DE1450764A1 - Rollmutter-Verstellwerk mit Vorschub-Spindel - Google Patents

Rollmutter-Verstellwerk mit Vorschub-Spindel

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DE1450764A1
DE1450764A1 DE19641450764 DE1450764A DE1450764A1 DE 1450764 A1 DE1450764 A1 DE 1450764A1 DE 19641450764 DE19641450764 DE 19641450764 DE 1450764 A DE1450764 A DE 1450764A DE 1450764 A1 DE1450764 A1 DE 1450764A1
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Germany
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spindle
nut
rolling nut
rolling
adjustment mechanism
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Application number
DE19641450764
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English (en)
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List Dipl-Ing Heinrich
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LIST DIPL ING HEINRICH
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LIST DIPL ING HEINRICH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/22Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2285Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with rings engaging the screw shaft with the inner perimeter, e.g. using inner rings of a ball bearing
    • F16H25/229Eccentric rings with their axis arranged substantially parallel to the screw shaft axis

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

  • Rollmutter-Verstellwerk mit Vorschub-Spindel ,In der Technik sind zahlreiche sogenannte Mutter-Spindeltriebe bekannt, die dazu dienen, eine rotierende Bewegung in eine untersetzte lineare Schubbewegung umzuwandeln. In den meisten Anwendungsfällen benügt man sich mit den bekannten Spindel-Ausführungen, die ein- oder mehrgängig sein könne: und mit Muttern, die zur Spindel im Material so abgestimmt sind, dann mög-lichst niedrige Gleitreibungsverluste auftreten. Im allgemeinen erhält die Spindel dabei über ihre ganze Länge eine Längs-Nut, in der sie mittels Führungssteinen so gelagert und geführt ist, dass sie keine Drehbewegung mitmachen kann.
  • Bei derartigen Stellwerks-Getrieben mit Spindel Wendet man auch im allge- meinen trapezförnige Gewinde-Zahnformen an, damit die Spindel in den Führungsbuchsen ebenfalls gut gleiten kann, was bei spitzer Gewindeform nicht der Fall sein würde.
  • Es gibt auch derartige Verstell-Getriebe, bei denen Mutter und Spindel .mittels loser Laufkugeln gegeneinander so gelagert sind, dass die glei-tenden Reibungen zu Wälzreibungen reduziert werden. Bei derartigen Aus- führungen muss die Gewindeform den Stahlkugeln angepasst sein und sowohl die Mutter als auch die Spindel müssen gehärtet und geschliffen sein. Eine besondere Schwierigkeit bietet dabei noch die Rückführung der Kugeln von der einen Spindelseite auf die andere durch einen besonderen Lauf-Kanal.
  • Es sind bei RS-acerikanischen Sonderkonstruktionen auch schon Mutter-Gewinde ohne ßangeteigung verwendet worden, deren Innen-Durchmesser grösser ist als der Aussen-Durchmesser der Spindel, und die durch elastische Verformung so mit der Spindel in Eingriff gebracht werden, dass bei de kreisenden Wandern dieser elastischen Verformung an der Mutter ein '.Vbraahub der Spindel erzeugt wird.
  • Zier Sinn dieser letztgaannten Anordnung ist vor allen Dingen der, dass man den genssen Antrieb auf diese Weise durch eine elastische, rohrartige Wand hindurahgreifen lassen kann, wobei Innen- und Aussenraum absolut r*aunmdicht getrennt eind. .Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Gewinde-Mutter mit der Gewinde- steigung Null auf einer eingängigen Spindel mit entsprechender Gewindesteigung durch Taumelantrieb zum Abrollen gebracht und dabei in axialer Richtung abgestützt, wodurch ein linearer Vorschub-Antrieb der Spindel zustande kommt. Es sei hier gleich bemerkt, dass selbstverständlich auch die Roll-Mutter das Gewinde mit Steigung besitzen kann, und die Spindel dann entsprechend steigungslos sein muss.
  • Der Taumelantrieb kann sowohl ein zwangläufiger (formschlüssiger), als auch ein kraftschlüssiger Antrieb sein. Bei ersterem wird die Mutter so geführt, dass der Eingriff genau fixiert ist, und dass sie niemals und unter keinen Umständen ausser Eingriff kommen kann. Bei letzterem wird die Mutter jeweils durch eine definierte Kraft in Eingriff gedrückt und kann unter ungünstigen Umständen aus dem Eingriff herausspringen.
  • Die Roll-Mutter wird erfindungsgemäss in Wälzlagern derart gelagert, dass sowohl die radialen Eingriffskräfte wälzend aufgenommen werden, als auch ganz besonders die@axialen Reaktionskräfte des Spindel-Vorschubs. Dadurch wird aber auch schon erreicht, dass alle auftretenden Gleit-Verschiebungen durch Wälzelemente übertragen werden, so dass der Wirkungsgrad eines solchen Getriebes sehr hoch liegt. Ein Aussenring, der die wälzgelagerte Roll-Mutter umschliesst, wird taumelnd angetrieben und bringt die Roll-Mutter in formschlüssigen kreisenden Eingriff mit der Vorschub-Spindel. Dieser Aussenring ist so gelagert, dass er sich antrieb seätig auf ein kräftiges Radiallager (Doppellager, Rollenlager) stützt, während die axialen Kräfte über ein auf der anderen Seite des Ringes liegendes Axial-Radial-Zager direkt auf das Gehäuse wirken.
  • Der taumelnd angetriebene Aussenring kann aber auch durch achsparallele elastische Glieder gegen Zug und Druck abgestützt.werden, so dass hierbei weder gleitende noch rollende Reibungen in axialer Richtung entstehen. Als elastische Glieder kommen insbesondere Stahldrähte oder Stangen in Frage, die dem Trägerring der Rollmutter eine gewisse Auslenkung in Querrichtung zur Spindel erlauben, In der Regel wird man mit drei Gliedern auskommen. Diese elastische,auf Stoss und Zug unnahhgiebige Aufhängung vermeidet jede Reibung unter den Anpressdrucken der Hauptkräfte. Um den Trägerring dar Roll-Mutter, der mit seiner elastischen Aufhängung auch in Drehrichtung ausweichen und flattern kann, gegen diese unerwünschte Bewegung zu schützen, kann man ihn mit einer Zahnscheibe oder mit Rollen am äusseren Umfang versehen, die in eine entsprechende Gegenverzahnung am Gehäuse in zyklischer,@olge eintauchen und damit ein Mitdrehen verhindern. Hierfür genügen@iÄ allgemeinen drei Zähne oder Rollen am Umfang.
  • Die Spindel kariii auch, wie bei anderen Spindeltrieben, gegen Verdrehung gesichert werden. Dies ist aber nicht Bedingung, da durch die abrollende Mutter keine grösseren Drehmonente auf die Spindel übertragen werden# Es würde also genügen, die Spindel an der $raftabgabestelle so zu befestigen, dass sie sich in grösserem Bereich nicht verdrehen kann. Als Gewindeform wird man hierbei auch die Trapezform bevorzugen, da die Spindel auf beiden Seiten der Roll-Mutter gut geführt sein muss.
  • Bei Mutter-Spindel-Verstellgetrieben der üblichen Bauarten hat man in der Regel mit recht schlechten Wirkungsgraden zu rechnen, da die gleitend reibende Mutter mit der vollen Verstellkraft axial an die Flanken des Spindelgewindes angedrückt wird. Aus diesem Grunde hat man in begrenztem Umfang die anfangs erwähnten kugelgelagerten Mutter-Spindeltriebe ent-wickelt, die aber für den Normalfall zu teuer werden.
  • Die durch die Erfindung skizzierte Lösung ist einfach genug, um mit den einfachen Mutter-Spindeltrieben konkurrieren zu können, ist aber im Wirkungsgrad ungleich besser. Die Wirkungsgrade werden von den üblichen 20 bis 40% auf ca. 80 bis 9096 erhöht. Das bedeutet, dass man in der Antriebsmotorstärke etwa auf die Hälfte (oder weniger) heruntergehen kann, um denselben Effekt zu erzielen, und dass man das ganze Gerät entsprechend kleiner bauen kann. Zeichnungsbeschreibung: Fig. 1 zeigt ein solches Rollmutter-Verstellwerk mit Vorachubspindel. Ein aussenliegendes Ritzel (1) treibt hierbei den Zahnkranz (2) des taumelnden Aussenringes (3) an. Dieser Aussenring stützt sich antriebe-., seitig auf ein Rollenlager (6); die axialen*Kräfte werden über ein Axial-Radial-Lager (7) direkt vom Gehäuse aufgenommen. Der Aussenring besteht aus zwei Hälften, zwischen denen die Rollmutter (4) in einem weiteren Axial-Radial-Lager (8) geführt wird. Die Rollmutter steht mit der Vorschub-"'zndel (5), die beidseitig in.Lagerhülsen (9) geführt ist, in kreisendem Eingriff.
  • In Fig. 2 ist eine Ausführung dargestellt, bei der in an sich bekannter Weise die Vorschubspindel (5) durch die Motorhohlwelle (1) eines Elektromotors hindurchgreift. Der taumelnde Aussenring (3) sitzt hierbei direkt auf dieser Hohlwelle und bringt wiederum die Rollmutter (4) in kreisenden Eingriff mit der Vorschubspindel, Bei dieser Konstruktion kann die Funktion des bei Fig. 1 beschriebenen Rollenlagers von den beiden Motorlagern (6) des Elektromators übernommen werden, wobei ein Lager eingespart werden kann. Fig. 3 zeigt schliesslich eine Variante, bei der der taumelnde Aussenring (3) durch drei elastische Stahlstäbe- (7) in axialer Richtung abgestützt ist. Der Antrieb erfolgt auch hierbei durch ein aussenliegendes Ritzel (1) auf .den Zahnkranz (2) eines Exzenterringes. Die radialen Kräfte werden von einem Doppellager (6) aufgenommen. Der Aussenring (3) ist bei dieser Ausführung an seinem äusseren Umfang mit drei Rollen (10) versehen, die in eine entsprechende Gegenverzahnung im Gehäuse in zyklischer Folge eintauchen und damit ein Mitdrehen oder Flattern des Aussenringes verhindern,-In Fig. 3 ist ausserdem eine Gewindeform dagestellt, wie sie bei der erfindungsgemässen Rollmutter (4) und Vorschubspindel (5) verwendet werden kann. In der Zeichnung ist gezeigt, dass die Rollmutter (4) einlIs.teigungsloses Gewinde" besitzt, während das Gewinde der Vorschubspindel (5) eine. entsprechende Steigung aufweist.

Claims (1)

  1. Patentansprüche 1) Rollmutter-Verstellwerk mit Vorschub-Spindel, dadurch gekennzeichnet, .dass auf einer eingängigen Spindel mit entsprechender Steigung eine Mutter mit kongruenter Gewindefora, aber grösserem Innendurchmesser mit der Gewindeateigmirg Null durch radialen Taumelantrieb zum Abrollen gebracht wird, wodurch pro Abroll-üalauf ein Vorschub der Spindel um das Maae der Steigung zustande kommt. 2) Rollmutter-Verstellwerk gemäss 1), dadurch gekennzeichnet, dass die tauaelangetriebene Gewinde-Mutter mit der Gewindesteigung Null in Wälzlagern derart gelagert ist, dass insbesondere auch die hohen Axial.: Rückdruckkräfte aufgenommen werden. -3) Rollmutter-Verstellwerk gemäss 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, dass der Taumelring, der über Wälzlager die Roll-Mutter trägt, durch elasti- sche Glieder (insbesondere Stahldrähte) gegen das Gehäuse so abgestützt ist, dass die hohen äxialkräfte von diesen elastischen Gliedern aufgenommen werden, ohne dass die Taumelbewegung wesentliche Verluste (insbesondere Reibungsverluste) erleidet. 4) Rollmutter-Verstellwerk gemäss 1) bis 3), dadurch gekennzeichnet, dass der Taumelantrieb selbst insbesondere durch einen direkten elektromagnetischen - die schnelle Rotation vermeidenden ## Antrieb erfolgt.
DE19641450764 1964-08-29 1964-08-29 Rollmutter-Verstellwerk mit Vorschub-Spindel Pending DE1450764A1 (de)

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DE (1) DE1450764A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0122596A1 (de) * 1983-04-11 1984-10-24 Klaus Betzing Wälzringspindeltrieb
DE102007009626A1 (de) * 2007-03-03 2008-09-04 Tirron-Elektronik Gmbh Linearantrieb mit einer Gewindespindel und einer Wälzlagermutter
DE102016206574B3 (de) * 2016-04-19 2017-10-05 Zf Friedrichshafen Ag Spindelantrieb und Aktuator mit Spindelantrieb
DE102016206576B3 (de) * 2016-04-19 2017-10-12 Zf Friedrichshafen Ag Spindelantrieb und Aktuator mit Spindelantrieb

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