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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb mit einer Spindelmutter, die auf einer Gewindespindel über Kugeln drehbar gelagert ist, wobei die Kugeln in mehreren, die Spindelachse umlaufenden Kugelkanälen bewegbar angeordnet sind, wobei in der Spindelmutter mehrere Taschen zur Aufnahme je eines Umlenkkörpers ausgebildet sind, und wobei jeder Umlenkkörper einen Umlenkabschnitt aufweist, der einen Anfang und ein Ende eines Kugelkanals miteinander verbindet.
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Hintergrund der Erfindung
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Kugelgewindetriebe nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sind aus dem Stand der Technik seit geraumer Zeit bekannt.
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So zeigt die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2008 058 888 A1 einen eingangs genannten Kugelgewindetrieb, bei dem die Umlenkkörper von innen in Ausnehmungen der Spindelmutter eingesetzt werden. Als Ausnehmungen sind gleiche zylindrische Bohrungen vorgesehen, deren Bohrungsabschnitte vorzugsweise um die Spindelachse herum um 70° bis 110° versetzt zueinander angeordnet sind. Die Umlenkkörper sind mit zwei Umlenkabschnitten versehen, so dass jeweils zwei endlose Kugelkanäle ihre Umlenkabschnitte an einem gemeinsamen Umlenkkörper aufweisen. An den Umlenkkörpern, die eine zylinderförmige Kontur aufweisen, sind weiterhin zwei Arme ausgebildet, deren freie Enden voneinander abgewandt sind, wobei die Arme entlang der Kugelrillen der Spindelmutter verlaufen. Zur Montage werden die Umlenkkörper in die Spindelmutter eingeführt und von innen in die Ausnehmungen eingesetzt, so dass die beiden Arme ihres Umlenkkörpers die Ausnehmungen überragen. Dies führt dazu, dass ein radiales Herausfallen der Umlenkkörper aus der Spindelmutter nicht mehr möglich ist.
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Bei derartigen, aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ergibt sich jedoch das Problem, dass die Ausrichtung der Umlenkkörper vor der Montage der Spindelmutter auf die Gewindespindel erfolgen muss, was dazu führt, dass eine zusätzliche Befestigung der Umlenkkörper bis zur Befüllung des Kugelgewindetriebs notwendig ist. Zudem sind aus dem Stand der Technik bekannte Umlenkkörper im eingebauten Zustand statisch überbestimmt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kugelgewindetrieb anzugeben, der eine einfache Montage und Ausrichtung der Spindelmutter sowie der Umlenkkörper ermöglicht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, einen eingangs genannten Kugelgewindetrieb derart auszugestalten, dass die Taschen zur Außenseite der Spindelmutter hin offen und die Umlenkkörper von der Außenseite in die Taschen eingesetzt und in einer Einsetzstellung über Arretiermittel fixiert sind.
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Dazu sind in der Spindelmutter Taschen in Form von vorzugsweise zylinderförmigen Ausnehmungen zur Aufnahme der Umlenkkörper angeordnet, wobei die Taschen zur Außenseite der Spindelmutter hin offen sind und jede Tasche je einen Umlenkkörper aufnimmt. Die Einbringung der Taschen und Aussparungen in die Spindelmutter kann dabei mit gebräuchlichen Werkzeugen, wie Bohrern oder Fräsern, erfolgen. Dadurch, dass das Einsetzen der Umlenkkörper in die Taschen der Spindelmutter von außen erfolgt, ist es möglich, den Einbau der Umlenkkörper und somit auch das Befüllen mit Kugeln erst nach der Montage der Spindelmutter auf der Gewindespindel vorzunehmen.
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Die Taschen der Spindelmutter und die Umlenkkörper weisen den selben, vorzugsweise zylinderförmigen Umfang auf, so dass ein außenseitiges Einsetzen der Umlenkkörper in die Taschen der Spindelmutter ohne weiteres möglich ist. Ein Umlenkabschnitt, der die Aufgabe hat, ein Ende und einen Anfang eines Kugelkanals miteinander zu verbinden, verläuft an der Unterseite eines jeden Umlenkkörpers und teilt diesen in zwei Hälften.
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Die Umlenkkörper sind in ihrer Einsetzstellung über Arretiermittel in den Taschen fixierbar, so dass ein Herausfallen der Umlenkkörper aus der Spindelmutter nicht mehr möglich ist. Als Arretiermittel sind dabei vorzugsweise Bajonettverschlüsse vorgesehen, so dass die Umlenkkörper in den Taschen der Spindelmutter auf einfache Weise durch Verdrehen in der Einsetzstellung fixiert werden können. Dies hat den Vorteil, dass bei der Montage der Umlenkkörper keine zusätzlichen Halteelemente mehr benötigt werden, wodurch Kosten und Montageaufwand verringert werden. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf eine Ausgestaltung der Arretiermittel als Bajonettverschlüsse. Es können vielmehr andere Arten von Steck – Rast Verbindungen oder andere geeignete mechanische Verbindungen verwendet werden, ohne dabei vom Konzept der Erfindung abzuweichen.
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Die Bajonettverschlüsse umfassen an den Umlenkkörpern ausgebildete Auflageabschnitte und Gegenlagerabschnitte, so dass sie sich in der Einsetzstellung, das heißt wenn ein Umlenkkörper in einer Tasche der Spindelmutter eingesetzt ist, an der Innenseite und der Außenseite der Spindelmutter abstützen. Auf diese Weise wird ein Durchrutschen der Umlenkkörper durch die Taschen der Spindelmutter in vertikaler Richtung verhindert.
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Erfindungsgemäße Umlenkkörper können in großen Mengen vorzugsweise in einem Spritzgießverfahren aus Kunststoff hergestellt werden. Aus diesem Grund sind eine einfache Herstellung und niedrige Fertigungskosten gewährleistet. Es ist jedoch auch problemlos möglich, die erfindungsgemäßen Umlenkkörper mit anderen Werkstoffen oder durch andere Fertigungsverfahren herzustellen.
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An der Außenseite und/oder der Innenseite der Spindelmutter ist gemäß der vorliegenden Erfindung des Weiteren eine Stufe oder dergleichen vorgesehen, an der der Auflageabschnitt oder der Gegenlagerabschnitt nach Drehung eines Umlenkkörpers, der sich in einer Einsetzstellung befindet, verrastet. Die Stufe ist dabei vorzugsweise selbst als Rastelement ausgestaltet, kann jedoch auch weitere Elemente einer Rastvorrichtung enthalten. Eine derartige Verdrehsicherung führt dazu, dass der Umlenkkörper in der Einsetzstellung ortsfest verriegelt ist.
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Erfindungsgemäß ist zudem vorgesehen, dass die Umlenkkörper nach dem Verdrehen in der Einsetzstellung und Verrasten durch die Verdrehsicherung stets ein geringes Spiel in der Tasche aufweisen. Somit wird eine statische Überbestimmtheit der Umlenkkörper vermieden, was den Vorteil mit sich bringt, dass sich die Umlenkkörper immer optimal dem Kugelstrang anpassen können und ein sauberer Umlauf der Kugeln gewährleistet ist.
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Die Umlenkabschnitte sind an den unteren, das heißt an den spindelmutterinnenseitigen Enden der Umlenkkörper derart angeordnet, dass sie stets ein Ende eines Kugelkanals mit einem Anfang eines Kugelkanals miteinander verbinden, wenn die Umlenkkörper in der Einsetzstellung verdreht wurden und in den Taschen der Spindelmutter verriegelt sind. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass es bei der Montage keiner weiteren Ausrichtung der Umlenkkörper mehr bedarf.
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Ein erfindungsgemäßer Kugelgewindetrieb bietet demnach eine Reihe von Vorteilen gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen. Zum einen sind die in die Spindelmutter eingebrachten Taschen und die Umlenkkörper auf einfache Weise und kostengünstig zu fertigen. Zum anderen ist eine einfache und präzise Montage und Ausrichtung der Spindelmutter sowie der Umlenkkörper gewährleistet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs;
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2 die perspektivische Darstellung der Spindelmutter aus 1;
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3 die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Umlenkkörpers;
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4 die Darstellung der Unterseite des erfindungsgemäßen Umlenkkörpers aus 3;
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5 die Darstellung einer auf der Spindelmutter angeordneten Tasche in einer Detailansicht; und
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6 die Darstellung der Montage des Umlenkkörpers in die Tasche der Spindelmutter.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Der in 1 in einer perspektivischen Darstellung gezeigte Kugelgewindetrieb 1 umfasst eine Spindelmutter 2, die auf einer Gewindespindel 3 über Kugeln bewegbar gelagert ist, wobei die Kugeln in vom Innengewinde der Spindelmutter 2 und vom Außengewinde der Gewindespindel 3 gebildeten Kugelkanälen die Spindelachse endlos umlaufen. In an der Spindelmutter 2 angeordneten Taschen 10 sind von außen Umlenkkörper 4 eingesetzt, die ein Ende eines Kugelkanals mit einem Anfang eines Kugelkanals verbinden, um zu gewährleisten, dass die Kugeln die Spindelachse endlos umlaufen können. An einem Ende der Spindelmutter 2 ist des Weiteren ein Flansch 5 vorgesehen, der zur Befestigung von anzutreibenden Maschinenteilen dient. Der Antrieb kann vorzugsweise als Elektromotor ausgebildet sein, auf den jedoch im Rahmen des vorliegenden Ausführungsbeispiels nicht näher eingegangen wird.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Spindelmutter 2, mit dem an einem Ende der Spindelmutter angeordneten Flansch 5 und in Taschen 10 der Spindelmutter eingesetzten Umlenkkörpern 4. Hier ist bereits zu erkennen, dass im Innengewinde der Spindelmutter 2 Kugelkanäle 6 gebildet sind, durch welche den Kugeln ein Umlaufen um die Spindelachse herum ermöglicht wird. An den in die Taschen 10 der Spindelmutter 2 eingesetzten Umlenkkörper 4 ist an deren spindelinnenseitigen Ende ein Umlenkabschnitt 7 angeordnet, der ein Ende eines Kugelkanals 6 mit dem Anfang desselben Kugelkanals 6 verbindet, so dass ein endloses Umlaufen der Kugeln möglich ist.
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Die 3 und 4 zeigen Darstellungen des Umlenkkörpers 4, der in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, wobei die 3 eine perspektivische Darstellung des Umlenkkörpers 4 und die 4 eine Darstellung der Unterseite des Umlenkkörpers 4 ist. Am oberen Ende des Umlenkkörpers 4 sind Auflageabschnitte 8 angeordnet, die vorzugsweise an zwei gegenüberliegenden, also im Abstand von 180° zueinander liegenden Stellen, über die Zylinderform des Umlenkkörpers 4 hinausragen, wobei natürlich auch weitere, von der vorliegenden Ausführungsform abweichende Anordnungen der Auflageabschnitte 8 möglich sind. Auf der den Auflageabschnitten 8 gegenüberliegenden unteren Seite des Umlenkkörpers 4 verläuft der Umlenkabschnitt 7, wobei der Umlenkabschnitt 7 die untere Seite des Umlenkkörpers in zwei Hälften 4a und 4b unterteilt. Gegenlagerabschnitte 9 sind auf der unteren Seite des Umlenkkörpers 4 derart platziert, dass auf jeder Hälfte des Umlenkkörpers 4a und 4b ein Gegenlagerabschnitt 9 sitzt, wobei die Gegenlagerabschnitte 9 jeweils am Ende des Umlenkkanals 7 angeordnet sind, um an denselben Stellen über die Zylinderform des Umlenkkörpers 4 hinausragen, wie die beiden Enden der Auflageabschnitte 8 an der oberen Seite des Umlenkkörpers 4. Auch hier ist die Erfindung nicht auf die beschriebene Anordnung der Gegenlagerabschnitte 9 beschränkt. Es sind vielmehr verschiedene Ausgestaltungen der Gegenlagerabschnitte 9 denkbar, um eine Verrastung der Umlenkkörper in den Taschen der Spindelmutter zu gewährleisten
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Die 5 stellt eine Detailansicht der auf der Spindelmutter 2 ausgebildeten Tasche 10 dar. Die zur Außenseite der Spindelmutter 2 hin offene Tasche 10 dient der Aufnahme des Umlenkkörpers 4 und ist als zylindrische Bohrung ausgebildet, wobei die Bohrung die Wand der Spindelmutter 2 vollständig durchdringt. An zwei vorzugsweise gegenüberliegenden, also im Abstand von 180° zueinander liegenden Stellen, weist die Tasche 10 zwei Aussparungen 11 auf, wobei sich die Erfindung jedoch nicht auf die im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigte Anordnung der Aussparungen 11 beschränkt. In jeder Aussparung 11 ist eine Gewindeschulter 12 vorgesehen ist, die derart ausgestaltet ist, dass sie einen Auflageabschnitt 8 des Umlenkkörpers 4 abstützen kann. An einem Ende der Gewindeschultern 12 sind Durchgangsabschnitte 13 vorgesehen, die derart bemaßt sind, dass Gegenlagerabschnitte 9 der Umlenkkörper 4 in vertikaler Richtung durchgeführt werden können, während die Auflageabschnitte 8 der Umlenkkörper 4 nicht durchgeführt werden können, so dass sie von den Gewindeschultern 12 abgestützt werden. Hierzu ist ein leichter umfangsmäßiger Versatz zwischen den Auflage- und den Gegenlagerabschnitten denkbar. Am anderen Ende der Gewindeschultern 8 sind Verriegelungsstufen 14 ausgebildet, deren Oberflächen näher zur Spindelmutterinnenseite liegen als die Oberflächen der Gewindeschultern 12. Die Anordnung des Durchgangsabschnitts 13 und der Verriegelungsstufe 14 der Gewindeschulter 12 der ersten Aussparung 11 der Tasche 10 verläuft dabei stets gegensinnig zur Anordnung des Durchgangsabschnitts 13 und der Verriegelungsstufe 14 der Gewindeschulter 12 der zweiten Aussparung 11 der Tasche 10.
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Die 6 zeigt eine Darstellung der Montage des Umlenkkörpers 4 in der Tasche 10 der Spindelmutter 2. Der Umlenkkörper 4 wird dabei derart in die Einsetzstellung eingeführt, dass die Gegenlagerabschnitte 9, welche am unteren Ende des Umlenkkörpers 4 über dessen Zylinderform hinausragen, durch die Durchgangsabschnitte 13 der in den Aussparungen 11 der Taschen 10 angeordneten Gewindeschultern 12 geführt werden, bis die Auflageabschnitte 8, die am oberen Ende des Umlenkkörpers 4 über dessen Zylinderform hinausragen, auf den Gewindeschultern 12 aufliegen und von diesen gestützt werden. Sobald die Auflageabschnitte 8 auf den Gewindeschultern 12 der Aussparungen 11 aufliegen, ist der Umlenkkörper 4 vollständig in der Tasche 10 versenkt. Durch ein Verdrehen des Umlenkkörpers 4 untergreifen die Gegenlagerabschnitte 9 des Umlenkkörpers 4 die Innenseite der Spindelmutter 2, während die Auflageabschnitte 8 des Umlenkkörpers 4 in bzw. an den Verriegelungsstufen 14 verrasten. Der Umlenkkörper 4 ist auf Grund der Verdrehsicherung durch die Verriegelungsstufen 14 ortsfest in der Tasche 10 der Spindelmutter 2 rastiert, so dass ein Herausfallen des Umlenkköpers 4 aus der Tasche 10 der Spindelmutter 2 nicht mehr möglich ist. Auch im fixierten Zustand hat der Umlenkkörper in der Verriegelungsstufe 14 noch geringes Spiel, so dass sich der Umlenkabschnitt optimal dem Kugelkanal anpassen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kugelgewindetrieb
- 2
- Spindelmutter
- 3
- Gewindespindel
- 4
- Umlenkkörper
- 5
- Flansch
- 6
- Kugelkanal
- 7
- Umlenkabschnitt
- 8
- Auflageabschnitte
- 9
- Gegenlagerabschnitte
- 10
- Tasche
- 11
- Aussparung
- 12
- Gewindeschulter
- 13
- Durchgangsabschnitt
- 14
- Verriegelungsstufe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008058888 A1 [0003]
