DE19652181A1

DE19652181A1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung

Info

Publication number: DE19652181A1
Application number: DE19652181A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl Ing Zernickel
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1996-12-14
Filing date: 1996-12-14
Publication date: 1998-06-18
Also published as: WO1998027366A1; DE19781451D2; US6116109A; DE19781451C1

Description

Gebiet der Erfindung

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.

Hintergrund der Erfindung

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.

Zusammenfassung der Erfindung

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

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.

Bezugszeichenliste

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

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.