DE2246454C3

DE2246454C3 - Anschlag zur Begrenzung der axialen Relativbewegung zwischen zwei mechanischen Teilen

Info

Publication number: DE2246454C3
Application number: DE2246454A
Authority: DE
Inventors: Arthur Frederick Saginaw Mich. Bohnhoff (V.St.A.)
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1972-09-21
Publication date: 1975-02-27
Also published as: FR2157438A5; DE2246454A1; DE2246454B2; GB1384133A; SE385952B; US3762227A

Description

40

Bei einem den Ausgangspunkt der Erfindung bildenden Anschlag gemäß dem Gattungsbegriff des Pattntanspruchs 1 (US-PS 2 472 002) ist das Dämpfungs- und Rückstellglied eine Schraubenfeder, deren Windungen Abstand von den axialen Wänden der Kammer haben. Beim Anfahren wird die Bewegungsenergie durch Zusammendrücken der Schraubenfeder im wesentlichen völlig gespeichert, so daß die Schraubenfeder entsprechend auszulegen ist. Die Schraubenfeder unterstützt ferner die Übertragung von axialen Schwingungen /wisehen den beiden Teilen, und dies ist bei der bevorzugten Anwendung bei Kugelschraubengetrieben besonders unerwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anschlag der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß zusätzlich ein Energieverzehi an den axialen Wänden der Kammer erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.

Beim Verkleinern der Kammer erfolgt ein axiales Zusammendrücken der Ringe aus elastomerem Werkstoff, um kinetische Energie unter Dämpfung des Aufpralls zu speichern, die später für die Rückbewegung zur Verfügung steht. Gleichzeitig erfolgt eine radiale Ausdehnung der Ringe aus elastomerem Werkstoff, die gegen beide axialen Wände der Kämmer in erhöhte Reibanlage kommen.
■"' Durch die US-PS 2 572 465 ist zwar bekannt, als Dämpiufigsg¹»⁶¹* «neu Gummiring kreisförmigen Querschnitts in einer Ringkammer vorzusehen, wobei aber die Ringkanimer durch drei Wände, darunter zwei axiale Wände, begrenzt ist und die vierte Wand durch den anderen Teil gebildet wird Es erfolgt hier beim Anfahren lediglich eine Verformung des Gummirings unter geringer axialer Verlagerung, also mit geringer Reibwirkung. Auch bei einer abgewandelten Bauform mit einem Gummiring elliptischen Querschnitts ist dies der Fail da die elliptische Form lediglich die Lange des Verdichtungsweges des Gummirings vergrößern soll.

Bei der erßndungsgemäßen Ausbildung ergibt sich durch die Anordnung mehrerer Ringe aus elastomerem Werkstoff und die Relativbewegung der axialen Wände zueinander eine erhebliche Reibungskraft über einen beträchtlichen Weg. wodurch der angestrebte Energieverzehr erreicht wird Ferner wird eine Dämpfung von Schwingungen zwischen den Teilen er/iell.

Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfin dung ergibt sich aus Patentanspruch 2.

In den Zeichungen sind Ausführungsbeispiele der Kr findung dargestellt Es zeigt

Fig.l eine teilweise Seilenansicht e-nes Schraubentnut 'ergetriebes mit einem Anschlag nach der Erfinduni: in det voll zurückgezogenen Stellung.

fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig.l 1.1 einer Zw 1

schensteilutig.

F i g. 3 einen Ausschnitt aus r ι ρ I, ebenfalls in einer

Zwischenstcüung.

F i g. 4 eine schematische Darstellung des Schraubenmuitergetriebes gemäß F i g. 1,

F i g. 5 einen vergrößerten Teil der F i g. 1 im Be reich des Anschlages und

F i g. 6 einen vergrößerten Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Anschlages nach der Erfindung.

In den F i g. 1 bis 4 ist ein teleskopartig verstellbares Schraubenmuttergetriebc 10 dargestellt, das zwischen einem ortsfesten Teil und einem beweglichen Teil angeordnet ist, um die Stellung des beweglichen Teils, durch eine linear ausgeübte Kraft festzulegen Das Schraubenmuttergetriebe 10 enthält eine Hauptwelle 12. eine innere Büchse 14. die teleskopartig zur Haupt welle 12 angeordnet ist. und eine äußere Büchse 16. die teleskopartig die innere Büchse 14 umgibt. Die Hauptwelle 12 ist drehbar in dem ortsfesten, nicht dargestellten Element gelagert und zu diesem in axialer Richtung festgelegt Die Hauptwelle 12 trägt Gewindegänge 18. Die innere Büchse 14 weist an der Außenfläche Gewin degänge 20 auf und trägt starr mit ihr befestigt an ihrem linken Ende eine Kugelmutter 22. deren Kugeln mit den Gewindegängen 18 an der Hauptwelle 12 zusammenarbeiten. Die äußere Büchse 16 trägt am rechten Ende eine starr mit ihr befestigte Kappe 24 mit einem Anschlußauge 26. mit dem der Anschluß an das nicht dargestellte bewegliche Element bewirkt wird. Am linken Ende der äußeren Büchse 16 ist starr eine Kugelmutter 28 verbunden, deren Kugein mit den Gewindegängen 20 der inneren Büchse 14 zusammenarbeiten. Wird die Hauptwelle 12 beispielsweise durch einen üblichen GeiriebertMor angetrieben, so bewirkt das Zusammenspiei der Kugelmuttern 22 und 28 mit den Gewindegängen 18 und 20 eine lineare teleskope sehe Ausdehnung der aus den beiden mechanischen Teilen gebildeten Verbindung zwischen dem festen und beweglichen Element Die nach rechts erfolgende Bewegung der inneren Büchse 14 zur Hauptwelle 12 wird durch einen ersten Anschlag 30 begrenzt, und die nach

i gerichtete Bewegung der äußeren Büchse 16 zur Büchse 14 wird durch einen zweiten Anschlag grenzt

i Kugelschraubengetriebe 10 kann aus der voll zugezogenen Stellung gemäß den F i g. 1 und 4 in "voll ausgezogene nicht dargestellte Stellung bet werden, wobei eine beliebige Bev_*gung zwischen Hauptwelle und der inneren Büchse und zwischen !inneren Büchse und der äußeren Büchse über den

mit einem Durchmesser, so daß durch die nungskräfte in axialer Richtung tie Kammer 34 ihr volles Volumen entsprechend den F i g.!, 3 und 5 aufweist, wobei die Drucklager 52 und die Ringscheibe 50 verhältnismäßig dicht unter der Vorspannung gegen den Flan·«* 48 am Gleitstück 40 uni gegen die Schulter W) an der Hauptwelle 12 anliegen. In dieser Anfangsstellung sind also die Dämpfungsglieder 58 in axialer Ricn-

_ „_s„ tung etwas zusammengedrückt, um diese Vorspannung

Verstellweg gewählt werden kann. Dit- besonde- io auszuüben, liegen jedoch gegen die axialen Wände der , in der die Längung des Kugelschraubengetrie- Kammer nur leicht an oder haben von dieser sogar Ab-10 erfolgi, hängt von verschiedenen Umständen ab. stand.

jhließlich der Reibungswiderstände in den Kugel- Wird auf die Ringscheibe 50 eine axiale Kraft ausrei-

jern 22 und 28 und den Gewindegängen 18 und 20. chender Größe ausgeübt, um die axiale Verringerung i Längen kann beispielsweise in der Weise erfolgen. 15 des Volumens der Kammer 34 zu bewirken, so werden ^zunächst die innere Büchse 14 ihre volle axiale Be- die Räume innerhalb der Kammer 34 in axialer Richang zur Hauptwelle 12 durchführt, worauf dann die M<ng kleiner, so daß die in ihnen enthaltenen Dämp- jre Büchse 16 anschließend ihre Relativbewegung fungsglieder 58 in axialer Richtung zusammengedrückt -inneren Büchse 14 beginnt und vollendet. Für die werden und sich gleichzeitig elastisch in radii lerRich- ; der Anschläge 30 und 32 ist dit Art. in wel- ao tung ausdehnen. Durch das axiale Zusammendrücken

der Dämpfungsglieder wird an dem Flansch 48 des Gleitstücks ein erhöhter Widerstand gegen ein weiteres Verringern des Volumens der Kammer 34 ausgeübt. Die radiale Ausdehnung der Dänpfungsglieder führt zu einer Reibaniage gegen die inneren und äußeren axialen Wände der Kammer, so daß während des Verringerns des Volumens eine Reibungskraft auftritt, die der Relativbewegung zwischen den beiden axialen Wänden entgegensieht, die bei dem Längen des Kugelschraubengetriebes 10 auftritt. Der Reibungswiderstand erhöht sich im Verhältnis der Verringerung des Volumens der Kammer 34 und /ehrt die kinetische Bewegungs energie der Mutter auf. wobei gleichzeitig eine Dämp fungswirkung erzielt wird.

- 35 Wie die F i g. 1.2 und 4 crkemen lassen, ist der zweite Anschlag 32 im Prinzip in gleicher Weise aufgebaut wie der Anschlag 30. Er weist eine Kammer 62 auf. deren Volumen in jxialer Richtung verringerbar ist. Die Kammer hat eine äußere axiale Wand 64, die durch

das Längen bzw. Verkürzen des Kugelschrauben ^etriebcs 10 erfolgt, gleichgültig.

Wie die F i g. 1. 3. 4 und 5 zeigen, enthält der erste Anschlag eine Kammer 34 veränderlichen Volumens. die eine zylindrische Innenwand aufweist, die durch einen im Durchmesser abgesetzten Teil 36 der Haupt welle 12 gebildet wird, tine zylindrische Außenwand wird durch die innere zylindrische Fläche 38 eines zylindrischen Gleitstückes 40 gebildet, das den Teil 36 der Hauptwelle 12 umgibt. Zwei an einander gegenüberlie genden hnden der Kammer vorgesehene radiale Stirn flächen 42 und 44 werden durch eine auf den Teil 36 aufgeschraubte Muttern 46 bzw. einen nach innen gerichteten Ringflansch 48 des Gleitstückes 40 gebildet. Die radiale Stirnwand 42 ist starr mit der inneren axia len Wand verbunden, während die radiale Stirnwand 44 „tarr mit der äußeren axialen Wand verbunden ist. so dal' eine axiale Bewegung nach rechts des Gleitstückes 40 (F i g· 5) eine axiale Verringerung des Volumens der

Kammer 34 durch die relative Bewegung der Stirnwän- 40 die innere Büchse 14 gebildet wird, eine innere axiale

de zueinander bewirkt. zylindrische Wand 66. die von einem Gleitstück 68 ge-

Auf dem Teil 36 ist verschieblich eine Ringscheibe 50 bildet wird, während die radialen Stirnwände durch

aufgesetzt (Fig. 5). die neben dem Flansch 48 des eine auf d e innere Büchse 14 aufgeschraubte Mutter 70

Gleitstückes 40 liegt und sich radial über die Hauptwel- und einen nach innen gerichteten Flansch 72 de» Gleit-

Ie 12 nach außen erstreckt. Zwischen der Ringscheibe 45 Stücks 68 gebildet werden. Eine Ringscheibe 74 er

50 und dem Flansch 48 sind mehrere Drucklager 52 vorgesehen, die fSe axialen Kräfte zwischen der Ringscheibe 50 und dem Flansch 48 unter Zulassen einer relativen Drehbewegung übertragen. Der Teil der

stücks 68 gebe g

streckt sich radial über die innere Büchse 14 hinaus und ist verschieblich auf der zylindrischen Fläche 64 radial einwärts des Flansches 72 angeordnet, /wischen der Ringscheibe 74 und dem Flansch 72 sind Drucklager 76

Ringscheibe 50, der radial über die Hauptwelle 12 hin- 50 vorgesehen, die axiale Kräfte zwischen diesen Teilen ausragt, liegt im Weg einer nach innen gerichteten übertragen und eine Relativdrehung gestatten. Die Ringschulter 54 an der inneren Büchse 14 neben der Ringscheibe 74 hegt in der Bewegungsbahn einer inne-Kante der Kugelmutter 22 (F i g. 1). Wenn sich daher rcn Ringschulter 78 an der äußeren Büchse 16. die nedas linke Ende der inneren Büchse 14 dem rechten ben der rechten Kante der Kugelmutter 28 gebildet ist. Ende der Hauptwelle 12 bei der relativen axialen Be- 55 so daß bei Annäherung des linken Endes der äußeren wegung /wischen diesen beiden Teilen nähert, fährt die Büchse 16 an das rechte Ende der inneren Büchse 14 Schulter 54 gegen die Ringscheibe 50 an, wodurch die
axiale Verringerung des Volumens der Kammer 34 erfolgt, wobei die Drucklager 52 die Relativdrehung zwischen der Kugelmutter und der Kammer gestatten.
•Wie Fi g. 5 zeigt, sind in der Kammer mehrere ring

Büchse 16 an das rechte Ende der innere die Schulter 78 gegen die Ringscheibe 74 anfährt und

die iixiale Verringerung des Volumens der Kammer bewirkt, wobei eine relative Drehung zwischen der

kl

Kammer und der äußeren Büchse durch die Drucklager

,„,„. . ■ ■ _ ⁷^ gestattet ist.

llformige Trennscheiben 56 schwimmend angeordnet Wie beim ersten Anschlag 30 sind mehrere Trenn-

-Ühd umgeben den Teil 36 der Hauptwelle 12. Sie unter- scheiben 80 schwimmend in der Kammer 62 angeord-

-,5jjJ|ilen die Kammer 34 in mehl ere Räume. In jedem die- net und bilden Räume, in denen je ein Dämpfungsglied

iffffer Räume ist ein ringförmiges Dämpfungsglied 58 un- 65 82 angeordnet ist. Die Dämpfungsglieder 82 haben die

5g§|rgebracht, das aus einem verhältnismäßig steifen, je- gleiche Form wie die Dämpfungsglieder 58 des ersten

iptlloph elastisch verformbaren Werkstoff besteht. Jedes Anschlages 30. Die Däfnpfungsglieder 82 sind in der in

IIÄifwpfüngsglied hat einen kreisförmigen Querschnitt den F i g. 1 und 2 dargestellten Stellung in axialer Rieh-

Lung etwas zusammengedrückt, so daß die Ringscheibe 74, die Drucklager 76 und der Flansch 72 des Glcil- !stücks 68 unter Vorspannung gegen eine Ringschulter 184 an der inneren Büchse 14 gehalten sind. Beim Wirksamwerden des Anschlages werden die Dämplungsglie- der 82 wie beim ersten Anschlag in axialer Richtung zusammengedrückt und dehnen sich in radialer Richtung aus, wodurch die gleiche abbremsende und dämpfende Wirkung wie beim ersten Anschlag 30 erzielt wird.

Ein typischer Arbeitsverlauf des Schraubenmuttergetriebes 10 beim Längen aus der in F i g. 1 und 4 dargestellten voll zurückgezogenen Stellung erfolgt beim Drehen der Hauptwelle 12 in einer eine Rechtsbewegung der inneren Büchse 14 auslösenden Drehrichtung, »5 deren Bewegung über die Kugelmutier 22 und die Gewindegänge 18 erfolgt, wobei sich die äußere Büchse 16 als Einheit zusammen mit der inneren Büchse 14 mit bewegt. Nähert sich die Kugelmutter 22 dem ersten Anschlag 30, so wird in der beschriebenen Weise die *° Rechtsbewegung der inneren Büchse 14 angehalten, wenn die Ringschulter 54 gegen die Ringscheibe 50 angefahren ist und das Volumen der Kammer 34 verringert ha'. Die axiale Bewegung der inneren Büchse 14 zur Hauptwelle 12 wird damit gedämpft abgebremst. *5 die für die Vergrößerung des Volumens der Kammer späterhin erforderliche Energie gespeichert und kinetische Energie vernichtet, wobei die Übertragung von axialen Schwingungen unterdrückt ist.

1st die Relativbewegung zwischen der inneren Buchse 14 und der Hauptwelle beendet, während sich die Hauptwelle 12 weiterdreht, so dreht sich die innere Büchse 14 als Einheit mit der Hauptwelle relativ zur äußeren Büchse 16. wodurch eine axiale Bewegung der äußeren Büchse 16 zur inneren Büchse 14 durch die •Wirkung der Kugclmutter 28 und der Gewindegänge 20 eintritt. Nähert sich die Kugelmutter 28 dem zweiten Anschlag 32. so wird in der bereits beschriebenen Weise die Rechtsbewegung der äußeren Büchse 16 gedämpft abgebremst und angehalten, wobei wiederum 4<> Energie für die spätere Vergrößerung des Volumens der Kammer 62 gespeichert wird, kinetische Energie vernichtet wird und die Übertragung von axialen Schwingungen unterdrückt ist. Bei entgegengesetzter Drehung der Hauptwelle 12 erfolgt in gleicher Weise durch die Rclativdrehung der Teile zueinander die Vergrößerung der Volumen der Kammern 62 und 34. bis die Anfangsstellung erreicht ist.

F i g. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Anschlages 86. der in jeder Bewegungsrichtung wirksam ist. Er enthält eine Kammer 88 veränderlichen Volumens, deren innere zylindrische Wand 90 durch die äußere Fläche eines inneren Gleitstücks 92, deren äußere axiale zylindrische Wand 94 durch die innere Fläche eines äußeren Gleitstücks 96 gebildet wird, während die radialen Stirnwände durch einen nach ihnen gerichteten Flansch 98 des äußeren Gleitstücks 96 und einen nach außen gerichteten Flansch 100 am inneren Gleitstück 92 gebildet werden. Mehrere Trennscheiben 102 sind in der Kammer 88 vorgesehen Und enthalten je ein Dämpfungsglied 104, das den Dämpfungsglicdern 58 bzw. 82 der ersten Ausführüngsform gleich ist und in gleicher Weise bei der Verringerung des Volumens der Kammer 88 wirkt.

Das innere Gleitstück 92 ist drehbar und verschieblich auf einem Teil 106 abgesetzten Durchmessers einer Welle 108 abgestützt und in seiner Bewegung durch eine auf das Ende des Teils 106 aufgeschraubte Mutter 112 begrenzt. Die Welle 108 enthält Gewindegänge 110. Auf dem Teil 106 ist neben dem nach innen gerichteten Flansch 98 des äußeren Gleitstücks % eine Ring scheibe 114 angeordnet, zwischen der und dem Flansch 98 Drucklager 116 vorgesehen sind. Die Dämpfungsglieder 104 sind in der dargestellten Anfangsstellung axial etwas zusammengedrückt, so daß sie eine Vorspannung ausüben, durch die der nach außen gerichtete Flansch 100 gegen die Mutter 112 und die Ringscheibe 114 und die Drucklager 116 zwischen einer ringförmigen Schulter 118 an der Welle 108 und dem Flansch 98 des Gleitstücks % in Anlage gehalten sind. Die Welle 108 i«.t von einer Büchse 120 umgeben, die zu der Welle drehbar und axial verschieblich ist. wozu die Büchse 120 eine nicru dargestellte Mutter trägt, deren Kugeln mit den Gewindegängen UO zusammenarbeiten. Die Büchse 120 hat arn einen Ende einen Anschlag 122 und eine entsprechende Schulter am anderen nicht dargestellten Ende.

Der Anschlag 86 kann eine dämpfende Wirkung beim Beenden der axialen Bewegung zwischen der Büchse 120 und der Welle 108 in beiden Richtungen bewirken. BcwciM sich die Büchse 120 nach links zur umlaufenden Welle 108. so fährt die Ringschulter 122 der Büchse 120 gegen den nach außen gerichteten Flansch 100 des Gleitstücks 9Z das nach links verschoben wird und das Volumen der Kammer 88 verringert. Eine relative Drehbewegung ist durch die Drucklager 116 gestaltet, und die dämpfende Wirkung tritt in der bereits beschriebenen Weise ein. Dreht sich andererseits die Büchse 120 nach rechts bei sich drehender Welle 108. so kommt die andere nicht dargestellte Schulter zur Anlage gegen die Ringscheibe 114 und bewirkt eine axiale Verschiebung des äußeren Gleitstücks 96 nach rechts, wodurch wiederum eine Verringerung des Volumens der Kammer 88 eintritt, wobei die Drucklager 116 eine Relativdrehung zwischen der Kammer und der Büchse 120 gestatten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anschlag zur Begrenzung der axialen Relativbewegung zwischen zwei mechanischen Teilen in Form einer Kammer veränderlichen Volumens zur Attfnahme von Dämpfungs- und Rückstellgliedern, wobei die Kammer von einer zu dem einen mechatasjcheß Teil mindestens in einer Richtung axial festgelegten ersten axialen Wand und von einer mit «» dieser starr verbundenen ersten radialen Wand und ferner von einer radialen Abstand zur ersten axialen Wand aufweisenden zweiten axialen Wand und einer mi; dieser starr verbundenen axialen Abstand von der ersten radialen Wand aufweisenden zwei- is ten radialen Wand an einem Gleitstück begrenzt ist. das durch Anfahren des anderen mechanischen Teils unter Verringerung des Kammervolumens axial verscbieWich ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs- und Rückstell- *> glieder mehrere in Achsrichiung nebeneinander angeordnete Ringe (58; 82: 104) aus einem verhältnismäßig steifen, elastomeren Werkstoff sind, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und bei größtem Volumen der Kammer (34; 62; 88) mit geringer as Vorspannung gegen die radialen Wände (4Z 46.44. 48:70.72; 98.100) der Kammer und im wesentlichen spannungsfrei gegen deren axiale Wände (36,38; 64, 66; 90.94) anliegen.

2. Anschlag nach Anspruch 1. dadurch gekenn- 3*> zeichnet, daß in der Kammer (34; 62; 88) in axialer Richtung zwischen den Dämpfungs- und Rückstellgliedern (58; 82; 104) ringförmige, zu den radialen Wänden (42,46. 44, 48; 70, 72: 98. 100) der Kammer parallele Trennscheiben (56; 80; 102) schwimmend angeordnet sind.