DE2601493A1

DE2601493A1 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE2601493A1
Application number: DE19762601493
Authority: DE
Inventors: Herve Perrin
Original assignee: LA TECHNIQUE INTEGRALE
Current assignee: LA TECHNIQUE INTEGRALE
Priority date: 1975-01-21
Filing date: 1976-01-16
Publication date: 1976-07-22
Also published as: GB1541713A; US4037893A; JPS5198472A; SE421237B; FR2298742B1; SE7600549L; NL7600459A; FR2298742A1; CH601698A5

Description

DIPL.-ING. KLAUS BEHN DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 22 Wl DENMAYERSTRASSE β TEL. (089) 22 25 30 - 29 51 92

l6. Januar 1976

A 291 75 Be/De

Firma LA TECHNIQUE INTEGRALE, Rue Felix Esdangon, 73003 Chambery, Frankreich

Lageranordnung

Die Erfindung betrifft eine Rollen^lgeranordnung, die als Schraubenspindelanordnung und als Schraubenmutteranordnung und auch als kreisförmiges Druckrollenlager verwendbar ist und die eine mit Gewinde versehene innere Schraubenspindel, eine mit Gewinde versehene äußere Hülse und zwischen diesen mit Gewinde oder mit Nuten (die Nuten weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf) versehene Planetenrollen enthält, wobei die Gewinde oder Nuten in Eingriff mit den Gewinden der Hülse und denjenigen der Spindel stehen und so je nach der gewählten Kinematik entweder als Schraubenspindel- und Schraubenmuttersystem oder als kreisförmiges Druckrollenlager wirken.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf:

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Bankhaus Merck. Rnck & Co., München, Nr. 25464 1 Bankhaus H. Aufhauser, München, Nr. 261300 Postscheck: München 2OQO4-8OO Telegrammadresse: Patentsenior

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1. Anordnungen solcher Art, bei denen die Gewinde der Rollen die gleiche Steigung haben wie die Gewinde eines der beiden Teile (Schraubenspindel oder Schraubenmutter), zwischen denen die Planetenrollen angeordnet sind, wobei die Rollen gezahnte Teile aufweisen können, die mit entsprechenden Zähnen auf der Schraubenspindel und/oder der Schraubenmutter in Eingriff stehen.

2. Anordnungen solcher Art, bei denen die mit Nuten versehenen Rollen den Eingriff mit den Gewindegängen der Schraubenmutter und der Schraubenspindel verlassen können, und zwar aufgrund einer im Gewinde der Schraubenmutter vorgesehenen, längslaufenden Aushöhlung, wobei das Ganze durch einen zylindrischen Käfig parallel zur Achse der Schraubenspindel gehalten wird und durch die Anordnung von Flocken axial um den Betrag eines Schrittes zurückgeführt wird.

In derartigen Anordnungen ist festgestellt worden, daß a) unter Belastungen die Beanspruchungen bei der Berührung der Gewindegänge Rolle-Schraubenspindel und Rolle-Hülse zwischen zwei benachbarten Punkten (theoretisch auf der gleichen Erzeugenden) oft unterschiedlich sind, was zu verschiedenen elastischen Verformungen der Gewindegänge zwischen benachbarten Punkten führt, weshalb an verschiedenen Berührungsflächen Arbeitsbedingungen erzeugt werden, die zu Ermüdungserscheinungen führen, insbesondere bei \ den Zubehörteilen, wie Verzahnungen, Käfige, Nocken usw.

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(die.Zentren dieser Berührungsflächen haben keinen konstanten Abstand zur Achse der Rollen). Die Arbeitsbedingungen führen auch zu Änderungen in der sich ergebenden Festigkeit.

b) Sich unter Belastungen auch in den Rollen innere Spannungen bilden, welche zu Drehmomenten führen, die auf der resultierenden Kinematik elastische RückstoßVerformungen erzeugen,

daher

wodurch diese ungenau wird ^pewegungsverluste), die insbesondere während Änderungen der Belastungsrichtung festzustellen sind und eine ungenügende Festigkeit der Anordnung im dynamischen Bereich schaffen.

c) im Verlauf eines Systems mit "unterbrochener" Schraubenmutter jede halbe Schraubenmutter nicht die gleichen Lasten trägt, und es liegen die Berührungspunkte nicht auf der gleichen Erzeugenden, woraus sich ergibt, daß die Gleitbewegungen, die die Verzahnungen steuern müssen, an einem Ende der Rolle anders sind als am anderen Ende, oder aber daß die Neigung der Halsrollen, nicht parallel zur Achse der Schraubenspindel zu !bleiben, stärker wird und somit einen schädlichen Eingriff der Führungskäfige und Nocken erfordert (Rollen-Umwälzschraubenspindel mit Planeten-Halswalzen). - -

Dftr Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung mit Planetenrollen, die mit Gewinden oder mit im Querschnitt

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kreisförmigen Nuten versehen sind, für eine schraubenförmige oder kreisförmige Bewegung zu schaffen, deren Planetenrollen so ausgebildet sind, daß die erwähnten Nachteile verringert sind. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Rollen im mittleren Teil ihrer Gewinde oder Nuten mit einem zylindrischen Freiraum versehen sind, dessen Durchmesser höchstens gleich demjenigen des Grundkreises der Gewinde oder Nuten ist, daß dieser zylindrische Freiraum etwa ein Drittel der Nutzlänge der Rollen einnimmt und daß der Freiraum kreisförmig in die Gewinde oder Nuten übergeht. Dabei sind der Durchmesser und die Länge des Freiraumes unter Berücksichtigung der maximal möglichen Drehmomente oder der Durchbiegungen während der Änderungen der Belastungsrichtung oder der Belastungsgröße gewählt, insbesondere zur Justierung der Verschiebungen durch die Verzahnungen oder durch die Biegungen aufgrund der Berührung der Umwälznocken.

Im übrigen bestehen die Planetenrollen vorzugsweise aus gemäß 52-55 HRC behandeltem Stahl 45 SCD 6 oder 35 NCD l6, der nach den Fachvorschriften unter Anwendung der für die übliche Fertigung vorgesehenen Normalabmessungen der Verzahnungen und Profile, Gewinde oder Nuten bearbeitet ist.

Die gesamte Arbeitsfläche der Gewinde oder Nuten und der Verzahnungen können durch Stahlsandblasen behandelt und anschlies-

send elektrolytisch poliert sein, um die Lebensdauer aufgrund der Wechselbewegung hoher Frequenz unter Belastungen veränderbarer Größe zu verbessern.

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Bei Verwendung von Stahl 4-5 SCD 6 (Tor si ons stahl) mit einem Querelastizitätsmodul von etwa 8750 kg/mm ist vorzugsweise die ganze Oberfläche der Rolle poliert.

Die vorstehenden wahlweisen Merkmale ermöglichen es den Rollen mit gesteuerter Verzahnung, ohne Nachteil für die Lebensdauer kleinere Module als vorstehend vorgesehen zu verwenden (z.B. 0,5mm anstelle von lmm), wodurch eine andere Möglichkeit erhalten wird, die kinematische Genauigkeit bzw. Präzision zu verbessern.

Die einzige Fig. der Zeichnung zeigt ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung in einem Längsschnitt.

Die dargestellte Lageranordnung mit Planetenrollen üblicher Art enthält eine innere Gewindespindel 1, eine äußere Gewindemutter 2 und zwischen diesen, in Eingriff mit beiden, mit Gewinde versehene Planetenrollen 3, die in einem gewünschten Winkelabstand durch ihre Lagerzapfen 4 gehalten werden, wobei die Lagerzapfen in Bohrungen eingreifen, die zu diesem Zweck in Ringen 5 vorgesehen sind. Die Enden der Rollen tragen längsverlaufende äußere Zähne 6, die in Eingriff stehen mit längsverlaufenden inneren Zähnen 7 der Ringe 8 , die sich mit der Schraubenmutter 2 drehen, wodurch jede Verschiebung der Rollen J5 in Bezug auf die Schraubenmutter 2 verhindert wird.

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Die Rollen 3 weisen in ihrem mittleren Teil einen zylindrischen Freiraum 9 auf, der etwa über ein Drittel ihrer Nutzlänge verläuft und dessen Durchmesser höchstens gleich demjenigen des Grundkreises des Gewindes 11 dieser Rollen ist. Dieser zylindrische Freiraum 9 geht über kreisförmige Hälse 10 in das Gewinde 11 der Rollen 3 über.

Aus einer derartigen Anordnung der Rollen ergeben sich folgende Konsequenzen:

a) unter schwachen Belastungen erhält man im Falle einer einfachen Schraubenmutter eine größere Festigkeit und geringere BewegungsVerluste, während die Beanspruchungen über oder in jedem Gewinde im wesentlichen gleich werden und eine elastische axiale Verformung herbeiführen, die in jedem Berührungspunkt wesentlich gleich ist, wodurch eine genauere Lage der Rolle zwischen Schraubenspindel und Schraubenmutter und eine geringere Belastung der Verzahnungen oder der Käfige zur Kompensation der über den Planetenrollen auftretenden Wirkungen erreicht werden.

Die Torsionsrückwirkungen aufgrund der Trägheit der Rollen selbst haben durch die Verwendung von Torsionsfederstählen einen geringeren Einfluß auf die Widerstandsfähigkeit der Verzahnungen und auf die kinematische Übertragung der Bewegungen an den Berührungspunkten der Gewinde, wodurch man schwächere und genauere (in der Präzision) mechanische Anordnungen erhält während der aufeinanderfolgenden Änderungen der Last und/ oder der Bewegungen.

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b) Im Falle einer geschnittenen Gewindemutter verhindert die Anwendung von Stählen, wie ^5 SCD 6 oder 35 NCD 16, eine zusätzliche Belastung der Verzahnungen, indem sie die dynamischen Wirkungen aufgrund der zu steuernden unterschiedlichen Verschiebungen von einem Ende der Rolle zum anderen aufnehmen oder dämpfen.

c) Die Rollenart im Falle von Anschlägen oder Drucklagern

mit Gewinde-Planetenrollen (geprüfte Differentialteilung Null) ermöglicht die Herstellung einer mechanischen Anordnung mit kleinem äußeren Durchmesser und großer Festigkeit und einer großen Belastungskapazität trotz Änderungen der Richtung und der Größe bei erhöhten Frequenzen.

Man könnte glauben, daß der Verlust gewisser Berührungspunkte nachteilig ist für die Festigkeit und die Lebensdauer, jedoch muß man sich daran erinnern, daß in den untersuchten Anordnungen die Funktionelle Festigkeit und die Lebensdauer sich auch ergeben aus der gesamten kinematischen Resultierenden und der Belastung der zugehörigen Elemente, welche nicht unmittelbar die Energie übertragen (Verzahnungen, Käfige, Nocken usw.), und daß die Systeme Schraubenspindel-Schraubenmutter mit Gewinde-Planetenrollen (Typ SR) große Rotationsgeschwindigkeiten durch ihre innere Symmetrie ermöglichen. Das System hat eine zuverlässigere und bessere Festigkeit und ermöglicht größere Arbeitsgeschwindigkeiten oder Lastwechsel in der Richtung und in der Größe.

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Claims

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PATE Ν: Τ ANSPRÜCHE

rü) Lageranordnung mit Planetenrollen, die mit Gewinden oder mit im Querschnitt kreisförmigen Nuten versehen sind, für eine schraubenförmige oder kreisförmige Bewegung mit einer inneren Gewindespindel, einer äußeren Gewindehülse und mit zwischen diesen angeordneten, mit Gewinden oder mit Nuten versehenen Planetenrollen, deren Gewinde oder Nuten im Eingriff mit den Gewinden der Spindel und denjenigen der Hülsen stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (11) in an sich bekannter Weise im mittleren Teil ihrer Gewinde oder Nuten mit einem zylindrischen Preiraum (9) versehen sind, dessen Durchmesser höchstens gleich demjenigen des Grundkreises der Gewinde oder Nuten ist, daß dieser zylindrische Freiraum (9) etwa ein Drittel der Nutzlänge der Rollen einnimmt und daß der Preiraum kreisförmig in die Gewinde oder Nuten Ubergeht.

2* Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser und die Länge des Freiraumes (9) unter Berücksichtigung der maximal möglichen Drehmomente oder der.

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DurchbeJLgungen während der Änderungen der Belastungsrichtung oder der Belastungsgröße gewählt sind.

3. Lageranorndung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenrollen (ll) aus gemäß 52-55 HRC behandeltem Stahl 45SCD 6 oder 35 NCD l6 bestehen, der nach den Fachvorschriften unter Anwendung der für die übliche Fertigung vorgesehenen Normabmessungen der Verzahnungen und Profile, Gewinde oder.Nuten bearbeitet ist.

4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Arbeitsfläche der Gewinde oder Nuten und der Verzahnungen durch Stahlsandblasen behandelt und anschließend elektrolytisch poliert ist.

5. Lageranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Stahl 45 SCD 6 (Torsionsstahl) mit

einem Querelastizitätsmodul von etwa 8750 kg/mm die gesamte Rollenoberfläche poliert ist.

6. Lageranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Rollen mit Kontrollverzahnungen ohne Nachteil für die Lebensdauer kleinere Module als vorstehend vorgesehen verwendet sind, z.B. 0,5mm anstelle von lmm.

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