DE2166275C3

DE2166275C3 - Ball screw mechanism s

Info

Publication number: DE2166275C3
Application number: DE19712166275
Authority: DE
Inventors: Ivan Budapest Toth
Original assignee: Ausscheidung aus: 21 33 137 Csepeli Szerszamgepgyar, Budapest
Priority date: 1970-10-09
Filing date: 1971-07-03
Publication date: 1976-08-05

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelspindelmechanismus mit einer Kugelspindel, einer Anzahl von Kugeln und mindestens einer Kugelmutter, in welcher ein schraubenlinienförmig verlaufender Abschnitt und ein Kugelrückführungsabschnitt eine geschlossene Kugelbahn bilden, wobei der Kugeirückführungsabschnitt an beiden Enden etwa tangential in den schraubenlinienförmig verlaufenden Abschnitt einmündet.The invention relates to a ball screw mechanism with a ball screw, a number of balls and at least one ball nut in which a Helical section and a ball return section a closed ball track form, with the ball return section at both ends opens approximately tangentially into the helical section.

Ein solcher Kugelspindelmechanismus is aus der DT-OS 19 23 742 bekannt. Der bekannte Kugelspindelmechanismus hat den Nachteil, daß beim Übergang der Kugeln vom schraubenlinienförmig verlaufenden Abschnitt in den Kugelrückführungsabschnitt und vom Kugelrückführungsabschnitt in den schraubenlinienförmig verlaufenden Abschnitt Stöße auftreten, die den Lauf des Kugelspindelmechanismus unruhig machen. Insbesondere laufen die Kugeln im Übergangsbereich zwischen dem schraubenlinienförmig verlaufenden Abschnitt und dem Kugelrückführungsabschnitt nicht im Tiefsten der schraubenlinienförmig verlaufenden Bahn, da die Laufbahnen der Spindel einerseits und der Mutter andererseits bei diesem Kugelspindelmechanismus stets in axialer Richtung gegeneinander versetzt sind. Dadurch entstehen Kanten, an denen beim Überlauf der Kugeln gefährliche Stöße auftreten, weil dort die Kontaktfläche zwischen Kugel und Mutter wesentlich kleiner ist, als die Kontaktfläche im Bereich der schraubenlinienförmig verlaufenden Kugeibahn. Dadurch können die Kugeln und/oder die Kante beschädigt werden, und die beschädigten Kugeln oder Abgebrochenen Stücke der Uante können den gesamten Kugelspindelmechanismus beschädigen oder zerstören.Such a ball screw mechanism is known from DT-OS 19 23 742. The well-known ball screw mechanism has the disadvantage that at the transition of the balls from the helical section into the ball return section and from the ball return section into the helical shape shocks occur that make the ball screw mechanism unevenly run. In particular, the balls run in the transition area between the helical one Section and the ball return section not in the deepest of the helically extending Path, because the raceways of the spindle on the one hand and the nut on the other hand in this ball screw mechanism are always offset from one another in the axial direction. This creates edges where the Overflow of the balls dangerous impacts occur because there is the contact surface between the ball and nut is much smaller than the contact area in the area of the helical Kugeibahn. This can damage the balls and / or the edge, and the damaged balls or Broken pieces of the Uante can damage or destroy the entire ball screw mechanism.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kugelspindelmechanismus zu schaffen, bei welchem der Übergang der Kugeln vom Rückführungsabschnitt in den schraubenförmig verlaufenden Abschnitt und umgekehrt mögliehst allmählich erfolgt, um Stöße, erhöhten Verschleiß und vorzeitige Zerstörungen zu vermeiden.The object of the invention is to provide a ball screw mechanism in which the transition of the Balls from the return section in the helical section and vice versa possible done gradually to avoid shocks, increased wear and tear and premature destruction.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der schraubenlinienförmig verlaufende Abschnitt nur in seinem mittleren Abschnitt lasttragend ausgebildet ist und von diesem lasttragenden Abschnitt her über je einen Winkel (φ) zu den beiden Einmündungen des Kugeirückführungsabschnittes hin in sich stetig schraubenförmig-konisch erweiternden Übergangsabschnitten zurückgeschliffen ist. wobei der Radius (r) des schraubenlinienförmig verlaufenden Abschnittes im lasttragenden Abschnitt kleiner als in den Übergangsabschnitten ist und in den Bereichen von deren Enden in unmittelbarer Nachbarschaft der Einmündungen des Kugelrückführungsabschnittes so groß ist, daß die Kugeln in diesem Bereich unbelastet laufen.This object is achieved in that the helical section is designed to be load-bearing only in its middle section and is ground back from this load-bearing section over an angle (φ) to the two junctions of the ball return section in steadily spiral-conically widening transition sections. The radius (r) of the helical section in the load-bearing section is smaller than in the transition sections and in the areas of their ends in the immediate vicinity of the junctions of the ball return section is so large that the balls run unloaded in this area.

Dadurch werden Stöße fast vollständig vermieden, denn bei dem erfindungsgemäßen Kugelspindelmechanismus erfolgt die Be- und Entlastung der Kugeln jeweils über einen verhältnismäßig großen Winkelweg (φ) in den sich schraubenförmig-konisch erweiternden bzw. verengenden Übergangsabschnitten. Im Bereich der tangentialen Einmündungen des Kugelrückführungsabschnittes sind die Kugeln vollständig unbelastet, so daß sie stoßfrei aus der schraubenlinienförmig verlaufenden Bahn in den Kugelrückführungsabschnitt übertreten können. Insgesamt ergibt sich dabei gegenüber dem bekannten Kugelspindelmechanismus ein stoß- und störungsfreier Lauf des erfindungsgemäßen Kugelspindelmechanismus.This almost completely avoids shocks, because in the ball screw mechanism according to the invention the loading and unloading of the balls takes place over a relatively large angular path (φ) in the helically-conically widening or narrowing transition sections. In the area of the tangential junctions of the ball return section, the balls are completely unloaded, so that they can pass over from the helical path into the ball return section without jolting. Overall, compared to the known ball screw mechanism, the ball screw mechanism according to the invention runs smoothly and without interference.

Die Erfindung wird eingehend an H?nd der Figuren erläutert.The invention is explained in detail with reference to the figures.

Fig. I zeigt die im Kugelspindelmechanismus verwendete Mutter I im Längsschnitt. In derselben Figur wird auch ein im Koordinatensystem dargestelltes Diagramm gezeigt. Die Achse X des Koordinatensystems fällt mit der Projektion der einen Stirnfläche der Kugelmutter zusammen. Die Achse Kläuft parallel zur Achse der Kugelmutter. Entlang der Achse X besitzt die in der Kugelmutter befindliche, eine Schraubenfläche bildende Nut von der Stirnfläche der Kugelmutter gemessene Koordinaten, entlang der Achse Kaber ist der von der Achse der Kugelmutter gemessene Abstand der eine Schraubenfläche bildenden Nuten dargestellt.Fig. I shows the nut I used in the ball screw mechanism in longitudinal section. In the same figure, a diagram represented in the coordinate system is also shown. The X axis of the coordinate system coincides with the projection of one end face of the ball nut. The axis runs parallel to the axis of the ball nut. Along the axis X , the groove forming a screw surface located in the ball nut has coordinates measured from the end face of the ball nut; along the axis Kaber, the distance between the grooves forming a screw surface, measured from the axis of the ball nut, is shown.

F i g. 2 stellt die Kugelmutter laut der F i g. I dar, und zwar in Seitenansicht, mit Ausbrüchen.F i g. 2 represents the ball nut according to FIG. I represent, and although in side view, with outbreaks.

Wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich, ist ein Teil der in der Kugeimutter I befindlichen, eine Schraubenfläche bildenden Nut (im weiteren Schraubennut) mit zwei Ablenkeinsätzen 2 abgeschlossen. Bei beiden Ablenkeinsätzen 2 ist an die Schraubennut ie eine tangentiale Rückführungsbohrung angeschlossen, welche zur äußeren Mantelfläche der Kugelmutter 1 führt. An der äußeren Mantelfläche der Kugelmutter 1 werden die beiden Bohrungen mit einer entsprechend ausgeführten Rückführungsnut verbunden. Der von den Ablenkeinsätzen 2 eingeschlossene Teil der Schraubennut, die beiden Rückführungsbohrungen, sowie die Rückführungsnut bilden die vollständige Kugelbahn. Die von den beiden Rückführungsbohrungen und der Rückführungsnut bestimmten Teile der Kugelbahn bilden den Kugelrückführungsabschnitt. Im Abschnitt zwischen den Koordinatenpunkten Xi und Xi beträgt der von der Achse der Kugelmutter 1 gemessene Abstand der Kugelnute n>; dieser Schraubennutenabschnitt wird im weiteren als der lasttragende Abschnitt bezeichnet. Wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich ist der lasttragende Abschnitt nicht unmittelbar an den Kugelrückführungsabschnitt angeschlossen: an beiden Seiten ist nämlich zwischen den Koordinatenpunkten Xi und Xt bzw. Xa und Xi je ein Übergangsabschnitt eingefügt. Der vonAs shown in FIGS. 1 and 2, part of the groove (hereinafter referred to as screw groove) that is located in the spherical nut I and forms a screw surface is closed off with two deflection inserts 2. In both deflection inserts 2, a tangential return bore is connected to the screw groove ie, which leads to the outer surface of the ball nut 1. On the outer surface of the ball nut 1, the two bores are connected with a correspondingly designed return groove. The part of the screw groove enclosed by the deflection inserts 2, the two return bores and the return groove form the complete ball track. The parts of the ball track determined by the two return bores and the return groove form the ball return section. In the section between the coordinate points Xi and Xi , the distance between the ball grooves measured from the axis of the ball nut 1 is n>; this helical groove section is hereinafter referred to as the load-bearing section. As shown in FIGS. 1 and 2, the load-bearing section is not directly connected to the ball return section: namely, a transition section is inserted on both sides between the coordinate points Xi and Xt or Xa and Xi. The from

der Achse der Kugelmutter 1 gemessene Abstand dieser Übergangsabsch'niue beträgt in den Punkten Xi und Ai ro; in den Punkten Xi und X* aber n. Da η größer ist als ro bilden die Übergangsabschnitte eine sich in der Richtung der Kugelrückführungsabschnitte ausweitende konische Schraubenfläche.The distance between these transition sections measured along the axis of the ball nut 1 is ro at the points Xi and Ai; but n at points Xi and X * . Since η is greater than ro, the transition sections form a conical helical surface that widens in the direction of the ball return sections.

Die Übergangsabsehniite sind in Fig. 1 von den Winkeln ψ begrenzt dargestellt Die Übergangsabsi_hnitte werden mit Rück war ^schliff ausgebildet. Zu diesem Zweck eignen sich die meisten universalen Gevvindeschleifmaschinen. Das Ausmaß e = n-m des Rückwärtsschliffes ist derart bestimm:, daß sogar im Falle eines höchstvorgespannten und höchstbelasteten Ku-The transition sections are shown in Fig. 1 limited by the angles ψ . The transition sections are formed with a back cut. Most universal thread grinding machines are suitable for this purpose. The extent e = nm of the backward grinding is determined in such a way that even in the case of a highly prestressed and highly stressed copper

gelspindelmechanismus die in dem mit dem Rückführungsabschni't benachbarten Teil des Übergangsabschnittes befindlichen lasttragenden Kugeln unbelastet sind. Der Abstand zwischen den Koordinaten ΛΊ und Xi bzw. A'j und X* wird in Abhängigkeit von der Gewindesteigung der Kugelspindel vom Winkel φ bestimmt. Der Winkel φ soll zweckmäßig derart gewählt werden, daß im von diesem Winkel bestimmten Abschnitt genügend Raum für ein bis vier Kugeln ist.gel spindle mechanism, the load-bearing balls located in the part of the transition section adjacent to the return section are unloaded. The distance between the coordinates ΛΊ and Xi or A'j and X * is determined by the angle φ as a function of the thread pitch of the ball screw. The angle φ should expediently be chosen such that there is enough space for one to four balls in the section determined by this angle.

Der Vorteil des erfind.ingsgemäßen Kugelspindelmechanismus besteht darin, daß eine gleichmäßige, ungehemmte Arbeit des Mechanismus gewährleistet ist.The advantage of the ball screw mechanism according to the invention is that a smooth, uninhibited operation of the mechanism is guaranteed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Ball screw mechanism with a ball screw, a number of balls and at least one ball nut, in which a helical section and a ball return section form a closed ball track, wherein the ball return section opens at both ends approximately tangentially into the helical section, characterized in that the helical section Section is designed to be load-bearing only in its middle section and is ground back from this load-bearing section over an angle (iy) each to the two junctions of the ball return section into transition sections that widen continuously in a helical-conical manner. The radius (r) of the helical section in the load-bearing section is smaller than in the transition sections and in the areas of their ends in the immediate vicinity of the junctions of the ball return section is so large that the balls run unloaded in this area.