DE10056275A1

DE10056275A1 - Kugelgewindetrieb

Info

Publication number: DE10056275A1
Application number: DE2000156275
Authority: DE
Inventors: Juergen Osterlaenger
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: WO2002040895A1; JP2004514101A; DE10056275B4; EP1334293A1

Abstract

Ein Kugelgewindetrieb weist eine Spindel und eine diese umgebende, mit einem Befestigungsflansch (14) versehene Mutter (13) auf, mit dazwischen angeordneten Kugeln (4), welche längs eines schraubenlinienförmigen Weges angeordnet sind, wobei sie an Laufbahnen abrollbar abgestützt sind, die von einer an der äußeren Oberfläche der Spindel befindlichen Gewindenut und einer entsprechenden, an der inneren Oberfläche der Mutter (13) befindlichen Gewindenut gebildet sind, und mit Durchgangsöffnungen der Mutter (13), welche miteinander durch wenigstens ein an der Außenseite der Mutter (13) verlaufendes rohrbogenförmiges Umlenkstück (15) für die Rückführung der Kugeln (4) von einem Ende des Weges zu dessen Anfang verbunden sind. Erfindungsgemäß sind die Mutter (13) und der Befestigungsflansch (14) zweiteilig ausgeführt und das Umlenkstück (15) ist in einer Ausnehmung (20) des Befestigungsflansches (14) angeordnet und in diesem radial gehalten.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb mit einer Spindel und einer die se umgebenden, mit einem Befestigungsflansch versehenen Mutter, sowie mit dazwischen angeordneten Kugeln, welche längs eines schraubenlinienförmi gen Weges angeordnet sind, wobei sie an Laufbahnen abrollbar abgestützt sind, die von einer an der äußeren Oberfläche der Spindel befindlichen Gewin denut und einer entsprechenden, an der inneren Oberfläche der Mutter befind lichen Gewindenut gebildet sind, und mit Durchgangsöffnungen der Mutter, welche miteinander durch wenigstens ein an der Außenseite der Mutter ver laufendes rohrbogenförmiges Umlenkstück für die Rückführung der Kugeln von einem Ende des Weges zu dessen Anfang verbunden sind.

Kugelgewindetriebe mit Befestigungsflanschen und äußerer Rohrumlenkung sind allgemein bekannt. Sie werden im Maschinenbau beispielsweise im Kraft fahrzeugbereich verwendet. Üblicherweise wird der Mutternkörper durch spa nende Formgebung hergestellt, was aber aufwendig und teuer ist. Das Um lenkstück, welches die Durchgangsöffnungen miteinander verbindet, muß gegen Herausfallen gesichert werden. Das kann mit zusätzlichen, an der Mutter angeschraubten Blechen erfolgen. Auch diese Vorgehensweise ist teuer und für eine Großserienfertigung ungeeignet.

Aus der Druckschrift US 3,667,311 ist ein Kugelgewindetrieb der eingangs ge nannten Art bekannt, bei dem an der Mutter insgesamt drei Umlenkstücke für die Kugeln angeordnet sind. Über die Art der Befestigung der Umlenkstücke sind dieser Schrift Informationen nicht zu entnehmen.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in großen Stückzahlen wirt schaftlich herstellbaren Kugelgewindetrieb anzugeben, der einen ruhigen Lauf der Kugeln bei hohem Wirkungsgrad ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mutter und der Befestigungsflansch zweiteilig ausgeführt sind und das Umlenkstück in einer Ausnehmung des Befestigungsflansches angeordnet und in diesem radial ge halten ist. Das Umlenkstück wird, bzw. bei mehrgängigen Gewinden werden die Umlenkstücke also in die zugehörigen Durchgangsöffnungen eingesetzt und durch den anschließend montierten Befestigungsflansch radial gesichert. Der Befestigungsflansch befindet sich bei Verwendung nur eines Umlenkstücks zumindest zum Teil in derselben axialen Position wie dieses.

An der Mutter und dem daran angebrachten Befestigungsflansch kann ein Be festigungsverfahren angewandt werden, wodurch der Befestigungsflansch an der Mutter axial und in Umfangsrichtung gehalten ist. Als Befestigungsverfah ren kann ein Schweißen, Kleben, Löten, Verstemmen oder eine Kombination mehrerer dieser Verfahren angewendet sein. Es ist auch möglich, zur Befesti gung die Passung zwischen der Mutter und dem Befestigungsflansch als Preß passung auszuführen.

Der Befestigungsflansch kann an der Mutter in einer axialen Richtung mittels einer Anschlagfläche formschlüssig befestigt sein, die an der Mutter angeformt ist. Die Mutter kann auch an ihrer äußeren Oberfläche eine Profilierung aufwei sen, in welcher verstemmter Werkstoff des Befestigungsflansches angeordnet ist. Der nicht gehärtete Flansch wird dann am Außendurchmesser der gehär teten, mit einer solchen speziell angeformten Profilierung versehenen Mutter verstemmt, um dadurch eine formschlüssige Verbindung zu erhalten, die hohe Kräfte übertragen kann. Die Profilierung kann z. B. eine Rändelung sein.

Das Umlenkstück kann in der Ausnehmung des Befestigungsflansches mit ei nem radialen Spiel angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Umlenkstück etwas "atmen", was einen gleichmäßigen Lauf der Kugeln begünstigt.

Die Mutter kann mit der Gewindenut ein durch Ziehen, Kalibrieren und/oder Rollieren spanlos hergestelltes Bauteil sein. Sie kann aus gehärtetem Stahl bestehen. Bei einer spangebenden Bearbeitung der Mutter ergibt sich bei der Herstellung vom Rohr nur ein geringes Spanvolumen. Der Befestigungsflansch kann aus einem Metallblech, vorzugsweise aus Stahlblech gestanzt sein. Um genau ebene Oberflächen zu erhalten, kann er beidseitig geschliffen sein. Das Umlenkstück kann als gebogenes Rohr aus Stahl oder Kunststoff einstückig oder mehrteilig ausgeführt sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Vergleich mit einem vorbekannten Kugelgewindetrieb im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Mutter, ein Umlenkstück und einen Befestigungsflansch für einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb in einer Seitenan sicht;

Fig. 2 einen Kugelgewindetrieb mit den Bauteilen nach Fig. 1 in einer stirnseitigen Ansicht mit teilweisem Querschnitt;

Fig. 3 eine Seitenansicht mit teilweisem Längsschnitt der Mutter und des daran befestigten Befestigungsflansches;

Fig. 4 einen den Verbindungsbereich der Mutter und des Befestigungs flansches darstellenden vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3;

Fig. 5 ein einstückiges U-Rohr-förmiges Umlenkstück im Längsschnitt;

Fig. 6 ein zweiteiliges U-Rohr-förmiges Umlenkstück in einer Ansicht der U-Steg-Seite;

Fig. 7 einen Befestigungsflansch in einer stirnseitigen Ansicht;

Fig. 8 den Befestigungsflansch nach Fig. 7 in einer Seitenansicht;

Fig. 9 einen vorbekannten Kugelgewindetrieb in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 10 den Kugelgewindetrieb nach Fig. 9, teilweise in einem die Ein trittsseite eines Umlenkstücks zeigenden Querschnitt;

Fig. 11 den Kugelgewindetrieb nach Fig. 9, teilweise in einem die Aus trittsseite des Umlenkstücks zeigenden Querschnitt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Ein in den Fig. 9 bis 11 dargestellter Kugelgewindetrieb nach dem vorbe kannten Stand der Technik besteht aus einer Spindel 1, einer Mutter 2, Um lenkstücken 3 und Kugeln 4, die zwischen schraubenlinienförmigen Gewindenuten der Spindel 1 und entsprechenden Gewindenuten der Mutter 2 angeord net sind und kontinuierlich von den Umlenkstücken 3 umgelenkt werden. Bei der Drehung der Spindel 1 in einer Richtung bewirken die Kugeln 4 eine Ver schiebung der Mutter 2 längs der Spindel 1. Wenn die Kugeln 4 zwischen der Spindel 1 und der Mutter 2 sich dem Ende ihres schraubenlinienförmigen We ges nähern, werden sie von den Umlenkstücken 3 von dort entfernt, durch die Umlenkstücke 3 axial hindurchgeführt und an dem Anfang des Weges wieder abgesetzt. Bei einer Drehung der Spindel 1 in der entgegengesetzten Richtung wird die Bewegungsrichtung der Kugeln, und damit diejenige der Mutter 2, um gekehrt.

Fig. 9 zeigt auch ein schraubenlinienförmiges Gebiet und einen Befesti gungsflansch 5 der Mutter 2, welche für den Einbau des Kugelgewindetriebes benutzt werden können. Im Normalfall ist ein Glied des Kugelgewindetriebes, beispielsweise die Mutter 2, so eingebaut, daß es an einer Bewegung um seine Achse gehindert ist. Das andere Glied, meistens die Spindel 1, ist über Lager stellen 6 eingebaut und von einem reversibel arbeitenden Motor angetrieben. Die Drehung des Motors in einer gewählten Drehrichtung bewirkt, daß die Mutter 2 sich an der Spindel 1 entlang bewegt.

In Fig. 10 ist das Umlenkstück 3 mit einem Aufnahmefinger 7 versehen, wel cher sich in die Schraubennut hineinerstreckt, die sich zwischen der Mutter 2 und der Spindel 1 befindet. Dadurch wird der als gestrichelte Linie 8 darge stellte schraubenlinienförmige Weg der Kugeln 4 an einem Punkt 9 unterbro chen und unvermittelt in einen Kugelweg 10 geändert, der durch die Umlenk stücke 3 hindurch verläuft.

Fig. 11 zeigt das andere Ende des Umlenkstückes 3 und die Art und Weise, wie die Kugeln 4 in die schraubenlinienförmige Nut zwischen der Spindel 1 und der Mutter 2 zurückgeführt werden. Die Kugeln 4 unterliegen einem ähnlich unvermittelten Wechsel ihrer Bewegungsrichtung an einem Punkt 11. Ebenfalls erkennbar ist ein Aufnahmefinger 12, der im Wesentlichen ebenso ausgeführt ist, wie der in Fig. 10 dargestellte Aufnahmefinger 7 des Umlenkstücks 3, und der beim Wiedereinlegen der Kugeln 4 in den schraubenlinienförmigen Weg als Führung dient. Außerdem nimmt der Aufnahmefinger 12 die Kugeln 4 auf, wenn die Spindel 1 sich in der entgegengesetzten Richtung dreht.

Bei einem ähnlich aufgebauten, in den Fig. 1 bis 8 dargestellten erfin dungsgemäßen Kugelgewindetrieb sind eine Mutter 13 und ein Befestigungs flansch 14 als zwei einzelne Teile ausgeführt, die aneinander befestigt sind. Ein Umlenkstück 15, welches als einstückiges U-förmiges Kunststoffrohr aus geführt sein kann, oder ein Umlenkstück 16 der gleichen Form, welches aus zwei zusammengesetzten Teilstücken 17 und 18 bestehen kann, verläuft mit seinem U-Steg außerhalb der Mutter 13 und verbindet zwei Durchgangsöff nungen der Mutter. Es dient ebenso der Rückführung der Kugeln 4 von dem Ende des schraubenlinienförmigen Weges zu dessen Anfang, wie das in den Fig. 9 bis 11 dreifach dargestellte Umlenkstück 3 des vorbekannten Kugel gewindetriebes.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung wird das Umlenkstück 15 bzw. 16 in radialer Richtung von dem Befestigungsflansch 14 gehalten, weil sein Flanschkörper neben einer zentralen Öffnung 19 zur Aufnahme der Mutter 13 eine Ausnehmung 20 aufweist, in welcher der U-Steg des Umlenkstücks 15 bzw. 16 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsflansch 14 nach der Montage des Umlenkstücks 15 bzw. 16 durch Verstemmen an der Mutter 13 befestigt. Er liegt gemäß Fig. 4 mit einer Stirnseite an einer ringför migen Anschlagfläche 21 der Mutter 13 formschlüssig an und umgibt an seiner anderen Stirnseite eine in der Mantelfläche der Mutter 13 eingearbeitete Profi lierung 22. Hier greift verstemmter Werkstoff 23 des Befestigungsflansches 14 in die Mutter 13 ein, so daß die Mutter 13, das Umlenkstück 15 bzw. 16 und der Befestigungsflansch 14 aneinander befestigt sind und gemeinsam mit einer Spindel und eingefüllten Kugeln 4 einen erfindungsgemäßen Kugelgewinde trieb bilden.

Bezugszahlenliste

1

Spindel

2

Mutter

3

Umlenkstück

4

Kugel

5

Befestigungsflansch

6

Lagerstelle

7

Aufnahmefinger

8

gestrichelte Linie

9

Punkt

10

Kugelweg

11

Punkt

12

Aufnahmefinger

13

Mutter

14

Befestigungsflansch

15

Umlenkstück

16

Umlenkstück

17

Teilstück

18

Teilstück

19

zentrale Öffnung

20

Ausnehmung

21

Anschlagfläche

22

Profilierung

23

verstemmter Werkstoff

Claims

1. Kugelgewindetrieb mit einer Spindel und einer diese umgebenden, mit einem Befestigungsflansch (14) versehenen Mutter (13), sowie mit da zwischen angeordneten Kugeln (4), welche längs eines schraubenlini enförmigen Weges angeordnet sind, wobei sie an Laufbahnen abrollbar abgestützt sind, die von einer an der äußeren Oberfläche der Spindel befindlichen Gewindenut und einer entsprechenden, an der inneren Oberfläche der Mutter (13) befindlichen Gewindenut gebildet sind, und mit Durchgangsöffnungen der Mutter (13), welche miteinander durch wenigstens ein an der Außenseite der Mutter (13) verlaufendes rohrbo genförmiges Umlenkstück (15) für die Rückführung der Kugeln (4) von einem Ende des Weges zu dessen Anfang verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (13) und der Befestigungsflansch (14) zweiteilig ausgeführt sind und das Umlenkstück (15) in einer Ausneh mung (20) des Befestigungsflansches (14) angeordnet und in diesem radial gehalten ist.

2. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Befestigungsflansch (14) und die Mutter (13) ein Befestigungsver fahren angewandt ist, wodurch der Befestigungsflansch (14) an der Mutter (13) axial und in Umfangsrichtung gehalten ist.

3. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungsverfahren ein Schweißen, Kleben, Löten, Verstemmen oder eine Kombination mehrerer dieser Verfahren angewandt ist.

4. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Passung zwischen der Mutter (13) und dem Befestigungsflansch (14) als Preßpassung ausgeführt ist.

5. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (14) an der Mutter (13) in einer axialen Richtung mittels einer Anschlagfläche (21) formschlüssig befestigt ist, die an der Mutter (13) angeformt ist.

6. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (13) an ihrer äußeren Oberfläche eine Profilierung (22) aufweist, in welcher verstemmter Werkstoff (23) des Befestigungsflansches (14) angeordnet ist.

7. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkstück (15) in der Ausnehmung (20) des Befestigungsflan sches (14) mit einem radialen Spiel angeordnet ist.

8. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (13) mit der Gewindenut ein durch Ziehen, Kalibrieren und/oder Rollieren spanlos hergestelltes Bauteil ist.