DE2066101C2 - Screw drive with a threaded spindle and an eccentrically encompassing ring-shaped rolling element - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schraubentrieb mit einer Gewindespindel und einem die Gewindespindel exzentrisch umfassenden, in das Gewinde der Spindel eingreifenden Wälzglied.The invention relates to a screw drive with a threaded spindle and a threaded spindle eccentrically comprehensive rolling element engaging in the thread of the spindle.

Derartige Schraubentriebe sind durch die US-PS 40 322 und die GB-PS 7 90 487 bekannt. - Durch die FR-PS 13 59 673 ist ein Schraubentrieb bekannt, bei dem Rollen oder Walzen an den Flanken des Spindelgewindes abrollen, deren Achsen der Form der Rollen oder Walzen, der Form des Spindelgewindes und der Stellung mehrerer Rollen oder Walzen zueinander anpaßbar ist. So kann auch die Neigung der Achsen diesen Parametern angeglichen werden. — Bei diesem bekannten Schraubentrieb jedoch ergibt sich keine sichelförmige Tragfläche zwischen dem Spindelgewinde und dieses umfassenden Wälzringen.Such screw drives are known from US-PS 40 322 and GB-PS 7 90 487. - By that FR-PS 13 59 673 a screw drive is known in which rollers or cylinders on the flanks of the Unroll the spindle thread, the axes of which are the shape of the rollers or cylinders, the shape of the spindle thread and the position of several rollers or cylinders can be adapted to one another. So can the inclination of the axes adjusted to these parameters. - In this known screw drive, however, there is none sickle-shaped support surface between the spindle thread and this comprehensive rolling rings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schrat bentriebe der beschriebenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß das Wälzglied sich selbsttätig der Steigung des Spindelgewindes und den Urigertauigkeiten der Spindel, wie z, B, des Flankenwinkels, anpaßt, die durch die Fertigung, die Abnutzung und durch ihef mische Einflüsse hervorgerufen werden.The invention is based on the object Schrat To improve bentriebe of the genus described so that the rolling element is automatically the Pitch of the spindle thread and the Urigertaccuracies the spindle, such as z, B, the flank angle, adapts, which is due to the manufacturing, the wear and tear if mixed influences are caused.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen gattungsmäßigen Schraubentrieb mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches vor. Zur Verbesserung und weiterer Ausgestaltung eines solchen Antriebs dienen die Merkmale der Unteransprüche.To solve this problem, the invention provides a generic screw drive with the characterizing Features of the main claim. To improve and further develop such Drive are the features of the subclaims.

Der Schraubentrieb nach der Erfindung hat den Vorteil, daß serienmäßig hergestellte Spindeln ohne hohe Präzision und Bearbeitungsgüte Anwendung finden können und dennoch optimale Abwälzverhältnisse des Wälzgliedes an dem Spindelgewinde erreichbar sind.The screw drive according to the invention has the advantage that serially produced spindles without high precision and processing quality can be used and still optimal rolling conditions of the rolling element can be reached on the spindle thread.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Schraubentriebes nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigenIn the drawing, embodiments of the screw drive according to the invention are shown and although show

F i g. 1 und 2 zwei Seifenansichten einer Ausführungsform, F i g. 1 and 2 two soap views of an embodiment,

Fig.3 eine Draufsicht mit Darstellung des Berührungs- und Kraftübertragungsbereiches,Fig. 3 is a plan view showing the touch and power transmission area,

Fig.4a—4e verschiedene Ausbildungen der Lagerrollen und des Wälzringes und4a-4e different designs of the bearing rollers and the rolling ring and

F! ^a. 5 bis S weitere Ausführun^sformcn des Schraubentriebes nach der Erfindung.F! ^a . 5 to 5 further embodiments of the screw drive according to the invention.

Auf der Zeichnung ist die Gewindespindel mit der Bezugsziffer 1 und der Wälzring, der in das Spindelgewinde eingreift, mit der Bezugsziffer 2 versehen. Die Spindelachse ist mit 3 und die durch den Mittelpunkt des Wälzringes gehend.· Wälzringmittelachse mit 4 bezeichnet Mit seinem Innenrand 5 (Fig. 3) reicht der Wälzring 2 bei 6 nahe an den Kern der Gewindespindel 1 heran oder berührt diesen sogar, wenn eine Radialführung des Wälzringes erwünscht ist, was allerdings dann geringfügige Gleitreibung hervorruft. In F i g. 1 ist der Wälzring 2 annähernd um den Steigungswinkel des Spindelgewindes geneigt. Aus Gründen der zeichnerischen Übersichtlichkeit ist diese Neigung in Fig.2 nicht dargestellt und anstelle der tatsächlich gegebenen flachen Ellipse der Umriß eines horizontal liegenden Wälzringes 2 dargestellt.On the drawing is the threaded spindle with the reference number 1 and the rolling ring, which is in the spindle thread engages, provided with the reference number 2. The spindle axis is 3 and that through the center of the Rolling ring center axis denoted by 4 With its inner edge 5 (Fig. 3) the Rolling ring 2 at 6 close to the core of the threaded spindle 1 or even touches it if one Radial guidance of the rolling ring is desirable, but this then causes slight sliding friction. In F i g. 1, the rolling ring 2 is inclined approximately by the helix angle of the spindle thread. the end For the sake of clarity of the drawing, this tendency is not shown in FIG. 2 and instead of the actually given flat ellipse the outline of a horizontally lying rolling ring 2 is shown.

Es wird angenommen, daß die auf .''•ie Gewindespindel 1 wirkende Kraft 7 nach unten gerichtet ist Der Berührungs- und Kraftübertragungsbereich zwischen dem Wälzring 2 und Gewindespindel 1 ist sichelartig und in Fig. 3 schraffiert und mit 8 bezeichnet Bei symmetrischer Anordnung der Teile ist 9 der Druckmittelpunkt (Fig.3) dieses Bereiches, d.h. durch den Druckmittelpunki geht die Resultierende aller Reaktionskräfte des sichelartigen Berührungs- und Kraftübertragungsbereiches 8. Das Moment der durch den Druckmittelpunkt gehenden Resultante ist für alleIt is assumed that the on. '' • ie threaded spindle 1 acting force 7 is directed downwards The contact and force transmission area between the rolling ring 2 and threaded spindle 1 is sickle-like and hatched in Fig. 3 and denoted by 8 Bei symmetrical arrangement of the parts, 9 is the center of pressure (Fig. 3) of this area, i.e. through the Druckmittelpunki is the resultant of all reaction forces of the sickle-like contact and force transmission area 8. The moment of the resultant going through the center of pressure is for everyone

5(/ Bezugspunkte gleich der Summe der Momente aller Einzelkräfte.5 (/ reference points equal to the sum of the moments of all individual forces.

Die Abstützung des Wälzringes 2 erfolgt auf den beiden Pendelkugellagern 10 und 11, die zur besseren Kraftverteilung auf die Wälzkörper auch mit Ringmanschetten versehen sein können. Die Pendellager stellen sich gemäß dem der Belastung pnKnrprhepHpn Verformungszustand des Wälzringes 2 ein.The support of the rolling ring 2 takes place on the two self-aligning ball bearings 10 and 11, which for better Force distribution on the rolling elements can also be provided with ring collars. Set the self-aligning bearings according to the load pnKnrprhepHpn Deformation state of the rolling ring 2.

Die Druckmittelpunkte zwischen den Lagern 10 und 11 einerseits und dem Wälzring 2 andererseits sind in Fig.3 mit 12 und 13 bezeichnet. Damit liegen die drei beschriebenen Druckmittelpunkte 9, 12, 13 auf einer Geraden. Die in den Druckmittelpunkten 12 Und 13 angreifenden Kräfte verhalten sich umgekehrt wie ihre Abstände vom Druckmittelpunkt 9. Das Lager 10 trägtThe pressure centers between the bearings 10 and 11 on the one hand and the rolling ring 2 on the other hand are shown in FIG 3 denoted by 12 and 13. So the three are described pressure centers 9, 12, 13 on a straight line. The ones in the pressure centers 12 and 13 acting forces behave inversely as their distances from the pressure center 9. The bearing 10 carries

die Hauptlast Und ist dementsprechend größer als das Lager 11 ausgebildet Die Summe der beiden Lagerbelastungen ist dabei gleich der Belastung der Gewindespindel, Die Achsen 10a, 11a der Lager 10 und 11 sind inthe main burden and is accordingly greater than that Bearing 11 designed The sum of the two bearing loads is equal to the load on the threaded spindle, The axes 10a, 11a of the bearings 10 and 11 are in

ΟΛ CC 1 Λ 1 Z.\J UU IWlΟΛ CC 1 Λ 1 line \ J UU IWl

Ebenen radial zur Wälzringmittelachse 4 gelegen und an den Tragstücken 14 und 15 Fixiert, die ihrerseits an der auf der Gewindespindel 1 angeordneten Laufbuchse 16 befestigt sind, die einen Teil eines Gehäuses darstellt oder sich an einem solchen Gehäuse abstützt. Wirkt z. B. bei Spindeldrehung die Kraft 7, so wird diese zunächst auf den Wälzring 2 und von diesem auf die Lager 10 und 11 übertragen. Der Wälzring 2 kann sich bei Drehung den Ungleichn.äßigkeiten der Spindel 1 folgend, um die durch die Druckmittelpunkte 9,12,13 gehende Gerade kippend den gegebenen Kraftverhältnissen entsprechend vrei einstellen, was für Leichtgängigkeit, Materialbeanspruchung, Lebensdauer u. dgl. vorteilhaft istPlanes located radially to the rolling ring center axis 4 and fixed to the support pieces 14 and 15, which in turn are attached to the are mounted on the threaded spindle 1 arranged sleeve 16, which forms part of a housing or is supported on such a housing. Acts z. B. when the spindle rotates the force 7, this is first on the rolling ring 2 and from this on the bearings 10 and 11 transferred. When rotating, the rolling ring 2 can follow the irregularities of the spindle 1 by the straight line going through the pressure centers 9, 12, 13 tilting according to the given force ratios, adjust vrei, what for ease of movement, material stress, Life and the like is advantageous

Um den Wälzring 2 am Umfang so zu fixieren, er dabei dennoch kippen kann, sind die kleinen Lager bzw. Stützen 17, 18, 19 vorgesehen. Beim relativen Drehen der Spindel 1 gegenüber dem Wälzring 2 tritt nur ein Abrollen beider Teile gegeneinander auf, so daß gute Lauf- und Beanspruchungseigenschaften gegeben sind. Sieht man an der Laufbuchse 16 mit Spiel gegenüber dem Wälzring 2 Druckstücke, z. B. in Form von Druckringen 20 und 21 vor, so legt sich der V, älzring 2 bei Druckwechsel an diese Druckstücke an. Dreht sich dabei die Gewindespindel 1, so tritt anstatt Rollreibung eine vielfach erhöhte Gleitreibung auf, was für manche technische Anwendung erwünscht ist.In order to fix the rolling ring 2 on the circumference in such a way that it can still tilt, the small bearings or Supports 17, 18, 19 are provided. When the spindle 1 rotates relative to the rolling ring 2 only occurs Both parts roll against each other, so that good running and stress properties are given. If you look at the liner 16 with play against the rolling ring 2 pressure pieces, z. B. in the form of Pressure rings 20 and 21 before, the V, älzring 2 rests against these pressure pieces when the pressure changes. Turns while the threaded spindle 1, instead of rolling friction, a much higher sliding friction occurs, which for some technical application is desired.

Gemäß Fig.4a rollt der Wälzring 2 auf balligen Stützrollen 22, 23 ab. - Fig.4b zeigt wie die Seitenführung des Wälzringes 2 durch einen Flanschring 25 der Stützrolle 24 übernommen wird. Die zweite Stützrolle ist mit 26 bezeichnet — Nach F i g. 4c rollt ein balliger Wälzring 27 auf einer zylindrischen Lagerrolle 28. Nach F i g. 4d sind Wälzringe 29 und Lagerrolle 30 im selben Sinne gekrümmt. Fig.4e zeigt, wie der Wälzring 31 und die Lagerrolle 32 im entgegengesetzten Sinne gekrümmt sind.According to Figure 4a, the rolling ring 2 rolls on spherical Support rollers 22, 23 from. - Fig.4b shows how the lateral guide of the rolling ring 2 by a flange ring 25 of the support roller 24 is taken over. The second support roller is denoted by 26 - according to FIG. 4c rolls in spherical rolling ring 27 on a cylindrical bearing roller 28. According to FIG. 4d are rolling rings 29 and bearing roller 30 curved in the same sense. Fig.4e shows how the rolling ring 31 and the bearing roller 32 in the opposite Senses are curved.

In Fig. 5 ist ein Schraubentrieb nach der Erfindung dargestellt, der in beiden Achsrichtungen der Spindel, d. h. nach unten und nach oben, wirken kann. In das Gewinde de. Spindel 1 greifen die beiden Wälzringe 35 und 36 ein. Zur Einstellung des Abstandes und des Spieles gegenüber den Stützlagern 37 und 38, deren Achsen 35a, 36a wiederum in Ebenen radial zur Wälzringspindelachse 4 gelegen sind, ist mit dem Wälzring 35 in der Längsrichtung einstellbar ein Druckring J9 verbunden. Der DrucKring 39 kann mit Hilfe von Verstellmitteln 40 und 41, z. B. Konterschrauben od. dgl., so eingestellt werden, daß genügend Spiel zwischen dem jeweils nicht belasteten Wälzring 35 oder 36 einerseits und den Stützlagern 37, 38 andererseits besteht, um keine schädliche Gleitreibung entstehen zu lassen. Trägt z. B. der untere Wälzring 26, so muß ein entsprechendes Spiel zwischen den Stützlagern 37, 38 und dem oberen Druckring 39 vorhanden sein. Bei Druckwechsel bzw. bei Änderung der Bewegungsrichtung stellt sich dieses Spiel selbsttätig zwischen den Wälzlagern 37, 38 und deren Wälzringe 35 ein. Die Wälzringe können auch in geeigneter Weise miteinander verbunden sein.In Fig. 5 is a screw drive according to the invention shown, which is in both axial directions of the spindle, d. H. down and up. In the Thread de. Spindle 1 is engaged by the two rolling rings 35 and 36. To set the distance and the Game with respect to the support bearings 37 and 38, the axes 35a, 36a in turn in planes radially to Rolling ring spindle axis 4 is adjustable with the rolling ring 35 in the longitudinal direction Pressure ring J9 connected. The DrucKring 39 can with the help of adjusting means 40 and 41, for. B. Counter screws or the like. To be set so that there is enough play between the rolling ring 35 or 36, which is not loaded, on the one hand, and the support bearings 37, 38 on the other hand exists in order to avoid damaging sliding friction. Carries z. B. the lower rolling ring 26, it must be a corresponding play between the support bearings 37, 38 and the upper pressure ring 39 must be present. at Changes in pressure or when the direction of movement changes, this game is automatically set between the Rolling bearings 37, 38 and their rolling rings 35 a. The rolling rings can also be connected to one another in a suitable manner be connected.

In Fig. 6 ist schematisch eine Ausführungsform mit beidseitig auf einem Wälzring 42 wirkenden Kräften dargestellt, bei der Spielfreiheit dadurch hergestellt werden kann, daß der Wälzring 42 radial zur Spindel 1 und die Stützrollen 43, 44 und 45, 46 axial verstellbar angeordnet sind, deren Achsen 43a, 44a, 45a, 46a in zur Wälzringmittelachse 4 radialen Eben- . gelegen sind.In Fig. 6 is an embodiment with schematically Forces acting on both sides of a rolling ring 42 are shown, with the freedom from play thereby established can be that the rolling ring 42 radially to the spindle 1 and the support rollers 43, 44 and 45, 46 axially adjustable are arranged, the axes 43a, 44a, 45a, 46a in the rolling ring center axis 4 radial plane. are located.

In F ä g. 7 ist eine Anordnung der Τε;!ε dargestellt, bei der zwei Wälzringe 47, 48 gegeneinander verspannbar sind. Bei mancnen technischen Anforderungen ist dies unerläßlich, da, wie z. B. im Werkzeugmaschinenbau, auch be· Druckwechsel und Bewegungsumkehr keinerlei Spiel zwischen den Wälzringen und der Gewindespindel auftreten darf. — Die beiden Wälzringe 47, 48 werden durch die Stützlager 49,50 bzw. 51,52 im Sinne der in die Stützlager eingetragenen Pfrile gegeneinander gedruckt. Dieses Gegeneinanderdrücken der Stützlager 49 gegen 51 und 50 gegen 52 kann durch entsprechende Anordnung der Stützlagerachsen in dem nicht dargestellten Gestell oder Gehäuse, z. B. durch Längsschlitze, exzentrische Bolzen od. dgl., erfolgen. Die Vorspannkraft kann auch durch federnde Mittel herbeigeführt werden. Ihre Größe richtet sich nach den jeweiligen Funktionsbedingungen.In F ä g. 7 is an arrangement of the Τε;! Ε shown at of the two rolling rings 47, 48 can be braced against one another. This is the case for some technical requirements indispensable because, such as B. in machine tool construction, also with · pressure changes and reversals of motion Play between the rolling rings and the threaded spindle may occur. - The two rolling rings 47, 48 are by the support bearings 49.50 and 51.52 in the sense of the pillars entered in the support bearings are printed against each other. This pressing against one another of the support bearings 49 against 51 and 50 against 52 can by appropriate arrangement of the support bearing axes in the not shown frame or housing, for. B. od through longitudinal slots, eccentric bolts. Like., Take place. The pretensioning force can also be brought about by resilient means. Their size depends on the respective functional conditions.

In Fig.8 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Stützlager 53, 54, 55, 56 zur Erzielung der gewünschten Vorspannung nebeneinander liegen. Da sich die beiden Wälzringe 57, 58, die gegebenenfalls auch durch Teile wie Axialstifte, die eine Axialverschiebung zulassen, durch entsprechende Stege od. dgl. miteinander verbunden sein können, gleichsinnig drehen, sind jeweils zwei nebeneinander angeordnete versetzte Stützlager erforderlich.In Fig.8 an embodiment is shown at which the support bearings 53, 54, 55, 56 lie next to one another to achieve the desired preload. There the two rolling rings 57, 58, possibly also by parts such as axial pins, which allow axial displacement allow, by appropriate webs or the like. Can be connected to one another, in the same direction rotate, two adjacent offset support bearings are required.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (6)

1Λ CC Λ r\ Λ /L\J UU I \J I Patentansprüche:1Λ CC Λ r \ Λ / L \ J UU I \ J I Patent claims: 1. Schraubentrieb mit einer Gewindespindel und einem die Gewindespindel exzentrisch umfassenden, in das Gewinde der Spindel eingreifenden Wälzglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzglied (2, 22, 23, 27, 29, 31, 35, 36, 42, 47, 48, 57, 58) auf Lagerrollen (10, 11,22, 23, 28, 30, 31, 32, 37, 38, 43—46, 49—50) abgestützt ist, deren von einem Gehäuse getragenen Achsen in Ebenen radial zur Wälzringmittelachse (4) liegen.1.Screw drive with a threaded spindle and an eccentrically encompassing the threaded spindle, rolling member engaging in the thread of the spindle, characterized in that the Roller (2, 22, 23, 27, 29, 31, 35, 36, 42, 47, 48, 57, 58) on bearing rollers (10, 11, 22, 23, 28, 30, 31, 32, 37, 38, 43-46, 49-50) is supported, whose by one Axes carried by the housing lie in planes radially to the rolling ring center axis (4). Z Schraubentrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Spindel (1) des Wälzgliedes (2) und der Lagerrollen (10,11) derart, daß der Druckmittelpunkt (9) des Berührungsbereiches (8) zwischen dem Spindelgewinde und dem Wälzglied auf der Verbindungslinie der Auflagepunkte (12, 13) des Wälzringes (2) auf den Lagerrollen (10,11) liegtZ screw drive according to claim 1, characterized by an arrangement of the spindle (1) of the Rolling member (2) and the bearing rollers (10, 11) such that the pressure center (9) of the contact area (8) between the spindle thread and the rolling member on the line connecting the support points (12, 13) of the rolling ring (2) lies on the bearing rollers (10, 11) 3. SchraüLentrieb nach Anspruch 1 und 2 mit zwei ι aogrrQiiorj HaHiij-Qh "s^^np'sichns* daß das Wälzglied (2) selbsttätig um die Verbindungslinie der Auflagepunkte (12, 13) des Wälzgliedes (2) auf den Lagerrollen (10, 11) kippbar ist, die durch den Druckmittelpunkt (3) des Berührungsbereiches (8) zwischen dem Spindelgewinde und Wälzglied geht.3. SchraüLentrieb according to claim 1 and 2 with two ι aogrrQiiorj HaHiij-Qh "s ^^ np'sichns * that the rolling element (2) automatically around the connecting line of the support points (12, 13) of the rolling element (2) on the bearing rollers (10 , 11) is tiltable, which goes through the pressure center (3) of the contact area (8) between the spindle thread and rolling element. 4. Schraubentrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerrollen (24) oder das Wälzglied mil einem, die aiif das Wälzglied radial wirkenden Kräfte aufnehmenden Wulst (25) versehen sind.4. Screw drive according to claim 1 and 2, characterized in that the bearing rollers (24) or the The rolling element is provided with a bead (25) which absorbs the forces acting radially on the rolling element are. 5. Schraubentrieb nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der fc-igendeii Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß uie Lagerrollen (10, 11) unterschiedliche Größe besitzer..5. Screw drive according to claim 1 and one or more of the fc-igeneii claims, characterized marked that uie bearing rollers (10, 11) have different sizes .. 6. Schraubentrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Größe der beiden Lagerrollen (10, 11) umgekehrt proportional den Abständen der Lagerrollen (10, 11) von dem Druckmittelpunkt (9) des Berührungsbereiches (8) zwischen Spindelgewinde und Wälzglied (2) ist.6. screw drive according to claim 5, characterized in that the ratio of the size of the two bearing rollers (10, 11) inversely proportional to the distances between the bearing rollers (10, 11) from the The pressure center point (9) of the contact area (8) between the spindle thread and rolling element (2) is.