DE2355844B2

DE2355844B2 - Kugelgewindespindel

Info

Publication number: DE2355844B2
Application number: DE2355844A
Authority: DE
Inventors: Rolf 7440 Nuertingen Eschenbacher; Hans-Gunter 7317 Wendlingen Steinbrenner
Original assignee: Warner Electric Brake and Clutch Co
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1972-11-24
Filing date: 1973-11-08
Publication date: 1979-09-06
Also published as: CH581282A5; JPS4981760A; FR2208490A5; DE2355844A1; JPS5521225B2; IT993430B; GB1409588A; US3815435A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelgewindespindel mit einer Mutter und einem von innen her in eine Öffnung in der Wand der Mutter einsetzbaren und mit einen Umlenkkanal versehenen Umlenkstück zur Rückführung der in Schraubennuten der Spindel und der Mutter laufenden Kugein, welches mindestens einen sieih seitlich über die Innenkante der Öffnung hinweg erstreckenden Vorsprung zur Sicherung und Positionierung des Umlenkstücks in radialer Richtung aufweist.

Bei einer bekannten derartigen Kugelgewindespindel (GB-PS 8 79 462) ist zwischen dem Innendurchmesser der Mutter und dem Außendurchmesser der Spindel ein Spalt vorgesehen, in den zwei an das Umlenkstück angeformte Vorsprünge eingreifen. Die Dicke dieser Vorsprünge ist gleich der Hälfte der Differenz zwischen Innendurchmesser der Mutter und Außendurchmesser der Spindel, und außerdem sind die Vorsprünge entsprechend dem Ringspalt zwischen Mutter und Spindel gekrümmt, so daß das Umlenkstück mit seinen der Spindel zugekehrten Flächen gegen die Kämme der Stege zwischen den Spindelschraubennuten und mit den Außenflächen der Vorsprünge gegen die Kämme der Stege zwischen den Schraubennuten der Mutter anliegt Zwar ist es nicht erforderlich, bei dieser bekannten Kugelgewindespindel das Umlenkstück besonders zu befestigen, weil es einfach von innen in die Öffnung in der Wand der Mutter eingeschoben und durch die Vorsprünge am Herausfallen gehindert wird, jedoch weist die bekannte Konstruktion folgende Nachteile auf: Die Öffnung in der Wand der Mutter muß, auch wenn das Umlenkstück selbst sehr genau geformt ist, mit großer Präzision hergestellt werden, um das Umlenkstück in axialer und Umfangsrichtung präzise zu

positionieren und so einen stoßfreien Übergang zwischen Schraubennuten und Umlenkkanal des Umlenkstücks zu gewährleisten; infolge des Umstands, daß die Vorsprünge des Urnlenkstücks gegen die Kämme der Spindelgewindestege anliegen, ist eine Reibung zwischen dem in der Mutter gehaltenen Umlenkstück und der Spindel unvermeidlich; die zwischen den Gewindestegen von Spindel und Mutter liegenden Vorsprünge bedingen einen Spalt zwischen Mutter und Spindel, der zu einer Reduzierung der Schraubennutflächen, auf denen sich die Kugeln abwälzen, und damit zu einer Verminderung der Belastbarkeit der Kugelgewindespindel und zu einer Erhöhung ihres Verschleißes führt; schließlich muß auch die vorgegebene Dicke der Vorsprünge am Umlenkstück genau eingehalten werden, da sich das Letztere auf den Gewindestegen der Spindel abstützen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Kugelgewindespindel so zu verbessern, daß sie sich einfacher und billiger herstellen läßt, und ausgehend von einer Kugelgewindespindel der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur präzisen Positionierung des Umlenkkanals bezüglich der Schraubennuten auch in axialer und Umfangsrichtung der Vorsprung auf seiner der Wand der Mutter zugekehrten Seite in seiner Form derjenigen der Schraubennut der Mutter angepaßt ist und in diese passend eingreift Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion muß lediglich das Umlenkstück präzise gefertigt sein, und zwar hinsichtlich der Form der der Mutter zugekehrten Fläche des Vorsprungs und der relativen Lage dieser Fläche bezüglich des Umlenkkanals, während keine Anforderungen an die Maßhaltigkeit und präzise Position der Öffnung in der Wand der Mutter gestellt werden müssen, da das

Umlenkstück nicht durch diese Öffnung positioniert zu werden braucht Des weiteren eröffnet die Erfindung die Möglichkeit, die Kugelgewindespindel ohne einen nennenswerten Spalt zwischen Mutter und Spindel auszubilden, da der Vorsprung in einen ohnehin

^fi0 vorhandenen und von den Schraubennuten gebildeten Hohlraum eingreift und von diesem vollständig aufgenommen werden kann. Schließlich muß das Umlenkstück der erfindungsgemäßen Kugelgewindespindeln nicht gegen die Spindel anliegen, so daß sich

^b'· eine Gleitreibung zwischen dem mit der Mutter verbundenen Umlenkstück und der Spindel vermeiden läßt. Dank der Möglichkeit, auf einen Spalt zwischen Mutter und Spindel verzichten zu können, können

erfindungsgemäße Kugelgewindespindeln auch höher belastet werden und sie sind einem geringeren Verschleiß unterworfen.

Um absolut sicher zu stellen, daß das Umlenkstück die Spindel nicht berührt, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform die Tiefe des Umlenkkanals und der Schraubennut der Spindel sowie die Lage des Vorsprungs bezüglich des Umlenkkanals derart gewählt (selbstverständlich unter Berücksichtigung des Kugeldurchmessers), daß der Vorsprung durch die Kugeln ιυ gegen die Wand der Schraubennut der Mutter und im Abstand von der Spindel gehalten wird.

Weitere Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kugelgewindespindel ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen 3 bis 6.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung des näheren beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht dieser erfindungsgemäßen Kugelgewindespindel,

Fig. 2:eine Seitenansicht der Mutter, wobei einzelne Teile abgebrochen oder im Schnitt gezeichnet jind,

F i g. 3 einen Teilschnitt nach Linie 3-3 der F i g, 2, F i g. 4 einen Teilschnitt nach Linie 4-4 der F i g. 2, F i g. 5 eine Stirnansicht des Umlenkstücks.

In der Zeichnung ist eine Kugelgewindespindel als Ganzes mit 10 bezeichnet Sie hat eine Spindel 11 mit einer Schraubenfläche 13 auf der Außenfläche. Zwischen den benachbarten Windungen der Schraubenfläche liegt eine Schraubennut 14. Eine über die Spindel geschobene Mutter 15 weist eine innere Schraubenfläche 16 und dazwischen eine Schraubennut 17 auf (siehe F i g. 2). Die Schraubennut 17 hat dabei ungefähr den gleichen Querschnitt in Größe und Form wie der Querschnitt der Schraubennut 14. Ferner sind auch die J5 Schraubenflächen 16 bzw. 13 in ihrer Form und Größe ähnlich.

Die beiden Schraubennuten 14 und 17 fluchten miteinander derart, daß Teilstücke dieser Schraubennuten zwischen der Spindel U und der Mutter 15 eine im to wesentlichen ringförmige, gehärtete Laufbahn 19 (Fig.2) definieren. In dieser ist eine Vielzahl von Lagerkugeln 20 angeordnet, um so die Mutter auf der Spindel zu halten. Die Tiefe der beiden Schraubennuten ist ungefähr gleich dem halben Durchmesser der Kugeln, so daß die Schraubennute.i insgesamt eine Laufbahn definieren, deren Gesamttiefe oder Durchmesser ungefähr gleich dem Durchmesser der Kugeln ist. Im Hinblick auf ein kleines Spiel zwischen Mutter und Spindel tragen nun dij Lagerkugeln die Mutter auf >o der Spindel. Es ergibt sich so eine verhältnismäßig reibungslose Übertragung von Kräften zwischen Mutter und Spindel, wenn sich die Mutter relativ zur Spindel dreht

Bei der gezeigten Konstruktion ist die Länge der M Laufbahn 19 etwas geringer als ein Gewindegang der Schraubennut 17 der Mutter 15. An den entgegengesetzten Enden dieser Laufbahn ist je ein Umlenkstück 21 angebracht, das dazu dient, die Lagerkugeln ständig in der Laufbahn umlaufen zu lassen, wenn die Mutter sich dreht, und die Lagerkugeln daran zu hindern, aus dem Raum zwischen der Mutter 15 und der Spindel 11 herauszurollen. Wie in Fig. 1, 2 und 4 dargestellt, paßt das Umlenkstück in eine ovale öffnung 23 Umfang der Mutter und hat emen Körper 24, dessen Querschnitt M ungefähr die Form der öffnung hat, so daß nun das Umlenkstück lediglich in .iner bestimmten Lage in die Öffnung eingesetzt werden kann. Die Größe des Umfangs ist jedoch etwas kleiner als die Größe der öffnung, so daß ein geringes Spiel zwischen dem Körper und der Innenseite der öffnung vorhanden ist Ferner überquert ein Umlenkkanal 25 den Körper 24, der eine Verbindung zwischen den beiden Enden der Laufbahn dadurch herstellt, daß er sich nach oben kurvenförmig in den Körper hineinerstreckt und die stehengebliebene Schraubenfläche 13 der Welle überbrückt. Damit können die Kugeln über diese Schraubenfläche hinwegrollen, wenn sie sich durch den zwischen den beiden Enden der Laufbahn angeordneten Umlenkkanal bewegen. Wie aus Fig.2 hervorgehl, ist der Umlenkkanal leicht geneigt gegenüber der Schraubenfläche 16 der Mutter, und zwar unter einem Winkel von ungefähr 45° zur Steigung der Schraubenfläche. Damit hat der Umlenkkanal im wesentlichen eine 3-Form. An den Seiten des Umlenkkanals in der Nähe der Enden sind Übergangsflächen 26 vorgesehen, um so die Kugeln von der Laufbahn in den Umlenkkanal abzulenken. Wenn also das Umlenkstück in ler öffnung 23 angeordnet ist, se können die Kugein quer über die Schraubenfläche 13 hinwegrollen und ohne Rücksicht auf die Drehrichtung der Mutter stoßfrei in der Laufbahn relativ zur Spindel abrollen.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung erstreckt sich je ein Vorsprung 27, der im wesentlichen mit der Größe und der Form der Schraubennut 17 der Mutter 15 übereinstimmt, von den Seiten des Umlenkstückes 21 weg. Diese Vorsprünge vrirken mit den Lagerkugeln 20 in neuartiger Weise zusammen, um so das Umlenkstück in der Öffnung 23 zu halten. Die Vorsprünge erstrecken sich also im wesentlichen in Querrichtung und weg von den Seiten des Umlenkstükkes über die Innenkante der öffnung 23 hinaus und in die Schraubennut 17 hinein. Die Lagerkugeln halten das Umlenkstück nach außen zu von der Spindel 11 weg, so daß die Vorspränge in den Schraubennuten sitzen. Diese Anordnung macht es möglich, daß die Kugelgev.'indespindel 10 ohne besondere Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, Verlötungen oder dergleichen, zum Halten des den Umlauf der Lagerkugeln sichernden Umlenkstücks zusammengebaut werden kann. Infolge der Größe und Form der Vorsprünge kann snit Vorteil die Schraubennut zum Halten des Umlenkstücks in genauer Lage verwendet und so erreicht werden, daß keine Ausnehmung in die Innenfläche der Mutter eingeschnitten werden muß, um die Vorsprünge von der Spindel fernzuhalten.

Im vorliegenden Fall erstrecken sich — wie erwähnt — die beiden Vorsprünge 27 nach außen vom Körper 24 weg. Ein Vorsprung ist dabei an je einer Seite des Körpers vorhanden und erstreckt sich nach außen unter einem Winkel von ungefähr 45° relativ zur Längsachse des Körpers 24. Ferner sind die Vorsprünge in Längsrichtung gegeneinander versetzt, wobei ein Vorsprung an der einen Seite des Körpers neben dem einen Ende des Umlenkkanals 25 angeordnet ist, während der andere Vorsprung an der entgegengesetzten Seite des Körp -rs in der Nähe des anderen Endes des Umlenkkanals 25 vorgesehen ist An beiden Seiten des Körpers erstrecken sich die Vorsprünge weg von den offenen Enden des Umlenkkanals urd in Teilabschnitte 29 der Schraubennutl7 hinein, die sich über die Laufbahn 19 hinaus erstrecken. Mit anderen Worten, die Vorsprünge ragen in «!ie Schraubennuten der Mutter 15 an den Laufbahnenden hinein.

In vorteilhafter Weise sind die einzelnen Vorsprünge 27 entsprechend der Form der Schraubennut 17

ausgebildet (s. F i g. 2, 3 und 4), und zwar als ein in Längsrichtung gewölbtes, im wesentlichen zylindrisches TeilstUck mit einem halbkreisförmigen Querschnitt, das im wesentlichen von der gleichen Größe und Form wie der Querschnitt der Schraubennut ist. Die VorsprUnge haben eine äußere Stirnfläche 30, die sich im wesentlichen parallel zu der benachbarten Seite des Körpers 24 erstreckt. Ferner definiert eine Bodenfläche 31, die konzentrisch um die Mittelachse der Mutter gekrümmt ist, die Innenfläche der Vorsprünge die im wesentlichen mit den Schraubenflächen 16 der Nut bündig sind. Wenn daher das Umlenkstück in die öffnung 23 eingesetzt wird, so sind die Bodenflächen der Vorsprünge in einem kleinen Abstand von der Außenfläche der Schraubenflächen 13 der Spindel 11. Da sich ferner die beiden Vorsprünge in Querrichtung über die Kante der Öffnung 23 hinweg erstrecken und das Umlenkstück nach oben halten, wobei dann die

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das Umlenkstück genau in seiner Lage gehalten. Damit wird eine ungenaue Lage des Umlenkkanals 25 mit der Laufbahn 19 vermieden und ein stoßfreier Lauf der Lagerkugeln 20 durch den Umlenkkanal sichergestellt. Mit dieser Anordnung wird also das Umlenkstück innerhalb der Mutter gehalten, ohne daß zusätzliche Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, Lötverbindungen oder dergleichen, notwendig sind. Da ferner zur Halterung mit Vorteil die Schraubennut 17 der Mutter herangezogen wird, ist es bei der Herstellung der Kugelgewindespindel nicht mehr notwendig, die Innenfläche der Mutter spanabhebend zu bearbeiten, um so Ausnehmungen zur Aufnahme der Vorsprünge zu schaffen.

Ferner ist der Zusammenbau der Kugelgewindespindel 10 in vorteilhafter Weise vereinfacht. Dabei wird so vorgegangen, daß das Umlenkstück 21 in die öffnung 23 von der Innenseite der Mutter 15 her eingesetzt wird. Die Verwendung eines schwach haftenden Fettes dient dabei dazu, um die Lagerkugeln 20 in der Laufbahn 19 und im Umlenkkanal 25 zu halten, so daß ein nicht

ίο dargestellter zylindrischer Bolzen in die Mutter eingesteckt werden kann. Der Bolzen hall die Lagerkugeln und das Umlenkstück in ihrer Lage und wird dann aus der Mutter herausgeschoben, wenn die Spindel 11 in die Mutter so eingeführt und eingedreht wird, daß die Lagerkugeln in beide Schraubennuten eingreifen. Nach dem Zusammenbau wird das Umlenkstück durch die Vorsprünge einerseits und durch die Kugeln andererseits genau in ihrer Lage gehalten.

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despindel 10 gegen das kindringen von Schmutz durch die öffnung 23 zu schützen und ferner den Verlust von Schmiermittel durch die Öffnung zu vermeiden, ist ein Abdichtring 33 zwischen der Innenseite der öffnung und dem Umlenkstück 21 vorgesehen. Dieser Abdicht-

2^ ring hat die Form eines O-Ringes, der in eine Ringnut 34 am Umfang des Körpers 24 in der Nähe seines Oberteils eingelegt wird. Wenn das Umlenkstück in die Öffnung eingese'it wird, so wird dieser Abdichtring zwischen dem Körper und der Innenseite der Öffnung eingepreßt

in und verhindert so das Eindringen von Schmutz und den Verlust von Schmiermittel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kugelgewindespindel mit einer Mutter und einem von innen her in eine Öffnung in der Wand der Mutter einsetzbaren und mit einem Umlenkkanal versehenen Umlenkstück zur Rückführung der in Schraubennuten der Spindel und der Mutter laufenden Kugeln, welches mindestens einen sich seitlich über die Innenkante der Öffnung hinweg erstreckenden Vorsprung zur Sicherung und Positionierung des Umlenkstücks in radialer Richtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur präzisen Positionierung des Umlenkkanals (2!S) bezüglich der Schraubennuten (14, 17) auch in axialer und Umfangsrichtung der Vorsprung (27) auf seiner der Wand der Mutter (15) zugekehrten Seite in seiner Form derjenigen der Schraubennut (17) der Mutter (15) angepaßt ist und in diese passend eingreift

2. Kugelgswindespindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Umlenkkanals (25) und der Schraubennut (14) der Spindel (11) sowie die Lage des Vorsprungs (27) bezüglich des Umlenkkanals (25) derart gewählt sind, daß der Vorsprung durch die Kugeln (20) gegen die Wand der Schraubennut (17) der Mutter (15) und im Abstand von der Spindel (U) gehalten wird.

3. Kugelgewindespindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwei sich von einander entgegengesetzten Seiten des Umlenkstückes (21) weg erstreckende Vorsprünge (Tt) vorgesehen sind.

4. Kugelgewindespindel nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (2?; in Längsrichtung gekrümmt ist und daß die Krümmung sowie Form und Größe des Querschnitts des Vorsprungs der Krümmung sowie Form und Größe des Querschnitts der Schraubennut (17) der Mutter (15) angepaßt sind.

5. Kugelgewindespindel nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Spindel (11) zugekehrte Fläche (31) des Vorsprungs (27) mit den die Schraubennut (17) zwischen sich aufnehmenden Stegen (16) der Mutter (15) bündig ist.

6. Kugelgewindespindel nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkstück (21) eine Umfangsmit (34) aufweist, in die ein Dichtring (33) zur Abdichtung der Öffnung (23) eingelegt ist.