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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schraubenspindelgetriebe, bestehend
aus einer Schraubenspindel mit Gewinderillen von kreisförmigem Querschnitt, einer
Mutter mit komplementären Gewinderillen, Kugeln, die in lückenloser Reihe in dem
durch die Gewinderillen von Schraubenspindel und Mutter gebildeten Kugellaufkanal
liegen, einer Axialnut in der Mutter und Einsatzstücken in der Axialnut, die Rückführkanäle
enthalten, durch welche die in den Gewinderillen laufenden Kugeln jeweils in die
vorherige Gewinderille zurückgeführt werden.
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Bei einem bekannten Getriebe dieser Art hat ein einziges Einsatzstück
mehrere Rückführkanäle, die zu der Schraubenspindel hin offen sind, so daß die Kugeln
auf ihrem Rückweg von einer Gewinderille zur vorausgehenden über die Scheitel der
Gewindegänge der Schraubenspindel rollen. Wahlweise können auch mehrere Einsätze
mit jeweils einem Rückführkanal vorgesehen werden, aber diese Einsätze haben denselben
Nachteil wie der einzelne Einsatz mit mehreren Kanälen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Rückführkanäle für die Kugeln
zu schaffen, die von den Gewindegängen der Schraubenspindel völlig getrennt und
daher einfacher herzustellen sind, da sie nicht unbedingt auf diese Gewindegänge
exakt abgestimmt sein müssen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einsätze
komplementäre Nutenabschnitte in ihren axial gegenüberliegenden Seiten aufweisen
und daß die Einsätze aneinanderliegend in der Axialnut derart angeordnet sind, daß
komplementäre Nutenabschnitte in angrenzenden Einsätzen gemeinsam jeweils einen
Rückführkanal bilden.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Einsätze aus einem Paar Endeinsätzen,
die fest an entgegengesetzten Enden in der Axialnut angebracht sind und aus mehreren
einzelnen mittleren Einsätzen bestehen, die zwischen den Endeinsätzen angeordnet
sind.
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Die Erfindung ist in der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung
näher erläutert. Darin zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt etwa entlang der Linie
1-1 in F i g. 2, der ein Schraubenspindelgetriebe zeigt, das mit den Kugelrückführkanälen
der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, F i g. 2 einen teilweise weggebrochenen
Querschnitt im wesentlichen entlang der Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 einen teilweise
weggebrochenen Längsschnitt im wesentlichen entlang der Linie 3-3 in F i g. 2, wobei
jedoch die Schraubenspindel entfernt wurde., um die Kugelrückführ-Einsätze zu zeigen,
die aneinanderstoßend in einer Axialnut angeordnet sind, die in der Mutter ausgeformt
ist, F i g. 4 einen vergrößerten Teilschnitt im wesentlichen entlang der Linie 4-4
in F i g. 2, der die Art und Weise zeigt, in der die Kugeln durch einen Rückführkanal
hindurchlaufen, der von angrenzenden komplementären Nutenabschnitten gebildet wird,
die in den Seiten eines Paares von aneinanderliegenden KugelrückführEinsätzen ausgeformt
sind, F i g. 5 eine Oberansicht eines Kugelrückführ-Einsatzes, die zeigt, woraus
der radiale innere Abschnitt des Einsatzes besteht, der in einer Mutter angeordnet
ist, F i g. 6 eine Seitenansicht des Kugelrückführ-Einsatzes, im wesentlichen in
Richtung der Pfeile 6-6 in F i g. 5 gesehen, F i g. 7 eine Endansicht des Kugelrückführ-Einsatzes,
im wesentlichen in Richtung der Pfeile 7-7 in F i g. 5 gesehen, F i g. 8 eine Oberansicht
eines Kugelrückführ-Endeinsatzes, der in dem Endabschnitt der Axialnut in der Mutter
angeordnet ist und nur in seiner einen Seite einen Nutenabschnitt aufweist, und
F i g. 9 eine Endansicht des Kugelrückführ-Endeinsatzes gemäß F i g. 8, im wesentlichen
in Richtung der Pfeile 9-9 in F i g. 8 gesehen.
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F i g. 1 zeigt eine Mutter 40, die an einem Ende einen mit Bohrungen
versehenen Flansch 42 zur Befestigung an einem Träger aufweist. Die Mutter 40 weist
Gewinderillen 44 auf, und eine Schraubenspindel 48 erstreckt sich axial durch die
Mutter 40
und weist komplementäre Gewinderillen 50 auf, die gemeinsam
mit den Gewinderillen 44 in der Mutter eine Vielzahl von schraubenförmigen Kugellaufkanälen
für Reihen von Kugeln 52 bilden, die die Schraubenspindel und die Mutter verbinden.
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Gemäß F i g. 2 und 3 ist eine Axialnut 54 in der Innenseite der Mutter
40 ausgeformt und erstreckt sich über deren gesamte Länge. Die AxiaInut 54 weist
eine Bodenwand 56 und gegenüberliegend angeordnete Seitenwände 58 und 60 auf, und
in der beschriebenen Ausführung sind in der Axialnut 54 sechs Kugelrückführ-Einsätze
angeordnet, um Rückführkanäle zu schaffen, die zusammen mit den von den Gewinderillen
44 und 50 gebildeten Kugellaufkanälen eine Vielzahl von geschlossenen Kreisen für
entsprechende Reihen von Kugeln 52 bilden.
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Es sind vier im wesentlichen gleiche mittlere Kugelrückführ-Einsätze
62a, 62b, 62c und 62d
und zusätzlich zwei im wesentlichen gleiche Endeinsätze
64 a und 64 b gezeigt, die an den entgegengesetzten Enden der Axialnut 54 angeordnet
sind. F i g. S bis 7 sind Einzelansichten des mittleren Einsatzes 62 b, und, wie
es dort gezeigt ist, weist der Einsatz eine konkave innere Fläche 66, ein Paar im
wesentlichen parallele gegenüberliegende Seiten 67 und 68 und ein Paar im wesentlichen
parallele Endwände 69 und 70 auf. Ein Nutenabschnitt 72 ist in der Seite 67 des
Einsatzes ausgeformt, und ein komplementärer Nutenabschnitt 74 ist in der gegenüberliegenden
Seite 68 ausgeformt. Die entsprechenden Tiefen der Nutenabschnitte 72 und 74 sind
am besten in F i g. 4 dargestellt, die auch zeigt, daß der angrenzende Einsatz
62 a einen Nutenabschnitt 74' hat, der im wesentlichen dem Nutenabschnitt
74 gleich ist. Weiterhin ist eine Längsseite 68' des Einsatzes 62 a neben, aber
geringfügig entfernt von der Seite 67 des Einsatzes 62 b gezeigt.
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Aus dem Obigen wird verständlich sein, daß alle Einsätze 62 a, 62
b, 62 c und 62 d im wesentlichen gleich sind, und wo zwei Einsätze, wie z. B. 62
a und 62 b, wie es in F i g. 4 gezeigt ist, nebeneinander angeordnet sind, bilden
der Nutenabschnitt 72 in dem Einsatz 62 b und der angrenzende Nuten-. abschnitt
74' in dem Einsatz 62 a gemeinsam einen Rückführkanal für eine Reihe von Kugeln
52. In jedem der Einsätze, wie z. B. im Einsatz 62 b, wo der Nutenabschnitt 72 an
einer Seite tiefer ist, ist der gegenüberliegende Nutenabschnitt 74 an der anderen
Seite von entsprechend geringerer Tiefe, so daß, wenn die Einsätze in Kombination
angeordnet sind, sie eine Vielzahl von Rückführkanälen bilden, die in ihrem Querschnitt
im wesentlichen konstant sind und einem Weg folgen, der eine etwas abgeflachte S-Form
aufweist.
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Gemäß F i g. 5 ist die konkave innere Fläche 66 an ihren vier Ecken
76, 77, 78 und 79 ausgespart, um die Endabschnitte der Nutenabschnitte 72 und 74
freizulegen und dadurch Öffnungen für die Kugeln 52 zu bilden, so daß sie in die
Rückführkanäle eintreten und sie verlassen können, wenn die Einsätze in der Axialnut
54 angeordnet sind. Wenn somit der Einsatz 62 a neben dem Einsatz 62 b angeordnet
ist, wie es in F i g. 3 gezeigt ist, arbeitet die ausgesparte Ecke 76 an dem Einsatz
62 b mit einer ausgesparten Ecke 78' an dem Einsatz 62 a zusammen, um eine Eintritts-
und Austrittsöffnung an einem Ende des Rückführkanals zu bilden, die zwischen diesen
Einsätzen gebildet wird, und die ausgesparte Ecke 77 an dem Einsatz 62 b arbeitet
mit einer ausgesparten Ecke 79' an dem Einsatz 62 a zusammen, um eine Eingangs-
und Ausgangsöffnung am entgegengesetzten Ende des Rückführkanals zu bilden. Eine
Seite 67 der konkaven inneren Fläche 66 des Einsatzes 62 b berührt etwa die angrenzende
Seite 68' der konkaven inneren Fläche 66' des Einsatzes 62 a, so daß der von diesen
Einsätzen begrenzte Rückführkanal im wesentlichen geschlossen ist, und die Kugeln
52 werden, wenn sie dort hindurchlaufen, auf diese Weise außer Berührung mit dem
dazwischenliegenden Scheitel an der Schraubenspindel 48 gehalten.
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F i g. 6 und 7 zeigen weiterhin eine flache Bodenwand 80 an dem Kugelrückführ-Einsatz
62 b, und diese Bodenwand 80 ist an ihren Enden 81 und 83 abgeschrägt. Wenn der
Einsatz in die Axialnut 54 in der Mutter 40 eingesetzt ist, ist er so angeordnet,
daß die Bodenwand 80 des Einsatzes an der Bodenwand 56 der Axialnut anliegt, und
auf diese Weise liegt die konkave innere Fläche 66 radial nach innen gegenüber der
Schraubenspindel 48. Aus F i g. 3 ist auch ersichtlich, daß die Kugelrückführ-Einsätze
in der Axialnut 54 so angeordnet sind, daß die Endwände 69 und 70 parallel zu den
Seitenwänden 58 und 60 der Axialnut liegen, so daß die Rückführkanäle, die von den
Einsätzen begrenzt werden, derart geneigt sind, daß sie die gegenüberliegenden Enden
von etwa einer Windung der Gewinderille 44 der Mutter verbinden und dadurch einen
geschlossenen Kreis für eine Reihe von Kugeln bilden. Beispielsweise verbindet der
von den Einsätzen 62 a und 62 b begrenzte Rückführkanal die Abschnitte 44 a und
44 b der Gewinderille 44 der Mutter, um einen geschlossenen Kreis zu schaffen, der
den Rückführkanal und etwas weniger als eine Windung der schraubenförmigen Gewinderille
44 umfaßt.
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Es wird also ein Rückführkanal zwischen jedem der zahlreichen Kugelrückführ-Einsätze
begrenzt, und jeder dieser Rückführkanäle arbeitet mit etwas weniger als einer Windung
der zugehörigen schraubenförmigen Gewinderille 44 der Mutter und der Gewinderille
50 der Schraubenspindel zusammen, um einen getrennten geschlossenen Kreis für eine
Reihe der Kugeln 52 zu bilden. Auf diese Weise ist die Mutter 40, wie sie in F i
g. 3 gezeigt ist, so ausgestattet, daß sie fünf unabhängige Reihen von Kugeln zum
Verbinden der Mutter mit der Schraubenspindel 48 vorsieht. Es wird bemerkt werden,
daß in der beschriebenen Ausführungsform die Endeinsätze 64 a und 64 b, während
sie untereinander im wesentlichen gleich sind, von anderer Konstruktion sind als
die mittleren Einsätze. Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, hat jeder der Endeinsätze
einen Nutenabschnitt, der nur in einer Seite ausgeformt ist, und sie sind etwas
länger als die mittleren Einsätze in Längsrichtung der Axialnut 54. Wenn es jedoch
erwünscht ist, ist es möglich, überall die mittleren Einsätze 62 zu verwenden, wobei
einer der Nutenabschnitte in den an den Enden der Axialnut angeordneten Einsätzen
unwirksam ist.
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Gemäß F i g. 1 und 3 ist der Endeinsatz 64 a in der Axialnut 54 an
deren einem Ende angeordnet und in seiner Lage mittels eines Stiftes 82 befestigt,
der sich durch den Einsatz und in die Wand der Mutter 40 hinein erstreckt. Freiraum
ist zwischen dem Stift 82 und der Wand der Mutter 40 vorgesehen, um dem Einsatz
64a die Möglichkeit zu
geben, axial und radial, wie vorher
beschrieben, zu schwimmen. Auf ähnliche Weise ist der Einsatz 64 b
am entgegengesetzten
Ende der Axialnut 54 angeordnet und darin mittels eines Stiftes 84 befestigt, der
sich durch den Einsatz und in die Wand der Mutter hinein erstreckt, wobei Freiraum
vorgesehen ist, um eine Bewegung des Stiftes in der Wand der Mutter zu ermöglichen.
Auf diese Weise sind die Endeinsätze 64 a und 64 b und die zahlreichen
mittleren Einsätze 62 a, 62 b, 62 c und 62 d nicht an der Mutter befestigt,
sondern etwas lose nebeneinander in der Axialnut 54 angeordnet. Weiterhin ist Freiraum
zwischen dem Außendurchmesser der Schraubenspindel 48 und den inneren Flächen 66
der Einsätze vorgesehen, um den letzteren die Möglichkeit zu geben, sowohl radial
als auch axial zu schwimmen. In dieser Hinsicht ist es wichtig, zu verstehen, daß,
wenn das Schraubenspindelgetriebe mit den Kugeln 52 gefüllt ist, die lose angeordneten
Einsätze 62 in der Axialnut 54 durch die Kugeln in den verschiedenen Rückführkanälen
festgehalten werden. Beispielsweise werden die Einsätze 62 beim Zusammenbauen einfach
in der Axialnut 54 in dicht aneinander angrenzender Beziehung angeordnet, und dann
können die Rückführkanäle, die zwischen den Einsätzen gebildet werden, mit den Kugeln
52 gefüllt werden. Die Kugeln selbst verhindern durch ihre Berührung mit den Einsätzen
an den Nutenabschnitten derselben, daß die Einsätze aus der Axialnut entfernt werden
können, und dieses Entfernen kann somit nur durchgeführt werden, nachdem die Kugeln
zuerst aus den Rückführkanälen entfernt worden sind.
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Die Einsätze 62 a, 62 b, 62 c und 62 d und die Endeinsätze
64 a und 64 b sind so bemessen, daß sie etwas lose in die Axialnut
54 hineinpassen, so daß sie geringe Bewegungen in axialer Richtung durchführen
können, d. h. in Richtung der Länge der Axialnut, und auch in radialer Richtung.
Wenn infolgedessen das Schraubenspindelgetriebe in Tätigkeit ist, können die Kugeln
52, wenn sie in die Rückführkanäle eintreten oder sie verlassen, durch Berührung
mit den Einsätzen diese veranlassen, sich geringfügig axial oder radial zu verschieben.
Auf diese Weise können die Einsätze automatisch bis zu einem begrenzten Ausmaß ausgerichtet
werden, um ihre Lage in LUbereinstimmung mit der Bewegung der Kugeln einzustellen
und dadurch ein Minimum an Widerstand gegen einen glatten Fluß der Kugeln durch
die Einsätze hindurch hervorrufen.
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Die Einsätze werden in der Axialnut durch die Kugeln selbst festgehalten
und können doch axial und radial durch die Kugeln verschoben werden, um sie auszurichten
und dadurch den Widerstand gegen einen glatten Fluß der Reihe von Kugeln auf ein
Minimum herabzusetzen. Das Getriebe ist ungewöhnlich einfach und billig herzustellen
und zusammenzubauen. Die Axialnut 54 kann in der Wand der Mutter durch einen einfachen
Räumvorgang hergestellt werden, und die Einsätze können durch einfache Formvorgänge
hergestellt werden. Die Notwendigkeit komplizierter Formvorgänge oder komplizierter
Bearbeitungsvorgänge zum Herstellen der Rückführkanäle wird durch die Konstruktion
der vorliegenden Erfindung ausgeschaltet. Das Getriebe kann zusammengesetzt werden
durch Anbringen der Endeinsätze 64 mittels der Stifte 82 und 84, Anordnen der mittleren
Einsätze in der Axialnut 54, Füllen der Rückführkanäle mit Kugeln 52 und anschließendes
Füllen der verschiedenen Kugellaufkanäle mit Kugeln, während die Schraubenspindel
48 relativ zu der Mutter gedreht wird. Außerdem hat jede Windung des Kugellaufkanals
ihren eigenen unabhängigen Rückführkanal, um einen geschlossenen Kreislauf zu bilden,
und die zahlreichen unabhängigen Reihen von Kugeln können in angrenzenden geschlossenen
Kreisen arbeiten, so daß die Schraubenspindel und die Mutter miteinander im wesentlichen
über ihre gesamte Länge zusammenarbeiten können.