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Schraubenspindelgetriebe.
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Die Erfindung betrifft ein Schraubenspindelgetriebe, bestehend aus
einer Schraubenspindel mit Gewinderillen von kreisförmigem Querschnitt, einer Mutter
mit komplementären Gewinderillen und Kugeln, die sich gegenseitig berührend in jeweils
einem Kugelkranz in dem durch die Gewinderillen von Schraubenspindel und Mutter
gdildeten Kugellaufkanal liegen.
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Bei derartigen (z. B. aus der D?-OS 1 625 526 oder 2 031 390) bekannten
Schraubenspindelgetrieben ist j jeweils die Steigung der Gewinderillen von Schraubenspindel
und Mutter größer als der Kugeldurchmesser. Dies hat den Nachteil, daß bei Steigungen,
die kleiner sein sollen als ei bestimmter Kugeldurchmesser, jeweils auch Kugeln
mit einem kle-ineren Durchmesser verwendet werden müssen. Kugeln mit einem kleineren
Durchmesser haben jedoch wegen ihrer höheren Flächenpressung eine geringere l'ragfähigkeit.
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Die meiste Scbraubenspindelgetriebe besitzen eine sog. Kugel rückführung,
durch welche die Kugeln über eine oder mehrere Gewinderillen hinweg wieder in die
vorhergehenden Gewinderillen zurückgeführt werden. Derartige Kugelrückführungen
sind j jedoch teuer in der erstellung und sie vergrößeren den Außendurchmesser
der
Mutter. Bei Schraubenspindelgetrieben, die nur für eine begrenzte gegenseitige Axialbewegung
bestimmt sind, kann man auf eine Kugelrückführung verzichten. Jedoch müssen dann
Vorkehrungen getroffen werden, daß die Kugel eines Kugelkranzes nicht auseinanderlaufen.
Derartige Vorkehrungen sind beispielsweise ein Kugelkäfig. Fehlt ein derartiger
Kugelkäfig, so muß an Deiden Enden der Mutter ein in die Gewinderillen der Mutter
hineinragerlder Anschlag vorgesehen sein, der das Heraustreten der Kugeln aus den
Gewinderillen der Mutter verhindert. Wenn jedoch die Kugeln nicht durch einen Kugelkäfig
zusammengehalten werden, so kommen eine oder mehrere Kugeln vorzeitig an dem Anschlag
zur Anlage und können n bei weiterer Drehung der Mutter bzw. der Spindel nicht mehr
in den Gewinderillen abrollen Die leichtgängige gegenseitige Bewegung von Schraubenspindel
und Mutter wird dadurch gehemTnt und außerdem tritt ein erhöhter Verschleiß infolge
gleitender Reibung ein. Kugelkäfige haben den i4achteil, daß sie zusätzliche Herstellungkosten
verursachen, infolge der Reibung der Kugeln an dem Kugelkäfig bremsend wirken und
außerdem wegen dieser Reibung auch einem Verschleiß unterworfen sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung obiger
Nachteile ein Schraubenspindelgetriebe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches
eine beliebige Steigung aufweisen kann, die bei einem eingängigen Getriebe kleiner
ist als der Kugeldurchmesser bzw. bei einem zwei- oder mehrgängigen Getriebe kleiner
ist als der doppelte oder mehrfache Kugeldurchmesser, und unter Wegfall von Kugelkäfig
oder Kugel rückführungskanal einfach im Aufbau, billig herstellbar und von geringer
radialer Baugröße ist.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einem eingängigen
Schraubenspindelgetriebe ohne Kugelrückführung die Seigung der Gewinderillen von
Schraubenspindel und Mutter kleiner ist als der Durchmesser der Kugel und daß die
letzte
Kugel in einer Gewinderille die erste Kugel in der anschließenden
Gewinderille beriihrt.
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Durch diese usbildun wird eine optimale Haumausnutzung für die aufeinandedatwälzenden
Flächen erreicht. Weder auf der Spindel noch auf der Mutter sind zwischen den einzelnen
Gewinderillen irgendwelche nicht als Wälzflächen dienenden Teile vorhanden, so daß
sich bei der Mutter eine optimal kurze Baulänge erreichen läßt. Durch den Wegfall
von Kugel rückführungen wird auch die radiale Baugröße der Mutter insgesamt kleiner.
Die im Durchmesser im Verhältnis zur Steigung verhältnismäßig großen Kugeln weisen
eine geringere Flächenpressung auf als kleinere Kugeln und geben somit dem Getriebe
eine höhere Tragfähigkeit bei geringerem Verschleiß als sie bei einem Schraubenspindelgetriebe
bekannter Bauart gleicher Steigung, jedoch mit kleineren Kugeln vorhanden wäre.
Dadurch, daß die letzte Kugel in einer Gewinderille die erste Kugel in der anschließenden
Gewinderille berührt, können die Kugeln nicht auseinanderlaufen. Es kann deshalb
ein Kugelkäfig entfallen und die Kugeln können dicht aneinanderliegend angeordnet
werden, was ebenfalls infolge der Vergrößerung der Kugelanzahl zu einer Erhöhung
der Tragfähigkeit beiträgt. Außerdem besteht nicht die Gefahr, daß einzelne Kugeln
vorzeitig an den Endanschlägen anlaufen, so daß die Leichtgängigkeit des Getriebes
unter Vermeidung von unnötigem Verschleiß jederzeit gewährleistet ist. Nicht nur
durch den Wegfall eines Kugelkäfigs sondern auch dadurch, daß bei dem neuen Schraubenspindelgetriebe
die Gewinderillen weniger tief sind als bei bekannten Schraubenspindelgetrieben,
werden die Herstellungskosten gesenkt, denn bei der Herstellung ist weniger Verspanungsarbeit
erforderlich. In diesem Zusammenhang wirkt sich der größere Kugeldurchmesser ebenfalls
vorteilhaft aus, denn die Gewinderillen, deren Radius dem der Kugel entspricht,
weisen ebenfalls einen größeren Radius auf und sind demzufolge einfacher zu schleifen
als Gewinderillen mit einem kleineren Radius, wie sie für Kugeln mit kleineren Durchmessern
erforderlich wären.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Schraubenspindel
und die Mutter jede beliebige Steigung aufweisen können, die kleiner ist als der
Kugeldurchmesser.
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Bei einen zwei- oder mehrgängigen Schraubenspindelgetriebe wird die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem zwei - oder
mehrgängigen Schraubenspindelgetriebe ohne Kugelrückführung die Steigung der Gewinderillen
von Schraubenspindel und Mutter kleiner ist als dcr doppelte oder mehrfache Durchmesser
der Kugeln und daß die Kugeln zweier mehrfache Reihen sich berührend abwachselnd
ineinandergreifen. Hierdurch werden bei zwei- oder mehrgängigen Schraubenspindelgetrieben
im wesentlichen die gleichen Vorteile erzielt wie bei einem eingängigen Schraubenspindelgetriebe.
Durch das Ineinandergreifen der Kugeln zweier benachbarter Gewinderlichen wird das
Auseinanderlaufenden der Kugeln verhindert.
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Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein eingängigesSchraubenspindelgetriebe,
Fig. 2 einen Axialschnitt durch ein zweigängiges Schraubenspindelgetriebe.
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In der Zeichnung ist mit 1 eine Schraubenspindel bezeichnet, die eingängige
Gewinderillen 2 aufweist. Die die Schraubenspindel konzentrisch umgebende Mutter
3 besitzt komplementäre Gewinderillen 4. In dem durch die Gewinderillen 2, 4 von
Schraubenspindel 1 und Mutter 3 gebildten Kugellaufkanal liegt ein Kranz von Kugeln
5, die sich gegenseitig berühren.
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Die Steigung S der Gewinderillen ist kleiner als der Durchmesser D
der Kugeln. auf diese Weise ragen die Kugeln 5 jeweils mit einem Teil in die benachbarue
Gewinderille. Die letzte Kugel 5b in einer Gewinderille berührt die erste Kugel
5a in der anschließenden Gewinderille. Gleichgültig nach welcher Richtung sich Spindel
1 und Mutter 3 gsegeneinater verdrehen, ist hiermit zimmer sichergestellt, daß die
Kugeln eines Kugelkranzes nicht auseinanderlaufen. Hierbei sollte ein Kugelkranz
nur so viele Kugeln aufweisen, daß sich diese Kugeln zu einem vollständigen Kreis
ergänzen. Bei mehr Kugel, deren Auseinanderlaufen im Prinzip ebenfalls verhindert
werden würde, kann nämlich erfahrungsgemäß eine gewisse IIemmung zwischen den Kugeln
benachbarter Rillen eintreten.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich
um ein zweigängiges Getriebe. Die Spindel 11 weist Gewinderillen 12 und 12a auf,
die ein zweigängiges Getriebe mit der Steigung S2 bilden. Diese Steigung S ist bei
einem zweigängigen Getriebe kleiner als der doppelte Durchmesser D der Kugeln 15
bzw. 15a. Die Mutter 1) ist mit komplementären zweigängigen Gewinderillen 14 bzw.
14a ausgerüstet. Zur Verdeutlichun sind die Gewinderillen 12 und die ihnen zugeordneten
Kugeln 15 j jeweils dunkel angelegt, um sie von den benachbarten Gewinde-rillen
12a bzw. den diesen Gewinderillen zugeordneten Kugeln 15a zu unterscheiden. Wie
man aus der Zeichnung erkennen kann, greifen die Kugeln 15, 15a zweier benachbarter
Gewinderillen 12, 12a sich berührend abwechselnd ineinander, wodurch ebenfalls das
Auseinderlaufen der Kugeln verhindert wird und diese stets in zwei Kugelkränzen,
die in unterschiedl ichen Gewinderillen 12, - 12a laufen, zusammengehalten werden.
Bei einem mehrgangigen Schraubenspindelgetriebe, beispielsweise bei einem dreigängigen,
wäre die Steigung kleiner als der dreifache Kugeldurchmesser, bei einem viergängigen
kleiner als der vierfache Kugeldurchmesser usw. zu wählen.
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Erwähnt sei noch, daß der Abrundungsradius R der Gewinderillen 2,
4, 12, 12a, 14, 14a dem halben Kugeldurchmesser D entspricht.
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L e e r s e i t e