DE2124700A1 - Lineareinstellvorrichtung - Google Patents

Description

Patentaowgt'to

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Dr.-:..'.,'.. j ^ ^ j_ 8 Manchen 22, Cloinsdodafr/le

41-17.O44P(17.O45H) 18.5-1971

WARNER ELECTRIC BRAKE & CLUTCH CO., South Beloit (Illinois),V»St.A.

Lineareinstellvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einstellvorrichtung mit einer länglichen Stange, die eine Anzahl von vinkelniäßig versetzten Zähnen und Hüten längs der Stange aufweist, und mit einer die Stange umgreifenden, relativ zur Stange hin und her beweglichen Manschette. Zum Beispiel kann die Stange eine längsgenutete ¥elle oder eine Schraube zur Verwendung mit einer Manschette in Form einer Mutter sein, die mit Gewindezahnen ausgestattet ist. Eine der vorstehenden Vorrichtung ähnliche Einstellvorrichtung ist in der US-PS 3 364 757 beschrieben.

Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer iüinstellvorrichtung~dieser Art mit einer neuen und verbesserten Manschette, die besonders vorteilhaft in Ver-

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bindung mit einer verhältnismäßig preiswerten Stange mit vielfachen Nuten zu verwenden und gleichzeitig zwecks Verringerung des Drehspiels zwischen den Zähnen und Nuten und zum automatischen Ausgleich des Spiels, wenn die Zähne und Ifuten während der normalen Betriebsdauer verschlissen werden, federnd zur Stange hin vorgespannt ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Einstellvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, gelöst, daß die Manschette einen Körper und eine Mehrzahl von damit einstückigen und von wenigstens einem Ende des Körpers vorspringenden Federfingern aufweist, deren jeder einen Teil besitzt, der keilförmig in eine Nut der Stange paßt und federnd an den an die Nut angrenzenden Zähnen anliegt und so einen Drehschlupf zwischen der Stange und der Manschette gering hält.

Nach einer Aus führung s art der Erfindung sind die federnden Finger und die Nuten in der Stange mit gleichem Wendelungswinkel ausgebildet, so daß die Manschette zur Verwendung mit einer Vielfachgewindestange angepaßt ist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen!

Fig. 1 eine teilweise Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels einer verbesserten Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 vergrößerte Querschnitte nach den Linien 2-2 bzw. 3-3 in Fig. 1;

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Fig. 4 einen vergrößerten Teilquerschnitt im wesentlichen nach der Linie 4-4 in Fig. 1 zur Erläuterung eines der federnden Finger der Manschette vor dem endgültigen Zusammenbau der Einstellvorrichtung j

Fig. 5 einen Fig. 4 ähnlichen Querschnitt zur Erläuterung des federnden Fingers in einer abgebogenen Stellung nach dem endgültigen Zusammenbau der Einstellvorrichtung;

Fig. 6 einen Fig. 4 analogen Querschnitt zur Erläuterung einer modifizierten Manschette;

Fig. 7 eine teilweise Seitenansicht einer Einstellvorrichtung mit einer abgewandelt·* Manschette;

Fig. 8 eine teilweise Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 9 eine teilweise Seitenansicht noch tints anderen Ausfülirungsbeispiels einer erfindungsfea&ßen Einstellvorrichtung;

Fig. 10 einen vergrößerten Teilquerschnitt ±m wesentlichen nach der Linie 10-10 in Fig. 9

Fig. 11 tine Teilperspektivansicht zur Xrläutertmg der Innenseite eines der Finger der Manschette nach Fig. 9·

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in der Zeichnung- zur Erläuterung gezeigt ist, laßt sich die Erfindung zunächst bei einer Lineaireinstell-* vorrichtung- verwirklichen, bei der eine längliche mit Gewinde versehene Stange oder Schraube 1O in eine Manschette in Form einer Mutter 11 so eingeschraubt ist, daß die Mutter bei relativer Drehung zwischen den beiden Teilen relativ zur Schraube rückwärts oder vorwärts bewegt wird» In diesem speziellen Fall ist die Mutter durch einen Streifen lh starr mit einem beweglichen Sehlitten 13 (Fig, 2) verklammert und bewegt den Schlitten rückwärts und vorwärts f längs der Schraube, wenn diese gedreht wird» so daß der Schlitten längs eines festen (nicht dargestellten) Bettes, das die Schraube drehbar abstützt, eingestellt wird*

Vorzugsweise ist die Schraube 10.von dem Typ mit vielfachen Gewindegängen, im dargestellten Fall fünf Gewindegängen, die sich über deren Länge erstrecken und alle den gleichen Steigungswinkel aufweisen, so daß sie in einem verhältnismäßig einfachen und preiswerten i/alzverfahren

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hergestellt sein können. Die einzelnen Gewindegänge sind winkelmäßig unter Abstand voneinander gehalten und von nach außen abgeschrägten wendeiförmigen Zähnen 16 (Fig» 2) definiert, die durch Nuten 17 mit abgerundeten Böden ge-" trennt sind. Die Mutter 11,umfaßt einen allgemein zylindrischen Körper 19 aus einem federnd nachgiebigen Material, wie z. B. Nylon, mit einem darin eingeformten zentralen inneren Kanal, in welchem die gleiche Zahl von Gewindegängen wie bei der Schraube ausgebildet ist, wobei die Gewindegänge der Mutter teilweise von unter Finkelabstand gehaltenen Zähnen 21 (Fig. 2) definiert werden, die unter dem gleichen Steigungswinkel wie die Zähne i6 der Schraub^ wendelförmig ausgebildet, s|tnd .und in die Nuten

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Ti i η el upas s en. So ergibt die Drehung der Schraube einen Eingriff der· Zähne 16 mit den Zähnen 21 und so eine Belegung der Mutter längs der Schraube, und aufgrund der durch die fünf Gruppen von Zahnen gebildeten vielfachen Gewiiidegänge existieren Lastaufnahmefläclien von verhältnismäßig großem Ausmaß zwischen der Mutter und der Schraube und ermöglichen, mir einer verhältnismäßig kleinen Schraube eine schwere Last zu bewegen.

Erfindungsgemäß ist die Mutter 11, während sie insbesondere zur Verwendung mit einer Vielfachgewindeschraube 10 der vorstehend erläuterten Art angepaßt ist, so konstruiert, daß sie.zum federnden Vorbelasten zur Schraube hin zwecks Verringerung des toten Ganges bei der Rotation zwischen der Mutter und der Schraube und zur Beibehaltung eines im wesentlichen schlupffreien Zustandes auch nach Verschleiß der Mutter und der Schraube aufgrund normalen Betriebs geeignet ist. Für diese Zwecke weist die Mutter, eine Gruppe von freitragenden Fingern 25 auf, die einen Teil der Gewindegänge der Mutter darstellen und federnd in die Nuten 17 der Schraube keilförmig eingreifen. 3o ergibt sich eine volle- Flüchenberühruiig zwischen den Fingern 25 und den Seiten der Schraubenzähne 16, die zu einer Geringhaltung des Drehspiels zwischen der Mutter und der Schraube führt, und auch im Laufe des Verschleißes der Zähne uad der Finger wird eine solche Berührung aufgrund der federnden Vorspannung beibehalten, die die Finger in die Wüten drückt.

Insbesondere umfaßt die im ersten Ausführungsbeispiel dargestellte flutter 11 fünf Finger 25, d. h. je einen für jeden eier Gewindegänge an der .Schraube 10, und jeder Finger

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ist einstückig an einem Ende des Körpers 19 der Mutter angeformt. Die Finger springen freitragend von einem Ende des Körpers vor und sind untereinander durch Nuten 26 (Fig. 3) getrennt, die sich radial durch die Mutter erstrecken. Dies ermöglicht zusammen mit der dem Nylonmaterial der Finger innewohnenden Flexibilität, daß sich die Finger einzeln relativ zum Körper und nach innen auf die Schraube zu biegen, wobei der Widerstand der Finger gegenüber einer Abbiegung über ihre Länge zu ihren freien Enden hin progressiv abnimmt. Die Finger 25 und die Nuten 26 verlaufen wendelförmig um die Mutter mit dem gleichen Schlagwinkel wie die Zähne 16 und Nuten 17 der Schraubengewinde- gärige, und so ragt jeder Finger in eine der Nuten 17 vor, während jede Nut 26 zu einem der Zähne 16 paßt.

¥ie am klarsten in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Seiten jedes Fingers 25 nach innen abgeschrägt und so bemessen, daß sie genau zu den Seiten der Zähne i6 der Schraube 10 passen, wobei die Innenenden der Finger abgerundet sind, um sich der Gestalt der Böden, der Nuten 17 anzupassen« Zusätzlich sind die inneren Enden der Nuten 26 und die äußeren Enden der Zähne 16 von gleicher Breite, so daß die Zähne nach außen in die Nuten vorspringen können. Als Ergebnis sind die Finger geeignet, keilförmig in genau passenden Eingriff mit den Zähnen zu können, wobei die angrenzenden Seitenflächen der Zähne und Finger in voller Flächenberührunj sind.

Wenn di· Finger 25 in Ruhestellung sind, weisen ihre inneren Ende* einen geringen Abstand außerhalb der Böden der Nuten 17 entsprechend Fig. h auf. Ue die Finger fest

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passend in die Nuten einzukeilen, zieht eine kreisringförraig geschlossene Wendelfeder 27» die in einer Umfangsnut 29 um die freien Endteile der Finger geführt ist, diese nach innen zusammen und verursacht ein Abbiegen der Finger relativ zum Körper t9 entsprechend Fig. 5· So werden die Finger federnd in die Nuten getrieben und liegen aufgrund der Keilwirkung an den Seiten der Schraubenzähne T6 an, um so im wesentlichen ein Rotationsspiel zwischen der Schraube 10. und der Mutter 11 zu beseitigen und die Einstellgenauigkeit der Mutter für ein gegebenes Zuwachsmaß der Drehung der Schraube beizubehalten.

Aus dem vorstehenden wird klar, daß die Erfindung eine totgangfreie Mutter 11 liefert, die zur Verwendung mit einer Vielgewindegangschraube 10, die sich nach einem einfachen Walzverfahren herstellen läßt, besonders vorteilhaft und zum Antrieb im Vergleich mit ihren Abmessungen schwerer Lasten geeignet ist. Die freitragenden Finger 25 werden durch die mFeder 27 dauernd nach innen gedruckt in die Nuten, 17, wobei die Finger in der Richtung der Pfeile in Fig. 3 belastet sind, so daß die Finger auch im Laufe eines Verschleißes weiter zusammengezogen werden und so automatisch eine Lockerung zwischen sich und den Zähnen 16 ausgleichen, und der Verschleiß wird geringer, da die Finger während einer Einlaufperiode nach Zusammenbau der Mutter mit der Schraube nach und nach eindringen. Trotz des Verschleißes bleibt die Achse der Mutter im wesentlichen auf die Achse der Schraube zentriert, da die Finger gleichmäßig belastet sind und zur gleichmäßigen Abnutzung ti» die vollen 360 Umfang der Mutter neigen. Venn die: iiot der Mutter angetriebene Last so groß ist,

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daß sie dazu neigt, die Wendelfinger abzuwickeln, g-eht die Belastung an der Mutter auf die Zähne 21 innerhalb des Körpers 19 über, während die Finger die Mutter weiter in einem vorbelasteten Zustand auf der Schraube halten.

Eine etwas modifizierte Mutter 11 * ist in Fig. 6 dargestellt und geeignet, um auf einer Schraube vorgespannt zu werden, ohne daß eine besondere Feder erforderlich ist. Zu diesem Zweck sind die Innenseiten 30 der Finger 25' schrittweise vom Körper 19^r zu den freien Enden der Finger so abgeschrägt, daß tatsächlich ein axial abgeschrägter konischer Kanal 31 zwischen den Fingern gebildet wird. Venn die Finger vor dem Zusammenbau der Mutter und der Schraube unbelastet sind, ist der Durchmesser a des Kanals nahe den freien Enden der Finger etwas geringer als der Fußdurchmesser b der Schraube, wie in ausgezogenen Linien in Fig. 6 dargestellt ist. Wenn so die Mutter auf die Schraube aufgeschraubt wird, werden die Finger durch die Schraube radial nach außen abgebogen (wie in Striehellinien in Fig. 6 dargestellt ist) und umfassen federnd die Schraube als Ergebnis der Federeigenschaft des Nylonmaterials, das dazu neigt, die Finger in ihre unbelasteten Stellungen zurückzubringen. Dementsprechend ist die in Fig. 6 dargestellte Mutter zum Erreichen all der Vorteile der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Mutter geeignet, wobei sie die Notwendigkeit einer besonderen Feder zum Zusammenziehen der Finger beseitigt.

Noch eine andere Mutter kO ist in Fig. 7 dargestellt, und zwar eine Doppelmutter mit zwei Gruppen von Fingern kl und hjSf die mit der Mutter einstückig sind und von

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dieser an den beiden Enden eines mit Innengewinde versehenen Körpers 44 vorragen. Die Finger sind auf der Schraube 10 durch ringförmig geschlossene Wendelfedern 45 vorbelastet und begrenzen, da sie an den beiden Enden des Körpers angeordnet sind, ein Verspannen oder Verdrehen des Körpers auf der Schraube und führen zur gleichen Reibung unabhängig von der Drehrichtung der Schraube.

Fig. 8 erläutert eine weitere Ausführungsart der erfinduiigs gemäß en Einstellvorrichtung. Hierbei ist eine Nylonmanschette 50 auf eine Stange in Form einer längsgenuteten welle 51 aufgeschoben und geeignet, relativ zur Welle rückwärts und vorwärts bewegt zu werden und zusammen mit der ¥elle zu rotieren. Zum Beispiel kann die Manschette mit Kraftantrieb gedreht werden, um die Welle zu drehen, wobei diese letztere jedoch frei axial durch die Manschette gleiten kann.

Die Uelle 51 weist eine Gruppe von winkelmäßig versetzten Zähnen 53 und Nuten 54 auf, die sich längs der Welle erstrecken, eine Nullsteigung aufweisen und zu in gleicher "Jeise gerichteten (nicht sichtbaren) Zähnen und Nuten innerhalb des Körpers der Manschette passen. Von der Manschette springen einstückig damit geformte freitragende Finger 56 vor, und zwar je einer fürjede Nut 54, ciie einen keilförmigen Querschnitt aufweisen und voneinander durch gerade, axial erstreckte Nuten 57 getrennt sind. Die Finger werden wiedei^uni durch eine ringförmig geschlossene Wendelfeder 59 zusammengezogen und dadurch federnd in die Nuten eingekeiLt, um die Manschette auf der V.'el.le vorzuspannen und ein Drehapiel zwischen den beiden zu i

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Eine weitere Art der Einstellvorrichtung ist in den Fig. 9-11 dargestellt und umfaßt eine Nylonmanschette oder -mutter 6o mit einem Körper 61, der Innengewinde wie der Körper 1<) des ersten Ausführungsbeispiels aufweist und auf eine Vielfachgewindeschraube 10 aufgeschraubt ist. Unter Winkelabständen sind Finger 63 vorgesehen, die durch Nuten 64 getrennt sind und freitragend von dem Körper 61 aus vorspringen, jedoch, statt wendelförmig wie die Schraubengewindegänge, geradeaus wie die Finger 56 ausgebildet sind und sich axial längs der Schraube erstrecken. Um einen Raum für die Gewindegänge der Schraube vorzusehen, ist die Innenseite jedes Fingers mit einer Anzahl von Nuten 65 versehen, die wendelförmig mit dem gleichen Steigungswinkel wie die Schraubengewindegänge ausgebildet und · unter axialem Abstand längs des Fingers mit der gleichen Teilung wie bei den Schraubengewindegängen angebracht sind, so daß letztere dazu passen und in die Nuten eingreifen. Die Nuten sind mit einem nach außen abgeschrägten Querschnitt ausgebildet und durch nach innen abgeschrägte Zähne 66 getrennt, die durch eine ringförmig geschlossene ¥endelfeder 67, die um die freien Endteile der Finger herum angebracht ist, in Keileingriff mit den Seiten der Schraubengewindegänge gehalten sind» Die so erzeugte Keilwirkung gleicht das Spiel zwischen der Mutter und der Schraube aus. Da die Finger 63 nicht dem Schlagwinkel der Schraubengewindegänge folgen, ist die Mutter 6O in einiger Hinsicht leichter herzustellen als die Mutter 11 des ersten Ausführungsbeispiels, erreicht jedoch nicht eine so lange Lebensdauer, da sich die Nuten 65 an den Kämmen der Schraubengewindegänge vertiefen, wenn nach längerer Benutzungsdauer Verschleiß auftritt.

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Claims (11)

1. I 1.JEinstellvorrichtung mit einer länglichen Stange, die eine Anzahl von winkelmäßig versetzten Zähnen und Nuten längs der Stange aufweist, und mit einer die Stange umgreifenden, relativ zur Stange hin und her beweglichen Manschette, dadurch gekennzeichnet , daß die Manschette (z. B. 11) einen Körper (z. B. 19) und ei- · ne Mehrzahl von damit einstückigen und von wenigstens einem Ende des Körpers vorspringenden Federfingern (z, B. 25) aufweist, deren jeder einen Teil besitzt, der keilförmig in eine Nut (z. B. 17) der Stange (z, B. 10) paßt und federnd an den an die Nut angrenzenden Zähnen (z. B. 16) anliegt und so einen Drehschlupf zwischen der Stange und der Manschette gering hält.
2. 2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (z. B. 11) aus federnd nachgiebigem Material besteht und die Finger (z. B* 25) freitragend an dem Körper (z. B. 19) sitzen.
3. 3· EinstelJ-vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (z. B. 25) durch winkelmäßig versetzte Nuten (z. B. 26) getrennt sind, die die Zähne (z. B. 16) aufnehmen.
4. 4. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (z. B. 19) winkelmäßig versetzte Zähne (z. B. 21), die in die Nuten

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   (ζ. B. 17) 3-^{n der} Stange (ζ. Β.1θ) eingreifen, -und winkelmäßig versetzte Nuten zur Aufnalime der Zähne (z. 13. loader Stange aufweist.
5. 5· Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zähne (53), die Nuten (5*0 und dfe Finger (5^) axial längs der Stange (51) mit einem Null-Steigungswinkel erstrecken und die Stange sowie die Manschette (50) zur gemeinsamen Drehung und zur gegenseitigen Längsverschiebung kuppeln.
6. 6. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch ^ekeiinzeiclmet, daß die Zähne und Nuten mit einem bestimmten Steigungswinkel wendelförmig um die otange (1O) verlaufen und Gewindegärige an der Stange bilden, daß der Körper (51) mit dem gleichen Steigungswinkel wie die Gewindegänge an der Stange vorlaufende GewindegUngc aufweist unu so auf die Stange aufschraubbar ist, und dau die Finger (63) axial längs der Stange mit im \;o-

   entlichen Xull-Steigungswinkel gerichtet und an ihren Innenseiten mit Nuten (65) versehen sind, die mit dem gleichen Steigungswinkel wie die Gewiiidegänge an der Stange v: end elf örmig verlaufen, längs der Finger unter Abständen mir der gleichen Teilung wie die Gewindegänge an der Stange angebracht sind und so zu den Gewiiidegllngen passen.
7. 7· Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bi- .3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (ΐό; 21), die Nuten (17) und die Finger (25; 25'i ^1, 43) in einem bestimmten Steigungswinkel wendelförmig um die Stange (1O) angebracht sind und die ilanschetto (11 ; 11 '; 4o) und die

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   Stange zur relativen Drehung und Translation kuppeln, wenn entweder die Manschette oder die Stange gedreht wird.
8. 8. Einstellvorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (25; 25'; 41, 43) von keilförmigem Querschnitt und federnd in die Schraubengexrinde- gänge eingekeilt sind.
9. 9. Einstellvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (25; 25«; 41, 43) durch winkelförmig versetzte Nuten (z. B.26) getrennt sind, die mit dem gleichen Steigungswinkel wie die Finger wendelförmig ausgebildet sind und die Schraubengewindegänge aufnehmen.
10. 10. Einstellvorrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (25') einen Zentralkanal (3i) definieren und längs ihrer Innenseiten (30) von dem Körper (19^!) zu ihren freien Enden so abgeschrägt sind, daß der Durchmesser (a) des Kanals nahe den freien Enden vor dem Aufschrauben der Mutter (11^!) auf die Schraube (lO) geringer als der Fußdurchmesser (b) ist und daß die Finger aus federnd nachgiebigem Material sind und sich relativ zum Körper nach außen biegen, wenn die Mutter auf die Schraube aufgeschraubt wird»
11. 11. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1

    bis 9t weiter gekennzeichnet durch eine ringförmig geschlossene Wendelfeder (27; 45j 59; 67)» die'sich um die freien Enden der Finger (25; 41, 43; 5&\ 63) zusammenzieht und diese gegen die Schraubengev.'indegän&e drückt.

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