DE4131486C2

DE4131486C2 - Kugelgewindetrieb

Info

Publication number: DE4131486C2
Application number: DE19914131486
Authority: DE
Inventors: Joachim Schneider; Hans-Reinhard Lambertz
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1991-09-21
Filing date: 1991-09-21
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2011-09-22
Also published as: WO1993006387A1; DE4131486A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb mit einer Spin del, die außenseitig einen gewindeartigen Gang aufweist, einer Mutter, die mit einem zum Gang der Spindel passenden Gang verse hen ist, welcher sich über weniger als eine Steigung des Ganges erstreckt und dessen Enden durch einen Überleitkanal miteinander verbunden sind, welcher sich quer über das Profil zwischen zwei Windungen des Ganges der Spindel erstreckt, und mit Kugeln, wel che in dem Gang der Mutter umlaufend aufgenommen sind und in den Gang der Spindel eingreifen, wobei der Gang der Mutter als ein Teil eines spanlos hergestellten Formteiles als eine dünnwandige Blechhülse gestaltet ist, dessen Enden in den Überleitkanal mün den und das Formteil mit dem Überleitkanal in einem Mutternkör per aufgenommen ist.

Aus der DE 28 29 433 C2 ist ein derartiger Kugelgewindetrieb bekannt. Der Gang der Mutter ist hierbei in eine dünnwandige Blechhülse eingeformt, welche innerhalb eines Mutternkörpers an geordnet ist. Es sind mehrere Überleitkanäle vorgesehen, die je weils in eine separate Einsatzplatte eingeformt sind und in Durchbrüchen der Blechhülse einsitzen.

In der FR 2 149 859 ist ein Kugelgewindetrieb offenbart, bei dem die Mutter zwei separate Gänge aufweist, die zusammen mit den jeweiligen Überleitkanälen in eine Blechhülse eingeformt sind.

Aus der DE-PS 21 49 392 ist ein derartiger Kugelgewindetrieb be kannt, dem der gewindeartige Gang der Mutter unmittelbar in den Mutternkörper eingearbeitet ist. Der Überleitkanal ist Bestand teil eines gesonderten Einsatzstückes, das in einen Durchbruch des Mutternkörpers eingesetzt ist. Eine solche Ausbildung ist aufwendig, da sie für die Anwendung in Präzisionswerkzeugmaschi nen, in der Meß- und Prüftechnik und dergleichen ausgerichtet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelgewinde trieb zu schaffen, der besonders kostengünstig herstellbar ist und für Anwendungsfälle, die keine besonders großen Tragkräfte oder eine besondere Präzision erfordern, bei denen jedoch eine Leichtgängigkeit gewünscht ist, geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Über leitkanal einstückig mit dem den Gang darstellenden Formteil aus gebildet ist und als Überleitkanal zwei aus der Wandung des Formteils herausgestanzte Lappen dienen, die zur Spindel radial nach innen gebogen sind und diese ein Profil des Ganges der Spindel sattelförmig übergreifen.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß für die Herstellung des die gewindeartige Laufbahn für die Kugeln darstellenden Formteiles und den Überleitkanal keine spanende Bearbeitung er forderlich ist. Durch die spanlose Herstellung ergeben sich we sentliche Kostenvorteile. Nur das Formteil mit dem Überleitkanal braucht aus einem Werkstoff, beispielsweise Stahlblech, herge stellt zu sein, das die erforderliche Festigkeitseigenschaften für die Übertragung der Verstellkräfte aufweist. Durch die Um formung und die Verbindung zwischen den Enden des Gewindeganges und dem Überleitkanal wird eine den Anforderungen genügende Fe stigkeit für die Kraftaufnahme erzielt, ohne daß Verformungen auftreten können, die die Leichtgängigkeit beeinträchtigen. Da bei läßt sich der Mutternkörper aus billigem Werkstoff herstel len, zum Beispiel Kunststoff. Ausgangsbasis für die Verformung kann beispielsweise ein Rohrstück sein. Zur Erzielung des Leit kanales genügt es, einen Einschnitt in der Hülse quer zu dem ra dial gegenüberliegenden, zu übergreifenden Profil der Spindel vorzunehmen. Dabei werden an den Enden jeweils auch noch zu dem ersten Schnitt querverlaufende Schnitte eingebracht. Durch Umle gen der Lappen nach radial innen ergibt sich eine Kontur, die dem Profil der Spindel angepaßt ist. Durch die sattelförmig übergreifende Gestaltung der Lappen erfolgt ein sanftes Über laufen der Kugeln jeweils in Richtung zu dem anderen Ende des Gewindeganges je nach Drehrichtung hin. Die Enden der Lappen können noch so gebogen sein, daß sich ein kontinuierlicher Über gang zu den Flanken des Ganges der Spindel ergibt. Es ist auch möglich, den Überleitkanal tunnelförmig zu gestalten.

Als Anwendungsgebiet für erfindungsgemäße Kugelgewindetriebe können wegen der kostengünstigen Gestaltung besonders solche Ge biete in Betracht kommen, die bisher den einfachen Gewindetrie ben mit Gewindespindel und Gewindemutter vorbehalten waren. Da bei wird jedoch eine Leichtgängigkeit erreicht, die zu einer we sentlichen Reduzierung der Antriebsleistung gegenüber den vorge nannten Spindeltrieben führt. Stellantriebe, die kostengünstig sein müssen und bei denen sich die Leichtgängigkeit besonders günstig wegen des reduzierten Leistungsbedarfes auswirkt, sind insbesondere für die Armaturenbetätigung und im Kraftfahrzeug sektor, zum Beispiel zur Sitzverstellung oder dergleichen, ge fragt.

Nach einem Ausbildungsvorschlag wird eine besonders günstige und einfache Form dadurch erreicht, daß die Gänge rundgewindeartig mit, im Längsschnitt gesehen, runden Übergängen am Augen- bzw. Innen- und am Kerndurchmesser gestaltet sind.

Bevorzugt ist der Mutternkörper als Kunststoffteil, und zwar insbesondere als Kunststoffspritzgußteil, ausgebildet. Bei dem Herstellvorgang des Mutternkörpers wird das Formteil mit dem Überleitkanal in die Spritzgußform eingelegt und umspritzt. Das Formteil mit dem Überleitkanal ist also in den Mutternkörpern eingeformt. Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß sich der Mutternkörper aus Kunststoff insbesondere zur Dämpfung von Ge räuschen eignet. Ein besonders ruhiger Lauf und unkompliziertes Überleiten der Kugeln in den Überleitkanal und umgekehrt ergibt sich dann, wenn das Profil der gewindeartigen Gänge von Mutter und Spindel, im Längsschnitt gesehen, gerundet ist. Dabei kommt eine Gestaltung ähnlich einem Rundgewinde in Frage.

Zur besseren Kraftaufnahme und Montage ist in weiterer Ausge staltung vorgeschlagen, den Mutternkörper in einer Hülse, ins besondere einer Blechhülse, aufzunehmen.

Für die Lagerung und den Antrieb von längeren Spindeln ist vor geschlagen, daß mindestens zwei Mutternkörper in einer Hülse im Abstand zueinander aufgenommen sind, die einer gemeinsamen Aufnahme einer Spindel dienen. Für den Fall, daß in axialer Richtung Spielfreiheit gefordert ist, ist es möglich, die Mutternkörper axial gegeneinander zu ver spannen oder aber federnd abzustützen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie A-A durch den Kugelgewindetrieb gemäß Fig. 2,

Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt B-B als Detail der Ausbildung des Überleitkanals,

Fig. 4 eine Darstellung eines alternativen Formtei les mit Überleitkanal zu der Hülsenkonstruk tion gemäß Fig. 1, als Einzelteil,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Kugelgewinde trieb mit einem Formteil nach Fig. 4,

Fig. 6 ein Rohteil, aus dem das in Fig. 4 ersicht liche Formteil hergestellt ist und

Fig. 7 eine Anordnung mit zwei Mutternkörpern.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Kugelgewindetrieb ist eine Spindel 1 vorgesehen, die in ihrer Außenfläche mit einem gewindeartigen Gang 2 versehen ist. Es handelt sich um ein eingängiges Gewinde. Es ist erkennbar, daß der Gang 2 am Außendurchmesser und am Kerndurchmesser ähnlich einem Rundgewinde gerundet ist. Zu der Spindel 1 gehört eine Mutter 3, die die Gewindespindel 1 koaxial umschließt. Die Mutter 3 umfaßt ein Formteil 5, das einen etwa eine Win dung aufweisenden Gang 4 enthält, der korrespondierend zu dem Gang 2 der Spindel 1 ausgebildet ist. Das Formteil 5 ist als Blechhülse gestaltet, in welche der Gang 4 spanlos eingeformt ist. Das dünnwandige Formteil 5 ist einge schnitten, um den Überleitkanal 6 zu bilden. Wie aus den Fig. 1 und 3 erkennbar, entstehen durch den Einschnitt zwei Lappen 8, die die Seitenflächen für den Überleitkanal 6 bilden. Die beiden Lappen 8 übergreifen das Profil 11 des Ganges 2 der Spindel 1 zwischen zwei Windungen. Das sattelförmige Übergreifen wird durch die Innenkontur 21 der Lappen 8, die dem Profil 11 angepaßt ist, erreicht. Ferner umfaßt die Mutter 3 den Mutternkörper 7, in dem das Formteil 5 mit dem Überleitkanal 6 aufgenommen ist. Dabei wird der Mutternkörper 7 insbesondere als Spritzgießteil hergestellt, wobei beim Herstellungsvorgang das Formteil 5 mit dem Überleitkanal 6 in die Spritzgußform eingelegt ist. Es erfolgt also ein Umspritzen. Des weiteren kann der Mutternkörper 7 von einer Hülse 12 umgeben sein. Zwischen der Spindel 1 und der Mutter 3 sind Kugeln 13 angeordnet, welche in dem Gang 4 der Mutter 3 umlaufen. Es ist eine geschlossene Kugelreihe gebildet. Ende und Anfang des gewindeartigen Ganges 4 sind durch den Überleitkanal 6 miteinander verbunden, der ein Übertreten der Kugeln 13 erlaubt. Die Kugeln 13 laufen an den Flanken des Profils des gewindeartigen Ganges 2 der Spindel 1 beim Übertritt hoch. Um ein solches Ansteigen zu erlauben, ist im Bereich des Überleitkanales 6 in dem Mutternkörper 7 eine Ausnehmung 9 vorhanden, deren Bodenfläche 10 mit einer Einlage zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit versehen sein kann.

Die Enden des Überleitkanales 6 können so gestaltet sein, daß ein weicher Übergang zu den Flanken zweier benachbar ter Windungen des Ganges 2 der Spindel 1 gegeben ist. Hierzu ist vorgesehen, daß der Überleitkanal 6 sich zu den Enden hin erweitert. Dies kann so geschehen, daß die Seitenflächen bzw. Lappen 8 sich tangential dem Verlauf der Flanken annähern.

In den Fig. 4 bis 6 ist eine alternative Gestaltung eines Kugelgewindetriebes ersichtlich. In Fig. 4 ist zunächst das Formteil 5 mit dem Überleitkanal 6 darge stellt. Es ist erkenntlich, daß es sich hinsichtlich des Formteiles 5 um ein schalenförmiges Band handelt, dessen Innenkontur der Kontur der darin abrollenden Kugeln 13 entsprechend gestaltet ist. Die Laufkontur kann ent sprechend der eines Rillenkugellagers gestaltet sein. So kommt beispielsweise ein Zweipunktkontakt durch die Wölbung 20 in Frage. Die beiden Enden 15, 16 des den Gang 4 bildenden Formteiles 5 kommen zum Anschluß eines beispielsweise ebenfalls als separates Formteil herge stellten tunnelartigen Überleitkanales 6 in Frage. Dessen Enden sind mit den beiden Enden 15, 16 beispielsweise durch Schweißen verbunden. Die Tunnelwandung 17 des Über leitkanales 6 ist nicht voll geschlossen, sondern weist einen Schlitz 18 auf. Dies erleichtert die Herstellung. So kann hierdurch erreicht werden, daß als Ausgangsbasis Bandstahl dient. Die Wandung 17 zur Bildung des Überleit kanales wird in die als Tunnelform des Überleitkanales gestaltete Form umgebogen, während im übrigen Bandbereich die Wölbung 20 für den Gang 4, der der Kugelform im we sentlichen angepaßt ist, eingedrückt oder eingerollt wird. Anschließend erfolgt ein Aufrollen zu einer Wendel und ein Verbinden des anderen Endes des Bandes mit dem freien Bereich des Überleitkanales 6. Wie aus der Fig. 6 er sichtlich, soll durch die gestrichelte Darstellung des Endes 15 herausgestellt werden, daß der die Wandung 17 bildende Abschnitt des Überleitkanales 6 auch von dem den reinen Gang aufweisenden Rohteilbereich getrennt sein kann und später damit verbunden wird.

Dii Baueinheit aus dem Überleitkanal 6 und dem den Gang 4 umfassenden Formteil 5 wird mit der Außenfläche 19 in einem Spritzgußwerkzeug aufgenommen und in den Muttern körper 7 mit eingeformt.

Aus Fig. 7 ist schließlich eine Anordnung ersichtlich, bei der zwei Mutternkörper 7 in einer gemeinschaftlichen Hülse 12 aufgenommen sind. Die Hülse 12 weist an jeweils gegenüberliegenden Stirnflächen der Mutternkörper 7 in Anlage befindliche, federnde Zungen 22 auf. Die anderen beiden Stirnflächen der gegeneinander verspannten Muttern körper 7 stützen sich an Borden 14 der Hülse ab. Die Hülse 12 ist als Blechhülse gestaltet.

Bezugszeichenliste

1

Spindel

2

Gang der Spindel

3

Mutter

4

Gang der Mutter

5

Formteil

6

Überleitkanal

7

Mutternkörper

8

Seitenfläche/Lappen

9

Ausnehmung

10

Bodenfläche der Ausnehmung/Einlage

11

Profil des Ganges der Spindel

12

Hülse

13

Kugel

14

Bord

15

,

16

Ende des Ganges der Mutter

17

Tunnelwandung

18

Schlitz

19

Außenfläche

20

Lauffläche/Wölbung

21

Innenkontur

22

federnde Zungen

Claims

1. Kugelgewindetrieb mit einer Spindel (1), die außenseitig einen gewindeartigen Gang (2) aufweist, einer Mutter (3), die mit einem zum Gang (2) der Spindel (1) passenden Gang (4) versehen ist, welcher sich über weniger als eine Stei gung des Ganges (2) erstreckt und dessen Enden durch einen Überleitkanal (6) miteinander verbunden sind, welcher sich quer über das Profil (11) zwischen zwei Windungen des Gan ges (2) der Spindel (1) erstreckt, und mit Kugeln (13), welche in dem Gang (4) der Mutter (3) umlaufend aufgenommen sind und in den Gang (2) der Spindel (1) eingreifen, wobei der Gang (4) der Mutter (3) als ein Teil eines spanlos her gestellten Formteiles (5) als eine dünnwandige Blechhülse gestaltet ist, dessen Enden (15, 16) in den Überleitkanal (6) münden und das Formteil (5) mit dem Überleitkanal (6) in einem Mutternkörper (7) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Überleitkanal (6) einstückig mit dem den Gang (4) darstellenden Formteil (5) ausgebildet ist und als Über leitkanal (6) zwei aus der Wandung des Formteils (5) her ausgestanzte Lappen (8) dienen, die zur Spindel (1) radial nach innen gebogen sind und diese ein Profil (11) des Gan ges (2) der Spindel (1) sattelförmig übergreifen.

2. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überleitkanal (6) tunnelförmig gestaltet ist.

3. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewindeartigen Gänge (4, 2) als Rundgewinde mit, im Längsschnitt gesehen, runden Übergängen am Außen- bzw. In nen- und am Kerndurchmesser gestaltet sind.

4. Kugelgewindetrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mutternkörper (7) als Kunststoffteil ausgebildet ist.

5. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mutternkörper (7) als Spritzgußteil ausgebildet ist, in das das Formteil (5) mit dem Überleitkanal (6) eingeformt ist.

6. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der gewindeartigen Gänge (2, 4) von Mutter (3) und Spindel (1), im Längsschnitt gesehen, rundgewinde artig gerundet ist.

7. Kugelgewindetrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mutternkörper (7) in einer Hülse (12), insbesondere einer Blechhülse, aufgenommen ist.

8. Kugelgewindetrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Mutternkörper (7) in einer Hülse (12) mit Abstand zueinander aufgenommen sind.

9. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutternkörper (7) gegeneinander verspannt sind.