DE2607319A1 - Reciprocating to rotary movement conversion mechanism - has spindle with threads of opposite pitch driving nuts with ratchets - Google Patents

Abstract

The mechanism converts reciprocating motion into rotary motion in the same direction, having a screwed spindle with two threaded sections of opposite pitch, working in nuts each acting via a ratchet mechanism on a gear ring. The two nuts transmit movement to the ring both on the forward and the return stroke of the spindle. The ratchets lock one nut into engagement with the latter on the forward stroke, while allowing the other to freewheel on it. Where it is desired to convert strong thrust forces into rotary movement, a number of spindles can be used, with the nuts forming part of planetary pinions on a common thrust stirrup.

Description

Beschreibung und Patentansprüche zur Anmeldung vom 25. Februar 1976Description and claims for application dated February 25, 1976

Titel: Vorrichtung zur Umwandlung linearer Druck/Zugkräfte aus Doppelhüben in richtungsgleiche Drehbewegungen.Title: Device for converting linear pressure / tensile forces from double strokes in rotating movements in the same direction.

Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die mittels einer (oder mehreren) Kugelgewindespindel mit zwei gegenläufigen Gewinde teilen sowohl Vorhub als auch Rückhub, also in einer Doppelhubphase, lineare Druck/Zugkräfte zwei Einzel-KLugelgewindemuttern zur Erzeugung von Drehbewegung aufzwingt und über eine Rücklaufsperre an jeder Mutter an einen Zahnkranz wechselseitig so weitergibt, daß der Doppelhub in richtungsgleiche Umdrehungen umgewandelt werden kann.Field of application: The invention relates to a device by means of share one (or more) ball screw spindles with two opposing threads both forward stroke and return stroke, i.e. in a double stroke phase, linear push / pull forces two single K-ball screw nuts for generating rotary motion and over a backstop on each nut on a sprocket alternately passes on, that the double stroke can be converted into rotations in the same direction.

Zweck: Mit der Erfindung wird bezweckt, die bisherigen Einsätze von Kugelgewindespindeln bei geradliniger Bewegung zu einem wesentlich höheren Wirkungsgrad infolge der möglichen Doppelhubphasen zu bringen und damit ein breiteres Anwendungsgebiet zu erschließen.Purpose: The aim of the invention is to reduce the previous uses of Ball screw spindles with rectilinear movement to a significantly higher degree of efficiency due to the possible double stroke phases and thus a broader field of application to tap into.

Stand der Technik mit Fundstellen: Die im industriellen und gewerblichen Einsatz gebräuchlichen Spindeln habeneine vorgegebene, richtungsgebundene Aufgabe.State of the art with references: those in industrial and commercial The use of conventional spindles have a predetermined, directional task.

Eine Kugelgewindesindel hingegen ist umkehrbar. Mit den bisher auch mit dieser nur für eine Richtung gewählten Einsätze konnten keine Doppelhübe für Druck/Zugkräfte stattfinden.A ball screw, on the other hand, is reversible. With the so far too with these inserts, which were only chosen for one direction, no double strokes for Pressure / tensile forces take place.

Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Gleichmäßige und ungleichmäßige lineare Druck/Zugkräfte, pneumatischer, hydraulischer und mechanischer Art so im Doppelhub in richtungagleiche Drehbewegungen umzuwandeln, daß für verschiedene Antriebstechniken verwertbare Drehzahlen mit günstigem Drehmomentaufbau genutzt werden können Lösung: Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch erreicht, daß die Kugelgewindespindel mit zwei gegenläufigen Gewindeteilen und zwei Muttern für einen Doppelhub konstruiert wird. Der Vorhub und Rückhub kann somit als Doppelhubphase in zweifacher Länge des sonstigen Kugelgewindeteiles ausgenutzt werden1 was zu mehr Drehzahlen für einen mit der Kugelgewindemutter zusammengebauten Zahnkranz führt. Für richtungsgleiche Drehbewegungserzeugung beim Doppelhub dienen Rücklaufsperren bei den Muttern, welche bein VOrhub auf die Mutter des vorderen Gewinde teiles als Sperre wirken und gleichzeitig als Freilauf für die Mutter des Gegengewindeteiles. Beim Rückhub geschieht dies in umgekehrter Reihenfolge.Task: The invention is based on the task of uniform and uneven linear push / pull forces, pneumatic, hydraulic and mechanical Kind of converting in a double stroke into rotational movements in the same direction that for different Drive technologies utilizable speeds with favorable torque build-up are used can be Solution: The solution to the problem is according to the invention achieved in that the ball screw spindle with two opposing threaded parts and two nuts are designed for a double stroke. The forward stroke and return stroke can thus used as a double stroke phase in twice the length of the rest of the ball screw part be1 resulting in more RPMs for one with the ball screw nut assembled Ring gear leads. Serve for the generation of rotational movements in the same direction during the double stroke Backstops on the nuts, which on the front stroke on the nut of the front Part of the thread act as a lock and at the same time as a freewheel for the mother of the Mating thread part. During the return stroke, this happens in reverse order.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung: Es ist sinnvoll die Lösung nicht nur für einen Vorgang allein anzustreben, sondern eine maximale Wirksunkeit der Erfindung zu ermöglichen. Wenn also höhere Druck/Zugkräfte in Drehbewegung verwandelt werden sollen, können mehrere gegenläufige Kugelgewindepindebi mit Muttern gleichzeitig über einen gemeinsamen Druckbügel in Zahnkränze in Form von Planetenrädern so in der Doppelhubphase einwirken, daß ein gemeinsames Ritzel in einem realistischen Übersetzungsverhältnis mit großem Drehmoment angetrieben werden kann. Die Rücklaufsperren haben auch bei den gleichzeitigen Mehrfacheinsätzen dieselbe Funktion wie im gegenläufigen Einzel-Kugelgewinde-System, Erzielbare Vorteile: Die husgestaltuni der Erfindung zeigt, daß je nach permanentem Leitungadruck oder Druckspeicherleistung pneumatischer, hydraulischer und mechanischer Art, einzelne oder mehrere gegenläufige Kugelgewindespindeln angewendet werden können, um unterschiedliche Hubwege und lineare Druclc/Zugkräfte zur Umwandlung in verwertbare richtungsgleiche Drehbewegungen auszunutzen. Die Möglichkeit, mit dem gegenläufigen Gewinde teil einen Rückhub ebenfalls sinngemäß wie den Vorhub zu verwerten ist so bedeutend, daß damit unter Verzicht auf ein zweites Kolbensystem annähernd doppelte Leistungen erzielt werden können. ])ies resultiert in einem höheren Wirkungsgrad aller mit der gegenläufigen Kugelgewindespindel ausgerüsteten Antriebe. Hinzukommt die Innovation, daß mit der Erfindung bisher nicht bekannte Nutzungsmöglichkeiten in viele Anwendunvsbereiche einbezogen werden können, ob stationär oder 6 v w ff auch unter Voraussetzung geeigneter Druckspeicher oder gleichmäßigem Leitungsdruck, mobil.Further embodiment of the invention: The solution does not make sense to strive for only one process alone, but a maximum effectiveness of the Invention to enable. So when higher pressure / tensile forces are converted into rotary motion several counter-rotating ball screws with nuts can be used at the same time Via a common pressure bracket in ring gears in the form of planet gears so in the double stroke act that a common pinion in a realistic Gear ratio can be driven with large torque. The backstops also have the same function for simultaneous multiple use as in the opposite direction Single ball screw system, achievable advantages: The husgestaltuni of the invention shows that depending on the permanent line pressure or pressure accumulator capacity, pneumatic, hydraulic and mechanical, single or multiple counter-rotating ball screws Can be applied to different stroke lengths and linear pressure / tensile forces to convert them into usable rotational movements in the same direction. The possibility, with the counter-rotating thread part a return stroke also analogously to the forward stroke to utilize is so important that with doing without a second piston system almost double the performance can be achieved. ]) ies results in a higher Efficiency of all drives equipped with the counter-rotating ball screw spindle. In addition, there is the innovation that with the invention previously unknown possible uses can be included in many areas of application, whether stationary or 6th v w ff also under the condition of suitable pressure accumulators or uniform line pressure, mobile.

Beschreibung der Ausfüllrungsbeispiele: In den beiden Zeichnungen sind zwei Ausführunlsbeispiele dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Zeichnung LG/KVGA18A1, eine Vorrichtung mit einer Einzel-Kugelgewindespindel in zwei Phasen.Description of the examples: In the two drawings two exemplary embodiments are shown and are described in more detail below. It shows drawing LG / KVGA18A1, a device with a single ball screw spindle in two phases.

Fig. 1 zeigt den oberen Gewindeteil mit Spindelkopf (1) beim Start zum Vorhub bereits mit mehreren Gewinde gängen mit der Kugelgewindemutter im Eingriff (Rücklaufsperreposition) (4). Nach einem kurzen Differenzteil (3) beginnt der gegenläufige Gewindeteil unten (2), welcher die Position seiner Rückhub-Endphase zeigt; seine Gewindegänge befinden sich hauptsächlich im IIohlzylinder des Zahnkranzes (6) und nur einige sind mit der anderen Mutter (mit 1?ücklaufsperre.Position) (5) noch im Eingriff - beginn der Leerlaufposition.Fig. 1 shows the upper threaded part with the spindle head (1) at the start for the forward stroke already with several threads in engagement with the ball screw nut (Backstop position) (4). After a short difference part (3) the opposite begins Threaded part below (2), which shows the position of its return stroke end phase; his The threads are mainly located in the hollow cylinder of the ring gear (6) and only a few are still in the Intervention - the beginning of the idle position.

Fig. 2 zeigt die umgelcehrte Phase bei welcher der Vorhub beendet ist und sich der obere Uewindeteil (1) nun hauptsächlich im Hohlzylinder des Zahnkranzes (6) befindet und nur einige Gewindegänge noch im Eingriff mit der oberen Mutter (4) sind - Start/Leerlaufposition. Der untere gegenläufige gewindeteil (2) wurde beim Vorhub im Leerlauf nach unten gedrückt und zeigt nun seinerseits die otartposition zum Rückhub mit den Gewindegängen in der unteren Mutter (5). Die gegenläufigen Gewincieteile der Kugelgewindespindel (1) und (2) veranlassen mit wechselseitiger ücklaufsperre der Muttern (4) und (5) den Zahnkranz (6) zu richtungsgleichen Umdrehungen beim Doppelhub (Vorhub t Rückhub).Fig. 2 shows the reversed phase in which the forward stroke ends is and the upper Uewindeteil (1) is now mainly in the hollow cylinder of the ring gear (6) and only a few threads are still in engagement with the upper nut (4) are - start / idle position. The lower counter-threaded part (2) was pressed down during the forward stroke in idle and now shows the otartposition for the return stroke with the threads in the lower nut (5). The opposing threaded parts the ball screw spindle (1) and (2) cause with reciprocal backstop the nuts (4) and (5) the ring gear (6) to turn in the same direction when Double stroke (forward stroke t return stroke).

Für diesen Zahnkranz empfiehlt sich eine ochräg- oder Pfeilverzahnung.An oblique or herringbone toothing is recommended for this gear rim.

Zeichnung LG/KDGA18A, eine Vorrichtung mit zwei Kugelgewinde6pindeln, links (5) und rechts (6) mit gegenläufigen Gewindeteilen, von einem gemeinsamen Druckbügel (7) gehalten, mit nur wenigen Gewindegängen bei kurzem Hubweg. Die Anwendung der Mehrfach-Doppelhub-Spindeln erfolgt dann, wenn große Druck/Zugleistungen umgewandelt werden, so in dieser Zeichnung, wo die beiden gegenläufigen Kugelgewindespindeln (5) und (6) in den Kugelgewindemuttern (8) und (9) mit Rücklaufsperren durch beide Zahnkränze (1) und (2) beim Ende des Vorhubes durchgeführt sind. Das auf gleicher 1800 Ebene befindliche Ritzel (5) mit dem auf seiner Achse angebrachten Stirnrad (4) wird von den in gleicher Richtung drehenden Zahnkrrinzen (1) und (2) mit derselben Schrägverzahnung angetrieben, sodaß die mit den Kugelgewindespindeln eingeleiteten Druck/Zugkräfte mit hohem Wirkungsgrad in entsprechende Drehzahlen umgewandelt werden können. Die Pfeile deuten die Drehrichtungen an. nchrrigverzahnung oder Pfeilverzahnung analog der Einzel-Kugelgewindespindel-Vorrichtung.Drawing LG / KDGA18A, a device with two ball screw spindles, left (5) and right (6) with opposing thread parts, of a common one Pressure bracket (7) held, with only a few threads and a short stroke. The application the multiple double-stroke spindles takes place when large push / pull powers are converted in this drawing, where the two counter-rotating ball screw spindles (5) and (6) in the ball screw nuts (8) and (9) with backstops through both Ring gears (1) and (2) are carried out at the end of the forward stroke. That on the same 1800 level pinion (5) with the spur gear attached to its axis (4) is controlled by the sprockets (1) and (2) rotating in the same direction with the same Helical gearing driven so that the ball screw spindles initiated Pressure / tensile forces can be converted into corresponding speeds with a high degree of efficiency can. The arrows indicate the directions of rotation. fine teeth or herringbone teeth analogous to the single ball screw device.

Claims (1)

Patentansprüche: Oberbegriff: %,1$Vorrichtung mit einer (oder mehreren) Kugelgewindespindel, die mit zwei gegenläufigen Gewindeteilen sowohl VOrhub als auch Rückhub, also in einer Doppelhubphase, lineare Druck/Zugkräfte zwei Einzel-Kugelgewindemuttern zur Erzeugung von Drehbewegungen aufzwingt und über einevRücklaufsperre an jeder Mutter an einen Zahnkranz wechselseitig so weitergibt, daß der Doppelhub in richtungsgleiche Umdrehungen umgewandelt werden kann.Claims: Generic term:%, 1 $ device with one (or more) Ball screw spindle with two opposing threaded parts, both pre-stroke and also return stroke, i.e. in a double stroke phase, linear compression / tensile forces two single ball screw nuts to generate rotary movements and via a backstop on each Mother on a ring gear alternately passes so that the double stroke in the same direction Revolutions can be converted. Kennzeichnender Teil: dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelgewindespindel mit zwei gegenläufigen Gewindeteilen und zwei Muttern für einen Doppelhub konstruiert wird. Der Vorhub und Rückhub kann somit als Doppelhubphase in zweifacher Länge des sonstigen Kugelgewindeteiles ausgenutzt werden, was zu mehr Drehzahlen für einen mit der Kugelgewindemutter zusaIfimengebauten Zahnkranz führt. Für richtungsgleiche Drehbewegungserzeugung beim Doppelhub dienen Rücklaufsperren bei den Muttern, welche beim Vorhub auf die Mutter des vorderen Gewindeteiles als Sperre wirken und gleichzeitig als Freilauf für die Mutter des Gegengewindeteiles. Beim Rückhub geschieht dies in umgekehrter Reihenfolge.Characteristic part: characterized in that the ball screw Constructed with two opposing threaded parts and two nuts for a double stroke will. The forward stroke and return stroke can thus be twice the length of the double stroke phase other ball screw parts are used, resulting in more speeds for one with the ball screw nut. For directional Rotary motion generation during the double stroke are used for backstops on the nuts, which act as a lock during the forward stroke on the nut of the front threaded part and at the same time as a freewheel for the nut of the mating thread part. This happens during the return stroke in reverse order. Oberbegriff des Unteransuchs 2. Vorrichtung nach Anspruch 1.Preamble of dependent claim 2. Device according to claim 1. Kennzeichnender Teil des Unteranspruchs: dadurch gekennzeichnet, daß wenn höhere Druckkräfte in Drehbewegung verwandelt werden sollen, können mehrere gegenläufige Kugelgewindespindeln mit Muttern gleichzeitig über einen gemeinsamen Druckbügel in Zahnkränze in Form von Planetenrädern so in der Doppelhubphase einwirken, daß ein gemeinsames Ritzel in einem realistischen Übersetzungsverhältnis mit großem Drehmoment angetrieben werden kann. Die Rücklaufsperren haben auch bei den gleichzeitigen Mehrfacheinsätzen dieselbe Funktion wie im gegenläufigen Einzel-Kugelgewindespindel-System.Characteristic part of the sub-claim: characterized in that if higher pressure forces are to be converted into rotary motion, several can be used counter-rotating ball screw spindles with nuts simultaneously via a common Pressure stirrups in ring gears in the form of planetary gears act in the double stroke phase, that a common pinion in a realistic gear ratio with large Torque can be driven. The backstops also have simultaneous Multiple uses have the same function as in the counter-rotating single ball screw system.