DE2451585B2

DE2451585B2 - Kugelumlauf -Schraubgetriebe

Info

Publication number: DE2451585B2
Application number: DE2451585A
Authority: DE
Inventors: Jacques Chambery Detraz; Jean Claude Le-Bourget-Du-Lac Fund
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1973-10-30
Filing date: 1974-10-30
Publication date: 1979-10-25
Also published as: US3961541A; CH587428A5; JPS5077762A; NL7414030A; NL178904B; SE402810B; DE2451585A1; SE7413442L; NL178904C; FR2249578A5; JPS5733464B2; DE2451585C3; GB1481547A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelumlauf-Schraubgetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine fortschreitende Bewegung, oder umgekehrt, mit mindestens einem an der Mutter vorgesehenen einteiligen, zylindrischen, die Kugeln von einem Endabschnitt eines Schraubenganges des zwischen der Mutter und der Schraube schraubenförmig verlaufenden Kugelumlaufkanals zu dem anderen Endabschnitt des genannten Schraubenganges leitenden Element, das in eine im wesentlichen radial verlaufende Bohrung der Mutter eingesetzt ist und einen inneren Rückleitungskanal hat, der die Endabschnitte eines Schraubenganges des Kugelumlaufkanals miteinander verbindet, und das mindestens einen vorstehenden Ansatz hat, der in den Kugelumlaufkanal hineinragt und seitlich über die Zylinderfläche des zylindrischen Elementes vorsteht.

Es ist bereits ein Kugelumlauf-Schraubgetriebe dieser Art bekanntgeworden (GB-PS 8 79 462), bei dem das die Kugeln umleitende Element einen in den Kugelumlaufkanal hineinragenden Ansatz aufweist, der zum Teil seitlich über die Zylinderfläche vorsteht, wobei die seitlich vorstehenden Abschnitte in den Zwischenraum zwischen der Bohrungsfläche der Mutter und der Mantelfläche der Schraube eingreifen. Der Ansatz ist auf seiner Stirnseite als Zylinderfläche ausgebildet und stützt sich damit auf dem Rücken des Schraubengewindes der Schraube ab, so daß das Element wohl gegen Verschieben in beiden radialen Richtungen festgelegt ist, nicht aber gegen ein Verdrehen bei einer

ίο Drehbewegung des Getriebes. Darüber hinaus ist der Rückleitungskanal im Umleitelement nach innen offen, so daß die Kugeln auch beim Umleiten mit der Schraubenspindel in Berührung bleiben. Da die Oberfläche des Schraubengewindes derartiger Getriebe im allgemeinen nicht poliert und sehr oft sogar ziemlich unregelmäßig ist, hauptsächlich wenn die schraubenförmige Nut der Schraube durch Stauchen des Metalls hergestellt worden ist, ruft die Überleitung der Kugeln von einem Endteil zum anderen Endteil des Gewindeganges Reibungen und manchmal auch bedeutende Stöße hervor. Dies mindert wiederum die Leistungsfähigkeit des Getriebes, insbesondere in bezug auf die Umformung der Bewegung. Ferner ist dadurch kein geräuscharmer Betrieb des Getriebes gewährleistet.

Es ist weiterhin ein Kugelumlauf-Schraubgetriebe vorgeschlagen worden (DE-OS 23 55 844), bei dem das die Kugeln umleitende zylindrische Element mindestens einen über die Zylinderfläche vorstehenden seitlichen Vorsprung aufweist, der sich in die Schraubennut der Mutter hineinerstreckt, wobei die Kugeln das Element außerhalb der Mantelfläche der Schraube und dabei den Vorsprung in der Schraubennut der Mutter halten. Um das Umleitelement in beiden radialen Richtungen in der Mutter zu halten, sind hier neben dem Vorsprung, der einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt, auch die Kugeln erforderlich. Wenn also keine Kugeln in den Schraubennuten der Schraube bzw. der Mutter eingefüllt sind, ist eine einwandfreie Festlegung des Umleitelementes nicht gegeben. Hinzu kommt auch hier, daß der Rückleitungskanal nach innen offen ist, so daß auch hier die bei der eingangs beschriebenen bekannten Ausführung aufgeführten Nachteile gegeben sind.

Weiterhin ist eine Ausführung eines Kugelumlauf-

Schraubgetriebes bekanntgeworden (US-PS 31 76 535), bei der das zylindrische Element mindestens einen in bezug auf die Längsachsen des Elementes in axialer Richtung weisenden Ansatz hat, der mit geringem Spiel in die Schraubennut der Schraube hineinragt. Bei dieser bekannten Ausführung ist — abgesehen davon, daß der Rückleitungskanal ebenfalls nach innen offen ist und die Kugeln auch bei der Umleitung mit der Schraubenspindel in Berührung sind — eine einwandfreie Festlegung des Umleitelementes sowohl hinsichtlich Verschiebung in radialer Richtung als auch in Hinblick auf eine Verdrehung nicht gegeben.

Schließlich ist eine Ausführung bekanntgeworden (US-PS 35 80 098), bei der das Element zur Umleitung der Kugeln einen rohrförmigen Rückleitungskanal und in die Schraubennut der Schraube eingreifende Ansätze aufweist. Das Umleitelement ist dabei im Querschnitt rechteckig und entsprechend der Bahn der Kugeln bei der Umlenkung etwa längs einer S-förmigen Kurve geteilt ausgebildet. Dies bedarf eines hohen Fertigungsaufwandes sowie zusätzlicher Verbindungs- und Befestigungsmittel für das Umleitelement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geräuscharmes und betriebssicheres Kueelumlauf-

Schraubgetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine fortschreitende Bewegung — oder umgekehrt — zu schaffen, bei dem die Führung der Kugeln von einem Endabschnitt zum anderen Endabschnitt eines Schraubenganges durch ein Element erfolgt, das sich einfach herstellen läßt und das die äußere Bauform des Getriebes nicht ungünstig beeinflußt und das ohne besondere Befestigungsmittel in allen Richtungen sichf in der Mutter gehalten ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Kugelumlauf-Schraubgetriebe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Rückleitungskanal rohrförmig ausgebildet ist und daß der in den Kugelumlaufkanal hineinragende seitliche Ansatz mit geringem Spiel sowohl in die Schraubennut der Schraube ah auch der Mutter hineinragt

Eine besonders günstige Bauform des Getriebes wird erreicht, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, der im Bereich der Schraube den Rückleitungskanal begrenzende Abschnitt des zylindrischen Elementes eine relativ geringe Wandstärke hat.

Eine besonders einfache und wirkungsvolle Fixierung der Schraube ergibt sich, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das zylindrische Element zwei seitliche Ansätze hat, die sich unterhalb des Abschnittes des zylindrischen Elements bis in die Nähe der Einmündungen des Rückleitungskanals erstrecken, wobei die Ansätze im Bereich der genannten Einmündungen als Führungselemente für die Kugeln ausgebildet sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die rohrförmige Ausbildung des Rückleitungskanals während der Überleitung der Kugeln kein Kontakt zwischen diesen und dem Schraubengewinde vorliegt oder entsteht. Es können deshalb keine Störungen im Kugelablauf entstehen, die die Reibung und die Geräuschbildung erhöhen würden, die Kugeln werden vielmehr sicher umgeleitet. Das Kugelumlauf-Schraubgetriebe arbeitet also betriebssicher und geräuscharm. Des weiteren ist es vorteilhaft, daß das zylindrische Element lediglich durch seinen seitlichen Ansatz (oder Ansätze) in der Bohrung der Mutter in radialer Richtung gehalten ist, ohne daß dazu besondere Befestigungsmittel erforderlich sind, wie z. B. eine Schweißverbindung oder eine über der Mutter angeordnete Muffe oder daß dL" Kugeln diese Halterung übernehmen müssen. Nicht zuletzt ermöglicht der seitliche Ansatz (oder mehrere Ansätze), der mit geringem Spiel sowohl in die Schraubennut der Schraube als auch der Mutter hineinragt, daß das in die Bohrung der Mutter eingesetzte zylindrische Element auch während der Drehbewegungen gegen Verschieben und Verdrehen festgehalten wird, ohne daß dazu spezielle stabilisierende Mittel verwendet werden müssen. Auch das «rhöht die Betriebssicherheit und Geräuscharmut, wobei dieser Vorteil ohne Erhöhung des Fertigungsaufwandes für das Umleitelement erzielt wird. Schließlich ist es besonders vorteilhaft, daß der im Bereich der Schraube den Rückleitungskdnal begrenzende Abschnitt des zylindrischen Elements eine relativ geringe Wandstärke hat, so daß die Wandstärke der Mutter ebenfalls relativ gering sein kann, d. h. nur etwas größer als der Durchmesser der Kugeln. Damit wird die äußere Bauform des Getriebes einfach und ohne Vorsprünge und dgl. gehalten.

Bei der erfindungsgtmäßen Ausführungsform werden somit alle Vorgänge, die ^Tum Übertragen der Kugeln zwischen den beiden Endteilen eines Gewindeganges der schraubenförmigen Nut zwischen Mutter und Schraube erforderlich sind, durch ein einziges, relativ einfach aufgebautes und somit einfach herstellbares sowie ohne besondere Befestigungsmittel in der Mutter gehaltenes Element ermöglicht

Die Erfindung ist nachstehend an Hand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform im Bereich eines zylindrischen Elements,

F i g. 2 eine Zone der Innenfläche der Mutter des in Fig. 1 dargestellten Getriebes,

F i g. 3 eine Seitenansicht des in F i g. 1 dargestellten zylindrischen Elements,

Fig.4 eine Unieransicht des in Fig. 3 dargestellten Elements,

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 4 und

F i g. 6 eine Ansicht gemäß der F i g. 2, jedoch mit einem weiteren Ausführungsbeispiel des zylindrischen Elements.

In F r g. 5 bezeichnet Ϊ eine Schraube die mindestens an einem Endteil ein Kupplungselement hat, mit dem diese an einem Maschinenteil befestigt werden kann, z. B. an eine Drehbank mittels entsprechender Lagerelemente. In die Mantelfläche der Schraube 1 ist mindestens eine schraubenförmig verlaufende Nut 2 eingearbeitet, die eine bestimmte Steigung und Breite hat Über die Schraube 1 ist eine Mutter 3 gesteckt die in der dargestellten Ausführungsform als eine zylindrische Muffe ausgebildet ist In der Innenfläche der Mutter 3 ist eine schraubenförmig verlaufende Nut 4 eingearbeitet, die die gleiche Steigung und Breite hat wie die Nut 2 der Schraube 1. Die Breite der Nut 4 ist in Fig.2 mit »e« angegeben. Die Mutter 3 ist gegenüber der Schraube 1 derart angeordnet daß die Nuten 4 und 2 einen schraubenförmig verlaufenden Kanal begrenzen, der einen kreisförmigen Querschnitt hat und in dem Kugeln 5 zirkulieren können. Der Querschnitt dieses Kanals — genannt Kugelumlaufkanal — hat einen Durchmesser, der etwas größer ist als der der Kugeln 5. Das Spiel zwischen den Kugeln 5 und dem Kugelumlaufkanal ist dabei in bekannter Weise so bemessen, daß eine einwandfreie Übertragung der Kräfte zwischen der Schraube 1 und der Mutter 3 gewährleistet ist

In der in Fig.2 dargestellten Zone der Mutter befindet sich ein zylindrisches Element 6, das die Kugeln 5 von einem Endabschnitt — bezeichnet mit 4a — eines Schraubenganges des zwischen der Schraube 1 und der Mutter 3 verlaufenden Kugelumlaufkanals zu dem anderen Endabschnitt — bezeichnet mit 4b — des genannten Schraubei.ganges leitet. Dadurch erhält man eine geschlossene Rundleitung für den Kreislauf der Kugeln 5.

Die ,n F i g. 2 gezeigte Darstellung entspricht einer Ausführungsform, bei der die Schraube 1 und die Mutier 3 ein einziges Gewinde besitzen und bei der die axiale Ausdehnung der geschlossenen Rundleitung der Kugeln der Steigung dieses Gewindes entspricht Es ist aber auch möglich, mehrere, z. B. zwei, geschlossene Rundleitungen in versetzter Anordnung entlang der gemeinsamen Achse von Schraube 1 und Mutter 3 vorzusehen.

Das in den Fig.) bis 5 gezeigte Element 6 hat einen flachen zylindrischen Körper 7, der in eine Bohrung 8 eingesetzt ist, die radi ,1 in die Mutter 3 gebohrt ist. Als Element 6 ist ein Gußteil aus Metall verwendet worden (es kann auch aus Kunststoff bestehen), das in seinem Inneren einen Rückleitungskanal 9 für die Kugeln S

besitzt (siehe F i g. 5), dessen beide Endabschnitte 9a und 9b in die entsprechenden Endabschnitte 4a und 4b des Gewindeganges des Kugelumlaufkanals einmünden. Der im Bereich der Schraube 1 den RUckleitungskanal 9 begrenzende Abschnitt — bezeichnet mit IO — des zylindrischen Elements 6 hat eine relativ geringe Wandstärke. Dadurch kann die Höhe des Körpers 7 des Elements 6 so bemessen werden, daß sie nur etwas größer ist als der Durchmesser der Kugeln 5. Der Durchmesser der Mutter 3 kann somit relativ klein gehalten werden, was sich beim Gewicht und Preis des Getriebes günstig auswirkt. Obwohl in Fig. I die Höhe des Körpers 7 des Elements 6 der radialen Dicke der Mutter 3 entspricht, ist es auch möglich, ein Element 6 zu verwenden, dessen Höhe kleiner ist als die radiale Dicke der Mutter 3.

Das in den Γ ig. 3 bis 5 dargestellte Element 6 hat ferner seitlich zwei Ansätze 10.7 und 106. die in bezug auf den zylindrischen Körper 7 außermittig angeordnet sind und sich in entgegengesetzte Richtungen erstrekken. Die Ansätze 10.1, I06 sind dabei so ausgebildet, daß sie sich unterhalb des Abschnitts 10 des zylindrischen Elements 6 bis in die Nähe der Einmündungen des Rückleitungskanals 9 erstrecken, wobei die Ansätze IOa, Wb im Bereich der genannten Einmündungen als Führungselemente für die Kugeln 5 ausgebildet sind. Der Durchmesser der Ansätze 10a und 106 des Elements 6 ist so gewählt, daß diese mit einem geringen Spiel in den entsprechenden Gewindegang des Kugelumlaufkanals eingesetzt werden können. Durch die Ansätze 10a, 10fc kann das zylindrische Element 6 während einer Drehbewegung oder einer fortschreitenden Bewegung in der Bohrung 8 gehalten werden. Es ist jedoch auch möglich, das Element 6 nur mit einem Ansatz auszubilden.

Während die Ausführungsform des Elements 6, das ir Fig. 1 bis 5 dargestellt ist. sich besonders für eir Getriebe eignet, bei dem relativ kurze Verstellwege dei Schraube oder der Mutter erforderlich sind, ist die ir

^r> Fig.6 dargestellte Ausführungsform des Elementes ( insbesondere für Getriebe anwendbar, deren Verstell wege verhältnismäßig groß sein müssen.

Bei der in Fig.6 gezeigten Ausführungsform sind irr wesentlichen dieselben Bezugszeichen verwendet wie ir

ίο Fig. 2. Lediglich die Mutter3 hat zwei schraubenform! ge Nuten 41 und 42. die zusammen zwei schraubenför inige Kanäle für den Umlauf der Kugeln 5 begrenzen Der Kanal 41 hat eine Breite, die kaum der Durchmesser der Kugeln 6 übertrifft und der /im

^]r> Obertragen der Kräfte zwischen der Schraube und dei Mutter dient, während der andere Kanal 42 eine etwa; größere Breite hat, um den freien Kreislauf der Kugeln Ί /u ermöglichen. In diesem Fall besitzt der Rücklcitungskanal 9 des Elements 6. das in einem Sncklorh 8 drt

M inneren Flache der Mutter 3 angeordnet ist. einer halbkreisförmigen Teil, um z. B. die Übertragung dei Kugeln 5 von der Nut 41 in die größere Nut 42 (sie dieni zur Rückleitung der Kugeln) zu ermöglichen. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Elemente 6 jeweils an der

2"' beiden lindteilen der Mutter 3 vorgesehen. Die seitlichen Ansätze 10a und 106 weisen in die gleicht Richtung und dienen hier nicht als Führungselemente für die ".iigeln, sondern lediglich, um das Element f während einer Drehbewegung festzuhalten.

i" Die Ansätze 10a, 10£> des zylindrischen Elements f. sind an ihren Endabschnitten als Abstreifer ausgebildet Diese dienen zum Reinigen des Kugelurnlaufkanals. Ali Abstreifmittel können z. B. Filz oder andere biegsame Materialien dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kugelumlauf-Schraubgetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine fortschreitende Bewegung, oder umgekehrt, mit mindestens einem an der Mutter vorgesehenen einteiligen, zylindrischen, die Kugeln von einem Endabschnitt eines Schraubenganges des zwischen der Mutter und der Schraube schraubenförmig verlaufenden Kugelumlaufkanals zu dem anderen Endabschnitt des genannten Schraubenganges leitenden Element, das in eine im wesentlichen radial verlaufende Bohrung der Mutter eingesetzt ist und einen inneren Rückleitungskanal hat, der die Endabschnitte eines Schraubenganges des Kugelumlaufkanals miteinander verbindet, und das mindestens einen vorstehenden Ansatz hat, der in den Kugelumlaufkanal hineinragt und seitlich über die Zylinderfläche des zylindrischen Elementes vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückleitungskanal (9) rohrförmig ausgebildet ist und daß der in den Kugelumlaufkanal hineinragende seitliche Ansatz (10a,) mit geringem Spiel sowohl in die Schraubennut (2, 4) der Schraube (1) als auch der Mutter (2) hineinragt

2. Kugelumlauf-Schraubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich der Schraube (1) den Rückleitungskanal (9) begrenzende Abschnitt (10) des zylindrischen Elements (6) eine relativ geringe Wandstärke hat.

3. Kugelumlauf-Schraubgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurci. gekennzeichnet, daß das zylindrische Element (6) zwei seitliche Ans?'.ze (10a, lOtyhat, die sich unterhalb des Abschnitts (10) des zylindrischen Elements (6) bis in die Nähe der "inmündungen (9a, 9b) des Ruckleitungskanals erstrecken, und daß die Ansätze (10a, iOb) im Bereich der Einmündungen (9a, Sb) als Führungselemente für die Kugeln (5) ausgebildet sind.

4. Kugelumlauf-Schraubgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Ansätze (10a, iOb) des zylindrischen Elementes (6) zum Reinigen des Kugelumlaufkanals Abstreifer, ζ. Β. aus Filz, haben.