DE852325C

DE852325C - Kugelmutter fuer Schraubengetriebe

Info

Publication number: DE852325C
Application number: DEP1986A
Authority: DE
Inventors: Harry Hawkins
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1948-02-27
Filing date: 1949-02-25
Publication date: 1952-10-13
Also published as: GB657278A; FR981753A; US2581482A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schraubengetriebe zur Umformung einer rotierenden in eine geradlinige Bewegung, bei denen die Schraubenspindel und die Mutter mit schraubenförmigen Nuten versehen sind, in denen Kugeln zirkulieren.

Getrie?>e dieser Art sind jetzt bei einigen Winden, Lenkgetrieben und Pressen usw. in Anwendung, wo die hohen Kosten der maschinellen Herstellung der Spindel und Kugelmutter ihre Anwendung nicht verbieten, sie sind aber nicht allgemein verwendet worden und haben die gewöhnlichen Schraubengetriebe nicht zu ersetzen vermocht.

Die Hauptaufgabe der Erfindung ist die Senkung der Kosten derartiger Schraubengetriebe. Die Lösung besteht im wesentlichen darin, daß zwei kongruente Mutterhälften aus Blech gepreßt werden, die zur Bildung der vollständigen Mutter aufeinandergelegt und miteinander vereinigt werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. ι ist eine teilweise geschnittene Ansicht der Mutter;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Mutter'hälfte in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die vereinigten Mutter-hälften nach Linie 3-3 der Fig. 2 und die Schraubenspindel mit den eingelagerten Kugeln; Fig. 4 ist ein radialer Schnitt. durch einen Gewindegang der Fig. 3 mit eingelagerter Kugel in größerem Maßstabe;

Fig. 5 ist ein Schaubild einer Mutterhälfte mit der Ablenkzunge zur Rückführung der Kugeln; Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine Mutterhälfte mit zwei getrennten Sätzen von Schraubennuten für eine Schraubenwinde.

Die erfindungsgemäß aus zwei gepreßten Hälften zusammengesetzte Mutter 1 ist verwendbar für eine gewöhnliche Schraubenspindel 2 mit sohraubenförmigen Nuten nach Fig. 3.

Zur Herstellung der Kugelmutter aus zwei Hälften werden in zwei gleiche Metallbleche 3 und 4 schraubenförmige Nuten 8 bzw. 15 eingepreßt, die zusammen mit den schraubenförmigen Nuten der Spindel 2 den Gewindegang für die Kugeln bilden, ferner Nuten 10 bzw.. 17, die zusammen den Rückführungskanal für die Kugeln bilden. Die Form der Bleche und Nuten ist gleich. Da beim Zusammenbau der Mutterhälften 3, 4 eine derselben umgewendet werden muß, müssen etwaige Ansätze an der Mutter, durch die sie auf ein Maschinenelement oder eine Last einwirken soll, an entgegengesetzten Enden der Mutterhälften gelegen sein.

Bei der Herstellung der Mutter wird in das ebene Metallblech zunächst ein halbzylindrischer Teil 5 gepreßt, der eine Lagerhälfte für die Schraubenspindel bildet und zwei Flansche 6 und 7 aufweist, die in der Ebene der Kanten des Halbzylinders liegen (Fig. 2). Die Flansche vergrößern die Steifheit der Mutter ι und dienen zur Verbindung der Mutterhälften miteinander. In die Mutter wird sodann eine Reihe von Nuten 8 eingepreßt, deren Tiefe nur wenig kleiner ist als der halbe Durchmesser einer Kugel 11, und deren Steigungswinkel und Ganghöhe mit denen der Schraubennuten der Spindel 2 übereinstimmt. Diese Nuten 8 bilden eine Hälfte der Schraubennut der vollständigen Mutter 1.

Aus der Wand des zylindrischen Teiles 5 wird

eine Kugelablenkzunge 9 ausgeschnitten und in die Ebene des Flansches 7 gebogen (Fig. 5). Die Zunge hat von der letzten Schraubennut einen Abstand, der gleich ist der Ganghöhe des Schraubenganges und ragt in die schraubenförmige Nut der Spindel 2 hinein, um die Kugeln entweder in die schravtbenförmigen Nuten hinein oder aus diesen heraus zu führen (Fig. 3).

Der Rückführungskanal 10 ist in den Flansch 7 eingepreßt und läuft in einer Kurve von der ersten in Fig. 2 rechts dargestellten Nut 8 bis vor die Kugelablenkzunge 9. Die Kurve wird zweckmäßig symmetrisch zu einer Quermittelebene angeordnet, die von der ersten Schraubennut 8 und der Zunge 9 gleichen Abstand hat (Fig. 2). Die Nut 10 hat an der Stelle, wo sie an die erste Schraubennut 8 anschließt, eine Tiefe gleich dem Kugeldurchmesser plus passenden Spielraum, die nach dem anderen Ende hin allmählich 'abnimmt, so daß die Nut zu Ende ist, kurz bevor sie die Zunge 9 erreicht.

Die andere Hälfte 4 der Kugelmutter 1 wird in derselben Weise wie die Hälfte 3 hergestellt. Sie hat, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, einen halbzylindrischen Teil 12 mit den Flanschen 13 und 14. Der ' halbzylindrische Teil 12 hat Nuten 15, die genau mit den Nuten 8 der Hälfte 3 übereinstimmen, ferner eine Ablenkzunge 16 (Fig. 1), die in derselben Weise wie die Ablenkzunge 9 gestaltet und räumlich angeordnet ist. Die Nuten 8 und 15 der Hälften müssen genau kongruent sein, so daß sie eine regelrechte Schraubennut bilden, wenn die Hälften 3 und 4 in umgewendeter Lage zueinander verbunden werden. Der Rücklaufkanal 17 verläuft symmetrisch zur Mittelebene der Mutter in einer Kurve von der ersten Nut 15 bis zur Zunge 16 und hat eine Tiefe, die von dem vollen Durchmesser einer Kugel plus Spielraum sich am Ende der Nut 15 vor der Zunge 16 auf den Wert Null vermindert, ist also in derselben Weise wie die Nut 10 ausgebildet. Die Gestaltung der Mutterhälften 3 und 4 und die Form der Nuten in den Hälften sind also genau gleich und können daher mit dem gleichen Gesenk und Stempel gepreßt werden. Die beiden Hälften 3 und 4 werden dann aufeinandergelegt, wobei jedoch der eine Teil gegenüber dem anderen gewendet werden muß, und schließlich zur Bildung der Kugelmutter miteinander fest verbunden.

Für den Angriff der Kugelmutter an irgendeinen Maschinenteil oder eine Last kann die Mutter mit einem Paar zylindrischer Stutzen 18 und 19 ausgestattet werden, die aus den zylindrischen Teilen 6 und 12 der Hälften 3 und 4 herausgepreßt werden. Diese Stutzen müssen den gleichen Abstand von der Quermittellinie haben, aber an entgegengesetzten Enden der Hälften 3 und 4 gepreßt werden, damit sie beim Zusammenbau der Hälften 3 und 4 achsengleich liegen. Diese Stutzen 18 und igkönnenz. B. unmittelbar als Drehzapfen der Mutter oder als Halter für einen eingesetzten Drehzapfen verwendet werden. In den Mutterhälften 3 und 4 können zur Erleichterung des Zusammenbaues symmetrisch zur Quermittellinie Warzen 20 und Bolzenlöcher 21 eingepreßt werden. Eine der Hälften 3 oder 4 wird dann gewendet und auf die andere aufgelegt. Sobald die Warzen 20 der einen Hälfte in den hohlen Warzengrund der anderen Hälfte eingetreten sind, werden die Hälften über Schraubenbolzen oder Nieten durch no die Löcher 21 oder auch durch Schweißen fest miteinander verbunden.

In dem zusammengebauten Zustand bilden die Nuten 8 und 15 einen ununterbrochenen Schraubengang. Die in einer Kurve symmetrisch zur Quermittelebene des Schraubenteils der Mutter verlaufenden Rückführungsnuten 10 und 17 ergänzen inander zu einem Rückführungskanal von gleichem Querschnitt für die Kugeln. Im mittleren Teil des Kanals haben die Nuten 10 und 17 ungefähr den

leichen Querschnitt. Die Ablenkzunge 9 erstreckt sich in den Schraubengang 8, 15 der Hälfte 3 an dem tiefen Ende der Rücklaufnut 17 der Hälfte 4, und die Ablenkzunge 16 erstreckt sich in den Schraubengang 8, 15 der Hälfte 4 an dem tiefen Ende der Rücklaufnut 10 der Hälfte 3.

Die Kugeln 11 können also in beiden Richtungen durch den Schraubengang zirkulieren, der von den zusammenpassenden Xuten 8, 15 der Mutter 1 und der Nut der Schraubenspindel 2 gebildet wird, und werden durch eine der beiden Ablenkzungen 9 oder 16 an einem Ende fies Schraubengauges in denRückführungskaiial geleitet. Die Kugeln treten in den Rückführungskanal ein, der am Anfang aus der Nut in einer der Hälften 3 oder 4 besteht, und werden allmählich in die X\ü in der anderen Hälfte geschoben. Sobald die Kugeln in die Schraubennut 8, 15 eintreten, werden sie durch die Ablenkzungen 9 oder 16 richtig geführt.

In der Zeichnung sind nur vier Schraubennuten für jede Mutterhälfte dargestellt, die zusammen vier vollständige Schraubenwindungen bilden. Die Anzahl der Xuten ist jedoch beliebig. Eine Verminderung der Anzahl der Schraubenwindungen wird natürlich die lielastungsfähigkeit der Kugelmutter vermindern, während eine Vermehrung den Wirkungsgrad des Getriebes herabsetzt, da der Umlauf der Kugeln verzögert wird.

Die Xuten 8 und 15 haben einen spitzbogenförmigen Querschnitt wie ein gotisches Gewölbe (Fig. 4), um das Spiel in Längsrichtung unter dem Einfluß des Axialdruckes zu verringern. Bei den herkömmlichen Schrauben- und Muttergetrieben mit eingelagerten Kugeln haben die Nuten einen größeren Durchmesser als die Kugeln, um etwas Spiel zu ermöglichen, und unter normaler Axialbelastung wird sich die Mutter gegenüber der Schraubenspindel axial verschieben, so daß die Kugeln die Xuten an zwei gegenüberliegenden Punkten berühren und die Druckkräfte mit der Schraubenachse den Winkel von 45⁰ bilden. Bei der spitzbogenfönnigen Xut 8 findet die Berührung normalerweise unter diesem Winkel statt. Daher ist die für die Aufnahme der Belastung erforderliche Bewegung der Kugel in Axialrichtung kleiner. Die Kugel hat normalerweise eine kleine Berührungsfläche mit der Xut 8, so daß der Reibungswiderstand bei dem Kreislauf der Kugeln klein ist. In einer zweiteiligen Mutter nach der Erfindung, bei der die Mutterhälften nach dem Zusammenbau nicht mehr bearbeitet werden, würde jede geringe Abweichung in Größe und Axialität Unebenheiten und Abnutzung verursachen. Um diese Abnutzung an den zusammenstoßenden Kanten der Nuten 8 und 15 zu verhindern, sind sie an jedem Ende verbreitert oder abgerundet, um die Kugeln zu entlasten, wenn sie die Verbindung überqueren. Wie Fig. 3 erkennen läßt, sind die Xuten 8, 15 an den Verbindungsstellen nicht mehr genau kreisförmig, sondern nach Kreisen abgerundet, die mit der Tangente an den genauen Kreis einen Winkel von 15⁰ bilden.

Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform einer Kugelmutter mit zwei getrennten Kugelrückführungskanälen 24 und 25, von denen jeder in der gleichen Weise \vie bei der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, um eine Kugelmuttcr mit größerer Belastungsfähigkeit herzustellen. Wenn diese Rückfühlungskaiiäle für die Kugeln gleich sind und symmetrisch zu einer dazwischenliegenden Quermittelebene liegen, können beide Hälften genau gleich gestaltet werden. Sie werden mit Hilfe von Paßstiften 22 und Bohrungen 23 aufeinander ausgerichtet und miteinander verbunden. Tun Flansch oder besser beide Flansche der Preßstucke sind vergrößert und zu einem Haken 26 ausgestaltet, wie in Fig. 6 gezeigt ist, so daß die Kugelmutter sowohl als Mutter als auch als Lasthaken einer Schraubenwinde verwendet werden kann. Wenn beide Flanschen zur Herstellung eines Hakens vergrößert sind, müssen sie in umgekehrter Lage in bezug auf die Quermittelebene gepreßt werden. Wenn die Mittel, die zur "Verbindung der Mutter mit dem Arbeitsgerät gebraucht werden, symmetrisch zu der Quermittellinie angebracht werden können, z. B. ein Bolzen oder Drehzapfen zwischen den Rückführungskanälen 24 oder 25 oder an dem Flansch, oder wenn der Flansch mit Zähnen für eine Zahnstange versehen werden soll, können sowohl die Gewindenuten als auch die verbindenden Mittel der Hälften gleich gestaltet sein so daß das gleiche Preßstück für beide Mutterhälften l>enutzt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Kugelmutter für Schraubengetriebe, bei denen die Kugeln in schraubenförmigen Nuten der Schraubenspindel und Mutter zirkulieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (1) in zwei Hälften (3, 4) mit dem zylindrischen Lagerteil (5), den Schraubennuten (8, 15) und Rückführkanälen (10, 17) aus Blech gepreßt ist.
2. Kugelmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterhälften (3, 4) it¹ dem gleichen Gesenk gepreßt und in umgewen- ioo deter Lage zueinander zusammengesetzt und i:i dieser fest miteinander verbunden sind.
3. Kugelmutter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterhälften zur Verbindung miteinander mit Flanschen (6, 7; 13, 14) versehen sind, in deren aufeinanderliegenden Flächen Nuten (10, 17; 24, 25) zur Bildung des Rücklaufkanals eingepreßt sind.
4. Kugelmutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Rücklauf nuten (10, 17; 24, 25) der Mutterhälften (3, 4) vom Durchmesser der Kugeln sich auf Null vermindert (Fig. 2).
5. Kugelmutter nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Kugelablenkvorrich tung (9, 16) in Gestalt einer aus jeder Mutterhälfte (3, 4) ausgeschnittenen Zunge.
6. Kugelmutter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter mit einem Zapfen (18, 19) oder ähnlichem Ansatz versehen ist, der beim Pressen der Hälften (3, 4) mithergestellt wird.
7. Kugelmutter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz als Hubhaken (26, Fig. 6) ausgebildet ist.
8. Kugelmutter nach Anspruch 1 bis 7, da-

durch gekennzeichnet, daß die Mutterhälften (3, 4) mehrere getrennte Sätze (24, 25) von Schrauben- und Rücklaufnuten für den Umlauf von getrennten Kugelsätzen haben (Fig. 6).
9. Kugelmutter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubennuten (8, 15) der Mutterhälften (3, 4) spitzbogenförmigen Querschnitt haben.
10. Kugelmutter nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubennuten (8, 15) der Mutter an den zusammenstoßenden Kanten der Hälften ein wenig verbreitert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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