-
Kugel schraubtrieb
-
Die Erfindung betrifft einen Kugelschraubtrieb mit einem Mutterkörper
und einer Spindel, welche einander zu wenigstens einem eine Kugel schar aufnehmenden
schraubenförmigen Kugellaufkanal mit im wesentlichen kreisförmiger Querschnittsgestalt
eraänzende Nuten aufweisen sowie mit einem dem Kugellaufkanal zugeordneten, in dem
Mutterkörper ausgebildeten, axial verlaufenden Kugel-Rückführkanal und zwei stirnseitig
an dem Mutterkörper angesetzten Umlenkstücken, von denen jedes einen einenends etwa
tangential zu dem Kugellaufkanal verlaufenden, anderenends bogenförmig an den Kugel-Rückführkanal
anschließenden Kugelumlenkkanal enthält und einen rippenförmigen, im Querschnitt
etwa halbkreisförmigen Umlenkfinger aufweist, der auf den Kugellaufkanal ausgerichtet
und mit einer den Kugelumlenkkanal an dieser Stelle einseitig begrenzenden angeschärften
Zunge ausgebildet ist, die etwa bis zum Grunde der Gewindenut in der Spindel reicht.
-
Bei einem bekannten Schraubtrieb mit diesen Merkmalen (DE-PS 24 37
497) weist jedes der beiden Umlenkstücke/ ion Axialrichtung des Mutterkörpers gesehen/
eine ovale Umrißlinie auf, während an den beiden Stirnseiten des Mutterkörpers entsprechende,
ebenfalls ovale Ausnehmungen angeordnet sind, in die die Umlenkstücke eingesetzt
sind. Die angeschärfte Zunge des Umlenkfingers eines solchen Umlenkstückes ragt
in die gegenüberliegende Gewindenut der Spindel und lenkt damit auf ihrer Brustfläche
nach Art einer Schaufel die Kugeln mit sanftem Ubergang
aus dem
Kugellaufkanl in den Kugelumlenkkanal, von wo aus die Kugeln über den Kugel-Rückführkanal
und den Kugelumlenkkanal des anderen Umlenkstückes wieder in den Kugellaufkanal
zurückgeleitet werden. Der rippenförmige Umlenkfinger weist dabei eine gewisse Länge
auf, um der angeschärften Ablenkzunge die für die Betriebssicherheit erforderliche
Festigkeit zu verleihen. Er dient lediqlich zur Abstützung der Ablenkzunge und ist
daher mit seiner der Spindel zugewandten Unterseite etwa tangential zu dem Boden
der Gewindenut der Spindel hin verlaufend angeordnet, derart, daß im wesentlichen
lediglich die angeschärfte Ablenkzunge selbst bis zum Grund der Gewindenut reicht.
-
Bei der Verwendung von Kugelschraubtrieben speziell für Hebezeuge
und Personenbeförderungsanlagen, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden,
um bei einem Kugelverlust oder -bruch zu vermeiden, daß der Mutterkörper seine formschlüssige
Kupplung mit der Spindel verliert und gegenüber der Spindel frei verschiebbar wird.
Es sind deshalb für solche Anwendungszwecke eigen, sogenannte Fangmuttern, erforderlich,
die auf die Spindel aufqeschraubt, in einem solchen Störungsfall den Mutterkörper
axial abstützen und eine gefahrlose Stillsetzung der von dem Schraubtrieb angetriebenen
Einrichtung ermöglichen.
-
Auch bei dem erläuterten bekannten Schraubtrieb kommt bei Kugelverlust
oder -bruch der Mutterkörper - in Axialrichtung - von der Spindel los, weil er dann
lediglich noch durch die beiden kurzen Umlenkzungen gehalten wäre, die bei verlorenqeqangenen
Kugeln nurmehr um einen geringen Betraq in die Gewindenut der auf der gegenüberliegenden
Seite unmittelbar
auf der Bohrungswandung des Mutterkörpers aufliegenden
Spindel ragen. Diese Umlenkzunaen sind aber nicht zur Aufnahme axialer Kräfte eingerichtet;
sie würden deshalb augenblicklich abgequetscht werden.
-
Davon abgesehen sind die zur Herstellung der oval begrenzten stirnseitigen
Ausnehmungen des Mutterkörpers zur Aufnahme der ovalen Umlenkstücke erforderlichen
Arbeitsgänge verhältnismäßig kompliziert und zeitaufwendig.
-
Bei einem anderen bekannten Schraubtrieb (GB-PS 957 330) wurde deshalb
schon derart vorqegangen, daß auf den eigentlichen zylindrischen Mutterkörper stirnseitig
zwei Ringscheiben unverdrehbar aufgesetzt sind und jede dieser Ringscheiben eine
geradflächig begrenzte, schlitzartige Ausnehmung aufweist, in die ein entsprechend
gestaltetes Umlenkstück eingesetzt ist, das mit der Ringscheibe verschraubt ist.
Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der Mutterkörper selbst einfach als Drehteil
mit einem durchgehenden Gewindegang und einer durchgängigen Bohrung herstellbar
ist und normal gehärtet werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß durch geometrische
Unregelmäßigkeiten, wie sie beispielsweise durch einseitige Ausnehmungen od.dgl.
gegeben sind, der Mutterkörper einen Verzug erleidet.
-
Auch bei diesem bekannten Schraubtrieb ist aber keine Sicherheitsfunktion
in dem Sinne vorhanden, daß bei Kugelverlust oder -bruch der Mutterkörper gegenüber
der Spindel axial frei verschieblich wird.
-
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Schraubtrieb zu schaffen,
der sich durch einfache Herstellung,
insbesondere des Mutterkörpers,
auszeichnet und es gestattet, auf eigene Sicherheitseinrichtungen, wie Fangmuttern
ud.dgl. zu verzichten, die bei Kuelverlust oder -bruch eine freie Verschieblichkeit
des Mutterkörpers gegenüber der Spindel verhindern.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs genannte Schraubtrieb erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß jedes Umlenkstück als eine unverdrehbar auf dem Mutterkörper
aufgesetzte Ringscheibe ausgebildet ist und der schraubenlinienförmig verlaufende
Umlenkfinger1 ein Gewinde bildend, über seine gesamte Länge mit Spiel etwa bis zum
Boden der Gewindenut in der Spindel reicht und sich bis zu der der Zunge gegenüberliegenden
Stirnseite der Ringscheibe erstreckt.
-
Dadurch, daß die beiden Umlenkstücke als Ringscheiben ausgebildet
sind, erqibt sich eine sehr einfache Gestalt für den Mutterkörper, an dem stirnseitig
keinerlei Ausnehmungen oder Aussparungen angebracht werden müssen. Er ist einfach
als Drehteil herstellbar und verzugsfrei zu härten.
-
Im Störungsfall, d.h. bei Kugelverlust, bleibt die formschlüssige
Kopplung zwischen der Spindel und dem Mutterkörper erhalten, weil die beiden Umlenkfinger
über ihre gesamte Länge in die Gewindenut der Spindel eingreifen und mit dieser
ein formschlüssiges Gewinde bilden. Damit erübrigt sich die Anordnung eigener Fangmuttern
od.dgl.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anordnung derart getroffen,
daß der Umlenkfinger mit seiner angeschärften Zunge zumindest teilweise über die
benachbarte
Planfläche der Ringscheibe axial vortretend ausgebildet ist und mit dem vortretenden
Teil in einer Einfasung der Bohrung des Mutterkörpers liegt. Damit ist erreicht,
daß der Umlenkfinger bis in den Mutterkörper hineinreicht und seine Sicherungsfunktionen
in besonders wirksamer Weise ausüben kann.
-
Durch entsprechende Wahl der Dicke der Ringscheiben kann die Länge
des im Störungsfalle tragenden Umlenkfingers entsprechend den zu erwartenden Axialbelastungen
gewählt werden. Zweckmäßiq ist es in der Regel, wenn der Umlenkfinger sich über
die Länge wenigstens eines Gewindenutganges der Spindel erstreckt, d.h. diese wenigstens
einmal vollständig umgibt. Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn bei mehrgängiger
Ausführung der Gewindenuten des Mutterkörpers und der Spindel die Spindel von den
sich überlappenden Umlenkfingern der einzelnen Kugellaufkanäle wenigstens einmal
völlig umschlossen ist.
-
Im normalen ungestörten Betriebszustand haben die Umlenkfinger keine
tragende Funktion, sondern lediglich die Aufgabe, die Kugeln aus dem zugeordneten
Kugellaufkanal in den Kugelumlenkkanal zu bringen bzw. aus dem Kugelumlenkkanal
wieder in den Kugellaufkanal einzuführen. Es ist deshalb von Vorteil, wenn jeder
Umlenkfinger in der zugeordneten Gewindenut der Spindel mit allseitigem Spiel verläuft,
so daß im Normalbetrieb keine Berührung zwischen dem Umlenkfinger und den Wandungen
der zugeordneten Gewindenut der Spindel vorhanden ist.
-
Der Mutterkörper selbst ist in der Regel einteilig; er kann aber auch
zweiteilig ausgebildet sein, wobei seine beiden Teile dann unter Erzeugung von Spiel
freiheit und Vorspannung in dem Schraubtrieb in einem vorbestimmten axialen Abstand
miteinander drehfest verbunden sind.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung
dargestellt. Es zeiaen: Fig. 1 einen Kugelschraubtrieb gemäß der Erfindung im axialen
Schnitt in einer Seitenansicht und in einer Teildarstellung, Fig. 2 den Mutterkörper
und ein Umlenkstück des Kugelschraubtriebs nach Fig. 1 im auseinandergenommenen
Zustand im axialen Schnitt in einer Seitenansicht und in einer Teildarstellung,
Fig. 3 das Umlenkstück nach Fis. 2 in einer Draufsicht, Fig. 4 das Umlenkstück nach
Fig. 3 geschnitten längs der Line IV-IV der Fiq. 3 in einer Seitenansicht, Fig.
5 das Umlenkstück nach Fiq. 2 in nerspektivischer Darstellung und Fig. 6 einen Kugelschraubtrieb
gemäß der Erfindung in einer abgewandelten Ausführungsform und in einer schematischen
Seitenansicht.
-
Der in Fig. 1 dargestellte Kugelschraubtrieb weist eine Spindel 1
und einen diese umgebenden zylindrischen Mutterkörper 2 auf. Die Spindel 1 und der
Mutterkörper 2 tragen jeweils außen bzw. innen Gewindenuten 3, 4, die sich bei der
dargestellten viergängigen Ausführungsform zu vier schraubenförmigen Kugellaufkanälen
5 ergänzen, won denen jeder eine Schar von Kugeln 6 aufnimmt.
-
In dem Mutterkörper 2 sind über den Umfang gleichmäßig verteilt vier
axial verlaufende Kugel-Rückführkanäle 7 ausgebildet, von denen jeder einem Kugellaufkanal
5 zugeordnet ist. Die Verbindung zwischen jedem Kugel-Rückführkanal 7 und dem zugeordneten
Kugellaufkanal 5 erfolgt zu beiden Seiten des Mutterkörpers 2 über vier Kugelumlenkkanäle
8, die in Umlenkstücken in Gestalt von zwei gleichen Ringscheiben 9 angeordnet sind.
Die beiden Ringscheiben 9 sind, wie beispielsweise aus den Fig. 1, 2 zu ersehen,
jeweils mit einer Planfläche 10 auf eine Planfläche 11 des Mutterkörpers 2 aufgesetzt,
wobei in entsprechende Bohrungen in den Planflächen 11 des Mutterkörpers 2 eingreifende
axiale Stifte 12 der Ringscheiben 9 eine verdrehsichere Verbindung gewährleisten.
Die Befestigung der Ringscheiben 9 an dem Mutterkörper 2 erfolgt im übrigen durch
nicht weiter dargestellte Schraubenbolzen, die durch Bohrungen 13 (Fig. 3) der Ringscheiben
9 verlaufen und in entsprechende Gewindebohrungen in den Planflächen 11 des Mutterkörpers
2 eingeschraubt sind.
-
Jeder der Kugelumlenkkanäle 8 weist einenends bei 14 einen etwa tangential
zu dem zugeordneten Kugellaufkanal 5 verlaufenden, sich an den Kugellaufkanal 5
anschmiegenden ersten Teil auf, der anderenends in einen bogenförmig gekrümmten
zweiten Teil 15 übergeht, welcher sich an den zugeordneten Kugel-Rücklaufkanal 7
anschließt.
-
Jede der beiden identisch ausgeführten Ringscheiben 9 trägt im Bohrungsbereich
vier in die Bohrung rippenartig vorragende schraubenlinienförmig verlaufende Umlenkfinger
16 von im wesentlichen halbkreisförmiger Querschnittsoestalt,die unter Ausbildung
eines Gewindes über ihre gesamte Länge mit Spiel etwa bis zum Boden der gegenüberliegenden
Gewindenuten 3 der Spindel 1 ragen und die sich bis zu der äußeren Stirnseite 17
der jeweiligen Ringscheibe 9 erstrecken. Jeder Gewindenut 3 der viergängigen Spindel
1 ist in jeder Ringscheibe 9 ein solcher schraubenlinienförmig verlaufender Umlenkfinger
16 zugeordnet.
-
Auf der dem Mutterkörper 2 zugewandten Seiten endet jeder der Umlenkfinger
16 in einer anqeschärften Zunge 17, die mit Spiel etwa bis zum Grund der gegenüberliegenden
Gewindenut 3 der Spindel reicht und deren Brustfläche 18 den Teil 14 des zugeordneten
Kugelumlenkkanales 8 einseitig begrenzt. Die angeschärfte Zunge 17 leitet mit ihrer
schräg verlaufenden Brustfläche 18 die Kugeln 6 aus dem zugeordneten Kugellaufkanal
5 nach Art einer Schaufel im Bereiche einer der beiden Ringscheiben 9 heraus, während
im Bereiche der anderen Ringscheibe 9
die Kugeln 6 über diese Brustfläche
18 wieder sanft in den zugeordneten Kugellaufkanal 5 eingeleitet werden.
-
Wie insbesondere aus den Fig. 2, 5 zu entnehmen, ragt jeder Umlenkfinger
16 mit zumindest einem Teil seiner Zunge 17 axial über die benachbarte Planfläche
10 der Ringscheibe 9 vor. Entsprechend ist der Mutterkörper 2 bei 20 beidseitig
mit einer Anfasung der Bohrung versehen, die die mit ihren Zugen 17 axial vorragenden
Umlenkfinger 16 aufnimmt (vgl. Fig. 1, 2).
-
Auf diese Weise wird erreicht, daß in der insbesondere aus Fig. 1
ersichtlichen Weise im Bereiche der mit dem Mutterkörper 2 starr verbundenen Ringscheiben
9 das innerhalb des Mutterkörpers 2 über die Kugelscharen 6 gebildete Gewinde durch
die rippenartig vorstehenden, schraubenförmig gekrümmten Umlenkfinger 16 fortgesetzt
wird. Die Abmessungen der Umlenkfinger 16 sind dabei derart bemessen, daß im normalen
Betriebszustand entsprechend Fig. 1 zwischen den Umlenkfingern16 und den zugeordneten
Wänden der Gewindenuten 3 der Spindel 1 allseitiges Spiel vorhanden ist, so daß
keine Berührung zwischen den Umlenkfingern und der Spindel vorhanden ist, die zu
Verschleiß Anlaß geben könnte. Die gesamte axiale Schubkraft wird ausschließlich
über die Kugelscharen 6 von dem Mutterkörper 2 auf die Spindel 1 übertragen.
-
Im Falle eines Kugelverlustes oder eines Kugelbruches bleibt der Mutterkörper
2 über die Gewindegänge bildenden schraubenlinienförmig gekrümmten Umlenkfinger
16 mit der Spindel 1 formschlüssig gekuppelt mit dem Ergebnis, daß auch in dem Falle,
daß alle Kugeln
verlorgengehen, eine einwandfreie kraftaufnehmende
Verbindung zwischen dem Mutterkörper 2 und der Spindel 1 vorhanden ist.
-
Die Umlenkfinger 16 haben somit eine doppelte Aufgabe: Sie bilden
auf der dem Mutterkörper 2 zuge.-wandten Seite jeweils eine angeschärfte Zunge 17,
über deren geneigte Brustfläche die Kugeln 6 aus dem bzw. in den zugeordneten Kugellaufkanal
5 geleitet werden und sie bilden über ihre Länge Gewindegänge, die mit den zugeordneten
Gewindenuten 3 der Spindel 1 ein Sicherheitsgewinde ergeben.
-
Die axiale Länge dieses Sicherheitsgewindes ist durch die Dicke der
beiden Ringscheiben 9 bestimmt. Bei einem eingängen Kugellaufkanal 5 ist lediglich
ein Umlenkfinger 16 auf beiden Seiten des Mutterkörpers 2 vorhanden, der sich dann
zweckmäßigerweise über die Länge wenigstens eines Gewindenutganges der Spindel 1
erstreckt, d.h. die Spindel 1 zumindest einmal völlig umschließt.
-
Bei der dargestellten mehrgängigen (viergängigen) Ausbildung des Kugelschraubtriebs
überlappen sich die vier schraubenlinienförmig verlaufenden Umlenkfinger 16 jeder
Ringscheibe 9. Auch hier ist die Anordnung derart getroffen, daß die Spindel 1 von
diesen, den einzelnen Kugellaufkanälen 5 zugeordneten Umlenkfingern 16 gemeinsam
zumindest einmal vollständig umschlossen ist.
-
Die Ringscheiben 9 sind in der Regel aus Stahl hergestellt. Es sind
aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen diese Teile aus Kunststoff bestehen.
-
Während bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 der Mutterkörper
2 ein einfaches einstückiges hohlzylindrisches Teil ist, ist bei der in Fig. 5 schematisch
dargestellten abgewandelten Ausführungsform der Mutterkörper 2 in zwei hohlzylindrische
Teile 2a, b aufgeteilt. Die beiden Teile 2a, 2b sind in einem kleinen axialen Abstand
voneinander angeordnet und über eine zwischengelegte Ringscheibe 21 drehfest miteinander
verspannt. Auf diese Weise wird der Kugelschraubtrieb spielfrei; die beiden Teile
2a, 2b sind über die Kugelscharen 6 unter einer bestimmten axialen Vorspannung gegen
die Spindel 1 abgestützt.
-
Auf die beiden Teile 2a, 2b sind endseitig wieder die Ringscheiben
9 aufgesetzt, deren Aufbau im einzelnen bereits erläutert wurde.
-
- Leerseite -