DE102007006321B4

DE102007006321B4 - Kugelgewindetrieb

Info

Publication number: DE102007006321B4
Application number: DE102007006321.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Döppling; Horst Steinbinder
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: DE102007006321A1

Abstract

Kugelgewindetrieb, mit einer Spindel und einer auf dieser laufenden Spindelmutter, wobei an der Spindel und der Spindelmutter sich ergänzende Kanalabschnitte vorgesehen sind, in denen über wenigstens eine mutternseitige Umlenkung umsetzbare Kugeln geführt sind, sowie ein mutternseitig vorgesehenes Stützlager zur Wälzlagerung der Spindelmutter an einem Drittgegenstand, wobei die Wälzkörper des Stützlagers in einer an der Außenwandung der Spindelmutter ausgebildeten rillenartigen Laufbahn geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (4) aus zwei gegeneinander verschraubbaren Einzelmuttern (5, 6) mit je einer Umlenkung (11, 12) besteht, an denen benachbart zueinander liegend jeweils ein Laufbahnteilabschnitt (20, 21) vorgesehen ist, wobei sich beide Laufbahnteilabschnitte (20, 21) zur Laufbahn (22) ergänzen, und wobei durch Verschraubung der Einzelmuttern (5, 6) sowohl das Spiel im Kugelgewinde als auch im Stützlager (16) einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb, mit einer Spindel und einer auf dieser laufenden Spindelmutter, wobei an der Spindel und der Spindelmutter sich ergänzende Kanalabschnitte vorgesehen sind, in denen über wenigstens eine mutternseitige Umlenkung umsetzbare Kugeln geführt sind, sowie ein mutternseitig vorgesehenes Stützlager zur Wälzlagerung der Spindelmutter an einem Drittgegenstand, wobei die Wälzkörper des Stützlagers in einer an der Außenwandung der Spindelmutter ausgebildeten rillenartigen Laufbahn geführt sind.
Ein solcher Kugelgewindetrieb ist beispielsweise aus DE 10 2004 023 354 A1 bekannt. Auf einer Spindel ist eine Spindelmutter angeordnet, zwischen der Spindelmutter und der Spindel wälzen Kugeln in Kugelrillen ab, die sowohl am Innenumfang der Spindelmutter als auch am Außenumfang der Spindel ausgebildet sind. Diese Kugelrillen begrenzen einen Lastkanal, in dem die Kugeln unter Last abwälzen können. Für einen endlosen Umlauf der Kugeln umfasst die Spindelmutter eine sogenannte Umlenkung, die die beiden Enden des Lastkanals endlos miteinander verbindet. Am Ende des in der Regel mehrere Windungen umfassenden Lastkanals werden die Kugeln in die Umlenkung geführt, innerhalb der Umlenkung bewegen sie sich lastfrei im Rücklaufkanal. Von dort werden sie zum Anfang des Lastkanals umgelenkt und erneut in die Kugelrille eingeführt. Weiterhin weist die Spindelmutter ein Radiallager, in DE 10 2004 023 354 A1 in Form eines Rillenkugellagers, auf. Über dieses kann die Spindelmutter an einem Drittgegenstand, beispielsweise einer Gehäusewand oder dergleichen, drehgelagert werden. Dieses Stützlager weist einen am Drittgegenstand festzulegenden Außenring auf, die Wälzkörper laufen in einer rillenartigen Laufbahn, die unmittelbar in der Außenwandung der Spindelmutter ausgebildet ist. Ferner ist auf der Spindelmutter drehfest ein Zahnrad angeordnet, über das die Spindelmutter angetrieben werden kann.
Die Einstellung eines gewünschten Axialspiels im Bereich des Kugelgewindes kann bei dieser Ausgestaltung mit einteiliger Kugelgewindemutter nur durch gezielte Auswahl sortierter Kugelsätze mit bestimmten Durchmessern und entsprechenden Kugellaufbahnen erfolgen, was aufwendig und damit teuer ist. Eine Einstellung des Axialspiels ist nicht möglich. Dies gilt auch bezüglich des Stützkugellagers, das darüber hinaus infolge der hier erforderlichen klassischen Kugellagermontage nur mit einer geringen Kugelanzahl bestückt werden kann.
Aus DE 32 49 894 C2 ist ein Kugelgewindetrieb bekannt geworden, dessen Doppelhaltemutter 48 durch Drehen auf der Kugelmutter 20 eine Einstellung des Spiels des Stützlagers 26 ermöglicht.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Kugelgewindetrieb anzugeben, der eine Einstellung des Spiels sowohl im Bereich des Kugelgewindes als auch des Stützlagers bei gleichzeitiger Verbesserung der Tragfähigkeit des Stützlagers ermöglicht.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Spindelmutter aus zwei gegeneinander verschraubbaren Einzelmuttern mit je einer Umlenkung besteht, an denen benachbart zueinander liegend jeweils ein Laufbahnteilabschnitt vorgesehen ist, wobei sich beide Laufbahnteilabschnitte zur Laufbahn ergänzen, und wobei durch Verschraubung der Einzelmuttern sowohl das Spiel im Kugelgewinde als auch im Stützlager einstellbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb besteht die Spindelmutter aus zwei Einzelmuttern, die zur Spieleinstellung im Gewindetrieb gegeneinander verschraubt werden können. Jede Einzelmutter weist einen entsprechenden Kanalabschnitt auf, in dem die Kugeln, hier in separaten mutterbezogenen Kanälen, geführt sind, die Umlenkung erfolgt über jeweils wenigstens eine mutterneigene Umlenkung. Durch die axiale Verstellbarkeit der Einzelmuttern zueinander kann folglich die axiale Lage der Kanalabschnitte der Muttern relativ zu den Kanalabschnitten an der Spindel verstellt werden, so dass das Spiel der darin geführten Kugeln eingestellt und eine vollständige Spielfreiheit im Kugelgewindetrieb erreicht werden kann. Eine solche zweiteilige Spindelmutter ist beispielsweise aus DE 198 60 643 A1 bekannt.
Beim erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb kann jedoch auch das Spiel im Stützlager eingestellt werden. Denn erfindungsgemäß ist an jeder Einzelmutter ein Laufbahnteilabschnitt vorgesehen, wobei sich die beiden Laufbahnteilabschnitte zur Laufbahn ergänzen, in der die Wälzkörper des Stützlagers geführt sind. Über die Verschraubbarkeit der Einzelmuttern gegeneinander kann auch die Lage der Laufbahnteilabschnitte relativ zueinander eingestellt werden, so dass sich zwangsläufig durch Verschrauben der Einzelmuttern auch das Spiel im Stützlager einstellen lässt.
Der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb lässt also mit besonderem Vorteil eine Spieleinstellung sowohl im Kugelgewinde als auch im Stützlager zu. Denn infolge der Verdrehbarkeit der Einzelmuttern zueinander, die hierzu über einen schmalen Axialspalt getrennt sind, kann gezielt die Axialluft und damit die Spielfreiheit im Kugelgewinde wie im Stützlager variiert werden.
Darüber hinaus bietet die Ausgestaltung des Stützlagers, das quasi als teilbares Lager ausgeführt ist, nachdem die beiden Einzelmuttern wie beschrieben im Bereich der sich ergänzenden Laufbahnteilabschnitte getrennt sind, die Möglichkeit, den Wälzkörpersatz des Stützlagers hinsichtlich der Tragfähigkeit zu optimieren, da das Montageprinzip nunmehr nicht nur auf das der klassischen Kugellagermontage fixiert ist, wie beispielsweise in DE 10 2004 023 354 A1 der Fall.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Einzelmutter die andere Einzelmutter im Bereich benachbarter Endabschnitte mit die Verschraubung ermöglichendem Axialspiel radial übergreift. Bei dieser Ausgestaltung ist der Endabschnitt der einen Einzelmutter vom Durchmesser her kleiner als der der anderen Einzelmutter, so dass die Endabschnitte einander übergreifen können. Die Laufbahnabschnitte sind an den axial benachbarten Mutterabschnitten der beiden Muttern ausgebildet, so dass sie einander ergänzen können bzw. nach Montage der Einzelmuttern direkt benachbart zueinander, jedoch mit leichtem Axialspiel zur Ermöglichung der Einzelmutterverstellung angeordnet sind. Erfolgt also eine Verstellung der beiden Einzelmuttern relativ zueinander, so werden dabei die beiden einander überlappenden Endabschnitte und hierüber die Laufbahnteilabschnitte ebenfalls axial verstellt.
Nach Einstellung des gewünschten Spiels in den beiden Systemen ist die Lage der Einzelmuttern relativ zueinander zu fixieren, wozu zweckmäßigerweise eine Verdrehsicherung vorgesehen ist, die besonders zweckmäßig im Übergriffsbereich beider Einzelmuttern vorgesehen ist. Über die Verdrehsicherung werden die beiden Einzelmuttern miteinander in der eingenommenen Lage verbunden, so dass sich die Relativlage während des Betriebes nicht mehr ändert. Die Einrichtung zur Verdrehsicherung kann dabei eine oder mehrere die übergreifende Einzelmutter radial durchsetzende Durchbrechungen umfassen, in die ein Sicherungsmittel eingebracht oder einbringbar ist. Zweckmäßigerweise ist an der übergriffenen Einzelmutter eine mit der oder den Durchbrechungen kommunizierende Aufnahme, insbesondere eine umlaufende Ringnut, für das Sicherungsmittel vorgesehen. Als Sicherungsmittel kann beispielsweise ein Kleber verwendet werden, der beispielsweise in die Durchbrechungen eingepresst wird und in die an der anderen Einzelmutter befindliche Ringnut fließt, das heißt, beide Einzelmuttern werden miteinander verklebt. Denkbar ist auch die Verwendung einer Vergussmasse. Alternativ kann auch eine Schraube eingeschraubt werden, worüber beide Einzelmuttern fixiert werden, auch die Verwendung eines Passstifts oder einer umlaufenden Spannhülse ist denkbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb, und
2 den Längsschnitt entsprechend 1 in einer anderen Winkelstellung der Spindelmutter.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb 1, umfassend eine Spindel 2 mit am Außenumfang liegenden Kugelkanälen 3 sowie eine Spindelmutter 4 bestehend aus zwei Einzelmuttern 5, 6, die jeweils an ihrem Innenumfang entsprechende Kugelkanäle 7, 8 aufweisen, die sich mit den Kugelkanälen der Spindel 2 ergänzen und in denen Kugeln 9, 10 geführt sind, die über geeignete Umlenkungen 11, 12, die hier nicht im Detail gezeigt sind, unter Bildung einer Endloskugelbahn umgesetzt werden. Die Kugelkanäle und die Kugeln bilden das Kugelgewinde. An den beiden zueinander gerichteten Endabschnitten 13, 14 der beiden Einzelmuttern 5, 6 ändert sich die Mutterngeometrie. Ersichtlich ist der Endabschnitt 13 der Einzelmutter 5 im Außendurchmesser reduziert, der Innendurchmesser des Endabschnitts 14 der Einzelmutter 6 ist entsprechend vergrößert, so dass der Endabschnitt 14 den Endabschnitt 13 übergreift, wobei ersichtlich zwischen den vertikalen Stirnflächen der beiden Einzelmuttern zwei Spalten 15 verbleiben, die eine axiale Verschraubung bzw. Verstellung der Einzelmuttern 5, 6 relativ zueinander zur Ermöglichung der Einstellung des Axialspiels im Bereich des Kugelgewindes, also im Bereich der Führung der Kugeln 9, 10, ermöglichen.
Weiterhin weist der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb ein Stützlager 16 auf, das im Bereich der einander benachbarten Enden der Einzelmuttern 5, 6 angeordnet ist. Das Stützlager 16, das als Rillenkugellager, Vier-Punkt-Kugellager, zweireihiges Schrägkugellager, angestelltes Kegelrollenlager oder Tandemkugellager ausgeführt sein kann, umfasst einen Außenring 17, über den die Montage des Stützlagers 16 an einem Drittgegenstand erfolgt. An diesem Außenring ist eine Laufbahn 18 ausgeführt, in der hier die Wälzkörper 19, im gezeigten Beispiel Kugeln, geführt sind.
An den beiden Endabschnitten 13, 14 der Einzelmuttern 5, 6 sind zwei Laufbahnteilabschnitte 20, 21 ausgebildet, die einander zu einer Laufbahn 22 für die Wälzkörper 19 ergänzen. Ersichtlich kann über eine Axialverstellung der Einzelmuttern 5, 6 relativ zueinander auch die Anordnung der Laufbahnteilabschnitte 20, 21 und mithin die Form bzw. Geometrie der Laufbahn 22 eingestellt werden, worüber zwangsläufig eine Spieleinstellung auch im Stützlager 16 durch einfaches Einstellen der Lage der Einzelmuttern 5, 6 zueinander möglich ist. Damit kann bei dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb sehr feinfühlig nicht nur das Spiel bzw. eine Spielfreiheit im Kugelgewinde eingestellt werden, sondern auch im Bereich des Stützlagers 16, weiterhin kann - anders als bisher im Stand der Technik - auch im Bereich des Stützlagers 16 eine definierte Vorspannung eingestellt werden.
Um nach Einstellung des gewünschten Spiels oder der Spielfreiheit die Relativposition der Einzelmuttern 5, 6 zueinander fixieren zu können, ist eine Einrichtung 23 zur Verdrehsicherung vorgesehen. Diese Einrichtung 23 umfasst im gezeigten Beispiel mehrere Durchbrechungen 24 im Bereich des Endabschnitts 14 der Einzelmutter 6, die diesen Endabschnitt 14 durchsetzen und an der Außenfläche des Endabschnitts 13 münden. Im gezeigten Beispiel ist dort eine Aufnahme 25 in Form einer umlaufenden Ringnut ausgebildet, in die die Durchbrechungen 24 münden.
Über die Durchbrechungen 24 kann nun ein Sicherungsmittel eingebracht werden. Denkbar ist es, einen Kleber über die Durchbrechungen 24, also diese Querbohrungen, einzupressen. Dieser Kleber verteilt sich in der umlaufenden, flachen und ringnutartigen Aufnahme 25. Nach Aushärten des Klebers sind die beiden Einzelmuttern 5, 6 fest untereinander verbunden. Der Kleber selbst wird nur gegen den Drehmoment beansprucht und muss keine von außen wirkenden axialen Kräfte übernehmen. Axiale Kräfte werden nur über die Flanken der Spindelmutter wie auch die Schultern des Stützlagers, beispielsweise in Form eines Vier-Punkt-Lagers, übertragen. Anstelle der Verwendung eines Klebers ist auch die Verwendung einer Vergussmasse oder dergleichen denkbar. Denkbar wäre es auch, über die Durchbrechungen 24 Halteschrauben einzuschrauben, oder bei entsprechender Ausbildung der Aufnahme 25 am Endabschnitt 13 Passstifte oder dergleichen einzusetzen.
Bezugszeichenliste

1: Kugelgewindetrieb
2: Spindel
3: Kugelkanäle
4: Spindelmutter
5: Einzelmutter
6: Einzelmutter
7: Kugelkanal
8: Kugelkanal
9: Kugel
10: Kugel
11: Umlenkung
12: Umlenkung
13: Endabschnitt
14: Endabschnitt
15: Endabschnitt
16: Stützlager
17: Außenring
18: Laufbahn
19: Wälzkörper
20: Laufbahnteilabschnitt
21: Laufbahnteilabschnitt
22: Laufbahn
23: Einrichtung
24: Durchbrechungen
25: Aufnahme

Claims

Kugelgewindetrieb, mit einer Spindel und einer auf dieser laufenden Spindelmutter, wobei an der Spindel und der Spindelmutter sich ergänzende Kanalabschnitte vorgesehen sind, in denen über wenigstens eine mutternseitige Umlenkung umsetzbare Kugeln geführt sind, sowie ein mutternseitig vorgesehenes Stützlager zur Wälzlagerung der Spindelmutter an einem Drittgegenstand, wobei die Wälzkörper des Stützlagers in einer an der Außenwandung der Spindelmutter ausgebildeten rillenartigen Laufbahn geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (4) aus zwei gegeneinander verschraubbaren Einzelmuttern (5, 6) mit je einer Umlenkung (11, 12) besteht, an denen benachbart zueinander liegend jeweils ein Laufbahnteilabschnitt (20, 21) vorgesehen ist, wobei sich beide Laufbahnteilabschnitte (20, 21) zur Laufbahn (22) ergänzen, und wobei durch Verschraubung der Einzelmuttern (5, 6) sowohl das Spiel im Kugelgewinde als auch im Stützlager (16) einstellbar ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Einzelmutter (6) die andere Einzelmutter (5) im Bereich benachbarter Endabschnitte (13, 14) mit die Verschraubung ermöglichendem Axialspiel radial übergreift.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (23) zur Verdrehsicherung der Einzelmuttern relativ zueinander vorgesehen ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) zur Verdrehsicherung im Übergriffsbereich beider Einzelmuttern (5, 6) vorgesehen ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) zur Verdrehsicherung eine oder mehrere die übergreifende Einzelmutter (6) radial durchsetzende Durchbrechungen (24) umfasst, in die ein Sicherungsmittel eingebracht oder einbringbar ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der übergriffenen Einzelmutter (5) eine mit der oder den Durchbrechungen (24) kommunizierende Aufnahme (25), insbesondere eine umlaufende Ringnut, für das Sicherungsmittel vorgesehen ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherungsmittel ein Kleber, eine Vergussmasse, eine Schraube, ein Passstift oder eine Spannhülse ist.