DE2451585A1 - Kugelumlauf-schraubgetriebe - Google Patents

Description

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1974-10-24 FR-gw

Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

SKF KUGELLAGERFABRIKEN GMBH, 8720 Schweinfurt 2 Kugelumlauf-Schraubgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Kugelumlauf-Schraubgetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine fortschreitende Bewegung, oder umgekehrt, mit mindestens einem an der Mutter vorgesehenen zylindrischen Element, das die Kugeln von einem Endabschnitt eines Schraubenganges des zwischen der Mutter und der Schraube schraubenförmig verlaufenden Umlaufkanals zu dem anderen Endabschnitt des genannten Schraubenganges leitet.

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Es ist bereits ein Getriebe diese Art bekannt, bei dem die Mutter ein angesetztes zylindrisches Element hat, das einen Inneren, mit einem Gewindegang der Schraube in Verbindung stehenden Kanal aufweist, so dass ein geschlossener Kanal für den Kreislauf der Kugeln gebildet ist. Bei dieser bekannten Ausführungsform dient der innere Kanal des angesetzten zylindrischen Elements lediglich zur Führung der Kugeln bei ihrer Übertragung von einem Endteil zum anderen Endteil eines Gewindeganges, so dass diese während der Übertragung in Kontakt mit dem Schraubengewinde rollen müssen. Da die Oberfläche des Schraubengewindes derartiger Getriebe im allgemeinen nicht poliert und sehr oft sogar ziemlich.unregelmässig ist, hauptsächlich wenn die schraubenförmige Nut der Schraube durch stauchen des Metalls hergestellt worden ist, ruft die Übertragung der Kugeln von einem Endteil zum anderen Endteil des Gewindeganges Reibungen und manchmal auch bedeutende Stösse hervor. Die« mindert wiederum die Leistungsfähigkeit des Getriebes, insbesondere in Bezug auf die Umformung der Bewegung. Ferner ist dadurch kein geräuscharmer Betrieb des Getriebes gewährleistet. Ausserdem ist bei dieser bekannten Ausführungsart das zylindrische Element an der Aussenfläche der Mutter angebracht, so dass spezielle Befestigungsmittel für das Element erforderlich sind. Die Mutter ist dadurch in ihrer Konstruktion sehr aufwendig und somit teuer.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsart des aus Schraube und Mutter bestehenden und mit Kugeln versehenen Getriebes vom erwähnten Typ, ist die Mutter mit zwei Öffnungen von zylindrischer oder länglicher Form ausgebildet, die mittels in der äusseren Peripherie der Mutter gebildeter Spalte miteinander in Verbindung stehen. In die Öffnungen sind zwei Elemente eingesetzt, die zum Überleiten der Kugeln von einem Endteil zum anderen Endteil eines Gewindeganges der schraubenförmigen Nut zwischen Mutter und Schraube dienen. Die Überleitung erfolgt dabei mittels eines Kanals, dessen innerste Wand

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durch den Boden der genannten Spalte gebildet wird. Bei dieser Ausführungsform findet die Überleitung der Kugeln
zwischen den Endteilen eines Gewindeganges ohne wesentlichen Kontakt zwischen den Kugeln und dem Schraubengewinde statt. Die maschinelle Bearbeitung dieser Mutter ist jedoch kompliziert und kostspielig, insbesondere wegen der speziellen Form der in der Mutter auszubildenden öffnungen und der eingesetzten Elemente. Da die axiale übertragung der Kugeln in der Nähe der
Aussenflache der Mutter stattfindet, ist es ferner erforderlich, dass die Mutter eine relativ dicke Wandstärke hat, wodurch
sich aber auch das Gewicht der Mutter erhöht und der Raumbedarf grosser wird.

Schliesslich ist ein aus Schraube und Mutter bestehendes und mit Kugeln versehenes Getriebe vom erwähnten Typ bekannt, das zur Überleitung der Kugeln von einem Endteil zum anderen Endteil eines Gewindeganges mit einer s-förmigen öffnung ausgebildet ist, die in die Wand der Mutter eingearbeitet ist. In dieser öffnung befindet sich ein rohrförmiges Teil, das ebenfalls s-förmig ausgebildet ist. Das rohrförmige Teil dient
hier zum Übertragen der Kugeln. Ein Kontakt der Kugeln mit dem Gewinde findet dabei nicht statt. Auch"diese AusfUhrungsform ist ziemlich kompliziert und somit teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geräuscharmes
und betriebssicheres Kugelumlauf-Schraubgetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine fortschreitende Bewegung oder umgekehrt - zu schaffen, bei dem die Führung der Kugeln von einem Endabschnitt zum anderen Endabschnitt eines Schraubenganges durch ein Element erfolgt, das sich einfach herstellen lässt und das die äussere Bauform des Getriebes nicht ungünstig beeinflusst und das ohne besondere Befestigungsmittel in der Mutter gehalten ist.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das zylindrische Element in eine im wesentlichen radial ver-

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laufende Bohrung der¹Mutter bündig eingesetzt ist und einen inneren, rohrförmig ausgebildeten Rückleitungskanal hat, der die Endabschnitte eines Schraubenganges des Kugelumlaufkanals miteinander verbindet, und dass das zylindrische Element seitlich mindestens einen Ansatz hat, der mit einem gewissen Spiel in den Kugelumlaufkanal hineinragt.

Eine besonders günstige Bauform des Getriebes wird erreicht, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, der im Bereich der Schraube den Rückleitungskanal begrenzende Abschnitt des zylindrischen Elements eine relativ geringe Wandstärke hat.

Eine besonders einfache und wirkungsvolle Fixierung der Schraube ergibt sich, wenn in weiterer Ausgestaltung der Er findung, das zylindrische Element zwei seitliche Ansätze hat, die sich unterhalb des Abschnitts des zylindrischen Elements bis in die Nähe der Einmündungen des Rückleitungskanals erstrecken, wobei die Ansätze im Bereich der genannten Ein mündungen als Führungselemente für die Kugeln ausgebildet sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass für das Anbringen des zylindrischen Elements an der Mutter lediglich eine Bohrung in dieser erforderlich ist. Diese lässt sich wiederum sehr einfach in die Mutter einarbeiten. Ferner gewährleistet das in die Mutter eingesetzte zylindrische Element, dass während der Überleitung der Kugeln kein Kontakt zwischen diesen und dem Schraubengewinde vorliegt. Des weiteren ist es vorteilhaft^ dass das sylindrische Element lediglich durch seinen seitlichen Ansatz (oder Ansätze) in der Bohrung der Mutter gehalten ist, ohne dass dazu besondere -Befestigungsmittel erforderlich sind, wie 2»B„ eine Schweissverbindung oder eine über der Mutter angeordnete Muffe, Nicht zuletzt ermöglicht der seitliche Ansatz (oder mehrere Ansätze), dass das in die Bohrung der Mutter eingesetzte zylindrische Element auch während der Drehbewegungen festgehalten wird, ohne dass dasu spezielle stabilisierende Mittel verwendet

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werden müssen. Schliesslich ist es besonders vorteilhaft, dass der im Bereich der Schraube den Rückleitungskanal begrenzende Abschnitt des zylindrischen Elements eine relativ geringe Wandstärke hat, so dass die Wandstärke der Mutter ebenfalls relativ gering sein kann, d.h. nur etwas grosser als der Durchmesser der Kugeln.

Bei der erfindungsgemässen Ausführungsform werden somit alle Vorgänge, die zum Übertragen der Kugeln zwischen den,beiden Endteilen eines Gewindeganges der schraubenförmigen Nut zwischen Mutter und Schraube erforderlich sind, durch ein einziges, relativ einfach aufgebautes Element ermöglicht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend an Hand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform im Bereich eines zylindrischen Elements,

Fig. 2 eine Zone der Innenfläche der Mutter des in Fig. 1 dargestellten Getriebes,

Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten zylindrischen Elements,

Fig. 4 eine Unteransicht des in Fig. 3 dargestellten Elements, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4 und

Fig. 6 eine Ansicht, gemäss der Fig. 2, jedoch mit einem weiteren Ausführungsbeispiel des zylindrischen Elements.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Schraube, die mindestens an einem Endteil ein Kupplungselement hat, mit dem diese an einem

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Maschinenteil befestigt werden kann, z.B. an eine Drehbank mittels entsprechender Lagerelemente. In die Mantelfläche der Schraube 1 ist mindestens eine schraubenförmig verlaufende Nut 2 eingearbeitet, die eine bestimmte Steigung und Breite hat. Über die Schraube 1 ist eine Mutter 3 gesteckt, die in der dargestellten Ausfiihrungsform als eine zylindrische Muffe ausgebildet ist. In der Innenfläche der Mutter 3 ist eine schraubenförmig verlaufende Nut 4 eingearbeitet, die die gleiche Steigung und Breite hat wie die Nut 2 der Schraube 1. Die Breite der Nut 4 ist in Fig. 2 mit „e" angegeben. Die Mutter 3 ist gegenüber der Schraube 1 derart angeordnet, dass die Nuten 4 und 2 einen schraubenförmig verlaufenden Kanal begrenzen, der einen kreisförmigen Querschnitt hat und in dem Kugeln 5 zirkulieren können. Der Querschnitt dieses Kanals - genannt Kugelumlaufkanal - hat einen Durchmesser, der etwas grosser ist als der der Kugeln 5. Das Spiel zwischen den Kugeln 5 und dem Kugelumlaufkanal ist dabei in bekannter Weise so bemessen, dass eine einwandfreie Übertragung der Kräfte zwischen der Schraube 1 und der Mutter 3 gewährleistet ist.

In der in Fig. 2 dargestellten Zone der Mutter, befindet sich ein zylindrisches Element 6, das die Kugeln 5 von einem Endabschnitt - bezeichnet.mit 4a - eines Schraubenganges des zwischen der Schraube 1 und der Mutter 3 verlaufenden Kugel- , umlaufkanals zu dem anderen Endabschnitt,- bezeichnet mit 4b des genannten Schraubenganges leitet. Dadurch erhält man eine geschlossene Rundleitung für den Kreislauf der Kugeln 5.

Die in Fig. 2 gezeigte Darstellung entspricht einer Ausführungsform , bei der die Schraube 1 und die Mutter 3 ein einziges Gewinde besitzen und bei der die axiale Ausdehnung der geschlossenen Rundleitung der Kugeln der Steigung dieses Gewindes entsprecht. Es ist aber auch möglich, mehrere, z.B. zwei geschlossene Rundleitungen in versetzter Anordnung entlang der gemeinsamen Achse von Schraube 1 'und Mutter 3 vorzusehen . K

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Das in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Element 6 hat einen flachen zylindrischen Körper 7, der in eine Bohrung 8 eingesetzt ist, die radial in die Mutter 3 gebohrt ist. Als Element 6 ist ein Gussteil aus Metall verwendet worden (es kann auch aus Kunststoff bestehen), dass in seinem Inneren einen Rückleitungskanal 9 für die Kugeln 5 besitzt (siehe Fig. 5), dessen beide Endabschnitte 9a und 9b in die entsprechenden Endabschnitte 4a und 4b des Gewindeganges des Kugelumlaufkanals einmünden. Der im Bereich der Schraube 1 den Rückleiturigskanal 9 begrenzende Abschnitt - bezeichnet mit 10 des zylindrischen Elements 6 hat eine relativ geringe Wandstärke. Dadurch kann die Höhe des Körpers 7 des Elements 6 so bemessen werden, dass sie nur etwas grosser ist als der Durchmesser der Kugeln 5. Der Durchmesser der Mutter 3 kann somit relativ klein gehalten werden, was sich beim Gewicht und Preis des Getriebes günstig auswirkt. Obwohl in Fig. 1 die Höhe des Körpers 7 des Elements 6 der radialen Dicke der Mutter 3 entspricht, ist es auch möglich, ein Element zu verwenden, dessen Höhe kleiner ist als die radiale Dicke der Mutter 3.

Das in den Fig. 3 bis 5 dargestellte Element 6 hat ferner seitlich zwei Ansätze 10a und 10b, die in Bezug auf den zylindrischen Körper 7 aussermittig angeordnet sind und sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Die Ansätze 10a, 10b sind dabei so ausgebildet, dass sie sich unterhalb des Abschnitts 10 des zylindrischen Elements 6 bis in die Nähe der Einmündungen des Rückleitungskanals 9 erstrecken, wobei die Ansätze 10a, 10b im Bereich der genannten Einmündungen als Führungselemente für die Kugeln 5 ausgebildet sind. Der Durchmesser der Ansätze 10a und 10b des Elements 6 ist so gewählt, dass diese mit einem geringen Spiel in den entsprechenden Gewindegang des Kugelumlaufkanals eingesetzt werden können. Durch die Ansätze 10a, 10b kann das zylindrische Element 6 während einer Drehbewegung oder einer fortschreitenden Bewegung in der Bohrung 8 gehalten werden. Es

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Claims (2)

1. I 1

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   ist jedoch auch möglich, das Element 6 nur mit einem Ansatz auszubilden.

   Während die Ausführungsform des Elements 6, das in Fig. 1 bis 5 dargestellt ist, sich besonders für ein Getriebe eignet, bei dem relativ kurze Verstellwege der Schraube oder der Mutter erforderlich sind, ist die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform des Elementes 6 insbesondere für Getriebe anwendbar, deren Verstellwege verhältnismässig gross sein müssen.

   Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform sind im wesentlichen dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig.
2. 2. Lediglich die Mutter 3 hat zwei schraubenförmige Nuten 41 und 42, die zusammen zwei schraubenförmige Kanäle für den Umlauf der Kugeln 5 begrenzen. Der Kanal 41 hat eine Breite, die kaum den Durchmesser der Kugeln6 übertrifft und der zum übertragen der Kräfte zwischen der Schraube und der Mutter dient, während der andere Kanal 42 eine etwas grössere Breite hat, um den freien Kreislauf der Kugeln 5 zu ermöglichen. In diesem Fall besitzt der Rückleitungskanal 9 des Elements 6, das in einem Sackloch 8 der inneren Fläche der Mutter 3 angeordnet ist, einen halbkreisförmigen Teil, um z.B. die Übertragung der Kugeln 5 von der Wut 41 in die grössere Nut 42 (sie dient zur Rückleitung der Kugeln) zu ermöglichen. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Elemente 6 jeweils an den beiden Endteilen der Mutter 3 vorgesehen. Die seitlichen Ansätze 10a und 10b weisen in die gleiche Richtung und dienen hier nicht als Führungselemente für die Kugeln, sondern lediglich um das Element 6 während einer Drehbewegung festzuhalten.

   Die Ansätze 10a? 10b des zylindrischen Elements 6 sind an ihren Endabschnitten als Abstreifer ausgebildet. Diese dienen zum Reinigen des Kugelumlaufkanals. Als Abstreifmittel können z.B. Filz oder andere biegsame Materialien dienen.

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   Patentansprüche

   Kugelumlauf-Schraubgetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine fortschreitende Bewegung, oder umgekehrt, mit mindestens einem an der Mutter vorgesehenen zylindrischen Element, das die Kugeln von einem Endabschnitt eines Schraubenganges des zwischen der Mutter und der Schraube schraubenförmig verlaufenden Kugelumlaufkanals zu dem anderen. Endabschnitt des genannten Schraubenganges leitet, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Element (6) in eine im wesentlichen radial verlaufende Bohrung (8) der Mutter (3) bUndig eingesetzt ist und einen inneren,rohrförmig ausgebildeten Rückleitungskanal (9) hat, der die Endabschnitte (4a, 4b) eines Schraubenganges des Kugelumlaufkanals mitein ander verbindet, und dass das zylindrische Element (6) seitlich mindestens einen Ansatz (10a) hat, der mit einem geringen Spiel in den Kugelumlaufkanal hineinragt.

   Kugelumlauf-Schraubgetriebe nach Ansprpch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der im Bereich der Schraube (1) den Rückleituhgskanal (9) begrenzende Abschnitt (10) des zylindrischen Elements (6) eine relativ geringe Wandstärke hat.

   Kugelumlauf-Schraubgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Element (6) zwei seitliche Ansätze (10a, 10b) hat, die sich unterhalb des Abschnitts (10) des zylindrischen Elements (6) bis in die Nähe der Einmündungen (9a, ?b) des Rückleitungskanals erstrecken, und dass die Ansätze (10a, 10b) im Bereich der Einmündungen (9a, 9b) als Führungselemente für die Kugeln (5) ausgebildet sind.

   Kugelumlauf-Schraubgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Ansätze (10a, 10b) des zylindrischen Elements (6) zum Reinigen des Kugelumlaufkanals Abstreifer, z.B. aus Filz, haben.

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