DE4235842A1 - Kugelgewindetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bedingt durch die kinematischen Verhältnisse in her­ kömmlichen Kugelgewindetrieben mit gleich großen Wälz­ körpern treten zwischen diesen im Betrieb hohe Zwangs­ kräfte auf. Diese Zwangskräfte bewirken ein hohes Reibmoment und führen zu erhöhtem Verschleiß der Wälz­ körper. Die beim Wälzkörperverschleiß auftretenden Partikel führen wiederum zu verstärktem Verschleiß der Laufbahnen. Bei Anwendungen von Kugelgewindetrieben in der Luftfahrtindustrie ist aus Sicherheitsgründen ein Auswechseln des Kugelgewindetriebes nach einer gewis­ sen Zeit vorgeschrieben. Dieser Austausch kostet Zeit und Geld, weshalb die Hersteller gefordert sind, die Funktionsfähigkeit des Kugelgewindetriebes für die ge­ samte Lebensdauer des Flugzeugs zu gewährleisten.

Bekannt ist zwar die Verwendung von kleinen Trennku­ geln bei Kugelgewindetrieben aus der JP-OS 57-154 552, es hat sich aber in der Praxis nur eine geringe in der Luftfahrt nicht ausreichende Verlängerung der Lebens­ dauer ergeben.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Kugelge­ windetrieb der bekannten Art so weiterzuentwickeln, daß der Verschleiß während des Betriebes vermieden oder reduziert wird, so daß sich die gewünschte lange Lebensdauer erreichen läßt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkma­ len. Die Ansprüche 2 und 3 enthalten bevorzugte Aus­ führungen.

Durch die Verwendung von Keramikkugeln mit einem Ela­ stizitätsmodul von etwa 3,2·10⁵ Megapascal als Tragkugeln und von Kugeln aus Material mit einem nied­ rigeren Elastizitätsmodul, nämlich kleinere Kugeln mit einen Elastizitätsmodul von etwa 2,1·10⁵ Megapascal als Trennkugeln wird nicht nur der Verschleiß erheblich reduziert, sondern es ergibt sich gleichzeitig eine deutliche Verringerung des Reibmo­ ments. Es hat sich daher überraschenderweise gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebe bei Le­ bensdauertests die vom Anwender geforderten Anzahl der Lastzyklen bei weitem überschritten haben. Es scheint so, als wenn durch die gewählte Materialpaarung ein nichtvorhersehbarer Elastizitätseffekt eintritt, der sich auf die Reibungsverhältnisse und das Verschleißverhalten sehr positiv auswirkt.

Durch die Verwendung von Kugeln aus Keramikmaterial und aus stickstofflegierten, martensitischen Stählen ergibt sich eine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit, die bei Verwendung in Flugzeugen sehr wichtig ist.

Wenn man die Kugelgrößen so wählt, wie im Anspruch 3 angegeben ist, tragen immer nur die Keramikkugeln. Die Trennkugeln bleiben von äußeren Belastungen frei und verursachen dadurch weniger ungünstige Zwangsreibung beim Abrollen.

Die Erfindung wird an Hand von einer Figur näher er­ läutert. Diese zeigt einen Teillängsschnitt durch eine Gewindemutter. Gemäß dieser Figur besteht die Gewinde­ mutter aus einem Gehäuse 1, einer nur angedeuteten Welle 2 und den Kugeln 3, 4. Letztere rollen in den Gewindenuten 5 ab und umfassen abwechselnd angeordnete Keramikkugeln 3 aus Siliziumnitrid (Si₃ N₄), die als große Kugeln die Last übertragen, und stickstoffle­ gierte, martensitische Stahlkugeln 4, die, da sie kleiner sind, als Trennkugeln dienen. Diese spezielle Kombination von Kugelgröße und -material ergibt eine für Flugzeuge äußerst günstige Ausführung hinsichtlich Reibung, Betriebssicherheit und Lebensdauer.

Claims (3)

1. Kugelgewindetrieb, insbesondere für die Luft- und Raumfahrt, wobei wechselweise Kugeln zweier ver­ schiedener Durchmesser verwendet werden, so daß auf jede Tragkugel eine kleinere Trennkugel folgt, dadurch gekennzeichnet, daß als Tragkugeln (3) Keramikkugeln und als Trennkugeln (4) Kugeln aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul, der etwa dem einer üblichen Kugel eines Gewinde­ triebs entspricht, verwendet werden.

2. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Keramikkugeln (3) aus Sili­ ziumnitrid und die Trennkugeln (4) aus stickstofflegierten, martensitischen Stählen be­ stehen.

3. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Trennkugeln (4) soviel kleiner sind als die Tragkugeln (3), daß erstere auch bei maximaler Belastung des Kugelgewinde­ triebs unbelastet bleiben.