DE2805141C2 - Kugelschraubtrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelschraubtrieb mit einer Spindel und einem Mutternkörper, welcher eine durch die Spindel zu einem schraubenförmigen Kugellaufkanal ergänzte, innere, schraubenförmige Nut aufweist und eine Schar von endlos umlaufenden, axial in beiden Richtungen tragenden Kugeln aufnimmt, wobei an dem Mutternkörper mindestens eine Rückführung angebracht ist und der Mutternkorper mindestens einen ihn in Umfangsrichtung unterteilenden, von der schraubenförmigen Nut angeschnittenen und von den Kugeln überlaufenden, durch eine Spannvorrichtung veränderbaren, vorzugsweise achsparallel verlaufenden Ausgleichsschlitz aufweist

Dabei bedeutet der Hinweis auf einen Mutternkörper eine Abgrenzung gegenüber solchen Kugelschraubtrieben, bei denen die Spindelmutter aus zwei axial

ίο hintereinander auf der Spindel angeordneten Teilmuttern gebildet wird, welche gegeneinander auf der Spindel verspannt werden, bis eventuell vorhandenes Spiel ausgeglichen ist oder eine gewünschte Vorspannung erreicht ist (vergl. DE-OS 19 36 546).

Der Hinweis auf einen Ausgleichsschlitz bedeutet, daß ein Spalt von endlicher Breite gebildet wird, daß also die Schlitzbegrenzungsflächen nicht einfach in jedem Betriebszustand der Spannvorrichtung starr aneinander anliegen und eine »Spannung« somit gar nicht möglich ist.

Ein Kugelschraubtrieb der eingangs bezeichneten Art ist aus der US-PS 26 94 942 bekannt. Bei diesem bekannten Kugelschraubtrieb ist die Spannvorrichtung derart ausgebildet, daß durch sie die genutete Innenfläche des Mutternkörpers eine elliptische Verformung erhält (siehe US-PS 26 94 942, Spalte 1, Zeilen 65 ff.). Dies führt beabsichtigtermaßen dazu, daß die in den Bereichen des großen Ellipseiidurchmessers befindlichen Kugeln innerhalb der schraubenförmigen Nut in radialer und axialer Richtung Spiel haben und deshalb nicht zum Tragen kommen. Es tragen demnach nur diejenigen Kugeln, die sich jeweils gerade in den Bereichen des kleinen Ellipsendurchmessers befinden. Der Zweck dieser Maßnahme ist es, einen stoßfreien Ein- und Auslauf der Kugeln in bzw. aus der schraubenförmigen Nut in den Bereichen der großen Ellipsendurchmesser zu erhalten und auch einen stoßfreien Durchlauf der Kugeln durch die mit den Bereichen großen Ellipsendurchmessers zusammenfallenden Schlitzbereiche.

Nachteilige Folge dieser Maßnahme ist aber, daß bei vorgegebener Axiallast die Flächenpressung zwischen der reduzierten Zahl von tragenden Kugeln und den Nuten ues Mutternkörpers bzw. den Gewindegängen der Spindel entsprechend groß ist. Anders ausgedrückt: um bei gegebener Axiallast eine bestimmte Flächenpressung einzuhalten, muß der Kugelschraubtrieb und insbesondere der Mutternkorper in seinen Bauabmessungen vergrößert werden, um eine ausreichende Anzahl von Kugeln in den Bereichen des kleinen Ellipsendurchmessers zum Tragen zu bringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelschraubtrieb der eingangs bezeichneten Art anzugeben, der es erlaubt, eine vorgegebene Axialkraft unter Einhaltung einer vorbestimmten Flächenpressung mit einer verringerten Anzahl von Kugeln in der schraubenförmigen Nut zu übertragen und dabei gleichzeitig das Auftreten von Stoßen beim Durchgang der Kugeln durch den Schlitzbereich weitgehend zu unterdrücken. Anders ausgedrückt kann die Aufgabe auch dahin verstanden werden, mit einer vorgegebenen Anzahl von Kugeln in der schraubenförmigen Nut bei Einhaltung einer vorbestimmten Flächenpressung eine größere Axialkraft übertragen zu können oder bei vorgegebener Axialkraft und vorgegebener Anzahl von Kugeln die Flächenpressung zu reduzieren, wobei immer auch wieder die Forderung bestehen bleibt, daß Stöße am Durchgang der Kugeln durch den Ausgleichs-

schlitz weitgehend vermieden werden. Die Forderung nach Reduzierung der Gesamtzahl der Kugeln in der schraubenförmigen Nut ist gleichbedeutend mit der Forderung nach Verminderung der Bauabmessungen des Kugelschraubtriebs und insbesondere des Mutternkörpers.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine die Rundheh des Mutternkörpers gewährleistende Spannvorrichtung vorgesehen ist, welche im wesentlichen alle in der schraubenförmigen Nut befindlichen Kugeln zum Tragen bringt, und daß nur an dea Einmündungen der schraubenförmigen Nut in den Ausgleichsschlitz der Nutquerschnitt ausgerundet ist.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch die Ausrundung des Nutquerschnitts an den Einmündungen in den Ausgleichsschlitz die Stöße der Kugeln beim Durchgang durch die Ausgleichsnut weitgehend vermieden werden können, obwohl die Kugeln unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Ausgleichsschlitz tragende Kugeln sind. Überraschend ist diese Erkenntnis insofern, als man es ausweislich der durch die US-PS 26 94 942, aber auch durch die sehr viel ältere US-PS 8 88 619 und die jüngere US-PS 35 77 796 belegten Entwicklungsgeschichte bis zum Anrneldungstag geradezu ängstlich vermieden hat, Kugeln über einen Ausgleichsschlitz endlicher Breite hinweglaufen zu lassen. Nach der bereits im Jahre 1908 veröffentlichten US-PS 8 88 619 wurde der im Hinblick auf die Herstellung des Rückführkanals längsgeteilt ausgeführte Mutternkörper starr, d. h. ohne Ausgleichsschlitz zusammengehalten, so daß auf solche Weise die Notwendigkeit des Über'aufs der Kugeln über einen Ausgleichsschlitz endlicher Breite vermieden wurde, andererseits aber auch nicht die Möglichkeit der Erzeugung einer echten Ringspannung in dem Mutternkörper besteht, welche für das axiale Tragen der Kugeln in beiden Belastungsrichtungen und für ein spielfreies Verhalten beim Lastrichtungswechsel verantwortlich ist. Die US-PS 35 77 796, veröffentlicht am 14. Mai 1971, zeigt, daß man noch kurz vor der Erfindung versucht hat, Stöße beim Durchgang der Kugeln durch den Ausgleichsschlitz zu vermeiden, daß man die Kugeln gar nicht mehr über den Ausgleichsschlitz hinweglaufen ließ, sondern nach jeweils einem halben Umlauf durch einen besonderen Rückführkanal zurückführte. Diese Lösung ist aber fertigungstechnisch und montagetechnisch äußerst aufwendig und führt zu großen Abmessungen des Mutternkörpers.

Aus der DE-AS 1128 714 ist schließlich ein Kugelschraubtrieb bekannt, welcher keine Kugelrückführung und deshalb keine endlos umlaufenden Kugeln aufweist, jedoch mit der Erfindung insofern vergleichbar ist, als der Mutternkörper axiale Schlitze aufweist und durch einen Gewindespannring rrit konischer Spannfläehe zur Einwirkung auf eine Gegenspannfläche des Mutternkörpers in radialer Richtung spannbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist aber zur stoßfreien Überführung der Kugeln über die von den Schlitzen angeschnittenen Bereiche der schraubenförmigen Nut eine Drahtwendel vorgesehen, auf welcher die Kugeln laufen, so daß die mit den Verschneidungen der schraubenförmigen Nut und der Schlitze überhaupt nicht in Berührung kommen. Diese Ausführung zeigt also einmal mehr die Ablehnungshaltung, welche in der es Fachwelt gegen die erfindungsgemäß beschrittene Primitivstlösung bestanden hat, daß man die Kugeln in einem belasteten Bereich über den Schlitz einfach hinweglaufen läßt und unerwünschte Stöße einfach durch die Ausrundung vermeidet-

Die Spannvorrichtung nach der Erfindung kann mit einer konischen Spannhülse ausgeführt sein, welche auf die komplementärkonische äußere Umfangsfläche des Mutternkörpers durch axiale Spannmittel aufpreßbar ist.

Dabei können an der Spannhülse im Bereich des verengten Endes axial verstellbare Anschlagmittel für den Mutternkörper vorgesehen sein.

Eine Alternative zu dieser Spannvorrichtung baut darauf auf, daß die Spannvorrichtung eine geschlitzte Spannhülse mit Schlitz überbrückenden Spanngliedern aufweist, und sieht vor, daß die im wesentlichen kreisringförmige Spannhülse einseitig geschlitzt ist

Fertigungstechnisch besonders einfach ist eine Lösung, bei welcher der oder die Ausgleichsschlitze in dem Mutternkörper längs Mantellinien verlaufen. Andererseits mag es im Hinblick auf die verringerte Gefahr einer Tragzahlminderung in einem bestimmten Umfangsbereich auch von Vorteil sein, wenn der oder die Ausgieichsschlitze in dem Mutternkörper schräg oder spiralförmig zur Mutternkörperachse verlaufen.

Für die Erzielung einer definierten Anlage der Kugeln an den beiden Flanken des jeweiligen Gewindegangs bzw. Nutquerschnitts im Sinne eines Tragens in beiden Richtungen und im Sinne einer Verminderung von Spiel beim Lastrichtungswechsel ist es möglich, daß die Nuten von Spindel und gegebenenfalls Mutternkörper im Querschnitt etwa die Form eines Spitzbogens aufweisen, dessen Bogenteile als Kreisbögen mit einem gegenüber dem Kugelradius größeren Radius ausgebildet sind.

Im Hinblick auf eine Vereinfachung der Fertigung und eine Vermeidung von Unrundheit ist es für die Herstellung des Rückführkanals vorteilhaft, wenn der Rückführkanal iür die Kugeln in der Ebene des Ausgleichs liegt.

Der erfindungsgemäße Kugelschraubtrieb ist vor allem zur Verwendung für Vorschübe von Präzisionswerkzeugmaschinen geeignet, weil er bei kleiner Baugröße, geringer Flächenpressung an den Kugeln und großer axialer und radialer Belastbarkeit einen vibrationsfreien und ratterfreien Vorschub gewährleistet und ein Umkehrspiel bei einem Wechsel der Vorschubrichtung ausschaltet. Die erfindungsgemäß erreichbare Verringerung der Bauabmessungen, insbesondere auch in Längsrichtung des Mutternkörpers, ist für diesen Anwendungsfall von besonderer Bedeutung, wobei hinzukommt, daß axial kurze Mutternkörper weniger empfindlich gegenüber Steigungsfehlern der Spindel sind und eine geringere Elastizität in Axialrichtung besitzen.

Für die Erzielung optimaler Rundheit des Mutternkörpers und damit gleichmäßiger Kugeltragung über den ganzen Mutternkörperumfang kann das Vorhandensein mehrerer Ausgleichsschlitze gelegentlich vorteilhaft sein.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Spindel, einen Mutternkörper sowie eine letzteren umgebende geschlitzte Hülse;

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie II-Il in Fig.l;

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Spindel, einen Mutternkömer mit konischer Außenmantelfläche sowie

eine Hülse mit konischer Innenmantelfläche;

Fig.4 einen Querschnitt gemäß der Linie 1V-1V in Fig.3;

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig.4 im Bereich des Kugelkanals und des Ausgleichsschlitzes; ί

Fig.6 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig.3 im Bereich eines Kugelkanals;

F i g. 7 einen Querschnitt durch einen Spindelantrieb gemäß den Fi g. 3 bis 6 im Bereich des Mutternkörperendes; ι ο

Fig. 8 einen Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in Fig.7;

F i g. 9 einen Schnitt gemäß der Linie IX-IX in F i g. 7;

Fig. 10 eine Darstellung gemäß Fi g. 7 eines anderen Ausführungsbeispieles;

Fig.il einen Schnitt gemäß der Linie Xi-Xi in Fig. X;

F i g. 12 eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel eines Kugelschraubtriebes;

Fig. 13 einen Schnitt gemäß der Linie XIIl-XIII in Fig. 12;

Fig. 14 einen Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in Fig.12;

Fig. 15 und 16 Ansichten von Mutternkörpern mit unterschiedlichen Ausgleichsschlitzen;

Fig. 17 einen Querschnitt gemäß der Linie XVII-XVII in Fig. 16;

F i g. 18 einen Längsschnitt etwa entsprechend F i g. 1 mit einem geschlitzten Schraubring als axiale Sicherung des Mutternkörpers;

F i g. 19 eine Ansicht des Schraubringes der Fig. 18 in Richtung des Pfeiles XIX;

F i g. 20 einen Längsschnitt etwa entsprechend F i g. 1 mit einem Flanschdeckel zur axialen Sicheruung des Mutternkörpers;

F i g. 21 eine Ansicht des Flanschdeckels von F i g. 20 in Richtung des Pfeiles XXl;

F i g. 22 einen Mutternkörper mit mehreren in Umfangsrichtung versetzten Einsätzen zur Kugelumlenkung.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kugelumlauf-Spindelantrieb umfaßt im wesentlichen eine Spindel 2, einen Mutternkörper 4 sowie eine den Mutternkörper 4 umgebende Spannhülse 6. Die Spindel 2 ist mit einem Außengewinde 8, der Mutternkörper 4 mit einer schraubenförmigen Nut 10 gleicher Steigung versehen. Das Außengewinde 8 und die schraubenförmige Nut 10 ergänzen sich zusammen zu einem die Spindel schraubenförmig umgebenden Kugellaufkanal 12, welcher mit Kugeln 14 zur Übertragung von Axialkräften zwischen Spindel und Mutternkörper gefüllt ist

Der Muucmkörpcr 4 ist innerhalb der Hülse 6 in axialer Richtung einerseits durch den an der Hülse ausgebildeten Anschlagbund 16, andererseits durch einen Sicherungsring 18 gesichert, welcher in eine in der Hülse 6 ausgebildete Nut 20 einrastbar ist

Der Mutternkörper 4 weist einen Ausgleichsschfitz 5 auf. Die Einmündungen der schraubenförmigen Nut 10 in den Ausgleichsschlitz sind, wie bei 80 angedeutet, abgerundet

Wie insbesondere F i g. 2 zeigt ist die Spannhülse 6 in Längsrichtung durchgehend geschlitzt Der sich ergebende Längsschlitz 22 wird beispielsweise von zwei Schrauben 24 überbrückt welche durch Bohrungen 26 in dem in F i g. 2 links des Längsschlitzes 22 befindlichen Hülsenteils hindurchragen und in Gewindelöcher 28 rechts des Längsschlitzes 22 einschraubbar sind. Die Schraubenköpfe 30, welche beispielsweise mit einem Innensechskant versehen sind, legen sich jeweils gegen an der Spannhülse 6 ausgearbeitete Absätze 34 an. Durch Drehen der Schrauben 24 kann die Hülse 6 zusammengespannt und dadurch der Mutternkörper 4 eingeengt werden. Dadurch werden die Kugeln 14 gegen die Flanken der Nut 10 bzw. des Außengewindes 8 gedrückt und jegliches Spiel ausgeglichen, wie weiter unten noch genauer dargestellt wird.

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches wiederum eine Spindel 36, einen Mutternkörper 38 sowie eine diese umgebende Spannhülse 40 umfaßt. Der Mutternkörper 38 weist eine konische Außenmantelfläche 42 auf, die Hülse 40 eine entsprechende konische Innenmantelfläche 44. Das Außengewinde 46 der Spindel 36 sowie die schraubenförmige Nut 48 des Muiternkörpers bilden den Kugeilautkanai 50, weicher mit Kugeln 52 gefüllt ist.

An die konische Innenmantelfläche 44 schließen sich an den Hülsenenden jeweils zylindrische Abschnitte 54, 56 an, welche mit jeweils einem Innengewinde 58, 60 versehen sind. In diese Innengewinde sind Schraubringe 62, 64 bis zur Anlage an den Mutternkörper 38 einschraubbar. Mit Hilfe dieser Schraubringe ist die axiale Lage des Mutternkörpers 38 in der Spannhülse 40 und damit der Grad der Einengung des Mutternkörpers veränderbar. Um beispielsweise ein Spiel im Kugelschraubtrieb nachzustellen oder eine Vorspannung zu erreichen, wird der Schraubring 64 gelöst und der Mutternkörper 38 durch Nachziehen des Schraubringes 62 weiter in die Spannhülse 40 hineingeschoben und dadurch weiter eingeengt Wenn Spielfreiheit bzw. die gewünschte Vorspannung erreicht sind, wird der Schraubring 64 wieder bis zur Anlage an den Mutternkörper 38 gebracht so daß sich die Einstellung nicht mehr verändern kann. Wird z. B. ein Konuswinkel

1 :50 und für die Gewinde 58, 60 eine Steigung von

2 mm gewählt, so wird der Durchmesser des Mutternkörpers 38 bei einer Umdrehung der Schraubringe 62, 64 um 0,04 mm verändert (je nach Drehrichtung verengt oder erweitert).

Wie aus F i g. 3 hervorgeht sind die Schraubringe 62, 64 jeweils mit einem Innenbesatz 66,68 versehen, in den jeweils ein Dichtring 70, 72 eingesetzt ist Die Dichtringe reichen bis zur Spindel 36 und dichten auf diese Weise das Innere des Mutternkörpers 38 nach außen ab, so daß keine Späne, Schmutz oder dgl. eindringen können.

Der Mutternkörper 38 ist mit einem beispielsweise längs einer Mantellinie verlaufenden Ausgleichsschlitz 74 versehen. Auf diese Weise läßt sich auch ein relativ dickwandiger Mutternkörper mit geringen Kräften in seinem Durchmesser einengen und damit ein Spielausgleich bzw. eine Vorspannung erzielen. Wie weiter aus Fig.4 hervorgeht weist der Ausgleichsschlitz 74 im Querschnitt gesehen einen erweiterten Bereich auf, welcher als Rückführkanal 76 für die Kugeln vom Auslauf des Kugelkanals 50 an einem Stirnende zu dessen Einlauf am anderen Stirnende dient

Wie insbesondere der vergrößerte Ausschnitt in Fig.5 zeigt, kann der Rückführkanal 76 radial nach außen mit einengenden Rändern 78 versehen sein, welche ein Herausfallen der Kugeta 52 auch dann verhindern, wenn die Hülse 40 noch nicht montiert ist.

Um zu gewährleisten, daß die Kugeln 52 den AusgieichsscliHtz 74 weitgehend stoßfrei passieren, ist die schraubenförmige Nut 48 des Mutternkörpers 38 im Bereich dieses Ausgleichsschlitzes mit Abrundungen 80 versehen. Die Abrundungen sind im allgemeinen über

dem ganzen Nutenquerschnitt ausgebildet, in jedem Fall jedoch im Bereich der Berührung zwischen Kugeln und Nutenflanken.

Von Bedeutung ist die Form der Gewinde bzw. Nuten von Spindel und Mutternkörper. Wie in F i g. 6 erkennbar ist, weisen die Gewindegänge bzw. Nuten der Spindel 2 bzw. 36 sowie des Mutternkörpers 4 bzw. 38 jeweils etwa die Form eines Spitzbogens auf, dessen beide Bogenteile als Kreisbögen mit einem gegenüber dem Kugelradius größeren Radius ausgebildet sind. Diese Formgebung gewährleistet, daß jede Kugel 14 bzw. 52 jeden Gewindegang bzw. Nutengang mit zwei Punkten 82 bzw. 84, d. h. also an beiden Flanken berührt. Bei spielfreier Einstellung zwischen Spindel und Kugeln einerseits bzw. Kugel- und Mutternkörper andererseits ist damit sichergestellt, daß jede der Kugeln Kräfte in beiden Vorschubrichtungen überträgt. Die Flanken der Gewindegänge bzw. Nuten von Spindel und Mutternkörper sind im Bereich der Berührungspunkte 82 bzw. 84 mit den Kugeln etwa 45° zur Spindelachse geneigt. Die Berührungspunkte liegen etwa auf 45° Breitenkreisen 86, 87 zu einer parallel zur Spindelachse liegenden Äquatorialebene 88. Fig.6 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Es sind jedoch auch andere Formen der Gewindegänge bzw. Nuten denkbar, beispielsweise mit im Querschnitt geradliniger Flankenform.

F i g. 7 bis 9 zeigen in verschiedenen Darstellungen den Kugelschraubtrieb im Bereich eines Mutternkörpers, wo der Übergang vom letzten Gang des Kugellaufkanals 50 zum Rückführkanal 76 stattfindet. Dieser Übergang wird durch ein Umlenkstück 90 gebildet, welches mit dem Mutternkörper einstückig oder, wie in den F i g. 7 bis 9 dargestellt, als gesondertes Einsatzstück ausgebildet sein kann. Dieses Umlenkstück enthält einen gekrümmten Kanal 92, welcher den Anschluß vom Kugellaufkanal 50 zum Rückführkanal 76 herstellt. Ein in den aus dem Mutternkörper herauslaufenden Gewindegang 94 der Spindel 36 hineinragender Fortsatz % gewährleistet eine stoßfreie Umlenkung der Kugeln 52 aus dem Kugellaufkanal 50 in den gekrümmten Kanal 92. Bei umgekehrter Vorschubrichtung dient das Umlenkstück 90 dazu, die Kugeln 52 vom Rückführkanal 76 in den Kugellaufkanal 50 überzuleiten. Um den Obergang der Kugeln vom Kugellaufkanal 50 in den gekrümmten Kanal 92 oder umgekehrt möglichst stoßfrei zu bewerkstelligen, ist der Übertrittsquerschnitt des Kugellaufkanals mit einer Abrundung 98 versehen. Damit die Einengung bzw. Ausdehnung des Mutternkörpers 38 nicht behindert wird, kann das Umlenkstück 90 in Flucht mit dem Ausgleichsschlitz 74 geteilt sein, oder es hat einseitig Spiel irn Schlitz des Muttemkörpcrs 38; es kann aber auch das UirJenkstück aus einem leicht deformierbaren Werkstoff, z. B. Kunststoff, hergestellt sein. Natürlich muß dann der gekrümmte Kanal 92 im Umlenkstück 90 gegenüber dem Kugeldurchmesser so überdimensioniert sein, daß auch bei der stärksten Zusammendrückung des Umlenkstücks 90 die Kugeln noch passieren können. Diese Forderung gilt natürlich auch für den Rückführkanal 76, wie in Fig.5 dargestellt Es sei noch erwähnt, daß am anderen Ende des Mutternkörpers 38 ein entsprechendes Umlenkstück angeordnet ist, welches je nach Vorschubrichtung den Einlauf oder Auslauf der Kugeln aus dem Kugellauf kanal 50 steuert.

Die Fig. 10 und 11 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel für die Einrichtungen zur Umlenkung der Kugeln aus dem Kugellaufkanal 50 in den Rückfuhrkanal 176. Zu diesem Zweck ist in dem Mutternkörper 138 ein Umlenkröhrchen 100 eingebettet, welches mit einem löffelartigen Fortsatz 102 in den letzten, aus dem Mutternkörper 138 herauslaufenden Gewindegang 104 hineinreicht. Diese Umlenkröhrchen können entweder kurz ausgeführt sein, so daß sie nur die Verbindung zwischen dem Kugellaufkanal 50 und dem Rückführkanal 176 bilden. Sie können jedoch auch, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, so lang sein, daß sie

ίο den ganzen Rückführkanal 176 auskleiden. In diesem Falle sind beispielsweise zwei Röhrchen vorgesehen, welche jeweils von einem Mutternkörperende bis zur Mitte des Mutternkörpers reichen. Damit die Ausgleichsbewegungen des Mutternkörpers bei der Spieleinstellung nicht behindert wird, zieht sich der Ausgleichsschlitz 174 auch durch die Röhrchen hindurch. Eine andere Möglichkeit ist, die Röhrchen mit seitlichem Spiel gegenüber dem Ausgleichsschlitz 176 oder elastisch auszuführen mit dem notwendigen

Übermaß des Innendurchmessers gegenüber dem Kugeldurchmesser.

Die Fig. 12 bis 14 zeigen ein Ausführungsbeispiel, welches sich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen im wesentlichen durch die Einrichtungen zur Rückführung der Kugeln unterscheidet. Der Mutternkörper 238 ist mit einem gegenüber den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen wesentlich breiteren Ausgleichsschlitz 274 versehen. In diesen ist ein über die ganze Länge des Mutternkörpers 238 gehendes Einsatzstück 110 eingesetzt. Dieses ist mit mehreren im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Rückführkanälen 112 versehen, von denen in Fig. 12 nur einer dargestellt ist. Die Anzahl der Rückführkanäle entspricht der Anzahl der innerhalb des Mutternkörpers

3ϊ 238 verlaufenden Nutengänge, deren jeder mit Hilfe der Rückführkanäle zu einem geschlossenen Kugelkreislauf ergänzt wird.

Fig. 13 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIII-XHI der Fig. 12. Daraus ist ersichtlich, wie die Kugeln 52 durch den Rückführkanal 112 über den zwischen den beiden Gewindegängen 114,116 angeordneten Steg 118 geführt werden. Fig. 14 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV in F i g. 12. Sie zeigt den Querschnitt eines Rückführkanals 112 und läßt insbesondere auch erkennen, daß der Rückführkanal radial nach außen offen, aber so weit eingeengt ist daß die Kugeln 52 nicht herausfallen können. Das Einsatzstück kann zum Zwecke der Spieleinstellung aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise aus Kunststoff,

so ausgebildet oder mit seitlichem Spiel in den Schlitz 274 eingelegt sein. Alternativ zur in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform können die Rückführkanäle 112 auch nach innen offen und nach außen geschlossen sein. Eine weitere Variante dieses Ausführungsbeispiels ist das Einsatzstück nicht einstückig auszuführen, sondern für jeden Rückführkanal ein eigenes Einsatzstück vorzusehen. Diese können dann über den Umfang verteilt angeordnet werden, um eine Tragzahlminderung an einer Stelle des Umfangs zu vermeiden. Bei dieser Variante erfolgt die Spieleinstellung über einen zusätzlichen schmalen Schlitz. Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der F i g. 22 beschrieben.

Ein Mutternkörper mit einem einzigen längs einer Mantellinie verlaufenden Ausgleichsschlitz stellt die fertigungstechnisch einfachste Ausführungsform dar. Es können jedoch aus Funktionsgründen auch andere Ausführungen des oder der Ausgleichsschlitze vorgesehen werden. Fig. 15 zeigt einen Mutternkörper 338 in

einer Ansicht, bei der der Ausgleichsschlitz 374 schräg zur Achse der Spindelmutter angeordnet ist. Dadurch ergibt sich gegenüber einem längs einer Mantellinie geschlitzten Mutternkörper eine geringere radiale Federung und damit eine geringere Tragzahlminderung. Auch dieser Ausgleichsschlitz kann wiederum mit einer Erweiterung versehen sein, welche als Rückführkanal 376 dient, wie gestrichelt dargestellt ist.

Fig. 16 zeigt in einer Ansicht einen Mutternkörper 438 mit mehreren spiralförmig angeordneten Ausgleichsschlitzen 474, von denen einer zum Zwecke der Rückführung der Kugeln wiederum zu einem Rückführkanal 476 erweitert sein kann. Ein Querschnitt durch einen derartigen Mutternkörper 438 ist in Fig. 17 dargestellt. Die Ausgleichsschlitze 474 sind gleichmäßig über den Umfang der Spindelmutter verteilt. Jeder Ausgieichsschiitz ist mit Abrundungen 480 zur Gewährleistung eines stoßfreien Übertritts der Kugeln über die Ausgleichsschlitze versehen. Der in Fig. 17 obere Ausgleichsschlitz ist im Querschnitt gesehen mit einer Erweiterung versehen, welche als Rückführkanal 476 für die Kugeln dienen kann. Die Umlenkstücke für den Übertritt der Kugeln aus den Kugelkanälen in die Rückführkanäle können beispielsweise wie in den F i g. 7 bis 11 ausgebildet sein und sind deshalb nicht näher dargestellt. Bei der Anordnung von mehreren Ausgleichsschlitzen ist eine bessere Rundheit der Spindelmutter bei allen Einengungszuständen gewährleistet.

Fig. 18 zeigt eine Anordnung, welche im wesentli- ίο chen der in F i g. 1 dargestellten entspricht, mit einer Spindel 2, einem Mutternkörper 4 sowie einer den Mutternkörper umgebenden Spannhülse 7. Im Unterschied zu F i g. 1 ist die axiale Sicherung des Mutternkörpers gegen eine Verschiebung nach rechts durch einen Schraubring 9 gewährleistet, welcher mit einem Außengewinde 11 in ein in der Spannhülse 7 ausgebildetes Innengewinde 13 einschraubbar ist, bis er an dem Mutternkörper 4 anliegt.

Fig. 19 zeigt eine Ansicht des Schraubringes 9 in Richtung des Pfeiles XIX. Der Schraubring ist an einer Stelle mit einem Schlitz 15 versehen, welcher es erlaubt, daß der Schraubring eine Einengungsbewegung der Spannhülse 7 mitmacht.

Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 20 und 21 dargestellt. Zur Sicherung des mit der Spindel 2 zusammenwirkenden Mutternkörpers 4 in axialer Richtung wird gegen die Stirnseite 17 der geschlitzten Spannhülse 19 ein Flanschdeckel 21 mittels Schrauben 23 geschraubt, welcher sich mit einem axialen Bund 25 gegen den Mutternkörper legt. Ein Schlitz 27 erlaubt dem Flanschdeckel 21 ein Mitmachen der Einengungsbewegung der Spannhülse 19. Der Flanschdeckel 21 kann so befestigt werden, daß der Schlitz 27 mit dem Schlitz der Spannhülse fluchtet.

F i g. 22 zeigt einen Mutternkörper 538, welcher etwa vier vollständige Gewindegänge 500, 502, 504 und 506 umgibt. Die Kugein 5OS werden nach je einem Umlauf wieder vom Ende eines Gewindeganges in den Anfang desselben zurückgeführt. Dazu dienen mehrere Einsätze 510, 512, 514, welche in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Die versetzte Anordnung verhindert eine zu hohe Tragzahlminderung, da ein Mittenversatz zwischen Spindel 2 und Mutternkörper 538 vermieden wird und die Kugeln 508 somit über den gesamten Umfang gleichmäßig belastet werden. Die Spieleinstellung des Kugelschraubtriebs erfolgt beispielsweise durch Einengen des Mutternkörpers, der zu diesem Zweck mit einem Ausgleichsschlitz 516 versehen ist, welcher durch die für die Aufnahme eines Einsatzes, z. B. 512, eingefräste öffnung 518 in der Spindelmutter 538 verlaufen kann. Die öffnungen 520, 522 zur Aufnahme der Einsätze 510, 514 stehen mit dem Ausgleichsschlitz nicht in Verbindung. Wie F i g. 22 zeigt, ist der Einsatz 512 mit Spiel in Umfangsrichtung in der Öffnung 518 eingesetzt, um eine Einengung des Mutternkörpers nicht zu behindern.

Der Kugelschraubtrieb kommt beispielsweise so zum Einsatz, daß die Spindel 2 drehbar gelagert und der Mutternkörper 4 am Drehen gehindert und mit einem zu verschiebenden Bauteil verbunden ist. Die Verschiebung wird durch Drehen der Spindel bewirkt.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kugelschraubtrieb mit einer Spindel und einem Mutternkörper, welcher eine durch die Spindel zu einem schraubenförmigen Kugellaufkanal ergänzte innere schraubenförmige Nut aufweist und eine Schar von endlos umlaufenden, axial in beiden Richtungen tragenden Kugeln aufnimmt, wobei an dem Mutternkörper mindestens eine Rückführung angebracht ist und der Mutternkörper mindestens einen ihn in Umfangsrichtung unterteilenden, von der schraubenförmigen Nut angeschnittenen und von den Kugeln überlaufenen, durch eine Spannvorrichtung veränderbaren, vorzugsweise achsparallel verlaufenden Ausgleichsschlitz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Rundheit des Mutternkörpers gewährleistende Spannvorrichtung (6, 40, 62) vorgesehen ist, welche im wesentlichen alle in eier schraubenförmigen Nut befindlichen Kugeln (14, 52) zum Tragen bringt, und daß nur an den Einmündungen der schraubenförmigen Nut (10, 48) in den Ausgleichsschlitz (5, 74) der Nutquerschnitt abgerundet ist (bei 7,80).

2. Kugelschraubtrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (40, 62) eine konische Spannhülse (40) umfaßt, welche auf die komplementärkonische äußere Umfangsfläche (42) des Mutternkörpers (38) durch axiale Spannmittel (62) aufpreßbar ist.

3. Kugelschraubtrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spannhülse (40) im Bereich des verengten Endes axial verstellbare Anschlagmittel (64) für den Mutternkörper (38) vorgeschlagen sind.

4. Kugelschraubtrieb nach Anspruch 1, wobei die Spannvorrichtung eine geschlitzte Spannhülse mit den Schlitz überbrückenden Spanngliedern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen kreisringförmige Spannhülse (6) einseitig geschlitzt ist.

5. Kugelschraubtrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ausgleichsschlitze (274, 374) in dem Mutternkörper (238,338) schräg oder spiralförmig zur Mutternkörperachse verlaufen.

6. Kugelschraubtrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten von Spindel (2, 36) und Mutternkörper (4, 38, 138, 238, 338, 438) im Querschnitt etwa die Form eines Spitzbogens aufweisen, dessen beide Bogenteile als Kreisbögen mit einem gegenüber dem Kugelradius größeren Radius ausgebildet sind (F i g. 6).

7. Kugelschraubtrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführkanal (76, 176, 376, 476) für die Kugeln (52) in der Ebene des Ausgleichsschlitzes (74, 174, 374, 474) liegt.