DE1212381B - Differentialrollenschraubentrieb - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. Cl.:

F 06h

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 47h-3

Nummer: 1212 381

Aktenzeichen: St 20908 XII/47 h

Anmeldetag: 3. Juli 1963

Auslegetag: 10. März1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Differentialrollenschraubentrieb, bei dem zwischen einer Spindel und einem Mutterteil, z; B. einer koaxialen Spindelmutter, Gewinderollen angeordnet sind, deren Gewinde im Eingriff mit diesen beiden Teilen steht.

Die vorbekannten Vorrichtungen dieser Art weisen entweder Gewinde mit dreieckigen oder trapezförmigen Profilen von herkömmlichen Formen auf oder Gewinde mit speziellen spitzbogenförmigen Profilen, um die Reibung herabzusetzen.

Die Vorrichtungen der genannten Art müssen für zahlreiche Anwendungen mit sehr großer Genauigkeit ausgeführt werden, wie z. B. bei Kugellagern, und die Herstellung der Gewinde ist sehr schwierig. So ist in der Mutter das Innengewinde schwer genau herzustellen. Die verhältnismäßig lange Schraube, welche vollkommen gerade sein muß, stellt ein besonderes Teil dar, dessen Herstellung kostspielig ist.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die Herstellung derartiger Vorrichtungen zu erleichtern durch Vorsehen eines neu gebildeten Schraubengewindes für die Schraube und gegebenenfalls die Schraubenmutter, wobei die neue Form nur ein geringes Entfernen des Materials im Endstadium des Herstellungsverfahrens erforderlich macht. Der Differentialrollenschraubentrieb gemäß der Erfindung, bei dem zwischen einer Spindel und einem Mutterteil, z. B. einer koaxialen Spindelmutter, Gewinderollen angeordnet sind, deren Gewinde im Eingriff mit diesen beiden Teilen steht, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde wenigstens eines dieser Teile, d. h. des eingreifenden Teiles oder des umgreifenden Teiles, an seinem Scheitel eine in der. Nähe des mittleren Flankendurchmessers des Gewindes liegende Abflachung aufweist und daß sich die Rollen axial und nur an einer schmalen Abschrägung abstützen, welche zwischen dieser Abflachung und einem hinterdrehten Fußteil der Gewindeflanke gebildet ist.

Der Differentialrollenschraubentrieb gemäß der Erfindung weist mehrere Vorteile auf.

So wird beim Gewindeschneiden der Schraube, was ein verhältnismäßig kostspieliger Arbeitsvorgang ist, nur sehr wenig Werkstoff entfernt. Das Schneiden des Gewindes erfolgt schneller, und die Verformung der Schraube kann leichter vermieden werden. Bei der Mutter rührt die Schwierigkeit insbesondere daher, daß das Innengewinde nur mit Schleifscheiben kleinen Durchmessers geschnitten werden kann. Es ist daher von besonderer Wichtigkeit, die Werkstoffabtragung zu begrenzen.

Der Basisquerschnitt des Gewindes ist also an der Differentialrollenschraubentrieb

Anmelder:

Carl Bruno Strandgren, Lausanne (Schweiz)

Vertreter:

Dr. jur. O. Eichin und W. Hartmann,

Rechtsanwälte, Offenburg, Hauptstr. 34 b

Als Erfinder benannt:

Carl Bruno Strandgren, Lausanne (Schweiz)

Schraube größer als an den Walzen. Diese ungleiche Verteilung der auf Abscherung arbeitenden Querschnitte wirkt sich besonders günstig aus, da die Schraube aus einem Stahl besteht, dessen Qualität geringer als die der Walzen ist. Schließlich ermöglicht die geringe Tiefe der in die Schraube eingeschnittenen Furche eine Nachbearbeitung derselben, wenn sie abgenutzt oder verquetscht ist, so daß sie entweder mit neuen Walzen oder in einfacher Weise nach Aufholung des Spiels der Walzen durch Annäherung der beiden Mutterabschnitte von neuem benutzt werden kann.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme .auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt der Ausführung;

F i g. 2 und 3 sind Teilansichten im Längsschnitt in größerem Maßstab, welche das Profil der Gewinde der Bestandteile der Vorrichtung der F i g. 1 zeigen; Fig. 4 ist eine Teilansicht einer Ausführungsabwandlung.

Der in Fig. 1 dargestellte Differentialrollenschraubentrieb enthält einen äußeren zylindrischen Käfig 1 mit der Achse X-X, welcher mit einem ringförmigen Boden 2 versehen ist, während das andere Ende bei 3 mit Gewinde versehen ist.

In diesem Käfig sind mittels eines Keils 4 die beiden Abschnitte 5 und 6 einer Mutter gleitend verkeilt, zwischen welchen ein Spiel 7 vorgesehen ist. Der Abschnitt 5 legt sich gegen den ringförmigen Boden 2 des Käfigs 1. Er besitzt eine Ausnehmung, in welche ein drehfest mit ihm verbundener Zahnkranz 8 eingesetzt ist. Ebenso besitzt der Abschnitt 6 eine Ausnehmung, in welche ein drehfest mit ihm verbundener Zahnkranz 9 eingesetzt ist.
An dem Mutterabschnitt 6 stützt sich ein in das Innengewinde 3 des Käfigs 1 eingeschraubter Gewindering 12 ab. Die obige Anordnung kann sich im ganzen um die Achse X-X der Vorrichtung drehen.

609 537/210

Die beiden Abschnitte 5 und 6 der Mutter sind innen mit Schraubengewinden versehen, und auf der Achse X-X ist eine mit einem Schraubengewinde 15 versehene Schraube 14 angeordnet.

In dem Ringraum zwischen der Mutter 5, 6 und der Schraube 14 sind Rollen 16 angeordnet, deren jede mit einem Schraubengewinde 17 versehen ist, welches mit der Mutter und der Schraube im Eingriff steht. Dieses Gewinde 17 hat den gleichen Steigungswinkel wie das Gewinde der Mütter.

Jede Rolle ist an jedem Ende mit einer Stirnverzahnung 18 bzw. 19 versehen, welche unmittelbar in das Gewinde 17 eingeschnitten ist und mit dem entsprechenden, mit dem Mutterabschnitt 5 bzw. 6 fest verbundenen Zahnkranz mit Stirnverzahnung 8 bzw. 9 im Eingriff steht. Das Verhältnis der Zähnezahlen der Verzahnung 18 (oder 19) und der Verzahnung 8 (oder 9) ist gleich dem Verhältnis der Zahl der Gewinde der Mutter und der Rollen, und infolge des doppelten Eingriffs einerseits der Stirnverzahnungen der Mutter und der Rollen und andererseits der Schraubengewinde erleiden die Rollen bei ihrer Drehung in der Mutter keine Längsverschiebung in bezug auf die Mutter.

Zur Erleichterung des Zusammenbaus werden die Rollen durch glatte Zapfen 20 und 21 verlängert, welche in zwei Ringe 22 bzw. 23 eingesteckt sind.

Das Gewinde 17 einer jeden Rolle hat im Querschnitt ein konvexes Profil, welches durch zwei Kreisbögen a-b und b-c (F i g. 2) gebildet wird und in bezug auf eine zu der Längsachse X-X der Vorrichtung senkrechte Querebene symmetrisch ist.

Die obige Vorrichtung hat eine an sich bekannte Bauart, sie unterscheidet sich jedoch von den bekannten Ausführungen durch das Profil des Gewhvdes 13 der Mutterabschnitte 5 und 6 und des Gewindes 15 der Schraube 14.

Die bisher für die Mutter und die Schraube benutzten Profile waren dreieckige oder trapezförmige Profile mit geraden oder konkaven Flanken, deren genaue Ausführung häufig schwierig ist, während die erfindungsgemäß benutzten Profile folgende sind:

Das Schraubenprofil 13 des Mutterabschnitts 5 (Fig. 2) besitzt im Querschnitt eine allgemein trapezförmige Form, welche an ihrem Scheitel eine Abflachung 24 und auf jeder Seite dieser Abflachung eine schmale Abschrägung 25 aufweist, welche zwischen dieser Abflachung und einem ausgesparten Fußteil der Flanke des Gewindes gebildet ist, welche einen Abschnitt 26 aufweist, welcher der Abschrägung 25 benachbart und etwas stärker als diese geneigt ist.

Das Gewinde des Mutterabschnitts 6 weist die gleiche Form auf.

Das Gewinde 17 der Rollen stützt sich nur an den Abschrägungen 25 ab, und zwar bei dem Mutterabschnitt 5 links und bei dem Mutterabschnitt 6 rechts, wenn diese beiden Abschnitte axial an den Rollen mittels des Ringes 12 festgezogen sind.

Diese Abschrägungen 25 haben meistens ein konkaves Profil.

Ihr Krümmungshalbmesser wird im allgemeinen in der in der schweizerischen Patentschrift 330 595 angegebenen Weise in Funktion des Krümmungshalbmessers des Gewindes der Rolle und der Zahl der Gewinde der Mutter und der Schraube bestimmt. In Vorrichtungen, welche zur Aufnahme geringer axialer Belastungen bestimmt sind, können diese Abschräguogen auch ein geradliniges Profil erhalten, insbesondere wenn die Mutter aus einem einzigen Stück besteht und daher immer auf dem gleichen Berührungsdurchmesser arbeitet.

Das Schraubengewinde 15 der Schraube 14 (Fig. 3) weist ebenfalls im Querschnitt eine allgemein trapezförmige Form auf und weist an seinem Scheitel eine Abflachung 27 und beiderseits derselben eine schmale Abschrägung 28 auf, welche zwischen dieser Abflachung und einem ausgesparten Fußteil der Flanke des Gewindes gebildet ist, welche einen Abschnitt 29 aufweist, welcher der Abschrägung 28 benachbart und etwas stärker als diese geneigt ist.

Das Gewinde 17 der Rollen stützt sich an den beiden gegenüberliegenden Abschrägungen 28 in der in F i g. 3 dargestellten Weise ab.

Die Abschrägung 25 des Gewindes 13 der Mutterabschnitte 5 und 6 besitzt eine radiale Breite h (Fig. 2), welche angenähert gleich der radialen Breite i des Abschnitts 26 ist und sich beiderseits des mittleren Flankendurchmessers Dp des Gewindes erstreckt, welcher der Durchmesser ist, für welchen die Breiten H bzw. F der Gewindegänge bzw. der Lükken zwischen diesen gleich sind. Die Strecke J, über welche das Gewinde 13 gegenüber dem mittleren Flankendurchmesser Dp des Gewindes vorspringt, ist stets verhältnismäßig gering und beträgt größenordnungsmäßig ein Achtel der Breite des Gewindes H an dem mittleren Flankendurchmesser. Dieser Vorsprung bleibt stets erheblich kleiner als bei den normalen Gewinden, bei welchen nicht ein Viertel dieser Breite überschritten wird.

Die Abschrägungen 28 des Gewindes 15 der Schraube 14 besitzen eine radiale Breitek (Fig.3), welche kleiner als die radiale Breite m des Abschnitts 29 ist. Sie liegen vollständig zwischen dem mittleren Flankendurchmesser Dp des Gewindes und dem Grund desselben.

Die beiden symmetrischen Abschrägungen 25 bilden einen Winkel A von 80°, so daß die Schräglage dieser Abschrägungen in bezug auf die Achse X-X der Vorrichtung 50° beträgt.

Die ebenfalls symmetrischen Abschnitte 26 der Flanke des Gewindes bilden einen Winkel B von 60°, so daß diese Abschnitte 26 in bezug auf die Achse X-X der Vorrichtung eine Schräglage von 60° aufweisen.

Obwohl diese Werte gute Ergebnisse ergeben, kann in Ausführungsabwandlungen die Schräglage der Abschrägung 25 auf einen unter 50° liegenden Wert gebracht werden, während die Schräglage des Abschnitts 26 auf 60° gehalten oder gegebenenfalls vergrößert wird.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsabwandlung bildet der flache Abschnitt 30 des Scheitels des Gewindes der Schraube 14' eine Rollbahn für die Rolle 16'. Diese Ausbildung, welche auch zwischen der Mutter und den Rollen getroffen werden kann, gestattet der Vorrichtung, sehr starke radiale Belastungen aufzunehmen.

Bei dieser Ausführungsform liegt die Abschrägung 28' mit der Breite kf beiderseits des Teilkreisdurchmessers. Bei Ausführungsabwandlungen kann der flache Abschnitt 30 auch auf dem Teilkreisdurchmesser oder gegebenenfalls tiefer als dieser liegen.

Die für die Gewinde 13 bzw. 15 der Mutter bzw. der Schraube angegebenen Profile erzeugen weniger Reibung als die üblichen dreieckigen oder trapez-

förmigen Profile und sind leichter als die bereits vorgeschlagenen Gewinde mit einem konkaven spitzbogenförmigen Profil herzustellen.

Die Abschrägungen, welche allein axial mit den Rollen zusammenwirken, stellen nämlich nur einen Teil der Flanke des Gewindes dar und können bequem während eines letzten Arbeitsgangs, z. B. bei einem Schleifvorgang oder beim Einschleifen der oberen Ecke des Gewindes, gebildet werden, nachdem das Werkstück den Wärmebehandlungen unterworfen wurde, welche ihm seine Härte erteilen.

Die Abschrägungen können gegebenenfalls auch mittels eines Walzvorgangs hergestellt werden, welcher in einem allmählichen radialen Andrücken von Rollen gegen das Werkstück während der Drehung der Vorrichtung besteht.

Die Tatsache, daß die Abschrägungen an ihren beiden Rändern ausgespart sind, erleichtert ihre Herstellung.

Gegebenenfalls braucht nur die Mutter oder die Schraube eines der beschriebenen Spezialgewinde aufzuweisen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Differentialrollenschraubentrieb, bei dem zwischen einer Spindel und einem Mutterteil, z. B. einer koaxialen Spindelmutter, Gewinderollen angeordnet sind, deren Gewinde im Eingriff mit diesen beiden Teilen steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde wenigstens eines dieser Teile, d. h. des eingreifenden Teiles (14) oder des umgreifenden Teiles (5-6), an seinem Scheitel eine in der Nähe des mittleren Flankendurchmessers (Dp) des Gewindes liegende Abflachung (27-24) aufweist und daß sich die Rollen (16) axial und nur an einer schmalen Abschrägung (28-25) abstützen, welche zwischen dieser Abflachung und einem hinterdrehten Fußteil der Gewindeflanke gebildet ist.

2. Schraubentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägung (28-25) beiderseits des mittleren Flankendurchmessers (Dp) des Gewindes liegt, wobei die Strecke (s), um welche das Gewinde in bezug auf diesen Flankendurchmesser vorspringt, kleiner als ein Viertel der Breite (H) des Gewindes an diesem Flankendurchmesser ist.

3. Schraubentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachung (27-24) auf dem mittleren Flankendurchmesser (Dp) liegt.

4. Schraubentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hinterdrehte Fußteil einen Abschnitt (29-26) aufweist, welcher der Abschrägung (28-25) benachbart und etwas stärker als diese geneigt ist.

5. Schraubentrieb nach Anspruch 1 mit Walzen mit einem Gewinde mit konvexen Flanken, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägung (28-25) ein konkaves Profil aufweist.

6. Schraubentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde der Rollen (16', F i g. 4) einen flachen Grundabschnitt aufweist, welcher ohne merkliches Spiel mit der Abflachung (30) zusammenwirkt.

7. Schraubentrieb nach Anspruch 1, α3αμΓΰ!ι gekennzeichnet, daß die Abschrägung (28-25) mit der Achse (X-X) der Vorrichtung einen Winkel von höchstens 50° bildet, während der benachbarte stärker geneigte Teil der Gewindeflanlce (29-26) mit dieser Achse (X-X) einen Winkel von wenigstens 60° bildet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 1 043 743, 1141147.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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