DE2701717C2

DE2701717C2 - Schraubengetriebe

Info

Publication number: DE2701717C2
Application number: DE2701717A
Authority: DE
Inventors: Charles William Scott Inchture Sharpe
Original assignee: PERLIT ENGINEERING DEVELOPMENT Ltd INCHTURE GB
Current assignee: PERLIT ENGINEERING DEVELOPMENT Ltd INCHTURE GB
Priority date: 1976-01-16
Filing date: 1977-01-17
Publication date: 1982-08-19
Also published as: FR2338425B1; US4114470A; GB1546882A; DE2701717A1; JPS5648721B2; FR2338425A1; JPS5289774A

Description

Die Erfindung geht aus von einem Schraubengetriebe mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Ein derartiges Schraubengetriebe ist aus der FR-PS 6 96 290 bekannt. Bei diesem bekannten Schraubengetriebe besteht die Mutternanordnung aus einer einzelnen mit Außengewinde in den Gleitkörper eingedrehten Mutter, durch welche sich die Spindel hindurchschraubt. Infolge des unvermeidlichen Spiels zwischen der Spindel und der auf der Spindel sitzenden Mutter besitzt das Schraubengetriebe einen toten Gang. Verringert man das Spiel, indem man das Innenmaß der Mutter sorgfältig auf das Außenmaß der Spindel abstimmt, so erhöht man zwangsläufig die Reibung zwischen beiden und damit zugleich das minimale Drehmoment, welches aufgewandt werden muß, um das Schraubengetriebe unter Überwindung der Anfangsreibung in Bewegung zu versetzen; vergrößert man andererseits das Spiel, um die Anfangsreibung zu vermindern und ein Betätigen des Schraubengetriebes mit möglichst geringem Drehmoment zu ermöglichen, so erhöht sich dementsprechend der tote Gang; beides ist unerwünscht.

Zur Verminderung des toten Gangs bei Schraubengetrieben ist es aus der Literaturstelle »Machines and Tooling« Band XXXVlI, No. 11 von 1967, S. 9 und 10, (Fig. 1a), bereits bekannt, auf der Spindel eine Mutteranordnung aus zwei im Abstand angeordneten Muttern vorzusehen. Von den unverdrehbar in einer Halterung angeordneten Muttern ist die eine Mutter gegen Verschiebung in Achsrichtung in der Halterung durch einen radial verlaufenden Stift gesichert, während die zweite Mutter von der ersten Mutter durch eine zwischen den beiden Muttern angeordnete, die Spindel umgebende Wendelfeder weggedrückt wird. Die Wendelfeder ist derart ausgelegt, daß die Kraft, mit der sie die beiden Muttern auseinanderdrückt, so stark ist, daß sie bei der Übertragung des maximal vorgesehenen Drehmomentes durch das Schraubengetriebe noch nicht komprimiert wird, die Wendelfeder über den Arbeitsbereich des Schraubengctriebes also als starr ί betrachtet werden kann. Die dadurch bewirkte Ausschaltung des toten Ganges wird erkauft durch starke Reibungsverluste des Schraubengetriebes, denn es muß ja in jedem Fall die Reibungskraft überwunden werden, die dadurch entsteht, daß die Wendelfeder die ίο Gewindegänge der beiden Muttern gegen die Gewindegärige der Spindel preßt Diese Reibungskraft macht sich besonders störend dann bemerkbar, wenn kleine Drehmomente übertragen werden sollen. Nachteilig wirkt sich bei diesem bekannten Schraubengetriebe is ferner aus, daß die Übertragung des Drehmoments zwischen Spindel und Mutteranordnung nur über eine der beiden Muttern erfolgt Die Muttern sind deshalb relativ lang, was die Reibungsverluste noch erhöht
Die hohen Reibungsverluste führen darüberhinaus zu einem raschen Verschleiß des Getriebes.

Aus der CH-PS 3 36 653 ist es zur Behebung von axialem Spiel bei Schraubengetrieben bekannt, zwei mit Abstand auf einer Spindel sitzende Muttern, welche relativ i'nverdrehbar in einer gemeinsamen Halterung angeordnet sind, durch Federkraft in Richtung aufeinander zu zu drücken. Zu diesem Zweck ist am äußeren Ende der einen Mutter eine Druckfeder angeordnet, welche auftretenden Verschleiß selbsttätig ausgleicht, indem sie die Mutter dauernd axial belastet. Eine

JO eingebaute Sperre verhindert, daß sich die Mutter entgegen der Federkraft verschieben kann. Auch hier entstehen im Innern des Schraubengetriebes hohe Reibungsverluste.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Schraubengetriebe zu schaffen, mit welchem auch kleine Drehmomente nahezu ohne toten Gang übertragen werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der echten Unteransprüche 2 und 3.

Bei dem erfindungsgemäßen Schraubengetriebe kann das zwischen den beiden Muttern wirksame Spiel mit einer nach Null tendierenden Kraft beseitigt werden, so daß bereits mit einer geringen, auf den in der als Verdrehsicherung dienenden Einfassung verschieblichen Gleitkörper einwirkende Kraft die Spindel mit minimalem toten Gang in Drehung versetzt werden kann — und umgekehrt. Damit ist auch ein rasches Ansprechen des Schraubengetriebes gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Schraubengetriebe kann in Verbindung mit mechanischen, hydraulischen, pneumatischen und auch elektromagnetischen Antrieben benutzt werden. Die Vorteile der Erfindung werden dabei besonders deutlich in Verbindung mit nicht-mechanischen Antrieben, weil gerade bei diesen eine geringere Wegänderung, z. B. eine geringe Verschiebung eines Kolbens in einem Pneumatikzylinder, über das Schraubengetriebe nur dann in eine entsprechende Spindeldrehung umgesetzt werden kann, wenn die Reibungsverluste im Schraubengetriebe minimal sind.

Ausführungsbeispiele des Schraubengetriebes sind zeichnerisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein erstes Schraubengetriebe im Längsschnitt, F i g. 2 ein pneumatisch betriebenes Schraubengetriebe im Längsschnitt, und
F i g. 3 ein elektromagnetisch betriebenes Schrauben-

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getriebe im Längsschnitt

In F i g. 1 ist eine Einfassung in Form eines Zylinders 10 mit Endkappen 11 und 12 dargestellt, welche in ihrem Inneren eine geradlinige Gleitbahn 13 aufweist, vvelche durch die innere Oberfläche des Mantelr des Zylinders 10 gebildet wird. Auf der Gleitbahn 13 liegt ein Gleitkörper 14, der eine ringförmige Dichtung 15 trägt, mit deren Hilfe er den Raum im Innern des Zylinders 10 in zwei Kammern 17 und 18 mit veränderlichem Volumen unterteilt In den Endkappen 11 bzw. 12 ί befinden sich Durchgänge 19 bzw. 20 zum Zuführen und Ausstoßen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, nachfolgend Fluid genannt, zu und aus den Kammern 17 und 18, so daß der Gleitkörper unter dem Druck des Fluids in beiden Richtungen entlang der Gleitbahn 13 ^:· verschoben werden kann. Als Fluid kann z. B. Hydrauliköl durch eine externe Hydraulikpumpe zugeführt werden.

Die innere Oberfläche des Zylinders 10 ist stufenförmig abgesetzt wobei der Abschnitt mit -tem größeren '.·> Innendurchmesser die Gleitbahn 13 bildet, während der Abschnitt mit dem kleineren Innendurchmesser eine parallel zur Gleitbahn 13 verlaufende Rille 21 aufweist Ein im Gleitkörper 14 steckender Stift 22 ist in der Rille 21 geführt und verhindert Drehbewegungen des 2^r> Gleitkörpers 14.

Der Gleitkörper 14 ist hohl; sein am weitesten innen liegender Abschnitt 23 dient zur Aufnahme des inneren Endes einer Spindel 24, die an einer Abtriebswelle 25 befestigt ist, die in der Endkappe 12 gelagert ist und sich durch ölfangdichtungen 26 hindurch bis in die Kammer 18 erstreckt; axial ist die Abtriebswelle 25 gegen druckfeste Unterlegscheiben 27 festgelegt. In einer Ausnehmung 28 des Gleitkörpers 14 liegen zwei auf die Spindel 24 aufgedrehte Muttern 29 und 30; die » Ausnehmung 28 ist der Größe der Muttern 29 und 30 angepaßt, und die Muttern können aus der Ausnehmung 28 entnommen werden. Jede der beiden Muttern 29 und 30 besitzt viei in gleichem Abstand zueinander am Umfang angeordnete und nach außen vorstehende -to Ansätze 29a und 30a, die in dazu passende Schlitze 28a in der Ausnehmung 28 eingreifen und verhindern, daß sich die Muttern 29 und 30 relativ zum Gleitkörper 14 drehen. Die Muttern 29 und 30 werden durch einen zwischen ihnen angeordneten, nachgiebigen Abstandhalter 31 aus Federstahl axial auseinandergehalten. Dadurch wird die algebraische Summe aus dem axialen Spiel zwischen der Mutter 29 und der Spindel 24 sowie aus dem axialen Spiel zwischen der Mutter 30 und der Spindel 24 zu Null reduziert. Der äußerste Abschnitt 32 des hohlen Gleitkörpers 14 ist mit einem Innengewinde versehen und nimmt einen mit Außengewinde versehenen Kragen 33 auf, der die Spindel 24 mit Spiel umschließt Der Krage.i 33 ist axial so angeordnet daß zwischen dem Gleitkörper 14 und den Muttern 29 und 30 kein toter Hub besteht. Es ist wichtig, daß der Kragen 33 nicht so weit eingeschraubt wird, daß er den durch den Abstandhalter 31 bestimmten Abstand zwischen den beiden Muttern 29 und 30 ändert

Innerhalb der Leistungsgrenzen, die durch die vom Abstandhalter 31 ausgeübte Kraft bestimmt wird, erzeugt eine Verschiebung des Gleitkörpers 14 entlang des Gleitweges 13 eine sofortige Drehbewegung der Abtriebswelle 25, und zwar je nach der Verschieberichtung des Gleitkörpers 14 in beiden Drehrichungen; auch wechselnde Drehrichtungen sind möglich; dabei wird ein toter Gang durch die Anordnung der Muttern 29 und 30 ausgeschaltet oder auf ein Minimum begrenzt Die Gleitbahn 13 wird nicht durch mechanischen Kontakt mit dem Stift 22 verschlissen, weil sich der Stift 22 am der Dichtung 15 axial gegenüberliegenden Ende des Gleitkörpers 14 befindet Die Herstellung des Schraubengetriebes ist recht einfach, weil die Muttern 29 und 30 ausgebaut werden können; wenn Verschleiß auftritt, können die verschlissenen Teile deshalb einzeln ersetzt werden.

Ein weiteres Schraubengetriebe ist in Fig.2 dargestellt. Hier weitet sich die Einfassung des Gleitkörpers 14 zu einem glockenförmigen Abschnitt 40 auf, der durch Bolzen mit einem Deckel 41 verschlossen ist. Zwischen den Rädern des Abschnitts 40 und des Deckels ist eine flexible Membran 42 eingespannt Über eine Klemmplatte 43 ist die Membran ferner mit dem Gleitkörper 14 verbündender — wie zuvor beschrieben — entlang einer Gleitbahn 13 verschiebbar ist. Der Gleitkörper 14 wird axial auf pneumatische Weise verschoben, indem durch Öffnungen 44 bzw. 45 durch ein Druckgas Druck auf die Membran 42 ausgeübt wird.

Ein weiterer Umformer ist in F i g. 3 dargestellt. Die Einfassung des Gleitkörpers 14 bildet hier noch eine Kammer 50, in der sich zwei elektromagnetische Spulen

51 und 52 befinden. Die Spulen 51 und 52 befinden sich zu beiden Seiten einer Platte 53 aus magnetischem Werkstoff, welche fest mit dem Gleitkörper 14 verbunden ist, der wie in den voraufgegangenen Beispielen entlang einer Gleitbahn verschiebbar ist. Die Abtriebswelle 25 dieses Umformers setzt sich jenseits der Spindel 24 in einen Wellenstumpf 54 fort, der in der Einfassung des Gleitkörpers 14 gelagert ist. Die Platte 53 ist verschieblich auf einem Polytetrafluoräthylenlager 55 gelagert, welches an dem Wellenstumpf 54 befestigt ist. Der Gleitkörper 14 läßt sich dadurch axial verschieben, daß der einen oder anderen Spule 51 bzw.

52 Gleichstrom oder Wechselstrom eingespeist wird.
Der Aufbau der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 2

und 3 entspricht im übrigen dem des Beispiels in F i g. 1.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schraubengetriebe mit einem als Hohlkörper ausgebildeten, unverdrehbar in einer Einfassung angeordneten und darin auf einer geradlinigen Gleitbahn verschieblichen Gleitkörper, mit einer sich in die Einfassung hinein erstreckenden, relativ zu dieser drehbaren Welle, deren Achse sich in Längsrichtung der Gleitbahn erstreckt und welche eine in den Gleitkörper hineinragende Spindel trägt, die in Eingriff steht mit einer relativ zum Gleitkörper unverdrehbaren, aus dem Gleitkörper entfernbaren Mutteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutteranordnung aus zwei mit Abstand zueinander auf der Spindel (24) aufsitzenden, axial verschiebbaren Muttern (29, 30) und wenigstens einem nachgiebigen, zwischen den Muttern angeordneten Abstandhalter(31) besteht.

2. Schraubengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muttern (29, 30) eine Anzahl von Ansätzen (29a) umfassen, die sich radial zur Achse der Welle (25) erstrecken und in Schlitze (28ajim Innern des Gleitkörpers (14) hineinragen.

3. Schraubengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in den Gleitkörper (14) eingeschraubter Ring (33) zum Begrenzen der axialen Verschiebbarkeit der Muttern (29, 30) vorgesehen ist.