DE2750054C3

DE2750054C3 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Längsbewegung und umgekehrt

Info

Publication number: DE2750054C3
Application number: DE2750054A
Authority: DE
Inventors: Bengt Dipl.-Ing. Ulricehamn Lundgren (Schweden)
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1976-11-19
Filing date: 1977-11-09
Publication date: 1980-09-25
Also published as: DE2750054B2; SE398544B; US4173907A; DE2750054A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Längsbewegung und umgekehrt, bestehend aus einer Welle und einem diese Welle umgebenden, relativ zur Welle drehbar und axial verlagerbar angeordneten Gehäuse sowie einer endlosen Reihe von zwischen einer glatt zylindrisch ausgebildeten Innenlaufbahn auf der Welle und einer schraubenförmig führenden Außenlaufbahn im Gehäuse radial unter Vorspannung laufenden belasteten und in einem Rückfuhrkanal des Gehäuses rückgeführten unbelasteten Wälzkörpern, wobei das Gehäuse aus einem mit dem Rückführkanal versehenen Außenteil und einem darin angeordneten, mit der Außenlaufbahn versehenen, elastisch nachgiebigen Innenteil besteht.

Zum Stand der Technik gehört eine Vorrichtung der genannten Gattung, bei der die belasteten Wälzkörper zwischen der schraubenförmig führenden Außenlaufbahn im Gehäuse und der ebenfalls schraubenförmig verlaufenden Innenlaufbahn auf der Welle laufen (DE-OS 22 41 206). Diese bekannte Vorrichtung wird spielfrei eingestellt, indem eine Schraubenfeder, die als elastischer innenteil im Außenteil des Gehäuses sitzt, radial und axial zusammengedrückt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung muß darauf geachtet werden, daß die schraubenförmige (nnenlaufbahn genau mit der schraubenförmig führenden Außenlaufbahn übefein· stimmt, was große Schwierigkeiten bereitet, weil sich die Steigung der Außenlaufbahn beim Zusammendrük' keil der Schraubenfeder äfldert. Aus diesem GfUnd ist das spielfreie Einsteilen bei der bekannten Vorrichtung nur in beschränkten Umfang möglich. Überdies laufen die Wälzkörper dieser bekannten Vorrichtung in harten metallischen Rückführkanälen, so daß im Betrieb schädliches Laufgeräusch und Berühmngsverschleiß entstehen. Das Gehäuse der bekannten Vorrichtung muß mit hoher Genauigkeit hergestellt werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung beeinträchtigt ist.
Es ist eine andere Vorrichtung zur Umwandlung einer

ίο Drehbewegung in eine Längsbewegung bekannt, bei welcher der Innenteil des Gehäuses als Schraubenfeder ausgebildet und an seinen beiden Enden oder in seiner Mitte im Gehäuse festgehalten und gestützt ist (DE-OS 21 53 023). In dieser anderen Vorrichtung sind die Wälzkörper entlang der belasteten Zone ungleichmäßig g-ostützt und belastet, so daß diese auf ihrer federnd nachgiebigen Laufbahn ungleichmäßig abrollen und aneinanderstoßen und dementsprechend ein schädliches ratterndes Laufgeräusch verursachen.

Schließlich ist noch eine weitere Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Längsbewegung bekannt, bei der eine gleitende Gewindebuchse im Gehäuse vorgesehen ist, die aus elastisch verformbaren Werkstoff besteht und radial unter Vorspannung gegen die mit entsprechendem Gegengewinde versehene Welle angestellt ist (DE-OS 23 00 851). Diese weitere Vorrichtung hat den Nachteil, daß zwischen Gewindebüchse und Welle eine relativ hohe gleitende Reibung vorhanden ist, die Verschleiß und schädliche Reibungs-

wärme erzeugt. Überdies muß in die Welle ein schwierig herzustellendes Gegengewinde eingearbeitet werden, so daß die Fertigung der bekannten Vorrichtung aufwendig und teuer ist.

Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, bei der die spielfreie Einsiellung leicht, das heißt ohne Rücksicht auf den Verlauf der Innenlaufbahn, vorgenommen werden kann. Dabei sollen weitere Toleranzen bei der Fertigung des Gehäuses erlaubt sein, so daß eiui wirtschaftliche Herstellung der Vorrichtung möglich ist, und die Vorrichtung soll eine hohe Laufruhe aufweisen.

Gelöst wird diese Aufgabe mittels der in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.

Mit der Anordnung nach der Erfindung wird erreicht, daß in die Welle keine schwierig einzuarbeitende, der Außenlaufbahn schraubenförmig angepaßte Innenlaufbahn vorgesehen werden muß. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist deshalb wirtschaftlich herstellbar. Dabei kann diese Vorrichtung wegen des elastisch verformbaren Außenteils des Gehäuses ohne weiteres spielfrei angestellt werden. Da die Wälzkörper in der belasteten Zo;:e unter radialer Vorspannung, also gleichmäßig und spielfrei gestützt werden, ist eine hohe Laufruhe der Vorrichtung gegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist ein einfach zu fertigender Innenteil des Gehäuses geschaffen.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 hat zur Folge.

daß der Rückführkanal in den Aulienteil wirtschaftlich, z, B, im Spritzgießverfahren, eingearbeitet werden kann.

Schließlich wird mil der Ausgestaltung nach An^

Spruch 4 der Vorteil erzielt, daß der Außenteil, welcher aus einem elastisch verformbaren Werkstoff besteht, durch einen Schutzmantel, z, B. aus Metall, abgedeckt ist, so daß dieser beim Transport oder beim Einbau der Vorrichtung nicht beschädigt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den großen Vorteil, daß die spielfreie Einstellung ohne Rücksicht auf den Verlauf der Innenlaufbahn vorgenommen werden kann, daß bei der Herstellung des Gehäuses relativ weite Fertigungstoleranzen erlaubt sind und daß die Vorrichtung eine hohe Laufruhe aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Längsbewegung und umgekehrt wird in der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt

Fig. I einen teilweisen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. !,und

F i g. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch eine abgeänderte erfindungsgemäße Vorrichtung.

Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 eine glatte Welle bezeichnet Die Welle 1 ist vom Gehäuse 2 umgeben, welches relativ zur Welle 1 drehbar und axial verlagerbar angeordnet ist. Eine endlos umlaufende Reihe von unbelasteten und belasteten Wäizkörpern 3, im vorliegenden Fall Kugeln, ist im Gehäuse 2 angeordnet. Die belasteten Wälzkörper 3 laufen zwischen der durchgehend zylindrischen Innenlaufbahn (Mantelfläche) der Welle 1 und der Außenlaufbahn, die durch die Windungen der schraubenförmig gewundenen Drahtfeder 4 als Innenteil des Gehäuses 2 gebildet ist. Die Drahtfeder 4 besteht übrigens aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff, zum Beispiel Stahl, der sich für die Aufnahme und Übertragung der Berührungskräfte der belasteten Wälzkörper 3 eignet und der bewirkt, daß die Drahtfeder 4 in radialer und axialer Richtung federn kann. Jeder belastete Wälzkörper 3 läuft auf seiner durch die Drahtfeder 4 gebildeten Außenlaufbahn, berührt diese an zwei Punkten und wird in dieser Außenlaufbahn um seine durchgehend zylindrische Innenlaufbahn, die dieser in einem Punkt berührt, schraubenförmig herumgeführt.

Die Drahtfeder 4 sitzt in der Bohrung des Außenteils 5, der zusammen mit der Drahtfeder das Gehäuse 2 bildet. Der Außenteil 5 ist hülsenförmig gestaltet und besteht aus einem elastisch verformbaren Polymer-Kunststoff. In der Mantelfläche des Außenteiles 5 ist der Rückführkanal 6 für die unbelasteten Kugeln eingearbeitet, der im wesentlichen längsgerichtet ist und an seinen beiden Enden zu den belasteten vVälzkörpern der endlosen Reihe von Wäizkörpern 3 hinführt.

Das Gehäuse 2 ist von einem auf den Außenteil 5 gesetzten Schutzmantel 7 aus widerstandsfähigem. festem Werkstoff, zum Beispiel Stahl, umgeben, der axial aufgeschoben wird und nach seiner Montage den Rückführkanal 6 von außen abdeckt.

Die Durchmesser von Gehäuse 2, Wälzkörper 3 und Welle 1 sind derart aufeinander abgestimmt, daß die im Gehäuse 2 eingebauten Wälzkörper 3 ohne Welle 1 einen Hüllkreisdurchmesser bilden, der etwas kleiner ist als der Durchmesser der durchgehend zylindrischen Innenlaufbahn (Mantelfläche) der Welle 1. Auf diese Weise drückt der Innenteil 4 die belasteten Wälzkörper 3 über seine Außenlaufbahn elastisch gegen die Innenlaufbahn auf der Welle 1, wenn das Gehäuse 2 mit Wälzkörpern 3 auf die Welle 1 aufgesetzt wird. Bei diesem Aufsetzen des Gehäuses 2 werden die Kugeln 3 radial nach außen und die Windungen der Drahtfeder 4 elastisch auseinandergedrückt. Es entsteht eine radiale Vorspannung zwischen Gehäuse 2 und Welle 1, die einen für das Funktionieren der Vorrichtung notwendigen Reibschluß der Kugeln 3 auf der Welle 1 bewirkt. Das Gehäuse 2 wird durch diesen Reibschluß auf der Welle 1 axial festgehalten, ohne daß eine relative Drehbewegung zwischen Welle 1 und Gehäuse 2 gehindert ist Die Vorrichtung funktioniert also unabhängig von der Größe der sich bei der Montage einstellenden Steigung der Außenlaufbahn, die durch die mehr oder weniger weit auseinandergedrückten Windungen der Drahtfeder 4 gegeben ist. Die Größe des Übermaßes zwischen Hüllkreisdurchmesser der Kugeln 3 und Durchmesser der Welle 1 kann in relativ weiten Grenzen schwanken, so daß die Fertigungstoleranzen groß sein können und dementsprechend eine wirtschaftliche Fertigung gegeben ist. Da de- Außemeil 5 aus einem elastischen Polymer-Kunststoff gefertigt ist. ergibt sich eine günstige Elastizität des Gehäuses 2 mit der Fähigkeit, Belastungsstöße elastisch abzufangen und Laufgeräusche zu dämpfen.

In F ie. 3 ist eine abgeänderte Vorrichtung veranschaulicht, bei der wiederum die Welle mit 1. das Gehäuse mit 2, und die kugeligen Wälzkörper mit 3 bezeichnet sind. Auch weist die in F i g. 3 gezeigte Vorrichtung den Außenteil 5 auf, in welchem der Rückführkanal 6 (in unterbrochenen Linien eingezeichnet) eingearbeitet ist. In Abänderung zu der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung wird hier der Innenteil des Gehäuses 2 nicht durch eine schraubenförmig gewundene Drahtfeder, sondern durch eine elastische schraubenförmig gewellte Hülse 8 gebildet. Die Außenlaufbahn der belasteten Wälzkörper 3 besteht also in Form einer schraubenförmig gewundenen Rille in der Bohrung der Hülse 8. Der P.ückfi hrkanal 6 mündet übrigens wieder an seinen Enden über Durchtrittsöffnungen zum Kanal der belasteten Wälzkörper zwischen Welle 1 und Gehäuse 2, so daß eine endlose Reihe von Wälzkörpern im Gehäuse 2 gebildet ist.

Die in Fig. 3 angegebene Vorrichtung funktioniert ähnlich wie die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung. Die elastische, verhältnismäßig dünnwandige Hülse 8 besitzt eine gewisse radiale und axiale Nachgiebigkeit, die wiederum beim Aufsetzen des Gehäuses 2 auf die Welle 1 zum spielfreien Einstellen der Vorrichtung ausgenützt wird. Bei diesem Aufsetzen wird, wie weiter oben bereits beschrieben, eine elastische radiale Vorspannung der belasteten, zwischen der ehs'ischen Hülse 8 und der Welle 1 laufenden Wälzkörper 3 sowie ein Reibschluß dieser Wälzkörper 3 mit ihrer auf der Welle 1 befindlichen, zylindrischen Innenlaufbahn erzeugt. Der Hüllkreisdurchmesser der Wälzkörper 3 im nichtaufgesetzten Gehäuse 2 ist dabei wiederum etwas kleiner als der Durchmesser der durchgehend zylindrisch ausgebildeten Innenlaufbahn auf der Welle 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Längsbewegung und umgekehrt, bestehend aus einer Welle und einem diese Welle umgebenden, relativ zur Weile drehbar und axial verlagerbar angeordneten Gehäuse sowie einer endlosen Reihe von zwischen einer glatt zylindrisch ausgebildeten Innenlaufbahn auf der Welle und einer schraubenförmig führenden Außenlaufbahn im Gehäuse radial unter Vorspannung laufenden belasteten und in einem Rückführkanal des Gehäuses rückgeführten unbelasteten Wälzkörpern, wobei das Gehäuse aus einem mit dem Rückführkanal versehenen Außenteil und einem darin angeordneten, mit der Außenlaufbahn versehenen, elastisch nachgiebigen Innenteil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenteil (5) des Gehäuses (2) aus einem elastisch verformbaren Werkstoff besieht, an dem der Iiinenteil (4, 8) des Gehäuses (2) entlang der gesamten Ausdehnung der belasteten Zone der Wälzkörper (3) stützend angeordnei ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil des Gehäuses (2) durch eine schraubenförmig gewellte Hülse (8) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführkanal (6) in der Mantelfläche des Außenteils (5) eingearbeitet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) V..1 einem aufgesetzten Werkstoff umgeben ist.