DE1931861B2 - Schraubengetriebe mit gewinderollen zwischen schraube und mutter - Google Patents

Schraubengetriebe mit gewinderollen zwischen schraube und mutter

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Description

Die Erfindung betrifft ein Schraubengetriebe mit Gewinderollen zwischen Schraube und Mutter, wobei die verhältnismäßig kurz ausgebildete Schraube, auf der die Gewinderollen ohne Axialbewegung abrollbar sind, auf einer beliebig langen Antriebswelle axial unbeweglieh angeordnet ist und die Mutter von einer beliebig langen, axial beweglichen Zahnstange gebildet ist, an deren gewindesektorförmigen Zähnen sich die Gewinderollen beim Drehen der Schraube unter Axialverschiebung der Zahnstange im Kämmeingriff abwälzen. _is
Ein derartiges Schraubengetriebe gehört nach der beispielsweise in L u e g e r, Lexikon der Technik, Band 1, Seite 483 getroffenen Unterscheidung zu derjenigen Ausführungsart, bei welcher die Schraube drehbar gelagert ist und die im Gestell gerade geführte Mutter beim Drehen der Schraube in axialer Richtung verschoben wird, wobei lediglich statt der Schraube als sich über den gewünschten Verschiebeweg erstreckendes Glied der Mutter durch Ausbildung als Zahnstange eine entsprechende Länge gegeben ist, wie dies für sich aus der US-PS 33 31 469 bereits bekannt war.
Des weiteren ist es aus der US-PS 26 83 379 bekannt, bei Schraubengetrieben zwischen Schraube und Mutter Gewinderollen in Planetenanordnung in solcher Steigung zu verwenden, daß zwischen diesen Rollen und der Mutter beim Abwälzen keine Axialbewegung auftritt. Auf diesem Wege wird ähnlich einem Wälzlager eine gleitende Reibung zwischen Schraube und Mutter vermieden und dadurch das Betätigungsmoment für ein solches Schraubengetriebe wesentlich herabgesetzt.
Die somit für den Fachmann ohne weiteres zur Verfugung stehende Grundkonstruktion des eingangs erwähnten Schraubengetriebes hat jedoch den Nachteil, daß die Schraube zur Vermeidung von Losen im Gewindeeingriff zwischen Schraube und Gewinderollen (10 einerseits und Gewinderollen und Zahnstange andererseits eine Radialbelastung aufnehmen muß, mit welcher die Zahnstange gegen die Schraube angepreßt wird. Dies erfordert bei den bekannten Schraubengetrieben mit Zahnstange eine Lagerung der Antriebswelle ft.s beiderseits der Schraube, wobei diese Lager sehr hoch beansprucht werden, da sie nicht nur die vorerwähnte radiale Vorspannkraft aufzunehmen haben, sondern darüber hinaus auch die Krall, mil welcher der Vorschubwiderstand die in die Zahnstange eingreifenden Zahne aufgrund des geneigten Zahiiprofils herauszudrücken versucht.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, derartige hochbelastete und damit verschleißanfällige Lager bei einem Schraubengetriebe der eingangs erwähnten Konstruktion /u vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß die Welle im Bereich der Schraube lagerlos ausgebildet ist und daß diametral zur Zahnstange eine sektorl'örmige Gegenmutter von im wesentlichen gleicher Länge wie die Schraube fest angeordnet ist, deren Gewinde so ausgebildet ist, daß sich die Gewinderollen darin ohne Axialbewegung im Kämmeingriff abzuwälzen vermögen.
Es leuchtet ein, daß durch die erfindungsgemäße Verwendung der sektorförmigen Gegenmutter nicht nur die für den Gewindeeingriff zwischen Zahnstange und Gewinderollen erforderliche Vorspannkraft aufgebracht wird, sondern darüber hinaus auch die vom Vorschubwiderstand über die Zahnflanken hervorgerufene Tendenz zum Herausdrücken der Gewinderollen aus dem Gewinde der Zahnstange vollständig kompensiert wird. Da somit Lager im Bereich der Schraube entfallen, ergibt sich bei gleichzeitig geringerem Verschleiß eine erhebliche Vereinfachung in der Konstruktion.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. I einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schraubengetriebe und
F i g. 2 einen Querschnitt durch dieses Getriebe.
Das in der Zeichnung dargestellte Schraubengetriebe weist eine Schraube 1 mit einer Vielzahl von Gewindegängen 2, beispielsweise acht Gängen auf. Die Schraube 1 ist mit einer Antriebswelle 3 starr verbunden. Rings um die Schraube 1 befinden sich in regelmäßiger Verteilung Gewinderollen 4 mit einem einzigen Gewindegang 5. Die Gewinderollen 4 stehen mit der Schraube 1 im Eingriff, und der Steigungswinkel der Gewindegänge 5 ist der gleiche wie der der Gewindegänge 2 der Schraube 1 mit nur umgekehrtem Steigungssinn, so daß sich die Gewinderollen ohne Axialbewegung auf der Schraube 1 abzuwälzen vermögen.
Die Gewinderollen 4 werden rings um die Schraube 1 durch einen Käfig in Stellung gehalten, der aus zwei Ringflanschen 6 und 7 mit am Umfang verteilten fluchtenden Löchern besteht, in denen die Enden der Schraubenrollen 4 gelagert sind. Der' Ringflansch 6 befindet sich zwischen einer gegen die eine Stirnseite der Schraube 1 einerseits und einem axial auf der Welle 3 festgelegten Haltering 9 angeordneten Zahnkranz 8, und in gleicher Weise befindet sich der Ringflansch 7 zwischen einem weiteren Zahnkranz 11, der gegen die andere Stirnseite der Schraube 1 anliegt, und einem Haltering 12, der axial unbeweglich auf der Welle 3 sitzt. Der von den Ringflanschen 6 und 7 gebildete Käfig kann rings um die Achse der Schraube 1 frei rotieren, wobei er durch die Zahnkränze 8, 11 und die Halteringe 9, 12 axial in Stellung gehalten wird.
Einem evtl. möglichen unerwünschten Gleiten der Gewinderollen 4 auf der Schraube 1 wird durch Verzahnungen 13 und 14 an den Enden der Gewinderollen 4 vorgebuegt. Diese Verzahnungen 13,14 greifen in Verzahnungen 15 bzw. 16 der Zahnkränze 8,11 ein.
19 3! 861
Das Schraubengetriebe weist vvciu-rhiii ei in.1 /ahn· stange 17 auf, die sich oberhalb der Schraube ) befindet und von einem langgestreckten Zylindersegment gebildet ist, das ein Innengewinde mit einer Vielzahl von Gewindegängen 18 aulweist. Die Anzahl der Gewindegüngc 18 der Zahnstange 17 ist grundsätzlich die gleiche wie diejenige der Gewindegänge 2 -.!er Schraube 1. Im übrigen sind die Abmessungen der Gewindegänge 18 der Zahnslange 17 einerseits Lind der Gewindegänge 2 der Schraube 1 andererseits die gleichen, dergestdt, daß die Gewinderollen 4 gleichzeitig sowohl in das Gewinde der Schraube 1 als auch das Gewinde der Zahnstange 7 eingreifen können.
Die Schraube 1 ruht unter Zwischenschaltung der Gewinderollen 4 auf einer sektorförmigen Gegenmutter 19 von im wesentlichen gleicher Länge wie die Schraube. Die Gegenmutter 19 weist eine von einem Zylindersegment getragene Innenfläche auf, auf welcher ein aus einer Vielzahl von Gewindegängen 21 bestehendes Gewinde angeordnet ist.
Um ein ungewolltes Gleiten der Gewinderollen 4 gegenüber den Gewindegängen 21 der Gegenmutter 19 zu verhindern, greifen die Verzahnungen 13, 14 in Verzahnungen 23 bzw. 24 ein, die von Zahnkränzen 25 bzw. 26 getragen sind, welche sich an den beiden Stirnseiten der Gegenmutter 19 befinden.
Die Gangzahl der Gewindegänge 21 in der Gegenmutter 19 ist derart gewählt, daß die resultierende Steigung der von der Schraube 1, den Gewinderollen 4 und der Gegenmutter 19 gebildeten Einheit gleich Null ist, wie weiter unten noch erläutert wird. Dementsprechend findet bei der Drehung der Schraube 1 zwischen dieser und der Gegenmutter 19 keine Axialbewegung statt, so daß die Gegenmutter 19 als radiales Widerlager zur Übertragung der von der Zahnstange 17 auf die Schraube 1 unter Zwischenschaltung der in der oberen Hälfte befindlichen Gewinderollen 4 ausgeübten Belastung auf das Grundgestell des Schraubengetriebes herangezogen werden kann. Dadurch ist es möglich, auf eine besondere Lagerung der Schraube 1 bzw. der Welle 3 zu verzichten, ohne die iielastungsl'ähigkeil des Sehraubengetriebes /u beeinträchtigen, und es wird ferner eine Möglichkeit zur [-linstcllung bzw. Heseiti gimg des l'.ingnffspiels geschalten.
I-ine einfache Rechnung veranschaulicht das sich aus der vorhergehenden Beschreibung ergebende Ergebnis mit 1 IiIIe der nachstehenden l'onnel für die resultieren de Steigung /':
D-.
worin P\ die Steigung der Schraube 1, P-> die Steigung
ι-s der Zahnstange 17, D\ der Durchmesser der Schraube 1 und D> der Durchmesser der Zahnstange 17 sind.
Wenn im allgemeinen Falle die Steigung der Zahnstange 17 die gleiche ist, wie diejenige der Schraube 1, ist die resultierende Steigung des Systems
M> auch gleich derjenigen der Schraube.
Beispielsweise kann die Schraube 1 acht Gewindegänge von 3 mm Breite aufweisen, und die Gewinderollen 4 können mit 3 mm breitem Gewinde versehen sein, das gegensinnig zu den Gewindegängen der Schraube 1
:s verläuft. Die Zahnstange 17 kann dabei ein Gewinde mit acht Gängen von 3 mm Breite und gleichem Steigungssinn wie die Schraube 1 besitzen, während demgegenüber die Gegenmutter 19 ein Gewinde mit sechs Gängen von 3 mm Breite im Gegensinne zu dem
to Gewinde der Schraube 1 hat. Der Teilkreisdurchmesser der Schraube 1 mag 120 mm, der Gewinderollen 4 15 mm und dementsprechend der der Zahnstange 17 und der Gegenmutter 19 15Ü mm betragen.
Die Anwendung der vorstehenden Formel für die
.1:. resultierende Steigung auf diese Abmessungen läßt erkennen, daß die resultierende Steigung der Schraube 1 im Verhältnis zur Gegenmutter 19 Null ist und die resultierende Steigung der Schraube 1 im Verhältnis zur Zahnstange 17 mit der Steigung der Schraube selbst,
d. h. 24 mm übereinstimmt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Schraubengetriebe mil Gewinderollen /wischen Schraube und Mutter, wobei die verhältnismäßig ■> kurz ausgebildete Schraube, auf der die Gewinderollen ohne AxialbewcgLing abrollbar sind, auf einer beliebig langen Antriebswelle axial unbeweglich angeordnet ist und die Mutter von einer beliebig langen, axial beweglichen Zahnstange gebildet ist, an deren gewindesektorförmigen Zähnen sich die Gewinderollen beim Drehen der Schraube unter Axialverschiebung der Zahnstange im Kämmeingriff abwälzen, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Welle (3) im Bereich der Schraube (1) lagerlos is ausgebildet ist und daß diametral zur Zahnstange (17) eine sektorförmigc Gegenmutter (19) von im wesentlichen gleicher Länge wie die Schraube (1) fest angeordnet ist, deren Gewinde so ausgebildet ist, daß sich die Gewinderollen (4) darin ohne ιυ Axialbewegung im Kämmeingriff abzuwälzen vermögen.
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