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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rollengewindetrieb, der eine Relativdrehung zwischen einer Mutter und einer Spindel in eine translatorische Relativverschiebung zwischen Mutter und Spindel umwandelt.
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Es sind Rollengewindetriebe bekannt, deren Mutter am Innenumfang ein um eine Achse gewundenes Muttergewinde aufweist. In die Mutter greift eine Spindel ein, die ein Spindelgewinde sowie spindelseitige Zahnprofile hat, die axial zu beiden Seiten des Spindelgewindes angeordnet sind. Ferner sind über den Umfang verteilte Rollen vorgesehen, die in einem von der Mutter und der Spindel begrenzten Ringraum angeordnet sind. Die Rollen sind jeweils mit einem Rollengewinde sowie mit zwei rollenseitigen Zahnprofilen versehen, die axial zu beiden Seiten des Rollengewindes angeordnet sind, wobei die Rollengewinde der Rollen in Spindelgewinde sowie in das Muttergewinde eingreifen, und wobei die rollenseitigen Zahnprofile mit den spindelseitigen Zahnprofilen kämmen.
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Die Herstellung der Spindel erfordert aufwändige Bearbeitungsschritte: einerseits die Herstellung des Spindelgewindes, andererseits des Zahnprofils, das in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Zähne aufweisen, mit Zahnlücken zwischen benachbarten Zähnen. Üblicherweise werden diese Spindeln in spangebender Weise hergestellt. Die spanende Bearbeitung in sämtlichen Raumachsen mit schraubenden Bewegungen sowie radialen und axialen Zustellbewegungen ist aufwändig.
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Aufgabe der Erfindung war es, einen Gewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der einfach herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch den Gewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckdienliche Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der Rollengewindetrieb ist mit einer Mutter versehen, an deren Innenumfang ein um eine Achse gewundenes Muttergewinde ausgebildet ist. Die Mutter ist vorzugsweise rohrförmig ausgebildet und drehangetrieben.
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Ferner ist eine in die Mutter eingreifende Spindel vorgesehen, die ein Spindelgewinde sowie spindelseitige Zahnprofile aufweist, die axial zu beiden Seiten des Spindelgewindes angeordnet sind. Die Spindel ist vorzugsweise drehfest angeordnet und kann relativ zur Mutter verschoben werden.
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Ferner sind über den Umfang verteilte Rollen vorgesehen, die in einen von der Mutter und der Spindel begrenzten Ringraum angeordnet sind, wobei die Rollen jeweils mit einem Rollengewinde sowie mit zwei rollenseitigen Zahnprofilen versehen sind, die axial zu beiden Seiten des Rollengewindes angeordnet sind.
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Die Rollen greifen mit ihren Rollengewinden in das Spindelgewinde sowie in das Muttergewinde ein. Die rollenseitigen Zahnprofile kämmen mit den spindelseitigen Zahnprofilen. Der kämmende Eingriff der Rollen mit der Spindel gewährleistet einen synchronen Umlauf der Rollen um die Spindel.
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Die Spindel ist mehrteilig ausgeführt und weist einen Spindelschaft auf, auf den eine Spindelhülse mit dem Spindelgewinde aufgebracht ist, sowie zwei die rollenseitigen Zahnprofile aufweisende Zahnkränze zu beiden Seiten der Spindelhülse.
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Der Spindelschaft kann aus einem Halbzeug hergestellt werden, vorzugsweise aus einem Stangenmaterial, von dem geeignete Längen abgelängt werden. Die Mantelfläche kann durch spangebende Bearbeitung zylindrisch glatt ausgeführt werden, so dass weitere Bauteile auf einfache Weise mit ausreichend geringen Radialspiel auf den Schaft aufgeführt werden können.
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Die Spindelhülse kann ebenfalls aus einem Halbzeug hergestellt werden, vorzugsweise aus Rohrmaterial, von dem geeignete Längen abgelängt werden. Am Außenumfang des Rohrs kann durch umformtechnische Bearbeitung das Gewinde angeformt werden. Das Ablängen kann nach dem Herstellen des Gewindes für weitere Bearbeitungsschritte durchgeführt werden.
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Die vorzugsweise baugleichen Zahnkränze können auf geeignete Weise, insbesondere spangebend hergestellt werden.
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Die Spindelhülse kann mit an beiden Stirnseiten ausgebildeten spindelseitigen Formschlussansätzen für den Eingriff von zahnkranzseitigen Formschlussansätzen versehen sein. Auf diese Weise wird eine formschlüssige Verbindung bereitgestellt, die ein unerwünschtes Verdrehen zwischen den Zahnkränzen und der Spindelhülse verhindern und einen einwandfreien synchronen Lauf der Rollen um die Spindel im Betrieb des Gewindetriebes sicherstellen.
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Die Zahnkränze können als Stirnrad mit an beiden Stirnseiten ausgebildeten zahnkranzseitigen Formschlussansätzen versehen sein, die spangebend hergestellt werden können.
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Vorzugsweise sind die Formschlussansätze jeweils als im Längsschnitt durch den Zahnkranz gesehen rechteckförmige Ausnehmung an den Stirnseiten des Zahnkranzes ausgebildet. An den Stirnseiten der Zahnkränze kann beispielsweise mit einem Fräser diese Ausnehmung eingefräst werden.
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Der Spindelschaft kann einen zylindrischen Montageabschnitt zur Aufnahme der Spindelhülse und der beiden Zahnkränze aufweisen, wobei der Montageabschnitt in den axialen Richtungen an seinem einen Ende durch einen radialen Absatz des Spindelschaftes und an seinem anderen Ende durch Sicherungsmittel zur axialen und drehfesten Sicherung des benachbarten Zahnkranzes begrenzt ist.
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Der Montageabschnitt ist vorzugsweise zylindrisch glatt und gewährleistet eine einwandfreie koaxiale Anordnung der Spindelhülse und der beiden Zahnkränze. Die Innendurchmesser der Zahnkränze und der Spindelhülse werden mit dem Außendurchmesser des Montageabschnitts derart aufeinander abgestimmt, dass einerseits das Aufschieben auf den Montageabschnitt gut möglich ist und andererseits ein ausreichend geringes Spiel auf dem Montageabschnitt eingestellt ist.
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An dem einen Ende des Spindelschaftes kann eine koaxiale Gewindebohrung eingebracht werden zur Halterung der Sicherungsmittel. Wenn der an dem einen Ende gelegene Zahnkranz montiert ist und axial gesichert werden soll, kann das Sicherungsmittel beispielsweise eine Befestigungsschraube aufweisen, die in diese Gewindebohrung eingeschraubt wird und mit ihrem Schraubenkopf den Zahnkranz radial überlappt.
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Der Montageabschitt kann durch spangebende Bearbeitung radial soweit abgesetzt sein, dass an dem anderen Ende der radiale Absatz gebildet ist, an dem der eine Zahnkranz axial abgestützt werden kann.
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Das Sicherungsmittel kann die bereits erwähnte Befestigungsschraube und eine Sicherungsscheibe umfassen, wobei die Befestigungsschraube mit dem Spindelschaft verschraubt ist, und wobei ein scheibenseitiges Gegenprofil der Sicherungsscheibe und der zugewandte Formschlußansatz des Zahnkranzes formschlüssig ineinandereingreifen.
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Die Sicherungsscheibe kann drehfest an dem Spindelschaft gehalten sein, beispielsweise durch Einspannen zwischen dem Schraubenkopf und der Stirnseite des Spindelschaftes. Die Sicherungsscheibe weist an ihrer dem benachbarten Zahnkranz zugewandten Seite das scheibenseitige Gegenprofil auf, das mit dem zahnkranzseitigen Formschlußprofil formschlüssig ineinander greift. Auf diese Weise kann zuverlässig eine Drehbewegung des Zahnkranzes gegenüber dem Spindelschaft ausgeschlossen werden.
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Der andere Zahnkranz ist dem radialen Absatz des Spindelschaftes benachbart. Das an dem radialen Absatz ausgebildete zweite Gegenprofil und der zugewandte Formschlussansatz des benachbarten Zahnkranzes greifen formschlüssig ineinander. Auf diese Weise ist eine verdrehgesicherte oder drehfeste Verbindung dieses Zahnkranzes mit dem Spindelschaft gewährleistst.
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Die Spindelhülse greift mit ihren beidseits ausgebildeten Formschlußansätzen in die zahnkranzseitigen Formschlussansätze. Die Spindelhülse ist dadurch verdrehgesichert mit den beiden Zahnkränzen verbunden.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt acht Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch einen Rollengewindetrieb,
- 2 Spindel und Rolle des Rollengewindetriebes aus 1 in perspektivischer Darstellung,
- 3 Spindel und Rolle aus 2 in einer Ansicht,
- 4 die Spindel wie in 2, jedoch ohne Sicherungsmittel
- 5 die Mutter des Rollengewindetriebes aus 1 im Längsschnitt,
- 6 einen Spindelschaft der Spindel aus 4,
- 7 einen Zahnkranz der Spindel aus 4 und
- 8 eine Spindelhülse der Spindel aus 4.
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1 zeigt einen Rollengewindetrieb im Längsschnitt, dessen Mutter 1 am Innenumfang ein um eine Achse gewundenes Muttergewinde 2 aufweist. In die Mutter 1 greift eine Spindel 3 ein, die am Außenumfang ein Spindelgewinde 4 sowie spindelseitige Zahnprofile 5 hat, die axial zu beiden Seiten des Spindelgewindes 4 angeordnet sind. Ferner sind über den Umfang verteilte Rollen 6 vorgesehen, die in einem von der Mutter 1 und der Spindel 3 begrenzten Ringraum 7 angeordnet sind. Die Rollen 6 sind in einem Käfig 13 aufgenommen.
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2 zeigt, dass die Rollen 6 jeweils am Außenumfang mit einem Rollengewinde 8 sowie mit zwei rollenseitigen Zahnprofilen 9 versehen sind, die axial zu beiden Seiten des Rollengewindes 8 angeordnet sind, wobei die Rollengewinde 8 der Rollen 6 in das Spindelgewinde 4 sowie in das Muttergewinde 2 eingreifen.
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Die Spindel 3 ist drehfest angeordnet und kann relativ zur drehangetriebenen Mutter 1 in axialer verschoben werden. Der kämmende Eingriff der rollenseitigen Zahnprofile 9 mit der Spindel 3 gewährleistet einen synchronen Umlauf der Rollen 6 um die Spindel 3.
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Die mehrteilig aufgebaute Spindel 3 ist in der 4 in perspektivischer Darstellung abgebildet.
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Die drehangetriebene Mutter 1 ist im Längsschnitt in der 5 abgebildet. Ihre axiale Erstreckung ist für den Hub ausgelegt, der zwischen der rotationsfesten Spindel 3 und der Mutter 1 gefahren werden soll.
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Die 1, 2 und 4 zeigen deutlich die einzelnen Bauteile der Spindel 3, die einen Spindelschaft 10 aufweist, auf den eine Spindelhülse 11 mit dem Spindelgewinde 4 aufgebracht ist, sowie zwei die spindelseitigen Zahnprofile 5 aufweisende Zahnkränze 12 zu beiden Seiten der Spindelhülse 11.
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Die 2 und 3 zeigen deutlich den Aufbau der Rollen 6 mit dem Rollengewinde 8 sowie den beidseits des Rollengewindes 8 gelegenen rollenseitigen Zahnprofilen 9, die mit den spindelseitigen Zahnprofilen 5 kämmen.
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Die 1 und 2 zeigen ferner Sicherungsmittel 26 für die axiale Sicherung der Spindelhülse 11 und die beiden Zahnkränze 12 auf dem Spindelschaft 10:
- Der Spindelschaft 10 ist als Einzelteil in 6 in perspektivischer Darstellung abgebildet. Der Spindelschaft 10 weist einen radial abgesetzten zylindrischen Montageabschnitt 14 auf, der an seinem in der 1 abgebildeten rechten Ende durch einen radialen Absatz 15 begrenzt ist. Der zylindrische Montageabschnitt 14 dient der Aufnahme der Spindelhülse 11 und der beiden Zahnkränze 12.
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An dem gegenüberliegenden linksseitigen Ende des Montageabschnitts 14 sind eine Befestigungsschraube 16 und eine Sicherungsscheibe 17 an den Spindelschaft 10 angeschraubt (2) . Die Befestigungsschraube 16 ist in eine stirnseitig in den Spindelschaft 10 gebohrte Gewindebohrung 18 eingeschraubt. Zwischen einem Schraubenkopf 19 der Befestigungsschraube und einer Stirnfläche 20 des Spindelschaftes 10 ist die Sicherungsscheibe 17 gehalten, die den benachbarten Zahnkranz 12 radial überlappt und axial sichert.
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Die Spindelhülse 11 und die beiden Zahnkränze 12 sind auf dem Spindelschaft 10 in ihrer Drehlage gesichert. Für diese Drehlagensicherung sind die einzelnen Bauteile der Spindel 3 besonders hergerichtet, wie es anhand der 2, 6, 7 und 8 näher erläutert wird:
- 8 zeigt die Spindelhülse 11 mit an beiden Stirnseiten ausgebildeten Formschlussansätze 21 für den Eingriff von zahnkranzseitigen Formschlussansätzen 22 auf. Diese Formschlußansatze 21 sind als Zweiflachprofil ausgeführt.
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Die Zahnkränze 12 sind als Stirnrad mit den an beiden Stirnseiten ausgebildeten zahnkranzseitigen Formschlussansätzen 22 versehen. Die Formschlussansätze 22 sind jeweils als im Längsschnitt durch den Zahnkranz 12 gesehen rechteckförmige Ausnehmung 23 an den Stirnseiten des Zahnkranzes 12 ausgebildet.
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Die zahnkranzseitigen Formschlussansätze 22 und die spindelseitigen Formschlußansätze 21 greifen formschlüssig ineinander.
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Die an voneinander abgewandten Stirnseiten ausgebildeten zahnkranzseitigen Formschlußansätze 22 greifen formschlüssig einerseits mit einem an der Sicherungsscheibe 17 ausgebildeten ersten Gegenprofil 24 und andererseits mit einem an dem radialen Absatz 15 des Spindelschaftes 10 ausgebildeten zweiten Gegenprofil 25 ineinander. Die beiden Gegenprofile 24, 25 sind ebenfalls als Zweiflachprofil ausgeführt.
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Auf diese Weise wird eine formschlüssige Verbindung bereitgestellt, die ein unerwünschtes Verdrehen zwischen den Zahnkränzen 12 und der Spindelhülse 11 sowie des Spindelschafts 10 verhindern und einen einwandfreien synchronen Lauf der Rollen 6 im Betrieb des Gewindetriebes sicherstellen.
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Die Sicherungsmittel 26 weisen in diesem Ausführungsbeispiel den radialen Absatz 15 mit dem zweiten Gegenprofil 25, sowie die Befestigungsschraube 16 und Sicherungsscheibe 17 mit dem ersten Gegenprofil 24. Diese Sicherungsmittel 26 ermöglichen eine einwandfreie Lagesicherung der Spindelhülse 11, sowie der Zahnkränze 12 auf dem Spindelschaft 10. Diese Lagesicherung umfasst die axiale Positionierung auf dem Spindelschaft und die verdrehgesicherte Lage der Spindelhülse 11 und der Zahnkränze 12 zueinander und auf dem Spindelschaft 10. Die verdrehgesicherte Lage der Spindelhülse 11 ist in der beschriebenen Weise durch den formschlüssigen Eingriff mit den benachbarten Zahnkränzen 12 gewährleistet.
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5 zeigt die Mutter 1 im Längsschnitt. Die axiale Erstreckung der Mutter 1 ist an den erforderlichen Hub des Rollengewindetriebes angepasst.
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6 zeigt den Spindelschaft 10 mit dem zylindrischen Montageabschnitt 14 zur Aufnahme der Spindelhülse 11 und der beiden Zahnkränze 12.
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7 zeigt einen der Zahnkränze 12 in perspektivischer Darstellung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mutter
- 2
- Muttergewinde
- 3
- Spindel
- 4
- Spindelgewinde
- 5
- spindelseitiges Zahnprofil
- 6
- Rolle
- 7
- Ringraum
- 8
- Rollengewinde
- 9
- rollenseitiges Zahnprofil
- 10
- Spindelschaft
- 11
- Spindelhülse
- 12
- Zahnkranz
- 13
- Käfig
- 14
- Montageabschnitt
- 15
- radialer Absatz
- 16
- Befestigungsschraube
- 17
- Sicherungsscheibe
- 18
- Gewindebohrung
- 19
- Schraubenkopf
- 20
- Stirnfläche
- 21
- spindelseitiger Formschlußansatz
- 22
- zahnkranzseitiger Formschlußansatz
- 23
- rechteckförmige Ausnehmung
- 24
- erstes Gegenprofil
- 25
- zweites Gegenprofil
- 26
- Sicherungselement
