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"Schraubengetriebe" .
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schraubengetriebe aus einer Gewindespindel
und einem diese umgehenden Rahmen, in welchem als Übertragungsglied zwischen dem
Rahmen und der Spindel mindestens ein die Spindel exentrisch umfassender, der Spindel
gegenüber geneigter Wälzring größeren Innendurchmessers als die Spindel angeordnet
ist, dessen äußerer Laufring an dem Rahmen gehalten ist und dessen innerer Laufring
an seiner Innenseite eine Ringwulst oder eine Ringrippe trägt, die mit einem Abschnitt
ihres Umfanges in den Gewindegang der Spindel eingreift.
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Ein derartiges Schraubengetriebe ist durch die DT-AS 2.262.o62 bekannt.
Ihr Vorteil besteht darin, dass die der Kraftübertragung dienenden Berührungsflächen
der Ringwulst oder-rippe und der Spindel sich mit einem Minimum an relativer Gleitung
aneinander abwälzen. Die dementsprechend geringen Reibungsverluste ergeben zwar
einen sehr guten Wirkungsgrad, andererseits treten wegen der geringen Größe der
Berührungsflächen hohe Flächenpressungen auf. Dies hat bisher dazu geführt, die
Spindel und die Ringwulst oder-rippe mit harten Metalloberflächen
auszubilden
und zwischen den genannten Teilen eine Ö1- oder Fettschmierung vorzusehen. Wo ein
Schmiermittel unerwünscht oder nachteilig war, wich man auf die wesentlich teurere
Kugelrollspindel aus.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs
genannte Schraubengetriebe dahingehend zu verbessern, dass es unter Ausnutzung der
dem Funktionsprinzip anhaftenden Reibungsarmut völlig schmierfrei betrieben werden
kann, also im absoluten Trockenlauf arbeiten kann, und hierbei unter Anwendung einfacher
und billiger Mittel eine lange Lebensdauer des Getriebes bei kleinerer, aber auch
bei größerer Kraftübertragung gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass bei einem
Schraubengetriebe der beschriebenen Gattung die Ringwulst oder Ringrippe ganz oder
teilweise aus einem Kunststoff oder Kunststoffgemisch besteht und sich mit mindestens
einem nach außen ragenden Abschnitt an der einen Stirnseite des inneren Laufrings
des Wälzlagers abstützt.- Hierbei soll unter Kunststoffgemisch auch ein solches
mit Zuschlagstoffen verstanden werden, wie z.B. Gewebe und Fasern sowie in Pulverform.
Dabei kann die Formgebung der Ringwulst- oder rippe sowohl durch Bearbeiten von
Kunststoff-Halbzeug oder -Vollmaterial als auch im Press- oder Spritzguss-Verfahren
erfolgen. Vorzugsweise besteht die Ringwulst oder -rippe aus einem homogenen Kunststoffgemisch
aus Nylon mit kleinsten Teflonteilchen.
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Weiterhin kann die Ringwulst- oder rippe aus einem modifizierten Polyamid-Kunststoff
mit höherer Belastbarkeit und niedrigerer Gleitzahl als unmodifizierter Polyamid-Kunststoff
bestehen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schraubengetriebes sieht vor, dass die Ringwulst- oder rippe aus einem metallischen
Skelettring und einem Kunststoffring besteht. Hierbei tragt vorzugsweise der metallische
Skelettring den den inneren Laufring des Wälzlagers nach außen überragenden Abschnitt,
so dass eine hohe axiale Lastaufnahme des Getriebes ohne die Gefahr des Lösens der
Ringwulst- oder rippe von dem inneren Laufring des Wälzlagers zu befürchten ist.-
Hier wie im Falle, dass die Ringwulst-oder rippe ausschließlich aus Kunststoff oder
einem Kunststoffgemisch besteht ist es besonders vorteilhaft, den an der einen Stirnseite
des inneren Laufringes anliegenden flanschartigen Ansatz in Belastungsrichtung der
Spindel vor dem inneren Laufring anzuordnen, d.h. der flanschartige Ansatz liegt
bei Längsdruck auf der Spindel an der der Belastungsquelle der Spindel zugekehrten
Stirnseite, bei Längszug auf die Spindel der Belastungsquelle abgekehrten Stirnseite
des inneren Laufringes. Bei wechselnder Belastung sollten daher beide Stirnseiten
des inneren Laufringes von einem flanschartigen Ansatz überragt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Kunststoffring
ein
V-förmiges Profil, wobei in die nach außen offene Ringnut des Kunststoffringes ein
Skelettring eingelegt ist.
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Hierbei kann aus Montagegründen der Skelettring in einer Längsebene
zweigeteilt sein.
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Eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass
der Skelettring Z-förmig ausgebildet ist, wobei sich der Kunststoffring an zwei
Ringflanschen des Skelettringes in radialer und achsialer Richtung anlegt bzw. abstützt
und der dritte Flansch den an der einen Stirnseite des inneren Laufringes anliegenden
Abschnitt bildet.
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Weiterhin kann der Kunststoffring in dem Skelettring durch Ansätze,
Flansche od.dgl. verankert sein.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung an Ausführungsbeipielen veranschaulicht;
es zeigen Fig. 1 ein Schraubengetriebe im Längsschnitt, Fig. 2a und b ein Wälzlager
mit einer armierungsfreien Ringwulst- oder rippe, Fig. 3a und b ein Wälzlager mit
einer Ringwulst- oder rippe mit V-förmiger Armierung, Fig. 4a und b ein Wälzlager
mit einer Ringwulst mit Z-förmigem Skelettring,
Fig. 5a und b eine
Ausführungsform, bei der eine Kunststofflage auf dem Skelett ring mit diesem verankert
ist.
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Fig. 6 eine weitere Ausführungsform und eine Einzelheit derfSpindel
und 7 Der Aufbau des erfindungsgemäßen Schraubengetriebes geht aus Fig. 1 hervor.
Danach stehen mit einer vorzugsweise aus nicht rostendem Stabe bestehenden Gewindespindel
1 zwei aus je einem äußeren Laufring 2, einem inneren Laufring 3 mit dazwischenliegenden
Laufkugeln 4, die ein Wälzlager bilden, sowie einer Ringwulst oder -rippe 5 gebildete
Wälzringe 6 in teilweisem Eingriff, und zwar von zwei diametral gegenüberliegenden
Seiten her, also um 1800 versetzt zueinander. Der Innendurchmesser der Wälzringe
6 mit der Ringwulst oder -rippe 5 ist grösser als der Außendurchmesser der Spindel,
so daß die beiden Wälzringe eine Exzentrizität e nach beiden Seiten der Spindel
dieser gegenüber aufweisen. Die Jeweils äußeren Ringe 2 der hier als Tandemkugellager
ausgebildeten Wälzlager der Wälzringe 6 sind schwenkbar in einem Rahmen 7 als Mutterkörper
gehalten, der das Getriebe vor Staub und aggressiven Flüssigkeiten schützt. Hierzu
ist Jedes Tandemlager von einer Manschette 8 umfaßt, die mittels diametral angeordneter
Drehzapfen 9 und 10 im Rahmen 7 schwenkbar ist. Diese Schwenkbarkeit ermöglicht
es den Wälzringen 6, sich selbsttätig der Steigung des Spindelgewindes anzupassen,
d.h. eine dem Eingriff gewährleistende Schräglage einzunehmen, wobei der obere Wälzring
in Fig. 1 schräg aufwärts und der untere Wälzring
schräg abwärts
gerichtet ist. Im übrigen ist der Rahmen 7 am Grund 11 der Profilgänge 12 der Spindel
1 durch obere und untere Kragen 13 achsial geführt, ohne daß diese mit den Profilflanken
14 des Gewindes in Berührung kommen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weisen die Wälzringe 6 einen
U-förmigen Kunststoff-Profilring 15 auf, in dessen Profilnut ein entsprechend geformter
stählerner Skelettring 16 eingreift, der aus Montagegründen diametral geteilt sein
kann. Am Umfang der Skelettringe 16 sind der Innenseite der inneren Laufringe 3
der Lager angepaßte Anlageflächen gebildet, die der festen Anlage oder Verbindung
des Skelettringes 16 mit dem inneren Ring vorzugsweise durch Verkleben dienen.
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Ferner hat die dem Eingriff in das Spindelgewinde dienende Wulst oder
Rippe 5, wie bekannt, eine größere Breite als das Gewindeprofil der Spindel, so
daß der Kopfabschnitt 17 des Kunststoff-Profilringes 15 den Grund 11 des Gewindeprofilgangs
12 nicht berührt.
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Der Skelettring 16 trägt einen flanschartigen Ringeinsatz 18, der
gegen die Stirnseite 19 des inneren Laufringes 3 anliegt.
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In Fig. 2a und b ist ein Wälzring 26 mit einer aus Kunststoff-Vollmaterial
gedrehten Ringrippe 20 dargestellt, die einen radial abstehenden Ringeinsatz 21
aufweist und mit ihrer Umfangsfläche
in den inneren Laufring 3
des Wälzringes 26 eingeklebt ist. Auch der Ringeinsatz 21 ist mit der Stirnseite
19 des inneren Laufrings verklebt, so daß die auftretenden Radial- und Achsialkräfte
mit günstigen Beanspruchungsverhältnissen von der Spindel auf den Rahmen 7 übertragen
werden.
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Der Wälzring 36 nach Fig. 3a und b bestitzt einen Skelettring 22 aus
Stahl mit Z-förmigem Querschnitt mit einem Radialflansch 23, einem Achsialflansch
24 mit einem ringartigen Ansatz 25, der wiederum an der Stirnseite 19 des inneren
Laufrings 3 anliegt. An den Flanschen 23,24 anliegend ist mit diesen ein asymmetrischer
Kunststoffring 27 verbunden, z.B.
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verklebt, der mit den beiden Flanschen 23,24 die Querschnittsform
der Ringwulst nach Fig. 1 und 2 entstehen läßt. - Dieser armierte Wälzring ist vorwiegend
für eine Achsialbelastung in der Pfeilrichtung S in Fig. 3a bestimmt, wobei der
Skelettring 22 hohe Kräfte aufzunehmen vermag.
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Für einen Kraftangriff in beiden Achsrichtungen ist der armierte Wälzring
46 nach Fig. 4 und 4a geeignet, bei dem ein V-förmig profilierter Kunststoffring
41 einen eben solchen Stegflansch 28 eines Skelettrings 29 umfaßt. Wird hier der
Kunststoffring 41 aus Vollmaterial als Einzelteil hergestellt, so ist der Skelettring
29 in zwei Hälften unterteilt. Bei Fertigung des Kunststoff-Profilrings im Spritzgußverfahren
kann der Skelettring mit eingeformt werden.
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In Fig. 5a und b ist eine Ausführungsform eines Wälzringe8 56 wiedergegeben,
bei der ein Skelettring 30 mit einer Mehrzahl von radialen Durchbrüchen 31 und achsialen
Bohrungen 32 versehen ist, die beim Umpressen oder -spritzen des Skelettrings 30
mit Stegen 33 des Kunststoff-Profilrings 34 ausgefüllt werden. Der so armierte Wälzring
56 stellt ein kompaktes Gebilde hoher Festigkeit dar, das mit am Umfang freiliegenden
Flächen des Skelettringes 30 am inneren Laufring 3 zur Anlage kommt.
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Bei der. Ausführungsform nach Fig. 6 sind zwei Ringwulste oder -rippen
50, 51 einem Wälzlager 52 zugeordnet, das den inneren Laufring 53, die Kugeln 54
und den äußeren Laufring 55 zeigt.
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Hierbei umfassen die Flansche 56, 57 des Skeletts 58 den inneren Laufring
53 von zwei Seiten, d.h. die Flansche 56, 57 liegen an den beiden Stirnseiten des
inneren Laufrings an. Die beiden Wulste oder Rippen 50, 51, die einen V-förmigen
Kunststoffring 59,60 tragen, können vorzugsweise an ihren Berührungsflächen miteinander
verbunden z,B, verklebt werden.
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Fig. 7 läßt erkennen, dass der mittlere Abstand d zweier auf gleicher
Höhe gelegenen Gewindeabschnitten 61, 62 bzw.
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62, 63 größer als die mittlere Dicke c der Gewindeabschnitte der Spindel
1.