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Schraubengetriebe Die Erfindung bezieht sich auf Schraubengetriebe
für Kraftübertragucig durch rollende Reibung. Es ist bekannt, bei derartigen Schraubengetrieben
die Windungen der Schraube mit einer Reihe von Kugeln anzufüllen und die Last auf
die Schnecke durch rollende Reibung zu übertragen. Die Kugelreibe in den Gewindegängen
der ein-oder mehrgängigen Schraube @cird dabei in gleicher Richtung rollend weiterbewegt.
Am Ende des Gewindeganges Ni erden die dort anlangenden Kugeln beispielsweise in
ein weiteres, gegenläufiges Gewinde geführt, das innerhalb, gegebenenfalls auch
außerhalb des eigentlichen Arbeitsgelindesausschließlich zur Riickführung der Kugeln
dient und am Anfang und am Ende in das Arbeitsgewinde mündet. Die Kugeln bilden
also eine endlose Reihe und werden nach Durchlaufen des Arbeitsge\\-iii(les in (lern
zweiten Gewinde wieder an den Ausgangspunkt zurückgeführt. Durch die Kotwendigkeit
eines zweiten Rückführungsgewindes wird zwangsläufig der Aufbau von Schraubengetrieben
bekannter Art verhältnismäßig kompliziert, und darüber hinaus werden, wenn beispielsweise
das Rückführungsgewinde innerhalb des Arheitsge-,vindes angeordnet ist, die Schnecken
im Querschnitt geschwächt und müssen zwangsläufig größer gehalten werden. Weiterhin
ist es eine Eigenart von Schraubengetrieben bekannter -Art, daß nur die Schraube
Träger der Kugelreihe sein kann. Das Anwendungsgebiet solcher Konstruktionen ist
daher verhältnismäßig beschränkt, und es lassen sich Getriebe für große Belastungen
verhältnismäßig schwierig herstellen. Andere bekannte Ausführungen, bei denen die
-Mittel zur rollenden Reibung
an der Schnecke angeordnet sind,
ebenso wie Käfigsysteme, liegen von der Erfindung noch weiter ab.
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Die Erfindung benutzt die Anordnung einer bekannten endlosen Kugelreihe,
deren Arbeitsteil unter dem Einfluß der Belastung in dem Gewindegang oder den Gewindegängen
der Schraube in gleicher Richtung weiterbewegt wird und an die sich der unbelastete
Teil der Kugelreihe, der die Rückführung darstellt, anschließt.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, eine Schrauben- und Mutternanordnung
zu schaffen, die vorzugsweise mit einem Flachgewinde ausgestattet ist, so daß innerhalb
jedes Einzelgewindes zwischen Schraube und Mutter zwei gleichartige Lagerflanken
ausgebildet werden, von denen bei Belastung der Schraube bzw. der Mutter eine Flanke
die belastete ist, so daß die zwischen dieser Schraubenflanke und der entsprechenden
Mutternflanke angeordnete Kugelreihe die Arbeitsreihe bildet. Zwischen der anderen
Flanke desselben Gewindeganges und der entsprechenden Mutternflanke ist ein so großer
Abstand vorgesehen, daß eine Kugel oder Kugeln der gleichen Art darin Platz finden,
ohne belastet zu werden. Es liegen also nach der Erfindung beiderseits der Flanken
jedes Gewindeganges an der Schraube Kugelreihen, die beiderseits von zwei Stegen
des Mutterngewindes umfaßt werden. Am Ende der Arbeitsreihe ist nun nach der Erfindung
eine Rückführung in Form eines Ablenkers angeordnet, der jede einzelne am Gewindeende
anlangende Kugel zwangsläufig in das Gewinde umlenkt, das in dem gleichen Gang zwischen
der Gegenflanke des Gewindes und der entsprechenden Flanke des Mutterngewindes gebildet
wird.
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Nach der Erfindung ist also kein besonderes Gewinde, welches nur der
Überführung dient, vorgesehen. Vielmehr wird durch Veränderung der natürlichen baulichen
Eigenschaften von Schraubengetrieben mit Flachgewinde und deren Verhalten bei Belastung
eine Rückführung längs der jeweils unbelasteten Gewindeflanken erreicht. Die Erfindung
ist also eine Schraube bzw.. Mutter, deren Gänge mit belasteten Kugeln angefüllt
sind, die eine Kraft durch rollende Reibung übertragen und die mit rückgeführten
unbelasteten Kugeln eine endlose Reihe bilden, derart, daß die belastete Kugelreihe
auf derselben Flanke aller Gewindegänge gelagert ist, die andere dieser Gewindegänge
mit den benachbarten Enden der unbelasteten Gegenflanken der Schraubengänge so verbunden
sind, daß jede am belasteten Flankenende anlangende Kugel durch die nachfolgenden
Kugeln in die unbelastete Kugelreihe der Gegenflanke bewegt wird. Diese Überführung
der Kugeln aus der belasteten Reihe in die unbelastete wird durch ein Formstück,
den Ablenker, vorgenommen. Die Erfindung verzichtet auf alle bisher vorgeschlagenen
Sonderbauarten und geht vielmehr zur üblichen Bauart von Kraftschrauben mit Flachgewinde
zurück.
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Durch entsprechend gewählte Steigung, die im Verhältnis zur Breite
des Steges sehr groß ist, gelingt es, beiderseits des Steges Kugelreihen einzubringen,
und es wird die besonders einfache Lösung der gestellten Aufgabe erreicht, die Rückführung
der Kugelreihe zum Ausgangspunkt des oder der Arbeitsgewinde ohne zusätzliche Bauteile
in einfachster und mechanisch kräftigster Ausführung darzustellen.
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Bezüglich der Ausbildung von Schraube und Mutter sind nach der Erfindung
keinerlei Beschränkungen gegeben, solange jeder Gewindegang zwei gleichwertige Flanken,
die zur Übertragung der Belastung durch rollende Reibung geeignet sind, enthält.
Die Größe der Kugeln ist ebenso wie die Größe von Schraube und Mutter von der zu
übertragenden Kraft abhängig und kann in weitesten Grenzen variiert werden. Es ist
nicht erforderlich, daß alle Kugeln gleich groß sind. Es kann unter Umständen zweckmäßig
sein, in regelmäßigem oder auch unregelmäßigem Abstand Kugeln in geringerer Größe
in die endlose Reihe einzuordnen, so daß dadurch eine käfigartige Wirkung erreicht
wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einigen beispielsweisen Ausführungsformen
dargestellt. Fig. i zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Schraubengetriebes nach
der Erfindung im Schnitt; Fig.2 zeigt eine Abwicklung eines Gewindes; Fig. 3 und
4 zeigen in schematischer Darstellung zwei verschiedene Ausführungsformen von Schraubengetrieben
nach der Erfindung; Fig. 5 zeigt eine Ansicht des Schraubengetriebes mit geschnittener
Mutter; Fig. 6 ist eine Abwicklung einer Weiterentwicklung der Erfindung; Fig. 7
verdeutlicht eine Ausführungsform in Abwicklung, bei der sich Kugeln von zwei verschiedenen'
Durchmessern abwechseln.
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Man erkennt in Fig. i eine Mutter i, in welcher eine angetriebene
Schraube 2 angeordnet ist. Das Gewinde in der Mutter wird in der Hauptsache durch
die entsprechend der Steigung gewundenen Stege 3 ausgebildet. Die Steigung ist derart
gewählt, daß der Steg 4 der Schraube 2 mit den beiden Kugelreihen 5 und 6 zwischen
den Stegen 3 und 7 der Mutter Platz findet. Darüber hinaus ist ein geringes Spiel
vorgesehen, so daß bei Belastung der Schraube in Richtung des Pfeiles A die Kugelreihe
5 zwischen den Stegen 3 und 4 belastet wird, während die Kugelreihe 6 zwischen den
Stegen 4 und 7 sich frei in Richtung des Gewindes bewegen kann. Bei umgekehrter
Belastung in Richtung des Pfeiles B wird entsprechend die Kugelreihe 6 zwischen
den Stegen 4 und 7 belastet, während die Kugelreihe 5 zwischen den Stegen 3 und
4 frei ist. Am Ende des Gewindes erkennt man den Ablenker 8, der jede am Ende der
Arbeitsreihe anlangende Kugel in die unbelastete Kugelreihe unter dem Druck der
nachfolgenden Arbeitskugel überführt. In Fig. 2 ist dieses Abrollen in der Abwicklung
dargestellt. Man erkennt deutlich, daß die eine Kugelreihe 5 beiderseits an den
Flanken von Schraube 4 und Mutter 3 anliegt und die belastete
Kugelreihe
bildet. Die Kugeln dieser Reihe übertragen die Kräfte von der Schraube auf die Mutter
bzw. umgekehrt. Am Ende des Gewindes werden die Kugeln durch Ablenker 8 in die unbelastete
Zone 6 übergeführt, bei der deutlich das Spiel zwischen Kugel und Flanke zu erkennen
ist. Bei Belastung in umgekehrter Richtung würde entsprechend Kugelreihe 6 die belastete
sein, während Kugelreihe 5 unbelastet zurückgeführt wird.
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In den schematischen Darstellungen der Fig.3 und 4 sind zwei weitere
Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. In Fig. 3 ist eine Mutter i von besonderer
Länge zu erkennen, in die eine Schraube 2 teleskopartig ein- bzw. ausgeschraubt
werden kann. In diesem Fall ist das Gewinde der Schraube 2 verhältnismäßig kurz
gehalten und besteht nur aus einigen Gängen, während die Mutter sehr lang ist. Eine
Anwendung für ein Schraubengetriebe dieser Art ist z. B. bei einem Wagenheber denkbar.
Es ist zu ersehen, daß die Ablenker bei dieser Sonderform auf der Schraube liegen
müssen und daß die endlose Kugelreihe auf der Schraube abrollt, durch die daran
befestigten Ablenker in die unbelasteten Gänge übergeführt wird und mit der Schraube
durch die lange Mutter hindurchgeschraubt wird. Bei dieser Ausführung sind gewisse
Bedingungen an die Abmessung der Mutter und der Schraube gestellt. Bei der Ausführung
nach Fig.4 kann das Längenverhältnis von Schraube 2 zu Mutter i beliebig sein. Die
Schraube oder Spindel kann grundsätzlich jede Länge haben, und die Ablenker sind
hierbei in der Mutter angeordnet, so daß diese mit den Kugeln Tiber die ganze Länge
der Schraube bewegt werden kann.
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In Fig. 5 ist im vergrößerten Maßstab ein Schraubengetriebe nach Fig.
4 dargestellt. Man erkennt die kurze geschnittene Mutter i und die lange Schraube
2. Einer der Ablenker 8 ist an einem Ende der Mutter i in gestrichelten Linien angedeutet.
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Die in Fig.6 dargestellte Abwicklung läßt erkennen, daß es nach der
Erfindung möglich ist, die endlose Kugelreihe einer Schraube und Mutter in mehrere
in sich geschlossene Kreisläufe aufzuteilen, und daß hierbei die Anzahl der Ablenker
entsprechend vergrößert werden muß. In der Abwicklung nach Fig. 7 ist eine Ausführungsform
nach der Erfindung dargestellt, bei der sich Kugeln von zwei verschiedenen Durchmessern
abwechseln. Die größeren Kugeln sind hierbei als Kreise, die kleineren voll dargestellt.
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Ein Schraubengetriebe nach der Erfindung erlaubt ungemein viele praktische
Anwendungen, da Durchmesser und Länge von Schraube und Mutter, Größe der Kugeln
und Zahl der Ablenker in weiten Grenzen dem Verwendungszweck angepaßt werden können.