DE102005007875A1

DE102005007875A1 - Vorrichtung zur Geräuschdämpfung bei Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieben

Info

Publication number: DE102005007875A1
Application number: DE200510007875
Authority: DE
Inventors: Mao-Tu Tu-Cheng Lee; Hsun-Chen Tu-Cheng Lee
Original assignee: Individual
Current assignee: ABBA Linear Tech Co Ltd
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-31

Abstract

Kugelgewindetriebe erzeugen besonders bei hohen Geschwindigkeiten Laufgeräusche durch Aneinanderstoßen der Kugeln und durch den Lauf der Stahlkugeln auf einer Stahlfläche. Ziel der Erfindung ist es, diese Geräusche zu reduzieren. DOLLAR A Zur Erreichung des Ziels werden die Kugeln in eine endlose Kugelkette, die aus mit Zugbändern verbundenen Fächern besteht, die so geformt sind, daß die Kugeln nicht herausfallen können, eingebracht. Die Kugelkette mit den Kugeln hat eine Kugelumlenkung mit Abdeckung zur Führung und das Ganze wird bei der Montage als Einheit in radiale Kugelführungsöffnungen der Mutter eingesetzt. DOLLAR A Die Erfindung ist besonders zum Einsatz bei Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieben gedacht.

Description

Hintergrund der Erfindung
(a) Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Geräuschdämpfer für einen Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieb, insbesondere für eine Konstruktion, bei der besonders bei hohen Geschwindigkeiten Zusammenstöße und die damit verbundene Geräuschentwicklung vermieden und Reibungsgeräusche weitgehend ausgeschaltet werden.

(b) Beschreibung des derzeitigen Standes der Technik

Herkömmliche Kugelgewindetriebe erzeugen keine Geräusche durch Kugelzusammenstöße, da jeweils zwischen zwei Kugeln ein Stück Kunststoff den direkten Zusammenstoß von Metall mit Metall verhindern.

Das japanische Patent No. 2000-355278 beschreibt einen geräuscharmen Kugelgewindetrieb mit einem Kugelkäfig, der aus je einem dicken Stück Kunststoff vor und hinter der Kugel und dünnenen Verbindungsteilen zwischen den beiden Stücken besteht, wobei die Mutter extra Rillen hat, in denen die Verbindungsteile laufen können. Auf der Mutter ist eine Kugelrückführung in Form eines umgedrehten "U" angebracht. Unten an der Mutter sind Aushöhlungen, die es erlauben die Niederhaltestücke der Kugelkäfige einzusetzen und einen geschlossenen Kugelumlaufpfad zu schaffen. Die ganze Konstruktion ist kompliziert und aufwendig. Die große Anzahl an Bauelementen muß einzeln zwischen Mutter und Spindel eingebracht werden. Die Möglichkeiten zur Kostensenkung sind klein, die Fehlermöglichkeiten groß.

Ein weiteres japanisches Patent, No. 2001-99257 geht von einer Anzahl Stahlkugeln und einem Kugelkäfig aus. Auch hier sind die einzelnen Abteile für die Kugeln zu einer Kette verbunden. Auf der Mutter befinden sich Kugelein- und Auslaß und die Kugeln können in den Gewinderillen rollen. Ein Problempunkt ist bei dieser Konstruktion das Kettenschloß, das zu Störungen bei der Bewegung der Kugeln führen kann. Auch die kleinen Umlenkradien der Kugelumlenkung können bei dieser Konstruktion leicht Probleme beim Kugelumlauf hervorrufen und den Geräuschdämpfungseffekt verringern.

Zusammenfassung der Erfindung

Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist ein geräuscharmer Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieb.

Nebenziel der Erfindung ist es, eine Konstruktion zu finden, die einfach und leicht zu implementieren ist und eine einfache und schnelle Massenproduktion bei kleiner Fehlerrate erlaubt.

Zur Erreichung der obigen Ziele besteht die Erfindung im wesentlichen aus einer Mutter, einer Spindel, mindestens zwei ovalen Ringen mit Kugeln, sowie Dichtungen und einer Hülse. Die Mutter hat eine zentrale Längsbohrung mit einem Gewinde für die Aufnahme der Spindel. Außerdem hat sie für jeden Ring mit Kugeln eine Öffnung zum Einführen des Rings. Die Ringe sind dabei so angebracht, daß die Kugeln, die Eingriff in das Gewinde haben immer gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Durch die ovale Form der Ringe wird erreicht, daß die Kugeln immer leicht in den Ringen rollen können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 Explosionsdarstellung der vorliegenden Erfindung
2 Perspektivische Darstellung der vorliegenden Erfindung im zusammengebauten Zustand
3 Längsschnitt durch die Erfindung im zusammengebauten Zustand
4 Querschnitt 4-4 aus 3
5 Explosionsdarstellung der Kugelführung entsprechend der vorliegenden Erfindung
6 Perspektivische Darstellung der Kugelführung im zusammengebauten Zustand
7 Querschnitt durch einen Teil der Kugelführung
8 Einsetzen der Kugelführung in die Mutter
9 Perspektivische Darstellung der Kugelumlenkung
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung
1 bis 3 zeigen den geräuscharmen Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieb entsprechend der vorliegenden Erfindung. Er besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen Mutter (10), einer Spindel (20), mehr als zwei Kugelführungen (30), zwei Dichtungen (40, 41) und einem Gehäuse (50). Die Mutter (10) ist ein Zylinder mit einem senkrechten Flansch (11) an einem Ende. Der Flansch (11) hat eine Anzahl Löcher (12) zur Befestigung. Die Mutter (10) hat eine zentrale Spindelbohrung (13) mit einer Gewinderille (14) (siehe 3). Außerdem hat sie eine Kugelführungsöffnung (15) pro Kugelführung (30). Die Kugelführungsöffnungen (15) haben die gleiche Richtung wie die Gewinderille (14), liegen sich um 180 versetzt gegenüber und sind zueinander parallel.
Wie aus 3 hervorgeht hat die Mutter (10) oben zwei Kugelführungsöffnungen (15) und unten gegenüberliegend ebenfalls zwei. Falls auf einer Seite nur eine Kugellführungsöffnung (15) wäre und auf der anderen zwei, wäre die obige Bedingung "mehr als zwei" immer noch erfüllt.
Wie 4 zeigt befinden sich bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung in den Kugelführngsöffnungen (15) Nuten (16), die Flansche (333), die am Ende der Abdeckungen (33) der Kugelführungen (30) sitzen aufnehmen und so für deren richtige Positionierung und Arretierung sorgen.
Aus 3 ist ersichtlich, daß an sich beiden Enden der Spindelbohrung (13) der Mutter (10) Ringnuten (17) für die Aufnahme der Dichtungen (40, 41) befinden. In die Gewinderille (21) kann zwischen den beiden Dichtungen (40, 41) ein Schmiermittel gegeben werden, um die Kugeln (32) leichter rollen zu lassen. Die Dichtungen (40, 41) haben ein zentrales Loch um die Spindel (20) durchzulassen.
Um die Kugelführungsöffnungen (15) vor dem Eindringen von Staub zu schützen kann die ganze Mutter von einem Gehäuse (50) umschlossen werden.
Wie 3 und 4 zeigen können die Kugeln (32) einer Kugelführung (30) nur auf der Hälfte des Umfangs die Gewinderille (14) der Mutter (10) und gleichzeitig die Gewinderille (21) der Spindel (20) berühren. Die Kugelführungsöffnungen (15) sind deshalb paarweise, aber um 180° versetzt angebracht, so daß pro Kugelführungspaar der ganze Umfang abgedeckt wird.
Die in 5 und 6 dargestellte bevorzugte Ausführung der Kugelführung (30) besteht aus einer schalldämpfenden Kugelkette (31), die so geformt ist, daß die Kugeln nicht herausfallen können mit einer Anzahl Kugeln (32), die in einer Kugelumlenkung (34) und einer Abdeckung (33) laufen. Die Kugelkette (31) besteht aus Trennstücken (312), zwischen denen sich jeweils eine Kugel (32) befindet und die durch Zugbänder (311) auf beiden Seiten miteinander verbunden sind. Um Spannungen zu vermeiden laufen die Kugeln (32) in einer elipsenförmigen Bahn. Die Abdeckung (33) auf der Außenseite des aus Kugelkette (31) und Kugeln (32) bestehenden rollenden Teils hat auf der Innenseite eine bogenförmige Führungsnut (331), Verbindungsstücke (332) am Scheitelpunkt und Flansche (333) an den Enden. Die Kugelumlenkung (34) auf der Innenseite des rollenden Teils hat eine ebenfalls bogenförmige Führungsnut (341) auf der Außenseite und Verbindungsstücke (342) im Scheitel. Nach Zusammenbau von Kugelumlenkung (34), rollendem Teil und Abdeckung (33) und Verriegelung mittels der Verbindungsstücke (332, 342) zur Kugelführung (30) kann sich die Kugelkette (31) mit den Kugeln (32) in den Führungsnuten (331, 341) bewegen. Alternativ kann die Kugelführung (30) wie in 9 gezeigt ausgeführt werden.
8 zeigt das Einsetzen einer Kugelführung (30) in die Kugelführungsöffnung (15). Wie vorstehend beschrieben sind die Kugelführungsöffnungen über die Länge der Mutter verteilt und paarweise gegenüberliegend. Zum Einsetzen wird die Kugelführung (30) an den Enden leicht zusammengedrückt und dann in die Kugelführungsöffnung (15) eingeführt. Wenn der Flansch (333) der Kugelführung (30) die Nut (16) in der Mutter (10) erreicht, springt er durch die Elastizität der Kugelführung (30) in die Nut (16) und sorgt so für die korrekte Positionierung. Nach Einsetzen aller Kugelführungspaare (30) kann die Spindel (20) in die Spindelbohrung (13) eingeführt werden. Eine Kugelführung (30) sorgt dabei jeweils auf der Hälfte des Umfangs für den kraftschlüssigen Kontakt zwischen der Gewinderille (14) der Mutter (10) und der Gewinderille (21) der Spindel (20).
Statt die Kugelführungsöffnungen (15) in Paaren über den Umfang zu verteilen, kann auch eine andere, gleichmäßige Verteilung wie z.B. in Tripeln (120° Versatz) oder Quartetten (90° Versatz) vorgenommen werden.
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Mutter eines Kugelgewindetriebs besteht darin, daß die Tiefe der Kugelführungsöffnungen über die Achse der Mutter hinausgeht und daß Kugelführungen, in denen die Kugeln in Ketten angeordnet sind in die Kugelführungsöffnungen eingesetzt werden. Durch geeignete Verteilung über den Umfang wird dabei dafür gesorgt, daß die Kugeln gleichmäßig über den gesamten Umfang tragen. Dies verhindert das Entstehen von Laufgeräuschen.

Claims

Eine Vorrichtung zur Geräuschdämpfung bei Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieben, mindestens bestehend aus einer Mutter, einer Spindel und einer geraden Anzahl von Kugelführungen, wobei: – die Mutter ein Zylinder mit einem senkrechten Flansch an einem Ende ist, der eine Längsbohrung mit einem Innengewinde für die Spindel und eine gerade Anzahl von Kugelführungsöffnungen senkrecht zur Längsachse paarweise auf dem Umfang verteilt hat; – die Spindel ein Gewinde hat; gekennzeichnet durch: – eine endlose schalldämpfende Kugelkette, die so geformt ist, daß die Kugeln nicht herausfallen können und die aus Trennstücken, zwischen denen sich jeweils eine Kugel befindet und aus die Trennstücke verbindenden Zugbändern auf beiden Seiten, besteht; – Kugelführungen, von denen jede eine endlose schalldämpfende Kugelkette und Kugeln enthält, die zwischen einer Kugelumlenkung und einer Abdeckung laufen und deren Kugeln nach einsetzen der Kugelführungen in die Kugelführungsöffnungen den Kraftschluß zwischen dem Gewinde der Mutter und dem Gewinde der Spindel herstellen; – Verteilung der Kugelführungen über die Länge der Mutter in Paaren und zwar so, daß sich die zwei Kugelführungen eines Paares diametral, aber leicht in Längsrichtung versetzt gegenüberliegen, wodurch erreicht wird, daß für jedes Paar über den ganzen Umfang verteilt Kugeln zum Tragen kommen und damit das Laufgeräusch gedämpft wird.
Die Vorrichtung zur Geräuschdämpfung bei Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieben aus Anspruch 1, bei der die Mutter an der Innenseite an beiden Enden eine Ringnut zur Aufnahme eines Dichtrings hat.
Die Vorrichtung zur Geräuschdämpfung bei Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieben aus Anspruch 1, bei der die Mutter außen von einer Hülse umgeben ist, mit der die Kugelführungsöffnungen abgedeckt werden.
Die Vorrichtung zur Geräuschdämpfung bei Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieben aus Anspruch 1, bei der mehr als ein Paar Kugelführungsöffnungen und Kugelführungen vorhanden sind, wobei die Zahl der Kugelführungen der Zahl der Kugelführungsöffnungen entspricht.
Die Vorrichtung zur Geräuschdämpfung bei Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieben aus Anspruch 1, bei der sich am unteren Ende einer jeden Kugelführungsöffnung eine Nut befindet.
Die Vorrichtung zur Geräuschdämpfung bei Hochgeschwindigkeitskugelgewindetneben aus Anspruch 1, bei der Kugelumlenkung und Abdeckung an den Enden Flansche haben.
Die Vorrichtung zur Geräuschdämpfung bei Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieben aus Anspruch 1, bei der die Abdeckung am Scheitel ein Verbindungsstück hat, das zu dem Verbindungsstück im Scheitel der Kugelumlenkung paßt.
Die Vorrichtung zur Geräuschdämpfung bei Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieben aus Anspruch 1, bei der das Verbindungsstück der Abdeckung durch Hochfrequenzschweißen mit dem Verbindungsstück der Kugelumlenkung verbunden wird.
Die Vorrichtung zur Geräuschdämpfung bei Hochgeschwindigkeitskugelgewindetrieben aus Anspruch 1, bei der Umlaufraum zwischen Kugelumlenkung und Abdeckung durch zwei anders geformte Teile definiert wird.