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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb, umfassend eine Gewindespindel mit wenigstens einer umlaufenden Kugelrille, eine Gewindemutter sowie mehrere in der Kugelrille laufende Kugeln, über die die Gewindemutter auf der Gewindespindel geführt ist, wobei an der Gewindemutter in einer Aufnahme ein Umlenkbauteil vorgesehen ist, über das die Kugeln von einem Gewindegang in einen benachbarten Gewindegang der Kugelrille umsetzbar sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Derartige Kugelgewindetriebe kommen in vielfältigen Gebieten als Stellelemente zum Einsatz. Sie umfassen eine Gewindespindel mit zumindest einer umlaufenden Kugelrille. Auf dieser Gewindespindel läuft, über Kugeln geführt, eine Gewindemutter, mit der beispielsweise das zu stellende Bauteil verbunden ist. Wird nun über einen Antriebsmotor die Gewindespindel gedreht, so kommt es automatisch, abhängig von der Gewindesteigung, zu einer Axialbewegung der Gewindemutter und damit des zu stellenden Bauteils.
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Um zu verhindern, dass die Kugeln während der Mutterbewegung herausfallen, ist wenigstens eine Kugelumlenkung vorgesehen, über welche die Kugeln von einem Gewindegang in einen anderen Gewindegang umgesetzt werden, so dass sich letztlich eine geschlossene Kugellaufbahn ergibt.
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Bei dem in Rede stehenden Kugelgewindetrieb handelt es sich um einen Kugelgewindetrieb mit einer sogenannten Einzelumlenkung. Die Umlenkung erfolgt hier mit Hilfe eines Umlenkbauteils, das in eine entsprechende Aufnahme der Gewindemutter eingesetzt ist, üblicherweise eine seitliche Öffnung in der Mutter. Das Umlenkbauteil besitzt an seiner zur Spindel weisenden Seite einen entsprechenden, offenen Umlenkabschnitt, längs welchem die Kugeln vom einen Gewindegang kommend in den direkt benachbarten Gewindegang umgesetzt werden. Die Kugeln laufen dabei frei über die offene Gewindeschulter. Hierbei kann es zu einem Haken in der Kugelbewegung und einer Geräuschentwicklung kommen. Ferner müssen die Kugeln beim Übergang vom Gewindegang zum Umlenkkörper entlastet werden. Alternativ zur Umlenkung im Inneren der Mutter über das beschriebene, in die Aufnahme eingesetzte Umlenkbauteil ist es bekannt, die Kugeln auch außerhalb der Gewindemutter umzulenken. Hierzu wird jedoch, da das entsprechende Umlenkbauteil nicht mutterseitig integriert ist, radial gesehen deutlich mehr Bauraum benötigt, weshalb ein solcher Kugelgewindetrieb nicht immer eingesetzt werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Kugelgewindetrieb anzugeben, der bei geringem Bauraum eine sichere Umlenkung ermöglicht.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Kugelgewindetrieb der beschriebenen Art erfindungsgemäße vorgesehen, dass das Umlenkbauteil einen Umlenkkanal aufweist, der zumindest im Bereich der Längsmitte geschlossen ist.
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Beim erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb kommt ein spezielles Umlenkbauteil zum Einsatz, das einen zumindest abschnittsweise vollständig geschlossenen Umlenkkanal aufweist, der sich von einer Einlauföffnung zu einer Auslauföffnung erstreckt. Der Umlenkkanal ist zumindest im Bereich der Längsmitte um 360°, also komplett geschlossen. Wird dieses Umlenkbauteil in die Aufnahme der Gewindemutter eingesetzt, so ist es derart positioniert, dass es mit seiner Einlauföffnung an den einen Gewindegang, aus dem die Kugeln aufgenommen werden, anschließt, während die Auslauföffnung am benachbarten Gewindegang, in den die Kugeln umzusetzen sind, mündet. Je nach Drehrichtung kehrt sich selbstverständlich die Funktion von Einlauf- und Auslauföffnung entsprechend um. Die Kugeln, die in das Umlenkbauteil eintreten, werden dort in einen Umlenkkanal geführt. Das heißt, dass sie in diesen Umlenkkanal über die Gewindeschulter geführt werden, die folglich nicht mehr freiliegt respektive an welcher die Kugeln nicht mehr verhaken können, da eine Berührung ausgeschlossen ist. Auch eine Geräuschentwicklung ist unterbunden.
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Damit stellt der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb eine sichere Kugelführung über die Gewindeschulter zur Verfügung, gleichzeitig erfolgt die Umlenkung im Inneren der Gewindemutter, so dass auch eine Bauraum optimierte Auslegung gewährleistet ist, nachdem die Umlenkung keinerlei zusätzlichen radialen Bauraum beansprucht.
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Das Umlenkbauteil selbst besteht aus zwei, insbesondere über Schnapp- oder Rastverbindungen, verbundenen Teilelementen. Diese werden vor dem Einsetzen in die Aufnahmen auf einfache Weise zusammengesetzt, wonach das Umlenkbauteil in die Aufnahme eingesteckt werden kann.
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Das Umlenkbauteil mit seinen beiden Teilelementen ist bevorzugt ein Kunststoffbauteil, insbesondere ein Spritzgussbauteil. Obwohl der Umlenkkanal gebogen respektive gewunden geführt ist, um die Kugeln einerseits aufzunehmen und andererseits während der Führung um einen Gewindegang axial zu versetzen, ist ein solches Teilelement ohne weiteres in einer entsprechenden Spritzgussform unter Verwendung entsprechender Werkzeuge als einstückiges Bauteil herstellbar.
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In Weiterbildung weist das Umlenkbauteil vorzugsweise einen in die Einlauföffnung führenden und in den Gewindegang eingreifenden Einlaufabschnitt auf. Dieser Einlaufabschnitt, der quasi schaufelartig ausgeführt ist und in den Gewindegang eingreift, ermöglicht ein sicheres Aufnehmen der anrollenden Kugeln und Einführen in den eigentlichen Umlenkkanal. Bevorzugt kann das Umlenkbauteil auch einen an der Auslauföffnung einen aus dieser führenden und in den Gewindegang eingreifenden Auslaufabschnitt aufweisen, der ebenfalls schaufelartig ausgeführt ist. Über diesen kann eine Kugel geführt aus dem Umlenkkanal austreten und in den Gewindegang einrollen.
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Ist das Umlenkbauteil ein Kunststoffbauteil, so kann der Einlaufabschnitt und, sofern vorgesehen, der Auslaufabschnitt ohne weiteres im Rahmen des Formgebungsprozesses mit angeformt werden.
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Zur einfachen Montage und sicheren Fixierung des Umlenkbauteils in der Aufnahme der Gewindemutter, also der radialen Durchbrechung, können am Umlenkteil entsprechende Rast- oder Schnappelemente vorgesehen sein, die an, an der Gewindemutter vorgesehenen, Rast- oder Schnappabschnitten angreifen. Die Rast- oder Schnappelemente können als vorspringende Rastnasen oder ähnliches ausgeführt sein, die, wenn das Umlenkbauteil in die Aufnahme eingedrückt wird, hinter entsprechenden Rast- oder Schnappschultern oder ähnlichem verrasten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs,
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2 eine Perspektivansicht entsprechend 1 mit einer geänderten Mutterstellung,
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3 eine Ansicht eines ersten Teilelements eines Umlenkbauteils,
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4 eine Ansicht des zweiten, komplementären Teilelements des Umlenkbauteils,
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5 eine Aufsicht auf das zusammengesetzte Umlenkbauteil,
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6 eine Unteransicht des Umlenkbauteils mit Blick auf den Umlenkkanal,
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7 eine Perspektivansicht des Umlenkbauteils gemäß 6, und
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8 eine Prinzipdarstellung eines in eine Gewindemutter eingesetzten Umlenkbauteils.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb 1, umfassend eine hier nur prinzipiell dargestellte Gewindespindel 2 mit wenigstens einer umlaufenden Kugelrille 3, sowie eine Gewindemutter 4, die selbstverständlich eine entsprechende, als Innengewinde ausgeführte Kugelrille aufweist, wobei in den Kugelrillen Kugeln laufen, über welche die Gewindemutter 4 auf der Gewindespindel gelagert ist.
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An der Gewindemutter 4 sind mehrere radial offene taschenartige Aufnahmen 5, 6, 7, 8 vorgesehen, die jeweils ein nachfolgend noch zu beschreibendes Umlenkbauteil aufnehmen, wobei die aufzunehmenden Umlenkbauteile alle identisch ausgeführt sind. Die vier Aufnahmen sind umfangsmäßig versetzt angeordnet, wobei die Aufnahmen 5, 6 und 7 jeweils um 120° versetzt angeordnet sind und der Steigung der Kugelrille folgend positioniert sind, während die Aufnahme 8 auf der gleichen Umfangsposition wie die Aufnahme 5 angeordnet ist, jedoch axial gesehen versetzt ist.
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Wie beschrieben wird in jede Aufnahme 5–8 ein Umlenkbauteil eingesetzt, das dazu dient, die Kugeln von einem Gang der Kugelrille in einen benachbarten Gang umzusetzen, mithin also eine endlose Kugelschleife zu bilden. Hierüber ist sichergestellt, dass die Kugeln beim Drehen der Gewindemutter 4 auf der Gewindespindel 2 nicht herausfallen, wie hinlänglich bekannt. Nachdem hier die Kugeln von einem Gang zum unmittelbar benachbarten Gang umgesetzt werden, handelt es sich bei den Umlenkbauteilen um Einzelumlenkungen.
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Zur Fixierung des Umlenkbauteils 9 in der jeweiligen Aufnahme 5–8 ist es denkbar, am Umlenkbauteil 9 noch Schnapp- oder Rastabschnitte oder -elemente vorzusehen, die an entsprechenden Schnapp- oder Rastabschnitten im Bereich der jeweiligen Aufnahme 5–8 einschnappen oder dort hintergreifen.
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Jedes Umlenkbauteil 9, wie es in seiner Gesamtheit in den 5–7 gezeigt ist, ist aus zwei Teilelementen 10, 11 gefertigt, die in den 3 und 4 gezeigt sind. Die beiden Teilelemente 10, 11 sind quasi formkomplementär zueinander ausgeführt. Sie weisen eine gebogene Trennebene 12, 13 auf, an welche unmittelbar ein Kanalabschnitt 14, 15 anschließt. Im zusammengesetzten Zustand ergänzen sich die Kanalabschnitte 14, 15, so dass sich ein vollständiger Kugelkanal 16 ergibt, wie insbesondere in den 6 und 7 gezeigt ist.
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An den Teilelementen 10, 11 ist jeweils ein vorspringender Verbindungszapfen 17, 18 sowie eine entsprechende Durchbrechung 19, 20 vorgesehen, in die der jeweilige Verbindungszapfen des anderen Teilelements eingreift. Die Verbindung kann über eine Schnapp- oder Rastverbindung erfolgen. Im vorliegenden Beispiel jedoch sind an der Oberseite der jeweiligen Teilelemente entsprechende Ausnehmungen 21, 22 vorgesehen, in denen die Enden der Verbindungszapfen 17, 18 freiliegen. In die jeweiligen radialen Vertiefungen 23, 24 der Verbindungszapfen 17, 18 werden entsprechende Halteringe 25, 26 durch Aufschieben auf die Verbindungszapfen eingebracht, worüber die beiden Teilelemente 10, 11 aneinander fixiert sind.
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Ferner ist an jedem Teilelement 10, 11 ein Positionierungsansatz 27, 28 vorgesehen, wobei deren jeweilige Position und Geometrie auf den Verlauf der Kugelrille 3 der Gewindespindel abgestellt ist. Denn die Positionierungsansätze 27, 28 greifen in den jeweiligen Gang der Kugelrille 3 der Gewindespindel 2 ein. Ihre Position und Form muss folglich der Geometrie der Kugelrille 3 folgen, so dass sie beim Einsetzen in die jeweilige Aufnahme 5, 8 der Kugelrille 3 folgen und darin eingreifen können. An den zum jeweiligen Kanalabschnitt 14, 15 weisenden Enden sind entsprechende schaufelartige Einlauf- respektive Auslaufabschnitte 29, 30 vorgesehen respektive ausgebildet, die zwangsläufig ebenfalls im jeweiligen Gewindegang respektive der Kugelrille 3 liegen. Diese Einlauf- und Auslaufabschnitte 29, 30 ermöglichen ein einfaches Einlaufen respektive Auslaufen der jeweiligen in den Kugelkanal geführten Kugel, wobei es selbstverständlich je nach Drehrichtung der Gewindemutter 4 die Funktion des jeweiligen Abschnitts als Einlauf- oder Auslaufabschnitt wechselt.
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5 zeigt wie beschrieben das Umlenkbauteil 9 im zusammengesetzten Zustand, wobei ersichtlich ist, dass es aus den beiden Teilelementen 10, 11 besteht.
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Die 6 und 7 zeigen das Umlenkbauteil 9 von der Unterseite her. Gezeigt ist der Kugelkanal 16, bestehend aus den beiden Kanalabschnitten 14, 15, die sich zu dem gesamten Kugelkanal 16 ergänzen. Der Kugelkanal 16 ist – anders als bei bisherigen Umlenkbauteilen, die der Einzelumlenkung dienen – zur Gewindespindel 2 respektive zur dortigen Kugelrille 3 hin nicht offen, sondern zumindest im Bereich der Längsmitte des Umlenkkanals 16 geschlossen. Dies wird dadurch erreicht, dass – siehe 6 und 7 – im Bereich der Positionierungsansätze 27, 28 sowie benachbart dazu entsprechende Schultern 31, 32 umfangsmäßig herumgezogen sind und aneinander anliegen, so dass der Kanal 16 zumindest im längsmittigen Bereich geschlossen ist und folglich die im Kanal 16 aufgenommenen Kugeln umschließt respektive einfasst. Dies stellt sicher, dass jede in den Kanal aufgenommene Kugel zu jedem Zeitpunkt immer im Kanal 16 geführt ist, mithin also längs der Kanalinnenwand geführt ist und zu keinem Zeitpunkt die Möglichkeit besteht, quasi aus dem Kanal 16 herauszufallen und folglich mit der Gewindeschulter der Kugelrille 3 der Gewindespindel 2 in Kontakt zu kommen, über welche Gewindeschulter jede Kugel mit Hilfe des Umlenkbauteils 9 geführt wird.
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Im Betrieb, wenn also die einzelnen Umlenkbauteile 9 in den jeweiligen Aufnahmen 5–8 aufgenommen, und die Kugeln eingebracht sind, laufen folglich die Kugeln bei Drehung der Gewindemutter 4 relativ zur Gewindespindel 2 in der Kugelrille 3 und bei entsprechender Positionierung über den jeweiligen Einlaufabschnitt 29/30 in den Kugelkanal 16 ein. Von diesem Zeitpunkt an sind sie folglich im Kugelkanal 16 aufgenommen und bei weiterer Relativverdrehung komplett im Kugelkanal 16 geführt. Sie können nicht mehr in Richtung der Gewindespindel aus dem Kugelkanal 16 herausfallen. Bei hinreichender Verdrehung laufen die einzelnen Kugeln über den jeweiligen Auslaufabschnitt 29/30 wieder aus dem Kugelkanal 16 in den benachbarten Gang der Gewindespindel 2 aus.
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8 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Kugelgewindetriebs, mit Gewindespindel 2, Gewindemutter 4 und darin eingesetztem Umlenkbauteil 9 mit seinem geschlossenen Kugelkanal 16. Ersichtlich werden die Kugeln 33 im geschlossenen Kanal 16 über die Schulter der Kugelrille der Gewindespindel 2 geführt.
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Die Integration des erfindungsgemäßen Umlenkbauteils 9 in die Gewindemutter 4 ermöglicht es, die Kugeln ohne der Gefahr eines etwaigen Verhakens an der Gewindeschulter, über die sie mit Hilfe des Umlenkbauteils 9 zu führen sind, umzusetzen. Denn infolge der erfindungsgemäß vorgesehenen Kanalgeometrie derart, dass der Kanal 16 im Bereich oberhalb der Gewindeschulter geschlossen ist, sind die Kugeln stets vollständig im Kanal 16 geführt. Es kommt folglich zu keiner leichten Verhakung oder Verklemmung, die den Betrieb beeinflussen würde. Auch ist jedwede Geräuscherzeugung ausgeschlossen, nachdem die Kugeln im Kanal 16 geführt sind und über die schaufelartigen Einlauf- und Auslaufabschnitte 29, 30 auch nahezu übergangslos aus der Kugelrille 3 aufgenommen beziehungsweise in diese eingeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kugelgewindetrieb
- 2
- Gewindespindel
- 3
- Kugelrille
- 4
- Gewindemutter
- 5
- Aufnahme
- 6
- Aufnahme
- 7
- Aufnahme
- 8
- Aufnahme
- 9
- Umlenkbauteil
- 10
- Teilelement
- 11
- Teilelement
- 12
- Trennebene
- 13
- Trennebene
- 14
- Kanalabschnitt
- 15
- Kanalabschnitt
- 16
- Kugelkanal
- 17
- Verbindungszapfen
- 18
- Verbindungszapfen
- 19
- Durchbrechung
- 20
- Durchbrechung
- 21
- Ausnehmung
- 22
- Ausnehmung
- 23
- Vertiefung
- 24
- Vertiefung
- 25
- Haltering
- 26
- Haltering
- 27
- Positionierungsansatz
- 28
- Positionierungsansatz
- 29
- Auslaufabschnitt
- 30
- Auslaufabschnitt
- 31
- Schulter
- 32
- Schulter
- 33
- Kugeln
