WO2001011264A1

WO2001011264A1 - Mutter für kugelumlaufgewinde

Info

Publication number: WO2001011264A1
Application number: PCT/EP2000/006408
Authority: WO
Inventors: Wilfried Erb; Heinz Robert Schneider
Original assignee: Wilfried Erb; Heinz Robert Schneider
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2001-02-15
Also published as: DE19936837C2; DE19936837A1; AU5825900A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mutter (1) für ein Kugelumlaufgewinde mit mindestens einer mit einer bestimmten Steigung umlaufenden, vertieften Kugelumlaufbahn (2), die seitlich durch entsprechend schraubenförmig umlaufende, erhöhte Stege begrenzt ist, sowie mindestens je einer weiter vertieften Umlenkung (3) zur Rückleitung jeder Kugelumlaufbahn (2) nach etwa einem Umlauf in sich selbst. Sie ist aus einzelnen in axialer Richtung angeordneten Modulen zusammengesetzt.

Description

Mutter für Kugelumlaufgewinde

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mutter für Kugelumlaufgewinde sowie Module zum Herstellen derartiger Muttern sowie auf ein Verfahren zur Herstellung von derartigen Kugelumlaufgewindemuttern. Kugelumlaufmuttern werden in Kugelumlaufge- winden zur Lagerung von Kugelspindeln, insbesondere im Bereich des Werkzeugmaschinenbaus eingesetzt. Nach dem Stand der Technik besitzen Kugelgewindetriebe eine Kugelrollspindel und eine diese unter Bildung eines Ringspaltes umgreifende Lagermutter, die einander gegenüberliegende schraubenförmig umlaufende vertiefte Kugelumlaufbahnen gleicher Steigung besitzen, wobei die Windungen durch entsprechend schraubenförmig umlaufende erhöhte Schultern (Stege) voneinander getrennt sind. In diesen Kugelumlaufbahnen zirkulieren die Kugeln, wenn die Spindel in der Mutter gedreht wird. Damit die Kugeln sich nicht aus der Mutter herausbewegen, muß die Mutter einen Rückführungskanal aufweisen, in dem die auf der einen Seite der Kugelumlaufbahn ankommenden Kugeln zurück zur anderen Seite der Kugelumlaufbahn transportiert werden. Sind mehrere Kugelkreisläufe vorgesehen, so kann jeder der mit axialem Abstand zirkulierenden

Kreisläufe nur einmal um die Spindel geführt werden, wobei dann für jeden Kugelumlauf ein getrennter Rückführungskanal vorhanden sein muß, so daß die nahezu einmal um die Spindel herumgelaufenen Kugeln unmittelbar in die benachbarte ursprüngliche Kugelumlaufbahn zurückgesetzt werden.

Die DE 31 00 349 C2 zeigt einen derartigen Kugelgewindetrieb mit Umlenkvertiefungen in der Mutter. Diese Umlenkvertiefungen greifen dabei jeweils in die Laufbahn der Mutter ein und heben die Kugeln aus dieser Laufbahn in die in der Umlenkvertiefung vorhandenen Umlenkflächen und über den die Spindelumlaufbahn begrenzenden Steg hinweg in die benachbarte Kugelumlaufbahn. Die Umlenkvertiefungen sind bei der DE 31 00 349 C2 in Einsatzstücke eingearbeitet, die in entsprechend positionierte Öffnungen in der Mutter eingesetzt werden. Dadurch ist es möglich, zuerst die Kugelumlaufbahnen in der Mutter als Gewinde zu schneiden und anschließend die für die Umlenkstellen erforderlichen Einsatzstücke zu formen und in entsprechende Bohrungen in der Mutter einzusetzen.

Im Stand der Technik werden derartige separate Einsatzstücke verwendet, da das Innere der Mutter nur schwer bearbeitbar ist, so daß die mit einer komplizierten Profilierung versehenen Umlenkbereiche separat im Einsatzstück gearbeitet werden können, bevor sie in die Mutter eingesetzt werden. Insbesondere erschweren Hinterschneidungen der Führungsstege bzw. der Kugelumlaufbahnnuten die Herstellung der Muttern. Als Alternative zu diesem geschilderten Stand der Technik mit eingelegten Umlenkstücken werden auch Außenumlenkungen verwendet, bei denen die Kugeln mittels Rohren oder außen angebrachten Kanälen aus einer Kugelumlaufbahn in eine benachbarte oder in die gegenüberliegende Kugelumlaufbahn befördert werden.

Sämtliche aus dem Stand der Technik verwendeten Muttern sind daher montageaufwendig und in der Herstellung sehr kostenintensiv. Die Verwendung eingelegter Umlenkstücke hat weiterhin den Nachteil, daß sie zwischen einzelnen Umlenkstücken Toträume in den Kugelumlaufbahnen erzeugen und die Kugelbahn- kurven aufgrund der begrenzten Genauigkeit des

Übergangs der Kugelbahn zwischen dem Muttergewinde und dem Umlenkstück Unstetigkeiten aufweisen, die einen erhöhten Verschleiß und insbesondere eine hohe Geräuschentwicklung verursachen. Diese Unstetigkeiten verhindern weiterhin die vollständige Spielfreiheit der Muttern, so daß die Antriebsdrehmomente und die Bewegung der Spindel in der Mutter eine Unstetigkeit aufweisen. Weiterhin können sich die entsprechenden Umlenkstücke oder Außenumlenkungen durch Rohre oder Kanäle lockern oder auch brechen, so daß die Standzeit der Kugelgewindetriebmuttern begrenzt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Mutter für ein Kugelumlaufgewinde zur Verfügung zu stellen, die die im Stand der Technik angegebenen

Nachteile vermeidet und eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Mutter nach Anspruch 1, das Modul nach Anspruch 18 sowie das Herstellungsverfahren nach Anspruch 28 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Mutter, des erfindungsgemäßen Moduls sowie des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.

Dadurch, daß die Mutter aus einem oder mehreren einzelnen in axialer Richtung angeordneten Modulen zusammengesetzt ist, kann diese aus einzelnen Segmenten oder Modulen, beispielsweise mit lediglich einem Gang pro Modul (1-Gang-Scheibe) hergestellt werden. Dadurch können Muttern mit mehreren Gängen bzw. Kugelumdrehungen in beliebiger Länge hergestellt werden, ohne daß der Fertigungsaufwand entsprechend steigt. Insbesondere sind die Kugelumlaufbahnen der einzelnen Module aufgrund deren geringer Dicke gut zugänglich für die Herstellung, so daß die Kugelumlaufbahnen frei gestaltbar sind, und beispielsweise durch Fräsen, Erodieren, Schmieden, Gelenkschmieden, Schleifen, wie CBN-Schleifen, Spritzgießen, Feingie- ßen, Laserschmelzen, Wirbel-Schalen, Hochgeschwindig- keitsfräsen, Sintern und dergleichen hergestellt werden können. Damit können auch die Umlenkstellen unmittelbar in die Mutter eingearbeitet werden, so daß sich auch für diese eine freie Gestaltbarkeit ergibt. So können nunmehr die einzelnen Kugelumlaufbahnen vollständig spielfrei hergestellt werden oder auch durch entsprechende Ausgestaltung der Umlenkstellen die Beschleunigungswerte der Kugeln beim Umlenken begrenzt werden.

Erfindungsgemäß können die Kugelumlaufbahnen nach etwa einem Umlauf über eine Umlenkung in sich zurückgeführt werden. Eine erfindungsgemäße Kugelumlaufbahn kann jedoch auf einem Umlauf auch mehrere nacheinander angeordnete Umlenkungen aufweisen, die dann jeweils die Kugelumlaufbahn um einen der Gang- höhe und der Anzahl der Umlenkungen auf einem Umlauf entsprechenden axialen Abstand zurücksetzen. Auch hier wird dann folglich die Kugelumlaufbahn nach etwa einem Umlauf in sich zurückgeführt.

Die erfindungsgemäße Mutter kann aus einzelnen Modulen aus Sinterteilen, Preßteilen, Stanzteilen, Spaltscheiben, Stanzpreßteilen oder Stanzblechen aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, gehärtetem Stahl, Keramik, Titan oder dergleichen hergestellt werden, so daß sich eine kostengünstige^" und auch für den Massenmarkt geeignete Herstellung ergibt.

Einzelne Module einer Mutter können dabei auch aus verschiedenen Materialien bestehen. Auch für nebeneinanderliegende Module können unterschiedliche Materialien verwendet werden, so daß in einer Mutter oder auch in einem Kugelumlauf verschiedene Materialien Verwendung finden.

Die Zugänglichkeit des Kugelganges bei der Herstellung wird weiter verbessert, wenn die Mutter so seg- mentiert ist, daß die axialen Begrenzungsflächen der Module die Kugelumlaufbahnen, idealerweise im Grund der Kugelumlaufbahnen, schneidet. Denn dann treten bei der Herstellung keine Hinterschneidungen auf, sondern die Kugelumlaufbahnen und die Umlenkungen sind frei zugänglich und beliebig gestaltbar.

Es genügt in diesem Falle auch, ein einziges Modul herzustellen, bei dem die beiden axialen Begrenzungsflächen jeweils im Grund der Kugelumlaufbahn verlaufen. Derartige identische Module können dann beliebig aneinandergereiht werden, um beliebig große Muttern herzustellen.

Weiterhin ist es möglich, ein weiteres Modul zur Verfügung zu stellen, bei dem lediglich eine axiale Begrenzungsfläche im Grund der Kugelumlaufbahn verläuft und die andere Begrenzungsfläche eine ebene Fläche bildet, die senkrecht auf der Spindelachse steht. Die letzteren Module können dann als Abschlußstücke der Mutter oder auch innerhalb der Mutter passend gegeneinander gesetzt verwendet werden. In diesem Falle können Distanzstücke zur Erzeugung einer Vorspannung zwischen die Module eingesetzt werden, beispielsweise Federelemente, Hülsen oder Ringe mit Sicken. Dabei kann die Stärke der Distanzstücke oder auch die Federsteifigkeit für jedes Modul extra gewählt werden, so daß die Vorspannung innerhalb der Mutter für die einzelnen Gänge individuell lokal eingestellt und erzeugt werden kann. Damit wird die Akkumulation von Spannungen verhindert, und der Traganteil der Mutter wird gleichmäßig über die

Mutter verteilt und erhöht. Damit ergibt sich für die so hergestellte Mutter eine höhere Belastbarkeit bzw. eine kürzere Bauweise mit weniger Gängen und eine höhere Verschleißfestigkeit und Lebensdauer.

Zwischen die einzelnen Module können auch Öffnungen oder Durchlässe für Flüssigkeiten angeordnet sein, so daß die einzelnen Module von Gang zu Gang hydraulisch gelagert werden. Damit kann ebenfalls die Vorspannung jedes einzelnen Ganges individuell eingestellt werden und der Traganteil über die ganze Mutter vergleichmäßigt und erhöht werden. Durch diese Hydraulik ist es auch möglich, die Spindel auf der Mutter vollständig festzustellen oder auch zu lösen.

Weiterhin können in den Modulen Öffnungen und Durch- lasse für Kühlflüssigkeiten und/oder Schmierstoffe vorgesehen sein oder auch beispielsweise die Kugelumlaufbahn lediglich als Kugeltragschulter, die beispielsweise im Laufbahngrund verläuft, ausgebildet sein, so daß in den freien Räumen neben der Kugeltragschulter eine Kühlflüssigkeit zirkuliert werden kann. Damit erfolgt die Kühlung dort, wo die Wärme entsteht, nämlich an der Reibungsstelle zwischen Spindel und Kugeln bzw. Kugeln und Mutter. Die erfin- dungsgemäße Mutter bietet damit die Möglichkeit eines innen gekühlten Kugelumlaufgetriebes.

Wenn die Kugelumlaufbahn und/oder die Umlenkung bzw. die Umlenkungen unmittelbar in die Lagermutter einge- arbeitet werden, sind die Kugelumlaufbahn und die Umlenkung vollständig in sich geschlossen, so daß keine Totgänge entstehen, die verschmutzen oder bei der Montage der Kugeln versehentlich mit Kugeln gefüllt werden könnten und damit zu höherer Reibung und zu höherem Verschleiß führen. Auch ist eine unpräzise

Montage von Umlenkstücken ausgeschlossen, so daß insgesamt die Wartungsfreiheit der erfindungsgemäßen Mutter erhöht wird. Da keine partiellen Ausnehmungen, z.B. Ovallöcher, Nuten oder Durchbrüche für Einzel- umlenkstücke in der Mutter vorhanden sind, wird die Mutter nicht geschwächt, so daß sie eine höhere Festigkeit bei geringerer Baugröße, oder auch geringere Wandstärke und damit geringeres Gewicht besitzen kann, ohne die mechanische Zuverlässigkeit und Belastbarkeit zu verringern.

Im folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Muttern und Module beschrieben werden.

Es zeigen: Figur 1 ein Modul;

Figur 2 eine Mutter;

Figur 3 eine weitere Mutter; Figur 4 eine weitere Mutter;

Figur 5 die in Figur 4 gezeigte Mutter;

Figur 6 die in Figur 4 gezeigte Mutter;

Figur 7 die in Figur 4 gezeigte Mutter;

Figur 8 ein Modul; Figur 9 das in Figur 8 gezeigte Modul;

Figur 10 ein weiteres Modul;

Figur 11 das in Figur 10 gezeigte Modul;

Figur 12 eine Explosionszeichnung einer Mutter;

Figur 13 einen Kugelspindeltrieb mit einer Mutter und einer Spindel;

Figur 14 ein weiteres Modul;

Figur 15 das in Fig. 14 gezeigte Modul;

Figur 16 ein weiteres Modul;

Figur 17 das in Fig. 16 gezeigte Modul; Figur 18 eine weitere Mutter; und

Figur 19 eine weitere Mutter.

Figur 1 zeigt ein Modul 1 für eine Spindelmutter mit nur einem Gang, das aus einem im wesentlichen zylin- derförmigen Körper besteht. Das Modul 1 weist zwei axiale Endflächen 4, 4' auf, die eben und senkrecht zur Zentralachse des Moduls sind. In der Mitte des Moduls 1 ist eine Kugelumlaufbahn 2 angeordnet, die eine vorbestimmte Ganghöhe aufweist. Die in dieser Kugelumlaufbahn umlaufenden Kugeln werden in einem Umsetzungsbereich 3 in dieselbe Kugelumlaufbahn zurückgeführt. Kugelumlaufbahnen und Umsetzungsbereiche sind unmittelbar in das Modul eingearbeitet. Dadurch wird erreicht, daß die Kugeln in einer geschlossenen Umlaufbahn umlaufen und zugleich die Bildung eines Totgangs wie im Stand der Technik vermieden wird.

Figur 2 zeigt dieses Ein-Gang-Modul aus Figur 1, wobei hier und im folgenden mit denselben Bezugs- zeichen dieselben oder ähnliche Elemente beschrieben werden. Dieses Ein-Gang-Modul kann zugleich verwendet werden, um größere Muttern mit mehreren Gängen herzustellen. Hierzu werden einzelne Module 1 axial an ihren ebenen Begrenzungsflächen 4, 4' aneinander angeordnet, so daß eine Mehr-Gang-Mutter entsteht.

Wie in Figur 2 zu erkennen ist, ist durch den geringen Abstand zwischen der Endfläche 4 und dem Kugelgang 2 die Erzeugung eines Kugelganges 2 und eines Umsetzbereiches 3 unmittelbar in dem Modul 1 von außen möglich, so daß einstückige Ein-Gang-Muttern bzw. einstückige Module 1 ohne Verwendung von Einsatzstücken für die Umlenkung hergestellt werden können.

Figur 3 zeigt ein Mehr-Gang-Modul. Dieses Mehr-Gang- Modul weist wiederum ebene Endflächen 4, 4' auf, sowie insgesamt 4 Kugelgänge 2, 2'. Die Kugelumlaufbahnen werden dabei durch Stege 12, 12' gebildet, die zwischen den einzelnen Kugelgängen 2, 2' stehen. In einem Bereich 3 wird jede Kugelumlaufbahn in sich selbst zurückgeführt, so daß insgesamt vier getrennte und jeweils vollständig in sich geschlossene Kugelumlaufbahnen entstehen. Figur 3A zeigt das Modul in Seitenansicht während Figur 3B einen Schnitt durch eine Kugelumlaufbahn derart zeigt, daß der Umlenkbereich 3 im oberen Teil zu sehen ist. Figur 3C zeigt einen Schnitt senkrecht zur Längsachse des Moduls längs des Grundes der Kugelumlaufbahn 2. Deutlich ist der hintere begrenzende Steg 12 zu erkennen, der die Kugelumlaufbahn 2 und den Umsetzbereich 3 begrenzt.

Der Umsetzbereich 3 ist dabei weiter vertieft als die Kugelumlaufbahn, um die Kugeln über die entsprechenden gewindebildenden Stege der in dem Modul laufenden Spindel zu heben.

Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Mutter, die aus drei einzelnen Modulen 8, 8' und 9 zusammengesetzt ist. In Figur 4A ist die Mutter in Seitenansicht zu sehen, wobei hier insbesondere die Trennlinien 10, 10' bzw. die Endflächen 5, 5' zwischen den Modulen 8 und 9 bzw. 9 und 8' zu erkennen sind. Die Kugelumlaufbahnen 2 und 2' sind wiederum über Umlenkbereiche 3 und 3' jeweils in sich geschlossen. Figur 4B zeigt einen Schnitt quer zur Zentralachse der Mutter, wobei hier wiederum die Kugelumlaufbahn 2 und der Umlenkbe- reich 3, die durch den Steg 12 begrenzt werden, zu erkennen sind. Figur 4C zeigt eine Aufsicht auf die ganze Mutter 1. Das Modul 9 bildet eine Mittelscheibe, dessen beide axialen Begrenzungsflächen 5, 5' längs des Grundes der Kugelbahnen 2, 2' und der Umsetzbereiche 3, 3' verlaufen und folglich gekrümmt sind. Die Module 8, 8' bilden sogenannte Endscheiben, deren eine axiale Begrenzungsfläche ebenfalls im Grund der Kugellaufbahn 2 bzw. 2' und des Umsetzungsbereiches 3 bzw. 3' verläuft und deren andere axiale Begrenzungsfläche eben und senkrecht zur Zentralachse der Mutter 1 steht. Ist der Umlaufbereich 3 bzw. 3' symmetrisch ausgebildet, wie beispielsweise in Figur 3B dargestellt, so sind die Endscheiben 8, 8' in ihren äußeren Abmessungen identisch und können wechselweise verwendet werden.

Dadurch, daß die Endflächen der einzelnen Module im Grund der Kugelumlaufbahnen und Umsetzungsbereiche verlaufen, sind diese bei der Herstellung ohne Hinterschneidungen in jeweilige Rohmodule einzuarbeiten. Figur 5 zeigt das Modell einer Mutter nach Figur 4. Diese Mutter 1 ist, wie zu Figur 4 geschildert, aus den einzelnen Modulen 8 und 8' bzw. 9 aufgebaut. Zu erkennen ist hier im Inneren der Mutter der Kugelbahngrund 6 der Kugelumlaufbahn 2' und des Umsetzbereiches 3', der zugleich die Trennlinie zwischen den einzelnen Modulen 9 und 8' darstellt. Zusätzlich zu den mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 4 bezeichneten Elementen sind hier Bohrungen 7 zu erkennen, die in allen Modulen 8, 8', 9 gleich positioniert und dimensioniert sind und der Verschraubung der einzelnen Module miteinander dienen. Alternativ können die einzelnen Module auch über Paßflächen, Paßstifte, Nut und Feder-Systeme, Anschraubbolzen und dergleichen aneinander ausgerichtet werden.

Figur 6 zeigt dieselbe Mutter 1 wie in Figur 4 und 5, wobei hier jedoch die in den Kugelumlaufbahnen 2 bzw. 2' und den Umsetzungsbereichen 3 bzw. 3' umlaufenden Kugeln 11 eingezeichnet sind. Deutlich ist der die Kugelbahnen 2 und 2 ' voneinander trennende Steg 12 zu erkennen.

Figur 7 zeigt wiederum dieselbe Mutter wie in den

Figuren 4 bis 6, dieses Mal jedoch als Explosionsdar- stellung, bei der die einzelnen Module 8, 8' bzw. 9 einzeln zu sehen sind. In dieser Darstellung ist unmittelbar zu erkennen, daß die Module 8 und 8' dieselbe äußere Form haben und daher austauschbar sind. Dies bedeutet, daß beliebig große Muttern durch Verwendung lediglich zweier Module hergestellt werden können, indem eine Sorte Module mit einer ebenen Endfläche die jeweiligen Endstücke der Mutter bilden, während dazwischen identische Module 9 in beliebiger Anzahl angeordnet werden können, wobei jedes zusätz- liehe Modul 9 eine weitere Kugelumlaufbahn 2 bildet. Selbstverständlich könnte unter Verzicht auf glatte Außenflächen die Mutter auch lediglich aus Modulen 9 aufgebaut sein und so nur ein Modultyp für die Her- Stellung beliebig langer Muttern genügen.

Figur 8 zeigt ein derartig erfindungsgemäßes Modul 8. In Figur 8A ist das Modul 8 von der Seite dargestellt, in Figur 8B ist eine Aufsicht auf das Modul auf die Kugelumlaufbahn 2 und den Umlenkbereich 3 und in Figur 8C eine Gesamtansicht des Moduls 8 dargestellt. Figur 8C zeigt deutlich, daß die Endfläche 5 des Moduls 8 die Kugelumlaufbahn 2 und den Umlenkbereich 3 im Grunde der Kugellaufbahn schneidet.

Figur 9 zeigt das in Figur 8 dargestellte Modul, wobei zusätzlich Bohrungen 7 zum Verschrauben einzelner Module miteinander zu erkennen sind.

Figur 10 zeigt ein Modul 9 aus Figur 7, wobei Figur 10A eine Seitenansicht, Figur 10B eine Aufsicht auf die Kugelumlaufbahn 2 und den Umlenkbereich 3 und die Figur IOC eine Gesamtansicht des Moduls 9 darstellen. In Figur 10A ist zu erkennen, daß die Endflächen 5, 5' des Moduls 9 durch den Grund der Kugellaufbahn 2 bzw. 2' und den Umlenkbereichen 3, 3' gehen.

Bei dem Modul 9 in Figur 10 ist der Umlenkbereich 3 bzw. 3' symmetrisch zum Punkt der höchsten Entfernung der Kugel von der Spindel, so daß identische Module 9 nicht nur in gleicher Weise aufeinander gestapelt werden können, wobei sich zwischen jeweils zwei Modulen 9 eine Kugelbahn 2 und ein Umlenkbereich 3 ausbildet, sondern das Modul 9 kann auch seitenver- kehrt aufgesetzt werden und ist damit mit sich selbst kompatibel . Figur 11 zeigt eine Ansicht eines Moduls 9 wie in Figur 8, wobei zusätzlich Bohrungen 7 zu erkennen sind, die dem Verschrauben der einzelnen Module miteinander dienen.

Figur 12 zeigt eine Mutter mit vier jeweils in sich geschlossenen Kugelumlaufbahnen 2, 2' 2'' bzw. 2'"' in Form einer Explosionsdarstellung. Diese Mutter ist aus zwei Endmodulen 8, 8' und drei Modulen 9, 9', 9'' aufgebaut. Die Module 8, 8', 9, 9' bzw. 9'' entsprechen in ihrer Form den Modulen 8 bzw. 9 aus Figur 4.

Figur 13 zeigt einen Kugelspindeltrieb mit einer Mutter 1 und einer Spindel 20. Die Mutter 1 ist erfindungsgemäß modular aufgebaut aus einzelnen Endmodulen 8, 8' und drei Zwischenmodulen 9, 9', 9'', die über Bohrungen 7 mittels Schrauben oder Stifte miteinander verbunden und aneinander ausgerichtet sind. Die Mutter 1 besitzt den Aufbau, wie er in Fig. 12 beschrieben ist. Die Spindel 20 besitzt eine spiralförmig umlaufende Nut 21 als Kugellaufbahn. Wird nun die Mutter 1 gedreht, so wird die Drehbewegung der Mutter 1 über die Kugellagerung in eine axiale Bewegung der Spindel 20 umgesetzt. Die Umsetzung kann auch in entgegengesetzter Richtung verlaufen, indem die Spindel 20 verschoben und damit die Mutter 1 gedreht wird.

Figur 14 zeigt ein weiteres Modul 8 als Endmodul, das eine Variante des in Fig. 8 beschriebenen Endmoduls darstellt. Fig. 14A stellt dabei das Modul 8 in seitlicher Ansicht dar, Fig. 14B zeigt eine seitliche Aufsicht auf das Endmodul 8, Fig. 14C zeigt eine wie- tere seitliche Ansicht des Endmoduls, die verglichen mit Fig. 14A um 90° gedreht ist und Fig. 14D zeigt eine Aufsicht auf die obere axiale Endfläche 5 des Moduls 8.

Im Unterschied zu dem Endmodul aus Fig. 8 wird in diesem Modul 8 der Fig. 14 die Kugellaufbahn 2 mittels zweier Umlenkungen 3, 3' in sich zurückgeführt. Die beiden Umlenkungen 3, 3' sind jeweils um 180° versetzt einander gegenüberliegend und führen die Kugellaufbahn 2 um eine halbe Ganghöhe zurück. Insgesamt ergibt sich dadurch, daß die Kugellaufbahn durch zwei kürzere Umlenkungen insgesamt doch wieder in sich selbst zurückgeführt wird. Die weiteren Be- zugszeichen aus Fig. 14 bezeichnen wie auch in den folgenden Figuren bereits vorher beschriebene ähn- liehe Elemente.

Figur 15 zeigt das Modul 8 aus Fig. 14 in einer weiteren seitlichen Ansicht. Dabei ist wiederum zu erkennen, daß die Kugellaufbahn 2 durch zwei Umlen- kungen 3, 3' in sich zurückgeführt wird. Bei dem in

Fig. 14 und Fig. 15 dargestellten Modul schneidet die axiale Endfläche 5 des Moduls die Kugellaufbahn 2 und die Umlenkungen 3, 3' im Laufbahngrund.

Figur 16 zeigt ein entsprechendes Zwischenmodul 9, das eine Variante des in Fig. 10 dargestellten Modules zeigt. Im Unterschied zu dem in Fig. 10 gezeigten Modul wird die Kugelumlaufbahn 2 in Fig. 16 durch zwei Umlenkungen 3, 3' in sich zurückgeführt. Die Umlenkung 3, 3' liegen einander gegenüber und versetzen die Kugellaufbahn jeweils um etwa eine halbe Ganghöhe. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, die Verteilung der Größe der Versetzung auf mehrere Umlenkungen innerhalb eines Umlaufes beliebig zu wählen bzw. auch die Anzahl der Umlenkungen pro

Umlauf beliebig zu wählen. In Fig. 16 ist wiederum in der Fig. 16A eine seitliche Ansicht, in Fig. 16B eine seitliche Aufsicht, in Fig. 16C eine seitliche Ansicht die gegenüber Fig. 16A um 90° gedreht ist und in Fig. 16D eine Aufsicht auf die axiale Endfläche 5 gezeigt.

Figur 17 stellt das in Fig. 16 gezeigt Modul 9 in einer weiteren seitlichen Ansicht dar. Gut zu erkennen sind die beiden Laufbahnen 2, 2' und die bei- den Umlenkungen 3, 3', die zur Laufbahn 2 gehören.

Die beiden Laufbahnen 2, 2' sind durch den Trennsteg 12 voneinander getrennt. Die axialen Endflächen 5, 5' des Moduls 9 schneiden die Kugellaufbahnen 2, 2' in dem jeweiligen Laufbahngrund 6 bzw. 6'.

Figur 18 zeigt eine erfindungsgemäße Mutter 1, die aus vier Modulen, 8, 8', 8'' und 8''' besteht. Die beiden Module 8, 8' entsprechen den Endmodulen aus Fig. 8 und bilden gemeinsam eine Kugellaufbahn 2. Die beiden Module 8'' und 8''' entsprechen ebenfalls den Modulen 8 aus Fig. 8 und bilden eine Kugellaufbahn 2'. Die jeweiligen außenliegenden Außenflächen der Module 8' und 8'' liegen aufeinander, so daß sich insgesamt eine zweigängige Mutter ergibt. In die aneinanderstoßenden Endflächen der Module 8' und 8'' sind Vertiefungen 14 eingebracht, die längs des Umfangs der Module um die Module umlaufen. Beim Aufeinanderlegen der beiden Module 8', 8'' entsteht dadurch ein zirkulär umlaufender Hohlraum 17. Dieser ist längs seines Umfangs sowohl nach innen wie nach außen mit umlaufenden Dichtungen 16 abgedichtet. Weiterhin weist das Modul 8'' einen Zulauf 13 auf, der mit dem Hohlraum 17 in Verbindung steht und von außen mit einer Flüssigkeit, beispielsweise einem Hydrauliköl befüllt werden kann. Dadurch ist es dann möglich, den Hohlraum 17 mittels eines Hydrauliköles unter Druck zu setzen und so in der Mutter 1 eine Vorspannung zu erzeugen. Die Vorspannung entsteht dabei in diesem Beispiel im wesentlichen dadurch, daß der Abstand der beiden Umlaufbahnen 2, 2' geringfügig erweitert wird und daher nicht mehr exakt mit der Ganghöhe der spiralförmigen Nut in der Spindel übereinstimmt.

Durch diese Vorspannung wird die erfindungsgemäße

Mutter 1 spielfrei eingestellt. Mittels der in Fig. 18 gezeigten erfindungsgemäßen hydraulischen Vorspan- nungserzeugung ist es folglich möglich, die Vorspannung individuell einzuregulieren, bzw. auch zeitlich zu variieren. Insbesondere kann bei Muttern, die aus einer Vielzahl von einzelnen Modulen bestehen, zwischen den einzelnen Modulen jeweils individuell eine Vorspannung aufgebaut werden. Dies vergleichmäßigt die Vorspannung innerhalb der Mutter und trägt dazu bei, daß der Traganteil der einzelnen Kugelumlaufbahnen vergleichmäßigt wird.

Mittels der Hydraulik kann jedoch nicht nur die Vorspannung eingestellt werden, sondern die Mutter auf der Spindel auch vollständig festgestellt bzw. auch wieder gelöst werden.

Figur 19 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Mutter 1, die aus zwei Endmodulen 8, 8', wie sie beispiels- weise in Fig. 8 beschrieben sind und zwei Zwischenmodulen 9, 9', wie sie beispielsweise in Fig. 10 beschrieben sind, aufgebaut ist. Dadurch ergeben sich insgesamt drei Kugelumlaufbahnen 2, 2', 2''. Die aneinander grenzenden axialen Oberflächen der Module 9, 9' sind jeweils wiederum mit Ausnehmungen 14 versehen, so daß beim Aufeinanderbringen der beiden Module 9, 9' längs des Umfangs der Module und längs des Außenumfangs der Kugelumlaufbahnen ein Hohlraum 17 entsteht. Dieser Hohlraum 17 ist wiederum längs seines Außenumfangs und längs seines Innenumfangs über Dichtungen 16 abgedichtet und kann zur Erzeugung von Vorspannung mit Hydrauliköl oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt werden.

Alternativ können die in Fig. 18 und Fig. 19 gezeigten Hohlräume 17 auch verwendet werden, um Kühlflüssigkeiten durch die Mutter 1 zu leiten, und so eine Innenkühlung für die Mutter 1 zu realisieren. Weiterhin kann wie in Fig. 19 gezeigt, eine Dichtung 16 durch ein Ventil 15 ersetzt werden, über das Kühlflüssigkeit aus dem Hohlraum 17 in die Kugelumlaufbahnen eingeleitet werden kann. Damit ist es möglich, auch unmittelbar die Kugeln zu kühlen und damit den Kühleffekt dort zu bewirken, wo durch Reibungskräfte die Wärme erzeugt wird. Alternativ können über ein derartiges Ventil 15 auch Schmierflüssigkeiten in die Kugelumlaufbahn 2' eingeleitet werden.

Damit ist es nicht nur möglich, individuell längs einer Mutter Vorspannung zu erzeugen sondern auch eine innen gekühlte Mutter zu realisieren. Eine derartige innen gekühlte Mutter hat den Vorteil, daß die entstehende Wärme wirksam abtransportiert wird und dadurch der Verzug von Spindel und Mutter auf- grund der Erwärmung minimiert wird.

Claims

Patentansprüche

1. Mutter für ein Kugelumlaufgewinde mit mindestens einer mit einer bestimmten Steigung umlaufenden, vertieften KugelUmlaufbahn, die seitlich durch entsprechend schraubenförmig umlaufende, erhöhte Stege begrenzt ist, sowie mindestens je einer weiter vertieften Umlenkung zur Rückleitung jeder Kugelumlaufbahn nach etwa einem Umlauf in sich selbst, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß sie aus einzelnen in axialer Richtung angeordneten Modulen zusammengesetzt ist.

2. Mutter nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere in axialer

Richtung nebeneinander angeordnete, jeweils über mindestens eine Umlenkungen nach etwa einem Umlauf in sich selbst zurückgeführte Kugelumlaufbahnen aufweist.

3. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens einen Kugelumlaufbahn mehrere längs der Umlaufbahn angeordnete Umlenkungen zugeordnet sind. 4. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Module jeweils ein oder mehrere Kugelumlaufbahnen aufweisen.

5. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der axialen Begrenzungsflachen eines Moduls im wesentlichen als eine zur Längsrichtung der Mutter senkrechte Ebene ausgebildet ist.

6. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der axialen Begrenzungsflächen eines Moduls eine Kugelumlaufbahn und/oder eine Umlenkung bzw. Umlenkungen bzw. Umlenkungen schneidet.

7. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander angrenzenden axialen Begrenzungsflächen benachbarter Module gemeinsam eine Kugelumlaufbahn und/oder eine Umlenkung bzw. Umlenkungen ausbilden.

8. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Begren- zungsflächen der einzelnen Module zumindest teilweise im Grund der Kugelumlaufbahnen und/oder der Umlenkung bzw. Umlenkungen verlaufen.

9. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine KugelUmlaufbahn und/oder mindestens eine Umlenkung unmittelbar in die Lagermutter eingearbeitet ist.

10. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelumlaufbahnen und/oder die Umlenkungen einen als Kugeltragschulter ausgebildeten Steg aufweisen derart, daß sich zwischen auf dem Steg abrollenden Kugeln und der Mutter Zwischenräume ergeben.

11. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelumlaufbahnen und/oder Umlenkungen derart profiliert sind, daß die umlaufenden Kugeln im montierten Zustand 2-Punkt-Kontakt, 3-Punkt-Kontakt oder 4- Punkt-Kontakt besitzen.

12. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungen der einzelnen Kugelumlaufbahnen und/oder ihr Abstand zur Erzeugung von Vorspannungen unterschiedlich sind.

13. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Kugelumlaufbahnen aufweist, wobei die den einzelnen Kugelumlaufbahnen zugeordneten Umlenkungen m axialer Richtung um einen bestimmten Winkel um die Längsrichtung versetzt angeordnet sind.

14. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens zwei benachbarten Modulen ein Distanzstuck zur Erzeugung einer Vorspannung der Mutter eingesetzt ist.

15. Mutter nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstuck ein Feder- element, eine Hülse oder ein Ring mit Sicken

16. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Begren- zungsflachen der Module Off ungen und/oder

Durchlasse für Fl ssigkeiten aufweisen.

17. Mutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Module Offnungen und Durchlasse für Kuhlflussigkeiten und/oder

Schmierstoffe aufweisen.

Modul für Kugelumlaufgewmdemuttern mit mmde- stens einer mit einer bestimmten Steigung umlaufenden, vertieften KugelUmlaufbahn bzw. Teilen hiervon, die seitlich durch entsprechend schraubenförmig umlaufende, erhöhte Stege begrenzt ist, sowie mindestens je einer weiter vertieften Umlenkung oder Teile hiervon zur Rückleitung der Kugelumlaufbahn nach etwa einem Umlauf in sich selbst.

19. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens einen Kugelumlaufbahn mehrere längs der Umlaufbahn angeordnete Umlenkungen zugeordnet sind.

20. Mutter nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der axialen Begrenzungsflächen eines Moduls eine Kugelumlaufbahn und/oder eine Umlenkung bzw. Umlenkungen schneidet.

21. Modul nach einem der drei vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander angrenzenden axialen Begrenzungsflächen benachbarter Module gemeinsam eine Kugelumlaufbahn und/oder Umlenkung bzw.

Umlenkungen ausbilden.

22. Modul nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsflächen der einzelnen Module in axialer Richtung zumindest teilweise im Grund der Kugelumlaufbahn und/oder Umlenkung bzw. Umlenkungen verlaufen.

23. Modul nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der axialen Begrenzungsflächen eines Moduls als eine zur Längsachse des Moduls normale Ebene ausge- bildet ist

24. Modul nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelumlaufbahn und/oder die Umlenkung unmittelbar in das Modul eingearbeitet ist.

25. Modul nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß es im Bereich mindestens einer der Umlenkungen eine Aussparung aufweist, in die mindestens ein Einsatzstück eingepaßt ist, das eine sich an die Kugelumlaufbahn anschließende und diese fortsetzende Umlenkung zur Rückleitung der Kugelumlaufbahn in sich selbst aufweist.

26. Modul nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelumlaufbahnen und/oder Umlenkungen im Laufbahngrund einen als Kugeltragschulter ausgebildeten Steg aufweisen derart, daß sich zwischen auf dem Steg abrollenden Kugeln und dem Modul Zwischenräume ergeben.

27. Modul nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelumlaufbahnen und/oder die Umlenkungen derart profiliert sind, daß die umlaufenden Kugeln im montierten Zustand 2-Punkt-Kontakt, 3-Punkt- Kontakt oder 4-Punkt-Kontakt besitzen.

28. Modul nach einem der Ansprüche 18 bis 27, δdadurch gekennzeichnet, daß die Module Öffnungen und Durchlässe für Kühlflüssigkeiten und/oder Schmierstoffe aufweisen.

29. Modul nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Begrenzungsflächen der Module Öffnungen und/oder Durchlässe für Flüssigkeiten aufweisen.

29. Verfahren zur Herstellung von Muttern nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder einem Modul nach einem der Ansprüche 18 bis 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß in ein Werkstück ein Innengewinde geschnitten und die Umlenkung durch Erosionsverfahren wie Funkenerosion oder Elektrolyse oder durch Schleifverfahren in die Mutter bzw. das Modul eingebracht wird.