DE2437497C2 - Kugelschraubtrieb - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelschraubtrieb mit einem Mutternkörper und einer Spindel, welche einander zu einem schraubenförmigen Kugellaufkaiial mit Kreisquerschnitt ergänzende Nuten aufweisen und eine Schar von endlos umlaufenden Kugeln aufnehmen. In dem Mutternkörper ist ein axial

kes mit kreisioniuec·" w. _

Umlenkstück nicht verdrehungssicher in den

körper einführen. Weil die Einführung des Umlenkstükkes quer zum Rückführkanal im Mutternkörper erfolgt, bedarf es mühevoller, langwieriger Handhabe, um eine befriedigende Ausrichtung des im Umlenkstück vorgesehenen Kanalverlaufs mit dem Rückführkanal herzustellen. Die Anbringung des Umlenkstücks am Mutternkörper ist schwierig und kann bei hohen Belastungen zu einem Versetzen des Umlenkstückes führen, womit sich Störungen im Kugellauf bei Benutzung des Kugelschraubtriebes ergeben.

Bei Kugelschraubtrieben anderer Art (FR-PS 15 97 152) ist es bekannt, zum Überbrücken eines Steges zwischen nebeneinanderliegenden Gewindegängen ein Ausweichstück mit ovalem Umriß zu verwenden. Dieses Ausweichstück verbindet nach einer Steigung des Gewindegangs eine Schraubenwindung zu einem in sich geschlossenen Kreis. Das Ausweichsiück wird durch radiale Wandöffnungen in den Mutternkörper eingesetzt, wobei er in seiner Radialtiefe nicht genau anzuordnen ist. Durch mehrere solcher Ausweichstücke wird der Kugelschraubtrieb in mehrere, in sich geschlossene Kreisläufe von Kugeln unterteilt. Ein axialer Rückführkanal und ein diesem zugeordnetes Umlenkstück ist bei diesem Kugelschraubtrieb nicht vorgesehen.

Es ist bekannt, bei einem Kugelschraubtrieb mit axialem Rücklaufkanal auch zweiteilige Umlenkstücke an den Stirnflächen des Mutternkörpers festzuschrauben (GB-PS 9 57 330). Diese Umlenkstücke bestehen aus einer das Stirnende des Mutternkörpers 2 umfassenden Klappe, die einen quer zur Mutternachse verlaufenden Schlitz für die Einführung eines gesonderten Einsatzes aufweist, dessen Tiefenposition nichi näher festgelegt ist. Der gesonderte Einsatz trägt die ir den schraubenförmigen Kugellaufkanal eingreifende Nase und wird durch eine weitere Feststellschraube in Querschlitz der Kappe 3 festgehalten. Schließlich ist e bekannt, einen mit inneren Endflanschen versehenei Einsatz in eine endseitige Radialbohrung des Muttern körpers einzuschieben (GB-PS 8 92 612). Das Einsetze

des Umlenkstückes erfolgt von der Gewindebohrung des Mutternkörpers her, weshulb die Spindel entfernt sein muß. Eine Kontrolle des Umlenkstückes im Einbauzustand des Kugelschraubtriebes ist daher nicht möglich. Das Auswechseln eines nach längerem Gebrauch defekt gewordenen Umlenkstückes erfordert eine Demontage des Kugelschraubantrieb« in seine Bestandteile. Bei diesem Kugolschraubtrieb liegt auch keine iangentiale Weiterführung der Kugel im Umlenkkanal des Umlenkstückes vor, weshalb eine scharfe Ablenkung im Kugelverlauf entsteht, die eine Schwergängigkeit des Kugelschraubtriebs bewirkt. Eine Fixierung des Umlenkstückes in radialer Richtung seiner Aufnahme im Mutternkörper ist nicht vorgesehen, weshalb ein Versetzen des Umlenkstückes zu befürchten ist, das große Reibung und hohen Verschleiß entstehen läßt

Der Erfindung liegi die Aufgabe zugrunde, einen Kugelschraubtrieb der eingangs genannten Art zu entwickeln, der bei wirtschaftlicher Herstellung eine präzise und lagenstabile Fixierung des Umlenkstückes im Mutternkörper gestattet

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jedes der beiden Umlenkstücke, in Axialrichtung des Mutternkörpers gesehen, eine ovale Umrißlinie und ebene, parallele Axialendflächen aufweist, deren innenliegende eine Endfläche anschlagwirksam an einer senkrecht zur Achse verlaufenden Bodenfläche der zugehörigen Aussparung im Mutternkörper anliegt, die Aussparung jeweils axial verlaufende Führungsflächen für das Einsetzen des zugeordneten Umlenkstücks aufweist und der Rückführkanal in der Bodenfläche der Aussparung in dem einen halbkreisförmigen Flächenbereich des ovalen Umlenkstücks ausmündet, wobei die zwischen seinen parallelen Endflächen befindliche eine Längsseite des ovalen Umlenkstückes in der Aussparung zum schraubenförmigen Kugellaufkanal hin freiliegt und die an dieser freiliegenden Längsseite angeformte Anlenknase sowie das Geradstück ihres Umlenkkanals — in Anschlagstellung des Übergangs-Stückes an der Bodenfläche der Aussparung — zu dem äußersten Gewindegang des schraubenförmigen Kugellaufkanals ausgerichtet sind.

Wegen der geschilderten Ausbildung des Umlenkstückes ist durch die axial verlaufenden Führungsflächen in der Aussparung des Mutternkörpers gesorgt, daß vom Beginn des Einsetzens an bereits die im Umlenkstück befindliche maßgebliche Öffnung des darin vorgesehenen Kanals mit der Mündung des Rückführkanals im Mutternkörper stets ausgerichtet ist. Damit ist natürlich auch im Endzustand des Umlenkstücks die gewünschte Ausrichtung gewährleistet. Die ovale Form des Umrisses gewährleistet eine verdrehungssichere Führung des Umlenkstückes bei der Montage sowie im Endzustand. Der halbkreisförmige eine Flächenbereich läßt sich für die Austrittsöffnung des im Umlenkstück vorgesehenen Kanals, voll ausnutzen, wodurch die Dimensionen des Umlenkstücks klein gehalten werden können. Die ovale Form des Umlenkstücks gewährleistet eine besonders einfache ^₀ und wirtschaftliche Herstellung dieses Umlenkstückes selbst wie auch der zugeordneten Aussparung am Mutternkörper. Die Aussparung ist in axialer Richtung in den Mutternkörper eingebracht, und die innenliegende Wandung dieser Aussparung ist entfernt, um die eine Längsseite des ovalen Umlenkstückes zum "schraubenförmigen Kugellaufkanal hin freizulegen. Durch die Tiefe der Aussparung ist zugleich die genaue axiale Position des Umlenkstückes im Mutternkörper gewährleistet, wodurch das an der vorerwähnten Längsseite befindliche Geradstück des Umlenkkanals im Umlenkstück einerseits sowie seine Ablenkgase andererseits von selbst genau zu dem äußersten Gewindegang des Kugellaufkanals in Ausrichtung stehen. Die sankrecht zur Achse des Muiternkörpers verlaufende Bodenfläche der Aussparung dient nämlich als Anschlag für die innenliegende Endfläche des ovalen Umlenkstücks. Damit ist für eine einfache, wirtschaftliche Herstellung und für eine unkomplizierte genaue Lage des Umlenkstücks gesorgt. Der Lauf der Kugeln im Kugelschraubtrieb ist damit störungsfrei gemacht

Die ovale Form des Umlenkstückes läßt sich auch für eine einwandfreie Befestigung des Umlenkstückes im Mutternkörper anwenden, indem man die zur Einführung einer Befestigungsschraube od. dgl. dienende Befestigungsbohrung in dem neben der Ausmündung des Rückführkanals liegenden anderen halbkreisförmigen Flächenbereich des ovalen Umrisses anordnet. Dieser Raumbereich des Umlenkstückes kann deshalb ohne Behinderung des im Umlenkstück noch vorgesehenen Umlenkkanals ausschließlich für die Anbringung der Befestigungsbohrung verwendet werden, die axial zum Mutternkörper verlaufen kann und damit eine zuverlässige Festlegung des Umlenkstückes ermöglicht. Die Befestigungsbohrung und der Umlenkkanal ordnen sich damit wechselseitig gegenüberstehende Raumbereiche im Umlenkstück zu, weshalb dieses, da die ohnehin erforderlichen Längen des Umlenkkanals für seine Größe bestimmend sind, sehr raumsparend ausgebildet sein kann. Da die Aussparung entsprechend kleine Dimensionen aufweist, tritt durch sie keine nennenswerte Schwächung im Mutternkörper ein.

Bemerkenswert ist, daß das ovale Umlenkstück mit seiner Längsseite etwa tangential zur gewindetragenden Innenbohrung des Mutternkörpers verläuft. Dadurch entstehen sowohl im Bereich der Ablenknase als auch im Bereich der im Umlenkstück vorgesehenen . Umlenkkanäle ausreichende Wandstärken, die für eine hohe Festigkeit des Umlenkstückes und damit für seine lange Lebensdauer sorgen. Das Geradstück im Umlenkkanal des Umlenkstückes verläuft vor dem halbkreisförmigen Flächenbereich, in welchem die Befestigungsbohrung vorgesehen ist. Da dieses Geradstück ohnehin zum Kugellaufkanal hin offen ist, ergibt sich auch hier eine ausreichend hohe Wandstärke, hinter welcher eine in die Befestigungsbohrung eingeführte Befestigungsschraube für das Umlenkstück im Montageendzustand angeordnet liegt.

Durch die Formgebung des Umlenkstückes läßt sich dieses ohne weiteres als ein einstückiges Gußteil ausbilden.

In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kugelschraubtrieb,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Kugelschraubtriebs nach Fig. I₁

F i g. 3 den endlosen Verlauf der im Kugelschraubtrieb vorgesehenen Schar von Kugeln, wobei die dafür maßgebliche Lage des Mutternkörpers mit seinen Umlenkstücken gestrichelt angedeutet ist,

Fig.4 einen Axialschnitt durch einen solchen Mutternkörper,

F i g. 5 in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf ein Umlenkstück des Kugelschraubtriebs nach der Erfindung, worin ein Randbereich weggebrochen

gezeichnet ist,

Fig.6 eine Schnittansicht durch das Umlcnkstück längs der Schnittlinie A-B von F i g. 5.

Der Kugelschraubtrieb besteht aus einer Spindel 10 und einem Mutternkörper 11, zwischen denen eine Schar von Kugeln 15 endlos umläuft, wie aus der in sich geschlossenen Kugelkette 16 der Fi g. 3 zu entnehmen ist. Zu diesem Zwecke trägt die Spindel 10 äußere, halbkreisförmige profilierte Gewindenuten 12 und der Mutternkörper 11 entsprechend halbkreisförmig gestaltete innere Gewindenuten 13. Beide Nuten 12,13 bilden gemeinsam den schraubenförmigen Kugellaufkanal 14. der für den überwiegenden Teil der Kugeln 15 zur Aufnahme dient. Über diese im Kugellaufkanal 14 befindlichen Kugeln 15 stützt sich der Mutternkörper 11 in radialer und axialer Richtung auf der Spindel 10 ab. Der Kanal 14 hat ein Kreisprofil 29.

Damit die Kugeln 15 die geschlossene Kugelkette 16 (gemäß Fig.3) bilden, ist im Mutternkörper ein axial verlaufender Rückführkanal 24 vorgesehen, durch welchen die Kugeln 15 bei einer Relativbewegung zwischen Spindel 10 und Mutternkörper 11 von einem Ende 17 des Kugellaufkanals 14 zu seinem anderen Ende 19 rückgeführt werden. Zur Überführung der Kugeln 15 zwischen diesem axial verlaufenden Rückführkanal 24 einerseits und dem, abweichend davon, schraubenförmig gestalteten Kugellaufkanal 14 sind besonders gestaltete Umlenkstücke 25 vorgesehen, die in den in F i g. 3 angedeuteten Stirnendbereichen 30 des Mutternkörpers 11 angeordnet sind.

Zu diesem Zwecke besitzt der Mutternkörper 11 im Bereich der beidendig liegenden äußersten Gewindegänge 17, 19 jeweils eine axial in seine Stirnfläche jeweils eingebrachte Aussparung 21, 22. Beide Aussparungsräume 21, 22 liegen axial ausgerichtet zueinander, weil in ihnen, wie aus F i g. 4 hervorgeht, jeweils die Enden des Rückführkanals 24 ausmünden. Diese Aussparungen 21, 22 besitzen axial verlaufende Führungsflächen 33, die beim Einsetzen des Umlenkstücks für seine axiale Bewegungsrichtung sorgen. Weiterhin sind in den Aussparungen 21,22 jeweils eine senkrecht zur strichpunktiert eingezeichneten Achse 35 verlaufende Bodenfläche 34 vorgesehen, die anschlagartig zur Begrenzung der axialen Position des Umlenkstücks 25 in seiner jeweiligen Aussparung 21,22 dient.

Das Aussehen des Umlenkstückes 25 ist am besten aus F i g. 5 und 6 zu erkennen, wo dieses Umlenkstück 25 in etwa doppelter Größe gegenüber der Wirklichkeit dargestellt ist. Das Umlenkstück 25 hat, in Axialrichtung des Mutternkörpers gesehen, eine ovale Umrißlinie 36, während die axialen Endflächen 37,38 senkrecht hierzu verlaufen, eben ausgebildet sind und parallel zueinander liegea Die Grundform des Umlenkstücks 25 ist somit sehr einfach, weshalb eine wirtschaftliche Fertigung dieses Bauteils sowie der formmäßig ihm angepaßten Aussparungen 2t, 22 im Mutternkörper 11 möglich ist. Das Umlenkstück 25 trägt einen für die Oberführung der Kugeln dienenden Umlenkkanal 31,32, der sich aus einem tangentialen Geradstück 31 und seinem nachfolgenden Bogenstück 32 zusammensetzt. Das Geradstück 31 setzt, wie strichpunktiert in Fig.6 angedeutet ist, den Richtungsverlauf des äußersten Gewindegangs 17 I)ZW. 19 im Kugellaufkanal 14 steigungsmäßig zunächst fort, wie auch der tangential Verlauf in diesem Geradstück hinsichtlich des Basiskreises des Kugellaufkanals 14 gesichert ist, wie aus der Draufsicht von F i g. 5 zu entnehmen ist Das Bogenstück 32 mündet an der jeweils mnenliegenden Endfläche 37 des Umlenk Stückes 25 aus, wobei die Führungsflächcn 33 dementsprechend einen ovalen Verlauf aufweisen, daß die Austrittsöffnung 39 des Bogenstücks 32 von vornherein zu dem Rückführkanal 24 in Ausrichtung ist.

Die zum Kugellaufkanal 14 innenlicgendc Längsseite 40 ist besonders ausgeformt und weicht von dem glatten Verlauf der gegenüberliegenden Längsseite, die an der obenerwähnten Führungsfläche 33 der Aussparungen 21, 22 längs zu gleiten hat, deutlich ab. An dieser Stelle ist zunächst das Geradstück 31 des Umlenkkanals zum Kugellaufkanal 14 nach innen hin offen, damit hier die Kugeln in das Umlenkstück 25 eintreten können. Damit diese Eintriltsbewegung störungsfrei abläuft, ist an dieser Langsseitc 40 zugleich eine Ablenknasc 18 vorgesehen, die im Richlungsverlauf des entsprechenden äußerster Gewindegangs 17 bzw. 19 rippenförmig herausgeführt ist und an ihrer dem Geradstück 31 zugekehrten Sleite mit einer zungenförmigen Ausschärfung 20 ausläuft. Diese Zunge 20 reicht bis etwa zum Grund der Gewindenut 12 in der gegenüberliegenden Spindel 10. Je nach Drehrichtung der Spindel 10 bezüglich des Mutlernkörpers 11 dient die Ablenknase 18 mit ihrer Zunge 20 zum Ablenken der Kugeln 16 aus den Windungen des Kugellaufkanals 14 bzw. zur Einführung der Kugeln am gegenüberliegenden anderen Ende dieses Kanals 14.

Ausweislich der Draufsicht in der Fig. 5 ist erkennbar, da3 im einen halbkreisförmigen Flächenbereich 41 des ovalen Profils 36 vom Umlenkstück 25 die Austrittsöffnung 39 seines Umlenkkanals 32, 31 angeordnet ist. Im anderen halbkreisförmigen Flächenbereich 42 ist dagegen eine Befestigungsbohrung 26 eingebracht, die parallel zur Achse 35 des Mutternkörpers verläuft, wenn das Umlenkstück 25 in seiner Endlage sich befindet. Dies ist in Fig. 1 verdeutlicht. In der Befestigungsbohrung 26 ist dann eine Zylinderschraube 27 angeordnet, in die ein entsprechendes Gewinde 28 des Mutternkörpers 11 eingeführt ist, und für eine Befestigung des Umlenkstücks 25 in der Endposition sorgt.

Diese Endposition ist einerseits, wie bereits erwähnt wurde, durch die axialen Führungsflächen 33 in ihrer Ausrichtung bezüglich des Rückführkanals 24 hinsichtlich des im Umlenkstück 25 vorgesehenen Umlenkkanals 31. 32 von vornherein gesichert. Andererseits ist aber auch in dieser Endposition die ausgerichtete Stellung des Geradstücks dieses Umlenkkanals und der nachfolgenden Nase 18 mit dem jeweils äußersten Gewindegang 17 bzw. 19 des Kugellaufkanals 14 gewährleistet. Es kommt nämlich in dieser Endposition die Endfläche 37 des Umlenkstücks 25 mit der ebenen Bodenfläche 34 der zugehörigen Aussparung 21 bzw. 22 im Mutternkörper zur Anlage. Die Aussparungen 21,22 sind, wie bereits erwähnt wurde, entsprechend oval profiliert, wobei die Längsrichtung des Ovals etwa tangential zur Berührungsmitte der Gewindebohrung im Mutternkörper 11 verläuft, wie aus Fig.2 zu entnehmen ist. Bis auf die innenliegende Längsseite 40 ist der überwiegende Umfangsbereich 36 des Umlenk- Stücks 25 von den Führungsflächen 33 umfaßt, wodurch sich eine verdrehungssichere Position bereits ohne jede Befestigungsschraube 27 ergibt Die eine Längsseite ist aber zum Kugellaufkanal 14 hin freigeschnitten, um die gesamte Längsseite 40 des Umlenkstücks 25 an dieser Stelle nach innen freizulegen, wodurch die Nase 18,20 und die davorliegende Eintrittsöffnung 23 in den Umlenkkanal 3Ϊ. 32 offen sind. Wegen seiner rippenförmigen großen Länge, ist trotz der Zuscbärfung 20 die

Ablenknase 18 von großer Festigkeit.

Auf diese Weise ist der in sich kettenförmig geschlossene Verlauf 16 der Kugeln 15 gewährleistet, wie in Fig. 13 dargestellt ist, ohne daß es zu Betriebsstörungen od. dgl. kommen kann.

Wenn auch fertigungstechnisch die ovale Formgebung des Umlenkstückes 25 optimal ist, wäre es denkbar, auch andere Profilgebungen in diesem Umlenkstück 25 vorzusehen, die dann aber möglichst eine unrunde Umrißlinie erzeugen sollten, damit eine verdrehungssichere Einführung des Umlenkstücks in den Mutternkörper gewährleistet ist.

Aufstellung der Bezugszeichen:

10	Spindel
11	Mutlernkörper
12	äußere Gewindenut
13	innere Gewindenut
14	Kugellaufkanal
15	Kugel
16	geschlossene Kette aus Kugeln
17	äußerster Gewindegang, Ende von 14
18	Ablenknase

19 äußerster Gewindegang, Ende von

20 Zunge von 18

21 Aussparung in 10

22 Aussparung in 10

23 Eintrittsöffnung in 31

24 Rückführkanal in 10

25 Umlenkstück

26 Befestigungsbohrung in

27 Zylinderschraube

28 Gewinde

29 Kreisquerschnitt von 14

30 Stirnendbereich von 11

31 Geradstück des Umlenkkanals

32 Bogenstück des Umlenkkanals

33 Führungsfläche an 21,22

34 Bodenfläche von 21,22

35 Achsevon10.il

36 ovale Umrißlinie von 25

37 Axial-Endflächevonas

38 Axial-Endfläche von 25

39 Austrittsöffnung von 32

40 Längsseite von 25

41 halbkreisförmiger Flächenbereich von

42 halbkreisförmiger Flächenbereich von

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: , . nHpr Kugel-Rückführkanal eingebracht und an verlaufender Mage. dem schraubenform<- den beidep υ^εΓ8α?^" ^j15 und dem axialen Rückgen ^I^^taT^u™lenkslOck in ciner

1. Kugelschraubtrieb mit einem Mutternkörper und einer Spindel, welche einander zu einem schraubenförmigen Kugellaufkanal mit Kreisquerschnitt ergänzende Nuten aufweisen und eine Schar von endlos umlaufenden Kugeln aufnehmen, in dem Mutternkörper ein axial verlaufender Kugel-Rückführkanal eingebracht ist und an den beiden Übergängen zwischen dem schraubenförmigen Kugellaufkanal einerseits und dem axialen Rückführkanal andererseits je ein Umlenkstück in einer seinem Umriß angepaßten Aussparung des Mutternkörpers eingesetzt ist, welches jeweils eine langential in den Kugellaufkanal hineinragende, einstückig mit dem Umlenkstück ausgebildete Ablenknase für die Kugeln trägt sowie einen aus einem tangentialen Geradstück und einem nachfolgenden Bogenstück bestehenden Umlenkkanal zur Überführung der Kugeln aufweist, wobei im Umlenkstück eine Befestigungsbohrung zum Festlegen des Umlenkstücks am Mutternkörper mittels einer Befestigungsschraube od.dgl. vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Umlenkstücke (25). in Axialrichtung (35) des Mutternkörpers (11) gesehen, eine ovale Umrißlinie (36) und ebene, parallele Axialendflächen (37, 38) aufweist, deren innenliegende eine Endfläche (37) anschlagwirksam an einer senkrecht zur Achse verlaufenden Bodenfläche (34) der zugehörigen Aussparung (21, 22) im Mutternkörper anliegt, die Aussparung (21, 22) jeweils axial verlaufende Führungsflächen (33) für das Einsetzen des zugeordneten Umlenkstücks (25) aufweist und der Rückführkanal (24) in der Bodenfläche (34) der Aussparung in dem einen halbkreisförmigen Flächenbereich (41) des ovalen Umlenkstücks (25) ausmündet, wobei die zwischen seinen parallelen Endflächen (37,38) befindliche eine Längsseite (40) des ovalen Umlenkstücks (25) in der Aussparung zum schraubenförmigen Kugellaufkanal (14) hin freiliegt und die an dieser freiliegenden Längsseite (40) angeformte Ablenknase (18, 20) sowie das Geradstück (31) ihres Umlenkkanals — in Ausgangsstellung des Übergangsstücks (25) an der Bodenfläche (34) der Aussparung (21,22) — zu dem äußersten Gewindegang (17, 19) des schraubenförmigen Kugellaufkanals (14) ausgerichtet sind.

2. Kugelschraubtrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsbohrung (26) in dem neben der Ausmündung des Rückführkanals (24) liegenden, anderen halbkreisförmigen Flächenbereich (42) des ovalen Umlenkstücks (25) angeordnet ist und axial (35) zum Mutternkörper (11) verläuft.

3. Kugelschraubtrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkstücke (25) aus einem einstückigen Gußteil bestehen.

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