DE2835551A1

DE2835551A1 - Schmutzabweiser fuer einen gewindebetrieb, insbesondere eisbrecher fuer einen kugelgewindetrieb

Info

Publication number: DE2835551A1
Application number: DE19782835551
Authority: DE
Inventors: Helmut Ploss; Alfons Remensperger
Original assignee: Warner Electric Brake and Clutch Co
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1978-08-14
Filing date: 1978-08-14
Publication date: 1980-02-28
Also published as: DE2835551C2; JPS6159412B2; CH631248A5; US4286793A; IT1122300B; FR2433685A1; GB2033999B; GB2033999A; IT7924604A0; FR2433685B1; JPS5527585A

Description

ΗΟΘΕΚ - ©TELLFSECHT - (SRiESSBACH - HAECKl

Ä 42 912 b Anmelders Warner Electric

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11„August 1978 Beloit, Wise. 53511

USA

Beschreibung

Schmutzabweiser für einen Gewindetrieb, insbesondere Eisbrecher für einen Kugelgewindetrieb

Bei eine Gewindespindel und eine Mutter umfassenden Gewindetrieben und insbesondere bei sogenannten Kugelgewindetrieben, die ja besonders reibungsarm laufen sollen, muss vermieden werden, dass Schmutz und andere Fremdkörper zwischen Gewindespindel und die auf ihr laufende Mutter gelangen. Bei im Flugzeugbau verwendeten Kugelumlaufspindeln, mit denen Steuerklappen und andere Tragflächen- sowie Höhen- und Seitenruderteile betätigt werden^ aber z.B. auch bei Hebebühnen, Weichenantrieben usf., kommt noch das Problem hinzu, dass Bis, welches sich auf der Gewindespindel festgesetzt hat, entfernt werden muss, ehe es in den Bereich der Mutter gelangt.

Es sind deshalb schon die verschiedensten Schmutzabweiser für Kugelgewindetriebe bekanntgeworden, in die zum Teil ein Eisbrecher integriert ist (siehe z.B. die US-Patentschriften 2 757 548_r 2 793 538, 2 076 180, 3 678 776 und 3 116 931). Bei einem gängigen Schmutzabweiser mit Eisbrecher für Kugelgewindetriebe ist ein metallischer Gehäusering vorgesehen, an den in seiner Öffnung eine Eisbrecherrippe angeformt ist, die sich über einen Spindelumfangswinkel von ca. 45 erstreckt,

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deren Kontur dem Negativ der Spindelgewindegang-Kontur entspricht und deren endseitige Stirnflächen zur Achsrichtung so geneigt sind, dass sie bei jeder Drehung der Spindel Eis und andere Fremdkörper von der Mutter wegzuschieben bestrebt sind. In axialer Richtung hinter dem Eisbrecher ist in die öffnung des Gehäuserings ein Gummi-Formkörper eingesetzt, welcher eine sich über etwas mehr als 360° erstreckende Abstreifrippe bildet, deren Kontur gleichfalls dem Negativ der Spindelgewindegang-Kontur entspricht. An dieses Gummi-Formteil sind in radialer Richtung nach aussen vorspringende Zapfen angeformt, die in entsprechende Ausnehmungen des Gehäuseringes eingreifen und so das Gummi-Formteil im Gehäusering sichern. Die dem Eisbrecher benachbarte Stirnseite des Gehäuserings definiert eine senkrecht zur Spindelachse verlaufende Ebene, und an diese Stirnseite schliesst sich ein Innenkonus an, über den der Eisbrecher nach innen vorspringt.

Dieser bekannte Schmutzabweiser hat mehrere gravierende Nachteile ι Die Abstreifrippe muss ja von Anfang an an den Gewindegangflächen der Spindel satt anliegen; das Gummi-Formteil quillt aber unter dem Einfluss der Schmieröle und Schmierfette, so dass im Laufe der Zeit die Reibung zwischen Gewindespindel und Schmutzabweiser, welcher in der Mutter drehfest gehalten ist, erheblich zunimmt. Des weiteren führt ein stärkerer Eis- bzw. Schmutzansatz zu einem erheblichen Bremsmoment zwischen Schmutzabweiser und Gewindespindel, da das Eis bzw. der Schmutz auf die dem Eisbrecher benachbarte Stirnseite des Gehäuserings aufläuft und sich ausserdem noch zwischen Gewindespindel und Innenkonus des Gehäuserings festkeilen kann.

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Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde,, einen Schmutabweiser für Gewindetriebe zu schaffen, der eine dauerhaft gute Abstreiffunktion bei vernachlässigbarem Bremsmoment zwischen Schmutzabweiser und Gewindespindel aufweist. Bei der Lösung dieser Aufgabe wurde von dem vorstehend geschilderten bekannten Schmutzabweiser ausgegangen, d.h. von einem Schmutzabweiser mit einem Gehäusering, in dessen öffnung eine von einem im Gehäusering gehaltenen Einsatz gebildete, nachgiebige Abstreifrippe angeordnet ist, welche zum Eingreifen in einen Spindelgewiridegang mindestens teilweise der Spindelgewindegangsteigung entsprechend verläuft. Erfindungsgemäss wird nun ein solcher Schmutzabweiser so ausgebildet, dass die Abstreifrippe einen in Gewindegangrichtung äusseren und von einem separaten Einlassteil gebildeten ersten sowie einen zweiten Rippenabschnitt aufweist, welchletzterer sich über einen wesentlich grösseren Umfangswinkel erstreckt als der relativ kurze erste R.ippenab schnitt, dass eine Feder vorgesehen ist, um das den ersten Rippenabschnitt bildende Einsatzteil in radialer Richtung einwärts zu drücken, und dass das Einsatzteil aus einem im wesentlichen unelastischen Material gebildet ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der vordere Teil der Abstreifrippe stets voll wirksam gegen die Gewindespindel anliegt, ohne dass die Gefahr besteht, dass sich die Reibung zwischen Abstreifrippe und Gewindespindel im Laufe der Zeit erhöht, und das den ersten Abschnitt der Abstreifrippe bildende Einsatzteil kann ohne weiteres aus einem Werkstoff gefertigt werden, der auf dem Material der Gewindespindel gute Gleiteigenschaften zeigt. Das den ersten Teil der Abstreifrippe bildende separate Ein-

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Satzteil wird man zweckmässigerweise aus einem ölbeständigen Kunststoff herstellen, so dass es billig als Spritzgußteil erzeugt werden kann.

Da der zweite Rippenabschnitt in der Gewindegangnut keine Abstreif-,sondern nur noch eine Abdichtfunktion.in axialer Richtung zu erfüllen hat, braucht er nicht in den Gewindegang der Spindel einzugreifen; es genügt vielmehr, wenn er am Spindelaussendurchmesser anliegt. Dadurch ergibt sich der besondere Vorteil, dass für Spindeln unterschiedlicher Gewindesteigung ein und derselbe Schmutzabweiser verwendet werden kann, in den lediglich unterschiedliche,.den ersten Abschnitt der Abstreifrippe bildende und an die Jeweilige Gewindesteigung angepasste Einsatzteile einzusetzen sind_r was die Herstellungs- und Lagerhaltungskosten erheblich vermindert.

Greift der zweite Rippenabschnitt aber gleichfalls in den Gewindegang der Spindel ein, so kann man ihn mit Vorteil dazu verwenden, den Schmutzabweiser in axialer Richtung auf der Gewindespindel zu positionieren.

Für den zweiten Abschnitt der Abstreifrippe kann jedes beliebige Material verwendet v/erden? bevorzugt wird ein textiles Material und insbesondere ein Filz, da dieses auf der Gewindespindel leicht gleitet und unter dem Einfluss von Ölen und Fetten nicht quillt.

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Um eine geschlossene Abdichtung gegenüber in axialer Richtung vordringendem Schmutz zu erzielen, empfiehlt es sich, den Schmutzabweiser so auszubilden, daß sich der zweite Abschnitt der Abstreifrippe unmittelbar an den ersten Rippenabschnitt anschliesst, so daß die beiden Abschnitte der Abstreifrippe sich mindestens über einen Umfangswinkel von 36o ° erstrecken.

Damit von der Abstreifrippe erfasster Schmutz und andere Fremdkörper in axialer Richtung nach aussen befördert werden, wird die in Gewindegangrichtung äussere Stirnfläche des ersten. Abschnitts der Abstreifrippe zweckmässigerweise entsprechend schräg ausgebildet, d^h. diese vordere Stirnfläche ist gegenüber der Richtung der Gewindespindelachse um einen Winkel geneigt, welcher sich nach aussen öffnet und grosser ist als derjenige Winkel, welchen die Senkrechte zur Gewindegangrichtung mit der Gewindespindelachse bildet.

Besonders billig lässt sich der erfindungsgemässe Schmutzabweiser herstellen, wenn der zweite Abschnitt der Abstreifrippe von einem Materialstreifen gebildet wird, welcher an seiner einen Längskante in Abstand voneinander angeordnete Vorsprünge zum Eingriff in entsprechende Ausnehmungen im Gehäusering aufweist. Ein solcher Materialstreifen lässt sich einfach zuschneiden, und es bedarf keiner besonderen Maßnahmen, ihn im Gehäusering zu befestigen und exakt zu positionieren, da dieser Materialstreifen lediglich umgebogen und mit seinen Vorsprüngen in die Ausnehmungen des Gehäuserings eingesetzt zu werden braucht. Da es sich bei dem Gehäusering zweckmässigerweise um ein Gußteil handeln wird, lassen sich aber auch die erwähnten Ausnehmungen ohne grossen Fertigungsaufwand herstellen.

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Wie bereits erwähnt, kann ein stärkerer Ansatz von Eis oder anderen Fremdkörpern bei dem bekannten Schmutzabweiser dazu führen, dass sich das Eis an der vorderen Stirnseite des Gehäuserings staut. Um dies zu verhindern, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, alle äusseren Kanten des Schmutzabweisers parallel zum Spindelgewindegang verlaufen zu lassen und insbesondere die der Schmutzlöserippe benachbarte Stirnseite des Gehäuserings eines Schmutzabweisers so auszubilden, dass sich mit Ausnahme eines stufenartigen tibergangsbereichs bezüglich der Spindelachse dieselbe Steigung aufweist wie das Spindelgewinde, Mit der Spindelachse gegen den Schmutzabweiser vorgeschobenes Eis oder andere Fremdkörper können sich also niemals am Gehäusering stauen, sondern das Eis trifft, wie dies gewollt ist, immer auf die vordere Stirnseite der Schmutzlöserippe. Ausserdem empfiehlt es sich, die vordere Stirnseite des Gehäuserings in radialer Richtung verlaufen zu lassen, um den Innenkonus des bekannten Schmutzabweisers zu vermeiden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der .nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schmutzabweisers für einen Kugelgewindetrieb; es zeigen:

Fig. 1 Einen Kugelgewindetrieb mit Mutter und in diese eingesetztem Schmutzabweiser in Schrägansicht;

Fig. 2 einen Schnitt durch den einen Endbereich der Mutter mit eingesetztem Schmutzabweiser;

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Fig. 3 eine Stirnansicht des Schmutzabweisers, gesehen in Richtung des Pfeils A in Fig. 2, wobei der Schmutzabweiser jedoch etwas gedreht wurde;

Fig. 4 eine Abwicklung des Gehäuserings mit dem den vorderen Abschnitt der Abstreifrippe bildenden Einsatzteil, gesehen in Richtung des Pfeils B in Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Filzstreifen, aus dem der zweite Abschnitt der Abstreifrippe gebildet wird.

Die Fig. 1 zeigt eine Gewindespindel 10 mit einer für Kugelgewindetriebe, auch Kugelumlaufspindeln genannt, typischen Gewindeform mit einem Gewindegang-12 mit halbkreisförmiger Kontur. Auf der Gewindespindel 10 sitzt eine Kugelumlaufmutter 14 mit einem in Fig. 2 erkennbaren Gewindegang 16, welcher ebenfalls ein halbkreisförmiges Profil aufweist, so dass die Kraftübertragung zwischen Gewindespindel und Kugelumlaufmutter durch Kugeln erfolgen kann, die in den Gewindegängen 12 und 16 laufen und durch ein nicht dargestelltes Kugelrückführstück, welches in der Mutter 14 untergebracht ist, wieder zurückgeführt werden. Derartige Konstruktionen sind bekannt, z.B. aus der US-PS 2 757 548, so dass auf die diesbezügliche Ausbildung der Kugelumlaufmutter 14 nicht mehr eingegangen zu werden braucht.

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Im Bereich ihrer Stirnenden weist die Mutter 14 jeweils eine Ausdrehung 18 auf, in die ein als ganzes mit 20 bezeichneter erfindungsgemasser Schmutzabweiser eingesetzt ist. Dieser besteht erfindungsgemäss im wesentlichen aus drei Teilen, nämlich einem Gehäusering 22, welcher zweckmässigerweise als Metallgußteil ausgebildet wird _;einem Einsatzteil 24, bei dem es sich bevorzugt um ein Kunststoff-Spritzgußteil handelt, und einem Filzring 26. An den Gehäusering 22 ist eine Nase 30 angeformt, die in einen Schlitz 32 der Mutter 14 eingreift und somit eine Drehsicherung des -Schmutzabweisers 2O in der Mutter 14 bewirkt.

Der Gehäusering 22 weist eine ebene, senkrecht zur Achse der Mutter 14 verlaufende innere Stirnfläche 36 und eine äussere

oder vordere Stirnfläche 38 auf, welche - bis auf einen stufenförmigen Übergangsbereich 38a (siehe Fig. 4); - erfindungsgemäss eine Schraubenfläche gleicher Steigung wie die Gewindegänge X2- und 16 bildet. Dadurch wird sichergestellt, dass sich Eis, Schmutz und andere Fremdkörper an der vorderen Stirnfläche 38 nicht stauen können, da die Bewegungsrichtung des mit der Gewindespindel in Richtung auf die Mutter Ϊ4 transportierten Schmutzes und dergleichen keine Komponente senkrecht zur Stirnfläche 38 aufweist. Dies ist ein ganz grosser Vorteil des erfindungsgemässen Schmutzabweisers, durch den die Leichtgängigkeit der Mutter 14 auf der Gewindespindel 10 gewährleistet wird.

Wie bei dem bekannten Schmutzabweiser ist bei der dargestellten Ausführungsform an den Gehäusering 22 eine verhältnismässig kurze Schmutzlöserippe 44 angeformt, deren Kontur

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dem Negativ der Kontur des Gewindegangs 12 (Gewindegangnut sowie anschliessende Gewindegangkämme) entspricht und deren vordere Stirnfläche 44a einen Eisbrecher bildet. Um das von der Gewindespindel gelöste Eis in axiale Richtung vorschieben zu können, ist die vordere Rippenstirnfläche 44a gegenüber der Senkrechten zum Gewindegang geneigt, wie dies besonders deutlich die Fig. 4 erkennen lässt. Ausserdem bildet die vordere Rippenstirnfläche 44a zusammen mit einer Fläche 48 eine Stufe zwischen dem einen und dem anderen Ende der schraubenlinienförmigen vorderen Stirnfläche 38 des Gehäuserings 22. '

Das Einsatzteil 24 ist in eine Ausnehmung 50 des Gehäuserings 22 eingesetzt und besitzt eine Abstreifrippe 52 mit einer schrägen: vorderen Stirnfläche 52a _r die ungefähr parallel zur vorderen Stirnfläche 44a der Schmutzlöserippe 44 verläuft und mit deren hinterer Stirnfläche 44b einen spitzen Winkel 2cc bildet, wie dies deutlich die Fig. 4 erkennen lässt. Auf seiner in radialer Richtung aussen liegenden Fläche- besitzt das Einsatzteil 24 eine Vertiefung 56, in die eine Federscheibe 58 eingelegt werden kann, welche sich an der Mutter 14 abstützt undT das Einsatzteil 24 so gegen die Fläche des Gewindegangs \2 der Gewindespindel drückt, dass sämtliche Fremdkörper mit Sicherheit von der vorderen Stirnfläche 42a abgestreift werden, andererseits jedoch noch keine nennenswerte Friktion zwischen Schmutzabweiser 20 und Gewindespindel 10 erzeugt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist auch die hintere Stirnfläche 52b der Abstreifrippe 52 gegenüber der Gewinde-

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gangrichtung geneigt, und zwar derart, dass vom Innern der Mutter 14 nach aussen strebendes Schmiermittel wieder in das Innere der Mutter hinein verdrängt wird; vorzugsweise verläuft die Stirnfläche 52b parallel zur Stirnfläche 52a.

Hinzuweisen ist noch auf Flächen 44c und 44d sowie 52c und 52d zu beiden Seiten der Schmutzlöserippe 44 bzw. der Abstreifrippe 52, welche gegen die Gewindegangkämme, d.h. gegen den Aussendurchmesser der Gewindespindel 10 anliegen und dort Schmutzlöse- bzw. Abstreiffunktionen erfüllen.

Der Schmutzabweiser 20 wird schliesslich erfindungsgemäss durch den Filzring 26 verschlossen, der als flacher Materialstreifen z. B. ausgestanzt wird und im Abstand Vorsprünge 26a aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen 60 des Gehäuserings 22 eingesetzt werden können. Diese Ausnehmungen sind erfindungsgemäss so angeordnet, daß der Filzring 26 bezüglich der Achsrichtung dieselbe Steigung aufweist wie der Gewindegang 12 und sich mit dem in aen letzteren eingreifenden Filzring der Schmutzabweiser 20 in axialer Richtung positionieren lässt. Die Rippen 44 und haben also keine Positionieraufgaben zu erfüllen sondern können allein im Hinblick auf eine optimale Abstreiffunktion ausgebildet werden, was ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Schmutzabweisers ist.

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Claims

DR.-ING. DIPI ING. M. SC. OIP¹..· PHYS. DR. DIPL.-PHYS.

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PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Patentansprüche %

1. Schmutzabweiser für einen eine Gewindespindel und eine Mutter aufweisenden Gewindetrieb, insbesondere Eisbrecher für einen Kugelgewindetrieb, mit einem Gehäusering, in dessen Öffnung eine von einem im Gehäusering gehaltenen Einsatz gebildete nachgiebige Abstreifrippe angeordnet ist, welche zum Eingreifen in einen Spindelgewindegang mindestens teilweise der Spindelgewindegangsteigung entsprechend verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstreifrippe einen in Gewindegangrichtung äusseren und von einem separaten Einsatzteil (24) gebildeten ersten sowie einen -zweiten Rippenabschnitt

. (52 bzw. 26) aufweist, weichletzterer (26) sich über einen wesentlich grösseren Umfangswinkel erstreckt als der relativ kurze erste Rippenabschnitt (52) , dass eine Feder (58) vorgesehen ist, um das den ersten Rippenabschnitt (52) bildende Einsatzteil (24) in radialer Richtung einwärts zu drücken, und dass das Einsatzteil (24) aus einem im wesentlichen unelastischen Material gebildet ist.

2. Schmutzabweiser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das separate Einsatzteil (24) aus einem ölbeständigen Kunststoff besteht.

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3„ Schmutzabweiser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rippenabschnitt (26) aus einem Fasermaterial, insbesondere aus einem Filz, gebildet ist.

4. Schmutzabweiser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Rippenabschnitt (26) unmittelbar an den ersten (52) anschliesst.

5„ Schmutzabweiser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Gewindegangrichtung äussere Stirnfläche (52a) gegenüber der Richtung der Gewindespindelachse um einen Winkel (-³^ ) geneigt ist, welcher sich nach aussen öffnet und grosser ist als derjenige Winkel, welchen die Senkrechte zur Gewindegangrichtung mit der Gewindespindelachse bildet-

6. Schmutzabweiser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (24) an seiner Aussenseite eine Vertiefung (56) zur Aufnahme der Feder (58) aufweist.

7. Schmutzabweiser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rippenabschnitt (26) von einem Materialstreifen gebildet ist, welcher an seiner einen Längskante im Abstand voneinander angeordnete Vorsprünge (26a) zum Eingriff in entsprechende Ausnehmungen (60) im Gehäusering (22) aufweist.

8. Schmutzabweiser für Gewindespindeln mit einem Gehäusering, in dessen Öffnung einer ersten Stirnseite benachbart eine Schmutzlöserippe angeordnet ist, insbesondere

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nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Schmutzlöserippe (44) benachbarte Stirnseite (38) des Gehäuserings (22) mit Ausnahme eines stufenartigen übergangsbereichs (44a, 48) bezüglich der Spindelachse dieselbe Steigung wie das Spindelgewinde (12) aufweist.

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