DE4241915A1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelumlaufschrauben- oder -schneckenvorrichtung mit einer Umlaufschrauben-Mutter und einem an deren Außenseite angebrachten Rohr zum Zu­ rückführen einer Vielzahl von Kugeln, die sich umlau­ fend zwischen einer am Innenumfang der Umlaufschrau­ ben-Mutter vorgesehenen Wendelnut und einer am Außenum­ fang einer Schraubenwelle vorgesehenen Wendelnut bewe­ gen. Insbesondere werden durch den Aufbau der Vorrich­ tung gemäß der Erfindung das durch das Aufprallen der Kugeln am Rohr hervorgerufene Geräusch vermindert und die Herstellung (der Vorrichtung), die Anbringung des Rohrs an der Umlauf-Mutter und die Handhabung bzw. For­ mung des Rohrs vereinfacht.

Es ist bekannt, daß bei einer Kugelumlaufschraubenvor­ richtung dieser Art die im folgenden einfach als Mutter bezeichnete Umlaufschraubenmutter und die Schraubenwel­ le einer Kugelumlaufschraubenvorrichtung um die axiale Mittelachse herum schrauben- oder wendelförmig relativ zueinander bewegt werden, wobei zahlreiche Kugeln zu einer Umlaufbewegung zwischen der Wendelnut im Innenum­ fang der Mutter und der Wendelnut im Außenumfang der Schraubenwelle gebracht werden. Da die beiden Enden der Wendelnut der Mutter, in welcher die Kugeln abrollen, über ein getrenntes Rohr zum Zurückführen der Kugeln miteinander verbunden sind, können die Kugeln vom einen Ende des Rohrs abgenommen und vom anderen Ende der Wen­ delnut über das Rohr zurückgeführt werden. Im allgemei­ nen besteht das Rohr zum Zurückführen der Kugeln aus Metall; im Betrieb der Vorrichtung findet somit eine starke Geräuschentwicklung statt, wenn die Stahl-Kugeln miteinander kollidieren oder gegen das Metall-Rohr an­ prallen, speziell in dem Bereich, in welchem die Kugeln aufgenommen, d. h. in die Wendelnuten eingeführt werden.

Bei einer bisherigen, mit einem Rohr zum Zurückführen der Kugeln versehenen Kugelumlaufschraubenvorrichtung ist gemäß den Fig. 5 und 6 eine Einrichtung zum Verrin­ gern des von diesem Kugelrückführ-Rohr übertragenen Ge­ räusches vorgesehen. Auf die Innenfläche eines Metall­ abschnitts 10a des Kugelrückführ-Rohrs 10 ist ein rei­ bungsarmer, nichtmetallischer Werkstoff 11 aufgetragen, um das unmittelbare Aufprallen der Kugeln auf das Metall-Rohr zu verhindern und das Abrollen der Kugeln 12 im Inneren des Rohrs 10 zu begünstigen (vgl. die of­ fengelegte JP-Gebrauchsmusteranmeldung 1 07 861/1990). Au­ ßerdem ist (bereits) eine Pufferstruktur offenbart, bei der das Kugelrückführ-Rohr an seiner Außenumfangsfläche mit einem harzartigen Puffermaterial beschichtet ist (vgl. offengelegte JP-Gebrauchsmusteranmeldung 1 15 660/1988).

Die Verwendung eines nichtmetallischen, reibungsarmen Werkstoffs oder eines harzartigen Puffermaterials zum Beschichten des Kugelrückführ-Rohrs ist bis zu einem ge­ wissen Grad bezüglich der Minderung des durch die abrol­ lenden Kugeln verursachten Geräusches wirksam. Es ist jedoch zu umständlich und kostenaufwendig, eine gleich­ mäßige Beschichtung aus einem solchen Werkstoff an Innen- oder Außenumfangs(fläche) des Rohrs auszubilden. Gemäß der genannten JP-Gebrauchsmusteranmeldung 1 07 861/1990 ist oder wird der das Rohr bildende Metall­ abschnitt längs der Achslinie des Rohrs in zwei Hälften unterteilt; nach dem Aufbringen des reibungsarmen Werk­ stoffs auf die Innenumfangsflächen der Hälften werden diese wieder zu einem Rohr zusammengesetzt und in die in der Mutter vorgesehenen Bohrungen eingesetzt und darin fixiert. Da das Rohr in zwei Hälften unterteilt ist, ist seine Festigkeit insgesamt verringert, und das Zusammensetzen der Kugelumlaufschraubenvorrichtung wird kompliziert. Außerdem kann sich das Metall-Rohr in dem Bereich, in welchem die beiden Hälften miteinander ver­ einigt sind, leicht verschieben, wodurch die Gefahr für eine Geräuschentwicklung erhöht wird.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Ku­ gelumlaufschraubenvorrichtung, deren Kugelrückführ-Rohr weniger stark zu einer Geräuschentwicklung neigt und die einfach herstellbar ist.

Im Zuge dieser Aufgabe bezweckt die Erfindung auch die Schaffung einer Kugelumlaufschraubenvorrichtung, deren Kugelrückführ-Rohr, auch wenn es zur Vereinfachung des Biegevorgangs in zwei Hälften unterteilt ist, einfach wieder zu einem Rohr zusammengesetzt werden kann, im zu­ sammengesetzten Zustand seine Festigkeit beizubehalten vermag und mit weniger Geräusch und Schwingung behaftet ist.

Die obige Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 ge­ kennzeichneten Merkmale gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist eine Kugelumlaufschrauben­ vorrichtung, umfassend eine an ihrer Außenumfangsfläche mit einer Wendelnut versehene Kugelumlaufschrauben- Welle, eine die Schrauben-Welle aufnehmende Kugelumlauf­ schrauben-Mutter, die an bzw. in ihrer Innenumfangsflä­ che mit einer Wendelnut versehen ist und zwei Bohrungen aufweist, welche in die Wendelnut münden und sich zur Außenseite der Mutter erstrecken und ein (eingesetztes) Rohr aufnehmen, sowie ein Kugelrückführ-Rohr, das an seiner Außenumfangsfläche mit einem thermisch schrumpf­ baren oder wärmeschrumpffähigen Harz beschichtet ist und dessen beide Enden in die jeweiligen, in der Mutter vorgesehenen Bohrungen eingesetzt sind, wobei die Wen­ delnuten einen Durchgang für das Abrollen zahlreicher Kugeln bilden, die sich im Durchgang und im Rohr rotie­ rend bewegen und darin umlaufen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Ku­ gelrückführ-Rohr der Kugelumlaufschraubenvorrichtung ein Metall-Rohr, das längs seiner Achslinie in zwei Hälften unterteilt ist, und ein wärmeschrumpffähiges Harz, mit dem die Außenumfangsfläche des Metall-Rohrs beschichtet ist, um letzteres einheitlich zusammenzuhal­ ten.

Das Kugelrückführ-Rohr gemäß der Erfindung kann dadurch erhalten werden, daß ein Metall-Rohr mit einem wärme­ schrumpfbaren Harz-Schlauch, der einen geringfügig größeren Durchmesser als das Metall-Rohr aufweist, über­ zogen und sodann die Anordnung erwärmt wird, so daß das Harz schrumpft und sich unter Bedeckung der gesamten Außenfläche des Metall-Rohrs fest an dieses anlegt. Wenn die Kugelumlaufschraubenvorrichtung durch Einset­ zen des Kugelrückführ-Rohrs in die entsprechenden, für die Aufnahme des Rohrs dienenden Bohrungen der Mutter zusammengesetzt ist, können Geräusch und Schwingung, die durch die mit hoher Geschwindigkeit abrollenden und gegen das Rohr aufprallenden Kugeln hervorgerufen wer­ den, von dem Harz absorbiert werden, wodurch Geräusch­ entwicklung usw. beträchtlich herabgesetzt werden. Durch Zusammenfügen der beiden geteilten Hälften zu einem einstückigen Metall-Rohr und Überziehen der gesam­ ten Außenfläche des Rohrs mit einem wärmeschrumpffähi­ gen Harz sowie Erwärmen der Anordnung kann das Metall-Rohr einfach zu einem einstückigen Element zusam­ mengesetzt werden. Da die geteilten Hälften des Metall- Rohrs ursprünglich nicht rohrförmig sind, können das Formpressen und Biegen des Rohrs zum Krümmen desselben von seinem Ende, an welchem die Kugeln aufgenommen werden, zum anderen Ende, an welchem die Kugeln zuge­ führt werden, genau und einfach durchgeführt werden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Kugelumlaufschrau­ ben-Mutter einer Kugelumlaufschraubenvorrich­ tung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2A eine Vorderansicht eines (zwei) geteilten Kugel­ rückführ-Rohrs der Kugelumlaufschraubenvorrich­ tung gemäß einer anderen Ausführungsform der Er­ findung,

Fig. 2B eine Teilseitenansicht des geteilten Kugelrück­ führ-Rohrs nach Fig. 2A,

Fig. 3 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht zur Darstellung einer Abwandlung des geteilten Kugelrückführ-Rohrs gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Kugelumlaufschrauben­ vorrichtung gemäß noch einer anderen Ausfüh­ rungsform der Erfindung, von der Seite des Ele­ ments zum Andrücken des Rohrs her gesehen,

Fig. 5 einen lotrechten Schnitt zur Darstellung des Ku­ gelrückführ-Rohrs gemäß dem Stand der Technik und

Fig. 6 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 5.

Die Fig. 5 und 6 sind eingangs bereits erläutert worden.

In Fig. 1 ist eine Kugelumlaufschrauben-Mutter darge­ stellt, an der ein Kugelrückführ-Rohr angebracht ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Abschnitt des Außen­ umfangs der Mutter zur Festlegung einer ebenen Fläche ausgeschnitten. Ein U-förmiges Rohr 2 zum Rückführen bzw. Umlaufenlassen der Kugeln ist im wesentlichen in diagonaler Anordnung auf der ausgeschnittenen Fläche 1a angeordnet. Die beiden Enden 2a, 2b des Kugelrück­ führ-Rohrs 2 sind in Bohrungen 3, 4, die in der ausge­ schnittenen Fläche 1a der Mutter 1 ausgebildet sind, so eingesetzt, daß die Innenbohrung des Rohrs mit einer an bzw. in der Innenumfangsfläche der Mutter 1 vorgesehe­ nen Wendelnut in Verbindung steht. An den beiden Enden des Rohrs 2 ist jeweils eine Lippe 5 zum Ab- oder Auf­ nehmen der Kugeln angeformt. Das in Fig. 1 dargestellte Rohr 2 ist in der Weise hergestellt, daß ein Metall- Rohr 6 vollständig mit einem Rohr oder Schlauch 7 aus einem wärmeschrumpffähigen Harz überzogen und das auf diese Weise zusammengesetzte Rohr erwärmt worden ist. Aufgrund der Erwärmung legt sich der Harz-Schlauch 7 fest an das Metall-Rohr 6 an. Das Kugelrückführ-Rohr 2 mit dieser Ausgestaltung wird in die Bohrungen 3, 4 in der Mutter 1 eingesetzt und dann mit Hilfe eines Füllma­ terials 8, z. B. eines Metallbindemittels oder Gießhar­ zes, eingebettet, um ein Freiliegen (nach außen hin) des auf der ausgeschnittenen Fläche 1a der Mutter 1 an­ geordneten Rohrs 2 zu verhindern. Wahlweise kann das Rohr unter Verwendung eines Rohrbefestigungs- oder -fi­ xierelements festgelegt werden. Der an der Außenumfangs­ fläche des Metall-Rohrs angeordnete Harz-Schlauch 7 ab­ sorbiert unter Verringerung einer Geräuscherzeugung die Schwingung, die beim Abrollen von nicht dargestellten Kugeln im Inneren des Rohrs 2 entsteht. Ein thermisch oder wärmeschrumpffähiger Harz-Schlauch eines Durchmes­ sers, der geringfügig größer ist als der des Metall- Rohrs 6, kann auf eine Anzahl von Metall-Rohren 6 aufge­ zogen und erwärmt werden, um eine feste Verbindung des Harz-Schlauches mit dem Metall-Rohr zu erreichen.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sind zwei Kugelrückführ-Rohre 2, 18 auf der flach oder plan ausgeschnittenen Fläche 1a im Außenumfang der Kugelum­ laufschrauben-Mutter 1 angeordnet. Diese Rohre 2, 18 werden durch ein für diesen Zweck vorgesehenes Element 14 an die ausgeschnittene Fläche 1a angedrückt und durch Ankerschrauben 15 in ihrer Lage festgehalten. Die beiden Rohre 2, 18 stehen jeweils mit einem Durchgang in Verbindung, in welchem sich die Kugeln rotierend be­ wegen und der zwischen der Wendelnut im Innenumfang der Mutter 1 und einer Wendelnut 17 im Außenumfang der Schrauben-Welle 16 gebildet ist.

Die Fig. 2A und 2B sind Teil-Vorder- bzw. -Seitenansich­ ten eines (ursprünglich) geteilten Kugelrückführ-Rohrs 9 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform kann das das Rohr 9 bildende U-förmige (U-förmig gebogene) Metall-Rohr längs seiner axialen Mittellinie oder Achsmittellinie in zwei Hälf­ ten unterteilt sein. Die beiden Hälften 13a, 13b werden wieder zusammengesetzt und dann mit einem wärmeschrumpf­ fähigen Harz-Schlauch 7 überzogen. Die gesamte Anord­ nung wird sodann erwärmt, um den Harz-Schlauch 7 schrumpfen zu lassen, so daß er die beiden Hälften 13a, 13b des Metall-Rohrs als einstückiges Element zusammen­ zuhalten vermag. Bei der Montage wird das Kugelrück­ führ-Rohr in die für diesen Zweck in der Mutter vorgese­ henen Bohrungen eingesetzt, und die gesamte Außenfläche wird mit einem Füllmaterial belegt. Wahlweise kann ein Andruckelement o. dgl. für das Rohr benutzt werden, um das Rohr auf die in Verbindung mit der Ausführungsform nach Fig. 4 beschriebene Weise an der Kugelumlaufschrau­ ben-Mutter festzulegen.

Die Richtung der Unterteilung des Metall-Rohrs 13 in zwei Hälften ist nicht auf die Vertikalrichtung gemäß den Fig. 2A und 2B beschränkt, vielmehr kann das Rohr gemäß Fig. 3 auch längs seiner Achse in der Horizontal­ richtung geteilt sein.

Wie vorstehend erläutert, wird durch das Überziehen des Außenumfangs des aus Metall bestehenden Kugelrückführ- Rohrs mit einem Harz die Ausbreitung bzw. Übertragung von Stoß, Schwingung oder Geräusch verhindert, welche durch die mit hoher Geschwindigkeit im Rohr abrollenden Kugeln oder durch das Aufprallen der Kugeln auf das Metall-Rohr hervorgerufen werden, weil der am Rohr- Außenumfang vorgesehene Harz-Schlauch bzw. -Überzug Stoß, Schwingung bzw. Geräusch absorbiert. Die Anbrin­ gung von Harz am Außenumfang des Metall-Rohrs ist ein­ fach möglich, weil es ausreicht, den wärmeschrumpffähi­ gen Harz-Schlauch über das Metall-Rohr aufzuziehen.

Im Fall eines geteilten Rohrs z. B. gemäß den Fig. 2A und 2B ist die Ausgestaltung nicht nur deshalb wirksam, weil Schwingung und Geräusch einfach vom Harzmaterial absorbiert werden kann, sondern auch deshalb, weil sich Fertigung und Montage des Kugelrückführ-Rohrs sehr ein­ fach und leicht gestalten, ohne daß die Festigkeit des Rohrs beeinträchtigt wird. Im allgemeinen ist es schwie­ rig, ein Metall-Rohr unter genauer Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Innendurchmessers desselben U-förmig zu biegen. Wenn jedoch das Rohr längs der Achs­ linie in zwei Hälften geteilt ist oder wird, kann das Rohr durch Verwendung eines Metallblechs und gleichzei­ tiges Formpressen des Metallblechs und Krümmen dessel­ ben zu einer Halbkreisform zwecks Ausbildung der Innen­ bohrung des Rohrs mit hoher Genauigkeit zweckmäßig ge­ fertigt werden. Beim geteilten Rohr gemäß der Erfindung werden ferner die geteilten Hälften zu einem Rohr zusam­ mengesetzt, durch einen wärmeschrumpffähigen Harz- Schlauch vorläufig zusammengehalten und sodann erwärmt, um die Teile zu einem einheitlichen Element zusammenzu­ setzen; hierdurch wird im Vergleich zum bisherigen ge­ teilten Rohr eine erhöhte Festigkeit erzielt. Die Ratio­ nalität der Anbringung des Rohrs an der Kugelumlauf­ schrauben-Mutter kann ebenfalls verbessert sein. Darüber hinaus ist die Erfindung insofern vorteilhaft, als der den Außenumfang des Rohrs bedeckende Harz- Schlauch die Innenfläche des Metall-Rohrs vor örtlichen Beulen oder Kratzern, die durch das von außen her er­ folgende Aufprallen anderer Objekte verursacht werden, schützt und seine Korrosion verhindert; hierdurch wird eine Kugelumlaufschraubenvorrichtung mit einem einfach zu handhabenden Kugelrückführ-Rohr zur Verfügung ge­ stellt.

Claims (5)

1. Kugelumlaufschraubenvorrichtung, umfassend eine Ku­ gelumlaufschrauben-Welle mit einer in ihrem Außen­ umfang geformten Wendelnut, eine Kugelumlaufschrau­ ben-Mutter, welche die Welle umschließt und eine in ihrem Innenumfang geformte Wendelnut sowie zwei Bohrungen aufweist, die in die Wendelnuten münden, sich zur Außenseite erstrecken und zur Aufnahme eines Rohrs dienen, ein Kugelrückführ-Rohr, dessen Außenumfangs(fläche) mit einem wärmeschrumpffähigen Harz bedeckt ist und dessen beide Enden in die in der Mutter ausgebildeten Bohrungen eingesetzt sind, einen durch die Wendelnuten festgelegten Durchgang und eine Vielzahl von Kugeln, die sich im Durchgang und im Kugelrückführ-Rohr rotierend bewegen und darin umlaufen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kugelrückführ-Rohr ein im wesentlichen U-förmiges Metall-Rohr und ein auf die Außenumfangs­ fläche des Metall-Rohrs aufgetragenes wärmeschrumpf­ fähiges Harz umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kugelrückführ-Rohr ein im wesentlichen U-förmiges Metall-Rohr und ein auf die Außenumfangs­ fläche des Metall-Rohrs aufgetragenes wärmeschrumpf­ fähiges Harz umfaßt und das Metall-Rohr im voraus längs seiner Achslinie in zwei Hälften geteilt wor­ den ist, so daß das wärmeschrumpffähige Harz die beiden Hälften des Metall-Rohrs, wenn diese wieder zu einem Rohr zusammengesetzt sind, zusammenhält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Andruckelement zum Festlegen des Kugelrückführ-Rohrs an der Außenseite der Kugelumlaufschrauben-Mutter vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der Kugelum­ laufschrauben-Mutter als ebene Fläche geformt ist, die Bohrungen zum Aufnehmen des Rohrs in der ebenen Fläche ausgebildet sind und die ebene Fläche mit einem Gießharz ausfüllbar ist, um das Kugelrück­ führ-Rohr an der ebenen Fläche einzubetten und da­ ran festzulegen.