DE3911931A1 - Spindeltrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spindeltrieb mit einer Gewindespindel und mehreren, die Spindel exzentrisch umgebenden, Wälzringeinheiten, die in das Gewindeprofil der Spindel eingreifen.

Ein solcher Spindeltrieb ist Gegenstand der DE-OS 27 25 054.

In der Praxis erweist es sich, daß der Bauraum in der vertikalen Richtung, wegen der konstruktiven Gegebenheiten, meist sehr gering ist.

Es ist das Ziel der Erfindung, die Baumaße dadurch möglichst gering zu halten, daß man die Längsfederelemente nicht mehr über die Eingriffsebene anordnet, sondern links und rechts und in der Höhe gegenüber der Oberkante der Wälzringeinheiten zur Mitte hin versetzt. Die Anordnung ist unabhängig von der Art der eingesetzten Wälzlager.

Zu der Verdeutlichung der Erfindung sind mehrere Varianten in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In ihr zeigt die

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Spindeltriebes mit drei Wälzringeinheiten,

Fig. 2 die Ansicht des Spindeltriebes nach Fig. 1, in der dargestellt ist, daß die Längsfederelemente in der Höhe versetzt sind, so daß die Köpfe der Befestigungsschrauben unterhalb der Oberkante der Wälzringeinheit bleiben,

Fig. 3 die Draufsicht eines Spindeltriebes nach Fig. 1 und Fig. 2 in der dargestellt ist, daß die Längsfederelemente nicht mehr über der Eingriffsebene der Wälzringeinheiten liegt, sondern rechts und links davon angeordnet sind,

Fig. 3.I die Seitenansicht eines Spindeltriebes nach Fig. 1 bis 3,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Ausführungsform eines Spindeltriebes mit drei Wälzringeinheiten,

Fig. 5 die Ansicht eines Spindeltriebes nach Fig. 4 in der dargestellt ist, daß die mittlere Wälzringeinheit nur einseitig vorgespannt wird,

Fig. 6 eine Draufsicht eines Spindeltriebes nach Fig. 4 und Fig. 5,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Ausführungsform eines Spindeltriebes mit vier Wälzringeinheiten,

Fig. 8 die Ansicht eines Spindeltriebes nach Fig. 7 in der dargestellt ist, daß die beiden mittleren Wälzringeinheiten mit einem Waagebalkensystem vorgespannt werden,

Fig. 9 eine Draufsicht eines Spindeltriebes nach Fig. 7 und Fig. 8,

Fig. 10 eine Ansicht einer Ausführungsform eines Spindeltriebes mit drei Wälzringeinheiten die durch Rundfederstäbe vorgespannt werden,

Fig. 11 die Seitenansicht eines Spindeltriebes nach Fig. 10,

Fig. 12 eine Ansicht eines Spindeltriebes mit drei Wälzringeinheiten,

Fig. 13 eine Seitenansicht eines Spindeltriebes nach Fig. 12 mit abgerundeter Bandage,

Fig. 14 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform in der dargestellt wird, daß zur weiteren Reduzierung der Höhe "H" auf den Außenring des Wälzlagers verzichtet werden kann. Die Laufrillen für das Lager sind direkt in die Bandage eingeschliffen,

Fig. 15 eine Ansicht eines Spindeltriebes nach Fig. 14,

Fig. 16 eine Draufsicht eines Spindeltriebes nach Fig. 14,

Fig. 17 eine Seitenansicht eines Spindeltriebes nach Fig. 14,

Fig. 18 eine Ansicht eines Spindeltriebes, mit abgerundeten Bandagen und Rundstahlfedern zur Vorspannung, bei dem der Außenring des Kugellagers ebenfalls durch die Bandage ersetzt wurde,

Fig. 19 eine Seitenansicht einer Ausführungsform nach Fig. 18,

Fig. 20 Teilschnitt einer Wälzringeinheit mit Lager-Wälzringkombination für eine Spindel mit Spitzgewinde,

Fig. 21 Teilschnitt einer Wälzringeinheit nach Fig. 20, nur mit geänderter Spindelsteigung,

Fig. 22 Teilschnitt einer Wälzringeinheit nach Fig. 20, nur mit geänderter Spindelsteigung.

In der Fig. 1 ist ein Teilstück einer Gewindespindel 1 mit einem Spindelgewinde 2 dargestellt. Auf dieser Gewindespindel 1 ist eine Spindelmutter 3 angeordnet, die mit insgesamt drei exzentrisch zur Gewindespindel angeordneten Wälzringeinheiten 4, 5, 6 in das Spindelgewinde eingreifen. Jede der Wälzringeinheiten 4, 5, 6 hat ein Wälzlager 7, 8, 9 und einen Wälzring 10, 11, 12. Diese Wälzringe 10, 11, 12 sind nach innen hin entsprechend dem Spindelgewinde 2 gestaltet. Die beiden äußeren Wälzringeinheiten 4 und 6 sind gegenüber der Längsachse der Gewindespindel 1 geringfügig nach unten hin versetzt, so daß sie mit ihrem Wälzringen 10, 12 jeweils von oben her in das Spindelgewinde 2 eingreifen. Hierzu im Gegensatz ist die mittlere Wälzringeinheit 5 zur Längsachse der Gewindespindel 1 nach oben hin versetzt und greift dadurch mit dem Wälzring 11 von unten her in das Spindelgewinde 2 ein. Dabei liegen die Eingriffe der Wälzringe 10, 11, 12 in einer gemeinsamen, in Längsrichtung der Gewindespindel 1 verlaufenden Eingriffsebene.

In Fig. 2 sind die Längsfederelemente 13, 14, 15, 16, die zur Vorspannung der Wälzringmutter erforderlich sind, dargestellt. Sie wurden hier sehr raumsparend angeordnet. Dies ist besonders auch noch in Fig. 3.I zu sehen. (Minimalmaße "H", "h 1", "d 1").

In der Draufsicht, Fig. 3, ist nochmals der seitliche Versatz der Längsfederelemente, zur Mitte der Wälzringmutter, dargestellt.

Die Ausführungsform nach Fig. 4, 5 und 6 entspricht grundsätzlich der nach Fig. 1 bis 3.I, sie unterscheidet sich nur dadurch, daß hier die mittlere Wälzringeinheit 17 nur einseitig vorgespannt wird.

In Fig. 7 ist eine Wälzringmutter mit vier Wälzringeinheiten 18, 19, 20, 21 dargestellt.

Die Seitenansicht, Fig. 8, zeigt, daß die beiden mittleren Wälzringeinheiten 19, 20 über Waagebalkensysteme 22, 23 vorgespannt wird, so daß die beiden mittleren Einheiten 19, 20 von unten, und die beiden äußeren Einheiten 18, 21 von oben in das Spindelgewinde 2 eingreifen.

In der Draufsicht, Fig. 9, ist noch mal die seitliche Anordnung der beiden Waagebalkensysteme 22, 23 zu sehen.

In den Fig. 10 und 11 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die Längsfederelemente durch runde Federstäbe 24, 25, 26, 27 ersetzt sind. Die Vorspannung der mittleren Wälzringeinheit 28 erfolgt hier über die beiden Madenschrauben 29, 30.

Die in den Fig. 12 und 13 dargestellte Ausführungsform entspricht der Ausführungsform 1 bis 3.I, nur erhielt hier die Bandagen 31, 32, 33, der Wälzringeinheiten, eine halbrunde Form.

Um zu einer noch weitergehenden Verkleinerung der in der Eingriffsebene liegenden Höhe "H" zu kommen, entfallen die Außenringe der Wälzlager und die Laufrillen der Kugel werden, gemäß den Fig. 14 bis 17, direkt in die Bandagen 34, 35, 36 eingeschliffen.

In Fig. 18 und 19 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die zur Vorspannung benötigten Rundstahlfedern 37, 38 auf die horizontale Achse herunter gezogen wurden. Auch in dieser Ausführung entfallen die Außenringe der Wälzlager. Die Laufrillen für die Kugeln wurden in die Bandagen eingeschliffen.

Um die denkbar kleinste äußere Abmessung zu erhalten, wurde gemäß den Fig. 20, 21, 22 Spitzgewinde 39 für die Spindel verwandt. Bei dieser Formgebung erweist es sich, daß der Schnittpunkt zwischen dem inneren Grundkreis des Wälzringes 41 und der äußeren Schraubenlinie gegenüber der Eingriffsstelle um 180 Grad versetzt ist. Das hat zur Folge, daß der Abstand zwischen dem Wälzring 41 und den Gewindespitzen 39 gleich Null ist. In den Fig. 20, 21, 22 sind verschiedene Ausführungsformen dieser Gewindeart 39 dargestellt.

Die Grenzen der Verwendbarkeit dieser Gewindeart ist durch die Größe des Flankenwinkels gegeben. Dieser Flankenwinkel darf nur so groß sein, daß sowohl die entstehende Flächenpressung zwischen Wälzring und Gewindeflanke, als auch die Wälzlagerbeanspruchung usw. nicht das zulässige Maß überschreitet. (Dauerfestigkeit!)

So zeigt Fig. 20 eine relativ große Gewindetiefe und damit verbunden eine große Gewindesteigung. Bei Fig. 21 kommt eine geringere Gewindesteigung zur Geltung. Bei Fig. 22 ist der Flankenwinkel des Gewindes verkleinert. In diesen Fällen wurde darauf geachtet, daß der Kugellageraußenring 40 und die Kugeln samt Käfig aus der Serie entnommen werden konnten, so daß nur der Innenring 41 separat gefertigt werden muß.

Hiernach würde sich - bei geeigneten Steigungs/Durchmesserverhältnis - die kleinstmögliche Ausführungsform ergeben, daß man z. B. den Wälzring 41 der Fig. 21 in das Wälzringsystem Fig. 17 einbringt. Daneben bestehen zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten zwischen den dargestellten Ausführungsformen.

Auflistung der verwendeten Bezugszeichen

1 Gewindespindel
2 Spindelgewinde
3 Spindelmutter
4 Wälzringeinheit
5 Wälzringeinheit
6 Wälzringeinheit
7 Radiallager
8 Radiallager
9 Radiallager
10 Wälzring
11 Wälzring
12 Wälzring
13 Längsfederelement
14 Längsfederelement
15 Längsfederelement
16 Längsfederelement
17 Wälzringeinheit
18 Wälzringeinheit
19 Wälzringeinheit
20 Wälzringeinheit
21 Wälzringeinheit
22 Waagebalkensystem
23 Waagebalkensystem
24 Federstab
25 Federstab
26 Federstab
27 Federstab
28 Wälzringeinheit
29 Madenschraube
30 Madenschraube
31 Bandage
32 Bandage
33 Bandage
34 Bandage
35 Bandage
36 Bandage
37 Rundstahlfeder
38 Rundstahlfeder
39 Spitzgewinde
40 Kugellageraußenring
41 Innenring-Wälzring-Kombination

Claims (9)

1. Spindeltrieb mit einer Gewindespindel und mehreren die Spindel exzentrisch umgebenden, eine Spindelmutter bildenden Wälzringeinheiten, die sich unter einseitigem Eingriff in das Spindelgewinde an diesem abwälzen und mit einem inneren Laufring eines Wälzlagers einteilig ausgebildet oder verbunden sind und bei der die Außenringe der Wälzlager der einzelnen Wälzringeinheiten eine gegenseitige Verbindung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamthöhe "H" in der Eingriffsebene auf ein Minimum reduziert wird, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß die einzelnen Federelemente gegen einander verspannenden Blattfedern nicht mehr in der Eingriffsebene liegen sondern links und rechts davon angeordnet sind, so daß die Resthöhe "h 1" in der Eingriffsebene nur so groß wird, daß sie die Kräfte im Betrieb gerade noch mit Sicherheit übertragen können. Der Abstand "d 1" muß den obigen Anforderungen ebenfalls entsprechen.

2. Spindeltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkräfte der einzelnen Federelemente sich addieren, was dadurch erreicht wird, daß das Vorspannen der Wälzringeinheiten in das Spindelgewinde, von oben durch Zug und von unten durch Druck geschieht. Dadurch werden alle Federn im gleichen Sinn durchgebogen.

3. Spindeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Blattfedern die, die einzelnen Wälzringe gegeneinander verspannen, auch Rund bzw. Rechteckfederstahl als elastischen Elemente zu Einsatz kommen können. Eine Ausführungsform ist in Fig. 10 und 11 dargestellt.

4. Spindeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei insgesamt vier oder mehreren Wälzringeinheiten 18, 19, 20, 21 alle die selbe radiale Vorspannung, durch die Verwendung des Waagebalkens 22, 23, und damit gleiche Einpreßkräfte ihres jeweiligen Eingriffes aufweisen.

5. Spindeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Minimierung der Höhe "H" die Laufrillen für die Kugeln direkt in die Bandagen eingeschliffen werden, somit entfällt der Außenring des Wälzlagers.

6. Spindeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß statt der vier Rundstahlfedern nur zwei zur Verwendung kommen und diese auf die horizontale Achse herunter gezogen werden.

7. Spindeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Paarung Wälzring und Profil der Gewindespindel - bei geeigneten Steigungswinkel - so ausgebildet ist, daß der Innendurchmesser des Wälzringes gleich dem Abstand von Profilkern zum Profilaußendurchmesser ist.

8. Spindeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flankenwinkel dieser Paarung nur so groß gewählt wird, daß die Flächenpressung unter den zulässigen Werten bleibt.

9. Spindeltrieb nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beanspruchung des Wälzlagers und alle übrigen, im Kraftfluß liegenden Teile, bezüglich der Dauerfestigkeit nicht überansprucht werden.