10) eine Eintiefung (14) zur Aufnahme des Schraubenschafts (11) vorgesehen ist.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Rücklaufeinrichtungen (16, 17) im im Aufnahmebereich (18, 19) seitlich erweiterten Längsschlitz (15) aufgenommen sind.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsschlitz (15) im Aufnahmebereich (18, 19) etwas breiter als eine Rücklaufeinrichtung (16, 17) ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücklaufeinrichtung (16, 17) aus Kunststoff ist.