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Spindeltrieb
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Spindeltrieb, insbesonder für
hydraulische oder pneumatische Schwenkantriebe, bestehend aus einer mit einer Schrägverzahn
ung (Steilgewinde) versehenen Spindel sowie einem Druckkolben, der mit der Spindel
mittels Kugeln in formschlüssigem Eingriff steht, die gegen den Kolben mittels zweier
die Kugeln jeder Kugelreihe auf etwa einem Viertelkreis umfassender Kugellager radial
und axial abgestützt sind.
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Ein in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeter Spindeltrieb
ist aus der DE-OS 29 24 536 bekannt.
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Es wird bei Spindeltrieben ganz allgemein als ein schwerwiegen der
Nachteil angesehen, daß einerseits bereits das durch bestimmungsgemäBe Belastung
verursachte "Einfahren" der Kugelbahnen bzw. bei herkömmlichen Spindeltrieben der
ineinandergreifenden Schragverzahnungen ein zwar geringfügiges, jedoch dennoch bemerkbares
Drehspiel mit der Folge einer
Nullpunktverstellung des Stellwinkels
im Gefolge hat, und daß anderseits eine "innere" Justierung des Drehwinkelnullpunktes
in eine beliebige Winkelstellung auf dem Gehäuseumfang nicht möglich ist, die Justierung
vielmehr "äußerlich" durch entsprechende Dimensionierung und Gestaltung der Verbindungsglieder
zum betätigten Aggregat erfolgen muß.
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Der vorliegenden Erfindung lieqt demgemäß als Aufgabe die Schaffung
eines Spindeltriebes mit auch bei langem Betrieb stabiler Lage des Stellwinkel-Nullpunktes
zugrunde. Die Erfindung besteht ausgehend von einem Spindeltrieb der eingangs beschriebenen
Art darin, daß die Kugellager zwischen einem Paar vor Federn verspannt sind, deren
auf die Kugellager wirkende Federspannkraft das von der Spindel abgegebene maximale
Drehmoment übersteigt.
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Durch die Crfinduny ist ein Spindeltrieb geschaffen, bei dem die durch
betriebsbedingtesEinlaufen zwangsläufig entstehenden Toleranzen selbsttätig nachgestellt,
d.h. die Kugellager und damit die Spindel dauerhaft auf den voreingestellten Nullpunkt
justiert werden in dem Sinne, daß die Spindel bei der Kolben rückführung mit Sicherheit
toleranzfrei in ihre Nullpunktlage zurückgeführt wird. Durch die Dimensionierung
der Federn auf eine das maximale Drehmoment des Spindel-
triebes
übersteigende Vorspannkraft wird gewährleistet, daß diese Justierung auch während
des Betriebes bei maximaler Belastung aufrechterhalten und damit der vorgegebene
Stellwinkel nicht verändert wird.
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Zur Erleichterung der Montage bzw. zur Ermüglichung einer Vormontage
ist vorteilhaft der Kolben als eine Kassette ausgebildet, in deren Innenraum die
Kugellager zwischen den -Federn eingespannt sind und deren die Spindel umschließende
Wand mit Ausnehmungen versehen ist, die jeweils den Kiifig für die in die Spin delaußen
verz'ihiiun gen eingreifen den und von den Kugellagern im Innern der Kassette abgestützt
ten Kugeln bilden. Die Wahl der Federn ihrer Art ist grundsätzlich frei, vorteilhaft
dienen als Abstützfedern jedoch Tellerfedern, mit deren Hilfe bei geringem Raumbedarf
die erforderlichen, zum Teil erheblichen Abstützkräfte ausgeübt werden können. Die
in der Kassette gelagerten Kugellager werden zweckmäßig von Schrügkugellagern in
abwechselnd gegenläufiger Anordnung gebildet, mit deren Hilfe eine Abstützunq sowohl
der Quer- als auch der L1lngskrri fte in einfacher Weise ermöglicht wird.
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Vorteilhaft ist die den Kolben bildende Kassette mehrteilig aus einem
die Spindel umfassenden Kolben rohr, einem mit dem Kolbenrohr verbundenen Hülsenteil
sowie einem derart
gegen das Hülsenteil verschraubten Kolbenverschlußring
gebildet, daß sich das Kolbenrohr mit seinem freien Ende radial gegen den Kolbenverschlußring
abstützt und damit nach der Montage zwischen der Spindel und dem Kolbenverschlußring
gehalten ist. Es werden auf diese Weise die Vorteile erreicht, daß es einerseits
eines gesonderten Kugelkäfigs nicht mehr bedarf, die Funktion des Kugelkäfigs vielmehr
vori der Kolbenwandung selbst bzw. dem Kolbenrohr übernommen wird, daß weiterhin
eine Vormontage der Kassette unter genauer Einstellung der erforderlichen Federvorspannung
ermöglicht und damit die Endmontage der Spindel erleichtert und ihre Justierung
ermöglicht wird, und daß schließlich das freie Ende des gleichzeitig den Kugelkäfig
bildenden Kolben rohres in Folge seiner Führunq auf der Spindel und Abstützung gegen
den Kolbenverschlußrinq gegen seitliches Ausweichen und Auftreten von Schwinqunqszuständen
im Betrieb gesichert ist.
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Bei zweistufigen Spindeltrieben ist zweckmäßiq das Kolbenrohr verlängert
und im Bereich der Verlängerung mit einer Spindel au ßenverzahnung versehen , die
mit einer weiteren unverdrehbar fest im Gehäuse gelagerten Kassette über Kugeln
in Eingriff steht. Hierbei weist die Spindel vorteilhaft im Bereich der zweiten
Stufe einen geringeren Durchmesser als das Kolbenrohr auf, wobei das -Kolbenrohr
auf der Spindel
mittels eines am Kolbenrohr angeordneten Schrägnadellagers
abgestützt ist. Es wird hierdurch nicht nur die @emmung zwischen Spindel und Kolbenrohr
unter gleichzeitiger Verringeruny des Verschleißes wesentlich vermindert, es tritt
vielmehr im Gegenteil durch den betriebsbedingt rollenden Ablauf der Nadellager
auf der Spindel eine Verbesserung der Oberflächengüte ein, durch die der Verschleiß
der erforderlichen Dichtunyen vermindert und damit die Haltbarkeit des Spindeltriebes
wesentlich verbessert wird.
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Es ist zweckmäßig das Kolbenrohr selbatzontrioerend und justierbar
im Spindelgehäuse gehalten, zu welchem Zweck dai Kolbenrohr unverdrehbar jedoch
axial verschieblich in einer Hülse geführt ist, die an ihrer dem Gehäuseboden zugewendeten
Fläche mit einer rundumlaufenden Radialverzahnung versehen ist, die nach der Montage
mit einer am Gehäuseboden angeordneten Radialverzahnung in Eingriff steht. Bei zweistufigen
Spindeltrieben kann die Funktion der Justierhülse gleichzeitig von der unverdrehbaren
Kassette übern ammen werden.
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Auf diese Weise wird aufgrund der Radialla@e der Verzahnungen eine
selbsttätige Zentrierung der Justierhülse bzw. gel)äuscfest gelagerten Kassette
und damit des Kolbenrollres auf die Spindel erreicht und durch die einfach zugängliche
Verzahnunq selbst eine Justierung des Spindeltriebes auf jede beliebige Nullstellung
allein dadurch ermöglicht, daß der Gehäuseboden gelöst, durch Drehen der Justierhülse
bzw. Kassette
die Spindel auf den gewünschten Nullpunkt eingerichtet
und die Justierhülse bzw. Kassette mittels des Gehäuse bodens über die miteinander
in Eingriff stehen den Verzalinungen dreh fest eingespant wird, womit der qewünschte
Nullpunkt einjustiert ist, der aufgrund der federverspannten Lagerung der Stützkugellager
auch während langer Betriebszeiten keinerlei Veränderungen erfährt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
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In der Zeichnunq sind mit 1 das Gehäuse, mit 2 der Kolben und mit
3 die Spindel beispielsweise eines Hydro-Schwenk motors bazeichnet, die mittels
Lagern 4 irn Gehäuse geführt sind. Die Spindel 3 ist mit einer Sehrägverzahnung
in Form von Steilgewindegüngen 5 versehen. Der Kolben 2 steht mit der Spindel 3
mittels Kugeln 6 in formschlüssiqem Eingriff, die jeweils mittels zweier, die Kugeln
jeder Kugelreihe auf etwa einem Viertelkreis umfassender Kugellager 7 radial und
axial abgestützt sind.
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Die Kugellager sind zwischen einem Paar von Federn 9, im Beispielsfalle
einem Paur von Tel lerfederri, verspannt, deren auf die Kugellager 7 wirkende Federspannkraft
das von der Spindel abgegebene Drehmoment übersteigt. Die Kugellager 7
sind
Schrägkugella@er in abwechselnd gegenläufiger Anordnung, von denen die über die
Kugeln @ eingeleiteten Kräfte aufgenommen und gleichmäßig nach allen Richtungen
verteilt werden.
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Der Kolben 2 ist als eine Kassette ausgebildet, in deren Innenraum
die Kugellager 7 zwischen den Federn 9 gelagert sind und deren die Spindel umschließende
Warrd mit Ausnehmungen versehen ist, die jeweils den Käfig für die in die Spindelaußenverzahnung
eingreifenden und von den Kugella@ern 7 im Inn ern der Kassette abgestützten Kugeln
6 bilden. Zu diesem Zweck ist der Kolben mehrteilig aus einen die Spindel umfassenden
Kolbenrohr 10, einem am Kolbenrohr angeordaeter Hülsenteil 11 sowie einen derart
iri das @ülsenteil 11 einqeschraubten Kolbenverschlußring 12 ausgebildet, daß sich
das Kolbenrohr 10 mit seinem freien Ende radial gegen den Kolben verschlußring 12
ahsttitzt und damit nach der Montage auf der Spindel 3 geführt und durch den Kolbenverschlußring
12 gege@ radiales Ausweichen oder das Auftreten von Schwingungszuständen gesichert
ist.
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In der Zeichnung ist eine zweistufige Ausführungsform eines Spindeltriebes
dargestellt, bei der das Kolbenrohr 10 verlängert und im ßereich dieser Veriängerung
mit einer Spindelaußenverzahnung 13 verschen lst, die mit einer we@teren, in
diesem
Falle unverdrehbar ini Gehäuse gelagerten Kassette 14 über Kuqelii 15 in Eingriff
steht, die in entsprechender Weise wie die Kuqelrl 6 der ersten Stellstufe über
zwischen Federn 16 eingespannte Kugellager 17 abgestützt sind. Die Spindel 3 weist
im Bereich der durch die Kassette 14 repräsentierten zweiten Stufe einen geringeren
Durchmesser als das Kolbenrohr 10 auf, das sich auf der Spindel 3 mittels eines
Schrägnadellagers 19 abstützt.
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Das Kolben rohr ist selbstzentrierend auf einen frei wählbaren Nulldrehpunkt
justierbar im Spindel@ehäuse gehalten, zu welchem Zweck die Kassette 14 at ihrer
dem Gehäu seboden 20 zugewendeten Fläche sowie der Gehäuseboden 20 selbst mit rundumlaufenden,
miteinander in @ingriff stehenden Radialverzahnungen 21 versehen sind. Die Radialverzahnung
ermöglicht durch Lösen des Gehäusebodens 20, Verdrehen der Spindel 3 bis auf den
vorgewählten Spindelnullpunkt und anschließendes Verspannen der Kassette 14 unter
Eingriff der Radialverzahnungen 21 ineillander ciii e einfache Justierung des Spindeltriebes,
wobei aufgrund der radialen Lage der miteinander in @ingriff st@henden Verzahnungen
eine Zentrierung der Kaskette 14 und damit auch des Kolben rohres 10 erfolgt. Die
Einrichtung ist vorstehend anhand eines zweistufigen Spindeltriebes beschrieben.
Bei einstufigen Spindeltrieben tritt bei ansonsten gleicher Ausbildung an die Stelle
der Kassette
14 eine einfache mit Radialverzahnung verschene Justierhülse
und an die Stelle der Spindelaußenverzahnung 13 mit Kugeln 15 eine beliebige geradlinige
Axialführung.
L e e r e lt e