DE1951080B2 - Selbsthemmende spindel-mutteranordnung fuer eine motorische verstellvorrichtung - Google Patents

Description

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ί kräfte langsamer abgebremst werden und somit ein ment, wobei bekanntlich ein normaler Drehstrommo-

Xi Verklemmen zwischen Spindel und Mutter verhin- tor keine volle Umdrehung benötigt, um bereits seine

t dert wird. Es ist leicht einzusehen, daß der Feder- normale Drehzahl zu erreichen.

£ weg, der notwendig ist, um eine Verklemmung zu Ein Festlaufen zwischen Spindel und Mutter ist

-? verhindern, verhältnismäßig groß sein muß. Ist er 5 auf diese Art und Weise vollkommen verhindert und

ί nämlich nur kurz, dann wird sogar das Verklemmen die bisher hierzu erforderliche federnde Lagerung

begünstigt und das Lösen der Mutter von der Spindel mit all ihren Nachteilen vermieden. Gleichzeitig

erschwert, da dann die Federung ähnlich wirkt wie bleibt das Schwungmomeut bei plötzlicher Abbrem-

£' eine Federsicherung zwischen einer Schraube und sung erhalten und kann als zusätzliche Schließkratt,

A Mutter. io falls dies erwünscht ist, ausgenutzt werden.

Es ist außerdem bekannt, die federnde Lagerung Um ein unerwünschtes Schwungmoment bei plotz-

f in Längsrichtung mit zusätzlicher Reibung zu verse- Hcher Abbremsung zu vermindern, sind im übrigen

t hen, so daß ein Zurückfedern vermieden wird und nach dem Stand der Technik andere Möglichkeiten

ϊ gleichzeitig durch die zusätzliche Reibung ein Teil bekannt, welche keine längsverschiebliche Federung

f des Schwungmomentes der Spindel-Mutteranordnung 15 mit zusätzlicher Reibung und aufwendigem Platzbe-

aufgezehrt und damit der Federweg verringert wird. darf erfordern. Man kann beispielsweise einun Dreh-

In allen Fällen, in denen jedoch das Schwungmo- strommotor im Augenblick des Abschaliens mit

Ϊ ment der Spindel-Mutteranordnun£ bei plötzlicher Gleichstrom beschicken und ihn vorzeitig abbremsen.

* Abbremsung ais zusätzliche Schließkraft erwünscht Ebenso sind Wirbelstrombremsen bekannt, die die

ist, i*t diese Zusatzreibung von Nachteil. 20 Stillsetzzeit des Motors und damit auch seine

';. Die federnd längsverschiebliche Lagerung von Schwungmassen begrenzen.

Muiiti «-der Spindel ist außerdem aufwendig und bc- In seilerei Ausgestaltung der Erfindung werden dintM eine größere Baulänge der Verstellvorrichtung. als reibungsarme unelastische Verbindungselemente Fin weiterer Nachteil der federnden Lagerung in zwischen Mutter und Muttergehäuse Wälzlager, ms-Lati_tsrichtung ist die beeinträchtigte Positionierungs- 25 besondere Kugellager, verwendet. Genauigkeit. Ein weicher Anschlag des Bolzens nach einer beim Bewußtsein der vorgenannten Nachteile liegt grenzten Drehbewegung der Mutter wird entspreder hrfindung die Aufgabe zugrunde, insbesondere chend einer anderen Ausführungsform dadurch erdie lästigen Klemmwirkungen an selbsthenanenden zielt, daß der Bolzen auf der Mutter einen federnden Spindel-Mutteranordnungen motorischer Verstellvor- 30 Belag besitzt.

richtungen zu beseitigen und eine kostenunaufwen- Entsprechend einer anderen Ausführungsform der

dige Vorrichtung zu schaffen, die außerdem einen Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß

einfachen und daher betriebssicheren Aufbau besitzt. zwischen dem die Mutter aufnehmenden Mutterge-

Entsprechend der Erfindung wird diese Aufgabe da- häuse und den die Mutter abstützenden reibungsar-

durch gelöst, daß die entweder vom Motor oder von 35 men unelastischen Verbindungselementen beidseitig

der Spindel angetriebene Mutter die Axialkräfte für eine vorgespannte Tellerfeder angeordnet ist, deren

die Schub-Zugbewegung über reibungsarme unelasti- Vorspannung so groß bestimmt ist, daß sie für die

sehe Verbindungselemente auf ein die Mutter auf- von der Verstellvorrichtung ausgeübten Kräfte keine

nehmendes Muttergehäu&e überträgt, wobei die wesentliche federnde Wirkung hat. Die Tellerfedern

durch die Reibung zwischen Spindel und Mutter vor- 4» sind demnach derart vorgespannt bzw. ausgelegt, daß

handene Umfangskraft durch einen Bolzen in der wesentlich größere, die Kräfte des Antriebsmotor

Mutter auf das Muttergehäuse übertragen wird, wo- übersteigende, äußere Kräfte abgefangen werden

bei das Muttergehäuse eine Ausnehmung für den können, so daß die Verstellvorrichtung, insbesondere

Bolzen besitzt, die eine begrenzte Drehbewegung der bei starken, schlagartigen äußeren Belastungen, kei-Mutter zuläßt, und wobei das Muttergehäuse entwe- 45 nen Schaden nimmt. In den Fällen, in denen eine

der mit dem antreibenden Motor oder mit einem derartige äußere Belastung nicht zu erwarten ist,

Schub-Zugrohr starr verbunden ist. können derartige Tellerfedern selbstverständlich ent-

Kommt bei der erfindungsgemäßen Verstellvor- fallen. . richtung die Längsbewegung der Spindel-Mutteran- Die Erfindung wird nunmehr an zwei Ausfunordnung an einem festen Anschlag zu plötzlichem 50 rungsbeispielen an Hand von Zeichnungen näher erStillstand, dann tritt keine Verklemmung zwischen läutert, und zwar zeigt · ■ a · u Spindel und Mutter mehr auf, da die reibungsarmen F i g. 1 eine Verstellvorrichtung, teils in Ansicht, unelastischen Verbindungselemente zwischen Mutter teils im Längsschnitt, nach einer ersten Ausfunrungs- und Muttergehäuse eine Verklemmung auch dann form. . verhindern, wenn sich das Muttergehäuse in Achs- 55 Fi g. 2 eine Verstellvorrichtung in einer der Hg. 1 richtung durch seitliche Kräfte oder durch herstel- entsprechenden Wiedergabe gemäß einem zweiten lungsbedingte Toleranzen versetzt. Sollte bei einer Ausführungsbeispiel,

sehr geringen Spindelsteigung und einem unverhält- Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Vorrichtungen

nismäßig großen gegenseitigen Versatz zwischen Spin- in einem größeren Maßstabe, und del und Muttergehäuse bei plötzlicher Abbremsung 60 F i g. 4 eine Stirnansicht hierzu,

trotzdem ein gewisses Festlaufen der Mutter erfol- Die F i g. 1 stellt eine elektromotorische Verstell-

gen, dann kann bei der Umsteuerung der Bewegungs- vorrichtung dar, in der eine von einem Elektromo-

richtung die Mutter sich um einen bestimmten Win- tor 2 in Umdrehung versetzte Mutter 8 eine gegen

kel drehen und durch die eingeleitete Bewegung ge- Verdrehung gesicherte Spindel 4 in Längsbewegung gen den Anschlag des Muttergehäuses die Verklem- 65 versetzt. Bei dieser Anordnung sitzt der Rotor des

mung zwischen Spindel und Mutter lösen. Dieses ge- Elektromotors 2 auf einer hohlen Rotorwelle 3 die in

schieht beispielsweise durch das während des Hoch- einem Gehäuse 1 durch Nadellager 11 und Z.ug-

laufens eines Elektromotors erzeugte Schwungmo- Drucklager 5 unverschieblich gelagert ist, wobei die

hohle Rotorwelle 3 mit einem rotationssymmetrisch, Mutterseite ist eine Tellerfeder 13 vorgesehen, die topfförmig ausgebildeten Körper 6 verschweißt ist. eine Vorspannung des Nadellagers 9 ermöglicht und Der Körper 6 dient zur Aufnahme eines Mutterge- gleichzeitig den Schutz der Lager 9 gegen äußere häuses 7 mit Flansch 7 a, wie in F i g. 3 gesondert mögliche Schläge auf die Schubeinheit darstellt. Eine dargestellt ist. In diesem Muttergehäuse 7 und Ta be- 5 weitere Tellerfeder 13 ist ebenfalls auf der anderen findet sich die Mutter 8, die beidseitig durch Wälzla- Seite der Mutter 8 anzubringen.
ger9 — im dargestellten Fall als Nadellager ausge- Besonders herausgestellt werden soll, daß diese

bildet — gehalten wird. Tellerfeder 13 in F i g. 3 nicht als Federung für die

Die Übertragung der Drehbewegung des Körpers 6 Mutter-Spindel-Anordnung dienen soll, sondern derauf das Muttergehäuse 7 und 7 α erfolgt über den io artig vorgespannt ist, daß sie nur noch äußere, noch Flansch 7 a. Die Übertragung der Drehbewegung des größere Kräfte federnd abfangen kann, als sie von Muttergehäuses 7 und 7 α auf die Mutter 8 und damit dem Motor über die Schraubenspindel erzeugt werderen Mitnahme geschieht über einen in der Mutter den kann. In den Fällen, in denen dieser Schutz geangebrachten Anschlag 10, der in einer Ausnehmung gen äußere Schläge nicht erforderlich ist, genügt die des Muttergehäuses 7 und la sitzt. 15 Ausbildung ohne Tellerfedern, wie sie auf der rech-

Ein Bund 12 am Ende der Spindel 4 bildet den ten Seite der Mutter 8 dargestellt ist.
Anschlag gegen das Gehäuse 1 und begrenzt die Ein Bolzen 10 ist mit Gewinde versehen und in die

Längsbewegung der Spindel 4 in Ausfahrrichtung. Mutter 8 eingeschraubt. Auf der linken Seite ist dar-Die "Anschlagbegrenzung in der Einfahrrichtung wird gestellt, daß der Bolzen 10 lediglich geringes Spiel in durch einen normalerweise ohnehin notwendigen Ga- ao Axial- und Umfangsrichtung der Mutter 8 besitzt belkopf am anderen Spindelende bewirkt, der eben- (s. auch Fig. 4). Auf der rechten Seite ist ein auf dem falls gegen das Gehäuse 1 anläuft, aber nicht beson- Bolzen 10 sitzender Gummimetallkörper 14 dargeders dargestellt ist. stellt, der zugleich einen etwas größeren Umfangs-

Ebenfalls nicht dargestellt ist die Abschaltung des winkel durchlaufen kann, ehe er an die Ausnehmung Motors, wenn die Spindel 4 gegen ihre Anschläge 25 im Gehäuse 7 anschlägt.

läuft. Diese Abschaltung kann entsprechend dem Es ist bei Betrachtung der F i g. 1 ersichtlich, daß

Stande der Technik drehzahlabhängig erfolgen, in- es nicht unbedingt notwendig ist, ein topfförmiges dem der Motor abgeschaltet wird, weil seine Dreh- Muttergehäuse7 und Ta zu verwenden, sondern es zahl plötzlich absinkt. Es ist aber auch möglich, die ist auch möglich, die Mutter 8 direkt in dem GeAbschaltung durch den plötzlichen Stromanstieg des 30 häuse 6 zu lagern. Das Muttergehäuse 7 und 7 α wird Motors vorzunehmen. Weiterhin ist es auch möglich, deswegen bevorzugt, weil es eine leichte auch für den einen Motor zu verwenden, der als Stillstandsmotor Nichtfachmann mögliche Auswechslung der Mutter ausgebildet ist, und daher nicht abgeschaltet werden samt Kugellager gestattet. Die Ausbildung des Flanmuß, wenn die Spindel 4 gegen die Anschläge läuft. sches 7 α gemäß F i g. 3 gestattet die Verwendung

In F i g. 2 ist eine Verstellvorrichtung dargestellt, 35 dieses aus dem Körper 7 und Flansch 7 α gebildeten bei der die über den Elektromotor 2 in Umdrehung Muttergehäuses für beide Arten der Verstellvorrichversetzte Spindel 3 α die gegen Drehung gesicherte tungen, wie sie in F i g. 1 und 2 gezeigt werden, wo-Mutter 8 in axialer Richtung bewegt. Die Spindel 3 a bei der Verdrehungsschutz der Verstellvorrichtung ist mit der Hohlwelle 3 des Rotors fest verbunden gemäß F i g. 2 für das Schub-Zugrohr 4 α in einfach- und mit dieser gemeinsam durch das Nadellager 11 40 ster Weise erreicht wird, wenn die äußeren Bohrun- und das Drucklager5 axial gesichert Der rotations- gen im Flansch Ta. in denen die Schrauben 16 nicht symmetrische, topfförmige Körper 6, der in der mehr benötigt werden, dazu dienen, den Verdre-F i g. 1 das Muttergehäuse 7 und 7 α aufnimmt, be- hungsschutz herzustellen, indem sie in bekanntei steht in F i g. 2 nur noch aus dem Bund 6 α, der Weise auf Bolzen gleiten, die in dem Gehäuse 1 befe· ebenfalls mit dem Rohr 3 verschweißt ist und dazu 45 stigtsind.

dient, das Drucklager S aufzunehmen. Das Mutterge- Außer den in F i g. 1 und 2 dargestellten Verstell-

häuse 7 und 7 α ist mit einem Schub-Zugrohr 4 α ver- vorrichtungen mit eingebautem Elektromotor unc schraubt. Die Drehsicherung des Schub-Zugrohres ist mit schiebender bzw. ziehender Spindel oder schienicht dargestellt. bender bzw. ziehender Mutter lassen sich noch vie·

Die Begrenzung der Schub-Zugbewegung erfolgt 50 lerlei andere Ausführungsformen verwirklichen, in· in diesem Falle einerseits durch den Anschlag des dem beispielsweise der rotationssymmetrische Kör Schubrohrflansches mit den Schraubenköpfen gegen per 6, statt eines Rohres 3 eine Kupplang trägt, ai die Innenseite des Gehäuses 1 and andererseits durch die ein genormter Elektromotor angekoppelt werdei den ebenfalls nicht angedeuteten Gabelkopf am Ende kann. Statt eines Elektromotors kann dann auch eil des Schub-Zugrohres 4 c, der gegen die Außenseite 55 hydraulischer oder pneumatischer Motor verwende des Gehäuses 1 anläuft werden.

Die Fig.3 zeigt das aus den Teilen7 und Ta ge- In weiterer Ausbildung der erfindungsgemäßei

bildete Muttergehäuse 7 und Ta und die Anordnimg Vorrichtung ist es auch möglich, die Nadellagerί der Mutter 8. Die gestrichelt angedeuteten Teile auf durch andere Elemente zu ersetzen, die Axialkräft« der linken Seite der Fig.3 gehören zn der Aasbil- 60 ebenfalls mit geringer Reibung übertragen könnet dung der Verstellvorrichtung nach Fig. 1 and auf und daher gleichzeitig einen Reibungsschluß zwi der rechten Seite angedeutet zur Ausbildung der Ver- sehen Mutter and dem sie aufnehmenden Mutterge stellvorrichtangnachFig.2. häuse auch dann verhindern, wenn seitliche Kraft«

Das rotationssymmetrische, topfförmige Mutterge- auftreten, die durch Hersteilangstoleranzeu beding Mose? and la nimmt die Matter8 auf and bildet €5 sind oder von außen auf den schiebenden bzw. zie als Abschluß den Flansch la, der durch eine ent- faenden Teil wirksam werden. Ein solches Elemen sprechende Eindrehung eine Zentrierung des Kör- könnte beispielsweise durch einen Flüssigkeitsring ai pers7 mit dem Flansch la ergibt Auf der linken Stelle der Nadellager 9 gebildet werden, der bei ho

hen Drehzahlen aus dem öl entsteht, das zur Schmierung zwischen Spindel und Mutter dient.

Es ist außerdem möglich, an Stelle der Nadellager 9 den Anschlag 10, statt mit der Gummimetallverbindung 14 mit dem Nadellager zu versehen,

wenn nur kleinere Verstellkräfte benötigt werden. Das Nadellager übernimmt dann an Stelle der Gummimetallverbindung 14 den Anschlag gegen das Muttergehäuse? und la, ohne dabei einen Reibungsschluß herzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 anzutreiben oder aber mit hohen bpindelsteigungen Patentansprüche: zuarbeiten.

1. Selbsthemmende Spindel-Mutteranordnung Arbeitet man mit hoben Spindelsteigungen, dann für eine motorische Verstellvorrichtung mit wächst der Wirkungsgrad zwischen Spindel und Muteinem umsteuerbaren Motor, insbesondere einem 5 ter und es ist nach Ausführung der Längsbewegung Elektromotor, der unmittelbar oder über ein Ge- erforderlich, Spindel oder Mutter durch eine aisätztriebe die in beiden Richtungen selbsthemmende liehe Bremse in der erreichten Stellung festzuhalten, Spindel-Mutteranordnung entsprechend niedriger um ein Weiterlaufen der Spindel oder Mutter zu verGewindesteigung antreibt, wobei entweder die hindern.

Spindel oder die Mutter eine schiebende bzw. zie- io Bei nicht zur eingangs genannten Gattung zählenhende Bewegung ausübt, dadurch gekenn- den Kugelumlauf-Gewindespindeln wird bekanntlich zeichnet, daß die entweder vom Motor (2) ein sehr hoher Wirkungsgrad und eine sehr niedrige oder von der Spindel (3 α) angetriebene Mutter Reibung zwischen Spindel und Mutter erzielt Insbe-(8) die Axialkräfte für die Schub-Zugbewegung sondere wegen ihres Leichtlaufs benötigen derartige über reibungsarme unelastische Verbindungsele- 15 Kugelumlauf-Gewindespindeln eine Bremse, welche mente auf ein die Mutter aufnehmendes Mutter- beispielsweise bei schwebender Last einen unbeabgehäuse (7, Ta) überträgt, wobei die durch die sichtigten Rücklauf der Spindel verhindert und die Reibung zwischen Spindel (3 a bzw. 4) und Mut- Vorrichtung in der gegebenen Position arretiert. Bei ter (8) vorhandene Umfangskraft durch einen angetriebener Spindel ist im Falle einer derartigen Bolzen (10) in der Mutter (8) auf das Mufterge- so bekannten Kugelumlauf-Gewindespindel der Mutter häuse (7, 7 a) übertragen wird, wobei das Mutter- eine begrenzte Drehbewegung gestattet, und zwar zu gehäuse (7, 7 a) eine Ausnehmung für den Bolzen dem Zweck, einen Sperrmechanismus in Gang zu set-(10) besitzt, die eine begrenzte Drehbewegung zen, der die Kugeln des Kugelumlaufs an einem under Mutter (8) zuläßt, und wobei das Mutterge- beabsichtigten freien Rücklaufen hindert, weil die häuse (7, 7 a) entweder mit dem antreibenden as Mutter ansonsten eine unbeabsichtigte Rückwärtsbe-Motor (2, 3,6) oder mit einem Schub-Zugrohr wegung ausführen würde. Damit die Mutter zur Ver-(4 a) starr verbunden ist. hinderung einer ungewollten Rückwärtsbewegung

2. Selbsthemmende Spindel-Mutteranordnung den Sperrmechanismus überhaupt aktivieren kann, nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß muß die Mutter eine leichtgängige, begrenzte Anals reibungsarme unelastische Verbindungsele- 30 fangsdrehung vollführen können. Um dieses zu ermente zwischen Mutter (8) und Muttergehäuse möglichen, sind an den beiden Stirnseiten der Mutter (7, 7 a) Wälzlager (9), insbesondere Kugellager, Kugellager erforderlich und vorgesehen,
verwendet werden. Bei Vorrichtungen der eingangs geschilderten Gat-

3. Selbsthemmende Spindel-Mutteranordnung tung hingegen ist die Spindelsteigung so gering gehalnach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge- 35 ten, daß zwischen Spindel und Mutter infolge der kennzeichnet, daß der Bolzen (10) auf der Mutter Reibung Selbsthemmung besteht, wenn Mutter oder einen federnden Belag (14) besitzt. Spindel nicht mehr angetrieben werden. Die anson-

4. Selbsthemmende Spindel-Mutteranordnung sten notwendigen Bremsen können demnach bei dienach Anspruch 1 oder einem der folgenden, da- sen Vorrichtungen entfallen. Wie die Erfahrung bedurch gekennzeichnet, daß zwischen dem die 40 wiesen hat, besitzen derartige selbsthemmende Mutter (8) aufnehmenden Muttergehäuse (7, 7 α) Schraubenspindelgetriebe eine genügend hohe Le- und den die Mutter (8) abstützenden reibungsar- bensdauer, so daß durch Fortfall der Bremsen diese men unelastischen Verbindungselementen (9) Geräte preiswerter zu erstellen sind und weniger stöbeidseitig eine vorgespannte Tellerfeder (13) an- rungsanfällig arbeiten.

geordnet ist, deren Vorspannung so groß be- 45 Wenn diese Verstellvorrichtungen mit niedriger stimmt ist, daß sie für die von der Verstellvor- Spindelsteigung und Selbsthemmung zwischen Spinrichtung ausgeübten Kräfte keine wesentliche fe- del und Mutter hohe Vorschubgeschwindigkeiten erdernde Wirkung hat. reichen sollen, dann ist hierzu eine hohe Antriebs-

drehzahl erforderlich.

50 Es ist leicht einzusehen, daß diese hohen Antriebs-

Die Erfindung betrifft eine selbsthemmende Spin- drehzahlen ein hohes Schwungmoment der umlau-

del-Mutteranordnung für eine motorische Verstell- fenden Teile ergeben. Läuft der schiebende Teil nach

vorrichtung mit einem umsteuerbaren Motor, insbe- Ausführung der Verstellbewegung gegen einen festen

sondere einem Elektromotor, der unmittelbar oder Anschlag, dann führt dieses Schwungmoment, das

über ein Getriebe die in beiden Richtungen selbst- 55 unmittelbar zum Stillstand gebracht wird, sehr häufig

hemmende Spindel-Mutteranordnung entsprechend zu einer Verklemmung zwischen Spindel und Mutter,

niedriger Gewindesteigung antreibt, wobei entweder Diese Verklemmung entsteht durch nie ganz ver-

die Spindel oder die Mutter eine schiebende bzw. zie- meidbare Herstellungstoleranzen, die dazu führen,

hende Bewegung ausübt. daß Spindel und Mutter sich infolge dieser Toleran-

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Gattung wird 60 zen gegenseitig versetzen, also nicht achsparallel blei-

entweder die Spindel in Drehung versetzt, so daß die ben. Ferner können von außen auf den schiebenden

gegen Drehung gehinderte Mutter eine Längsbewe- Teil wirkende Seitenkräfte zu einer Verklemmung

gung ausführt, oder aber die Mutter wird in Drehung führen. Erfahrungsgemäß ist diese Verklemmung

versetzt, so daß die gegen Drehung gesicherte Spin- zwischen Spindel und Mutter oft so groß, daß ein

del die Längsbewegung ausführt. 65 Wiederanfahren meistens nicht möglich ist.

Um bei diesen Vorrichtungen große Vorschubge- Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt,

schwindigkeiten zu erreichen, ist es erforderlich, ent- die Mutter oder die Spindel in Längsrichtung federnd

weder Spindel oder Mutter mit hohen Drehzahlen zu lagern, so daß die Schwungmassen über Feder-