DE19652181A1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung - Google Patents
Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige BewegungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung
in eine geradlinige Bewegung, mit einer Gewindespindel, einer diese mit
Abstand konzentrisch umgebenden Mutter und einer Anzahl in dem Abstand
angeordneter Wälzkörper, die sich sowohl an dem Laufrillen bildenden Außen
gewinde der Gewindespindel als auch an dem entsprechenden, Laufrillen
bildenden Innengewinde der Mutter abwälzen und von einem Käfig geführt
sind, der in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander angeordnete schlitz
förmige Taschen zur Aufnahme der Wälzkörper aufweist, wobei jeder Wälzkör
per während einer Umdrehung der Gewindespindel im Verhältnis zu der Mutter
innerhalb des Käfigs um das Steigungsmaß des Gewindes axial verschieblich
und am Ende einer solchen Umdrehung innerhalb einer axialen Nut der Mutter
von einem jeweils in der Nähe einer Stirnseite des Käfigs angeordneten Nocken
in die Ausgangsstellung rückführbar ist.
Ein Anwendungsgebiet derartiger Gewindetriebe zur Umwandlung einer rotato
rischen in eine translatorische Bewegung bildet der Kraftfahrzeugbau. Hierfür
werden große Stückzahlen benötigt, während die Anforderungen an die Präzi
sion nicht an erster Stelle stehen. Es wird jedoch eine kostengünstige Lösung
mit hohem Wirkungsgrad und guter Tragfähigkeit gefordert. Aus der DE-OS 21 50 739
ist ein solches Schraubgetriebe bekannt, bei dem die Wälzkörper als
Rollen ausgebildet sind. Dieses weist einen massiven Mutternkörper und zwei
ebenfalls massive ringförmige Nockenglieder auf, welche mit ringförmigen,
Nockenflächen enthaltenden Bereichen in ringförmige stirnseitige Ausnehmun
gen eines Käfigs für die Rollen eingreifen. Bei dieser Ausführung liegt ein hoher
Herstellungsaufwand vor, so daß sich eine sehr teuere Konstruktion ergibt.
Aus der DE-OS 22 31 541 ist ein Schraubgetriebe bekannt, bei dem eine
Anzahl von Kugeln zwischen einer schraubenförmig verlaufenden Laufrille auf
einer Spindel und einer schraubenförmig verlaufenden Laufrille einer Spindel
mutter abrollen. Die Spindelmutter ist aus Blech gefertigt und in einer zusätzli
chen Hülse aufgenommen. Für die Wälzkörperrückführung sind in einem
Umfangsbereich der Mutter Durchbrechungen vorgesehen, welche es den
Kugeln ermöglichen, in die benachbarte Laufrillenwindung der Gewindespindel
zu gelangen. Die zusätzliche Hülse ist u. a. erforderlich, um die Durchbrechun
gen nach außen zu verschließen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gewindetrieb zu schaffen, der
im Aufbau vereinfacht und in der Herstellung kostengünstiger ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Wälzkörper
Kugeln jeweils in Gruppen in mehreren Käfigelementen angeordnet sind und
jedes Käfigelement innerhalb einer der schlitzförmigen Taschen des Käfigs zur
Gewindespindel achsparallel verschiebbar geführt ist. Diese Ausführung er
möglicht es, auf eine die Mutter umgreifende zusätzliche Hülse zu verzichten,
so daß der Gewindetrieb im Aufbau einfacher wird.
Die Mutter kann eine dünnwandige, spanlos geformte Blechhülse sein. Auf
diese Weise läßt sich eine erhebliche Materialreduzierung erzielen, so daß die
Vorrichtung auch ein geringeres Gewicht erhält.
Die Blechhülse, welche die Mutter bildet, kann in eine Bohrung eines die
Vorrichtung aufnehmenden Gehäuses eingepreßt sein. Durch das Einpressen
erhält die dünnwandige, spanlos geformte Mutter ihre Form- und Maßgenau
igkeit. Sie kann außerdem aus einer Ronde gezogen sein. Bei dem Ziehvorgang
kann gleichzeitig die axiale Nut für die Rückführung der Käfigelemente mit den
Kugeln gebildet sein. Das Innengewinde der Blechhülse kann durch Rollieren
hergestellt sein.
Es ist aber auch möglich, die Mutter aus einem Blechstreifen zu biegen, der
vorher durch Einwalzen mit dem Innengewinde versehen wurde, und anschlie
ßend die so entstandene Hülse längs der Stoßnaht zu verschweißen. Auch bei
der Spindel kann das Gewinde durch Rollieren hergestellt sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und
werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen bekannten Kugelgewindetrieb mit einer Gewindespindel
und einer Mutter, die in einer zusätzlichen Hülse angeordnet
ist;
Fig. 2 eine Mutter eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes mit
einem eingesetzten Käfig im Längsschnitt;
Fig. 3 einen Käfig mit eingesetzten Käfigelementen für die als Kugeln
ausgebildeten Wälzkörper in perspektivischer Darstellung;
Fig. 4 eine Mutternhälfte mit einer axialen Nut für die Wälzkörper
rückführung in perspektivischer Darstellung;
Fig. 5 eine gegenüber Fig. 4 abgewandelte Mutternhälfte.
Eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige
Bewegung besteht aus einer Gewindespindel 1, die am Umfang eine wendelför
mige Laufrille 2 aufweist und von mehreren Kugeln 3 umgeben ist, welche sich
sowohl mit der Laufrille 2 der Gewindespindel 1 als auch mit einer wendelför
migen Laufrille 4 einer Mutter 5 im Eingriff befinden. Die Mutter 5 ist konzen
trisch zu der Gewindespindel 1 angeordnet und umgibt diese in einem den
Kugeln 3 entsprechenden Abstand. Für die Wälzkörperrückführung weist die
Mutter 5 bei einer bekannten Vorrichtung Durchbrechungen 6 in einem Um
fangsbereich auf, in welche die Kugeln 3 hineingelangen, dadurch an der
Gewindespindel 1 außer Eingriff mit der Laufrille 2 kommen und anschließend
in die benachbarte Laufrillenwindung der Gewindespindel 1 geraten können.
Für den Verschluß der Durchbrechungen 6 nach außen ist eine zusätzliche, die
Mutter 5 umgebende Hülse 7 erforderlich.
Demgegenüber sind bei einer erfindungsgemäßen Ausführung der Vorrichtung
innerhalb der Mutter 8 ein Käfig 9 und mehrere Käfigelemente 10 für die
Kugeln 3 angeordnet. In Fig. 2 dieser Ausführung ist die in Fig. 1 gezeigte
Gewindespindel 1 ebenfalls vorgesehen, aber nicht dargestellt. Der Käfig 9 ist
ein kreiszylindrisches Bauteil, welches am Umfang in Abständen hintereinander
mehrere schlitzförmige Taschen 11 aufweist. Jede Tasche 11 erstreckt sich
achsparallel und dient der Aufnahme eines Käfigelementes 10. Dieses ist jeweils
quaderförmig ausgeführt und weist in Achsrichtung hintereinander mehrere
Ausnehmungen auf, die zur Aufnahme von Kugeln 3 vorgesehen sind. Das
Käfigelement 10 ist innerhalb der Tasche 11 in Achsrichtung geringfügig ver
schiebbar. Durch seine Verwendung wird ein direkter Kontakt der Kugeln
untereinander verhindert und dadurch die Reibung reduziert.
Bei der Drehung der Gewindespindel 1 gegenüber der Mutter 8 wälzen sich die
jeweils in Gruppen in den Käfigelementen 10 geführten Kugeln 3 längs der
wendelförmigen Laufrille 2 der Gewindespindel 1 und längs der wendelförmi
gen Laufrille 4 der Mutter 8 ab, so daß ihre Bewegung sich aus einer Umfangs
komponente und einer achsparallelen Komponente zusammensetzt.
Der Käfig 9 wird innerhalb der Mutter 8 von deren Borden 12 axial gehalten
und kann sich dort nur in Umfangsrichtung bewegen. Daher bewirkt bei der
Drehung der Gewindespindel 1 die achsparallele Bewegungskomponente der
Kugeln 3 eine Verschiebung jedes Käfigelementes 10 innerhalb seiner Tasche
11 am Käfig 9. Diese Bewegung erfolgt so lange, bis das Käfigelement 10
jeweils in eine Nut 13 der Mutter 8 hineingelangt, wobei seine Kugeln 3 an der
Laufrille 2 der Gewindespindel 1 außer Eingriff geraten. Bei der weiteren
Drehung des Käfigs 9 schlägt das Käfigelement 10 nun an einer Rampe 14 eines
in der Mutter 8 stirnseitig angeordneten Nockens 15 an und wird bei der
weiteren Drehung des Käfigs 9 in der Tasche 11 axial zurückgeschoben. Wenn
das Käfigelement 10 innerhalb der Nut 13 seine Ausgangslage erreicht hat,
erfolgt der erneute Eingriff der Kugeln 3 in der Laufrille 2 der Gewindespindel
1.
In Fig. 4 ist eine Hälfte der Mutter 8 der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach
Fig. 2 mit einem Käfigelement 10 perspektivisch dargestellt. Das Käfigelement
10 ist für die Aufnahme von vier Kugeln 3 ausgebildet. Die Nut 13 ist hier
dadurch entstanden, daß sie als Fenster ausgeführt ist, welches aus der Mutter
8 ausgestanzt wurde. Die Halterung der Kugeln 3 übernimmt das Käfigelement
10 mit nicht dargestellten Haltevorrichtungen, so daß die Kugeln durch die fen
sterförmige Nut 13 nicht nach außen gelangen können. Fig. 5 zeigt die Hälfte
einer abgewandelten Mutter 16 mit einem Käfigelement 17, welches drei
Kugeln 3 aufnehmen kann. Hier ist die Nut 13 durch Tiefziehen hergestellt.
1
Gewindespindel
2
Laufrille
3
Kugel
4
Laufrille
5
Mutter
6
Durchbrechung
7
Hülse
8
Mutter
9
Käfig
10
Käfigelement
11
Tasche
12
Bord
13
Nut
14
Rampe
15
Nocken
16
Mutter
17
Käfigelement
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige
Bewegung, mit einer Gewindespindel (1), einer diese mit Abstand konzentrisch
umgebenden Mutter (8, 16) und einer Anzahl in dem Abstand angeordneter
Wälzkörper, die sich sowohl an dem Laufrillen (2) bildenden Außengewinde
der Gewindespindel (1) als auch an dem entsprechenden, Laufrillen (4) bilden
den Innengewinde der Mutter (8, 16) abwälzen und von einem Käfig (9) geführt
sind, der in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander angeordnete schlitz
förmige Taschen (11) zur Aufnahme der Wälzkörper aufweist, wobei jeder
Wälzkörper während einer Umdrehung der Mutter (8, 16) im Verhältnis zu der
Gewindespindel (1) innerhalb des Käfigs (9) um das Steigungsmaß des Gewin
des axial verschieblich und am Ende einer solchen Umdrehung innerhalb einer
axialen Nut (13) der Mutter (8, 16) von einem jeweils in der Nähe einer Stirn
seite des Käfigs (9) angeordneten Nocken (15) in die Ausgangsstellung rückführ
bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Wälzkörper Kugeln (3) jeweils in
Gruppen in mehreren Käfigelementen (10, 17) angeordnet sind und jedes
Käfigelement (10, 17) innerhalb einer der schlitzförmigen Taschen (11) des
Käfigs (9) zur Gewindespindel (1) achsparallel verschiebbar geführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (8,
16) eine dünnwandige, spanlos geformte Blechhülse ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechhülse,
welche die Mutter (8, 16) bildet, ihre endgültige Maß- und Formgenauigkeit
durch Einpressen in eine Bohrung eines die Vorrichtung aufnehmenden Gehäu
ses erhält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechhülse,
welche die Mutter (8, 16) bildet, aus einer Ronde gezogen und bei dem Zieh
vorgang gleichzeitig die Nocken (15) und/oder die axiale Nut (13) für die
Rückführung der die Kugeln (3) enthaltenden Käfigelemente (10, 17) gebildet
sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewin
de der Mutter (8, 16) durch Rollieren hergestellt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (8,
16) aus einem durch Einwalzen mit dem Innengewinde versehenen Blech
streifen gebogen und anschließend längs der entstandenen Stoßnaht verschweißt
ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (15)
für die Rückführung der die Kugeln (3) enthaltenden Käfigelemente (10, 17) an
jeweils einem stirnseitigen Bord (12) der als Blechhülse ausgebildeten Mutter (8,
16) angeformt sind.
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