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"S»indelantrieb"
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Die Erfindung betrifft einen Spindeltrieb, der im Oberbegriff des
Hauptanspruches genannt ist.
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Ein derartiger Spindeltrieb ist aus der DE-OS 28 39 920 bekannt. Hierbei
wird die Exzentrizität der in Spindellängsrichtung hintereinander angeordneten Wälzringwülste
und Wälzlager im wesentlichen durch die Profiltiefe der verwendeten Gewindespindel
bestimmt. Die Tragringe, welche die Wälzlager und die Wälzringe aufnehmen, weisen
eine gleichbleibende Wandstärke auf; sie sind konzentrisch zu den Wälzlagern und
den Wälzringen angeordnet. - Hierbei ergibt sich ein unterschiedlicher Abstand zu
den Gehäusewandungen, welche in der DE-OS 28 39 920 als Blattfedern ausgeführt sind.
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Die in dieser Vorveröffentlichung als Zapfen ausgebildeten Halterungen
überbrAcken diesen unterschiedlichen Abstand.
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Um den den großen Abstand überbrückenden Zapfen zu entlasten, wird
ihm eine Schraubenmutter übergeschraubt, die gleichzeitig die Funktion einer Kontermutter
übernimmt.
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Diesem bekannten, den Oberbegriff des Hauptanspruchs bestimmenden
Spindelantrieb gegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die äußeren Abmaße
des die Spindel umschließenden Mutterkörpers sowohl in Bezug auf die Länge des Mutterkörpers
als auch insbesondere in Bezug auf seinen Umfang möglichst klein zu halten, sowie
ferner die Wälzringeinheit, bestehend aus Wälzlager, Wälzring mit Wälzring-Profilrippen
und Tragring so zu gestalten, daß sie möglichst wenig Material sowie Herstellungsaufwand
benötigt. Platzbedarfs-und Kostenfragen kommen bei gleichbleibender Funktionalität
eine bedeutende Rolle zu.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des
Hauptanspruchs bzw. des Nebenanspruchs gelöst. Die Unteransprüche beinhalten eine
vorteilhafte Weiterbildung der Merkmale des Haupt- und Nebenanspruchs.
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Aus der GB-PS 79 04 87 ist ein Spindeltrieb bekannt, bei dem die Tragringe
zweiteilig ausgebildet sind und eine Höhe besitzen, die das zwei- bis dreifache
der Höhe des Kugellagers und des Wälzringes ausmachen; zudem weisen diese Außenlaufringe
Achsen auf, die sich mit den Achsen der ihnen zugeordneten
Kugellaufbahnen
und Wälzring-Profilrippen kreuzen; ihre Ausformung ist herstellungstechnisch schwer
realisierbar.
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Die relativ große Höhe der einzelnen Wälzringeinheiten ist dadurch
bedingt, daß die zweiteiligen Tragringe mit ihren außenseitigen Stegen oder Längsrippen
in entsprechende Längsnuten an der Innenseite der Mutterkörperwand einzuschieben
sind, und die Stirnseiten benachbarter, zweiteiliger Tragringe aneinanderliegen,
um den Abstand der radial starr in dem Mutterkörper gehaltenen Wälzringeinheiten
zueinander zu gewährleisten. Bei der Kraftübertragung stützen sich die benachbarten
Wälzringeinheiten jeweils aufeinander ab und sind nicht wie bei vorliegender Erfindung
einzeln und unabhängig voneinander in dem Vorrichtungsgehäuse gehalten. Dies führt
zu einer stark ungleichmäßigen Belastung der einzelnen Wälzringeinheiten, wobei
z.B. die in Kraftrichtung am weitest hinten gelegene Einheit die Summe der Belastungen
aller vor ihr gelegenen WElzringeinheiten aufnehmen muß. Diesem bekannten Spindeltrieb
ist somit der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke der Bildung eines Körpers
gleichmäßiger Beanspruchung und Festigkeit ebenso fremd wie der Gedanke, jedes Glied
des Spindelantriebs aus der Spindel, dem Wälzring, dem Wälzlager oder den Wälzlager
und dem Tragring aus Platz- und Materialersparnisgründen nur gerade so stark auszubilden,
daß es die von der Gewindespindel auf den hutterkörper zu übertragende Kraft unter
Berücksichtigung üblicher Sicherheitsfaktoren in der Tat aufzunehmen vermag.
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In diese Kraftübertragungskette zwischen Spindel und Mutterkörper
reihen sich auch die Halterungen bzw. die Achszapfen der Tragringe ein, die die
Hauptlast jeder Wälzringeinheit auf den Mutterkörper zu übertragen haben. - Nicht
entscheidend ist, daß die Tragringe die Wälzringe und die Lager, die auch serienmäßige
Teile sein können, exzentrisch aufnehmen, entscheidend für die zu lösende Aufgabe
ist, in welchem Maße dies geschieht, um bei gleichbleibender Funktionalität eine
Optimierung der Abmaße des Mutterkörpers sowie des Herstellungs- und Materialaufwandes
zu erreichen.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Spindelantriebs nach
der Erfindung dargestellt und zwar zeigen Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den
Spindelantrieb mit zwei Wälzringen und Tragringen, Fig. 2 Schnitte nach den Linien
II - II und III - III und 3 der Fig. 1, Fig. 4 eine weitere Ausführungsform deren
Merkmale denen des Nebenanspruchs entsprechen, Fig. 5 eine Ausführungsform bei der
der Tragring den und 6 Außenlaufring des Lagers nur teilweise umschließt,
Fig.
7 in vergrößertem Maßstab einen Abschnitt der Spindel, das Kugellager mit Wälzring,
den Tragring, einen Teil des Mutterkörpers und einen der beiden Achszapfen, die
den Tragring in dem Mutterkörper halten, Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der
Verbindung des Tragringes mit einem Teil des hutterkörpers und Fig. 9 eine weitere
Ausführungsform der Wålzringeinheit mit zwei Ringprofilrippen, die zu einem einzigen
Wälzring vereinigt sind, und zwei Wälzlagern.
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Der Spindeltrieb nach Fig. 1 bis 3 weist die Spindel 1 mit ihrem trapezförmigen
Gewinde auf, wobei die Gewindegänge die Bezugsziffer 2 und die trapezförmigen Gewindegänge
die Bezugsziffer 3 tragen. In die Gewindegänge 3 greifen die in Längsrichtung der
Spindel 1 übereinander angeordneten Wälzringe 5, 6 mit ihren entsprechend ausgebildeten
Ringprofilrippen 7, 8 ein.
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Die Wälzringe 5 und 6 sind mit dem Innenlaufring 9 eines Wälzlagers
10 fest, z.B. formschlüssig, verbunden, deren Wälzkörper K in bekannter Weise zwischen
dem Innenlaufring 9
und dem Außenlaufring 11 des Wälzlagers gehalten
werden. Der Außenlaufring seinerseits ist in einem Tragring 12 fest gehalten. Bunde
13 und 14 an den Wälzringen und an den Tragringen können genauso wie Seeger-Ringe,
oder Gewinde mit Mutter den Zusammenhalt zwischen dem Wälzring 5, 6 und dem Innenlaufring
9 bzw. dem Außenlaufring 11 und dem Tragring 12 formschlüssig unterstützen. Die
Tragringe 12 sind um jeweils eine Achse 15, 16 in dem Mutterkörper 17 schwenkbar
gehalten.
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Wie aus Fig. 1 bis 3 zu erkennen ist, greifen die in Fig. 1 in Längsrichtung
der Spindel übereinander geordneten Wälzringe 5, 6 mit ihren Ringprofilrippen 7,
8 jeweils an einer Stelle 18, 19 in die Gewindegänge 3 der Spindel ein. Die Wälzringeinheiten
aus einem oder mehreren Wälzringen 5, 6 mit Ringprofilrippen 7, 8, einem oder zwei
Wälzlagern 10 und je einem Tragring 12 sind so angeordnet, daß möglichst wenig Momente
und Kräfte auf die Spindel wirken. Beim Vorhandensein von zwei Wälzringeinheiten
sind diese mit ihren Eingriffsstellen um 1800 zueinander versetzt angeordnet.
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Fig. 2 und 3 lassen die sichelförmigen Uberdeckungsflächen 20, 21
erkennen, innerhalb welcher das alleine für den Abwälzvorgang verantwortliche Tragbild
entsteht. Es ist um die Achsen 15 und 16 sowie 26 in Fig. 5 angeordnet und an den
Stellen 18 und 19 ungefähr am breitesten. Die von der Spindel
1
auf die Wälzringe 5, 6 zu übertragende Kraft wird ausschließlich über das sich in
den sichelförmigen Uberdeckungsflächen 20, 21 befindliche Tragbild der beiden Wälzringe
5, 6 übertragen, während die den Flächen 20, 21 in Bezug auf die Spindelachse M
gegenüberliegenden Freiflächen 22, 23, die einen Spalt mit gleicher Bezugsziffer
in Fig. 1 bilden, keinen Beitrag zur Übertragung der Kraft von der Spindel auf den
Wälzring 5, 6 liefern. Damit verläuft die Kraftübertragungskette von der Spindel
1 über die Wälzringe 5, 6, das Lager 10 und den Tragring 12 auf den Mutterkörper
17 zum gröBeren Teil auf der Seite der Spindel, auf der die Ringprofilrippen 7 bzw.
8 in die Gewindegänge 2 der Spindel 1 eingreifen.
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Erfindungsgemäß wird daher zur Platzersparnis sowie für einen geringen
Materialaufwand ein Körper gleicher Festigkeit angestrebt. Dies geschieht mittels
eines aus Herstellungsgründen parallele Achsen zu den Achsen der Ringwulst aufweisenden
asymmetrischen Tragringes 12 bzw. Wälzlageraußenringes, welcher an den Stellen der
Kraftübertragung auf den Mutterkörper 17 solche Querschnitte aufweist, daß diese
unter Berücksichtigung üblicher Sicherheitsfaktoren den dort zu übertragenden Kräften
entsprechen. Dies kann dazu führen, daß bei den geringer belasteten Übertragungsstellen
nur noch der Wälzlageraußenring trägt (Fig. 5 und 6).
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 ist daher gemäß Fig.
7 bei ungefähr gleicher Höhe a des Tragringes 12 wie die Höhe b des Wälzlagers 10
bestehend aus dem Innenring 9, den Wälzkörpern K und dem Außenring 11 eine derartige
c gewählt, daß der Tragring 12 einen Querschnitt ausmacht, der der Kraftübertragungsgröße
zwischen Spindel 1 und Mutterkörper 17 unter Berücksichtigung des Tragbildes jeder
Wälzringeinheit entspricht.
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Es kommt nicht darauf an, daß die Dicke c des Tragringes 12 der Exzentrizität
e entspricht, vielmehr darauf, welche Kraft von der Spindel 1 auf den Mutterkörper
17 zu übertragen ist und wie diese Übertragung gestaltet ist.
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Fig. 7 zeigt auch, daß der Wälzring als Teil 9a einteilig mit dem
Wälzlagerinnenlaufring 9 zu einem einheitlichen Teil 9 vereinigt werden kann.
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Fig. 5 läßt einen Tragring 12 erkennen, der sichelförmig ausgebildet
ist und die Enden 24 aufweist, so daß der der Eingriffsstelle des Wälzringes 5,
6 in die Spindel 1 gegenüber liegende Abschnitt zwischen den Enden 24 bei 25 entfällt.
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In Fig. 7 ist als Halterung im Mutterkörper 17 ein kurzer Achszapfen
27 gezeigt, welcher den zusätzlichen Vorteil der Schwenkbarkeit hat.
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In den Körper gleicher geringster Festigkeit reihen sich auch die
Halterungen bzw. der Achszapfen ein, welche auf der Seite des Eingriffes des Wälzringes
5, 6 in die Spindel 1 liegen, während die anderen Halterungen genauso ausgeführt
sein können, wobei aber eine Überdimensionierung zu-gunsten der Lagerhaltung, der
Servicefreundlichkeit und eines geringen Fertigungsaufwandes in Kauf genommen werden
muß.
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In Fig. 8 ist eine zweite Möglichkeit für eine Halterung dargestellt,
bei der wie bei der Zapfenhalterung der Vorteil der Schwenkbarkeit zur optimalen
Selbsteinstellung des Wälzrings und des Tragrings gegeben ist. Die balligen Schultern
28, 29 brauchen auf der Eingriffsseite des Wälzringes 5, 6 in die Spindel 1 nur
so stark ausgebildet zu werden, daß sie die zu übertragende Kraft aufzunehmen vermögen.
An der der Eingriffsseite abgekehrten Seite des Tragringes 12 können die Schultern
wesentlich schwächer ausgebildet sein.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist wiederum eine Spindel 1 und
ein Mutterkörper 17 vorgesehen, bei der die beiden Wälzringe 5, 6 in Eingriff in
den Gewindegang 3 stehen und wobei die beiden Wälzringe wiederum in gegeneinander
geneigten Stellungen gehalten sind. Die Wälzringe 5, 6 sind wieder mit dem Innenlaufring
eines Wälzlagers 10 verbunden. Dessen Außenlaufring 30 jedoch bildet selbst einen
Tragring.
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Dieser Außenlaufring weist wiederum bei etwa gleicher Höhe wie der
Innenlaufring 9, einen Querschnitt auf, der der an der Jeweiligen Stelle zu übertragenden
Kraft zwischen der Spindel 1 und dem Mutterkörper 17 unter Einbeziehung der Halterung
entspricht, ohne allerdings an irgendeiner Stelle so geschwächt zu werden, daß das
Laufverhalten des Lagers beeinflußt wird.
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Fig. 9 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem zwei
Wälzlager 10a, lOb und ein Wälzring 5a mit zwei Ringprofilrippen 7a, 8a zur Anwendung
kommen. Außerdem zeigt Fig. 9 eine formschlüssige Befestigung des Tragrings 12 bzw.
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des Wälzrings 5a mit den Wälzlagern 10a, 10b mittels der Bunde 14
und der Seeger-Ringe 30.
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