DE2548119C3 - Schraubenspindelgetriebe - Google Patents

Description

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 gebildeten Kugellaufkanal liegen.

Die meisten Schraubenspindelgetriebe, bei denen die Schraubenspindel und die Mutter Gewinderillen aufweilen und die Kugeln sich jeweils gegenseitig berühren, besitzen eine sog. KugelrückfUhrung, durch welche die Kugeln über eine oder mehrere Gewinderillen hinweg wieder in die vorhergehenden Gewinderillen zurückgeführt werden (vgl. DE-OS 16 25 527, 20 31 390). Derartige Kugelrückführungen sind jedoch teuer in der Herstellung und sie vergrößern den Außendurchmesser der Mutter. Bei Schraubenspindelgetrieben, die nur für eine begrenzte gegenseitige Axialbewegung bestimmt tind. kann man auf eine Kugelrückführung verzichten, ledoch müssen dann Vorkehrungen getroffen werden, daß die Kugeln eines Kugelkranzes nicht auseinanderlaufen. Derartige Vorkehrungen sind beispielsweise ein Kugelkäfig. Fehlt ein derartiger Kugelkäfig, so muß an beiden Enden der Mutter ein in die Gewinderillen der Mutter hineinragender 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 bei weilerer Drehung der Mutier bzw. der Spindel nicht mehr in den Gewinderillen abrollen. Die lcichtgängige gegenseitige Bewegung von Schraubenspindel und Mutter wird dadurch gehemmt und außerdem tritt ein erhöhter Verschleiß infolge gleitender Reibung ein. Kugelkäfige > haben den Nachteil, daß sie zusätzliche Herstellungskosten verursachen, infolge der Reibung der Kugeln an dem Kugelkäfig bremsend wirken und außerdem wegen dieser Reihung auch einem Verschleiß unterworfen sind.

Es ist auch ein Schraubenspindelgetriebe ohne iKugelrückführung bekannt (vgl. DE-PS 8 66 289), bei dem nur die Schraubenspindel Gewinderillen aufweist, während die Mutter drei axial versetzt zueinander angeordnete in sich geschlossenen Laufrillen aufweist. In jeder dieser Laufrollen ist eine Kugel angeordnet, wobei die Kugeln in den drei l.aufrillen jeweils um 120" gegeneinander versetzt laufen sollen. Hierbei wird auch die Verwendung eines Kugelkäfigs zur Führung der Kugeln empfohlen. Ohne einen derartigen Kugelkäfig würde dieses bekannte Getriebe auch nicht einwandfrei funktionieren, denn wenn die Kugeln nicht exakt den gegenseitigen Winkelabstand von 120" einhalten, dann itragen sie ungleichmäßig, können verklemmen und auch die Schraubenspindel gegenüber der Mutter zur Seite drücken. Außerdem weist dieses bekannte Getriebe Hrotz großer axialer Bauabmessungen eine geringe Tragkraft auf, denn in jeder Laufrille kann nur eine einzige Kugel angeordnet werden.

Diesen Nachteil hat man auch schon dadurch zu umgehen versucht, daß man die Spindel mit einem zwei- oder dreigängigen Gewinde versah (vgl. DE-OS 22 31 541. OEPS I 99 645). wobei dann in jeder in .sich geschlossenen Laufrille der Mutter entsprechend der Gangzahl des Gewindes zwei oder drei Kugeln angeordnet sind, die jedoch ebenfalls durch einen oder mehrere Kugelkäfige in ihren vorbestimmten gegenseitigen Winkellagen geführt werden müssen. Trotzdem weisen auch diese Getriebe im Verhältnis zu ihrer Baugröße eine geringe Tragkraft auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schraubenspindelgetriebe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das bei kleinen Bauabmessungen eine große Tragkraft aufweist und unter Wegfall von Kugelkäfig oder Kugelrückführungskanal einfach im Aufbau und billig herstellbar ist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einem eingängigen Schraubenspindelgetriebe die Steigung 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 ohne Kugelrückführung berührt.

Durch diese Ausbildung wird eine optimale Ruumuusnui/ung für die aufeinander abwälzenden 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 Kugclrückfüh rungen wird auch die radiale Baugröße der Mutter insgesamt kleiner. Die im Durchmesser im Verhältnis ■/.ur 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 Gewindcrillc die erste Kugel in der anschließenden Gewindcrillc berührt,

können die Kugeln nicht «ineinanderlaufen. Es kann deshalb ein Kugelkäfig entfallen und die Kugeln können dicht aneinanderliegend ungeordnet werden, was ebenfalls infolge der Vergröüerung der Kugelun/ahl /u einer Erhöhung der Tragfähigkeit beitragt. Außerdem besteht nicht die Gefahr, daß ein/eine Kugeln vorzeitig an den Endanschlägen anlaufen, so daß die Leichtgängigkeil 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 Schraubenspindelgelrieben, werden die Herstellungskosten gesenkt, denn bei der Herstellung ist weniger Verspanungsarbcit erforderlich. In diesem Zusammenhang wirkt sich der größere Kugeldurchmesser ebenfalls vorteilhaft aus, denn die Gcwinderillen, 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.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Schraubenspindel und die Mutier jede beliebige Steigung aufweisen können, die kleiner ist als der Kugeldurchmesscr.

Bei einem zwei- oder mehrgängigen Schraubenspindelgetriebe wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steigung der Gewindcrillen von Schraubenspindel und Mutter kleiner ist als der doppelte oder mehrfache Durchmesser der Kugeln und daß die Kugeln zweier benachbarter Reihen sich berührend ohne Kugelrückführung abwechselnd 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 Gewindcrillen wird das Auseinanderlaufen der Kugeln verhindert.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein eingängiges Schraubenspindelgetriebe.

Fig. 2 einen Axialschnitl durch ein zweigängiges Schraubenspindelgetriebe.

In der Zeichnung ist mit 1 eine Schraubenspindel bezeichnet, die eingängige Gewinderillen 2 aufweist. Die die Schraubenspindel konzentrisch umgebende Mutler 3 besitzt komplementäre Gewinderillen 4. In dem durch die Gewinderillen 2,4 von Schraubenspindel 1 und Mutter 3 gebildeten Kugellaufkanal liegt ein Kranz von Kugeln 5, die sich gegenseitig berühren.

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 benachbarte Gewinderille. Die letzte Kugel 5Zj in einer Gewinderille berührt die erste Kugel 5a in der anschließenden Gewinderille. Gleichgültig nach welcher Richtung sich Spindel 1 und Mutter 3 gegeneinander verdrehen, ist hiermit immer 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 Kugeln, deren Auseinanderlaufen im Prinzip ebenfalls verhindert werden würde, kann nämlich erfahrungsgemäß eine gewisse Hemmung zwischen den Kugeln benachbarter Rillen eintreten

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 52 bilden. Diese Steigung S ist bei einem zweigängigen Getriebe kleiner als der doppelte Durchmesser Oder Kugeln 15 bzw. 15a. Die Mutter 13 ist mit komplementären zweigängigen Gewinderillen 14 bzw. 14a ausgerüstet. Zur Verdeutlichung sind die Gewinderillen 12 und die ihnen zugeordneten Kugeln 15 jeweils dunkel angelegt, um sie von den benachbarten Gewinderillen 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 Auseinanderlaufen der Kugeln verhindert wird und diese stets in zwei Kugelkränzen, die in unterschiedlichen Gewinderillen 12, 12a laufen, zusammengehalten werden. Bei einem mehrgängigen Schraubenspindelgetriebe, beispielsweise bei einem dreigängigen, wäre die Steigung kleiner als der dreifache Kugeldurchmesser, bei einen viergängigen kleiner als der vierfache Kugeldurchmesser usw. zu wählen.

Erwähnt sei noch, daß der Abrundungsradius R der Gcwinderillen 2, 4, 12, 12a, 14, 14a dem halben Kugeldurchmcsser Dentspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. 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 gebildeten Kugellaufkanal liegen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem eingängigen Schraubenspindelgetriebe die Steigung (S) der Gewinderillen (2, 4) von Schraubenspindel (1) und Mutter (3) kleiner ist als der Durchmesser (D) der Kugeln (5, 5a, 5b) und daß die letzte Kugel (5b) in einer Gewinderille die erste Kugel (5a) in der anschließenden Gewinderille ohne Kugelrückführung berührt (F ig. 1).

2. Schraubenspindelgetriebe, bestehend aus einer Schraubenspindel mit zwei- oder mehrgängigen GewinderüJcn von kreisförmigem Querschnitt, einer Mutter mh komplementären Gewinderillen und Kugeln, die sich gegenseitig berührend in jeweils einem Kugelkranz in dem durch die Gewinderillen von Schraubenspindel und Mutter gebildeten Kugellaufkanal liegen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zwei- oder mehrgängigen Schraubenspindelgetriebe die Steigung (52) der Gewinderillen (12, 12a, 14, 14a/von Schraubenspindel (11) und Mutter (13) kleiner ist als der doppelte oder mehrfache Durchmesser (D) der Kugeln (15, 15a) und daß die Kugeln (15, 15a^zweier benachbarter Gewinderillen (12, \2a) sich berührend ohne Kugelrückführung abwechselnd ineinandergreifen (F i g. 2).