DE1216642B

DE1216642B - Rollenschraube

Info

Publication number: DE1216642B
Application number: DEST20753A
Authority: DE
Inventors: Carl Bruno Strandgren
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-07-14
Filing date: 1963-06-20
Publication date: 1966-05-12
Also published as: SE305776B; GB1048011A; FR1370067A; BE705999A; NL6404783A; CH410542A; US3182522A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F 16h

Deutsche Kl.: 47h-3

Nummer: 1216 642

Aktenzeichen: St 20753 XII/47 h

Anmeldetag: 20. Juni 1963

Auslegetag: 12. Mai 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rollenschraube mit einer Schraube und einer Mutter, deren Gewindedurchmesser größer als der Durchmesser des Schraubengewindes ist, so daß zwischen Schraube und Mutter ein Ringraum gebildet wird, mit in diesem Ringraum angeordneten Rotationskörpern, die sowohl in das Gewinde der Schraube als auch in das Gewinde der Mutter eingreifen, mit einem in dem erwähnten Ringraum angeordneten zylindrischen Käfig mit in seiner Zylinderwand eingeschnittenen Öffnungen, in denen die Rotationskörper geführt werden, sowie mit Mitteln zur axialen Rückführung der Rotationskörper um wenigstens eine dem Abstand zweier benachbarter Gewindenuten der Schraube entsprechende Strecke, wobei sich die Rotationskörper außer Eingriff mit dem Schraubengewinde befinden.

Derartige Rollenschrauben erlauben bei einer Relativdrehung zwischen Schraube und Mutter die Erzielung einer Vorschubbewegung des einen oder anderen Teils, wobei gleichzeitig die im Gewinde der Schraube und im Gewinde der Mutter abrollenden Rotationskörper unter wesentlicher Verminderung der Reibung ein Kugel- bzw. Rollenlager bilden.

Eine bekannte Rollenschraube des eingangs erwähnten Typs ist zur axialen Rückführung der in einzelnen Käfigabschnitten geführten Kugeln derart ausgebildet, daß das Muttergewinde kein durchgehendes übliches schraubenförmiges Gewinde ist, sondern aus einzelnen, in sich geschlossenen Führungsbahnen für die Kugeln besteht, wobei diese Führungsbahnen innerhalb eines bestimmten Abschnitts eine 8-f örmige Krümmung aufweisen, so daß berm Passieren dieses Bahnabschnitts die Kugeln von der einen Gewindenut der Schraube in die benachbarte gelangen können; dieser Abschnitt der Führungsbahn der Mutter hat eine derartige Tiefe, daß die Kugeln vorübergehend außer Eingriff mit dem Gewinde der Schraube gelangen (USA.-Patentschrift 2 770155). Die Herstellung dieser bekannten Rollenschraube ist insofern schwierig, als das Profil und die unterschiedliche Tiefe der einzelnen benachbarten Führungsbahnen in der Mutter eine komplizierte Fertigung erfordern. Außerdem entsteht bei der gleichzeitigen erzwungenen Rückverschiebung einer Kugelreihe mitsamt ihrem Käfigabschnitt längs des S-förmig gekrümmten Abschnitts der Führungsbahnen der Mutter eine unerwünscht hohe Reibung.

Es sind auch bereits Schraubentriebe bekannt, bei welchen in einem Käfig gehaltene Rollen gleichzeitig im Gewinde der Schraube und auf Laufflächen der Mutter abrollen, jedoch weisen diese bekannten Vorrichtungen keine Mittel zur selbsttätigen axialen Rollenschraube

Anmelder:

Carl Bruno Strandgren, Lausanne (Schweiz)

Vertreter:

Dr. J.Schüder, Dr. F.Hadenfeldt, Dr. H.Daube und H. Lienau, Rechtsanwälte,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 17

Als Erfinder benannt:

Carl Bruno Strandgren, Lausanne (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 14. Juli 1962 (8506)

Rückführung der Rollen relativ zur Schraube unter Lösung der Rollen aus dem Schraubengewinde auf (deutsche Patentschrift 1129 791, USA.-Patentschrift 3 003 362).

Andererseits sind Rollenschrauben mit Kugeln als Rotationskörpern bekannt, bei denen kein Käfig für die Kugeln vorgesehen ist und bei denen die Kugeln nach Erreichen des einen Endes der Mutter durch einen Rückführungskanal wieder zum anderen Ende der Mutter transportiert werden, wo sie erneut in den Ringraum zwischen Schraube und Mutter gelangen.

Ein Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß die Kugeln beim Durchlaufen des Rückführungskanals zweimal ihre Bewegungsrichtung um jeweils 90° ändern müssen, einmal, wenn sie nach Entfernung von der Schraube in radialer Richtung in die parallel zur Schraubenachse weisende Richtung umgelenkt werden, und das andere Mal, wenn sie nach erfolgter axialer Rückbewegung wieder in die radiale Richtung zur Schraube hin umgelenkt werden. Diese Umlenkungen bewirken zusätzliche Reibungsverluste. Ferner sind ebenfalls ohne einen Käfig und mit Kugeln arbeitende Rollenschrauben bekannt, in denen die Kugeln nur jeweils einen Umlauf innerhalb der Mutter machen, bevor sie wieder axial zurückverschoben werden (USA.-Patentschrift 2 924113). Dieser Rücktransport erfolgt in einer zur Schraube hin offenen Aussparung, die sich nur über zwei Gewindenuten erstreckt, mit Hilfe eines in das Schraubengewinde

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eingreifenden Fingers, der die Kugeln an einer axialen die Rotationskörper während des Passierens der Nut

Weiterbewegung hindert und sie in die Aussparung in axialer Richtung innerhalb der Käfigöffnung

schiebt. In dieser Aussparung werden die Kugeln verschieben.

durch die nachfolgenden Kugeln bis zum Eingriff Neben dem bekannten Vorteil, daß die Reibung in die benachbarte Gewindenut weiterbewegt. Ein 5 beim Einschrauben wesentlich verringert und das entsprechender Finger für die Ablenkung der Kugeln axiale Spiel ausgeschaltet wird, bietet der Käfig dabei bei entgegengesetzter Schraubendrehung befindet sich außerdem eine einfache Montage- und Demontageauf der anderen Seite der Aussparung. Diese Vor- möglichkeit, da durch ihn die Rotationskörper auf richtung hat den Nachteil, daß die Kugeln ziemlich der Schraube, vor oder nach dem Ein- bzw. Ausschrauhart gegen die Ablenkfinger anschlagen und daß bei io ben aus der Mutter, gehalten werden und nicht lose längeren Muttern, in Längsrichtung verteilt, mehrere herausfallen.

derartige Aussparungen zum Kugelrücktransport vor- An Hand der Zeichnungen werden verschiedene

gesehen werden müssen, was die Fertigung derartiger Ausführungsbeispiele einer Rollenschraube nach der

Rollenschrauben erschwert. Außerdem fallen die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Kugeln, da kein Käfig vorhanden ist, beim Heraus- 15 Fig. 1 einen radialen Querschnitt durch eine

drehen der Schraube aus der Mutter heraus, was erste Ausführungsform,

ebenfalls nachteilig ist. F i g. 2 einen Axialschnitt dieser Ausführungsform

Bei der Verwendung von Rollen als Rotations- entsprechend der Linie II-II nach Fig. 1,

körper ist es bekannt, die Rollen mit einem Gewinde- F i g. 3 eine der Rollen im Ausführungsbeispiel

Steigungswinkel zu versehen, welcher dem Steigungs- 20 nach den Fig. 1 und 2 im vergrößerten Maßstab,

winkel des Muttergewindes entspricht (schweizerische F i g. 4 einen Ausschnitt in abgewickelter Dar-

Patentschrift 290 685). Dann wälzen sich die Rollen Stellung nach den Fig. 1 und 2 mit einer Rolle in

auf dem Muttergewinde ab, ohne sich axial in bezug Berührung mit de'n Nocken,

auf die Mutter zu verschieben. Voraussetzung für Fig. 5 einen schematischen Querschnitt zur Dardiese axiale Unverschiebbarkeit ist allerdings die 25 Stellung nach F i g. 4 mit den verschiedenen Lagen Forderung, daß keinerlei Gleiten zwischen Rollen der Rolle beim Passieren der Nut,
und Mutter stattfindet. Um diese Bedingung bei den F i g. 6 den abgewickelten Käfig mit Rollen entbekannten Rollenschrauben dieser Art zu erfüllen, sprechend einer zweiten Ausführungsform mit schrägwerden an den beiden Enden der Mutter zusätzliche liegenden Öffnungen,

Zahnkränze und an den Enden der Walzen ent- 30 Fig. 7 eine dritte Ausführungsform mit Kugeln,

sprechende Verzahnungen angebracht, die dafür F i g. 7a eine Variante nach F i g. 7 mit zusätz-

sorgen, daß das Abwälzen der Rollen auf dem Mutter- lichem Kugelabstandshalter,

gewinde zwangläufig erfolgt. Das wiederum setzt F i g. 8 eine vierte Ausführungsform mit untervoraus, daß das Verhältnis der-GeWindedurchmesser schiedlichen Gewinden von Schraube und Mutter, von Mutter und Rollen an ihren Berührungspunkten 35 Fig. 8 a eine abgewickelte Darstellung nach Fig 8, genau gleich dem Verhältnis der Anzahl der Zähne F i g. 9 eine fünfte Ausführungsform mit unterdes Zahnkranzes und der Rollen ist. In ähnlicher teilten Rollen.

Weise kann man auch für gleiche Gewindesteigungs- Das erste Ausführungsbeispiel einer Schraubenwinkel von Rolle und Schraube sorgen und ein Gleiten rolle nach F i g. 1 und 2 besteht aus einer Schraube 1 zwischen diesen Teilen verhindern. 40 mit dem Gewinde la, einer Mutter 2 mit dem Gewinde

Es ist ferner bekannt, besondere Profile für die Ge- 2 a, den im Ringraum zwischen Schraube und Mutter

winde der Mutter und der Rollen derart vorzusehen, angeordneten gerillten Rollen 3 sowie einem mit

daß diese Profile ein Abrollen ohne Gleiten garantieren Öffnungen 5 versehenen Käfig 4, der zur Führung der

und gleichzeitig die Notwendigkeit einer hohen Prä- Rollen 3 dient und außerdem verhindert, daß die

zision hinsichtlich des Gewindedurchmessers der 45 Rollen oder Kugeln (F i g. 7, 7a) beim Herausdrehen

Schraube vermeiden. Hierbei jedoch liegt der Nachteil der Schraube aus der Mutter herausfallen. Die

in dem hohen Fertigungsaufwand bei der Herstellung zwischen den Öffnungen 5 befindlichen Stege 6 des

der Rollen mit ihren besonderen Gewindeprofilen. Käfigs 4 sorgen für den gleichbleibenden Abstand

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine der Rollen untereinander.

Rollenschraube der eingangs erwähnten, mit einem 50 Die Profile der Gewinde la und 2a von Schraube

Käfig arbeitenden Art derart zu verbessern, daß einer- und Mutter sowie der Rillen der Rollen 3 sind derart

seits mit beliebigen normalen Gewinden von Schraube aufeinander abgestimmt, daß die gerillten Rollen

und Mutter gearbeitet werden kann, wobei sowohl sowohl in das Gewinde der Schraube als auch in das

die Ganghöhe des Schrauben- und Muttergewindes Gewinde der Mutter eingreifen können. Fig. 3

als auch die Anzahl der Gewindegänge von Schraube 55 zeigt eine Rolle 3 in vergrößertem Maßstab, wobei

und Mutter beliebig wählbar ist, und daß andererseits die Profile 3 a der Rillen vorzugsweise ein Kugelprofil

die zur selbsttätigen axialen Rückführung der Rota- haben können. In das Gewinde 2a der Mutter ist in

tionskörper erforderlichen Mittel auf einfache und Längsrichtung eine Nut 7 eingeschnitten, deren Tiefe

wirtschaftliche Weise herstellbar sind. und Breite derart dimensioniert ist, daß eine Rolle 3,

Ausgehend von einer Rollenschraube des eingangs 60 die sich in dieser Nut befindet, außer Eingriff mit dem erwähnten Typs, ist die Erfindung zur Lösung dieser Gewinde la der Schraube gelangt. An beiden Stirn-Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel Seiten der Mutter 2 ist je eine Scheibe 8 vorgesehen, aus mindestens einer in das Gewinde der Mutter in durch welche die Schraube 1 nach außen hindurchragt Achsenrichtung eingeschnittenen Nut mit einer der- und die gegenüber dem jeweiligen Nutende einen artigen Tiefe, daß die Rotationskörper während des 65 Nocken 9 aufweist, welcher eine in axialer Richtung Passierens der Nut außer Eingriff mit dem Gewinde geneigte Fläche 10 hat (F i g. 4).
der Schraube kommen, sowie aus an beiden Enden Wird die Schraube 1 in der Mutter 2 gedreht, dann dieser Nut angeordneten Nocken bestehen, welche wälzen sich die Rollen 3 sowohl im Gewinde der

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Schraube als auch im Gewinde der Mutter ab und Schräglage der Öffnungen 5 im Käfig 4 erreicht und erfahren dabei einen axialen Vorschub, der bei einem ist in F i g. 6, die einen Käfig 4 mit den Rollen 11 in vollen Umlauf einer Rolle in bezug auf das Mutter- abgewinkelter Darstellung zeigt, veranschaulicht. Eine gewinde gerade der Ganghöhe des Muttergewindes 2 a entsprechende Neigung hat auch die Nut 7.
entspricht. Dieser axiale Vorschub der Rollen pro 5 Die Darstellung nach F i g. 6 zeigt auch die VerUmlauf auf dem Muttergewinde ist von der Gewinde- teilung der Rollen über den Umfang der Schraube. Steigung und der Anzahl der Gewindegänge der Jede Rolle ist gegenüber der benachbarten Rolle um Schraube 1 sowie von den Durchmessern von Schraube, einen Betrag axial versetzt, welcher gleich dem Ver-Rollen und Mutter unabhängig; diese Größen be- ,..,. . P., . . , . _n ,. ^ , .., , _Λ, .. stimmen lediglich den Vorschub der Rollen pro Um- io ^haltniS l^^1St' ^{wobei P}* ^die Ganghohe der Mutter drehung der Schraube bzw. die Drehgeschwindigkeit und JV die Anzahl der Rollen bedeutet, wobei vorder Rollen im Verhältnis zur Drehgeschwindigkeit ausgesetzt ist, daß die Rollen in gleichen Winkelder Schraube. Immer, wenn eine Rolle 3 bei ihrer abständen über den Umfang der Mutter bzw. der Drehung um die Schraubenachse in die Nut 7 gelangt, Schraube verteilt sind. In F i g. 6 sind auch die Nokwird sie durch die schräge Fläche 10 des Nockens 9 15 ken 9 entsprechend der Darstellung nach F i g. 4 axial um eine dieser Ganghöhe des Muttergewindes angedeutet.

entsprechende Strecke zurückverschoben. Bei weiterer Die Rollen 11 in jeder Öffnung 5 sind, einer weiteren

Drehung der Schraube gelangt diese Rolle dann wieder Variante der Erfindung entsprechend, in zwei Rollen

mit den Gewinden von Schraube und Mutter in Ein- 11a und 11 b unterteilt. Auf diese Unterteilung wird

griff. Wird die Schraube in der einen Richtung ge- 20 später an Hand der F i g. 9 noch näher eingegangen

dreht, dann wird die axiale Rückverschiebung durch werden.

den Nocken 9 der einen Scheibe 8 bewirkt, bei Drehung Eine weitere Modifizierung der Erfindung sieht vor,

in der anderen Richtung durch den Nocken 9 der an Stelle der gerillten Rollen Kugeln 12 zu verwenden

anderen Scheibe 8. (F i g. T). Die Öffnungen 5 des Käfigs 4, in dem diese

In den F i g. 4 und 5 ist der Vorgang der axialen 25 Kugeln geführt werden, können, wie im Falle der

Rückverschiebung einer Rolle 3 durch einen der Rollen, entweder achsenparallele Schlitze sein, oder

Nocken 9 während des Psssierens der Nut 7 schema- die Öffnungen können — wie in F i g. 7 gezeigt —

tisch veranschaulicht. Nach F i g. 4 und 5 bewegt sich gegenüber der Achse der Schraube geneigt sein. Je

eine Rolle 3 während der Schraubendrehung in stärker die Käfigöffnungen gegen die Achse der

Richtung des Pfeiles F und erreicht die Nut 7. In dieser 30 Schraube geneigt sind, um so mehr Kugeln können

Stellung, die mit 3' bezeichnet ist, befindet sich die pro Längeneinheit der Schraube verwendet werden.

Rolle außer Eingriff mit dem Schraubengewinde la Die axiale Rückverschiebung der Kugeln in einer der

und wird während der Weiterbewegung durch den Öffnungen des Käfigs erfolgt in der gleichen Weise

Käfig vermittels der Fläche 10 der unteren Nocken 9 durch die Nocken 9 der Scheiben 8, wie im Falle der

nach F i g. 4 um die Strecke P₂ axial verschoben. 35 Rollen beschrieben.

P₂ ist die Ganghöhe des Muttergewindes. Nachdem Bei sehr breiten Gewindenuten müßten bei der die Rolle diese Lage (3" nach Fig. 5) erreicht hat, Ausführungsform nach Fig. 7 entsprechend große gelangt sie bei ihrer Weiterbewegung wieder in Ein- Kugeln 12 verwendet werden, was unzweckmäßig griff mit dem Mutter- und dem Schraubengewinde 2 a ist. Für diesen Fall wird nach Fig. 7 a in die Käfigbzw, la (Stellung 3'"). Solange der Steigungswinkel 40 Öffnung 5 ein längs dieser Öffnung frei verschiebbarer des Muttergewindes, der mit «₂ bezeichnet werden Zusatzkäfig 5 a eingesetzt, der als Abstandshalter soll, verhältnismäßig klein ist, können die Rollen 3 für die Kugeln 12 dient. Auf diese Weise können praktisch parallel zur Achse der Schraube orientiert auch bei großen Gewinden beliebig kleine Kugeln sein, und dementsprechend sind auch die Öffnungen 5 verwendet werden. Der Mittelpunktabstand zweier in dem Käfig 4 achsenparallele Schlitze. «_a ist stets 45 benachbarter Kugeln entspricht dann trotzdem kleiner als der Steigungswinkel K₁ des Schrauben- wieder der Ganghöhe des Gewindes bzw. bei mehrgewindes, weil ja der Durchmesser D₁ der Schraube gängigen Gewinden dem Abstand zweier benachbarter kleiner als der Innendurchmesser D₂ der Mutter ist, Gewindenuten.

und für gleiche Gewindesteigungen P von Schraube Um die Kombinationsmöglichkeiten bezüglich der

und Mutter gilt 50 Ganghöhen und der Gewindegangszahlen von Schraube

und Mutter bei den Rollenschrauben sowie der mög-

> cc = tga₂. liehen Längsnutenzahl zu erörtern, werden der Ein-

π D₂ fachheit halber folgende Bezeichnungen eingeführt:

Da die Hauptreibung jedoch zwischen Rollen und 55 ^P* ^bzw' ^P* = ^^anS^höhe .^df Schrauben- bzw.

Muttergewinde erfolgt, ist die Steigung des Mutter- Muttergewindes,

gewindes für die Reibungsbetrachtungen ausschlag- <k ^bzw· ^2 = Abstand zweier benachbarter

gebend. · Gewindenuten der Schraube bzw.

Ist a₂ nun verhältnismäßig groß, dann werden, um der Mutter (F i g. 8),

die Reibung zwischen den Rillen der Rollen und dem 60 K₁ bzw. n₂ = Anzahl der Gewindegänge von

Muttergewinde klein zu halten, nach einem weiteren Schraube bzw. Mutter,

Erfindungsgedanken die Rollen derart gegen die k = Anzahl der gleichmäßig über den

Achse der Schraube geneigt angeordnet,daß dieFlanken Umfang des Muttergewindes ver-

der Rollenrillen und die Flanken des Muttergewindes teilten Längsnuten,
parallel zueinander liegen, d. h., die Achse der Rolle 65

ist gegenüber der Achse der Schraube genau um den Im folgenden wird vorausgesetzt, daß P₁ = P₂ ist.

Steigungswinkel «_a des Muttergewindes geneigt. Diese Dieser allgemeine Fall ist von besonderer technischer

Lage der Rollen wird durch eine entsprechende Bedeutung, weil dann ein definierter und exak

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berechenbarer Vorschub der Schraube pro Schrauben- erfahren. Die beiden in je eine Nut mündenden, abdrehung vorhanden und die Anzahl der über den geschnittenen Gewindeenden der Mutter sind dann um Umfang der Schraube verteilten Rollen bzw. Kugel- jeweils die Strecke A = d_x gegeneinander versetzt, wie reihen frei wählbar ist. es nachstehend noch an Hand der F i g. 8 a veran-

Aüs Gleichgewichts- und Stabilitätsgründen darf 5 schaulicht werden soll.

diese Anzahl der Rollen bzw. Kugelreihen allerdings Durch die geschilderte Maßnahme wird erreicht,

nicht kleiner als drei sein, wenn man mit zwei in das bei verhältnismäßig großen Gewindeganghöhen P₂,

axialer Richtung hintereinanderliegenden, in bezug wiesiebeimehrgängigenSchraubenauftreten,diejeweils

auf die Umfangslage um einen von 0, 120 oder 240° erforderliche Axialverschiebung^ der Rotationskörper

verschiedenen Winkel versetzten Rückführungsnuten io beim Passieren einer Nut nicht diesem großen Betrag P₂

(bzw. zwei entsprechenden Muttern mit nicht fluchten- zu entsprechen braucht, sondern jeweils nur einer

den Rückführungsnuten) arbeitet. Andernfalls würde Strecke, die gleich dem Abstand a\ benachbarter

bei drei Rollen bzw. Kugelreihen die Schraube jeweils Schraubengewindenuten ist.

während des Rücktransports einer Rolle bzw. Kugel- Hierbei ist lediglich die Anzahl der Rollen (bzw.

reihe keine definierte radiale Lage haben. 15 der Kugelreihen) derart zu wählen, daß sich nicht

Wenn man, wie bei den bisher beschriebenen Aus- alle Rollen gleichzeitig in je einer Nut befinden,

führungsbeispielen,miteinerRückführungsnutarbeitet, Das Beispiel nach Fig. 8 kann auch so gedeutet

beträgt die Mindestzahl der Rollen bzw. Kugelreihen werden, daß H₁-Ti₂ = I ist. Dieser Fall ist in F i g. 8 a

aus Stabilitätsgründen fünf. veranschaulicht, die eine aufgeschnittene und in der

Es ist nun keineswegs erforderlich, daß die Anzahl 20 Zeichenebene abgewickelte Mutter 2 mit dem Ge-

der Gewindegänge K₁ und n_z übereinstimmt, vielmehr winde 2a zeigt. In diesem Fall ist die gemeinsame

kann allgemein K₁ = m · n₂ gewählt werden, wobei m Ganghöhe der Gewinde

eine beliebige ganze Zahl ist. ,

Ferner ist es nicht erforderlich, daß P₂ mit dem p = a\ = —,

Abstand d_z bzw. der Breite der Muttergewinde- 25 2
flanken oder einem Vielfachen von d_z übereinstimmt.

Da nämlich das Muttergewinde von wenigstens einer und es ist eine Nut 7 vorgesehen, in welche die beiden Längsnut für den Rücktransport der Rotationskörper abgeschnittenen Muttergewindeenden um einen Beunterbrochen wird und darum kein kontinuierliches d> _ehiandQI _{versetzt münden}.
Gewinde ist, brauchen die beiden an der Langsnut 30 ^s 2 ^{& B}

abgeschnittenen Gewindeenden — würde man sie Der allgemeinere Fall K₁ = K₂ = n, wobei η eine

durch die Nut hindurch mit dem Gewindesteigungs- beliebige ganze Zahl ist, entspricht dem Sonderfall

winkel fortsetzen — nicht zu koinzidieren. Sie können m = 1 der vorstehend erläuterten Fälle,

vielmehr, unabhängig von der Größe d₂, an den Die geschilderten Kombinationsmögüchkeiten lassen

Enden der Längsnut genau um die Ganghöhe P₂ oder 35 sich noch erweitern, wenn man K₁ = Ti₁ · Ji₁", also

auch um einen Bruchteil dieser Ganghöhe gegenein- gleich dem Produkt zweier ganzer Zahlen H₁ und Ti₁"

ander versetzt sein. setzt.

Die sich daraus ergebenden Möglichkeiten seien Dann lassen sich zusammenfassend die möglichen an Hand der F i g. 8 erläutert. In diesem Ausführungs- Kombinationen wie folgt beschreiben:
beispiel hat das Gewinde 2a der Mutter 2 einen Ge- 40 Bei gegebenen Gewindegangzahlen K₁ = m · K₂ windenutenabstand d₂ = Id₁. Damit die Rollen 3 in (m beliebige ganze Zahl) und bei gegebener Gewindebeide Gewinde eingreifen können, müssen die Profile ganghöhe P = K₁ · d_± kann die Anzahl der Längsnuten von Muttergewinde 2a und Schraubengewinde la im Muttergewinde, unabhängig von d₂, zu k = K₁' genatürlich entsprechend ähnlich sein. wählt werden, wobei die jeweilige axiale Verschiebung

Es sei angenommen, daß allgemein K₁ = m· K₂ ist 45 der Rotationskörper beim Passieren einer Längsnut (im Beispiel nach Fig. 8 ist m = 2). Die gemeinsame

Ganghöhe beider Gewinde ist P = K₁- d_x und in- A — _Hl" . J₁ = _£_.

sofern unabhängig von d₂, als d_z lediglich ein ganz- K₁'

zahliges Vielfaches von d_x sein muß. ist.

Bei einem vollen Umlauf der Rollen 3 (oder der 50 Es ist natürlich auch möglich, daß die Anzahl K₂ Kugeln) im Muttergewinde erfahren sie einen axialen der Gewindegänge der Mutter ein Vielfaches der Vorschub P₂. Wenn nur eine Längsnut (Jc = 1) im Anzahl K₁ der Gewindegänge der Schraube ist. Stets Muttergewinde für den Rücktransport der Rotations- ist die kleinstmögliche Axialverschiebung der Rotationskörper vorgesehen ist, dann muß also für die Axial- körper bei Passieren einer Nut durch den Abstand a\ verschiebung A = P₂ beim Passieren der Nut gesorgt 55 zweier benachbarter Gewindenuten der Schraube werden. Nach einem Umlauf im Muttergewinde von gegeben, der in diesem Falle mehreren Mutternuten

_nur 2ξ. _{haben jedoch} die Rotationskörper einen ^^^ M_n^i_656n, _{daß bei den RoUen}_

axialenVorschub von bereits A = A ₌ _άχ erfahren. _fi ^sc"^eQ ^ί/^^Τ^/ΐ Steigungen P₁

K₁ * 60 und P₂ von Schrauben- und Muttergewinde auch

Wegen der erwähnten Unabhängigkeit zwischen P₂ unterschiedlich sein können. Dann hat man es mit

und d₂ können daher im Muttergewinde k = Ti₁ Nuten den bekannten sogenannten Differentialschrauben

im Winkelabstand von M- vorgesehen werden, ^^ _Differentialschrauben ist die Anzahl

so daß die Rotationskörper nach jeweils einer zu- R5 der Rollen, die man zwischen Schraube und Mutter

rückgelegtenStreckevon ^- eine Nut erreichen und f»ff ^ ³^f.. "Jf* J^eliebif>.. ⁸⁰¹^m

^{6 &} «1 durch die Bedingung beschrankt, daß eme Langsebene

in dieser eine axiale Rückverschiebung von nur A = d₁ durch die Achse der Schraube und die Achse einer

Rolle die Gewindeprofile der Mutter und der Schraube sowie die Rillenprofile der betreffenden Rolle derart schneidet, daß diese Profile koinzidieren.

In allen beschriebenen Fällen erfolgt der axiale Rücktransport der Rotationskörper beim Passieren einer Längsnut in der gleichen Weise mit Hilfe von an den Enden der Nut angeordneten Nocken, wie es beim ersten Ausführungsbeispiel nach den F i g. 4 und 5 beschrieben wurde.

Wenn, wie bereits erwähnt, die Öffnungen im Käfig und damit die Achsen der Rollen gegenüber der Schraubenachse geneigt angeordnet werden, liegen die Berührungspunkte zwischen Rollenumfang und dem Schrauben- bzw. Muttergewinde nicht mehr auf einer Geraden, sondern — wenn die Rollen biegsam wären und sich der Schraubenkrümmung anpassen würden — auf einer Schraubenlinie längs des Umfanges der Schraube bzw. der Mutterinnenseite. Da jedoch die Rollen praktisch starr sind, treten in diesem Fall theoretisch nur ein Berührungspunkt mit der Schraube und zwei Berührungspunkte mit der Mutter auf.

Um diese ungünstige Kraftverteilung und damit Beanspruchung der Teile zu vermeiden, werden, einem weiteren Erfindungsgedanken gemäß, die Rollen in einer Öffnung des Käfigs in kleinere Teilrollen unterteilt, deren Achsen gegeneinander um einen kleinen Winkel schwenkbar sind, so daß sie sich der Krümmung der erwähnten idealen schraubenförmigen Berührungslinie anpassen können.

In Fig. 9 ist eine solche, aus Teilrollen 11a, Ub, lic und lldbestehende Rolle 11 dargestellt. Während die beiden Endrollen 11a und 11 b mit je einer kegelförmigen Stirnseite als Rollenabschluß versehen und etwas langer als die mittleren Teilrollen lic und lld ausgebildet sind, haben die mittleren Teilrollen Zylinderform und auf der einen Stirnseite einen Zapfen 12 und auf der anderen Stirnseite eine dem Zapfen angepaßte Aussparung 13. Ebenso ist eine der Stirnseiten der Endrolle 11a mit einem Zapfen 12' und eine der Stirnseiten der Endrolle 11 b mit einer Aussparung 13 versehen. Auf diese Weise lassen sich zwischen zwei Endrollen beliebig viele Zwischenteilrollen in einer Öffnung des Käfigs derart aneinanderfügen, daß die Zapfen 12' in die Aussparungen 13 der jeweiligen Nachbarrollen eingreifen, wobei eine kleine Verschwenkung der Achsen der einzelnen Teilrollen gegeneinander möglich ist.

Durch diese stirnseitigen Zapfenverbindungen werden die unterschiedlichen, auf die einzelnen Teilrollen wirkenden Rückwärtsmomente infolge der Tangential- ; kräfte auf die Rollen ausgeglichen.
J In der Ausführungsform nach F i g. 6 sind beispielsweise nur zwei Endrollen 11a und 11 b ineinandergesteckt. Die Anzahl der verwendeten Teilrollen richtet sich natürlich nach der Länge der Käfigöffnungen, und die Länge der Teilrollen selber wird man um so kürzer wählen, je stärker die Neigung der Öffnungen im Käfig bzw. der Rollenachsen in bezug auf die Schraubenachse ist.

Ferner kann in den Fällen, wo es auf eine absolut spielfreie Führung der Schraube in der Mutter ankommt, von der an sich bekannten Zweiteilung der Mutter Gebrauch gemacht werden. Die Mutter ist dann längs eines radialen Querschnitts geteilt, und beide Hälften werden derart axial gegeneinandergepreßt, daß an der Berührungsstelle ein Abstand zwischen den benachbarten Gewindenuten der einen und der anderen Hälfte entsteht, der gerade um das zu beseitigende Spiel kleiner als der »echte« Gewindenutenabstand ist. Die Rollen liegen dann in der einen Mutterhälfte fest an den einen Seiten der Gewindeflanken und in der anderen Mutterhälfte fest an den anderen Seiten der Gewindefianken an. Eine weitere Möglichkeit der Beseitigung eines Spiels besteht darin, die Mutter achsenparallel längs ihres Umf angs aufzuschneiden und durch geeignete Überwurfmuttern oder andere Klemmorgane leicht unter Verringerung ihres Innendurchmessers zusammenzudrücken.

Bisher wurde nur davon gesprochen, daß sich die Schraube in der feststehenden Mutter dreht. Selbstverständlich umfaßt die Erfindung auch Rollenschrauben, bei denen die Schraube festgehalten wird und sich die Mutter dreht. Am Mechanismus der beschriebenen axialen Rückverschiebung der Rotationskörper gegenüber dem Muttergewinde sowie an den erwähnten Kombinationsmöglichkeiten ändert sich dabei nichts.

Claims

Patentansprüche:

1. Rollenschraube, bestehend aus einer Schraube und einer Mutter, deren Gewindedurchmesser größer als der Durchmesser des Schraubengewindes ist, so daß zwischen Schraube und Mutter ein Ringraum gebildet wird, aus in diesem Ringraum angeordneten Rotationskörpern, die sowohl in das Gewinde der Schraube als auch in das Gewinde der Mutter eingreifen, aus einem in dem erwähnten Ringraum angeordneten zylindrischen Käfig mit in seiner Zylinderwand eingeschnittenen Öffnungen, in denen die Rotationskörper geführt werden, sowie mit Mitteln zur axialen Rückführung der Rotationskörper um wenigstens eine dem Abstand zweier benachbarter Gewindenuten der Schraube entsprechende Strecke, wobei sich die Rotationskörper außer Eingriff mit dem Schraubengewinde befinden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel aus mindestens einer in das Gewinde der Mutter (2) in Achsenrichtung eingeschnittenen Nut (7) mit einer derartigen Tiefe, daß die Rotationskörper (3, 11,12) während des Passierens der Nut außer Eingriff mit dem Gewinde der Schraube (1) kommen, sowie aus an beiden Enden dieser Nut angeordneten Nocken (9) bestehen, welche die Rotationskörper während des Passierens der Nut in axialer Richtung innerhalb der Käfigöffnungen (5) verschieben.

2. Rollenschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskörper in an sich bekannter Weise Kugeln oder gerillte Rollen sind.

3. Rollenschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen des Käfigs in an sich bekannter Weise achsenparallele, gerade Schlitze sind.

4. Rollenschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrichtung der Käfigöffnungen gegen die Schraubenachse um einen Winkel geneigt ist, der wenigstens näherungsweise dem Steigungswinkel des Muttergewindes entspricht.

5. Rollenschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Gewindegänge der Schraube bzw. der Mutter ein Vielfaches der Anzahl der Gewindegänge der Mutter bzw. der Schraube ist.

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6. Rollenschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhen von Schrauben- und Muttergewinde gleich oder verschieden sind.

7. Rollenschraube nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Gewindegänge der Schraube das Produkt zweier ganzer Zahlen n{ und Jt₁" (einschließlich 1) ist, die Anzahl der gleichmäßig über den Umfang des Muttergewindes verteilten Längsnuten gleich H₁' ist, die axiale Verschiebung der Rotationskörper beim Passieren einer Nut gleich der Gewindeganghöhe dividiert durch Ti₁ ist und die in einer Längsnut mündenden abgeschnittenen Gewindeenden der Mutter um das «!"-fache des Abstandes zweier benachbarter Gewindenuten der Schraube gegeneinander versetzt sind.

8. Rollenschraube nach den Ansprüchen 1, 2 und 4 mit gerillten Rollen als Rotationskörpern, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Käfig-Öffnung mehrere kleinere Teilrollen in Längsrichtung aneinanderliegend angeordnet und die Achsen der Teilrollen gegeneinander verschwenkbar sind.

9. Rollenschraube nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilrollen an ihrer einen Stirnseite Zapfen und an der anderen Stirnseite eine zylindrische Aussparung besitzen,

die der Größe des Zapfens entspricht, und daß bei der Anordnung der Teilrollen innerhalb einer Käfigöffnung jeweils der Zapfen der einen Rolle in die Aussparung der Nachbarrolle hineinragt.

10. Rollenschraube nach den Ansprüchen 1 und 2 mit Kugeln als Rotationskörpern, dadurch gekennzeichnet, daß in die Käfigöffnungen ein frei in Längsrichtung dieser öffnungen verschiebbarer Abstandshalter für die Kugeln jeder Kugelreihe eingesetzt ist.

11. Rollenschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung eines Spiels zwei Mutterhälften axial gegeneinanderpreßbar angeordnet sind.

12. Rollenschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung eines Spiels die Mutter achsenparallel längs ihres Umfangs aufgeschnitten und durch Klemmorgane, vorzugsweise geeignete Überwurfmuttern, leicht zusammendrückbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 1129 791;
schweizerische Patentschrift Nr. 290 685;
USA.-Patentschriften Nr. 3 003 362, 2 770155, 924113.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen