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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.