DE10141996A1 - Kugelumlaufmutter - Google Patents
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Abstract
Kugelumlaufmutter, die wenigstens einen Innenzylinder (1) und ein Außengehäuse (2) aufweist, wobei der Innenzylinder (1) als Hohlkörper ausgebildet ist und aus Metall hergestellt ist, wobei der Innenzylinder (1) innen mit Gewinderillen (11) versehen ist, die dazu dienen, dass die Kugeln darin rollen, und wobei das Außengehäuse (2) außen am Innenzylinder (1) angebracht und aus Kunststoff hergestellt ist, damit der Innenzylinder (1) und das Außengehäuse (2) miteinander fest verbunden sind.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Kugelumlaufmutter gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Kugelumlaufspindel hat seit langem auf die Industrie
angewendet. Die herkömmliche Kugelumlaufspindel weist
hauptsächlich eine Spindel, eine Kugelumlaufmutter und
mehrere Schwungkugeln auf. Die Spindel ist außen mit einer
Gewinderille versehen, während die Kugelumlaufmutter aus
einer hohlzylindrischen Schraubenmutter und zum Kugelumlauf
dienenden Bauelementen besteht. Die Schraubenmutter weist
innen mit einer Gewinderille versehen, die der Gewinderille
der Spindel entspricht, sodass die Gewinderillen der
Spindel und der Schraubenmutter ineinander greifen. Die
meisten Schwungkugeln befinden sich zwischen den
Gewinderillen der Spindel und der Schraubenmutter und
rollen innerhalb der Bauelemente, die zum Kugelumlauf
dienen. Durch das Rollen der Kugeln dreht sich die Spindel
in der Kugelumlaufmutter.
Die Schraubenmutter der oben erwähnten Kugelumlaufmutter
ist völlig aus Metall hergestellt und braucht eine
komplizierte Verarbeitung und eine Wärmebehandlung.
Außerdem sind die zum Kugelumlauf dienenden Bauelemente
schwierig herstellbar, wodurch die Herstellungskosten
erheblich erhöht sind. Daher gilt die Kugelumlaufspindel
als teueres Übertragungselement und kann nicht populär
angewendet werden.
Von daher ist es Aufgabe der Erfindung, die oben erwähnten
Mängel zu beseitigen und eine Kugelumlaufmutter zu schaffen,
die die in Ansprüchen 1 bis 24 angegebenen Merkmal besitzt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Funktion der
Kugelumlaufmutter der herkömmlichen Kugelumlaufspindel
erneut reflektiert. Die Kugelumlaufmutter muss die
Gewinderille haben, die der Gewinderille der Spindel
entspricht. In der Gewinderille befinden sich die Kugeln,
um die Kraft zu übertragen. Um eine unendliche Rollbewegung
der Kugeln zu ermöglichen muss die Kugelumlaufmutter eine
Struktur zum Kugelumlauf aufweisen. Die Herstellungskosten
dieser Struktur sind sehr hoch, wenn sie mechanisch
verarbeitet ist. Daher ist die vorliegende Erfindung durch
Spritzguss hergestellt, um die Herstellungskosten zu
reduzieren. Bei der Kugelumlaufmutter wird die Kraft über
Kugeln übertragen, wobei der Kontakt zwischen der Kugel und
der Gewinderille der Kugelumlaufmutter ein
Quasipunktkontakt ist. Da die Kontaktfläche des
Punktkontakts sehr gering ist und ein größere Beanspruchung
auf den Mittelpunkt konzentriert ist, ist der Kontaktdruck
auf dem Kontaktmittelpunkt sehr groß, sodass der die
Belastung der Kugeln tragende Gewinderillenteil der
Kugelumlaufmutter aus Metall oder anderen harten
Materialien hergestellt ist, damit die Kugelumlaufmutter
ursprüngliche Leistung aufweist und der die Belastung der
Kugeln tragende Gewinderille der Kugelumlaufmutter
erheblich belastbar ist.
Um die Herstellungskosten zu reduzieren und die
Belastungsfähigkeit der Kugelumlaufmutter für die Kugeln
nicht auffallend reduziert zu werden, benutzt die
vorliegende Erfindung vorteilhaft die Kugelumlaufmutter aus
Doppelmaterial. Der Innenteil mit Gewinderille ist aus
Metall oder anderen harten Materialien hergestellt, weil
sie mit der Kugel in Berührung steht und der Übertragung
der Belastung dient. Der Außenteil wird im wesentlichen
geringer belastet, sodass er aus Kunststoff hergestellt ist,
um die Herstellungskosten zu reduzieren. Da der Kunststoff
für den Spritzguss geeignet ist und einfache Herstellung
aufweist, werden die Herstellungskosten erheblich reduziert.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug nehmen; es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kugelumlaufmutter;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Innenzylinders der
Fig. 1;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Außengehäuses der
Fig. 1;
Fig. 4 einen Teilschnitt längs der Linie A-A der Fig. 1;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer
Rücklaufpreßplatte der Fig. 1;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer zweiten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kugelumlaufmutter;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Innenzylinders der
Fig. 6;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Außengehäuses der
Fig. 6;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer Endkappe der Fig.
6;
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer dritten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kugelumlaufmutter;
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht des Innenzylinders der
Fig. 10;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht des Außengehäuses der
Fig. 10;
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer vierten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kugelumlaufmutter;
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht des Innenzylinders der
Fig. 13; und
Fig. 15 eine perspektivische Ansicht des Außengehäuses der
Fig. 13.
In Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kugelumlaufmutter
dargestellt. Die erfindungsgemäße Kugelumlaufmutter weist
hauptsächlich einen aus Metall hergestellten Innenzylinder
1 und ein aus Kunststoff hergestelltes Außengehäuse 2 auf.
Der Innenzylinder 1 ist als Hohlkörper ausgebildet und
innen mit einer Gewinderille 11 versehen, in der die
Schwungkugeln der Kugelumlaufmutter rollen. Der
Außengehäuse 2 ist außen am Innenzylinder 1 angebracht. Die
Verbindung zwischen dem Außengehäuse 2 und dem
Innenzylinder 1 geschieht in der Weise, dass das
Außengehäuse 2 direkt außen am Innenzylinder 1 durch
Spritzguss gebildet ist oder die beiden mit Klebstoff in
der Weise von Ultraschallwellen-Kleben miteinander
verbunden sind. Um die Verbindungswirkung zwischen dem
Innenzylinder 1 und dem Außengehäuse 2 ist der
Innenzylinder 1 außen wellig (nicht gezeigt) ausgebildet,
sodass ihre Verbindungsstärke verbessert wird. Aus Fig. 1
ist ersichtlich, dass oben am Außengehäuse 2 eine
Rücklaufpreßplatte 3 angeordnet ist, die mehrere
Paßbohrungen 31 aufweist, durch die die Schrauben
durchsteckbar sind, um die Rücklaufpreßplatte 3 und das
Außengehäuse 2 zu verbinden. Die zusammengesetzte
Kugelumlaufmutter besitzt in der Nähe der Gewinderille 11
des Innenzylinders 1 Kugelhemmstücke 261, die zur
Verhinderung der entlang der Gewinderille 11 vorgenommenen
Weiterbewegung von Kugeln dienen.
Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, dass der
Innenzylinder 1 mehrere schmale Ausschnitte 12 aufweist,
die entlang der Gewinderille 11 verläuft, damit die
Ausschnitte 12 die Gewinderille 11 der Kugeln nicht stört.
Das in Fig. 3 dargestellte Außengehäuse 2 weist mehrere
Ausdehnungsstücke 26 auf, die den Ausschnitten 12 des
Außengehäuses 2 entsprechen. Nach der Verbindung zwischen
dem Außengehäuse 2 und dem Innenzylinder 1 werden die
Ausdehnungsstücke 26 in die Ausschnitte 12 eingerastet,
wobei die Kugelhemmstücke 261 aus der Gewinderille 11
herausragen, um das Durchgehen von Kugeln der
Kugelumlaufspindel auszuschließen. Führungsflächen 262 sind
vorgesehen, um die Kugeln derart zu führen, dass sich die
Kugeln entlang der Führungsflächen 262 bewegen, wenn sie
die Gewinderille 11 verlässt. Das Außengehäuse 2 weist oben
mehrere Rücklaufkanäle 23 auf, durch die die
Führungsflächen 262 der beiden Ausdehnungsstücke 26
miteinander verbunden sind, sodass die zwischen
Gewinderillen 11 befindlichen Kugeln durch die
Führungsflächen 262 zurücklaufen. Außerdem dienen die
Schraublöcher 25 zur Verbindung der Rücklaufpreßplatte 3.
In Fig. 4 ist gezeigt, dass die Schrauben 5 durch die
Paßbohrungen 31 durchgehen und in der Schraublöcher 25
befestigt sind, um die Rücklaufpreßplatte 3 und das
Außengehäuse 2 zu verbinden. Nach der Verbindung der
Rücklaufpreßplatte 3 und des Außengehäuses 2 sind die
Führungsflächen 321 der Rücklaufpreßplatte 3 und die
Rücklaufkanäle 23 des Außengehäuses 2 miteinander verbunden,
um einen Kanal mit dem quasirunden Schnitt zu bilden, durch
den die Kugeln durchgehen. Außerdem befindet sich die
Schraublöcher 25 genau an Ausdehnungsstücken 26. Obwohl das
Außengehäuse 2 aus Kunststoff hergestellt ist, ist der
Gewindegang ausreichend lang, sodass die Befestigungskraft
der Schrauben 5 genügend ist.
In Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung der
Rücklaufpreßplatte der Fig. 1 dargestellt. Die
Rücklaufpreßplatte 3 weist unten mehrere vorspringende
Hemmstücke 32 auf, jede von denen eine gebogene
Führungsfläche 321 für Kugeln besitzt, um der Rücklauf der
Kugeln zu führen. Nach der Verbindung der
Rücklaufpreßplatte 3 und des Außengehäuses 2 werden die
Hemmstücke 32 in die Rücklaufkanäle 23 des Außengehäuses 2
eingerastet, wobei die Führungsflächen 321 für Kugeln und
die Rücklaufkanäle 23 des Außengehäuses 2 zusammen einen
Kanal bilden, der dem Rücklauf der Kugeln dient.
Fig. 6 stellt eine perspektivische Ansicht einer zweiten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kugelumlaufmutter dar.
Bei dieser Ausführungsform dienen die beiden Endkappen des
Innenzylinders 1 der Kugelumlaufmutter zum Rücklauf der
Kugeln. Die Kugelumlaufmutter weist innen einen aus Metall
hergestellten Innenzylinder 1 und außen ein aus Kunststoff
hergestelltes Außengehäuse 2 auf, wobei das Außengehäuse 2
außen am Innenzylinder 1 angebracht ist. Das Außengehäuse 2
weist einen Flansch 21 auf, der Paßbohrungen 211 besitzt,
durch die die Verbindung der Kugelumlaufmutter mit dem
Außenmechanismus erleichtert ist. Das Außengehäuse 2 ist an
beiden Enden mit je einer Endkappe 4 versehen. In Fig. 6
ist das Verhältnis zwischen dem Außengehäuse 2 und dem
Innenzylinder 1 gezeigt. An der Endfläche des Außengehäuses
2 sind mehrere Fortsätze 24 angeordnet, jede von denen eine
Rücklaufrille 241 aufweist, neben der eine Rücklaufbohrung
27 vorgesehen ist, durch die die Kugeln zurücklaufen. Die
in der Gewinderille 11 befindlichen Kugeln können durch die
Rücklaufrillen 241 der Fortsätze 24 und die
Rücklaufbohrungen 27 an das andere Ende des Innenzylinders
1 gelangen.
Aus den Fig. 7 und 8 ist ersichtlich, dass der
Innenzylinder 1 an Endflächen mit Einkerbungen 13 versehen
ist, die an beiden Enden der Gewinderille 11 angeordnet
sind und zur Reduzierung des Rücklaufraums der Kugeln
dienen. Spielt die Verlängerung der Kugelumlaufmutter keine
Rolle, können die Einkerbungen 13 erspart werden, um die
Kosten der mechanischen Verarbeitung des Innenzylinders 1
zu verringern.
In Fig. 9 ist gezeigt, dass die Endkappe 4 mit
Führungsrillen 41 versehen ist. Beim Zusammensetzen der
Endkappe 4 und des Außengehäuses 2 ist die die
Führungsrille 41 aufweisende Seite an der Endfläche des
Außengehäuses 2 angebracht, wobei die Führungsrille 41 und
die Rücklaufrille 241 des Außengehäuses 2 zusammen einen
Rücklaufkanal für die Kugeln bilden.
Fig. 10 stellt eine perspektivische Ansicht einer dritten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kugelumlaufmutter dar.
Bei dieser Ausführungsform wird die Rücklaufrille 241 der
Gewinderille 11 angewendet, damit die Kugeln bis zur
benachbarten Gewinderille 11 zurücklaufen. Die
Kugelumlaufmutter weist innen einen aus Metall
hergestellten Innenzylinder 1 und außen ein aus Kunststoff
hergestelltes Außengehäuse 2 auf, wobei das Außengehäuse 2
außen am Innenzylinder 1 angebracht ist, damit das
Außengehäuse 2 und der Innenzylinder 1 miteinander fest
verbunden sind.
Um die Struktur des Innenzylinders 1 und des Außengehäuses
2 zu veranschaulichen, sind in den Fig. 11 und 12 eine
perspektivische Ansicht des Innenzylinders der Fig. 10 und
eine perspektivische Ansicht des Außengehäuses der Fig. 10
dargestellt. Der Innenzylinder 1 ist mit Rücklaufbohrungen
14 versehen, jede von denen sich zwischen zwei benachbarten
Gewinderillen 11 erstreckt, damit die Kugeln in der
Gewinderillen 11 über die Rücklaufbohrungen 14 der
Rücklaufrille 241 (siehe Fig. 10) an die benachbarten
Gewinderillen 11 gelangen. Das Außengehäuse 2 weist innen
mehrere Fortsätze 24 auf, die den Rücklaufbohrungen 14 des
Innenzylinders 1 entsprechen, wobei jeder Fortsatz 24 eine
Rücklaufrille 241 aufweist, deren Breite größer ist als der
Durchmesser der Kugeln, damit die Kugeln über die
Rücklaufrille 241 zurücklaufen. Die Fortsätze 24 sind Teile
des Außengehäuses 2 und bestehen aus demselben Material wie
das Außengehäuse 2.
Fig. 13 stellt eine perspektivische Ansicht einer vierten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kugelumlaufmutter dar.
Bei dieser Ausführungsform wird der Fortsatz 24 angewendet,
damit die Kugeln bis zur benachbarten Gewinderille 11
zurücklaufen. Der Fortsatz 24 besitzt wenigstens eine
Rücklaufrille 241. Diese Kugelumlaufmutter weist innen
einen aus Metall hergestellten Innenzylinder 1 und außen
ein aus Kunststoff hergestelltes Außengehäuse 2 auf, wobei
das Außengehäuse 2 außen am Innenzylinder 1 angebracht ist,
damit das Außengehäuse 2 und der Innenzylinder 1
miteinander fest verbunden sind.
Um die Struktur des Innenzylinders 1 und des Außengehäuses
2 zu veranschaulichen, sind in den Fig. 14 und 15 eine
perspektivische Ansicht des Innenzylinders der Fig. 13 und
eine perspektivische Ansicht des Außengehäuses der Fig. 13
dargestellt. Der Innenzylinder 1 ist mit einer länglichen
Nut 15 versehen, die im wesentlichen parallel zur Achse der
Kugelumlaufmutter verläuft und sich über mehrere
Gewinderillen 11 erstreckt. Das Außengehäuse 2 weist innen
mehrere Fortsatz 24 auf, der der länglichen Nut 15 des
Innenzylinders 1 entspricht, wobei der Fortsatz 24 eine
Vielzahl von Rücklaufrillen 241 aufweist, damit die Kugeln
über die Rücklaufrillen 241 der länglichen Nut 15 an die
benachbarte Gewinderille 11 gelangen. Der Fortsatz 24 ist
Teil des Außengehäuses 2 und bestehen aus demselben
Material wie das Außengehäuse 2.
Bei den obigen Ausführungsformen besteht die
Kugelumlaufmutter aus einem Innenzylinder und einem
Außengehäuse. Der hohle Innenzylinder weist eine einfache
Konfiguration und kann von einem Rohr hergestellt werden,
während das Außengehäuse durch Spritzguss aus Kunststoff
hergestellt ist, sodass die Herstellungskosten vielen
niedriger als die der herkömmlichen Kugelumlaufmutter.
Außerdem wird die Herstellungseffizienz erheblich erhöht,
um die Massenproduktion zu erleichtern und somit die
Herstellungskosten zu verringern.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr ergeben sich für
den Fachmann im Rahmen der Erfindung vielfältige
Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten. Insbesondere
wird der Schutzumfang der Erfindung durch die Ansprüche
festgelegt.
Claims (24)
1. Kugelumlaufmutter, die wenigstens aufweist:
einen Innenzylinder (1), der als Hohlkörper ausgebildet ist und aus Metall hergestellt ist, wobei der Innenzylinder (1) innen mit Gewinderillen (11) versehen ist, die dazu dienen, dass die Kugeln darin rollen; und
ein Außengehäuse (2), das außen am Innenzylinder (1) angebracht und aus Kunststoff hergestellt ist, damit der Innenzylinder (1) und das Außengehäuse (2) miteinander fest verbunden sind.
einen Innenzylinder (1), der als Hohlkörper ausgebildet ist und aus Metall hergestellt ist, wobei der Innenzylinder (1) innen mit Gewinderillen (11) versehen ist, die dazu dienen, dass die Kugeln darin rollen; und
ein Außengehäuse (2), das außen am Innenzylinder (1) angebracht und aus Kunststoff hergestellt ist, damit der Innenzylinder (1) und das Außengehäuse (2) miteinander fest verbunden sind.
2. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindung zwischen dem Innenzylinder (1) und dem
Außengehäuse (2) durch Kunststoff-Spritzguss erfolgt.
3. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindung zwischen dem Innenzylinder (1) und dem
Außengehäuse (2) durch Ultraschallwellen-Klebung erfolgt.
4. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenzylinder (1) außen wellig ausgebildet ist.
5. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außengehäuse (2) außen mit einem Gewinde (22)
versehen ist.
6. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außengehäuse (2) außen mit einem Flansch (21)
versehen ist.
7. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenzylinder (1) mit mehreren Ausschnitten (12)
versehen ist, die entlang den Gewinderillen (11) verlaufen.
8. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außengehäuse (2) mit Ausdehnungsstücken (26)
versehen ist, die zu den Ausschnitten (12) führt.
9. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ausdehnungsstück (26) ein Kugelhemmstück (261)
aufweist.
10. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außengehäuse (2) außen mit Rücklaufkanälen (23)
versehen ist.
11. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Breite der Rücklaufkanäle (23) etwas größer ist
als die Kugeln.
12. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außengehäuse (2) außen mit einer
Rücklaufpreßplatte (3) versehen ist.
13. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rücklaufpreßplatte (3) durch Kunststoff-Spritzguss
hergestellt ist.
14. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenzylinder (1) mit Rücklaufbohrungen (14)
versehen ist, durch die die benachbarten Gewinderillen (11)
verbunden sind.
15. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außengehäuse (2) innen mit Fortsätzen (24)
versehen ist, die sich in die Rücklaufbohrungen (14)
erstrecken.
16. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Fortsatz (24) innen mit einer Rücklaufrille (241)
versehen ist.
17. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenzylinder (1) entlang seiner Achse mit einer
länglichen Nut (15) versehen ist.
18. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außengehäuse (2) innen mit Fortsätzen (24)
versehen ist, jeder von denen sich in die längliche Nut (15)
erstreckt.
19. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fortsätze (24) innen mit Rücklaufrillen (241)
versehen sind.
20. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass die benachbarten Gewinderillen (11) durch die
Rücklaufrille (241) miteinander verbunden sind, wobei die
Breite der Rücklaufrille (241) etwas größer ist als die
Kugeln.
21. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Fortsatz (24) wenigstens eine Rücklaufrille (241)
aufweist.
22. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außengehäuse (2) entlang seiner Achse mit
Rücklaufrillen (241) versehen ist, deren Durchmesser etwas
größer ist als der der Kugeln.
23. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außengehäuse (2) an beiden Endflächen mit
Rücklaufrillen (241) versehen ist, die mit den
Rücklaufbohrungen (27) verbunden sind.
24. Kugelumlaufmutter nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenzylinder (1) an beiden Enden mit Einkerbungen
(13) versehen ist.
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