DE4401198B4 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung bzw. umgekehrt - Google Patents

Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung bzw. umgekehrt Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung bzw. umgekehrt, enthaltend eine Spindel (1, 19, 37, 41, 68) mit einer eine Längsachse (3, 72) aufweisenden, äußeren Mantelfläche, in die wenigstens eine Führungsnut (5, 5', 20, 38 bis 40, 47, 69) eingearbeitet ist, einen Lagerkörper (8, 35 ,43, 67) mit einem die Spindel (1, 19, 41 ,68) konzentrisch umgebenden Wandabschnitt (9, 36), wobei die Spindel (1, 19, 37, 41, 68) und der Lagerkörper (8, 35, 43, 67) sowohl drehbar als auch axial verschiebbar relativ zueinander angeordnet sind, und eine Kraftübertragungseinrichtung mit wenigstens einem wenigstens eine Mitnehmerkugel (10a, 10a', 10b, 10b', 33, 70a, 70b) aufweisenden Kugelmechanismus (10, 10', 10'', 32, 70), der in einer durchgehenden Lagerbohrung (11, 81) der Wand (9, 36) so gelagert ist, daß er auf einer Seite in die Führungsnut (5, 5', 20, 38 bis 40, 47, 69) ragt; auf einer entgegengesetzten Seite dagegen nach...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
  • Aus der EP 0 337 413 A1 bekannte Vorrichtungen zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung werden für verschiedene Anwendungszwecke benötigt, z.B. zur Steuerung von Ventilen, Robotern oder Werkzeugmaschinen. Dabei ist der Kugelmechanismus einerseits in der Führungsnut der Spindel und andererseits in einer axialen Nut eines die Spindel und den Lagerkörper umschließenden Gehäuses abgestützt, in dem gieichzeitig die Spindel drehbar gelagert ist. Dadurch ergeben sich vielfältige Möglichkeiten für Relativbewegungen zwischen der Spindel, dem Lagerkörper und dem Gehäuse und aus diesen Bauelementen hergestellte Geräte, z.B. Dosierpumpen. Allerdings sind diese Vorrichtungen vergleichsweise kompliziert aufgebaut und daher mit hohen Herstellungskosten verbunden.
  • Bei der Anwendung derartiger Vorrichtungen für spezielle Steuerungen, z.B. in Dosierpumpen oder zum Vorschub des Supports bzw. Schlittens einer Drehbank, ist außerdem in der Regel eine einfache Vorspannung, Einstellung und/oder Nachjustierung desjenigen Spiels erforderlich oder erwünscht, das z.B. innerhalb der Kraftübertragungseinrichtungen auftritt und wegen des Vorhandenseins der Kugelmechanismen und der diese aufnehmenden Lagerbohrungen unvermeidlich ist. Bei derartigen Vorrichtungen Gattung kann dieses Spiel nur einmalig eingestellt werden, wozu eine ebenfalls mit hohen Herstellungskosten verbundene Präzisionsbearbeitung der beteiligten Teile erforderlich ist. Eine nachträgliche Änderung des Spiels ist ebenso unmöglich wie eine Nachjustierung.
  • Aus der US 3 062 070 A ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der auf den Lagerkörper ein am Kugelmechanismus abgestützter Laufring aufgezogen ist, mittels dessen eine nachträgliche Änderung des Spiels und eine Nachjustierung möglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine einfache Ergänzung zu einem größeren Gegenstand möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Mit den erfindungsgemäß vorgesehenen Bauteilen, welche durch eine Trennung der Bewegungen eine bessere Lagerungsmöglichkeit bietet, sind Hubbewegungen mit hoher Geschwindigkeit möglicht. Damit läßt sich die Vorrichtung auf einfache Weise beispielsweise zu einer Pumpe, insbesondere zu einer Dosierpumpe, ergänzen. Zudem bringt die Erfindung den Vorteil mit sich, daß sie völlig neue Möglichkeiten vor allem für die Gestaltung von Vorschubantrieben eröffnet. Muttern und andere Teile mit innen liegenden, insbesondere schraubenlinienförmigen Führungsnuten, Rückführungskanälen od. dgl. werden nicht mehr benötigt, so daß eine kostengünstige Fertigung möglich ist. Die zur Beseitigung eines etwa vorhandenen Spiels vorgesehenen Laufringe können auf einfache Weise als Drehteile hergestellt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 bis 4 vier Ausführungsformen von Vorrichtungsteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, jeweils in einem Längsschnitt;
  • 5 und 6 zwei Ausführungsbeispiele für Laufringe und Kugelmechanismen der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 7 Ausführungsbeispiele für Führungsnuten einer Spindel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 8 eine vollständige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Längsschnitt;
  • 9 die zu einer Dosierpumpe ergänzte Vorrichtung nach 8;
  • 10 bis 14 schematisch fünf Ausführungsmöglichkeiten der Vorrichtung nach 9; und zwar jeweils in Schnitten längs der Linie IX-IX der 9; und
  • 15 eine weitere, zu einer Dosierpumpe ergänzbare Ausführungsform eines Vorrichtungsteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Längsschnitt.
  • Nach 1 enthält ein Vorrichtungsteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung ein Drehteil in Form einer Spindel 1, die in einem nicht dargestellten Gestell, z.B. einer Werkzeugmaschine, mittels vorzugsweise als Axiallager ausgebildeten Lagern 2 drehbar, aber axial unverschieblich gelagert ist. Die Spindel 1 kann daher um ihre Längsachse 3 in Richtung eines Doppelpfeils 4 hin- und hergedreht werden.
  • Die Spindel 1 weist an einer vom Lager 2 abgewandten Seite eine äußere Mantelfläche auf, in die zwei parallele, die Längsachse 3 schraubenlinienförmig umlaufende Führungsnuten 5 und 5' eingearbeitet sind, deren Längen im wesentlichen vom gewünschten Verstellweg der Hubbewegung und deren Steigungen im wesentlichen vom gewünschten Übersetzungsverhältnis abhängen. Sowohl die Länge als auch die Steigung der Führungsnuten 5, 5' können im Prinzip beliebig gewählt werden.
  • Der Vorrichtungsteil nach 1 enthält ferner ein Hubteil 6, das zum Anschluß an ein ebenfalls nicht gezeigtes, hin- und herzubewegendes Teil, z.B. einen Schlitten einer Werkzeugmaschine, dient. Das Hubteil 6 enthält einen mit denn zu bewegenden Teil verbindbaren Flansch 7 und einen an diesem befestigten oder mit diesem aus einem Stück hergestellten Lagerkörper 8, der z.B. aus einer Hülse mit einem zylindrischen Wandabschnitt 9 besteht, dessen Innendurchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser der Spindel 1 im Bereich der Führungsnuten 5, 5' entspricht. Dadurch ist der Lagerkörper 8, ohne daß zusätzliche Lager benötigt werden, zentrisch und wackelfrei auf der Spindel 1 geführt und relativ zu dieser axial verschiebbar und drehbar gelagert. Relativ zur Werk zeugmaschine od. dgl. ist der Lagerkörper 8 bei dieser Ausführungsform aufgrund seiner Befestigung am Schlitten jedoch undrehbar gehalten.
  • Eine Kraftübertragunseinrichtung enthält außer den Führungsnuten 5, 5' wenigstens je einen Mitnehmermechanismus, der hier als Kugelmechanismus 10, 10' ausgebildet ist, und in einem Teil des Wandabschnitts 9, dessen Dicke kleiner als die Dicke des Kugelmechanismus 10, 10' ist, wenigstens eine dem Kugelmechanismus 10, 10' zugeordnete, durchgehende Lagerbohrung 11. Der Kugelmechanismus 10, 10' ist dabei so in der Lagerbohrung 11 angeordnet, daß er auf einer Seite in die Führungsnuten 5 bzw. 5' ragt und auf der entgegengesetzten Seite über den die Lagerbohrung 11 aufweisenden Wandabschnitt 9 radial vorsteht. Dies wird im Ausführungsbeispiel für den aus zwei Mitnehmerelementen, hier Mitnehmerkugeln 10a und 10b bestehenden Kugelmechanismus 10 dadurch erreicht, daß beide Mitnehmerkugeln 10a und 10b axial hintereinander in der Lagerbohrung 11 angeordnet sind und dabei die innere Mitnehmerkugel 10b etwa zur Hälfte in die Führungsnut 5 ragt, während die äußere Mitnehmerkugel 10a etwa zur Hälfte aus der Lagerbohrung 11 radial nach außen ragt. An ihren einander zugewandten Seiten liegen die Mitnehmerkugeln 10a, 10b auf Stoß aneinander an. Außerdem weist die Führungsnut 5 vorzugsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt auf, dessen Radius im wesentlichen dem Kugelradius entspricht. Schließlich entspricht der Durchmesser der Lagerbohrung 11 im wesentlichen dem Kugeldurchmesser, damit die Kugeln 10a, b weitgehend spielfrei im Lagerkörper 8 gelagert sind. Entsprechendes gilt für den Kugelmechanismus 10' mit den Kugeln 10a', 10b'.
  • Zur Vervollständigung weist der beschriebene Vorrichtungsteil noch einen Laufring 12 auf. Dieser besteht im Ausführungsbeispiel aus einer zylindrischen, zur Längsachse 3 koaxialen Hülse mit einer zylindrischen Innenfläche 14, die sich von außen an die Kugelmechanismen 10, 10' anlegt, so daß diese einerseits in den Führungsnuten 5, 5' und andererseits an der Innenfläche 14 abgestützt und zwischen beiden so vorspannt sind, daß die beiden Mitnehmerkugeln 10a, 10b bzw. 10a', 10b' die Kräfte von der Spindel 1 weitgehend spielfrei auf das Hubteil 6 übertragen, so daß dieses auch beim Wechsel der Drehrichtung unmittelbar der Spindelbewegung folgen kann. Gleichzeitig ist die Vorspannung so gewählt, daß keine zu starke Reibung auftritt, was vor allem auch durch die Anwendung der Paare von Mitnehmerkugeln 10a, b bzw. 10a', b' sichergestellt wird (vgl. insoweit EP 0 337 418 A1 ).
  • Die anhand von 1 beschriebene Ausführungsform ermöglicht auf einfache Weise die Herstellung einer Vorrichtung, die allen Anforderungen genügt, die bisher nur durch eine komplizierte Kugelrollspindel od. dgl. oder eine Mehrzahl von mit sehr kleinen Toleranzen hergestellten Teilen erfüllt werden können. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die Tatsache, daß der Laufring 12 eine vollkommen glatte Innenfläche 14 aufweist und ein einfaches Drehteil ist, der Lagerkörper 8 ebenfalls als einfache, mit Querbohrungen versehene Hülse ausgebildet werden kann, keine aufwendigen Mittel zur Sicherstellung der erforderlichen Spielfreiheit benötigt werden und die Spindel 1, der Lagerkörper 8 und der Laufring 12 im wesentlichen lose, aber dennoch zentriert und wackelfrei ineinander gesteckt sind.
  • Aus Symmetriegründen weist der beschriebene Vorrichtungsteil vorzugsweise wenigstens einen weiteren Kugelmechanismus 10'' usw. auf, der wie die Kugelmechanismen 10, 10' aus je zwei Kugeln besteht und in Lagerbohrungen des Wandabschnitts 9 gelagert ist. Dabei greift der zusätzliche Kugelmechanismus 10'' usw. an einer anderen Stelle in eine der Führungsnuten 5 oder 5' der Spindel 1 ein, so daß sich einerseits eine ausreichend stabile Kraftübertragungseinrichtung ergibt, andererseits der Laufring 12 durch eine Mehrzahl von äußeren Kugeln 10a, 10a' usw. konzentrisch auf dem Lagerkörper 8 gehalten und zentriert ist.
  • Die Montage des beschriebenen Vorrichtungsteils kann dadurch erfolgen, daß zunächst der Lagerkörper 8 auf die Spindel 1 aufgeschoben wird, dann die Mitnehmerkugeln 10a, 10b usw. des Kugelmechanismus 10 bzw. der weiteren Kugelmechanismen von außen her in die Lagerbohrungen) 11 eingeführt werden und abschließend der Laufring 12 auf die aus dem Lagerkörper 8 nach außen ragenden Teile der Kugeln 10a, 10a' usw. aufgezogen wird.
  • Beim Betrieb des Vorrichtungsteils nach 1 wird die Spindel 1 mit einem nicht gezeigten Drehantrieb verbunden und je nach Bedarf in Richtung des Doppelpfeils 4 gedreht. Diese Drehbewegung wird über die Führungsnut 5, den Kugelmechanismus 10 und die Lagerbohrungen 11 auf den Lagerkörper 8 bzw. das Hubteil 6 übertragen, das demzufolge in Richtung eines Doppelpfeils v vor- bzw. zurückbewegt wird.
  • Während der Anwendung der beschriebenen Vorrichtung ist es möglich, daß der lose aufgesetzte Laufring 12 beim Drehen der Spindel 1 in der einen oder anderen Richtung parallel zur Längsachse 3 verschoben wird, da die beteiligten Kugeln 10a, b usw. sich drehen und ihre Bewegungen auf den Laufring 12 übertragen können. Um zu vermeiden, daß der Laufring 12 dadurch von einer der beteiligten Mitnehmerkugeln 10a, 10a' usw. abgleitet und den betreffenden Kugelmechanismus dann nicht mehr in Richtung der Führungsnuten 5 bzw. 5' vorspannt, kann die Anwendung der beschriebenen Vorrichtung auf solche Fälle beschränkt werden, in denen der maximale Hub des Hubteils 6 in Richtung der Längsachse 3 so klein ist, daß der Laufring 12 innerhalb dieses maximalen Hubs von keiner beteiligten Kugel 10a, 10a' usw. abgleiten kann.
  • Alternativ dazu können aber auch Mittel vorgesehen werden, die den Laufring 12 nach der Montage axial unverschieblich relativ zum Hubteil 6 halten. Eine derartige Variante ist in 2 dargestellt, in der im übrigen gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zur 1 ist ein Laufring 16 an seiner im übrigen zylindrischen Innenfläche im Abstand der Kugelmechanismen 10, 10', 10'' usw. mit axial beabstandeten Laufrillen 17 versehen, in deren Wandungen die äußeren Kugeln 10a, 10a' usw. der Kugelmechanismen 10, 10', 10'' usw. abrollen und sich abstützen. Die Laufrillen 17 weisen zur Verminderung der Reibung beispielsweise V-förmige Querschnitte auf, so daß sie jeweils nur Punktberührung mit den Kugeln 10a, 10a' usw, haben. Wie 2 zeigt, weisen die Laufrillen 17, deren Mittelebenen vorzugsweise senkrecht zur Längsachse 3 angeordnet sind, beispielsweise Abstände auf, die der Steigung der Führungsnuten 5, 5' oder auch deren Abstand entsprechen. Alternativ können in Abhängigkeit von der Steigung der Führungsnuten 5, 5' und der Zahl und Anordnung der Kugelmechanismen 10, 10', 10" usw. auch andere Abstände gewählt sein, wobei außerdem in jeder Laufrille 17 auch die äußeren Kugeln 10a, 10a' usw. mehrerer Kugelmechanismus 10, 10' usw. abgestützt sein können.
  • Wegen der Laufrillen 17 kann die Montage des Vorrichtungsteils nach 2 nicht einfach dadurch erfolgen, daß der Laufring 16 auf den mit den Kugeln 10a, b versehenen Lagerkörper 8 aufgeschoben wird. In diesem Fall wird vielmehr am besten zunächst der Laufring 16 auf den Langerkörper 8 aufgeschoben. Danach werden die Kugeln 10a, b usw. von innen her so in die Lagerbohrungen 11 gesetzt, daß sie in den zugeordneten Lauf rillen 17 zu liegen kommen, und anschließend wird dann die Spindel 1 von ihrem freien, in 2 linken Ende her in die so vorbereitete Einheit eingedreht, wobei ihre Führungsnuten 5, 5' nacheinander mit allen vorhandenen zugeordneten Kugeln 10a, 10a' usw. in Eingriff gelangen.
  • 3 zeigt einem im wesentlichen der 2 entsprechenden Vorrichtungsteil, wobei zur Vereinfachung der Darstellung nur die untere Hälfte des Hubteils 6 und des Laufrings 16 gezeichnet sind. Der einzige Unterschied besteht darin, daß anstatt einer zweigängigen Spindel 1 eine eingängige Spindel 19 vorgesehen ist, die eine spiralförmige Führungsnut 20 aufweist. Dadurch ist z.B. der Kugelmechanismus 10 in derselben Führungsnut 20 wie der Kugelmechanismus 10' abgestützt.
  • Bei den Vorrichtungsteilen nach 1 bis 3 sind die Vorspannungen der Kugelmechanismen 10, 10' usw. jeweils durch die Ausbildung des Laufrings 12 bzw. 16 fest vorgegeben und nachträglich nicht änderbar. Dagegen ermöglicht der Vorrichtungsteil nach 4, in der wiederum gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, nicht nur eine beliebige Einstellung der Vorspannung, sondern auch eine beliebige Nachjustierung.
  • Die in 4 analog zu 3 vereinfacht dargestellte Ausführungsform ist wie die Vorrichtung nach 3 mit der Spindel 19, dem Hubteil 6 und den Kugelmechanismen 10, 10' usw. versehen. Im Gegensatz zu 1 bis 3 ist jedoch kein einteiliger, geschlossener, hülsenförmiger Laufring, sondern ein Laufring 23 vorgesehen, der aus zwei in Richtung der Längsachse 3 beabstandeten Teilen 23a, 23b besteht, die durch wenigstens ein Spannmittel, z.B. eine parallel zur Längsachse 3 angeordnete Spann- und Justierschraube 24, miteinander verbunden sind. Durch Drehung der Schraube(n) 24 in der einen oder anderen Richtung kann der Abstand 26 der beiden Teile 23a, b eingestellt werden. Vorzugsweise sind mehrere, in gleichen Winkelabständen um die Längsachse 3 verteilt angeordnete Spann- und Justierschrauben 24 vorgesehen.
  • An ihren einander zugewandten Innenseiten weisen die beiden Teile 23a, b jeweils Laufflächen auf, die gemeinsam eine zur Laufrille 17 analoge Laufrille 25 bilden, die zwar ebenfalls einen z.B. V-förmigen Querschnitt besitzt, aber im Gegensatz zu den Laufrillen 17 verstellbar ist. Daher kann die Schraube 24 nicht nur zur erstmaligen Einstellung der Vorspannung der Kugeln 10,10' usw. verwendet werden, indem die beiden Teile 23a, b in axialer Richtung gegeneinander gezogen werden. Es ist vielmehr auch möglich, jederzeit eine Nachjustierung der Kugelmechanismen 10,10' usw. vorzunehmen. falls sich während des Betriebs ein unerwünschtes Lagerspiel ergeben sollte.
  • Der Vorrichtungsteil nach 4 bringt den besonderen Vorteil mit sich, daß die Montage auf einfache Weise erfolgen kann. Hierzu wird z.B. zuerst der Lagerkörper 8 auf die Spindel 19 aufgeschoben. Danach werden die beiden Teile 23a, b auf den Lagerkörper 8 aufgezogen und zu beiden Seiten der Lagerbohrung(en) 11 angeordnet. Anschließend werden die Kugelmechanismen 10, 10' usw. von außen her so in die Lagerbohrungen 11 eingesetzt, daß die inneren Mitnehmerkugeln 10b usw. in der Führungsnut 20 zu liegen kommen. Abschließend werden die beiden Teile 23a, b mittels der Schraube(n) 24 miteinander verbunden und mit ihren Laufflächen gegen die äußere(n) Kugel(n) 10a verspannt.
  • Weist der Vorrichtungsteil entsprechend 4 in mehreren, parallel zur Längsachse 3 beabstandeten Stellen Kugelmechanismen 10, 10' usw. auf, können entsprechend mehrere Laufringe 23, 23' usw. vorgesehen werden, die jeweils einem oder mehreren Kugelmechanismen zugeordnet sind.
  • 5 zeigt eine Ausführungsform eines Vorrichtungsteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der anstelle der Laufringe 23 nach 4 Laufringe 28 vorgesehen sind, die zwar auch aus axial getrennten Teilen 28a, b bestehen, die durch Spann- und Justierschrauben 29 miteinander verbunden sind, aber keine unmittelbar auf die Kugelmechanismen 10 einwirkenden Laufflächen besitzen. Stattdessen weisen die Teile 28a, b an einander zugewandten Stellen im Bereich des Kugelmechanismus 10 je eine Aussparung auf, die zusammen eine Aufnahmeöffnung 30 zur Aufnahme der aus den Lagerbohrungen 11 nach außen ragenden Teile des Kugelmechanismus bilden. In diese Aufnahmeöffnung 30 ist jeweils beidseitig des Kugelmechanismus 10 je ein um die Längsachse 3 der Spindel 1 erstreckter Führungsring 31a, 31b eingesetzt, an dem die äußere Mitnehmerkugel 10a des Kugelmechanismus 10 geführt ist bzw. abrollt und der beispielsweise aus Stahldraht besteht. In diesem Fall werden daher beim Festziehen der Schrauben 29 die Führungsringe 31a, 31b gegen den Kugelmechanismus 10 gelegt und zu dessen Justierung verwendet. Dadurch ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß nur die Laufringe 31a, 31b aus hochwertigem, gehärtetem Stahl hergestellt werden brauchen, während die Teile 28a, b des Laufrings 28 aus vergleichsweise weichen Materialien und mit größeren Toleranzen hergestellt werden können. Möglich wäre es dabei sogar, die Laufringe 28 einstückig auszubilden und im Bereich des Kugelmechanismus 10 mit Schlitzen zu versehen, um sie dort mittels der Schrauben 29 zu verspannen.
  • Bei der Ausführungsform nach 6 ist wenigstens ein Kugelmechanismus 32 vorgesehen, der aus einer einzigen Kugel 33 besteht. Daher weist ein Hubteil 34 einen Lagerkörper 35 auf, der zumindest im Bereich des Kugelmechanismus 32 einen Wandabschnitt 36 aufweist, der so dünn ist, daß die Mitnehmerkugel 33 einerseits ausreichend tief in die Führungsnut 5 der Spindel 1 ragen kann, andererseits aber auch ausreichend weit über den Wandabschnitt 36 radial nach außen ragt, um mit dem analog zu 5 ausgebildeten Laufring 28 zusammenwirken zu können. Derartige, aus nur je einer Mitnehmerkugel 33 bestehende Kugelmechanismen können auch bei den Vorrichtungen nach 1 bis 5 vorgesehen werden, sofern die Stabilität des vergleichsweise dünnen Wandabschnitts 36 ausreichend ist.
  • 7 zeigt schließlich am Beispiel einer einzigen Spindel 37, daß deren Führungsnut anstelle des in 1 bis 6 gezeigten im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitts 38 auch z.B. einen V-förmigen Querschnitt 39 oder einen sonstwie geformten Querschnitt 40 besitzen kann.
  • Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 8, bei der gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen wie in 2 versehen sind, ist eine in den Lagern 2 gelagerte Spindel 41 von einem z.B. zylindrischen Bauteil 42, vorzugsweise einem die Lager 2 tragenden Gehäuse, umgeben. Die Kugelmechanismen 10, 10' usw. durchragen in diesem Fall die Lagerbohrungen eines im wesentlichen analog zu 2 und 3 ausgebildeten Lagerkörpers 43, der an einer von den Lagern 2 entfernten Stelle mittels Paaren von Kugeln 44, 44' bzw. 44a, 44a' axial verschiebbar, aber undrehbar am Bauteil 42 bzw. relativ zu diesem gelagert ist. Hierzu ist der Lagerkörper 43 an seinem Außenmantel mit entsprechenden Rillen 45 und der Innenmantel des Bauteils 42 mit entsprechenden Rillen 46 versehen, die beide zweckmäßig parallel zur Längsachse 3 verlaufen und jeweils etwa die einen Hälften der Kugeln 44, 44' bzw. 44a, 44a' aufnehmen.
  • Die Spindel 41 ist auf ihrem dem Lagerkörper 43 zugeordneten Abschnitt mit wenigstens einer in ihre äußere Mantelfläche eingearbeiteten, zur Abstützung der Kugelmechanismen 10, 10' usw. bestimmten Führungsnut 47 versehen, die im Gegensatz zu den Führungsnuten 5, 5' und 20 (1 bis 4) einen sinusförmigen Verlauf hat bzw. wenigstens je einen steigenden und fallenden Abschnitt aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei solche Führungsnuten 47 in axialer Richtung parallel zueinander angeordnet, und jeder Führungsnut 47 ist wenigstens ein Kugelmechanismus 10, 10' usw. zugeordnet.
  • In seinem die Kugelmechanismen 10, 10' usw. aufweisenden Wandabschnitt ist der Lagerkörper 43 analog zu 2 und 3 von dem die Laufrillen 17 aufweisenden Laufring 16 umgeben, der seinerseits vollständig vom Bauteil 42 umgeben sein kann.
  • Bei der Ausführungsform nach 8 kann durch Drehen der Spindel 41 relativ zum Bauteil 42 eine durch die Führungsnuten 47 gesteuerte Hin- und Herbewegung des Lagerkörpers 43 herbeigeführt werden, wobei der Lagerkörper 43 gleichzeitig im Bauteil 42 gegen Drehung gesichert ist. Ist dabei jede Führungsnut 47 "endlos", d.h. derart um den ganzen Umfang der Spindel 41 herum erstreckt, daß ihr Endabschnitt in ihren Anfangsabschnitt mündet, kann die Hin- und Herbewegung des Lagerkörpers 43 durch permanentes Drehen der Spindel 41 in derselben Drehrichtung erzeugt werden. Außerdem ist es möglich, die Führungsnuten 47 längs des Umfangs der Spindel 41 mit mehreren sinusförmigen Abschnitten od. dgl. zu versehen, um dadurch den Lagerkörper 43 pro Umdrehung der Spindel 41 mehrere Hübe ausführen zu lassen. Derartige Anordnungen eignen sich z.B. zur Herstellung der Hubbewegungen von Dosierpumpen od. dgl. mit hoher Geschwindigkeit.
  • Bei der Vorrichtung nach 8 ist es alternativ möglich, die Spindel 41 starr, d.h. undrehbar und axial unverschiebbar anzuordnen und stattdessen das Bauteil 42 drehbar und axial unverschiebbar zu lagern bzw. die Hubbewegung des Lagerkörpers 43 durch Drehen des Bauteils 42 relativ zur Spindel 41 herbeizuführen, in welchem Fall sich der Lagerkörper 43 mit dem Bauteil 42 mitdrehen würde. In beiden Fällen kann der Lagerkörper 43 analog zu 1 bis 4 ein Teil eines in 8 nicht näher dargestellten Hubteils sein.
  • Daneben können die beschriebenen Vorrichtungen zahlreichen weiteren Anwendungszwecken zugeführt werden. Bei der Wahl günstiger Steigungen der Führungsnuten 5, 5', 20 und 47, zweckmäßig im Bereich um 45 ° oder mehr, können die beschriebenen Einrichtungen insbesondere auch zur Umwandlung von Hubbewegungen des jeweiligen Hubteils bzw. Lagerkörpers in Drehbewegungen der jeweiligen Spindel dienen.
  • In 9 ist gezeigt, wie die Vorrichtung nach 8 mit einfachen Mitteln in eine Dosierpumpe umgewandelt werden kann. Der Einfachheit halber sind in 9 für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen wie in 8 verwendet. Im Unterschied zu 8 ist die ganze Vorrichtung an einem stationär angeordneten Befestigungsflansch 48 befestigt. Auf der von der Vorrichtung abgewandten Seite des Flansches 48 ist ein topfförmiges, mit seiner offenen Seite dem Flansch 48 zugewandtes Pumpengehäuse 49 befestigt, in das eine hohlzylindrische, zur Spindel 41 koaxiale Buchse 50 eingesetzt ist. An der dem Flansch 48 zugewandten Seite ist der Lagerkörper 43 mit einer koaxialen Verlängerung versehen, die als Kolben 51 ausgebildet ist, der den Flansch 48 ganz und die Buchse 50 teilweise durchragt, wobei der Innendurchmesser der Buchse 50 im wesentlichen dem Außendurchmesser des Kolbens 51 entspricht.
  • Nach 9 dient zur Befestigung der gesamten, anhand der 8 beschriebenen Vorrichtung am Flansch 48 ein die Vorrichtung umgebendes, mittels Axiallagern 52 auf dem Bauteil 42 gelagertes Gehäuse 53, das mittels schematisch angeordneter Schrauben an der vom Pumpengehäuse 49 abgewandten Seite des Flansches 48 starr befestigt ist.
  • Das Pumpengehäuse 49 weist eine Einlaßöffnung 54 und eine Auslaßöffnung 55 für das zu fördernde Medium auf. Die Buchse 50 ist mit zwei radialen, durchgehenden, auf die Einlaßöffnung 54 bzw. die Auslaßöffnung 55 ausgerichteten Kanälen 56, 57 versehen. Schließlich weist der Kolben 51 in seiner äußeren Mantelfläche und an seinem hinteren, vom Lagerkörper 43 entfernten Ende wenigstens zwei Ausnehmungen, vorzugsweise in Form von achsparallelen Nuten 58 und 59 auf, von denen in 9 nur die Nut 58 sichtbar ist. Diese Nuten 58, 59 sind so lang, daß sie die Kanäle 56, 57 während der gesamten axialen Hubbewegung des Kolbens 51 in axialer Richtung überlappen, und grenzen zweckmäßig an die freie Stirnseite des Kolbens 51. Die Länge dieser axialen Hubbewegung, die in 9 dem Abstand des freien Endes des Kolbens 51 von einer zwischen dem Pumpengehäuse 49 und dem freien Ende der Buchse 50 eingesetzten Dichtscheibe 60 entspricht, wird dabei durch die Hin- und Herbewegung des mit dem Kolben 51 gekoppelten Lagerkörpers 43 festgelegt.
  • Wie 9 zeigt, werden der Lagerkörper 43 und der Kolben 51 z.B. bei relativ zum Gehäuse 53 im Stillstand befindlicher Spindel 41 und bei Drehung des Bauteils 42 in Richtung der eingezeichneten Pfeile gedreht und gleichzeitig in axialer Richtung hin- und herbewegt. Dadurch lassen sich beispielsweise die anhand der 10 bis 14 schematisch dargestellten Funktionen realisieren.
  • Bei der Ausführungsform nach 10 ist am Umfang der Spindel 41 wenigstens eine Führungsnut 47 (normalerweise sind mehrere parallele Führungsnuten 47 vorgesehen) ausgebildet, die zwei am Umfang hintereinander liegende, sinusförmige Abschnitte aufweist, so daß ein Kolben 51a pro Umdrehung der Spindel 41 zwei volle Hübe ausführt. Weiter ist vorgesehen, daß eine Einlaßöffnung 54a und eine Auslaßöffnung 55a ebenso wie die beiden Kanäle 56a, 57a einer Buchse 50a paarweise um 90° beabstandet und aufeinander ausgerichtet sind, während Nuten 58a, 59a am Umfang des Kolbens 51a um 180° beabstandet sind. Die relativen Lagen der Ein- und Auslaßöffnungen 54a, 55a bzw. der Kanäle 56a, 57a einerseits und der Nuten 58a, 59a bzw. des Kolbens 51a andererseits sind dabei in folgender Weise aufeinander abgestimmt. Wird der Kolben 51a aufgrund einer Drehung des Bauteils 42 in 9 von rechts nach links bewegt und in 10 z.B. im Gegenuhrzeigersinn gedreht, dann ist die Nut 58a auf den Kanal 57a bzw. die Auslaßöffnung 55a ausgerichtet, während der andere Kanal 56a bzw. die Einlaßöffnung 54a geschlossen ist. Der Kolben 51a verdrängt daher mit seinem freien Ende das zu fördernde, zuvor in den Hohlraum der Buchse 50a eingesaugte Medium und drückt dieses unter allmählicher Verkleinerung des Hohlraums durch die Nut 58a, den Kanal 57a und die Auslaßöffnung 55a in eine Förderleitung. Gleichzeitig wandert die auf den Kanal 57a ausgerichtete Nut 58a aufgrund der Drehung des Kolbens 51a immer mehr von der Eingangsöffnung des Kanals 57a weg in Richtung des Kanals 56a. Im Bereich des in 9 linken Totpunkts des Kolbens 51a wird dieser aufgrund der Sinusform der Führungen 47 mehr gedreht als axial bewegt, so daß die Nut 58a in diesem Bereich vom Kanal 57a auf den Kanal 56a bzw. den Einlaß 54a überwechselt und diese öffnet. Der andere Kanal 57a und der Ausgang 55a sind dann verschlossen, weil die Nut 59a noch einem geschlossenen Abschnitt der Innenwand der Buchse 50a gegenübersteht.
  • Beim nun einsetzenden Rückwärtshub des Kolbens 51a (in 10 von links nach rechts) saugt das freie Kolbenende das zu fördernde Medium aus einem mit der Einlaßöffnung 54a verbundenen Vorrat durch den Kanal 56a und die Nut 58a in den immer größer werdenden Hohlraum der Buchse 50a an. Aufgrund der gleichzeitigen Drehung wandert die Nut 58a aber allmählich am Kanal 56a vorbei, während sich die andere Nut 59a jetzt immer mehr dem Kanal 57a annähert. Im Bereich des in 9 rechten Totpunkts tritt dann die Nut 59a allmählich mit dem Kanal 57a in Verbindung, während gleichzeitig die Nut 58a aus dem Wirkungsbereich des Kanals 56a bzw. der Einlaßöffnung 54a heraustritt. Beim nachfolgenden Vorwärtshub des Kolbens 51a wird daher das angesaugte Medium durch die Nut 59a, den Kanal 57a und die Auslaßöffnung 55a ausgestoßen. Bei der Ausführungsform nach 10 finden bei jeder Drehung des Bauteils 42 bzw. Lagerkörpers 43 zwei volle Hübe des Kolbens 51a statt, in denen jeweils eine dosierte Menge an Medium gefördert wird, die genau dem jeweils maximal frei werdenden Teil des Hohlraums der Buchse 50a entspricht.
  • Alternativ dazu kann die Zahl der Hübe des Kolbens 51 pro Umdrehung des Bauteils 42 aber auch anders gewählt werden, da dies im wesentlichen nur davon abhängt, aus wievielen sinusförmigen, in Umfangsrichtung der Spindel 41 hintereinander angeordneten Abschnitten sich die Führungen 47 zusammensetzen lassen. Nur beispielsweise sind in 11 bis 14 Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen drei, vier, sechs bzw. acht solche Abschnitte vorgesehen sind und daher Kolben 51b, 51c, 51d und 51e pro Umdrehung des Bauteils 42 jeweils drei Hübe (11), vier Hübe (12), sechs Hübe (13) bzw. acht Hübe (14) ausführen. Zur Anpassung an diese Hubzahlen sind zwei Einlaßöffnungen 54b bis 54e und Auslaßöffnungen 55b bis 55e bzw. die zugehörigen Kanäle 56b bis 56e und 57b bis 57e um 180° (11), 135° (12), 150° (13) bzw. 157,5° (14) beabstandet, während die Kolben 51b bis 51e jeweils mit drei, vier, sechs bzw. acht Nuten 61 bis 64 versehen sind, die jeweils gleiche Winkelabstände von 120°, 90°, 60° bzw. 45° voneinander aufweisen. Wie beim Ausführungsbeispiel nach 10 sind dabei die Breiten der Eingänge der Kanäle 56b bis 56e und 57b bis 57e und der Nuten 61 bis 64 in Umfangsrichtung der Kolben 51b bis 51e so aufeinander abgestimmt, daß in deren Totpunktlagen eine Nut in den Bereich eines Kanals 57b bis 57e eintritt, wenn eine mit dem Kanal 56b bis 56e wechselwirkende Nut gerade aus dessen Wirkungsbereich heraustritt bzw. umgekehrt.
  • Die anhand der 9 bis 14 beschriebenen Vorrichtungen bringen den Vorteil mit sich, daß bei hoher Hubzahl pro Umdrehung des Bauteils 42 und ggf. entsprechend kleiner Hublänge von einigen Millimetern (z.B. 14) ein sehr kontinuierlicher, eine nur geringe Welligkeit aufweisender Pumpenstrom erzeugt werden kann.
  • Die Drehung des Bauteils 42 kann beispielsweise dadurch herbeigeführt werden, daß das Gehäuse 53 einen Schlitz aufweist, durch den ein Antriebsriemen geführt ist, der am Umfang des Bauteils 42 anliegt und motorisch angetrieben wird. Alternativ kann als Lagerkörper 43 eine Hülse verwendet werden, die im Gegensatz zu 9 am rechten Ende mit einer Stirnplatte versehen ist. In diesem Fall wird die Spindel 41 starr am Flansch 48 befestigt und hohl ausgebildet, während der Kolben 51 die Spindel 41 durchragt und mit der Stirnplatte des Lagerkörpers 43 verbunden wird. Die aus dem Lagerkörper 43 nach außen ragenden Teile des Kugelmechanismus 10, 10' usw. werden dabei zweckmäßig in axialen Rillen eines gleichzeitig als Laufring ausgebildeten Bauteils 42 geführt, das dort, wo in 9 das rechte Ende der Spindel 41 angeordnet ist, einen Anschluß für einen Motor od. dgl. aufweist.
  • Bei der bisher als am besten empfundenen Ausführungsform der Erfindung (15) ist ein äußerer, hohlzylindrischer Lagerkörper 67 vorgesehen, der gleichzeitig als vorzugsweise ortsfest, d. h. axial unverschiebbar und undrehbar angeordnetes Gehäuse ausgebildet wird. In diesem Lagerkörper 67 ist eine hohlzylindrische oder als Hohlwelle ausgebildete Spindel 68 mit wenigstens einer am äußeren Umfang ausgebildeten, beispielsweise sinusförmigen Führungsnut 69 angeordnet. Dabei ist die Spindel 68 relativ zum Gehäuse bzw. Lagerkörper 67 sowohl drehbar als auch axial verschiebbar gelagert. Zur Kraftübertragung dient analog zu den übrigen Ausführungsbeispielen wenigstens ein Kugelmechanismus 70, der zwischen dem Grund der Führungsnut 69 und einem den Lagerkörper 67 umgebenden Laufring 71 abgestützt ist und vorzugsweise zwei Mitnehmerkugeln 70a, 70b aufweist.
  • Als Drehantrieb für die Spindel 68 dient eine um eine Längsachse 72 drehbare, z.B. mit einem Motor verbundene Welle 73, auf die mittels eines Keils 74 ein Kupplungsstück 75 drehfest aufgekeilt ist. Dabei weist das Kupplungsstück 75 an seinem äußeren Umfang wenigstens eine Rille 76 und die hohle Spindel 68 in ihrem Innenmantel wenigstens eine entsprechende Rille 77 auf. Die Rillen 76, 77 sind analog zu den Rillen 45, 46 (8) vorzugsweise parallel zur Längsachse 72 angeordnet und mit teilweise in sie eingesetzten Kugeln 78 versehen, so daß die Spindel 68 und das Kupplungsstück 75 relativ zueinander undrehbar, aber axial verschiebbar angeordnet sind. Eine relative Drehung der Welle 73 gegenüber dem Lagerkörper 67 hat daher zur Folge, daß die Spindel 68 um die Längsachse 72 gedreht und wegen des am Lagerkörper 67 abgestützten Kugelmechanismus 70 gleichzeitig relativ zum Kupplungsstück 75 und parallel zur Längsachse 72 hin- und herbewegt wird.
  • Die anhand von 15 beschriebene Vorrichtung kann auf einfache Weise zu einer Dosierpumpe ergänzt werden. Dazu wird die Spindel 68 an einem von der Welle 73 entfernten Ende mit einem koaxialen, z.B. entsprechend dem Kolben 51 nach 9 ausgebildeten Kolben 79 verbunden, der in einer am entsprechenden Ende des Lagerkörpers 67 angebrachten Stirnplatte 80 geführt sein kann. Analog zu 9 könnte an der Außenseite der Stirnplatte 80 das Pumpengehäuse 49 befestigt und der Kolben 79 mit zur Steuerung von Ansaug- und Ausstoßtakten bestimmten Nuten versehen sein.
  • Eine den Kugelmechanismus 70 aufnehmende, durchgehende Lagerbohrung 81 im Lagerkörper 67 wird vorzugsweise von einer verschleißfesten, hohlzylindrischen Buchse 82 gebildet, die in eine entsprechende Bohrung im Lagerkörper 67 eingesetzt, z.B. eingeschraubt oder eingeklebt ist und zweckmäßig bündig mit dem Innen- bzw. Außenmantel des Lagerkörpers 67 abschließt. Diese Buchse 82, die entsprechend auch bei den Ausführungsformen nach 1 bis 9 verwendet werden kann, bringt den besonderen Vorteil mit sich, daß der Lagerkörper 67 aus einem mit geringer Qualität hergestellten, wenig verschließfesten und z.B. aus Kunststoff bestehenden Bauteil hergestellt werden kann und nur die Buchse 82, in der die Kugeln 70a, 70b gelagert sind, präzise gefertigt werden und verschleißfest ausgebildet sein muß, wodurch die Gesamtkosten der Vorrichtung erheblich reduziert werden. Im übrigen kann die Spindel 68 dort, wo die Buchse 82 sitzt, eine in die äußere Mantelfläche eingearbeitete Ausnehmung 83 aufweisen, um zu vermeiden, daß die Mantelfläche oder im Bereich der Führungsnut 69 vorhandene Grate an der Buchse 82 schleifen und diese beschädigen können. In axialer Richtung vor und hinter der Ausnehmung 83 sollte die Spindel 68 dagegen mit dem vollen Durchmesser versehen werden, um sie zentrisch und wackelfrei im Lagerkörper 67 zu fuhren.
  • Der Laufring 71 besteht vorzugsweise aus je einem inneren und äußeren Teil 84 bzw. 85, die beide durch zur Längsachse 72 koaxiale, eine Schraubverbindung 86 bildende Gewindeabschnitte axial miteinander verschraubt werden. Dabei sind die Halterringe 84, 85 an ihren den Kugelmechanismen 79 zugewandten Seiten mit Laufflächen versehen, die analog zu den Laufrillen 25 (4) ausgebildete Laufrillen 87 für die jeweils äußere Mitnehmerkugel 70a bilden und daher beim Festziehen der Schraubverbindung 86 die erforderliche Verspannung bzw. Justierung der Kugelmechanismen 70 ermöglichen. Zusätzlich könnte eine nicht dargestellte, quer verlaufende Befestigungsschraube zur Sicherung der jeweiligen relativen Lage der beiden Teile 84, 85 vorgesehen sein.
  • Insbesondere die zuletzt beschriebene Vorrichtung zeichnet sich durch große Einfachheit und geringe Herstellungskosten aus, da nur die Spindel 68 gedreht werden muß, während alle übrigen Teile ortsfest bzw. undrehbar und axial unverschiebbar gehalten werden können. Das schließt natürlich nicht aus, daß der Laufring 67 dennoch zusätzliche relative Axial- oder Drehbewegungen ausführen und insbesondere z.B. in einem seinerseits bewegten System angeordnet sein kann, was entsprechend auch für die übrigen beschriebenen Vorrichtungen zutrifft. Vorteilhaft ist ferner, daß bei Anwendung der Buchsen 82 nur diese, die Spindel 68 und der Laufring 71 aus ausreichend harten Präzisionsteilen bestehen brauchen, wobei die Buchsen 82 und Laufringe 71 aus einfachen Drehteilen bestehen, die keine kritischen Führungsnuten od. dgl. aufweisen und daher preisgünstig herstellbar sind. Die übrigen Teile können nicht nur mit vergleichsweise großen Tolerenzen hergestellt werden, sondern brauchen auch keinen besonderen Festigkeitsansprüchen genügen, d. h. z.B. nicht gehärtet sein. Außerdem brauchen keine zusätzlichen Lager vorgesehen werden, um die einzelnen Teile relativ zueinander bzw. ineinander drehbar und/oder axial verschiebbar zu lagern. Schließlich ist vorteilhaft, daß die Verspannung der Kugelmechanismen mit Hilfe von Laufringen erfolgt, die von den übrigen Teilen funktionell getrennt sind und daher unabhängig von deren Eigenschaften hergestellt werden können.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt, die sich auf vielfache Weise abwandeln lassen. Dies gilt insbesondere für die im Einzelfall vorgesehene Anzahl von Kugelmechanismen, die in vielen verschiedenen Variationen angeordnet werden können. Dabei werden solche Anordnungen bevorzugt, bei denen die Kugelmechanismen, jeweils der Führungsnut folgend, gleichmäßig am Umfang der Spindel verteilt werden, um gleichförmige, symmetrische Belastungen zu erhalten. Außerdem ist es möglich, Kugelmechanismen zu verwenden, die eine Kugel (6), jeweils zwei Kugeln (1 bis 5) oder auch mehr als zwei Kugeln aufweisen, was insbesondere von den zu übertragenden Kräften und den jeweiligen Reibungsverhältnissen abhängt. Weiterhin ist es möglich, Spindeln mit drei oder mehr Führungsnuten vorzusehen und die Spindeln nicht nur an einem Ende, sondern auch an beiden Enden oder auch zusätzlich an dazwischen liegenden Stellen zu lagern. Außerdem ist die beschriebene Vorrichtung nicht auf die Anwendung bestimmter Materialien beschränkt, deren Auswahl im wesentlichen vom erforderlichen Grad der Genauigkeit und von der Größe der zu übertragenden Kräfte erfolgen sollte. Abgesehen davon versteht sich, daß die Lagerkörper 8, 35, 43 und 67 und Laufringe 12, 16, 23, 28 und 71 insbesondere außerhalb derjenigen Bereiche, die für die Kraftübertragung und die Vorspannung der Mitnehmerkugeln bedeutsam sind, auch andere als die in der Zeichnung dargestellte Formen aufweisen können. Weiterhin können die Vorrichtungen nach 1 bis 8 und 15 in anderer Weise, als oben anhand der 9 bis 14 erläutert wurde, zu fertigen Baugruppen wie Dosierpumpen od. dgl. ergänzt werden. Außerdem versteht sich, daß die beschriebenen Merkmale in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen verwendet werden können. Schließlich können die Rillen 45, 46 bzw. 76, 77 bei Bedarf auch anders als dargestellt ausgebildet sein, falls relative Drehungen zwischen den Teilen 42, 43 bzw. 68, 75 erforderlich oder erwünscht sind.
  • Insbesondere bei den Ausführungsformen nach 8 bis 15 wäre es weiter möglich, andere als die dargestellten Kraftübertragungseinrichtungen vorzusehen, vor allem solche, bei denen die Führungsnuten der Spindeln durch in sie ragende Lagerstifte od. dgl. abgetastet werden, so daß die Kugelmechanismen entfallen könnten. Außerdem ist es bei diesen Ausführungsformen möglich, die Nuten in den Außenmänteln der Kolben 51, 79 durch andere Ausnehmungen zu ersetzen oder die Steuerung der Ansaug- und Ausstoßtakte durch andere, die Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen abwechselnd abdeckende bzw. freigebende Elemente zu steuern. Schließlich versteht sich, daß die Pumpwirkung auch durch andere relative Bewegungen der beschriebenen Teile erzielt werden kann, als in den Ausführungsbeispielen konkret beschrieben ist, und die verschiedenen Bauteile in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen vorgesehen werden können.

Claims (16)

  1. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung bzw. umgekehrt, enthaltend eine Spindel (1, 19, 37, 41, 68) mit einer eine Längsachse (3, 72) aufweisenden, äußeren Mantelfläche, in die wenigstens eine Führungsnut (5, 5', 20, 38 bis 40, 47, 69) eingearbeitet ist, einen Lagerkörper (8, 35 ,43, 67) mit einem die Spindel (1, 19, 41 ,68) konzentrisch umgebenden Wandabschnitt (9, 36), wobei die Spindel (1, 19, 37, 41, 68) und der Lagerkörper (8, 35, 43, 67) sowohl drehbar als auch axial verschiebbar relativ zueinander angeordnet sind, und eine Kraftübertragungseinrichtung mit wenigstens einem wenigstens eine Mitnehmerkugel (10a, 10a', 10b, 10b', 33, 70a, 70b) aufweisenden Kugelmechanismus (10, 10', 10'', 32, 70), der in einer durchgehenden Lagerbohrung (11, 81) der Wand (9, 36) so gelagert ist, daß er auf einer Seite in die Führungsnut (5, 5', 20, 38 bis 40, 47, 69) ragt; auf einer entgegengesetzten Seite dagegen nach außen über den Wandabschnitt (9, 36) des Lagerkörpers (8, 35, 43, 67) vorsteht, wobei auf den Lagerkörper (8, 35, 43, 67 ein am Kugelmechanismus (10, 10', 10'', 70) abgestützter und diesen in Richtung der Führungsnut (5, 5', 20, 38 bis 40, 47, 68) vorspannender Laufring (12,16, 23,28,71) aufgezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Bauteil (42) aufweist, das mit dem Lagerkörper (43) derart gekoppelt ist, daß das Bauteil (42) und der Lagerkörper (43) relative axiale Bewegungen, aber keine wesentlichen relativen Drehbewegungen ausführen können.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kraftübertragungseinrichtung (10, 10', 10'', 70) aus wenigstens zwei Kugeln (10a, 10a', 10b, 10b', 70a, 70b) besteht, die hintereinander und mit Stoß in der zugeordneten Lagerbohrung (11) so angeordnet sind, daß eine der Kugeln (10, b, 10b', 70b) teilweise in die Führungsnut (5, 5', 20, 38 bis 40, 47, 68) ragt, während eine andere Kugel (10a, 10a', 70a) teilweise nach außen über den Wandabschnitt (9, 36) vorsteht und am Laufring (12, 16, 23, 28, 71) anliegt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Mantelfläche der Spindel (19) mehrere Führungsnuten (20, 47) eingearbeitet sind und jeder Führungsnut (20 ,21, 47) wenigstens eine Kraftübertragungseinrichtung zugeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring (12,16) aus einer zusammenhängenden Hülse mit einem Innenmantel besteht, in den wenigstens eine quer zur Hülsenachse angeordnete Laufrille (25) für wenigstens eine Kugel (10a, 10a') eingearbeitet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring (23, 28, 71) aus wenigstens zwei durch ein Spannmittel (24, 29, 85) axial gegeneinander verspannbaren, zur Einstellung des Lagerspiels der Kugel(n) (10a, 10a', 10b, 10b', 33, 70a, 70b) bestimmten Teilen (23a, b; 28a, b; 84, 85) besteht.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Laufringe (23, 28, 71) vorgesehen sind, denen wenigstens je ein Kugelmechanismus (10, 10', 10'') zugeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet; daß die beiden Teile (23a, b; 28a, b; 84, 85) mit auf den Kugelmechanismus (10, 10', 10'', 70) einwirkenden Laufflächen versehen sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil (28a, b) des Laufrings (28) an seiner inneren Seite mit einer Aussparung versehen ist, in der wenigstens ein auf den Kugelmechanismus (10,32) einwirkender Führungsring (31a, b) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Lagerbohrungen) (81) des Lagerkörpers (67) eine verschleißfeste Buchse (82) eingesetzt ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (5, 5', 20, 47, 69) schraubenlinien- oder sinusförmig ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Umwandlung von Drehbewegungen in axiale Hin- und Herbewegungen des Lagerkörpers (43) eingerichtet ist und dazu die Spindel (41) undrehbar und axial unverschiebbar in einem Gestell, Gehäuse (53) od. dgl. gelagert ist, während das Bauteil (42) mit einem Drehantrieb gekoppelt ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (43) zur Bildung einer Dosierpumpe mit einem zur Steuerung von Ansaug- und Ausstoßtakten bestimmten Kolben (51, 51a bis 51e) verbunden ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben 51, 51a bis 51e) in einem einen Einlaß (54, 54a bis 54e) und einen Auslaß (55, 55a bis 55e) aufweisenden Pumpengehäuse (49) abgedichtet gelagert und mit die Freigabe bzw. das Verschließen der Einlässe (54, 54a bis 54e) und Auslässe (55, 55a bis 55e) steuernden, achsparallelen Nuten (58, 58a, 59, 59a, 61 bis 64) versehen ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Bestandteil einer Pumpe bildet, wobei die Pumpe mit einem Pumpengehäuse (49) versehen ist, das wenigstens je eine Einlaß- und Auslaßöffnung (5454e, 5555e) aufweist, mit einer im Pumpengehäuse (49) relativ zu diesem hin- und herschiebbar gelagerten, zur Durchführung von Ansaug- und Ausstoßtakten eingerichteten Kolben (51, 79), mit einer Spindel (41, 68), die eine Mantelfläche aufweist, in die wenigstens eine, wenigstens einen steigenden und fallenden Abschnitt aufweisende, endlose Führungsnut (47, 69) eingearbeitet ist, mit einem die Spindel (41, 68) konzentrisch umgebenden Lagerkörper (43, 67), wobei die Spindel (41, 68) und der Lagerkörper (43, 67) relativ zueinander sowohl drehbar als auch axial verschiebbar angeordnet sind, und mit einer Kraftübertragungseinrichtung, die wenigstens einen Mitnehmermechanismus (10, 10' ,10''; 70) mit wenigstens einem, in die Führungsnut (47, 69) ragenden und mit dem Lagerkörper (43, 67) gekoppelten Mitnehmerelement (10a, b; 10a', b'; 70a, b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (51, 79) auch zur Steuerung der Öffnungs- und Schließperioden der Einlaß- und Auslaßöffnungen (5454e; 5555e) eingerichtet und dazu relativ zum Pumpengehäuse (49) drehbar gelagert ist und daß der Antrieb des Kolbens (51, 79) durch die Vorrichtung erfolgt.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (47, 69) mehrere, abwechselnd aufeinander folgende, steigende und fallende Abschnitte derart aufweist, daß der Kolben (51, 79) pro Umdrehung der Spindel (41, 68) oder des Lagerkörpers (43, 67) eine Mehrzahl von hin- und hergehenden Pumpenhüben ausführt, und daß die Zahl und die Lage der Einlaß- und Auslaßöffnungen (5454e; 5555e) und die Drehung des Kolbens (51,79) so aufeinander abgestimmt sind, daß jeder hin- und hergehende Hub
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (51, 79) in seine Mantelfläche eingearbeitete, zur Steuerung der Öffnungs- und Schließperioden mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen (5454e; 5555e) zusammenwirkende Ausnehmungen (58, 59, 6164) aufweist.
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