DE2502052C2

DE2502052C2 - Schraubgetriebe zur Erzeugung einer geradlinigen Bewegung

Info

Publication number: DE2502052C2
Application number: DE2502052A
Authority: DE
Inventors: Richard Baxter Marshall Mich. Stanley
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-21
Filing date: 1975-01-20
Publication date: 1983-09-01
Also published as: BE824558A; IT1026385B; US3965761A; DE2502052A1; CH596475A5; FR2329907A1; FR2329907B1; ZA75299B; AU7743375A; LU71677A1; JPS50128058A; JPS59163259U; SE7500509L; SE405401B; GB1490113A; CA1044045A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schraubgetriebe ·»·> der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Ein solches Schraubgetriebe ist aus der US-PS 51 390 bekannt. Hierbei sind jeweils zwei Eingriffsrollen einem Stützring zugeordnet. Sie sind auf einer Welle im Abstand zueinander angeordnet und laufen -»5 mit balligen Laufflächen auf entsprechend gestalteten Innenlaufflächen der Stützringe ab, wobei die Wellen der Stützrollen axial gegen einen Flansch des Laufrollenkäfigs abgestützt sind, der seinerseits über Federn und ein Kugellager am äußeren Gehäuse abgestützt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Schraubgetriebe dadurch zu verbessern, daß bei vereinfachtem Aufbau und reibungsarmen Betrieb hohe Belastungen mit günstigem Wirkungsgrad übertragen werden können.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteii des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch die Erfindung wird erreicht, daß, jedenfalls soweit es die Kraftübertragung zwischen den beiden gegeneinander zu verstellenden Bauteilen «> anbelangt, zwischen den einzelnen miteinander in Berührung stehenden Teilen unter weitgehendem Ausschluß von Reibberührungen eine reine Rollbewegung ohne Gleiten zustande kommt, wodurch die Kraftübertragung mit nur geringen Energieverlusten durchgeführt werden kann

Durch die gemäß Anspruch 2 über Tellerfedern vorgesehene Abstützung wird gegenüber der Abstützung mit Schraubenfedern, wie sie die US-PS 29 51 390 vorsieht, ein platzsparender Aufbau gewährleistet

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 und 4, durch die die Möglichkeit einer gewissen Achsanstellung zwischen den beiden relativ zu verschiebenden Teilen ermöglicht wird.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen verkürzten Axialschnitt einer Ausführungsform eines Schraubgetriebes zum Erzeugen einer geradlinigen Bewegung;

Fig.2 in größerem Maßstab einen Schnitt längs der Linie 2-2 gemäß F i g. 1;

F i g. 3 eine abgewickelte Ansicht der Eingriffsrollen;

Fig.4 eine Einzelansicht des Laufrollenkäfigs des Getriebes nach F i g. 1 bis 3;

F i g. 5 einen der F i g. 1 entsprechenden Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Schraubgetriebes;

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 gemäß F i g. 5:

Fig.7 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Schraubgetriebes;

F i g. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 gemäß F i g. 7;

Fig.9 einen Axialschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Schraubgetriebes;

Fig. 10 eine Siirnansicht des Laufrollenkäfigs des Schraubgetriebes nach Fig.9 mit den dazugehörigen Eingriffsrollen;

F i g. 11 einen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Schraubgetriebes;

Fig. 12 eine der Fig. 10 entsprechende Stirnansicht des Laufrollenkäfigs des Getriebes nach F i g. 11.

In Fig. 1 ist ein Schraubgetriebe 10 zum Erzeugen einer gradlinigen Bewegung aus einer Drehbewegung dargestellt, zu dem eine Gewindespindel 12 gehört, die durch einen Elektromotor 14 antreibbar ist. Ein Getriebeaufbau 16 wandelt die Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung des rohrt'-rmigen Gehäuses 18 um, das den Getriebeaufbau 16 umschließt und gegenüber diesem beidseitig axizJ abgestützt ist, so daß das rohrförmige Gehäuse längs der Achse der Gewindespindel 12 bewegt wird, sobald der Elektromotor 14 in Betrieb gesetzt wird.

Die Gewindespindel 12 ist mit einem Gewinde 20 versehen, bei dem die Gewindeflanken jeweils unter einem Winkel von 45° geneigt sind. Die Gewindespindel ist mit den sie antreibenden, hier nicht dargestellten Teilen des Elektromotors 14 gekuppelt, die in einem Motorgehäuse 22 untergebracht sind, das gemäß F i g. 1 ein Befestigungsteil 24 aufweist, mittels dessen das Gehäuse 22 an einem der Bauteile befestigt werden kann, zwischen denen das Schraubgetriebe eine Verbindung herstellt.

Das rohrförmige Gehäuse 18 weist gemäß Fig. 1 einen Abschnitt 26 zum Aufnehmen des Elektromotors 14 auf, ferner einen Abschnitt 28, in dem der Getriebeaufbau 16 untergebracht ist, sowie einen Abschnitt 30, in den sich die Gewindespindel 12 hinein erstreckt, wenn das Schraubgetriebe 10 eingefahren ist. Gemäß Fig. 1 besitzt das rohrförmige Gehäuse 18 ein offenes Ende 32, aus dem der Elektromotor 22 herausgeschoben werden kann. Das geschlossene Ende 34 des Gehäuses 18 ist mit einem Befestigungsteil 35 zum Verbinden des rohrförmigen Gehäuses mit dem zugehörigen anderen Bauteil versehen, mit dem die Vorrichtung zusammenarbeitet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 4 weist der Getriebeaufbau 16 vier Eingriffsrollen 36 auf, von denen jede einen Schaft 38 besitzt der mit mehreren sich im rechten Winkel zur Rollenachse erstreckenden radialen Flanschen 40 versehen ist, deren axiale Abstände gleich der Ganghöhe des Gewindes 20 der Gewindespindel 12 ist Ihre Ranken sind unter einem Winkel von 45° gegen die Längsachse geneigt so daß die Flansche in das Gewinde 20 eingreifen und auf den Gewindegängen abrollen können.

Die Eingriffc^ollen 36 sind in einem Lagerroilenkäfig 44 (F i g. 4) angeordnet der mit einem Innengewinde 48 versehen ist das auf das Gewinde 20 der Gewindespindel 12 aufgeschraubt ist Der Lagerroilenkäfig 44 weist einen Hohlraum 50 zum Aufnehmen der zugehörigen Rollen 36 auf.

Die Eingriffsrollen 36 sind nicht im Lagerrollenkäfig 44 gelagert, sondern sie sind gemäß Fig.2 von den zugehörigen Hohlräumen jeweils mit einem Spiel aufgenommen.

Gemäß F i g. 1 weist jede Eingriffsrolle 36 an ihren beiden Enden 56 und 58 jeweils eine Konusfläche 52 bzw. 54 auf, die an zugehörigen Konuslaufflächen 60 und 62 von Stützringen 66 und 68 ablaufen, die räirch einen axialen Abstand getrennt zwischen zwei Axiallagern 70 und 72 angeordnet sind, die auf Gehäuseanschlägen 74 und 76 gelagert sind, welche ihrerseits im Gehäuse 18 durch Sprengringe 78 gesichert sind.

Zwischen jedem der Axiallager 70 und 72 und dem zugehörigen Anschlag 74 bzw. 76 ist jeweils eine Tellerfeder 82 bzw. 84 angeordnet und diese Federn dienen dazu, den Getriebeaufbau mit den Eingriffsrollen 36 zwischen den Gehäuseanschlägen 74 und 76 zu zentrieren und die Stirnflächen 86 und 88 des Lagerrollenkäfigs 44 jeweils in einem Abstand von den zugehörigen Stirnflächen 90 und 92 der Gehäuseanschläge 74 und 76 zu halten.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 bis 4 weisen die Eingriffsrollen 36 an jedem Ende Wellenstummel 94, 95 auf, die in Schlitzen 96 laufen, die im Bereich der Stirnflächen 86 und 88 des Lagerrollenkäfigs 44 vorgesehen sind, um die Rollen 36 im Bereich der Slützringe 66 und 68 abzustützen, wenn die Gewindespindel 12 aus dem Getriebeaufbau ausgebaut wird. Die Wellenstümpfe 94 und 95 der Eingriffsrollen erfüllen jedoch nicht die Aufgabe von Lagerzapfen, und im Betrieb stehen sie im Abstand zu sämtlichen Flächen des Lagerrollenkäfigs, weiche die Schlitze 96 begrenzen. Die Wellenstümpfe 94 und 95 arbeiten nur dann mit den Schlitzen 96 des Lagerollenkäfigs 44 zusammen, wenn die Gewindespindel 12 ausgebaut worden ist.

Wenn das Schraubgetriebe 10 zusammengebaut ist, stehen somit die Rollen 36 in Eingriff mit dem Gewinde 20 der Gewindespindel 12 und gleichzeitig in RoHberührung mit den Konusflächen 60 und 62 der Stützringe 66, 68.

Die Federn 82 und 84 dienen dazu, einen guten Reibungsschluß zwischen den Eingriffsrollen 36 einerseits und dem Spindelgewinde 20 und den Konusflächen 60, 62 andererseits aufrecht zu erhalten. Die Konusflächen 52 und 54 der Rollen 36 und die Konusflächen 60 und 62 der Stützringe 66 und 68 sind gegen die Liingsachsen der Eingriffsrollen und der Gewindespindel so geneigt, daß automatisch eine Zentrierwirkung zustande kommt.

Wird die Gewindespindel 12 durch den Motor 14 gedreht, laufen dl·; Eingriffsrollen 36 auf der Gewindespindel und den Konusflächen 60 und 62 ab. Nimmt man an, daß das rohrförmige Gehäuse 18 daran gehindert ist sich gegenüber dem Motor 14 zu drehen, dann wird der Getriebeaufbau 16 zusammen mit dem rohrförmigen Gehäuse 18 gemäß Fi g. 1 je nach der Drehrichtung der Gewindespindel 12 nach rechts oder links bewegt Da das Schraubgetriebe 10 irr F i g. 1 in seiner vollständig eingefahrenen Stellung gezeigt ist sei angenommen, daß die Drehrichtung der Gewindespindel derart ist daß das rohrförmige Gehäuse 18 gemäß F i g. 1 nach

ίο rechts bewegt wird, um die Vorrichtung auszufahren und daß die Gewindespindel in der entgegengesetzten Richtung gedreht werden muß, um das rohrförmige Gehäuse 18 gemäß Fig. 1 nach links zu bewegen und die Vorrichtung zu verkürzen.

Für den Fall, daß die Vorrichtung durch Stöße beansprucht ist wird je nach der Wirkungsrichtung des Stoßes entweder die Tellerfeder 82 oder die Tellerfeder 84 entsprechend ihrer Belastung verformt Nimmt man an, daß ein Stoß gemäß F i g. 1 von rechts erfolgt dann

gibt die Feder 82 nach und die Feder 84 wird zusammengedrückt so daß das rohrförmige Gehäuse 18 gegenüber der Gewindespindel 12 nach links bewegt wird, um die Stirnfläche 90 des Gehäateanschlags 74 zur Anlage an der benachbarten Stirnfläche 86 des Lagerwellenkäfigs 44 zu bringen, so daß der Stoß auf die Gewindespindel über den Gehäuseanschlag 74 und den Lagerroilenkäfig 44 übertragen wird, ohne daß die Rollen und die äußeren Laufflächen des Getriebeaufbaus 16 beansprucht werden.

Nimmt man dagegen an, daß Stöße durch die Gewindespindel 12 auf das rohrförmige Gehäuse 18 übertragen werden, und daß ein solcher Stoß gemäß Fi g. 1 nach rechts zur Wirkung kommt, gibt die Feder 84 nach, um die Stirnfläche 88 des Laufrollenkäfigs 44

zur Anlage an dem Gehäuseanschlag 76 zu bringen, und ein Stoß in entgegengesetzter Richtung hat die analoge umgekehrte Wirkung zur Folge.

F i g. 5 und 6 zeigen ein Schraubgetriebe 1OA bei dem die Gewindespindel 12/1 geradlinig bewegt wird und bei

der der Getriebeaufbau 16/4 einen zum Aufnehmen von Stößen dienenden Lagerroilenkäfig 44/4 aufweist, der an seinem Umfang 104 mit einem Zahnkranz 102 versehen ist, mit dem ein Ritzel 106 in Eingriff steht, das durch einen Motor 108 über eine Welle 110 antreibbar

⁴^ ist. Der Motor 108 ist an einem Gehäuse 100 befestigt das ein Befestigungsteil 112 besitzt, das es ermöglicht, das Schraubgetriebe an einem de/ Bauteile zu befestigen. Die Gewindespindel t2A ist mit einem Befestigungsteil 114 versehen, das dazu dient, die Vorrichtung mit dem anderen Bauteil zu verbinden, das geradlinig bewegt werden soll. Die Eingriffsrollen 36 sind in achsparallelen Löchern 252 des Lagerrollenkäfigs 44/4 geführt. Wird die Gewindespindel 12/4 drehfest gehalten und wird der Lagerroilenkäfig 44/4 durch aen Motor 108 gedreht wird die Gewindespindel 12Λ geradlinig durch die Eingriffsrollen 36 in Verbindung mit dem Gewinde 20 der Gewindespindel bewegt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 und 6 wird die geradlinige Bewegung der Gewindespindel 12/4 mit der Drehung des Motors durch eine Zahnradanordnung synchronisiert dl·' sich aus dem Ritzel 106 und dem Zahnkranz 104 des Lagerrollenkäfigs 44/4 zusammensetzt.

F i g. 7 und 8 zeigen ein weiteres Au»ffhrungsbeispiel eines Schraubgetriebes 10ß, bei dem angenommen ist, daß die Gewindespindel 12ß durch einen nicht dargestellten Moto. angetrieben wird, um das geradlinig zu bewegende Bauteil 120 anzutreiben, mit dem ein

Getriebeaufbau I6S durch ein einen Flansch aufweisendes Gehäuse 122 verbunden ist.

Bei dem Schraubgetriebe lOß weisen die Stützringe 64ß eine einen Teil einer Kugelfläche bildende Außenfläche 124 auf, die mit einem einen Teil einer , Hohlkugelfläche bildenden Sitz 126 zusammenarbeitet, welche durch das Lagergehäuse 122 gebildet wird, so daß die Welle 12ß in einem begrenzten Ausmaß Pendelbewegungen gegenüber dem Bauteil 120 ausführen kann. Das Lagergehäuse 122 ist mit dem Bauteil 120 in durch Kopfschrauben 128 verbunden, und zwischen dem Lagergehäuse und dem Bauteil sind gemäß Fig. 7 Federn 130 angeordnet, um die Stirnfläche 88ß der Mutter 44 in einem Abstand zu der Stirnfläche 92ß zu halten. |-,

Fig. 9 und 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel IOC. bei dem ein Getriebeaufbau 16C in einem Gehäuse 140 untergebracht ist, das seinerseits ähnlich wie bei dem Getriebe nach Fig. 1 bis 4 an dem geradlinig zu bewegenden Bauteil 142 befestigt ist. >o

Bei dem Schraubgetriebe IOC sind sphärische Abrollflächen 52C und 54C und sphärische Abrollflächen 6OC und 62C vorgesehen, die auf der in F i g. 9 strichliert angedeuteten Kugel 143 liegen, deren Mittelpunkt 144 auf der Längsachse 146 in der Mitte »-, zwischen den Stützringen liegt.

Die äußeren Laufflächen 6OC und 62C sind an Stützringen 66C und 68C ausgebildet, die unter Einhaltung eines Axialabslandes in eine Aufnahmebuchse 148 eingebaut sind, welche ihrerseits verschiebbar in dem Gehäuse 140 gelagert ist. Gemäß Fig.9 sind Federn 82Cund 84Czwischen den Stützringen 66C, 68C und dem Gehäuse 140 angeordnet, so daß die Stirnflächen 86 und 88 des Lagerrollenkäfigs 44C jeweils in einem Abstand zu den zugehörigen J5 Anschlagflächen 9OC und 92C des Gehäuses 140 gehalten werden. Das Gehäuse 140 ist gegenüber dem rohrförmigen Bauteil 142 in axialer Richtung durch Sprengringe 150 festgelegt. Die Stützringe 66C'und 68C weisen jeweils einen nach innen ragenden Flansch 145 ίο auf. und diese Flansche überlappen die Rollenaufnahmeschlitze %C. mit denen der Lagerrollenkäfig 44Cgemäß Fig. 10 versehen ist.

Das Gehäuse 140 setzt sich gemäß F i g. 9 aus zwei Hälften 152 und 154 zusammen, die durch eine Gewindeverbindung 156 miteinander verbunden sind.

Die Fig. Il und 12 zeigen ein weiteres Schraubgetriebe IOD, das dem Getriebe gemäß F i g. 9 und 10 ähnelt, abgesehen davon, daß bei diesem Ausführungsbeispiel angenommen wird, daß keine Stoßkräfte aufzunehmen sind. Daher ist in diesem Fall der Lagerrollenkäfig 44 durch zwei durch einen axialen Abstand getrennte Rollentragringe 160 und 162 ersetzt, die ebenfalls dazu dienen, die Eingriffsrollcn 36D in der Nähe der Laufflächen 6OD und 62D zu unterstützen, wenn die Gewindespindel 12D aus dem Gewebeaufbau ■ 6Dausgebaut wird.

Die Axiallager 70 und 72 (Fig. 1) sind von gleicher Konstruktion. Jedes dieser Lager weist einen inneren Laufring 200 auf, der mit Gleitsitz mit der zugehörigen Nabe 192 des Gehäuseanschlags 74 oder 76 zusammenarbeitet und eine Lauffläche 202 für die Lagerkugeln 204 aufweist, die gleichzeitig an einer Lauffläche 206 des äußeren Laufrings 208 ablaufen. Die inneren und äußeren Laufflächen 202 und 206 sind so geformt und orientiert, daß sie eine Übertragung der axialen Kräfte und der radialen Kräfte ermöglichen. Die äußeren Laufringe 208 sind gegen die Stülzringe 66 und 68 durch die Federn 82 und 84 vorgespannt.

Die äußeren Stützringe 66 und 68 sind als Ringe gleicher Bauart ausgebildet und mit Laufflächen 60, 62 versehen, die so geneigt sind, daß sie zu den zugehörigen Laufflächen 52 und 54 der Eingriffsrollen 36 passen.

Die Slützringe 66 und 68 sowie die äußeren Laufringe 208 der beiden Kugellager sind so bemessen, daß sie nicht in Berührung mit dem rohrförmigen Gehäuse 18 stehen und sich daher gegenüber diesem Gehäuse ungehindert drehen können, wenn die Gewindespindel 20 gedreht wird.

Wird im Gebrauch die Gewindespindel 12 gedreht, werden in der beschriebenen Weise die Eingriffsrollen 36 gleichzeitig in Drehung um die Gewindespindel versetzt, und hierbei drehen sich sämtlich Eingriffsrollen 36 um ihre Längsachsen. Der Reibungsschluß zwischen den Rollen 36 einerseits und den Stützringen 66 und 68 andererseits sowie der Reibungsschluß zwischen den Stützringen und den dazugehörigen äußeren Laufringen 208 führt dazu, daß sich die genannten Teile gemeinsam und im wesentlichen ohne gegenseitigen Schlupf drehen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schraubgetriebe zum Erzeugen einer geradlinigen Bewegung aus einer Drehbewegung mittels einer Gewindespindel und einer Spindelmutter, die über in einem Käfig gehaltene Gewindeeingriffsrollen beidseitig axial an einem Gehäuse über ein Axiallager abgestützt wird, wobei die Eingriffsrollen axial und radial an drehbaren Stützringen geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsrollen über Konusflächen (52, 54) auf zugeordneten Konusflächen (60, 62) der Stützringe (66, 68) abrollbar sind und daß die Stützringe sich axial an den äußeren Lauf ringen (208) der Axiallager (70, 72) abstützen, die gleichzeitig als Radiallager t.s. ausgebildet sind und deren innere Laufringe (200) sich axial am Gehäuse (18; 74,76) abstützen.

2. Schraubgetriebe nach Anspruch 1, mit einer elastischen Abstützung der Axiallager, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Laufring (260) der Lager (70,72) über je eine Tellerfeder (82, 84) am Gehäuse (18; 74,76) abgestützt ist

3. Schraubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringe (645; außen sphärisch ausgebildet sind und in einem Hohlkugelabschnitt des Gehäuses gelagert sind (F i g. 7,8).

4. Schraubgetriebe nach Anspruch 1, wobei die Laufflächen der Eingriffsrollen sphärisch ausgebildet sind und auf in Form eines Hohlkugelabschnitts ausgebildeten Laufflächen ablaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der für sämtliche Kugelflächen gemeinsame Kugelmittelpunkt (144) auf der Achse der Gewindespindel (12DJ in der Mitte zwischen den beiden Stützringen liegt (F i g. 9 und 10 bzw. F i g. 11 und 12).