DE2353734A1

DE2353734A1 - Kugelumlauf-schraubgetriebe

Info

Publication number: DE2353734A1
Application number: DE19732353734
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: LA TECHNIQUE INTEGRALE
Current assignee: LA TECHNIQUE INTEGRALE
Priority date: 1972-10-30
Filing date: 1973-10-26
Publication date: 1974-05-02
Also published as: GB1413406A; NL7314371A; JPS534592B2; SE396241B; JPS5088463A; CH574573A5; FR2205158A5

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. V. Beyer
Dipl.-Wirtijeh.-Ing. B. Jachem

6 Frankfurt am Main Staufenr.Urnß"

La Technique
Integrale S.A.

F-75OO3 Chambery
Prankreich

Kugelumlauf-Schraubgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Kugelumlauf-Schraubgetriebe, bei dem die Mutter mit wenigstens einem im wesentlichen achsparallelen Kugelrücklaufkanal ausgebildet ist. Derartige
Schraubgetriebe dienen zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung oder umgekehrt. Während der
schraubenden Bewegung der Mutter mit Bezug auf die gewindeförmige Laufrille der Kugelumlaufspindel bewegen sich die
zwischen der letzteren und dor Mutter rollenden Kugeln von
einem Ende der." gewindeförmigon Laufrille .der Mutter zu deren entgegengesetzter Stirnseite. Durch geeignete Kugelabweiser

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werden die Kugeln dort aus ihrer Gewindebahn in einen wieder auf die andere Seite der Mutter führenden Kugelrücklaufkanal umgelenkt.

Es sind Kugelumlauf-Schraubgetriebe in verschiedenen Ausführungen bekannt, bei denen die Mutter wenigstens einen äusseren, im wesentlichen achsparallelen Kugelrücklaufkanal hat, welcher die beiden Enden einer gewindeförmigen Laufrille verbindet. Diese Ausführungen mit äusserem Kugelrücklaufkanal haben den Vorteil, daß das Gewinde der Mutter praktisch über seine gesamte Länge Belastung aufnehmen und übertragen kann; nur die ganz geringe Anzahl der Überleitungsstellen zwischen den gewindeförmigen Laufrillen und dem Kugelrücklaufkanal bilden Schwachstellen. Auf der anderen Seite haftet den genannten Ausführungen der Nachteil an, daß die Mutter, wegen des äucseren Kugelrüpklaufkanals einen verhältnismässig großen Außendurchmesser haben muß, der bei einigen Anwendungsfällen stört.

Zur Vermeidung des erwähnten Nachteils ist vorgeschlagen worden, den Kugelrücklaufkanal nicht vollständig durch das volle Material des Mutternkörpers zu führen, sondern durch den das Gewinde bildenden Bereich, welches mit dem Gewinde der Kugelumlaufspindel zusammenwirkt. Es ist erkennbar', daß bei einer solchen Ausführung der äussere Durchmesser der Mutter im Verhältnis zum Außendurchmesser der Kugelumlaufspindel minimal sein kann. Außerdem besteht der weitere Vorteil, daß es nicht notwendig ist, an den Stirnseiten der Mutter geeignete Mittel vorzusehen, um die Enden der schraubengangförmigen Laufrillen mit dem Kugelrücklauf kanal in Verbindung zu bringen, denn diese Mittel bilden oft gtö'rende Vorsprünge der Stirnflächen

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der Mutter. Indessen werden bei den meisten der letztgenannten Ausführungen die Schraubengänge der Mutter nicht auf ihrer gesamten Länge für die Übertragung der Belastung zwischen Spindel und Mutter genutzt wegen des axialen Raumbedarfs des oder der Kugelrucklaufkanale. Daraus resultiert eine Verringerung der Tragfähigkeit einer Mutter von bestimmter Länge.

Die vorliegende Erfindung geht von einem Kugelumlauf-Schraubge-

flUS

triebe der erstgenannten Art,/d.tu mit einem außerhalb des Gewindes "verlaufenden, im wesentlichen achsparallelen Kugelrücklaufkanal, welcher sich zwischen den Enden der schraubengangförmigen Laufrillen nahe den Stirnseiten der Mutter erstreckt, es.bestand jedoch die Aufgabe, die oben erwähnten Nachteile beider Arten von Ausführungen zu, vermeiden,, hingegen ihre Vorteile möglichst weitgehend zu vereinigen.

Die Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kugelrücklaufkanal wenigstens auf dem größten Teil seiner Länge durch eine in eine äussere Längsnut der Mutter eingesetzte, aus ihrer Mantelfläche herausragende Feder begrenzt ist, Vorzugsweise erstreckt ,sich die Längsnut und die Feder im wesentlichen über die gesamte axiale Länge der»Mutter, und die T^efl? der Längsnut ist kleiner als der Halbmesser der Kugeln. Die letztgenannte Bemessung gestattet, den Außendurchmesser der Mutter wesentlich kleiner als bei den bekannten Ausführungen derselben Gattung zu halten. Der Durchmesser kann insbesondere wenigstens ebenso klein sein wie im Falle der Ausführungen, bei' denen der Kugelrücklaufkanal der mit Gewinde versehenen oberfläche der Mutter benachbart ist.

Pie, Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erbautort, $a scigen;

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Figur 1: Ein Kugelumlauf-Schraubgetriebe gemäß der Erfindung in Seitenansicht,

Figur 2: einen Axialschnitt durch das Schraubgetriebe nach Figur 1,

Figur 3: ' einen Querschnitt nach Schnittlinie III-III in Fi-2,

Figur 4: eine zum Teil geschnittene Seitenansicht einer wei teren Ausführungsform,

Figur 5: ein Detail aus Figur 4.

In Figur 1 ist eine eingängige Kugelumlaufspindel 1 dargestellt, deren schraubenförmige Kugellaufrille 1a halbkreisförmigen Querschnitt hat. Die zugehörige Mutter ist mit 2 und deren gewindeförmige Kugellaufrille mit 2a bezeichnet. Die letztere hat ebenfalls einen halbkreisförmigen Querschnitt und dieselbe Steigung wie die Laufrille der Spindel. Die zusammenwirkenden Laufrillen der Spindel und der Mutter sind so bemessen, daß sie einen schraubenförmigen Kanal für Kugeln 3 fflit einem Durchmesser d bilden. Bo-r-Durchmesser des Kanals ist etwas größer als der Kugeldurchmesser, so daß die Kugeln darin laufen können,während*sie gleichzeitig an der Spindel und der Mutter anliegen. '" ^!. »

In die äussere Oberfläche der Mutter 2 is|: parallel au deren Achse A eine Längsnut 4 eingearbeitet. Dip bgiden Enden der Längsnut 4 stoßen Jeweils auf eine Quernuf; ßa bzw. 5b. Die letzteren sind in die Stirnflächen 6a und 6b.* der Mutter 2 eingearbeitet. In der Längsnut 4 sitzt,teilweise eingelassen,

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aber sicher befestigt, ein Keil bzw. eine Feder 7r welche dieselbe Länge hat wie die Längsnut 4. Die zum Grund 4 a der Längsnut 4 weisende Fläche der Feder 7 ist als Kugellaufrille 7a ausgebildet und bildet zusammen mit dem Grund 4 a der Längsnut 4 einen Kugelrücklaufkanal, den die Kugeln 3 leicht durchlaufen können. In den beiden radialen Nuten 5a und 5b ist je ein Formstück 8a bzw. 8b befestigt. Beide sind in gleicher Weise mit einem kurzen gekrümmten Kanal 9a bzw. 9b ausgebildet, der sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckt und einen gleichmässigen Übergang zwischen demKugelrücklaufkanal 7a, 4a und dem schraubenförmigen Kanal 1a, 2a zwischen Mutter und Spindel bildet, wobei in Figur nur das eine Ende 10a der Laufrille 2a sichtbar ist.

Die Feder 7 und die Formstücke 8a und 8b können aus einem Material mittlerer Festigkeit hergestellt werden-, da sie nur sehr geringen Belastungen durch die Kugeln ausgesetzt sind, welche einfach nur hindurchlaufen. Indessen kann aber auch, wie anhand Figur 5 leicht vorstellbar ist, eine um die Formstücke 8a und 8b verlängerte Feder 7 als Drehmoment übertragendes Kupplungselement zwischen der Mutter 2 und einem anderen Maschinenteil dienen, was die vorstehend benutzte Bezeichnung "Feder" rechtfertigt. In diesem Fall müssen natürlich die Feder 7 und die Formstücke 8a und 8b entsprechend dem zu übertragenden Drehmoment berechnet und dimensioniert werden.

Die Art der Befestigung der Teile 7» 8a und 8b in den Nuten 4, 5a und 5b steht dem Fachmann frei. Es kann z.B. ein Pressitz gewählt werden, auch das Einkleben ist möglich.

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Alternativ könnten auch die Nuten 4-, 5a und 5b und die Teile 7, 8a und 8b zueinander passende trapezförmige Querschnitte haben.

Die Mutter 2 kann bei der erfindungsgemässen Ausbildung einen im Hinblick auf ihren Innendurchmesser Di und den Nenndurchmesser der Spindel 1 besonders kleinen Außendurchmesner Do erhalten, wenn die Tiefe e der Längsnut 4 kleiner gewählt wird als der Halbmesser d/2 der Kugeln J. In diesem Fall hat der aus der äusseren Mantelfläche der Mutter 2 herausragende Teil der Feder 7 eine radial gemessene Höhe von merklich mehr als d/2. Wenn man die Differenz zwischen der radial gemessenen Dicke der Mutter und dem oben genannten Maß e mit f. bezeichnet, wird:

De 3 Di + 2f + 2e < Di + 2f + d

Betrachtet man andererseits ein bekanntes Kugelumlauf-Schraubgetriebe, bei dem die Rückführung der Kugeln in der Ebene des Gewindes der Mutter, welches deren Laufrille bildet, stattfindet, so läßt sich leicht zeigen, daß dprt.der Außendurchmesser der Mutter nur folgenden Kleinstwert erreicht:

De J^ Di + d + 2g
worin g die minimale radiale Dicke der Mutter bezeichnet.

' ι.

Der Vergleich der beiden vorigen Gleichungen zeigt, daß es bei der erfindungsgemässen Ausführung genügt, für f einen Wert gleich e zu wählen, damit die Mutter einen Außendurch messer erhält, der kleiner ist als bei den Muttern der bekannten Kugelumlauf -Schraubgetriebe. -

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Die Ausführungsform nach Figur 1 bis 3 ist im Rahmen der Erfindung vielfältig abzuwandeln. Es seien nachstehend nur einige Möglichkeiten erwähnt: Die genaue Form der Feder 7 und der Formstücke 8a und 8b kann in einem weiten Rahmen frei gewählt werden. Dies gilt insbesondere auch für die Form und Ausführung ihrer Laufrillen bzw. Kanäle 7a, 9a und 9b. Statt der einseitig offenen Laufrille 7a könnte z.B. auch eine Bohrung durch die. Feder. 7 führen..

Bei der Ausführungsform nach Figur 4 haben die Längsnut 4 in der Mutter 2 und die Feder 7, <iie. darin eingreift, dieselbe axiale Länge wie die Mutter 2 selbst. Es sind mit anderen Worten die Teile 7» 8a und 8b nach Figur 1 und 2 zu einem einzigen Teil vereinigt, welches teilweise in die in die äussere Oberfläche der Mutter 2 parallel zu deren Achse A eingearbeitete Längsnut 4 eingreift, und zwar mit derselben-Tiefe über die gesamte axiale Länge der Mutter. In diesem Fall sind die beiden äusseren Enden des Kugelrücklaufkanals-7a so nach einwärts gekrümmt, daß sie die Kugeln 3 jeweils zu einem Durchgangsloch 11 a lenken, welches nach einwärrs zur schraubenförmigen Laufrille 2 a führt. Im Beispielsfall ist die Wand jedes Durchgangslochs mit einem Ring oder Rohr 12a, z.B. aus Kunststoff, verkleidet, wobei der Innendurchmesser so. gewählt ist, daß die Kugeln 3, während sie zwischen den Enden des Rücklaufkanals 7a und des schraubenförmigen Kanals 1a, 2a überwechseln, nicht behindert; wurden. Figur zeigt das Rohr 12a in einem Schnitt senkrecht zu dem nach Figur 4. Es ist ersichtlich, daß das Rohr "|2a~an seinem unteren .Teil (nach Figur 4) einen zungenförm.ia|en Ansatz 15a, 13 b besitzt, welcher in Figur 4 nicht sichtbar ist, weil er vor der-Schnittebene liegt. Hiermit werden di$ Kugeln 3i welche durch eine seitliche Fensteröffnung 14 in das Rohr 12a eintreten, abgelenkt und zum oberen Tej.1 des Rohrs geführt. ■ ' . ■'.·,?.··■■

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Die Kugelumlaufspindel und die Mutter des Schraubgetriebes können statt eines einzigen Gewindegangs mehrere Gewindegänge haben, d.h. mehrere voneinander unabhängige schraubenförmige Laufrillen besitzen, zu denen jeweils voneinander unabhängige Kugelrücklaufkanale gehören. In.diesem Fall wären erfindungsgemäß z.B. bei einer zweigängigen Mutter entsprechend zwei Kugelrücklauf kanal e und aus der äusseren ■ Mantelfläche der Mutter herausragende Federn vorhanden, wobei die Details, wie oben beschrieben, ausgebildet sein könnten. Die Lage der beiden Längsnuten bzw. Federn am Umfang der Mutter ist grundsätzlich beliebig, es wird Jedoch bei einer zweigängigen Mutter eine diametral gegenüberliegende Lage der Federn bevorzugt.

Je nach dem Anwendungsfall kann die Mutter mit einem oder mehreren Bunden oder Flanschen ausgebildet sein, um sie an anderen Maschinenteilen zu befestigen. Unter diesen Umständen muß jeder Plansch an seinem Grund eine Aussparung haben, welche das Einsetzen der Feder in die Längsnut der Mutter gestattet. .

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Kugelumlauf-Schraubget-riebe, bei dem die Mutter, mit wenigstens einem im wesentlichen achsparallelen Kugelrücklaufkanal ausgebildet ist, dadurch g'e kennzeichne t, daß der Kug el rücklau f- * kanal (4a, 7a) wenigstens auf dem größten Teil seiner Länge durch eine, in eine äussere Längsnut (4) der Mutter (2) eingesetzte, aus ihrer Mantelfläche herausragende Feder (7) begrenzt ist.

2. Schraubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Feder (7) eine Laufrille (7a) aufweist.

3· Schraubgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fede.r (7) auf dem Grund (4a) der Längsnut (4) aufsitzt,

4. Schraubgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Längsnut (4) kleiner als der Halbmesser der Kugeln (3) ist, '

£_? Schraubgetriebe'nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d adurch gekennzeichnet» 4$ß sich die • . j^ängsnut (4) und die Feder (7) über "die gegamfce axiale der Mut1;e:p (2) erstrecken.

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6.· Schraubgetriebe nach einem oder mehreren dor vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der axiale Kugelrücklaufkanal (4a, 7a) wenigstens einseitig nahe einer Stirnseite der Mutter in eine im wesentlichen radiale Durchbrechung (11a) mündet, die zu den gewindeförmigen Kugellaufrillen (1a, 2a) zwischen Mutter (2) und Spindel (1) des Schraubgetriebes führt, wobei in die Durchbrechung (11a) ein rohrförmiger, mit einer in die Bewegungsbahn der Kugeln (3) in den Laufrillen (1a, 2a) reichendefzZunge (13a, 13b) versehener Kugelabweieer (12a) eingesetzt ist.

7. Schraubgetriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (2) mit wenigstens einem Bund oder Flansch ausgebildet oder verbunden ist, welcher zum Einsetzen der Feder (7) in die Längsnut (4) eine ausreichend große Aussparung oder Durchbrechung aufweist.

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OFHGlNAL INSPECTED