DE8423027U1

DE8423027U1 - Rollenwälzgewindetrieb

Info

Publication number: DE8423027U1
Application number: DE19848423027
Authority: DE
Original assignee: Paul Forkardt GmbH and Co KG
Current assignee: Forkardt Deutschland GmbH
Priority date: 1984-08-02
Filing date: 1984-08-02
Publication date: 1985-11-28

Description

DIPL-ING. H. MARSCH«,«. 4000 Düsseldorf ι DIPL.-ING. K. SPARING «ΒτπΕί,βτΗΛββΒ iza

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PATENTANWÄLTE TBLEX 808 2042 SPROD

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Paul Forkardt GmbK & Co. KG
Heinrich-Hertz-Str. 7

4006 Erkrath-Unterfeldhaus 1025

Rollenwälzgewindetrieb

Die Erfindung betrifft einen Rollenwälzgewindetrieb mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen. In einem undatierten Prospekt "SKF TRANSROL" der Firma La Technique Integrale, F 73003 Chambery, sind zwei unterschiedliche Typen von Rollenwälzgewindetrieben beschrieben und dargestellt. Die erste Bauart mit der Bezeichnung TRANSROL SR, auch "Satelliten-Rollen-Spindel" genannt, besteht aus einer Spindel mit einem mehrgängigen Außengewinde, einer Mutter mit Innengewinde gleicher Gangzahl und gleichen Windungssinnes wie der des Spindelgewindes, und ebenfalls mit Gewinde versehenen, eingängigen Rollen. Die Rollen sind an ihren Enden ritzeiförmig ausgebildet und kämmen in der Innenverzahnung entsprechender, in die Mutterenden eingesetzter Ringe. Ferner weisen die Rollen an ihren freien Enden jenseits der Verzahnungen Zapfen auf, die in Lagerbohrungen von Führungsringen laufen. Bei einei Relativdrehung zwischen Spindel und Mutter erfolgt auch eine relative Axialverschiebung, wobei diese Axialverschiebung pro Umlauf umso größer ist, je steiler die Gewinde sind. Bei gegegebenen Radialabmessungen ist die Variationsbreite der pro Umlauf erzielbaren Axialverschiebung (übersetzungsverhältnis) nach oben und unten begrenzt.

Die zweite Bauart mit der Bezeichnung TRANSROL SV besteht aus einer Spindel mit einem Außengewinde, einer Mutter mit Innengewinde gleicher Gangzahl und gleichen Windungssinnes wie die

des Spindelgewindes, und zwischen beiden angeordneten Rollen, die Radialrillen ohne Steigung aufweisen. Da demgemäß bei Relativdrehung zwischen Spindel und Mutter die Rollen eine Axialverlagerung erfahren, ist an einer Stelle des Mutter-lnnenumfangs das Gewinde ausgespart, und die Rollen werden an dieser Stelle mittels einer Führungskulisse wieder in ihre Ausgangsposition zurückverlagert.

Hinsichtlich der möglichen Übersetzungsverhältnisse gilt das zu dem Typ SR oben Ausgeführte entsprechend.

Aufgabe der Erfindung ist es, einerseits die Variationsbreite des Übersetzungsverhältnisses zu vergrößern, insbesondere nach unten (das heißt, daß einer Relativdrehung zwischen Spindel und Mutter eine sehr geringe Axialverlagerung entspricht), ohne daß man zu extremen Abmessungen bezüglich der Rollendurchmesser oder der Rillenbreite der Rollengewinde Zuflucht nehmen muß, andererseits, für ein vorgesehenes übersetzungsverhältnis Rollen-Durchmesser und Rillenbreite der Rollengewinde im Sinne einer wirtschaftlichen Herstellbarkeit und bezüglich der Erzielung einer hohen Tragfähigkeit optimieren zu können.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Wie oben erwähnt, weisen die bekannten Rollenwälzgewindetriebe bei Spindel und Mutter Gewinde gleicher Gangzahl und gleichen Windungssinnes auf, und man erkennt auf den ersten Blick, wie und warum eine solche Anordnung funktionsfähig ist. Es ist jedoch keineswegs auf den ersten Blick einleuchtend, daß eine Anordnung auch dann noch funktionsfähig sein kann, wenn sich die Gangzahlen und/oder die Windungssinne bei Spindel und Mutter unterscheiden. Anhand der beigefügten Zeichnungen soll dies näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Radialschnitt durch einen Rollenwälzgewindetrieb,

Fig. 2 ist ein Nomogramm zur Erläuterung der Wirkungsweise,

Fig. 3 ist ein vergrößerter Ausschnitt

aus Fig. 2,
Fig. 4 zeigt in Teilaxialansicht einen

Wälzgewindetrieb gemäß der Erfindung, und Fig. 5 zeigt eine Alternative zu Fig. 4.

In der nachfolgenden Erläuterung wird zur Vereinfachung davon ausgegangen, daß der Trieb prinzipiell den Aufbau des eingangs erörterten Rollenwälzgewindetriebes TRANSROL SR aufweist; der Fachmann kann erkennen, daß die Erfindung in gleicher Weise auch bei dem Typ SV anwendbar sein kann.

Fig. 1 läßt die Spindel 10, die Mutter 12 und acht Satellitenrollen 14 erkennen, wobei jeweils die Flankendurchmesser d₁ der Spindel, d~ der Rollen und d, der Mutter eingezeichnet sind. Die Gangzahl des Spindelgewindes wird analog mit n₁, die der Rollen mit n, und die der Mutter mit n, bezeichnet. Der Einfachheit halber wird n_ = 1 angenommen. Im allgemeinen ist es nicht zulässig, daß die Rollen sich im Betrieb relativ zur Mutter axial verlagern (im Einzelfall kann es aber zulässig sein) ; deshalb ergibt sich wegen d-TT", = d, 3Γ :

n₃ = d₃/d₂ (1)

Für den Flankendurchmesser der Spindel gilt natürlich d₁ = d₃ - 2d₂. (2)

Wenn die Steigung des Rollengewindes mit h„ bezeichnet wird, ergeben sich die Steigungen für Spindel- und Muttergewinde aus den Beziehungen

Spindelgewinde H.. = n.h- (3)

Mutterngewinde H₃ = n₃h_ (4)

Bei vorgegebenen Flankendurchmesser d₃ der Mutter sind wegen Gleichung (1) nur solche Flankendurchmesser d₂ der Rollen zulässig, bei denen sich ein ganzzahliges n- ergibt. Mit vorgegebenem n₃ ist dann auch wegen (4) die Steigung ü, des Mutterngewindes festgelegt.

Für die Spindelgewindesteigung H₁ hingegen steht eine Reihe möglicher Werte zur Verfügung, nämlich gemäß (3) ganzzahlige Vielfache von h₂ mit n.. = -η , ..., -2, -1, 0, 1, 2, ..., ... η , wobei η , η praktische Grenzwerte

y ^y sind. Das negative Vorzeichen soll dabei eine Umkehrung des Windungssinnes gegenüber dem Mutterngewinde symbolisieren.

Die dann vorliegenden Verhältnisse für einen negativen Wert von n.. sind in Fig. 2 und 3 dargestellt.

Fig. 2 zeigt eine der Rollen 14, weitgehend schematisiert, und eine Abwicklung einer Zylinderprojektion, von der Spindelachse aus, in die Mantelebene des Mutterflankendurchmessers, wobei die Linien L₁ die Gewinderillen der Mutter und die Linien L„ die Gewinderillen der Spindel symbolisieren.

Die Punkte P symbolisieren die Stellen, an denen ein Wirkeingriff zwischen einer Rolle und dem Muttergewinde möglich ist, und die kleinen Kreise K symbolisieren die Stellen, an denen ein Wirkeingriff zwischen einer Rolle und dem Spindelgewinde möglich ist.

Bei den bekannten Wälzgewindetrieben würden die Linien L- parallel zu den Linien L₁ und genau mittig zwischen diesen verlaufen, und an jeder Stelle des Umfangs könnte eine Rolle angeordnet sein. Anders liegen die Verhältnisse bei dem erfindungsgemäßen. Trieb; man kann der Fig. 2 entnehmen, daß nur ganz bestimmte Abstände c zwischen in ümfangsrichtung aufeinanderfolgenden Rollen zulässig sind, und es ist zu zeigen, daß es für jeden Wert von η eine ganze Zahl w von maximal zulässigen Rollen mit Gangzahl 1 und Steigung h gibt. Der Abstand c ist in Fig. 2, wie oben erläutert, wieder die Projektion in die abgewickelt dargestellte Mantelfläche des Mutternflankendurchmessers.

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Bei der folgenden Betrachrung wird auf die beiden Dreiecke QRS und QRT bezuggenommen, die in Fig. 3 noch einmal vergrößert herausgezeichnet sind. Mit U₃ als dem Flankenumfang des Mutterngewindes gilt:

tan	^ß2	= ^H1	h₂	= ⁿi	^h2	(5)
		^U3	tan B₂ tiert	ⁿ3	^d2 ^"
tan	^ß1	= ^H3	= η /η	= ⁿ3	^h2 '
	ι	^U3	ⁿ3		(6)
^cn ⁼ esul	b	ah₂		(7)
b/a	tan	^ß1
		(8)

Da außerdem a+b = 1 gilt, erhält man

b = n-/n_+n-, und aus der Bedingung (9) wbh₂ = H₁ = η ..h- folgt
w = "₃ ⁺ O₁ · (10)

Der Winkelabstand der Rollen voneinander beträgt dann mindestens 360°/w, aber es braucht natürlich nicht jede dieser möglichen Rollenpositionen tatsächlich mit einer Rolle besetzt zu sein.

Die Übersetzungsverhältnisse zwischen Relativdrehwinkel und Axialverlagerung hängen nun offensichtlich von der algebraischen Summe der Steigungen H. und H- ab und sind innerhalb weiter Grenzeb wählbar.

Während bei den bekannten Rollenwälzgewindetrieben die Füh-

rungsringe dazu dienen zu verhindern, daß die einzelnen Rollen sich im Betrieb in Umfangsrichtung und zugleich axial verlagern, ist eine solche Verlagerung bei dem erfindungsgemäßen Trieb so nicht möglich, weil die Rollen eben nur an ganz bestimmten Stellen des Umfangs richtig arbeiten können. Diese

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Tatsache kann man sich aber in anderer Weise zusätzlich zunutze machen.

Wegen der unvermeidlichen Fertigungstoleranzen besteht bei RoIlenwälζgewindetrieben im montierten Zustand ein gewisses, wenn auch meist sehr geringes Spiel zwischen allen beweglichen Teilen. Um die Anordnung spielfrei zu machen, kann man z.B. zwei Muttern gegeneinander längs der Spindel verspannt zusammenschalten. Die Erfindung ermöglicht dieses Spiälfreimachen auf einfache und kostengünstige Weise, indem die Rollen in ümfangsrichtung gegeneinander verspannt werden, so daß die Wirkberührungslinien mit den Gewinden von Spindel und Mutter unter Druck gesetzt werden.

Fig. 4 zeigt eine erste Variante; der Umfangsabstand der Lagerbohrungen jeweils aufeinanderfolgender Rollen ist abwechselnd kleiner (B₄) und größer (ß_) als der Nennabstand, wobei die Abweichung von der richtigen Winkellage die Rollen in Ümfangsrichtung nur geringfügig zu belasten braucht.

Fig. 5 zeigt, wie dasselbe Ergebnis dadurch erzielt werden kann, daß die jeweils benachbarten Rollen mittels Federklammern 20 voneinander gespreizt werden. Die Reibung in den Lagerstellen ist dabei dadurch verringert, daß jedes Rollenende mit einem kleinen Nadellager 22 bestückt ist.

Claims

Λ -· »a· ***** ·ΙΙ Μ »I « DIPL-ING, H. MARSCH™-™ 4ooo Düsseldorf ι DIPL.-ING. K. SPARING "^J««" 128 DIPL-PHYS. DH. W. H. ROCLL telefon <o2 id β7ΐ084 PATENTANWÄLTE TBtBX 838 2542 SPBO D SEOBL. TSBTKSTBB »»IM BUBOPllBCnif PATBIfTlMT Paul Forkardt GmbH & Co-KG Heinrich-Hertz-Str. 7 4006 Erkrath-Unterfeldhaus 1025 Ansprüche

1. Rollenwälzgewindetrieb mit einer Spindel, die Umfangsrillen vorgegebener Steigung aufweist, mit einer Mutter, die Innenumfangsrillen vorgegebener Steigung aufweist, wobei mindestens eine der Spindel/Mutterste i^ungen von Null verschieden ist, und mit zwischen beiden Sätzen von Rillen angeordneten, sich abwälzenden Rollen, die ebenfalls Umfangsrillen vorgegebener Steigung und vorgegebenen Rillenabstands aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillengangzahl (n.. , n_) und/odei der Rillenwindungssinn von Spindel (10) und Mutter (12) verschieden sind.

2. Rollenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Rollen (14) nominell 360°/w oder ein ganzzahliges Vielfaches davon beträgt, wobei w gleich der Summe (n.+n₃) der Gangzahlen von Spindel und Mutter ist.

3. Rollenwälzgewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsabstanc¹ zwischen benachbarten Rollen

(14) durch Führungsteile (20), welche senkrecht zu den Rollenachsen einwirkende Kräfte auf die Rollen ausüben, gegenüber dem nominellen Umfangsabstand unter Verringerung des Spiels zwischen Rollen (14), Spindel und Mutter, verkleinert oder vergrößert ist.

4. Rollenwälzgewindetrieb nach Anspruch 3, gekennzeichnetdurch zwischen benachbarten Rollen (14) wirkende: Zug- oder Druckfedern (20).

5. Rollenwälzgewindetrieb nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Führungsringe, in denen Endzapfen der Rollen (14) gelagert sind, wobei die Lagerzentren der Ringe abwechselnd gegenüber dem nominellen ümfangsabstand vergrößert bzw. verkleinert sind.

6. Rollenwälzgewindetrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rollenende mit einem Wälzlager (22) bestückt ist, an dessen Außenring die Kräfte angreifen.