DE2606440C3 - Schraubgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schraubgetriebe mit einer angetriebenen Welle und einer auf ihr aufgeschraubten am Drehen gehinderten Verschiebemutter sowie durch die Verschiebemutter im Bereich ihrer Endlagen beaufschlagten Bremsanordnungen zum Abbremsen der Antriebswelle.

Die Verwendung einer Verschiebemutter auf einer mit Schraubgewinde versehenen Welle zur Begrenzung der Anzahl von Umdrehungen, die die Welle in einer der beiden Richtungen durchführen kann, ist bekannt. Dadurch, daß eine Drehung der Mutter verhindert wird, bewirkt eine Drehung der Welle, daß die Mutter sich in axialer Richtung längs der Welle verschiebt, bis sie mit einem elektrischen Endschalter oder einem mechanischen Anschlag am Ende der Bewegungsbahn in Eingriff kommt. Mithin kann das Ausmaß einer Drehbewegung der Welle dadurch bestimmt werden, daß die lineare Bewegung der Mutter gesteuert wird.

In manchen Anwendungsfällen, z. B. bei Steuerklappenbetätigern für Flugzeuge, wird diese Art von Schraubgetriebe als Basis für andere Arten von Schaltanordnungen verwendet, um zu gewährleisten, daß ein fehlerhaftes Arbeiten nicht dazu führt, daß die Klappen so weit bewegt werden, daß sie in ihrer Position gesperrt sind oder den Aufbau beschädigen. Um dies zu erreichen, wird eine Verschiebemutter in Eingriff mit Bremsanordnungen gebracht, die an den Endlagen Vorgesehen sind, Das Zusammenwirken der Verschiebemutter mit der Bremsanordnung wirkt dem Antriebsvorgang der mit Schraubgewinde versehenen Welle entgegen, bis das Drehmoment, das erforderlich ist, um die Verschiebemutter weiterzubewegen, größer

ist als das zur Verfugung stehende Drehmoment, wobei dann die Bewegung angehalten wird.. Ein Beispiel für ein derartiges Schraubgetriebe ist in US-PS 26 20 911 beschrieben und dargestellt

Wenn die Arbeitsweise eines derartigen Schraubgetriebes beispielsweise in bezug auf einen Steuerklappenbetätiger untersticht wird, ergibt sich, daß die Verschiebemutter in die mechanische Bremsanordnung hinein nicht nur durch Energie vom Betätigermotor, sondern zusätzlich auch durch kinetische Energie, die durch die sich bewegende Klappe auftritt, angetrieben wird. Diese kombinierte Kraftwirkung bewegt die Verschiebemutteranordnung mit hoher Kraft gegen die Bremsanordnung. Wenn der Motor jedoch reversiert wird, ist die einzige Kraftwirkung, die zur Freigabe der Mutter aus ihrem Eingriff mit der Bremsanordnung zur Verfügung steht, die von dem Motor eingeführte Kraft, wobei die Klappe und der Motorrotor ohne Bewegung sind und somit keine kinetische Energie besitzen. Es ist somit möglich, daß die Verschiebemutter gegen die Bremsanordnung klemmt so daß die Klappe in ihrer Position gesperrt wird.

Es ist bekannt, daß eine derartige Verschiebemutiervorrichtung oder ein derartiges Schraubgetriebe so aufgebaut sein kann, daß es verhältnismäßig einfach ist, die Verschiebemutter von der Bremsanordnung zu lösen. Dies wird dadurch erreicht, daß ein großer Steigungswinkel für das Gewinde gewählt wird, so daß der Einfluß der Reibwirkung auf ein Minimum herabgesetzt wird. Ferner soll der Steigungswinkel eines solchen Schraubgetriebes größer als der oder gleich dem Arcusiangens des Reibungskoeffizienten sein. Dies macht jedoch die Verwendung eines verhältnismäßig langen Gewindes und damit einer verhältnismäßig langen Welle erforderlich, so daß in solchen Anwendungsfällen, bei denen eine große Anzahl von Windungen zur Steuerung der Bewegung einer Klappe oder einer anderen Vorrichtung erforderlich ist, der Begrenzungsanschlag außerordentlich groß würde. Derartige große Anordnungen sind oft in Hinblick auf das Platzangebot, das Gewicht oder den finanziellen Aufwand nicht brauchbar.

Aufgabe der Erfindung ist es somit. Schraubgetriebe mit feinen Gewinden mit geringer Steigung zu schaffen, so daß eine große Anzahl von Windungen auf kleinem Raum untergebracht werden. Bei einer derartigen Anordnung kann eine sehr hohe Schlagbelastung, die durch Kombination von kinetischer Energie der umlaufenden Bauteile und der angetriebenen Vorrichtung zusätzlich zur Antriebskraft des Betätigermotors auftritt, das Schraubgetriebe festklemmen, wobei verhindert wird, daß die angetriebene Welle durch das zur Verfügung stehende Drehmoment für die Drehung ir der entgegengesetzten Richtung freigegeben wird.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Schraubgetriebe der gattungsgemäßen Art vorgeschlagen, daß die Verschiebemutter aus einem inneren auf der Welle mittels eines Gewindes kleinen Wirkungsgrades und größerer Hemmung aufgeschraubten Mutterteil und einem äußeren, auf dem inneren Teil mittels eines Gewindes größeren Wirkungsgrades aufgeschraubten Mutterteil besteht, wobei der äußere Mutterteil eine das Drehen verhindernde Vorrichtung aufweist lind in einem der Mutterteiie eine in Umfangsrichtung begrenzte nütenförniige öffnung vorhanden ist, in Welche ein an dem anderen Mutterteil befestigter Stift eingreift, so daß eine Drehbewegung des äußeren mit den Bremsorganen in Verbindung bringbaren Mutter-

teils gegenüber dem inneren Mutterteil in Umfangsrichtung begrenzt ist

Ein Schraubgetriebe nach vorliegender Erfindung weist ein Gewinde mit geringer Steigung auf, damit es in Verbindung mit Vorrichtungen verwendet werden kann, die eine große Anzahl von Umdrehungen benötigen, bei denen jedoch Beschränkungen in Hinblick auf Raumbedarf und Gewicht berücksichtigt werden müssen. Ferner sind Vorkehrungen getroffen, um ein Festklemmen zu vermeiden, wenn die Vorrichtung nach einem Eingriff mit einem mechoiiischen Anschlag reversiert wird

Ein Festklemmen wird dadurch verhindert, daß eine zweiteilige Verschiebemutter verwendet wird, so daß das Schraubgetriebe zwei konzentrische Mutterteile aufweist Der innere Mutterteil, der mit der angetriebenen Welle verbunden ist, besitzt feine Gewindegänge, damit eine große Anzahl von Windungen möglich sind. Der äußere Mutterteil besitzt em grobes, nichtklemmendes Gewinde, so daß bei einer Umkehr der Bewegung der Welle die Kräfte freigegeben werden, die den inneren Mutterteil festklemmen. Eine Verschiebung des äußeren Mutterteils wird begrenzt um eine Beeinflussung mit der Arbeitsweise des Schraubgetriebes während eines normalen Betriebes zu verhindern.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht eines Schraubgetriebes nach der Erfindung und

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der F i g. 1.

Eine angetriebene Eingabewelle 10 wird von einer Betätigungsvorrichtung, z. B. einem (nicht dargestellten) Motor in Drehung versetzt Ein Zahnritzel 12 auf der Welle 10 kämmt mit einem Zahnrad 14, das auf einer Abgabewelle 16 festgelegt ist, welche drehbar innerhalb eines Gehäuses 18 angeordnet ist.

Die Abgabewelle 16 nimmt eine Vielzahl von flachen, ringförmigen Bremsscheiben 20 und im Abstand voneinander angeordneten Ansätzen 22 auf einer inneren OLirfläche auf, die in Längsschlitze 24 eingreifen, die in der Oberfläche der Welle 16 vorgesehen sind, so daß die Scheiben 20 sirh mit der Welle 16 drehen können und in axialer Richtung frei verschiebbar sind. Zwischen die Scheiben 20 sind nichtumlaufende ringförmige Scheiben 26 eingesetzt. Diese Scheiben 26 sind mit KeJnutenzähnen 28 versehen, welche gleitend in Schlitzen 29 zwischen Keilnuten 30 angeordne* sind, die in der inneren Oberfläche des Gehäuses 18 ausgebildet sind. Am entgegengesetzten Endt der Abgabewelle 16 sind ähnliche umlaufende Scheiben 20' mit Ansätzen 22' vorgesehen, und es sind stationäre Scheiben 26' mit Keilnulenzähnen 28' in ähnlicher Weise von der Welle 16 und dem Gehäuse 18 aufgenommen. Vorzugsweise bestehen die umlaufenden Scheiben 20 und 20' aus Stahl, während die stationären Scheiben 26 und 26' aus Bronze oder einem anderen, den Anforderungen an die Reibung entsprechendem Material bestehen.

Eine Bellevillebeilage 32 ist auf der Welle 16 zwischen dem Zahnrad 14 und der äußersten Scheibe 20 angeordnet. Eine ähnliche Bellevillebeilage 32' ist auf der Welle 16 zwischen der letzten Scheibe 20' und einem Teil 34 größeren Durchmessers der Welle 16 vorgesehen. Die äußere Oberfläche der Abgabewelle 16 weist ein Gewinde 36 mit einer Steigung auf, die die erforderliche Anzahl von Windungen ergibt, welche für die Abgabewelle 16 innerhalb der räumlichen Beschränkungen des Gehäuses 18 erforderlich sind. Wenn eine große Anzahl von Windungen erforderlich und ein kleiner Raum vorhanden ist, werden die Gewinde im allgemeinen eine geringe Steigung und einen kleinen Wirkungsgrad erhalten und entsprechend klemmen.

Eine Verschiebemutteranordnung 40 weist einen inneren Mutterteil 42 und einen äußeren Mutterteil 44 auf. Eine äußere Oberfläche des inneren Mutterteiles 42 ist mit einem nicht klemmenden Gewinde 46 versehen, wobei die Tangente des Steigungswinkels vorzugsweise größer ist als der Reibungskoeffizient, und eine innere Oberfläche des äußeren Mutterteiles 44 ist mit einem nichtklemmenden Gegengewinde 48 mit hoher Steigung und großem Wirkungsgrad versehen. Diese mit Schraubgewinde versehenen Flächen sind so dimensioniert daß die inneren und äußeren Mutterteile 42 und 44 miteinander verschraubt werden können. Ein Gewinde 50 auf der inneren Oberfläche des inneren Mutterteiles 42 auf das Gewinde 36 der Abgabewelle 16 angepaßt, so daß die Verschiebemutteranordnung 40 auf die Abgabewelle aufgeschraubt werden kann.

Auf entgegengesetzen Seiten des äi-Reren Mutterteiles entgegengesetzten sind zwei zylindrische Vorsprünge 52 und 52' vorgesehen, und die äußere Oberfläche des äußeren Mutterteiles 44 weist eine Vielzahl von Nutenzähnen 54 darauf auf, die gleitend in die Schlitze 29 des Gehäuses 18 eingreifen und eine Drehung des äußeren Mutterteiles 44 verhindern.

jo Eine etwa radial verlaufende Bohrung 56 in äußeren Mutterteil 44 nimmt einen Stift 58 auf, der sich in eine nutenförmige öffnung 60 im inneren Mutterteil 42 erstreckt Der Stift 58 begrenzt die Relativbewegung zwischen den inneren und äußeren Mutterteilen auf einen Umfangsabstand gleich dem Weg des Stiftes zwischen den Enden der nutenförmigen öffnung 60.

Im Betrieb wird durch Drehen der Eingabewelle 10 über das Zahnritzel 12 und das Zahnrad 14 die Welle 16 gedreht; die Drehrichtung hängt von der Richtung ab, in der die Eingabewelle von der Betätigungsvorrichtung angetrieben wird. Weil die Verschiebemutteranordnung 40 daran gehindert ist, sich durch Wirkung der Nu: ?nzähne 54 mit den Nuten 30 zu drehen, bewegt sich die Verschiebemutteranordnung in axialer Richtung längs der Abgabewelle 16, wobei die Bewegungsrichtung von der Drehrichtung der Welle 16 abhängt Wenn die Welle 16 eine Bewegung beginnt v,ird der innere Mutterteil 42 gegenüber dem äußeren Mutterteil 44 so verschoben, daß der Stift 58 sich zu einem Endteil der nutenförmigen öffnung 60 bewegt

Aus F i g. 1 ergibt sich, daß dann, wenn die Verschiebemutteranordnung 40 sich den Grenzwert der Bewegung nähert o'er zylindrische Vorsprung 52 auf einer Seite des äußeren Mutterteiles 44 in Eingriff mi:

u der innersten Scheibe 26 kumrnt, so daß die Scheiben 26 gegen die Scheibe 20 und die Bellevillebeilage 32 zusammengedrückt werden, die Energie Her Abgabewelle 16 aufnehmen und das Gewinde 36 der Abgabewelle stark gegen das Gewinde der Verschiebemutteranordnung festlegen. Schließlich wird der Reibeingriff zwischer der Welle 16 und der Verschiebemutteranordnung 40 genügend groß, damit die Bewegung der Abgabewelle 16 in an sich bekannter Weise unterbunden wird.

Wenn die Gewinde 36 gegen die Gewinde 50 festgeklemmt sind, ist es erwünscht, die Drehrichtung der Abgabewelle 16 umzukehren. Die Größe des hierfür zur Verfügung stehenden Drehmomentes ist jedoch fast

immer kieiner als das Drehmoment, das die Gewinde festgeklemmt hat. Und kann zu gering sein, um diese Aufgabe zu erfüllen. Das Schraubgetriebe nach vorliegender Erfindung ermöglicht jedoch eine Richtungsumkehr auf verhältnismäßig einfache Weise. Wenn die Abgabewelle 16 rotiert, versucht der innere Mutterteil 42, der fest in Reibeingriff mit der Welle steht, sich damit zu drehen. Der äußere Mutterteil 44 jedoch wird von der Nut 30 im Gehäuse 18 beaufschlagt, so daß eine Drehung verhindert wird. Der innere ι ο Muttertetl 42 dreht sich somit auf den nichtklemmenden Gewinden 46 und 48 gegenüber dem äußeren Mütter teil 44. Die Art des Gewindes zwischen den inneren und äußeren Mutterteilen macht eine solche Drehung ziemlich einfach. Die Bewegung des Stiftes 58 in der is nutenförmigen öffnung 60 begrenzt den Werf der Relativbewegung, ermöglicht jedoch eine ausreichende Drehung, um das Klemmen der zusammenwirkenden Gewinde. 3S und 50 sufzuheben; eg daß dsnn· wsnn dsr Stift 58 sich über die öffnung 60 bewegt hat und in Eingriff mit dem anderen Ende gekommen isf> die Verschiebemutterähördnung 40 sich frei längs der Abgabewelle 16 verschiebt. Um zu verhindern, daß die blockierten Bremsscheiben 20 die Drehung der Welle 16 behindern, sind die Ansätze 22 so ausgebildet, daß sie lose in die Schlitze 24 passen und damit einen ausreichenden »Leergärig« ergeben, damit die Welle sich drehen kann, bis die Blockierung der Bremsschel· ben aufgehoben ist

jede Änderung in der Drehrichtung der Welle 16 verschiebt den Stift 58 in das entgegengesetzte Ende der öffnung 60, so daß die relativen Stellungen der inneren und äußeren Mutterteile der Verschiebemutteranordnüng 40 eine Freigabe der Anordnung beim nächsten in Eingriff kommenden Bewegungsende ermöglichen,

Auf diese Weise wird ein Schraubgetriebe erzielt, das ermöglicht, daß klemmende Gewinde auf einfache Weise an beiden extremen Enden ihrer Bewegungsbähn

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schraubgetriebe mit einer angetriebenen Welle und einer auf ihr aufgeschraubten am Drehen gehinderten Verschiebemutter sowie durch die Verschiebemutter im Bereich ihrer Endlagen beaufschlagten Bremsanordnungen zum Abbremsen der Antriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebemutter (40, 42, 44) aus einem inneren auf der Welle (16) mittels eines Gewindes (36, 50) kleinen Wirkungsgrades und größerer Hemmung aufgeschraubten Mutterteil (42) und einem äußeren, auf dem inneren Teil (42) mittels eines Gewindes (46, 48) größeren Wirkungsgrades aufgeschraubten Mutterteil (44) besteht, wobei der äußere Mutterteil (44) eine das Drehen verhindernde Vorrichtung (30, 54) aufweist und in einem (42, 44) der Mutterteile eine in Umfangsrichtung begrenzte nutenförmige öffnung (60) vorhanden ist, in welche ein an dem anderen Mutterteil (44, 42) befestigter Stift (58) eingreift, so daß eine Drehbewegung des äußeren mn den Bremsorganen in Verbindung bringbaren Mutterteiis gegenüber dem inneren Mutterteil in Umfangsrichtung begrenzt ist.

2. Schraubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (30, 54) eine Keilnutenvorrichtung am Gehäuse (18) und am Mutterteil (44) ist

3. Schraubgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremsvorrichtung (20, 20') an jedem Ende der Abgabewelle (16) vorgesehen ist