DE1065241B - Schraubentrieb - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Schraubentriebe, die aus einer Spindel und einer Mutter, die ineinandergreifen, bestehen, sind an sich bereits bekannt.

Von den bekannten Anordnungen unterscheidet sich der Schraubentrieb gemäß der Erfindung durch ein von der Spindel oder der Mutter drehbar getragenes und mit ihr durch ein Federelement verbundenes drittes Getriebeelement, wobei an der Spindel in an sich bekannter Weise Anschläge zur Begrenzung der gegenseitigen axialen Bewegung der einzelnen Getriebeelemente vorgesehen sind. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß sich der Schraubentrieb in wirtschaftlicher Hinsicht relativ leicht herstellen läßt und doch ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird. Außerdem zeichnet sich der Schraubentrieb gemäß der Erfindung durch eine einfache konstruktive Gestaltung aus.

Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine teilweise weggebrochene, teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht eines Schraubentriebs zur Übertragung einer Bewegung, «

Fig. 2 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht der Hülse und des Federelementes der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Mutter der \^orrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Teilansicht des Gewindeeingriffs zwischen der Mutter und der Spindel der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 eine teilweise weggebrochene, teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht einer gegenüber der in Fig. 1 bis 4 gezeigten abgeänderten Ausführungsform,

Fig. 6 eine teilweise weggebrochene Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Schraubentriebes gemäß der Erfindung,

Fig. 7 einen Querschnitt, im wesentlichen nach der Linie 7-7 der Fig. 6.

Die Erfindung ist beispielsweise zur Betätigung von Einstellvorrichtungen für Fahrzeugsitze sowie auf Getriebeschaltvorrichtungen u. dgl. anwendbar, bei den bauliche Einfachheit, Herstellungskosten und der Wirkungsgrad von ausschlaggebender Bedeutung sind. Wenn besonderer Wert auf einen hohen Wirkungsgrad, d. h. also auf einen geringen Reibungsverlust zwischen der Spindel und der Mutter gelegt wird, ist es zweckmäßig, ein Flachgewinde oder ein modifiziertes Trapezgewinde von der nachstehend näher beschriebenen Art zu verwenden. Die Flankendurchmesser sollen nicht größer sein als notwendig, um eine ausreichende Festigkeit zum Tragen der beabsichtigten Last zu erzielen. Das Gewinde muß so konstruiert sein, daß unter einer hohen Axiallast, wenn die Mutter

"Anmelder:

Eaton Manufacturing Company,
Cleveland, Ohio (V. St A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. GJrentzenberg,
München 27, Pienzenairerstr. 2, Patentanwälte

. Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. Oktober 1954

Robert Collier Russell, Shaker Heights, Ohio

(V. St Α.),
ist als Erfinder genannt worden

auf die Schraubenspindel geschoben wird, die Spitze des Gewindes in der Mutter beim Tragen der Radiallast den Fuß der Gewindegänge an der Spindel berührt, um ein Verklemmen zu vermeiden und um die gleitende Reibung zwischen der Spindel und der Mutter auf einem Mindestmaß zu halten. Die Vorrichtung muß aus einem Werkstoff hergestellt werden, der ausreichende Festigkeit und den geringstmöglichen Reibungskoeffizienten aufweist.

In Fig. 1 bis 4 ist mit 10 allgemein ein Schraubentrieb bezeichnet, der aus einer Spindel 12, einer Mutter 14 und einer zweiteiligen Hülse 16 besteht.

Die Spindel 12., die vorzugsweise mit einem Trapezgewinde 18 versehen ist, ist an ihrem einen Ende 20 so ausgebildet, daß sie mit einer nicht dargestellten, eine drehende Bewegung erzeugenden Kraftmaschine, z. B. einem Elektromotor, verbunden werden kann. Nahe den entgegengesetzten Enden des Gewindeteils ist die Spindel mit Anschlägen in Form radial abstehender Stifte 22 und 24 versehen.

Die Mutter 14 steht mit der Spindel 12 zur relativen Axial- und Drehbewegung auf dieser zwischen den Stiften 22 und 24 in Gewindeeingriff und weist ein modifiziertes Trapezgewinde 26, bei dem die Nut breiter und tiefer ist als bei einem normalen Trapezgewinde, derart, daß sich ein Gewindeeingriff mit der Spindel 12 in der in der Fig. 4 gezeigten Art ergibt, bei welcher der Kerndurchmesser 18 der Spindel 12 dem Mutterinnendurchmesser entspricht; der Gewindegrund des Spindelgewindes liegt somit an den Spitzen der Gewindegänge 26 der Mutter 14 an, wodurch zwischen Spindel und Mutter der kleinstmögliche Hebel-

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arm für die Reibungskraft erzielt wird. Die Mutter 14 hat die Form einer Hülse mit Flanschen 28 und 30 an ihren entgegengesetzten Enden, die zusammen mit der zylindrischen Fläche 33 des Hülsenkörpers einen Ringraum 32 begrenzen. Die Stirnflächen der Flansche 28 und 30 sind als schraubenförmig verlaufende Flächen 34 bzw. 36 ausgebildet, die im wesentlichen die gleiche Steigung wie die Gewinde von Spindel und Mutter aufweisen. Der Zweck dieser Formgebung ergibt sich aus dem nachfolgenden. Die Flächen 34 und 36 weisen Schultern 38 bzw. 40 auf, die in durch die Achse von Spindel und Mutter gelegten Ebenen liegen und an denen die Stifte 22 und 24 zur Anlage kommen, wenn die Schraubenmutter die festgelegten Grenzen ihrer axialen Bewegung auf der Spindel erreicht.

Die Hülse 16 besteht aus zwei halbzylindrischen Teilen 42, die nach dem Zusammenbau einen Hohlzylinder bilden. Letzterer hat praktisch den gleichen Innenradius wie die zylindrische Oberfläche 33 und eine axiale Ausdehnung, die etwas geringer ist als die axiale Länge der Zylinderfläche zwischen den Flanschen 28 und 30. Jeder der Teile 42 ist an einem Ende mit der Hälfte eines sechskantförmig ausgestalteten Flansches 44 und mit einem Außengewinde 46 versehen, so daß, wenn die Teile 42 auf die Mutter 14 zwischen den Flanschen 28 und 30 aufgelegt werden, sowohl ein vollständiger Sechskant für das Ansetzen eines Schraubenschlüssels als auch ein vollständiges Außengewinde erhalten wird. Zur Halterung der Hülsenhälften 42 auf der Mutter 14 dient ein rohrförmiger Teil 48 mit einem Innengewinde 50 an seinem einen Ende zum Aufschrauben auf das Außengewinde 46 der Hülse 16. Außer der Schraubverbindung zwischen der Hülse 16 und dem Teil 48 ist noch eine Verstiftung vorgesehen, damit während des Betriebes keine Verdrehung stattfinden kann. Der Teil 48 ist so ausgebildet, daß er an dem nicht dargestellten Ende, das dem mit Gewinde versehenen Ende axial entgegengesetzt ist, mit einem Gerät, das durch den. Schraubentrieb in hin- und hergehende Bewegung versetzt werden soll, fest verbunden werden kann. Der Teil 48 wird an einer Drehung gehindert und führt lediglich eine hin- und hergehende Bewegung aus. Infolge der Verstiftung der Hülse 16 mit dem Teil 48 kann die Hülse ebenfalls nur hin- und hergehende, jedoch nicht drehende Bewegungen ausführen.

Die zweiteilige Hülse 16 wird durch Reibung auf der Mutter 14 durch eine ringförmige Wellenfeder 52 gehalten, die radial zwischen der Zylinderfläche 33 und einer zylindrischen, durch eine Ringnut gebildeten Fläche 53 an der Innenseite der Hülse 16 in der Mitte ihrer axialen Länge angeordnet ist. Die Feder 52 erzeugt zwischen der Hülse 16 und der Mutter 14 eine Reibungskraft, die größer ist als jeder Widerstand, der zwischen der Spindel und der Mutter gegen Drehung, beispielsweise infolge der Gewindereibung, eines Fetts hoher Konsistenz oder von Fremdkörpern zwischen denselben besteht, wenn die Spindel so gedreht wird, daß die Mutter axial aus einer Endlage auf dieser wegbewegt wird.

Normalerweise wird, wenn sich die Mutter 14 in der einen Endlage an der Spindel neben dem Stift 24 befindet, durch eine Drehung der Spindel 12 im Uhrzeigersinn die Mutter 14 längs dieser axial bis zu dem Stift 22 bewegt. Diese Bewegung der Mutter ist dadurch möglich, daß die Feder 52 einen genügend großen Reibungsschluß zwischen der Mutter 14 und der Hülse 16 erzeugt, so daß beide sich als eine Einheit bewegen und jeder Widerstand überwunden wird, der eine Drehung der Mutter mit der Spindel und einen Schlupf oder eine Drehung der ersteren mit Bezug auf die Hülse 16 zur Felge haben würde, infolge ihrer Kupplung mit dem an einer Drehung verhinderten Teil 48 und der erforderlichen Verbindung desselben mit einem nicht dargestellten Gerät.

Bei der Drehung der Spindel 12 im Uhrzeigersinn kommt, nachdem sich die Mutter über die Länge der Spindel bewegt hat, die Schulter 38 der Stirnfläche 34 der Mutter am Stift 22 zur Anlage, so daß die Mutter

ίο mit der Spindel gekuppelt wird und sich daher bei weiterer Drehung der Spindel mit der letzteren dreht und gegenüber der Hülse 16 einen Schlupf hat bzw. eine Drehbewegung ausführt. Hier ergibt sich eine bestimmte Grenzlage der axialen Bewegung der Hülse 16 und des Teils 48. Wenn eine Drehbewegung zwischen der Mutter 14 und der Hülse 16 als Felge einer weiteren Drehung der Spindel 12 und der Überwindung des Widerstandes der Feder 52 auftritt, wird ein nicht klemmendes Überholen des Schraubentriebes 10 erzielt, so daß dieser nunmehr frei ist, eine entgegengesetzte Axial'bewegung der Hülse 16 vom Stift 22 weg bei einer entgegengesetzten Drehung der Schraubenspindel 12 einzuleiten. Da die Stifte 22 und 24 an den Schultern 38 und 40 der Mutter in einer Umfangsbewegungsbahn derselben zur Anlage kommen, ist kein Festklemmen der Gewinde 18 und 26 der Spindel bzw. der Mutter möglich und wird ihr Gewindeeingriff für jede beliebige Lage der axialen Bewegung zwischen Spindel und Mutter aufrechttrhalten.

Fig. 5 zeigt eine gegenüber Fig. 1 bis 4 abgeänderte Ausführungsform der Erfindung, bei der eine einteilige Hülse 16' vorgesehen ist, die auf einer Mutter 14' eines Schraubentriebs 10' drehbar angeordnet ist.

Die Mutter 14' weist an einem Ende einen Flansch 28' auf, während auf dem dem Flansch 28' entgegengesetzten Ende eine Unterlagscheibe bzw. ein ringförmiges Bauelement 30' aufgeschraubt ist. Der Flansch 28' und die Unterlagscheibe 30' dienen dem gleichen Zweck wie die Flansche 28 und 30 der Mutter 14, nämlich die Hülse 16' zwischen sich einzuschließen. Eine zwischen dem einen Ende der Hülse 16' und der Unterlagscheibe 30' angeordnete Feder 52' dient dem gleichen Zweck wie die Feder 52 des Schraubentriebs 10, nämlich eine Drehung zwischen der Hülse 16' und der Mutter 14' zu verhindern.

Fig. 6 und 7 zeigen einen weiteren Schraubentrieb 10", der von den Schraubentrieben 10 bzw. 10' abweicht. Die Schraubengetriebeanordnung 10" ist besonders zum Schalten von Getrieben geeignet und besteht aus einer Spindel 12", einer Mutter 14", einer zweiteiligen Hülse bzw. einem Zapfenblock oder -klotz 16", Anschlagstiften 22" und 24" an der Spindel und einem Gabelkopf 48". Zwischen dem Gabelkopf 48" und dem Zapfen 16" sind Wellenfedern 52" eingebaut, um eine Reibungskraft zwischen der Mutter 14" und dem Zapfen 16" zu erzeugen.

Der Zapfen 16" besteht aus zwei gleichartigen Teilen 42", von denen jeder mit einem radial nach außen abstehenden Stift 46" versehen ist, der zur Gleitbewegung von den Armen des Gabelkopfes 48" erfaßt wird. Der Gabelkopf 48" ist um seine Achse für die gewünschte Vorwärts- und Rückwärtsschaltbewegung eines nicht dargestellten, durch den Gabelkopf schaltbaren Getriebes schwenkbar.

Abgesehen von der abweichenden Konstruktion der Schraubentriebe 10, 10' und 10" ist die Arbeitsweise von Mutter und Spindel im Verhältnis zueinander und zu der auf der Mutter drehbar angeordneten Hülse gleichartig.

Claims (4)

Für das Erzielen des höchsten Wirkungsgrades und eines geringstmöglichen Reibungskoeffizienten zwischen Spindel und Mutter sowie Mutter und Hülse der verschiedenen Schraubentriebe 10, 10' und 10" werden diese Bauteile vorzugsweise aus Nylon oder einem anderen ähnlichen Werkstoff mit niedrigen Reibungskoeffizienten hergestellt. Wenn dies aus Gründen der Festigkeit erforderlich ist, kann eines der Bauelemente, beispielsweise die Spindel, aus gehärtetem Stahl hergestellt werden. Bei Ausführung der verschiedenen Bauelemente aus Nylon, z. B. nach den bekannten Formverfahren, können erheblich geringere Fertigungskosten . erzielt werden. Ferner führt bei Ausführung der Schraubenmutter aus Nylon das Auftreten an den Anschlagstiften an jedem Ende ihres Hubes bei hoher Geschwindigkeit infolge ihres geringen Gewichts und ihrer Nachgiebigkeit nicht zu einer Beschädigung der Mutter. Obwohl bei den dargestellten Ausführungsbeispielen 10, 10' und 10" des Schraubentriebes die Spindel kraftschlüssig in Drehung versetzt wird, sind im Rahmen der Erfindung auch andere Ausführungsformen möglich. Beispielsweise kann an Stelle der Spindel die Mutter durch eine von außen wirkende Kraft in Drehung versetzt werden, so daß die Spindel eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, die mit einem geeigneten Abtriebsorgan verbunden ist, das an der Spindel relativ drehbar zu derselben gelagert ist. Patentansprüche:

1. Schraubentrieb, bestehend aus einer Spindel und einer Mutter, die ineinandergreifen, gekennzeichnet durch ein von der Spindel (12) oder der Mutter (14) drehbar getragenes und mit ihr durch ein Federelernent (52) verbundenes drittes Getriebeelement (16), wobei an der Spindel in an sich bekannter Weise Anschläge (22, 24) zur Begrenzung der gegenseitigen axialen Bewegung der einzelnen Getriebeelemente vorgesehen sind.

2. Schraubentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Getriebeelement eine in an sich bekannter Weise aus zwei halbzylindrischen, miteinander gekuppelten, Teilen (42) bestehende Hülse (16) ist, die von der Mutter (14) getragen wird und relativ zur Mutter nur drehbeweglich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem ersten und dem zweiten Element mindestens eines derselben in an sich bekannter Weise aus Nylon hergestellt ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß von dem ersten und dem zweiten Element die Spitzen der Gewindegänge des äußeren Elements den Grund der Gewindegänge des inneren Elements erfassen, während die Spitzen des inneren Elements von dem Grund der Gewindegänge des äußeren Elements einen radialen Abstand aufweisen.

In Betracht gezogene Druckschriften :
Deutsche Patentschrift Nr. 906 876;
österreichische Patentschrift Nr. 118 102;
USA.-Patentsch.riften Nr. 2 197 155, 2 446 393;
»Modem Plastics«, Juni 1949, Nr. 10, S. 60.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 627/256 9.