DE102008025349B4 - Kugelgewindetrieb - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb.
- Ein Kugelgewindetrieb umfasst eine Gewindespindel, die mit einer schraubenförmig um die Längsachse der Gewindespindel versehene Kugelrille versehen ist. Auf dieser Gewindespindel ist eine Spindelmutter angeordnet, die mit einer am Innenumfang ausgebildeten, schraubenförmig um die Längsachse der Spindelmutter angeordneten Kugelrille für die Kugeln versehen ist.
- Aus
DE 100 56 275 A1 beispielsweise ist eine Spindelmutter bekannt geworden, die auf einer Gewindespindel angeordnet ist. Zwischen der Spindelmutter und der Gewindespindel sind in einem oder mehreren endlosen Kugelkanälen Kugeln angeordnet, wobei diese Kugelkanäle gebildet sind von den Kugelrillen der Gewindespindel und der Spindelmutter sowie von einem Umlenkkanal, in dem Kugeln von einem Ende zu einem Anfang des endlosen Kugelkanals umgelenkt werden. Der Umlenkkanal ist gemäß dieser Vorveröffentlichung an einem oder mehreren Umlenkstücken ausgebildet. - Unter einer Relativdrehung zwischen der Gewindespindel und der Spindelmutter findet eine axiale relative Verlagerung der Gewindespindel und der Spindelmutter zueinander statt. In vielen Fällen ist es erforderlich, dass eine relative Endlage von Gewindespindel und Spindelmutter zueinander bestimmt ist. In diesem Fall kann ein Anschlagelement vorgesehen sein, das in Umfangsrichtung wirksame Anschlagteile aufweist, von denen eines der Spindelmutter und von denen ein anderes der Gewindespindel zugeordnet ist. In ihrer Endlage schlägt die Spindelmutter umfangsseitig mit ihrem Anschlagteil gegen das vorzugsweise drehfest mit der Gewindespindel verbundene andere Anschlagteil an. Die Spindelmutter ist oftmals aus einem rohrförmigen Stahlstück gebildet. Eine bekannte Lösung zur Ausbildung eines Anschlagteiles besteht darin, die eine Stirnseite dieses rohrförmigen Stückes zu bearbeiten, so dass ein Anschlagteil gebildet ist, sein, das Umfangsrichtung wirksam ist.
- Aus
DE 25 33 996 A1 ist ein Kugelgewindetrieb bekannt geworden, dessen in Öffnungen der Spindelmutter eingesetzte Umlenkstücke Nocken aufweisen, die ein positionsgerechtes Einsetzen der Umlenkstücke ermöglichen. Die Nocken kommen zur radialen Anlage an Anschlägen, die innerhalb der Öffnungen angeordnet sind. - Aufgabe der Erfindung war es, einen Kugelgewindetrieb anzugeben, dessen Anschlagteil auf einfache Art und Weise bereitgestellt ist.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Kugelgewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Dadurch, dass das Umlenkstück mit einem das eine stirnseitige Ende der Spindelmutter axial überragenden Anschlagteil für die Spindelmutter versehen ist, entfällt eine aufwendige Bearbeitung der Spindelmutter als solche. Vielmehr kann das oftmals im Spritzverfahren hergestellte Umlenkstück bereits mit diesem Anschlagteil versehen sein.
- Als Umlenkstück im Sinne der Erfindung kommen in Betracht:
- Umlenkstücke für eine Einzelumlenkung. Damit sind solche Umlenkstücke bezeichnet, die in einer Ausnehmung der Spindelmutter eingesetzt sind, und die einen relativ kurzen Umlenkkanal an ihrer inneren Umfangsfläche aufweisen, wobei dieser Umlenkkanal einen Anfang und ein Ende einer gemeinsamen Windung verbinden, so dass ein endloser Kugelkanal gebildet ist.
- Ferner kommen Umlenkstücke in Betracht, die als Umlenkrohr ausgebildet sind. Solche Umlenkrohre sind am Außenumfang der Spindelmutter angeordnet und sie erstrecken sich in axialer Richtung über mehrere Windungen. Das Rohr dient als Umlenkkanal, der ebenfalls einen Anfang und ein Ende eines gemeinsamen endlosen Umlaufkanals verbinden, wobei dieser endlose Umlaufkanal mehrere Windungen umfassen kann.
- Ferner kommen für die Erfindung auch solche Umlenkstücke in Betracht, bei denen eine sogenannte Stirnumlenkung vorgesehen ist. Bei einer derartigen Stirnumlenkung ist das Umlenkstück an einer Stirnseite der Spindelmutter angeordnet. In diesem Fall befindet sich der Umlenkkanal an eben dieser Stirnseite, wobei über ein im Wesentlichen koaxial zur Spindelachse angeordnetes Rücklaufrohr die Kugeln zur entgegengesetzten Stirnseite der Spindelmutter rückgeführt werden. An dieser entgegengesetzten Stirnseite kann dann ein weiteres Umlenkstück angeordnet sein, durch dessen Kugelkanal die Kugeln wieder in den endlosen Kugelkanal hinein umgelenkt werden.
- Das Umlenkstück kann als einstückig hergestelltes Teil ausgebildet sein. Das Umlenkstück kann jedoch aus mehreren Einzelteilen zu einem Umlenkstück zusammengesetzt sein. Diese Einzelteile können beispielsweise miteinander verclippst, verschweißt oder verklebt sein.
- In den hier beschriebenen Möglichkeiten zur erfindungsgemäßen Ausbildung eines Umlenkstückes ist das Umlenkstück erfindungsgemäß mit einem in Umfangsrichtung wirksamen Anschlagteil für die Spindelmutter versehen, wobei dieses Anschlagteil an einem stirnseitigen Ende der Spindelmutter vorgesehen ist. So kann dieses Anschlagteil beispielsweise als axial vorspringendes Anschlagteil ausgebildet sein, das die Stirnseite der Spindelmutter axial überragt. Dieser überragende Teil weist dann den in Umfangsrichtung wirksamen Anschlagteil auf, das heißt dieser axial vorspringende Teil bildet das Anschlagteil.
- Das Anschlagteil kann einstückig mit dem Umlenkstück ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass das Umlenkstück und das Anschlagteil zwei miteinander verbundene Teile sind.
- Vorzugsweise ist das Anschlagteil als einstückig an das Umlenkstück angeformter Vorsprung ausgebildet.
- Das Umlenkstück kann bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung einen Einsatzabschnitt aufweisen, der in eine Ausnehmung der Spindelmutter eingesetzt ist, wobei der Einsatzabschnitt und das Anschlagteil radial versetzt zueinander angeordnet sein können. Derartige, mit einem Einsatzabschnitt versehene Umlenkstücke sind vorzugsweise für eine Einzelumlenkung ausgebildet. Das bedeutet, dass das Umlenkstück einen Umlenkkanal aufweist, der einen Anfang mit einem Ende einer gemeinsamen Windung endlos verbindet. Die radial versetzte Anordnung des Einsatzabschnittes und des Anschlagteils ermöglicht, dass das Anschlagteil am Außenumfang der Spindelmutter angeordnet sein kann und sich dort bis zu dem axialen Ende der Spindelmutter und darüber hinaus erstreckt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das Anschlagteil radial versetzt am Innenumfang der Spindelmutter angeordnet ist.
- Vorzugsweise ist das Anschlagteil am radial innen liegenden Rand des Einsatzabschnittes ausgebildet. Derartige mit dem Anschlagteil versehene Umlenkstücke können in günstiger Weise als Gussteil oder Spritzgussteil hergestellt werden.
- Das Anschlagteil kann innerhalb eines um die Spindelachse herum angeordneten Ringspaltes angeordnet sein, der begrenzt ist vom Innendurchmesser der Spindelmutter und vom Außendurchmesser der in die Spindelmutter einführbaren Gewindespindel.
- An dem Rand des Einsatzabschnittes des Umlenkstückes können jeweils ein Kugeleinlauf und ein Kugelauslauf für die Kugeln vorgesehen sein. Dieser Kugeleinlauf und der Kugelauslauf können schalenförmig ausgebildet sein und in die Kugelrille der Gewindespindel eingreifen, um ein einwandfreies Herausheben und Hineinheben der Kugeln in den Kugelkanal hinein zu ermöglichen.
- Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in insgesamt zehn Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 und2 einen Kugelgewindetrieb in perspektivischer Darstellung in zwei Montageschritten, -
3 und4 Teillängsschnitte durch die Kugelgewindetriebe aus den1 und2 , -
5 und6 zwei Explosionsdarstellungen des Kugelgewindetriebes aus1 aus unterschiedlichen Perspektiven, -
7 einen Längsschnitt durch die Spindelmutter des Kugelgewindetriebes, -
8 die Spindelmutter mit Umlenkstücken gemäß1 , -
9 das in8 abgebildete Umlenkstück in einer vergrößerten Ansicht und -
10 ein alternatives Umlenkstück in einer Ansicht wie in9 . - Die
1 bis9 zeigen einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb und eine erfindungsgemäße Spindelmutter eines Kugelgewindetriebes. -
1 zeigt in perspektivischer Darstellungen einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb. Eine erfindungsgemäße Spindelmutter1 ist auf einer Gewindespindel2 angeordnet. Die Gewindespindel2 ist mit einer schraubenförmig um die Längsachse der Gewindespindel2 gewundenen Kugelrille3 versehen, an der hier nicht abgebildete Kugeln abwälzen können. - Die Gewindespindel
2 ist an einem Spindelende mit einem radial vorspringenden Radialbord4 versehen. An diesen Radialbord4 schließt ein koaxial zur Gewindespindel2 angeordneter Anschlusszapfen5 an. - Der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb ist mit einem Anschlagelement
6 versehen. Das Anschlagelement6 dient der Festlegung einer axialen Endposition der Spindelmutter1 gegenüber der Gewindespindel2 . Das Anschlagelement6 weist zwei Anschlagteile7 ,8 auf, die in Umfangsrichtung zusammenwirken. Das Anschlagteil7 ist als auf der Gewindespindel2 angeordnete Scheibe9 als Kunststoffteil gebildet. In der Darstellung gemäß1 ist die Scheibe9 zunächst gegenüber der Spindelmutter1 auf der Gewindespindel2 frei drehbar. - Das Anschlagteil
8 ist drehfest der Spindelmutter1 zugeordnet und einstückig an einem Umlenkstück10 angeordnet, ein Axialwälzlager ist jedoch für die Umsetzung der Erfindung nicht unbedingt erforderlich. -
2 zeigt den Kugelgewindetrieb aus1 , jedoch ist gemäß dieser Abbildung die als Kunststoffteil ausgebildete Scheibe9 drehfest mit dem Radialbord4 verbunden. Der2 ist zu entnehmen, dass mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Abschnitte der Scheibe9 jeweils zu einer Nase11 plastisch warm umgeformt sind, wobei diese Nasen11 im korrespondierende Ausnehmeungen12 eingreifen, wobei diese Ausnehmungen12 an dem Radialbord4 vorgesehen sind. Diese Ausnehmungen dienen demzufolge als Aufnahme13 für die umgeformten Nasen11 der Scheibe9 . - Während die Nasen
11 in die eine axiale Richtung vorspringen, ist an der Scheibe9 ein in die entgegen gesetzte axiale Richtung vorspringender Umfangsanschlag14 ausgebildet, der mit dem der Spindelmutter1 drehfest zugeordneten Anschlagteil8 zusammenarbeitet. - Die
3 und4 zeigen Teillängsschnitte des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes, wobei in der3 die Scheibe9 abgebildet ist, bevor die Nasen11 durch einen Umformprozess hergestellt sind.3 zeigt auch zwei Ausnehmungen12 für die Nasen11 . -
4 unterscheidet sich von3 lediglich dadurch, dass an der Scheibe9 die Nasen11 durch einen Umformprozess hergestellt sind, wobei diese Nasen11 in die Ausnehmungen12 des Radialbordes4 eingreifen, um eine drehfeste Verbindung zwischen der Scheibe9 und dem Radialbord4 herzustellen. - Die Gewindespindel
2 , der Radialbord4 sowie der Anschlusszapfen5 sind fest miteinander verbunden. - Der Kugelgewindetrieb ist ferner mit einem Axialwälzlager
15 versehen, das an der einen Seite des Radialbordes4 angeordnet ist. - Der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb ermöglicht eine Bestimmung einer Endposition der Spindelmutter
1 gegenüber der Gewindespindel2 , wobei axiale Verspannungen zwischen der Spindelmutter1 und der Gewindespindel2 oder dem fest damit verbundenen Radialbord4 ausgeschlossen sind. - Um eine möglichst verspannungsarme Endlage der Spindelmutter
1 einzustellen ist der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb folgendermaßen ausgebildet: Die Spindelmutter1 wird unter Relativdrehung zwischen der Gewindespindel2 und der Spindelmutter1 in Richtung auf den Radialbord4 gedreht. Die Scheibe9 ist zunächst frei drehbar sowohl gegenüber der Spindelmutter1 als auch gegenüber der Gewindespindel2 und auch frei drehbar gegenüber dem Radialbord4 . Unter einer Drehung der Spindelmutter1 kommt das der Spindelmutter1 drehfest zugeordnete Anschlagteil8 - das erhaben von der einen Stirnseite der Spindelmutter1 vorsteht - in umfangsseitigen Anschlag mit dem an der Scheibe9 ausgebildeten Umfangsanschlag14 . Eine weitere Drehung der Spindelmutter1 kann nun gemeinsam mit der Scheibe9 erfolgen. Demzufolge erfolgt eine gemeinsame Drehung der Spindelmutter1 mit der Scheibe9 gegenüber dem Radialbord4 . Schließlich ist die Scheibe9 zwischen dem Radialbord4 und der Spindelmutter1 axial eingespannt. In dieser Einspannsituation werden Kräfte über die hier nicht abgebildeten Kugeln zwischen Spindelmutter1 und Gewindespindel2 übertragen. Je fester diese Einspannsituation ist, desto größer sind die Kräfte, die über die Kugeln übertragen würden. Um diese Einspannung der Kugeln zu vermeiden, wird nun die Spindelmutter leicht zurückgedreht, so dass die Scheibe9 entlastet ist, die axiale Einspannung demzufolge abgebaut wird. Wenn nun ein hinreichender Spannungsabbau erreicht ist, wird nun mittels eines geeigneten - hier nicht abgebildeten Werkzeuges - die Scheibe9 derart umgeformt, dass die bereits beschriebenen Nasen11 gebildet sind, die in die Ausnehmungen12 des Radialbordes4 formschlüssig eingreifen. - Wenn nun die Spindelmutter
1 wieder in Richtung auf den Radialbord9 verdreht wird, ist eine axiale Einspannung der Scheibe9 zwischen dem Radialbord4 und der Spindelmutter1 ausgeschlossen: Denn bevor es zu einer derartigen unerwünschten axialen Einspannung kommen kann, schlägt der drehfest der Spindelmutter1 zugeordnete Anschlagteil8 umfangsseitig gegen den nun drehfest mit dem Radialbord4 verbundenen Umfangsanschlag14 zusammen, so dass ein weiteres Verdrehen der Spindelmutter1 gegenüber der Gewindespindel2 ausgeschlossen ist. Wenn jedoch ein weiteres Verdrehen der Spindelmutter1 ausgeschlossen ist, ist auch ein weiteres axiales Verlagern der Spindelmutter1 in Richtung auf den Radialbord4 ausgeschlossen. Demzufolge ist auch ein axiales Einspannen der Scheibe9 ausgeschlossen. - Das hier beschriebene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Kugelgewindetrieb mit Einzelumlenkung, die nachstehend anhand der
7 bis10 näher erläutert wird. Jedoch ist es für diesen Teil der Erfindung ohne Belang, ob eine Einzelumlenkung, eine Außenumlenkung, oder eine stirnseitige Umlenkung der Kugeln erfolgt. Dieser Aspekt der Erfindung umfasst auch Kugelgewindetriebe, bei denen die Kugeln in endlichen Kugelkanälen angeordnet sind, bei denen also die Spindelmutter keine Umdrehung für die Kugeln aufweist. Dieser Aspekt der Erfindung behandelt lediglich die Bestimmung einer verspannungsarmen oder verspannungsfreien Endposition der Spindelmutter gegenüber der Gewindespindel. - Die
5 und6 zeigen den Kugelgewindetrieb gemäß der1 in Explosionsdarstellung aus unterschiedlichen Perspektiven. Deutlich sind hier die einzelnen Teile des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes zu erkennen. - Insbesondere
6 zeigt Kugeln16a , die in zwei endlosen Kugelkanälen endlos umwälzen, wobei diese endlosen Kugelkanäle nachstehend weiter erläutert sind. - Ferner zeigen die
5 und6 die Scheibe9 , bevor die Nasen11 in einem Umformprozess angeformt wurden, sowie die Scheiben9 mit den bereits einstückig angeformten Nasen11 . -
7 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Spindelmutter1 . Am Innenumfang der Spindelmutter1 ist eine schraubenförmig um die Längsachse gewundene Kugelrille16 ausgebildet. Der Abbildung ist ferner zu entnehmen, dass die Spindelmutter1 mit zwei am Umfang verteilt angeordneten Ausnehmungen17 versehen ist, von denen hier jedoch lediglich eine in dem Längsschnitt zu erkennen ist. In beiden Ausnehmungen17 ist jeweils eines der Umlenkstücke10 eingesetzt. Jedes Umlenkstück10 ist mit zwei Umlenkkanälen18 versehen. Jeder Umlenkkanal18 weist einen Kugeleinlauf19 sowie einen Kugelauslauf20 auf. - Die Kugeln
16a laufen in endlosen Kugelkanälen um, die gebildet sind von der Kugelrille16 der Spindelmutter1 sowie der Kugelrille3 der Gewindespindel2 , sowie den Umlenkkanälen18 . Jeder Umlenkkanal18 verbindet ein Ende mit einem Anfang einer gemeinsamen Windung des endlosen Kugelkanals. Demzufolge laufen die Kugeln16a endlos um. In der hier abgebildeten Spindelmutter1 sind insgesamt zwei Umlenkstücke10 angeordnet, sodass insgesamt vier endlose Kugelumläufe über jeweils etwa einer Windung enthalten sind. -
7 zeigt auch, dass das einstückig an das Umlenkstück10 angeformte Anschlagteil8 stirnseitig aus der Spindelmutter1 herausragt. -
8 zeigt in perspektivischer Darstellung die Spindelmutter1 mit den Umlenkstücken10 . Auch hier ist deutlich zu erkennen, dass das Anschlagteil18 einstückig an das Umlenkstück10 angeformt ist. Das Umlenkstück10 ist mit einem Einsatzabschnitt21 versehen, der passgenau in die Ausnehmung17 der Spindelmutter1 eingreift. Wenn das Umlenkstück10 in die Ausnehmung17 eingesetzt ist, liegt das als Vorsprung ausgebildete Anschlagteil18 am Innenumfang der Spindelmutter1 und springt axial aus der Stirnfläche der Spindelmutter1 vor. Der vorspringende Teil des Anschlagteils8 wird mit dem weiter oben beschriebenen Anschlagteil7 zusammen. - Bei dieser erfindungsgemäßen Spindelmutter
1 entfällt eine aufwendige Bearbeitung an einer Stirnseite der Spindelmutter1 um einen umfangsseitig wirksamen Anschlag auszubilden. Vielmehr kann an dem ohnehin erforderlichen Umlenkstück das Anschlagteil vorgesehen werden. Vorzugsweise lässt sich das Anschlagteil einstückig mit dem Umlenkstück herstellen. -
9 zeigt das Umlenkstück10 mit dem einstückig angeformten Anschlagteil8 in vergrößerter Darstellung. -
10 zeigt ein modifiziertes Umlenkstück22 , das sich von dem aus der9 im Wesentlichen durch ein modifiziertes Anschlagteil23 unterscheidet. Das Anschlagteil23 ist hier durch mehrere Sägezähne24 gebildet, wobei eine Sägezahnflanke25 als Anschlagfläche ausgebildet ist. Diese Anschlagfläche25 ist ebenfalls in Umfangsrichtung wirksam. Dieses Anschlagteil23 arbeitet mit einem hier nicht weiter beschriebenen Anschlagteil zusammen, das drehfest der Gewindespindel zugeordnet ist. An diesem weiteren Anschlagteil ist ebenfalls ein korrespondierendes Sägezahnprofil ausgebildet. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Spindelmutter
- 2
- Gewindespindel
- 3
- Kugelrille
- 4
- Radialbord
- 5
- Anschlusszapfen
- 6
- Anschlagelement
- 7
- Anschlagteil
- 8
- Anschlagteil
- 9
- Scheibe
- 10
- Umlenkstück
- 11
- Nase
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Aufnahme
- 14
- Umfangsanschlag
- 15
- Axialwälzlager
- 16
- Kugelrille
- 16a
- Kugel
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Umlenkkanal
- 19
- Kugeleinlauf
- 20
- Kugelauslauf
- 21
- Einsatzabschnitt
- 22
- Umlenkstück
- 23
- Anschlagteil
- 24
- Sägezahn
- 25
- Sägezahnflanke
Claims (6)
- Kugelgewindetrieb, mit einer Spindelmutter (1), die auf einer mit einer schraubenförmigen Kugelrille (3) versehenen Gewindespindel (2) angeordnet und mit einer am Innenumfang ausgebildeten, schraubenförmig um die Längsachse angeordneten Kugelrille (16) für Kugeln (16a) versehen ist, die in einem endlosen Kugelkanal umlaufen, der gebildet ist von den Kugelrillen (3, 16) der Gewindespindel (2) und der Spindelmutter (1) und von einem Umlenkkanal (18), in dem Kugeln (16a) von einem Ende zu einem Anfang des endlosen Kugelkanals umgelenkt werden, und mit wenigstens einem den Umlenkkanal (18) aufweisenden Umlenkstück (10), das an der Spindelmutter (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlagelement (6) vorgesehen ist, dessen der Gewindespindel (2) und der Spindelmutter (1) zugeordnete Anschlagteile (7, 8) in Umfangsrichtung zusammenwirken, wobei das Umlenkstück (10) mit dem an einem stirnseitigen Ende der Spindelmutter (1) angeordneten, in Umfangsrichtung wirksamen Anschlagteil (8) versehen ist.
- Kugelgewindetrieb nach
Anspruch 1 , dessen Anschlagteil (8) als einstückig an das Umlenkstück (10) angeformter Vorsprung ausgebildet ist. - Kugelgewindetrieb nach
Anspruch 1 , dessen Umlenkstück (10) einen Einsatzabschnitt (21) aufweist, der in eine Ausnehmung (17) der Spindelmutter (1) eingesetzt ist, wobei der Einsatzabschnitt (21) und das Anschlagteil (8) radial versetzt zueinander angeordnet sind. - Kugelgewindetrieb nach
Anspruch 3 , dessen Anschlagteil (8) am radial innen liegenden Rand des Einsatzabschnittes (21) ausgebildet ist. - Kugelgewindetrieb nach
Anspruch 3 , an dessen Rand des Einsatzabschnittes (21) des Umlenkstückes (10) je ein Kugeleinlauf und ein Kugelauslauf für die Kugeln (16a) vorgesehen sind. - Kugelgewindetrieb nach
Anspruch 1 , dessen Anschlagteil (23) mit einem oder mehreren Sägezähnen (24) versehen ist, wobei eine Sägezahnflanke (25) als Anschlagfläche ausgebildet ist.
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