DE19919566A1

DE19919566A1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung

Info

Publication number: DE19919566A1
Application number: DE1999119566
Authority: DE
Inventors: Alexander Zernickel; Juergen Hartmann
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 1999-04-29
Publication date: 2000-11-02
Also published as: WO2000066914A1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Axialbewegung, mit einer Gewindespindel (1), einer diese mit einem radialen Abstand konzentrisch umgebenden Mutter (3), die gegenüber der Gewindespindel (1) verdrehbar ist, und mit einer Anzahl in dem Abstand angeordneter, von einem Käfig (4) geführter umlaufender Rollen (2), die jeweils ein Profil mit kreisförmigen Rillen aufweisen, mit welchem sie sich sowohl mit dem Außengewinde (17) der Gewindespindel (1) als auch mit einem entsprechenden Innengewinde (18) der Mutter (3) im Eingriff befinden, ist erfindungsgemäß der Käfig (4) innerhalb der Mutter (3) von mindestens einer zu der Gewindespindel (1) achsparallelen Führungsrolle (7) geführt, die sich mit der Mutter (3) in bewegungsmäßiger Verbindung befindet.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Axialbewegung, mit einer Gewindespindel, einer diese mit einem radialen Abstand konzentrisch umgebenden Mutter, die gegenüber der Gewindespindel verdrehbar ist, und mit einer Anzahl in dem Abstand angeordneter, von einem Käfig geführter, umlaufender Rollen, die jeweils ein Profil mit kreisförmigen Rillen aufweisen, mit welchem sie sich sowohl mit dem Außengewinde der Ge windespindel als auch mit einem entsprechenden Innengewinde der Mutter im Eingriff befinden.

Hintergrund der Erfindung

Ein Anwendungsgebiet derartiger Rollengewindetriebe zur Umwandlung einer rotatorischen Bewegung in eine translatorische Bewegung sind beispielsweise Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen. Dort ist die Gewindespindel für die Über tragung einer hohen Axialkraft bei geringer Steigung der Gewindespindel vor gesehen. Aus der Veröffentlichung DE 196 46 339 A1 ist ein solches Rollen schraubgetriebe bekannt, bei welchem jede umlaufende Rolle während einer Umdrehung der Mutter im Verhältnis zu der Gewindespindel innerhalb des Kä figs um das Steigungsmaß des Gewindes axial verschoben wird. Am Ende ei ner solchen Umdrehung wird jede Rolle innerhalb einer axialen Nut der Mutter von einem jeweils in der Nähe einer Stirnseite des Käfigs angeordneten Noc ken in die Ausgangsstellung zurückgeführt. Bei dieser mit "Hüpfer" bezeichne ten Ausführung liegt wegen der Notwendigkeit, die Nut und die Nocken vorzu sehen, ein erhöhter Herstellungsaufwand vor, so daß sich eine teuere Kon struktion ergibt, bei der infolge der Rückführung der Rollen eine Verringerung des Wirkungsgrades zu erwarten ist.

Bei manchen Anwendungsfällen ist jedoch eine Rückführung der umlaufenden Rollen nicht erforderlich. Oft genügt ein Rollengewindetrieb mit begrenztem Hub, bei dem die Rollen sich in der Mutter axial bewegen können, bis sie an einem am Ende der Mutter ausgebildeten Bord anstoßen.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstig herstellbaren Rollengewindetrieb zu schaffen, dessen Rollen sich definiert axial und in Um fangsrichtung bewegen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Käfig innerhalb der Mutter von mindestens einer zu der Gewindespindel achsparallelen Füh rungsrolle geführt ist, die sich mit der Mutter in bewegungsmäßiger Verbindung befindet. Nach einem weiteren Vorschlag wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Käfig eine Außenverzahnung und die Mutter eine In nenverzahnung aufweist, wobei zwischen der Gewindespindel und der Mutter mehrere in Umfangsrichtung der Mutter in Abständen hintereinander angeord nete Zahnräder angeordnet sind, die jeweils an einer ortsfesten Welle drehbar gelagert sind und sich mit der Außenverzahnung des Käfigs und der Innenver zahnung der Mutter im Eingriff befinden.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird bei beispielsweise nicht drehbarer Gewindespindel und angetriebener Mutter dem Käfig über die Füh rungsrolle oder über die Zahnräder eine Drehbewegung aufgezwungen, die dieser an die umlaufenden Rollen weitergibt. Die Bewegung der umlaufenden Rollen in der Mutter wird also von dem Käfig bestimmt.

Wären die umlaufenden Rollen nicht von einem definiert angetriebenen Käfig geführt, so würden sie sich bei z. B. einer Umdrehung der Mutter um ein be stimmtes Maß, z. B. 1,0 mm, in Fig. 1 axial nach links bewegen. Bei einer Bewegungsumkehr der Mutter träte dann das Problem auf, daß bei einer Um drehung der Mutter in der anderen Richtung, um die Rollen in ihrer Ausgangs lage zurückzubringen, die Rollen sich infolge von Schlupf möglicherweise nur um 0,8 mm axial nach rechts bewegten. Auf diese Weise könnten sich die Rollen im Laufe der Zeit zu einem am linken Ende der Mutter ausgebildeten Bord hin bewegen, was zu einem Verklemmen der gesamten Vorrichtungsein heit führen würde. Solche Erscheinungen werden durch die erfindungsgemäße Anordnung verhindert. Ein zwischen den Rollen und der Mutter auftretender Schlupf kann sich wegen der exakten Führung des angetriebenen Käfigs nicht nachteilig auswirken.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer den im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Längs schnitt;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Mutter und den Käfig der Vor richtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III der Fig. 1;

Fig. 4 eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Längsschnitt;

Fig. 5 eine dritte erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Längs schnitt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Um wandlung einer Drehbewegung in eine Axialbewegung besteht aus einer Ge windespindel 1, die am Umfang von mehreren in Abständen hintereinander angeordneten umlaufenden Rollen 2 umgeben ist. Die Rollen 2 sind zu der Gewindespindel 1 achsparallel angeordnet und weisen eine Profilierung auf, mit welcher sie sich sowohl mit dem Außengewinde der Gewindespindel 1 als auch mit dem Innengewinde einer Mutter 3 im Eingriff befinden, die konzen trisch zu der Gewindespindel 1 angeordnet ist und diese in einem dem Durch messer der Rollen 2 entsprechenden Abstand umgibt.

In dem ringförmigen Zwischenraum zwischen der Gewindespindel 1 und der Mutter 3 sind die umlaufenden Rollen 2 von einem Käfig 4 geführt, welcher Aufnahmetaschen 5 für die umlaufenden Rollen 2 in Form von zur Gewinde spindel 1 achsparallelen Bohrungen aufweist. Im Ausführungsbeispiel sind drei zueinander jeweils um 120° versetzt angeordnete Aufnahmetaschen 5 vorge sehen. Außerdem weist der Käfig 4 achsparallele Aufnahmebohrungen 6 auf, die ebenfalls um jeweils 120° zueinander versetzt im Käfig 4 angeordnet sind. Eine Aufnahmebohrung 6 befindet sich jeweils zwischen zwei Aufnahmeta schen 5. In jeder Aufnahmebohrung 6 ist eine Führungsrolle 7 angeordnet, die an ihren beiden Enden mit Zahnrädern 8 versehen ist. Diese außerhalb des Käfigs 4 befindlichen Zahnräder 8 sind erfindungsgemäß bewegungsmäßig mit der Mutter 3 verbunden. Das am linken Ende der Führungsrolle 7 in Fig. 1 angeordnete Zahnrad 8 greift in einen Innenzahnkranz 9 der Mutter 3 ein, wel cher an einem Bord 10 der Mutter 3 an deren linkem Ende ausgebildet ist. Am rechten Ende der Mutter 3 ist ein Zahnring 11 in die Mutter eingesetzt, welcher von einem hier ausgebildeten Bord 12 der Mutter axial gehalten wird. Der Zahnring 11 weist ebenfalls einen Innenzahnkranz 13 auf, in welchen das am rechten Ende jeder Führungsrolle 7 ausgebildete Zahnrad 8 eingreift.

Die Zahnräder 8 der Führungsrollen 7 greifen außerdem in Außenzahnkränzen 14 ein, die an festen Ringen 15 ausgebildet sind. Jeder Ring 15 ist in einem die Vorrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung in die Axialbewegung auf nehmenden Gehäuse 16 befestigt und umgibt die Gewindespindel 1. Die um laufenden Rollen 2 weisen am Umfang kreisförmige Rillen auf, mit denen sie sich mit dem Außengewinde 17 der Gewindespindel 1 und mit dem Innenge winde 18 der Mutter 3 im Eingriff befinden.

Bei einer Drehung der Mutter 3 um die undrehbar gehaltene Gewindespindel 1 umkreisen die umlaufenden Rollen 2 die Gewindespindel 1 wie Planeten. Sie werden außerdem von dem Käfig 4 bei ihrer Bewegung geführt. Infolge der Drehung der Mutter 3 werden über die Innenzahnkränze 9 und 13 die Füh rungsrollen 7 mit ihren Zahnrädern 8 angetrieben, wobei die Zahnräder 8 sich an den Außenzahnkränzen 14 der feststehenden Ringe 15 radial abstützen. Die Ringe 15 wirken dabei wie Sonnenräder. Mit den Führungsrollen 7 muß sich nun auch der Käfig 4 in Umfangsrichtung der Gewindespindel 1 bewegen, weil die Führungsrollen 7 sich in den Aufnahmebohrungen 6 des Käfigs 4 be finden. Die Maße der Bauteile der Vorrichtung sind aufeinander abgestimmt, so daß die Dreh- oder Umfangsbewegung der Mutter 3, des Käfigs 4, der Füh rungsrollen 7 und der umlaufenden Rollen 2 in Bezug auf die Gewindespindel 1 möglich ist.

Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung ist ähnlich aufgebaut, so daß für ent sprechende gleiche Teile die selben Bezugszahlen verwendet sind. Diese Vor richtung unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vor richtung darin, daß die umlaufenden Rollen 19 axiale Bohrungen 20 aufweisen, in welchen die Führungsrollen 7 aufgenommen sind. Jede Führungsrolle 7 ist zur Reduzierung der Reibung von einer Gleitbuchse 21 umgeben, die sich ebenfalls in der Bohrung 20 der zugehörigen Rolle 19 befindet.

Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung weist Zahnräder 22 auf, über welche der Käfig 23 von der Mutter 24 in Drehung um die Gewindespindel 1 versetzt wird, die nicht planentenförmig um die Gewindespindel 1 herumlaufen, sondern an von dem Gehäuse 16 gehaltenen ortsfesten Wellen 25 gelagert sind. Die Mut ter 24 greift mit ihrer Innenverzahnung 26 in die Zahnräder 22 ein. Diese befin den sich außerdem mit einer Außenverzahnung 27 des Käfigs 23 im Eingriff. Die umlaufenden Rollen 28, die mit ihren kreisförmigen Rillen sowohl in das Innengewinde 29 der Mutter 24 als auch in das Außengewinde 17 der Gewin despindel 1 eingreifen, befinden sich in Taschen 30 des Käfigs 23. Sie können hier einen axialen Weg entsprechend der Länge der Taschen 30 zurücklegen.

Bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen wird jeweils von der Mutter 3 und der Mutter 24 eine definierte Käfigdrehzahl erzeugt, die sich aufgrund der Ver zahnungen einstellt. Da diese Käfigdrehzahl somit vorgegeben ist, wird ein unkontrolliertes Bewegen der umlaufenden Rollen 2, 19 und 28 in Umfangs richtung und in axialer Richtung verhindert. Bei der Ausführung gemäß Fig. 4, bei der die Führungsrollen 7 in den Bohrungen 20 der umlaufenden Rollen 19 angeordnet sind, können wegen dieser Art der Anordnung mehr Führungsrollen 7 untergebracht werden. Demzufolge wird die Tragzahl auf gleichem Bauraum größer als bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3.

Bezugszahlenliste

1

Gewindespindel

2

umlaufende Rolle

3

Mutter

4

Käfig

5

Aufnahmetasche

6

Aufnahmebohrung

7

Führungsrolle

8

Zahnrad

9

Innenzahnkranz

10

Bord

11

Zahnring

12

Bord

13

Innenzahnkranz

14

Außenzahnkranz

15

Ring

16

Gehäuse

17

Außengewinde

18

Innengewinde

19

umlaufende Rolle

20

Bohrung

21

Gleitbuchse

22

Zahnrad

23

Käfig

24

Mutter

25

ortsfeste Welle

26

Innenverzahnung

27

Außenverzahnung

28

umlaufende Rolle

29

Innengewinde

30

Tasche

Claims

1. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Axialbewegung, mit einer Gewindespindel (1), einer diese mit einem radialen Abstand kon zentrisch umgebenden Mutter (3), die gegenüber der Gewindespindel (1) verdrehbar ist, und mit einer Anzahl in dem Abstand angeordneter, von ei nem Käfig (4) geführter, umlaufender Rollen (2), die jeweils ein Profil mit kreisförmigen Rillen aufweisen, mit welchem sie sich sowohl mit dem Au ßengewinde (17) der Gewindespindel (1), als auch mit einem entsprechen den Innengewinde (18) der Mutter (3) im Eingriff befinden, dadurch ge kennzeichnet, daß der Käfig (4) innerhalb der Mutter (3) von mindestens einer zu der Gewindespindel (1) achsparallelen Führungsrolle (7) geführt ist, die sich mit der Mutter (3) in bewegungsmäßiger Verbindung befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Mutter (3) mehrere zu der Gewindespindel (1) achsparallele Führungsrollen (7) in Umfangsrichtung der Mutter (3) in Abständen hintereinander ange ordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füh rungsrolle (7) an ihren beiden axialen Enden Zahnräder (8) aufweist, mit welchen sie sich sowohl mit Innenzahnkränzen (9, 13) der Mutter (3) als auch mit Außenzahnkränzen (14) von die Gewindespindel (1) umgebenden Ringen (15) im Eingriff befindet, welche innerhalb eines Gehäuses (16) be festigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innen zahnkranz (9) an einem Bord (10) ausgebildet ist, der sich an einem axialen Ende der Mutter (3) befindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innen zahnkranz (13) an einem Zahnring (11) ausgebildet ist, der innerhalb der Mutter (3) an einem axialen Ende angeordnet und von einem Bord (12) der Mutter (3) axial gehalten ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (4) mehrere in Umfangsrichtung der Gewindespindel (1) in Abständen hinter einander angeordnete Aufnahmetaschen (5) für die umlaufenden Rollen (2) aufweist, die sich jeweils in Spindellängsrichtung erstrecken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (4) für die Führungsrollen (7) mehrere Aufnahmebohrungen (6) aufweist, wel che zu der Gewindespindel (1) achsparallel und in Umfangsrichtung in Ab ständen hintereinander angeordnet sind.

8. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Axialbewegung, mit einer Gewindespindel (1), einer diese mit einem radialen Abstand kon zentrisch umgebenden Mutter (3), die gegenüber der Gewindespindel (1) verdrehbar ist, und mit einer Anzahl in dem Abstand angeordneter umlau fender Rollen (19), die jeweils ein Profil mit kreisförmigen Rillen aufweisen, mit welchem sie sich sowohl mit dem Außengewinde (17) der Gewindespin del (1), als auch mit einem entsprechenden Innengewinde (18) der Mutter (3) im Eingriff befinden, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Mut ter (3) mindestens eine zu der Gewindespindel (1) achsparallele Führungs rolle (7) angeordnet ist, die von einer Gleitbuchse (21) umgeben ist und sich mit der Mutter (3) in bewegungsmäßiger Verbindung befindet, wobei jeweils die umlaufende Rolle (19) eine konzentrische Bohrung (20) aufweist, in welcher die Führungsrolle (7) eingesteckt ist.

9. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Axialbewegung, mit einer Gewindespindel (1) einer diese mit einem radialen Abstand kon zentrisch umgebenden Mutter (24), die gegenüber der Gewindespindel (1) verdrehbar ist, und mit einer Anzahl in dem Abstand angeordneter, von ei nem Käfig (23) geführter umlaufender Rollen (28), die jeweils ein Profil mit kreisförmigen Rillen aufweisen, mit welchem sie sich sowohl mit dem Au ßengewinde (17) der Gewindespindel (1) als auch mit einem entsprechen den Innengewinde (29) der Mutter (24) im Eingriff befinden, dadurch ge kennzeichnet, daß der Käfig (23) eine Außenverzahnung (27) und die Mutter (24) eine Innenverzahnung (26) aufweist, wobei zwischen der Ge windespindel (1) und der Mutter (24) mehrere in Umfangsrichtung der Mut ter (24) in Abständen hintereinander angeordnete Zahnräder (22) vorgese hen sind, die jeweils an einer ortsfesten Welle (25) drehbar gelagert sind und sich mit der Außenverzahnung (27) des Käfigs (23) und der Innenver zahnung (26) der Mutter (24) im Eingriff befinden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (3) eine spanlos hergestellte dünnwandige Hülse ist.