DE3249894C2

DE3249894C2 -

Info

Publication number: DE3249894C2
Application number: DE3249894A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1981-12-04
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1990-07-26
Anticipated expiration: 2002-11-10
Also published as: US4542661A; DE3241350A1; DE3249692C2; IT1156124B; FR2517783A1; FR2517783B1; DE3241350C2; GB2114703A; GB2114703B; IT8224426A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelspindeltrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Derartige Kugelspindeltriebe, die aus einer Schraubenspindel und einer Kugelmutter mit dazwischen angeordneten Lagerkugeln bestehen, werden in großem Umfang für Vorschubbewegungen und andere Zwecke verwendet. Die Lagerkugeln wandeln eine Gleit reibung in eine Rollreibung um und ergeben damit eine gleich förmige Vor- und Rückwärtsbewegung entweder der Schraubenspin del oder der Kugelmutter bei einer in zwei Richtungen erfolgen den Drehung des anderen oder des gleichen Teils.

Zur Beseitigung eines Axialspiels zwischen der Schraubenspindel und der Kugelmutter ist es hierbei bekannt (US-PS 36 38 507), die Kugelmutter in ihrem Mittelbereich durch einen Abschnitt geringerer Wandstärke zu unterbrechen, der verformbar ist, um eine Vorspannung zwischen der Kugelmutter und der Schrauben spindel zu erzielen. Diese Vorspannung wird durch über den Be reich verringerten Querschnitts greifende Vorspanneinrichtungen erreicht.

Kombinationen von Schraubenspindeln und Kugelmuttern werden weiterhin in Vorrichtungen verwendet, die die Erzielung eines Vorschubs mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bezogen auf die Spindeldrehung ermöglichen. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (CH-PS 4 25 360) ist hierbei die Kugelmutter in einem Lagerbock drehbar befestigt, der in Axialrichtung festgelegt ist und seinerseits eine Klemmvorrichtung aufweist, die es er möglicht, daß die Kugelmutter entweder gegen eine Drehung fest gehalten oder frei mit der Spindel drehbar ist. Selbst bei Beseitigung des Axialspiels zwischen der Kugelmutter und der Schraubenspindel ergibt sich hierbei noch ein Axialspiel zwischen der Kugelmutter und dem Lagerbock, da bei der bekannten Vorrichtung die Kugelmutter an ihrem Außenumfang Gleitflächen aufweist, die mit entsprechenden Gleitflächen des Lagerbockes zusammenwirken, während das Spiel in Axialrichtung durch radiale Gleitlagerflächen mit Hilfe von gegeneinander gekonter ten Muttern einstellbar ist.

Es ist weiterhin ein Kugelspindeltrieb der eingangs genannten Art bekannt (US-PS 8 88 619), bei dem die Lagerung der Kugel mutter einen auf die Kugelmutter aufgeschraubten Innenlager ring, der gleichzeitig die beiden Hälften der geteilten Kugel mutter zusammenhält, sowie einen geteilten Lageraußenring um faßt, dessen beide Hälften in Axialrichtung aufeinander schraub bar sind, um eine gewünschte Vorspannung und damit Spielfreiheit der Lagerung der Kugelmutter zu erzielen. Hierdurch ergibt sich insgesamt ein Kugelspindeltrieb mit einem großen Raumbedarf in Radialrichtung und weiterhin ist die Erzielung und Aufrechter haltung einer exakten Vorspannung der die Kugelmutter lagernden Lageranordnung nur schwer einzustellen und über eine längere Laufzeit aufrechtzuerhalten, da die Gefahr besteht, daß sich die Verschraubung der beiden Hälften des Lageraußenringes im Betrieb lockert und weiterhin eine Verformung des Verbindungs bereiches der beiden Hälften auftreten kann, wenn große axiale Lasten auf den Kugelspindeltrieb wirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelspindel trieb der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Kugel mutter bei geringem Raumbedarf praktisch ohne Axialspiel in einem Lagerbock gelagert ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Patent ansprüche angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kugelspindeltriebs ist es möglich, bei geringem radialem Raumbedarf eine Wälzla gerung der Kugelmutter in dem Lagerbock zu erzielen, die praktisch kein Spiel in Axialrichtung aufweist, wobei die Lagerung hohe Axialkräfte aufnehmen kann.

Damit ist eine sehr präzise Einstellung des Kugelspindeltriebs möglich und es ergibt sich ein sehr schnelles Ansprechen der Axialbewegung der Schraubenspindel und/oder der Kugelmutter auf eine Drehung des jeweils anderen Teils.

Die Vorspannung von Lagern zur Beseitigung des Axialspiels ist zwar allgemein bekannt (S. Hildebrand: Feinmechanische Bauele mente, Carl Hansa Verlag, München 1972, S. 386 und 392). Hier bei werden jedoch paarweise angeordnete Schulterkugellager mit getrennten Lagerinnen- und Lageraußenringen verwendet, die eine Vergrößerung des radialen Raumbedarfes ergeben würden. Für kleinste Lagerdurchmesser wurde zwar bereits vorgeschlagen, eine Laufrille direkt in eine Welle einzuarbeiten oder einen kegeli gen Zapfen zu verwenden, doch können von derartigen Lagern nur geringe Axialkräfte aufgenommen werden. Wenn paarweise angeord nete Schrägkugellager verwendet werden, so werden sowohl zwischen deren Lagerinnen- als auch Lageraußenringen Paßringe zur Festlegung des Spiels angeordnet. Eine derartige Lösung ist nicht denkbar, wenn die Laufbahnen in der erfindungsge mäßen Weise direkt am Außenumfang der Kugelmutter ausgebildet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Kugelspindeltriebs, die teilweise im Axialschnitt gezeigt ist, um die zweireihi ge Lagerung der Kugelmutter erkennen zu lassen,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht mit einer abgeänder ten Ausführungsform der Lagerung der Kugelmutter,

Fig. 3 eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Lagerung der Kugelmutter.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Kugelspindel triebs 10 weist eine auf einer Schraubenspindel angeordnete Kugelmutter 20 auf, die mit Hilfe eines Lagers 26 in einem nicht dargestellten Lagerbock gehaltert ist. Das Lager 26 ist bei der dargestellten Ausführungsform als zweireihiges Kugel lager ausgeführt, wobei die Kugelmutter 20 einen Teil des Lagerinnenringes dieses Lagers bildet.

Das Kugellager 26 weist weiterhin einen Außenlagerring 40 mit einem Befestigungsflansch 42 auf, der zur Befestigung an dem nicht dargestellten Lagerbock dient.

Der Lageraußenring 40 weist eine kreisringförmige Rippe 50 auf, die nach innen vorspringt. Auf den gegenüberlie genden Seiten dieser Rippe sind zwei Wälzbahnen 52 ausge bildet, die allgemein winkelförmig voneinander fort ge richtet sind und jeweilige Reihen von Wälzelementen in Form von Lagerkugeln 44 auf nehmen. Die Kugelmutter 20 weist eine Wälzbahn 54 für eine Reihe von Kugeln 44 auf, während ein Lagerinnenring- Segment 46 eine Wälzbahn 56 für die andere Reihe von Ku geln aufweist. Es ist zu erkennen, daß die inneren Wälz bahnen 54 und 56 allgemein aufgrund ihres Querschnittes in Richtung auf die jeweiligen äußeren Wälzbahnen 52 ge richtet sind. Die Kugeln 44 sind zwischen diesen äußeren Wälzbahnen 52 und den inneren Wälzbahnen 54 und 56 festgehalten. Käfige 58 halten in üblicher Weise die Kugeln in entsprechenden Winkelabständen fest.

Das Lagerinnenring-Segment 46 ist auf einen einen verrin gerten Durchmesser aufweisenden Abschnitt 60 der Kugel mutter 20 aufgeschoben. Dieser einen verringerten Durch messer aufweisende Abschnitt weist bei 62 ein Außengewin de auf, um zwei Haltemuttern 48 in Anlage gegen das Lagerinnenring-Segment 46 zu halten. Die Haltemutter 48 dient dazu, das Lagerinnenring-Segment 46 nach rechts ge mäß Fig. 1 zu drücken. Das auf diese Weise in Axialrich tung durch die Haltemutter 48 vorgespannte Lagerinnen ring-Segment 46 wirkt mit der Kugelmutter 20 und dem La geraußenring 40 zusammen, um die beiden Reihen von Kugeln 44 gegeneinander vorzuspannen. Es ist zu erkennen, daß ein einfaches Drehen der Doppelhaltemutter 48 auf der Kugelmutter 20 eine Vorbelastung der Kugeln 44 zur Beseitigung irgendeines Spiels ermöglicht.

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines zwei reihigen Kugellagers 26 a. Die Form der Kugelmutter 20 a der ersten Vorrichtung ist geringfügig modifiziert, so daß diese als Lagerinnenring des Lagers 26 a dient. Die Kugelmutter 20 a weist eine kreisringförmige Rippe 64 auf, die von ihrem Mittelteil aus nach außen vorspringt. Auf den gegenüberliegenden Seiten der Rippe sind zwei Wälz bahnen 54 a und 56 a für die beiden Reihen von Kugeln 44 mit Käfigen 58 a ausgebildet, wobei die beiden Wälzbah nen allgemein im Querschnitt voneinander fort winkelför mig angeordnet sind.

Der Lageraußenring 40 a des Lagers 26 a ist in drei Segmen te unterteilt:

1. ein linkes Segment 66 mit einer Wälz bahn 52 a;
2. ein Mittelsegment 68, das über die Rippe 64 der Kugelmutter aufgesetzt ist; und
3. ein rechtes Segment 70 mit einer weiteren Wälzbahn 52 a und mit einem Befestigungsflansch 42 a.

Die beiden äußeren Wälzbahnen 52 a sind selbstverständlich hinsichtlich ihres Quer schnittes in Richtung auf die jeweiligen inneren Wälzbah nen 54 a und 56 a gerichtet, um die Kugeln 44 für einen Rolleingriff zwischen diesen Wälzbahnen festzuhal ten. Das mittlere Segment 68 des Lageraußenringes 40 a weist eine geeignete Stärke auf, damit, wenn die drei Außenlagerring-Segmente 66, 68 und 70 zusammen an ihren Platz gebracht werden, sie mit der Kugelmutter oder dem Lagerinnenring 20 a zusammenwirken, um die beiden Reihen von Kugeln 44 gegeneinander vorzuspannen.

In Fig. 3 ist eine weitere abgeänderte Ausführungsform des zweireihigen Kugellagers 26 b gezeigt. Die Kugelmutter 20 b des Kugelspindeltriebs 10 weist eine kreisringförmige Ausnehmung 72 im mittleren Bereich auf. In den gegenüber liegenden Seitenwänden der Kugelmutter 20 b, die die kreisringförmige Ausnehmung 72 begrenzen, sind zwei Wälz bahnen 54 b und 56 b für die beiden Reihen von Kugeln 44 mit Käfigen 58 b ausgebildet. Die Wälzbahnen 54 b und 56 b sind im Querschnitt allgemein in Richtung aufeinander ab gewinkelt.

Wie im Fall des Lagers 26 a nach Fig. 2 ist der Lageraußen ring 40 b des Lagers 20 b in drei Segmente unterteilt. Die se Segmente sind

1. ein linkes Segment 74 mit einer Wälzbahn 52 b und einem Befestigungsflansch 42 b,
2. ein mittleres Segment 76 aus zwei oder mehreren Abschnitten, die über der Bodenoberfläche der kreisringförmigen Aus nehmung 72 in der Kugelmutter 20 b befestigt sind, und
3. ein rechtes Segment 78 mit einer weiteren Wälzbahn 52 b.

Die beiden äußeren Wälzbahnen 52 b sind hinsichtlich ihres Querschnittes allgemein in Richtung auf die jewei ligen inneren Wälzbahnen 54 b und 56 b gerichtet.

Beim Zusammenbau dieses Lagers 26 b können die beiden äußeren Segmente 74 und 78 des Lageraußenringes 40 b zu erst auf dem Lagerinnenring oder der Kugelmutter 20 b über die jeweiligen Reihen von in Käfigen angeordneten Kugeln 44 befestigt werden. Dann wird das mittlere Seg ment 76 mit Preßsitz zwischen den äußeren Ringsegmenten 74 und 78 eingepaßt, so daß diese die beiden Reihen von Kugeln 44 zusammen mit der Kugelmutter 20 b voneinan der fort vorspannen. Diese Ausführungsform ergibt den Vorteil der Möglichkeit einer Feineinstellung der Lagervorspannung.

Claims

1. Kugelspindeltrieb mit einer ein Außengewinde aufweisenden Schraubenspindel, die durch eine Antriebseinrichtung in Drehung antreibbar ist, mit einer ein Innengewinde aufweisenden Kugel mutter, die über Lagerkugeln auf der Schraubenspindel gelagert ist, und mit einem Lager zur drehbaren Lagerung der Kugelmutter, das einen am Umfang der Kugelmutter angeordneten Lagerinnenring und einen um die Kugelmutter herum angeordneten Lageraußenring mit zumindestens zwei Reihen von Wälzelementen umfaßt, die zwi schen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeordnet sind, und mit Vorspanneinrichtungen zur Vorspannung des Lagers, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Wälzbahn (54) für eine Reihe der Wälzelemente (44) des Lagerinnenringes des Lagers auf dem Außenumfang der Kugelmutter (20) ausgebildet ist, daß eine zweite Wälzbahn (54) für eine andere Reihe von Wälzelementen (44) auf einem in Axialrichtung auf dem Außenum fang der Kugelmutter (20) verschiebbaren Lagerinnenringsegment (46) ausgebildet ist, und daß die Vorspanneinrichtungen (48) ein auf der Kugelmutter (20) ausgebildetes Außengewinde (62) und darauf aufgeschraubte Spannmuttern (48) umfassen, die das Lager innenringsegment (46) in Axialrichtung der Kugelmutter (20) vor spannen.

2. Kugelspindeltrieb mit einer ein Außengewinde aufweisenden Schraubenspindel, die durch eine Antriebseinrichtung in Drehung antreibbar ist, mit einer ein Innengewinde aufweisenden Kugel mutter, die über Lagerkugeln auf der Schraubenspindel gelagert ist, und mit einem Lager zur drehbaren Lagerung der Kugelmutter, das einen am Außenumfang der Kugelmutter angeordneten Lagerin nenring und einen um die Kugelmutter herum angeordneten Lager außenring und zumindestens zwei Reihen von Wälzelementen umfaßt, die zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeord net sind, und mit Vorspanneinrichtungen zur Vorspannung des Lagers, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerinnenring durch eine im Außenumfang der Kugelmutter (20 b) ausgebildete Ringnut (72) gebildet ist, die an ihren axialen Kantenflächen erste und zweite Wälzbahnen (54 b, 56 b) für die beiden Reihen von Wälzelementen (44) aufweist, während die entsprechenden Wälz bahnen (52 b) des Lageraußenringes durch erste und zweite Außen segmente (74, 78) gebildet sind, zwischen die ein die Vorspann einrichtungen bildendes Spreizsegment (76) einführbar ist.

3. Kugelspindeltrieb mit einer ein Außengewinde aufweisenden Schraubenspindel, die durch eine Antriebseinrichtung in Drehung antreibbar ist, mit einer ein Innengewinde aufweisenden Kugel mutter, die über Lagerkugeln auf der Schraubenspindel gelagert ist, und mit einem Lager zur drehbaren Lagerung der Kugelmutter, das einen am Außenumfang der Kugelmutter angeordneten Lagerin nenring und einen um die Kugelmutter herum angeordneten Lager außenring und zumindestens zwei Reihen von Wälzelementen umfaßt, die zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeord net sind, und mit Vorspanneinrichtungen zur Vorspannung des Lagers, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerinnenring durch eine am Außenumfang der Kugelmutter (20 a) ausgebildete kreisringförmige Rippe (64) gebildet ist, die an ihren axialen Kantenflächen erste und zweite Wälzbahnen (54 a, 56 a) für die beiden Reihen von Wälzelementen (44) aufweist, während die entsprechenden Wälzbahnen (52 a) des Lageraußenringes durch erste und zweite Außensegmente (66, 70) gebildet sind, zwischen die ein über die Rippe (64) aufgesetztes Mittelsegment (68) mit einer derartigen axialen Stärke eingesetzt ist, daß nach dem Zusammen bau der drei Segmente (66, 68, 70) die beiden Reihen von Lager kugeln gegeneinander vorgespannt sind.