DE2352454A1 - Kugel-schraubengetriebe - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W, !Beyer Dipl.-Wirtsch,—Ing. 8. ,Jochcm

6 Frankfurt am Main ' Staufenstraßo. 3G

^Ar3ra'^: Firma ■ ■

hh TECHNIQUE INTEGRALE -- ■- . -

F-73oo3 Chambery., Frankreich

Die Erfindung betrifft ein Kugel-Schratibengetriebe zur Wandlung einer Drehbewegung zwischen, einer Gewindespindel und einer Mutter in eine translatorische Bewegung oder umgekehrt.

Bei bekannten solchen Kugel-Schraubengetrieben enthält die Mutter mindestens einen Rückführkanal zur Rückleitung der das Gewinde der Mutter nahe der einen ihrer beiden Endflächen verlassenden Kugeln zu den Gewindeeingängen nahe der anderen Endfläche. Ein solcher Rückführkanal wird grundsätzlich im wesentlichen durch eine parallel zu ihrer Achse iji eile Mutter eingearbeitete Bohrung ,gebildet. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß sie für die Mutter eine ausreichende radiale Dicke erfordert, um die Bohrung herstellen zu können, und der Mutter eine Unwucht verleiht, die gegenüber sehr schnellen Dreh- , bewegungen hinderlich sein kann.. Außerdem ist es mit den bekannten Schraubengetrieben dieser Art oft schwierig, der nutzbaren Gewindelänge der Mutter, d.h. der Lange desjenigen Gewindeteils, in welchen die mit der Spindel bei. 4er axialen Kräfteübertragung zusammenarbeitenden Kugeln umlaufen können, einen gewünschten willkürlichen Wert zu geben.

Aufgabe der, Erfindung ist es, ein Kugel-Schraubengetriebe der Eingangs genannten Art zu schaffen, welches die vorerwähnten

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Nachteile vermeidet. Erfindungsgeraäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die die Gewinde der Spindel und der Mutter bildenden Schraubennuten miteinander zwei Schraubenkanäle formen, deren jeder von mindestens einer Gewindeflanke der Mutter und einer Gewindeflanke der Spindel begrenzt ist, wobei diese Gewindeflanken derart angeordnet sind, daß für jede der beiden Übertragungsrichtungen der Kräfte zwischen Spindel und Mutter der eine der beiden Schraubenkanäle eine dem Durchmesser der Kugeln entsprechende Weite und der andere eine den Kugeldurchmesser übersteigende Weite einnimmt, und das nahe einem jeden Stirnende.der Mutter Mittel zur Überleitung der Kugeln zwischen den entsprechenden Enden der beiden Schraubenkanäle vorgesehen sind·

In dem erfindungemäßen Schraubengetriebe ist es also einer der beiden Schraubenkanäle, nämlich derjenige mit der den Durchmesser der Kugeln bei der jeweiligen Übertragungsrichtung der Kräfte zwischen Spindel und Mutter übersteigenden axialen Weite, der zur Rückführung der Kugeln benutzt wird, d.h. zur Rückkehr der Kugeln vom Ausgang zum Eingang des anderen Schraubenkanals, in welchem aufgrund seiner Weite die Kugeln notwendigerweise zur gleichen Zeit mit den Gewindeflanken der Spindel und den Gewindeflanken der Mutter zusammenarbeiten und folglich die Kraftübertragung sicherstellen. Im Fall der Umkehr der Kraftübertragungsrichtung ändern sich die Weiten der beiden Schraubenkanäle im umgekehrten Sinne, und die beiden Schraubenkanäle tauschen ihre Rollen in Bezug auf den Umlauf der Kugeln.

Da dnr Rückl iihrkcmal für die Kugeln, mit welchem, dan or.t indunq: gemäße Schraubengetriebe ausgestattet ist, nur zum Teil an der mit Gewinde versehenen Innenseite der Mutter und nicht völlig in deren Dicke untergebracht ist, wie dies bei den bisher bekannten Kugeln-Schraubengetrieben der Fall ist, leuchtet es ein, daß die Mutter des erfindungsgemäßen Getriebes eine viel geringere radiale Dicke besitzen kann, d.h. daß das Ver-

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hältnis ihres Durchmessers zu dem der Spindel viel geringer sein kann, als bei den bekannten Kugel-Sehraubengetriebcn. Demzufolge" kann die Mutter des.erfindungsgemäßen Schraubengctriebes eine Masse und folglich ein Trägheitsmoment aufweisen, daß weit unterhalb denjenigen der bekannten Getriebe liegt. Außerdem weist der Rückführkanal, der dort nur zum Teil angeordnet ist, dieselbe Schraubensymmetrie wie die Mutter auf und erzeugt in dieser keinerlei Unwucht. Endlich kann die Mutter des erfindungsgemäßen Kugel-Schraubengetriebes mit jeder beliebigen nutzbaren Länge bezüglich ihres Gewindes ausgeführt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen die beiden Schraubenkanäle die gleiche Steigung ρ auf und sind um ein Maß axial zueinander versetzt, daß zwischen Null und der Größe der Steigung liegt und vorzugsweise die halbe Steigung p/2 beträgt. Zweckmäßig besitzt dabei jede Schraubennut der Gewindespindel und/oder der Mutter eine axiale Weite von etwas mehr als der Summe der halben Steigung p/2 und dem Kugeldurchmesser d. Nach dnem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist dabei jedes Gewinde der Mutter kurz vor seinen beiden Enden mit je einer im wesentlichen senkrecht zumGewinde zwischen zwei benachbarten Gängen verlaufenden Durchlaßnut mit einer den Kugeldurchmesser d geringfügig übersteigenden Breite versehen, und innerhalb der Mutter sind an den beiden Enden der Schraubennuten Führungsstücke zum Umlenken der Kugelbahnen von dem einen Schraubenkanal in den anderen Schraubenkanal über die Durehlaßnut angeordnet.

Nach einem anderen Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung - greifen die Gewindegänge der Spindel und der Mutter einerseits und die die" Gewinde bildenden Schraubennuten andererseits derart in radiale Richtung ineinander, daß bei Bruch oder Entweichen der Kugeln die Gewindeflanken der Spindel und der Mutter durch die zwischen ihnen wirkenden Axialkräfte in unmittelbare "Anlage gegeneinander gelangen. Diese Ausbildung- ·

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vermeidet, daß sich die Mutter im Fall eines Bruchs oder eines lintweichens der Kugeln aus dem Getriebe abrupt von der Spindel durch eine schnelle relative Übertragungsbewegung trennt, die von den auf das Schraubengetriebe ausgeübten Kräften bestimmt · ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schraubengetriebes zeichnet sich dadurch aus, daß die die Ge- . winde der Spindel und der Mutter bildenden Schraubennuten einen · solchen Querschnitt aufweisen, daß die Kugeln im Fall der Trennung von Spindel und Mutter gegen Herausfallen aus den Schraubennuten gehalten sind. Diese Ausbildung erleichtert die Montage und Demontage des Getriebes erheblich.

Dabei können die das Gewinde der Mutter bildenden Schraubennuten im Querschnitt einen Öffnungswinkel von mehr als 18o° aufweisen, und es sind dann an dem Gewinde der Mutter in gleicher Gangzahl schraubenförmige Käfigelemente befestigt, die den Öffnungswinkel der Schraubennuten auf unter 18o bringen.

Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schraubengetriebes werden nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform, in welcher die Mutter im Axial schnitt gezeigt ist,

Fig. 2 eine Teilansicht eines Axialschnittes in größerem Maßstab, der die beiden Schraubenkanäle mit den darin umlaufenden Kugeln veranschaulicht,

Fig, 3 Teilansichten entsprechend Fig. 2 von anderen Ausführungsformen,

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Pig. 6 einen Axialschnitt durch die Mutter des Schraubenqe triebes nach Fig. 1,

Fig. 7 eine Teilarisicht eines Schnittes nach Linie VII-ViI in Fig. 6 mit in die Mutter eingesetzter Spindel,

Fig. 8 Schnittdarstellungen nach Linie VIII-VIII bzw. ^{und 9} in Fig. 7, - · ■

Fig. Io^ Teildarstellungen von Axialschnitten ähnlich Fig. 2 ^un durch-zwei andere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schraubengetrxebes, _ " ; *

Fig. 12 einen der Figi 7 entsprechenden Axialschnitt durch die Ausführungsform nach Fig.. 11,

Fig. 13 Schnittansichten nach Fig. XIII-XIII bzw. XIV-XIV und 14. _{r inFig}. ₁₂, -

Fig. 15 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 14 bei einer abgewandelten Äusführungsform,

Fig. 16 eine Schnittensieht nach Linie XVX-XVI in Fig. 15 und

Fig. 17 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 16 durch eine weitere, abgeänderte Ausführungsform«

In Fig. 1 sind mit 1 und 2 eine Gewindespindel bzw. eine Mutter bezeichnet, in-denen, je ein eingängiges Gewinde la bzw. 2a von gleicher Steigung ρ für die Spindel und die Mutter durch eine eingängige Schraubenriut Ib bzw. 2b gleicher Weite p/2 + d + ζ für die Spindel und die Mutter bestimmt ist. Der Eingriff der Gewinde la, 2a einerseits und der Schraubennuten Ib, 2b andererseits, der aus den Fig. 1 und 2 deutlich hervorgeht, ist derart, daß der Grund der Schraubennuten und die

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Flanken der Gewindegänge zwischen sich zwei Schraubenkanäle 3 und 4 begrenzen, in denen Kugeln 5 mit dem Durchmesser d eingefügt sind. Wenn bei Drehung der Spindel 1 eine Axialkraft auf die Mutter 2 in Richtung des Pfeiles F (Fig. 2) ausgeübt wird, drückt jeder Gewindegang 2a der Mutter 2 die Kugeln 5 gegen die entsprechenden Gewindegänge la der Schraube 1, so daß der Schraubenkanal 3 eine, axiale Weite von praktisch der gleichen Größe wie der Kugeldurchmesser d einnimmt. Da außerdem das Gewinde la eine Breite von etwa p/2 - d besitzt, lässt sich leicht ersehen, daß im betrachteten Faxl der Schraubenkanal 4 eine axiale Breite von angenähert d + £ einnimmt, d.h. etwas mehr als dem Durchmesser el der Kugeln 5

Wie aus den Fig. 6 bis 9 ersichtlich ist, wird das Gewinde 2a der Mutter 2 in einer Entfernung von mindestens deir Maß d von seinen Enden (nur das Gewindeende 2aB ist in Fig. 6 sichtbar)von einer Durchlaßnut 6A bzw. 6B durchquert/ die bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform im wesentlichen parallel zur Achse A der Mutter verläuft und eine Breite aufweist, die ein wenig den Durchmesser d der Kugeln 5 übersteigt. An der mit Gewinde versehenen Innenfläche der Mutter 2 sind beiderseits des Gewindegangs 2a an den Enden der Durchlaßnuten 6A und 6B Führungsstücke 7 auf beliebige geeignete Weise befestigt, die, wie aus Fig. 6- ersichtlich ist, vorzugsweise eine einwärts gekrümmte Form aufweisen, um den Lauf der Kugeln zwischen den beiden Schraubenkanälen 3 und durch die entsprechende Durchlaßnut 6A bzw. 6B, wie in Fig. dargestellt ist, zu steuern.

Wenn das soeben beschriebene Getriebe unter den vorstehend angegebenen (und in Fig. 2 durch den Pfeil. F angedeuteten) Bedingungen in Betrieb ist, stellen die Kugeln 5, die innerhalb des Schraubenkanals 3 gleichzeitig mit den. Flanken des Gewindes la der Spindel 1 und des Gewindes 2a der Mutter 2 zusammenwirken, die Kraftübertragung zwischen der Spindel und der Mutter sicher: als Folge einer relativen Schraubenbe-

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wegung zwischen diesen Elementen laufen die Kugeln 5 in dem Schraubenkanal 3 von einemEnde zum anderen Ende der Schraube, beispielsweise von rechts nach links in Fig. 6. Die Kugeln 5, die sich zum linken Ende des Schraubenkanals 3 im Sinne des Pfeils f^, verlagern, werden dort von dem links von der Durchlaßnut 6A angeordneten Führungsstück aufgefangen und durch-laufen diese Durchlaßnut, um schließlich durch das rechts von dieser angeordnete Führungsstück 7 zum Eingang des Schraubenkanals 4 geleitet zu werden. Da der Schraubenkanal 4 in diesem Zustand eine axiale Weite d + c besitzt, die etwas größer als der Durchmesser d cer Kugeln 5 ist, können sich diese darin frei bewegen, d.h. ohne gleichzeitig mit den Gewinden la und 2a der Spindel und der Mutter zusammenzuarbeiten. Die Kugeln 5 werden deshalb durch die nachfolgenden Kugeln durch den Schraubenkanal 4 von links nach rechts mit Bezug auf Fig. 6 gestoßen, ohne an der Kraftübertragung zwischen der Spindel und der Mutter teilzunehmen. Die Kugeln 5, die sich zum rechten Ende des Schraubonkanals 4 im Sinne des Pfeils f_? (Fig. 6) bewegen, werden dann durch die Durchlaßnut 6B von den entsprechenden Führungsstücken 7 dergestalt umgelenkt, daß sie an das rechte Ende des Schraub en kanal s 3 zurückgeführt werden', in welchem sie von neuem an der Kraftübertragung teilnehmen, so daß die Kugeln somit einen geschlossenen Kreis durchlaufen.

Wenn demgegenüber die Belastungsrichtung gegenüber der in Fig. 2 mit dem Pfeil F angedeuteten Richtung umgekehrt wird, tritt eine axiale Relativbewegung zwischen der Spindel 1 und der Mutter 2 dergestalt auf, daß es jetzt die im Schraubenkanal 4 befindlichen Kugeln 5 sind, die zwischen den Flanken der Gewinde la und 2a der Spindel und der Mutter eingespannt sind, da die axiale Weite dieses Kanals 4 nunmehr praktisch den Wert d einnimmt, während die Weite des Kanals 3 in der Weise .zunimmt, daß ein freier Rücklauf der dortigen Kugeln ermöglicht wird.

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Wenn aus einem zufälligen Grunde die Kugeln 5 den geschlossenen Kreis im Inneren der Mutter 2 verlassen oder wenn sie stark beschädigt und praktisch zermalmt sind, beginnen die Flanken der Spindel und der Mutter unter der Wirkung der auf sie ausgeübten Axialkräfte miteinander zu arbeiten wie in einem Schraubengetriebe ohne Kugeln. Dies verhindert eine plötzliche völlige Trennung zwischen Spindel und Mutter, d.h. im vorerwähnten Fall eine fast augenblickliche·Entkopplung der entsprechenden festen Elemente der Spindel und der Mutter, die in zahlreichen Anwendung sfallen äußerst gefährliche Folgen haben könnte. Mit anderen Worten, die dadurch erhaltene Sicherheit, die augenscheinlich von dem Eingriff der Gewinde der Spindel und der Mutter einerseits und der die Gewinde bestimmenden Schraubennuten andererseits herrührt, kann unabhängig von den anderen vorstehend erwähnten Merkmalen des erfindungsgemäßen Schraubengetriebes erhalten werden. Dieses letztere deckt deshalb alle Kugel-Schraubengetriebe, in denen die erwähnte Sicherheit durch Eingriff der Gewinde und Schraubennuten der Spindel und der Mutter erhalten wird, welcher Art auch immer die übrigen Merkmale des betrachteten Getriebes sein mögen.

Fig. 6 zeigt klar einen der wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung: der Außendurchmesser De der Mutter 2 braucht das Maß Dv + d ( Dv ist der Nenndurchmesser der Gewindespindel 1 )· nur um die doppelte dünne Material stärke zu überschreiten, die notwendig ist, um die Schraubennut 2b der Mutter· 2 außenseitig abzudecken.

Die vorbeschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schraubengetriebes lässt zahlreiche Abwandlungen zu, die alle unter den Grundgedanken der Erfindung fallen und von denen.einige nachstehend ohne Beschränkung hierauf aufgezeigt werden.

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Die teilweise in Fig. 3 gezeigte Abwandlung unterscheidet; · sich von« der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 nur durch die Form der Flanken der Gewinde la und 2a der Spinne] 1 und der Schraube 2, die in dessen immer zwischen sich zwH Schraubenkanäle 3 und 4 für die Kugeln 4 und 5 begrenzen. Es ist ebenso bei dieser Ausführungsform der Eingriff der Gewinde der Spindel 1 und der Mutter 2 einerseits und ihr-er die öewindejbegrenzenden Schraubennuten andererseits, der die Sicherheit des Getriebes im Fall des Bruchs oder des Entweichens der Kugeln garantiert, ebenso wie dies-zuvor aufgezeigt wurde.

In den demgegenüber teilweise abgeänderten Ausführungcforraen nach Fig. 4 und 5 ist die eingängige Schraubennut Ib der Spindel 1 weniger tief als bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen, oder, was auf das selbe hinausläuft, ihr eingängiges Gewinde la weist eine verminderte radiale Höhe auf. Außerdem enthält die Mutter 2, von der ein Teir in den Fig. 4 und 5 sichtbar ist, an Stelle einer einzigen Schraubennut wie in den vorher beschriebenen Ausführungsformen zwei weniger tiefe Schraubennuten 2b^ und 2b₂, welche zwischen sich .zwei Gewindekämme, nämlich einen Gewindekamm 2a,. gegenüber der Schraubennut Ib der Spindel 1 und einen Gewindekamm 2a~ gegenüber dem Gewindekamm la der Schraube 1 begrenzen. Die beiden Schraubennuten 2b^ und 2b₂ sind gleichermaßen weniger tief als die einzige Schraubennut der Mutter bei dem vorher beschriebenen Ausführungsformen, und sie haben darüberhinaus in den Fig. 4 und 5 andere Querschnitte. Die Weite der Schraubennuten 2b ^ und 2b₂ reicht demgemäß aus, um den Kugeln 5 ein evt. Spiel darin zu ermöglichen.

In demjenigen Fall, in weichem die Mutter 2 auf die stillstehende Spindel 1 eine Axialkraft im Sinne des Pfeils F (Fig. 4 und 5) ausübt, erkennt man, daß die Kugeln 5, die sich teilweise in die Schraubennut 2b^ der Mutter 2 einge-

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fügt sind, zwischen don Gewinden la der Spindel 1 und 2a.. der Mutter 2 eingeschlossen sind, wobei diese Kugeln in einem ersten Schraubenkanal 3 umlaufen und dabei zur Kraftübertragung zwischen der Mutter 2 und der Spindel 1 beitragen, während die teilweise in die Schraubennut 2b~ der Mutter 2 eingesetzten. Kugeln 5 dort durch den zweiten Schraubenkanal 4, der jetzt eine größere axiale Weite als der Schraubenkanal 3 aufweist, im umgekehrten Sinne als die ersterwähnten Kugelen umlaufen. Die Wirkungsweise der in den Fig. 4 und 5 teilweise dargestellten Ausführungsformen unterscheidet sich praktisch nicht von den zuvor betrachteten.

In anderen, nicht dargestellten Ausführungsformen haben die Gewinde der Spindel und die der Mutter genau die gleiche Ausbildung (wie sie im Fall der Fig. 2 und 3 vorhanden ist), jedoch ist die Ausbildung der Mutter 2 diejenige nach Fig, 4 oder diejenige nach Fig. 5.

Die Form und Anordnung der Durchlaßnuten wie der Nuten 6A und 6B (Fig. G) ebenso wie der an den Enden der Durchlaßnuten angeordneten Führungsstücke 7 sind bezüglich ihrer Auswahl gleichgültig. In demjenigen Fall, in welchem das Gewinde 2a der Mutter 2 mit deren Achse A einen spitzeren Winkel als nach Fig. 6 bildet, sind die Durchlaßnuten 6A und 6B vorzugsweise lotrecht zur Windungsrichtung des Gewindes 2a angeordnet.

In demjenigen Fall, in welchem die Mutter 2 zwei Gewinde 2a^ und 2a₂ enthält, wie in den Fig. 4 und 5, müssen die Durchlaßnuten 6A und 6B das Gewinde 2a^ ein wenig vor dessen äußeren Enden in Abständen von diesen durchsetzen, die mindestens gleich dem Kugeldurchmesser d sind.

In allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schraubengetriebes, die vorstehend in Betracht gezogen worden sind,

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haben die beiden Schraubenkanäle 3 und 4 dieselbe Steigung p, und sie sind axial zueinander um p/2 versetzt. Allgemeiner ausgedrückt und ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen, können die beiden Schraubenkanäle 3 und 4 dos erfindungsgemäßen Schraubengetrxebes axial zueinander um das Maß öC ρ versetzt sein, wobei (S^ eine Zahl zwischen Null und 1 (jedoch von Null und 1 verschieden) ist und 1/2 nur einen bevorzugten Wert für die Zahl (χ, darstellt. Der Wert von ßC sollte wohl-verstanden so ausgewählt werden, daß die beiden Schraubenkanäle 3 und 4 an allen Stellen voneinander getrennt sind.

Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bewegungsschraube, die zu einem Teil in Fig. Io dargestellt ist, besitzt das eingängige Gewinde la der Spindel 1 dieselbe Form die in Fig. 4; die beiden Schraubennuten 2b. und 2b~, der Mutter 2 haben jedoch im Querschnitt einen Öffnungswinkel /3 unterhalb 18o° derart, daß im Fall der Trennung von Spindel 1 und Mutter 2 die Kugeln 5 in den Schrauben— nuten 2b- und 2b~ der Mutter 2 gehalten bleiben.

Dasselbe Ergebnis wird mit der in Fig. 11 zu einem Teil gezeigten Ausführungsform dadurch erhalten^ daß dieSchraubennuten 2b- und 2b_? der Mutter 2 einen Öffnungswinkel χ von über 18o besitzen. Zur Erzielung der vorgenannten Wirkung sind zwei schraubenförmige Käfige 8a- und 8a₂ durch irgendwelche' geeigneten Mittel, biespielsweise durch Schweißen an den Gewindekämmen 2a- und 2a₂ der Mutter 2 befestigt. Da sich diese beiden schraubenförmigen Käfige 8a- und 8a~ gegenüber der eingängigen Schraubennut Ib der Spindel 1 bzw. gegenüber deren eingängigem Gewindekamm la befinden, sie können verschiedene radiale Dicken besitzen, von denen die des Käfigs 8a- die größere ist.

Die vorbeschriebenen Mittel, mit denen die Kugeln der Mutter unverlierbar gemacht werden, sind bei allen Kugel-Sehrauben-.getrieben anwendbar, welche andere Merkmale sie auch immer

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besitzen. Dieselben Mittel sind deshalb ebenso εΐ-uf Ausführungsformen der Erfindung anwendbar, die in den Fig. bis 9 beschrieben sind (zu diesem Zweck sind in den Pig. Io und 11 die beiden Schraubenkanäle 3 und 4 angegeben). Die Fig. 12 bis 14 veranschaulichen die eine der beiden Durchlaßnuten 6A, mit denen das Gewinde 2a^ der Mutter 2 ein wenig vor einem jeden der beiden Enden versehen sein kann in der zum Teil in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform. Insbesondere aus Fig. 14 ist erkennbar, daß der schraubenförmige Käfig Sa₁ in Höhe der Durchlaßnut 6A auf eine Länge unterbrochen ist, die ein wenig über dem Durchmesser d der Kugeln liegt. Von den Schraubenkanälen 3 und 4 her bildet der schraubenförmige Käfig Sa^, eine Rundung 9a^, deren Radius im wesentlichen der Hälfte der Breite e des Käfigs 8a.. entspricht, während von der entgegengesetzten Seite her der Käfig 8a^ eine Rundung loa^ bildet, deren Radius größer als der der Rundung 9a^ um einen Betrag ist, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Schraubenkanäle 3 und 4 ist, d.h. ein wenig größer als der Durchmesser d der Kugeln 5. Andererseits bilden die Elemente des Käfigs 8a₂ des zweiten Gewindekamms 2a₂ der Mutter 2, die den Enden der Durchlaßnut 6a benachbart sind, jenseits der Kanten der Schraubennut der Spindel 1 (Ib in Fig. 12) Nocken, die von Kreisbögen Ha₂ und 12a₂ mit demselben Radius und Zentrum begrenzt sind wie die-Rundung loa^ des Käfigs Sa₁ dergestalt, daß sie sich an diese Rundung loa^ anschließen, wobei sie einer halbzylindrischen Fläche folgen, die konzentrisch zur Rundung 9a,, des Käfigs 8a^ verläuft und eine gute Führung der Kugeln 5 während deren Überleitung zwischen den beiden Schraubenkanälen 3 und 4 des Getriebes über die Durchgangsnut 6A gewährleistet.

Die in den Fig. 15 und 16 gezeigte Abänderung unterscheidet sich .von der Ausführungsforra nach den Fig. 12 bis 14 nur dadurch, daß das Gewinde 2a,, der Mutter 2 ebenso wie der

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schraubenförmige Käfig, der dort gegebenenfalls befestigt ist, etwas vor einem jeden Gewindeende von einem. Schlitz 13 durchsetzt i,st, der im wesentlichen senkrecht zum Gewinde 2a.. und dessen Käfig verläuft und in zumindest einen Teil der axialen Dicke des (Jewindes 2a„ der Mutter 2 und gegebenenfalls deren schraubenförmigen Käfig vorsteht. Ein Führungsstück 14 in Form einer rechteckigen kleinen Platte ist in dem Schlitz 13 auf. geeignete Weise wie beispielsweise durch Schweißen, Kleben, Einpressen, eine Schwalbenschwanzverbindung oder dergleichen befestigt. In dem Führungsstück 14 befindet sich ein halbkreisförmiger Kanal 16 mit einer etwas über dem Kugeldurchmesser d liegenden radialen Weite dergestalt, daß die offenen Enden dieses Kanals in den Schraubenkanal 3 bzw. den Schraubenkanal 4 ein wenig vor deren Enden in der Weise münden, daß sie den Lauf der Kugeln 5 zwischen den beiden Schraubenkanälen 3 und 4 über den halbkreisförmigen Kanal führen. Fig. 16 zeigt, daß der Kanal 16 des Führungsstucks 14 auf Seiten der (nicht dargestellten) Spindel 1 offen ist. Er weist andererseits vorzugsweise denselben Querschnitt wie die Schraubennuten 2b ^ und 2b- der Mutter 2 (Fig, Io oder 11) auf, um die Unverliebarkeit der Kugeln 5 zu gewährleisten.

In der.in Fig. 17 gezeigten abgeänderten Ausführung weist die gegen die (nicht dargestellte) Spindel gerichtete Seite des Führungsstücks 14 mindestens einen- Vorsprung 17 auf, der in die entsprechende Schraubennut der Spindel (Ib in den Fig. Io und 11) eingreift. Dieser Vorsprung 17, dessen .Querschnittsform derjenigen der Schraubennut der Spindel angepasst sein kann, dient als Abstreifer, der eine perpanente Reinigung der Schraubennut der Spindel sicherstellt. ·

Bei allen vorstehend betrachteten Ausführungsförmen des erfindungsgemäßen Schraubengetriebes begrenzen die Spindel und die Mutter zwischen sich ein einziges Paar von Schrauben-

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kanälen, von denen der eine entsprechend der Richtung der zu übertragenden Kraft für die aktive Umlaufphase der Kugeln und der andere, erweiterte Kanal für die passive Rückführphase zur Verfügung steht. Das Schraubengetriebe gemäß der Erfindung kann ebenso in der V/eise verwirklicht werden, daß die Spindel und ihre Schraube zwischen sich mehrere Paare von Schraubenkanälen von solcher Art begrenzen, daß die entsprechenden Rollen der beiden Kanäle eines jeden Paares im Fall einer Umkehr der Kraftubertragungsrichtung zwischen Spindel und Mutter vertauscht werden* In dem Fall, in welchem das Getriebe gemäß der Erfindung η Paare von Schraubenkanälen enthalt, durchlaufen seine Kugeln darin η von-einander unabhängige geschlossene Kreise. Ein jeder dieser geschlossenen Kreise kann mit einem Mittel für den Ein- und Austritt der Kugeln versehen sein, das beispielsweise durch eine im wesentlichen radial gerichtete Bohrung in der Muster gebildet ist, die das Einfüllen der Kugeln in jeweils eine der beiden entsprechenden Schraubenkanäle gestattet, wobei diese Bohrung normalerweise mit einem von der Außenseite der Mutter zugänglichen Verschluß versehen ist.

Die relative Axialverschiebung, welcher die Spindel und die Mutter des erfindungsgemäßen Schraubengetriebes bei jedem Wechsel der Kraftübertragungsrichtung unterworfen sind, kann durch Zusammenkuppeln zweier solcher, mit einander identischer Getriebe aufgehoben werden', wobei diese beiden Schraubengetriebe eine gemeinsame Spindel und zwei Kugelumlaufmuttern besitzen, die nahe beieinander auf der Spindel angeordnet sind, wobei diese Muttern der Wirkung von mit ihnenVΤΉ-rteIn unterworfen sind und besonders Federn aufweisen, die bestrebt sind, die beiden Schrauben axial voneinander zu entfernen oder anzunähern. Beispielsweise sind die beiden Muttern frei gleitend zwischen äußeren Anschlägen im Inneren einer Hülse angeordnet, und zwischen den beiden Muttern sind darin Federn dergestalt-eingespannt, daß die eine gegen die andere in Axialrichtung über

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die genannten Anschläge drückt. Ein solches zusammengesetztes Getriebe ist spielfrei·

Ansprüche

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Claims (4)

1. Ansprüche

   Kugel-Schraubengetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung zwischen einer Gewindespindel und einer Mutter in eine translatorische Bewegung oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gewinde (la, Ib) der Spindel (1) und der Mutter (2)

   . bildenden Schraubennuten (lb, ?.b) miteinander zwei Schraubenkanäle (3, 4) formen, deren jeder von mindestens einer Gewindeflanke der Mutter (2) und einer Gewinde-, flanke der Spindel (1) begrenzt ist, wobei diese Gewindeflanken derart angeordnet sind, daß für jede der beiden Übertragungsrichtungen der Kräfte zwischen Spindel (1)

   . und Mutter (2) der eine der beiden Schraubenkanäle (3,4) eine dem Durchmesser (d) der Kugeln (5) entsprechende Weite und der andere- eine den Kugeldurchmesser (d) übersteigende Weite (d+£ ) einnimmt, und das nahe einem jeden Stirnende der Mutter (2) Mittel (6A, 6B, 7) zur Überleitung der Kugeln (5) zwischen den entsprechenden Enden der beiden ScHraubenkanale (3, 4) vorgesehen sind.
2. 2. Schraubengetriebe nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeich.net, daß die beiden Schraubenkanäle (3, 4) die gleiche Steigung (p) aufweisen und um ein Maß axial zueinander versetzt sind, daß zwischen Null und der Größe der Steigung (p) liegt und vorzugsweise die halbe Steigung (p/2) beträgt.
3. 3. Schraubengetriebe nach Anspruch 2 mit einem axialen Versatz um die halbe Steigung (p/2), dadurch gekennzeichnet, daß jede Schraubennut (Ib, 2b) der Gewindespindel (1) und/oder der Mutter (2) eine axiale Weite von etwas mehr als der Summe der halben Steigung (p/2) und dem Kugeldurchmesser (d) besitzt.

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4. 4. Schraubengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekenn ζ e ic h η e t, daß jedes Gewinde (2a) der Mutter kurz vor seinen beiden Enden (2aA, 2aB) mit je einer im wesentlichen senkrecht zum Gewinde zwischen zwei benachbarten Gängen verlaufenden Durchlaßnut (6A, 6B) mit einer den Kugeldurchmesser (d) geringfügig übersteigenden Breite versehen ist und daß innerhalb der Mutter (2) an den beiden Enden der Schraubennuten (2b) Führungsstücke (7) zum Umlenken der Kugelbahnen von dem einen Schraubenkanal (3 bzw. 4) in den anderen Schraubenkanal (4 bzw. 3 ) über die Durchlaßnut (6A bzw. 6B) angeordnet sind. ·

   insbesondere

   5. Schraubengetriebe/nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindegänge (la, 2a) der Spindel (l)und der Mutter (2) einerseits und die die Gewinde bildenden Schraubennuten (Ib, 2b) andererseits derart in radialer Richtung ineinandergreifen, daß bei Bruch oder Entweichen der Kugeln (5) die Gewindeflanken der Spindel (1) und der Mutter (2) durch die zwischen ihnen wirkenden Axialkräfte in unmittelbare Anlage gegeneinander gelangen.

   insbesondere

   6. Schraubengetriebe,Hiach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß die die Gewinde (la, 2a) der Spindel (1) und der Mutter (2) bildenden Schraubennuten (Ib, 2b) einen solchen Querschnitt aufweisen, daß die Kugeln (5) im Fall der Trennung von Spindel und Mutter gegen Herausfallen aus den Schraubennuten g eh alten sind.

   7. Schraubengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gewinde (2a)' der Mutter (2) bildenden Schraubennuten (2b) im Querschnitt einen Öffnungswinkel von mehr als 18o° aufweisen und

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   daß an dem Gewinde (2a) der,Mutter in gleicher Gangzahl schraubenförmige Käfigelemente (8a 1, 8a 2) befestigt sind, die den Öffnungswinkel der Schraubennuten (2b) auf unter 18o° bringen.

   8. Schraubengetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurchgekennzeichnet, daß die Mutter (2) mindestens ein Paar Schraubennuten (2b^, 2bp) mit einer den Kugeldurchmesser (d) geringfügig übersteigenden axialen Weite sowie mindestens ein Paar schraubenförmiger Käfige (8a^, 8a₂) von unterschiedlicher radialer Dicke enthält, welch letztere am ersten bzw. zweiten Gewindekamm (2a.,, 2a_o) der Mutter (2) befestigt sind, und das der gegenüber der Schraubennut (Ib) der Gewindespindel (1) angeordnete erste Gewindekamm (2a^) der Mutter (2) sowie der daran befestigte Käfig (Sa₁) vor jedem Gev/indeende von einer Durchlaßnut (6A) vorzugsweise in Form eines mit seinem Zentrum auf dem Gewindekamm (2a^> liegenden Kreisbogens, mit einer, den Kugeldurchmesser (d) geringfügig übersteigenden Weite durchsetzt ist, während die Käfigelemente (8a₂) am zweiten Gewindekamm (2a₂) der Mutter (2), die den Enden der vorgenannten Durchlaßnut (6A) benachbart sind, jenseits der Schraubennut (Ib) der Gewindespindel (1) Vorsprünge (Ha₂, 12a₂) in Kreisbogenform aufweisen, die gleichfalls auf dem ersten Gewindekamm (2a^) der Mutter (2) zentriert sind, um den Lauf der Kugeln (5). zwischen den. beiden Schraubenkanälen (3, 4) über die Durchlaßnut (6A) zu steuern.

   9. Schraubengetriebe nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 6 oder 7,dadurch ge kenn zeichne t, daß die Mutter (2) mindestens ein Paar Schraubennuten (2b₁, 2b₂) von einer dem Kugeldurchmesser (d) geringfügig übersteigenden axialen Weite sowie gegebenenfalls mindestens ein Paar schraubenförmiger Käfige (8a,,, 8a-* >

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   ■ von unterschiedlicher radialer Dicke aufweist, welch letztere am ersten bzw«, zweiten Gewinde-kamm (2a.,
   2a~) der Mutter 2 befestigt sind, daß der gegenüber
   der Schraubennut (Ib) der Gewindespindel (1) angeordnete erste Gewindekamm (2a..) der Mutter (2) sowie gegebenenfalls der daran befestigte Käfig (8a,.) ein
   wenig vor jedem Gewindeende der Mutter (2) von einem im wesentlichen senkrecht zum ersten Gewindekamm (2a^) gerichteten und in mindestens einem Teil der axialen Dicke des zweiten Gewindekamms (2a^) der Mutter (2) und gegebenenfalls dem daran befestigten schraubenförmigen Käfig ^Sa₂) verlängerten Schlitz (13) durchquert ist und daß in diesem Schlitz (13) ein Führungsstück befestigt ist, das seinerseits mit einer Nut (16)oder
   einem Kanal mit vorzugsweise Halbkreisform und einer den Kugeldurchmesser (d) geringfügig übersteigenden
   radialen Weite versehen' Ist, um den Lauf· der Kugeln (5) zwischen den beiden Schraubenkanälen (3_S 4) über die vorgenannte Nut {16) bzw« dem vorgenannten Kanal zu steuern«

   10. Schraubengetriebe nach Anspruch 9,- dadurch g e .kennn zeichnet, daß die gegen die Gewindespindel (1) gerichtete Seite eines jeden Führungsstucks (14) der Mutter (2) mindestens einen Vorsprung (17)
   aufweist, der in die entsprechende Schraubennut (Ib) der Gewindespindel (.1) eingreift.

   11. Schraubengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4

   und 8 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (2) zum Einführen der Kugeln (5) in den einen der Schr'aub.enkanäle (3, 4) eine im wesentlichen radiale Bohrung enthält, die normalerweise mit einem von außen entfernbaren Verschluß versehen ist.

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   12. Schi-aubenge triebe nach einem der Ansprüche. 1 bis 4

   und 8 bis 11, dadurch ge ke η η ζ e i c h η e t, daß der Außendurchmesser der Mutter (2) nur wenig den um den Kugeldurchmesser (d) vergrösserten Nenndurch-' messer der Gewindespindel (1) übersteigt.

   13. Kugel-Schraubengetrxebeanordnung zur Umwandlung einer Drehbewegung zwischen einer Gewindespindel und einer Mutter in eine translatorische Bewegung -oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus zwei Schraubengetrieben nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 8 bis 12 besteht, die eine gemeinsame Gewindespindel (1) und je eine Kugelumlaufmutter (2) aufweisen, wobei die beiden Muttern (2), die eine nahe der anderen, auf der Gewindespindel (1) montiert und der Wirkung gegenseitiger Mittel unterworfen sind und insbesondere Federn enthalten, welche die beiden Muttern (2) axial zu entfernen oder zu nähern bestrebt sind.

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