DE4115756A1 - Waelzschraubtrieb - Google Patents
WaelzschraubtriebInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
- F16H25/2247—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with rollers
- F16H25/2252—Planetary rollers between nut and screw
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wälzschraubtrieb mit einer
Gewindespindel, die mindestens einen Gewindegang aufweist,
mit einem zur Gewindespindel koaxialen Mutternkörper, der
in seiner Bohrung mit einer Vielzahl von parallelen
Ringnuten und Erhebungen versehen ist, und mit Rollen, die
im Ringraum zwischen der Spindel und der Bohrung
umfangsverteilt angeordnet sind und die zu den Ringnuten
und Erhebungen der Bohrung des Mutternkörpers in Eingriff
befindliche und gleiche Abstände wie diese aufweisende
Ringnuten und Erhebungen besitzen, wobei die Rollen mit
ihren Ringnuten und Erhebungen mit dem Gewinde der Spindel
in Eingriff sind.
Ein derartiger Wälzschraubtrieb ergibt sich aus der DE 27 21 977 C2.
Danach ist vorgesehen, die Gewindespindel
mehrgängig auszugestalten und je Gewindegang eine Rolle
vorzusehen. Zu allen Ausführungsbeispielen sind sechs
Rollen und damit ein sechsgängiges Gewinde beschrieben.
Die Herstellung von mehrgängigen Gewinden ist
fertigungstechnisch schwierig. Die kleinen Profile lassen
sich nur mit größerem Aufwand fertigen, weil eine
Abnutzung der Werkzeuge sich in erheblichem Maße auf die
Qualität der Gewindeform auswirkt. Darüberhinaus ist bei
solchen Gewinden der Kern der Gewindespindel im
Querschnitt gesehen im wesentlichen unrund, so daß die
gewünschte Abdichtung nicht in zufriedenstellendem Maße
erreicht werden kann. Darüberhinaus wirken sich
Teilungsfehler (Profilverzerrungen) und das Vorhandensein
mehrerer Wälzkreise auf die Qualität der Führung aus.
Andererseits haben kleinere Gewindeprofile den Vorteil der
höheren Tragfähigkeit in der Summe.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wälzschraubtrieb
vorzuschlagen, bei dem die Spindel mit einer größeren
Präzision hinsichtlich des Gewindes herstellbar ist, wobei
jedoch Tragfähigkeit und Steifigkeit der bekannten
Ausführungen mit einem mehrgängigen Gewinde versehenen
Spindel weitestgehend erreicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Steigung des Gewindeganges bzw. der Gewindegänge der
Gewindespindel ein ganzzahliges Vielfaches der
Mittenabstände der Ringnuten von Mutternkörper und Rollen
beträgt und daß die je Gewindegang vorhandene Anzahl von
Rollen diesem Vielfachen entspricht.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die
Gewindegangzahl der Gewindespindel möglichst klein
gehalten werden kann. Eine eingängige Spindel hat nämlich
beispielsweise bei unveränderter Steigung ein größeres
Gewindeprofil als eine mehrgängige Gewindespindel. Große
Profile gestatten jedoch formstabilere Werkzeuge, so daß
zum Beispiel eine Herstellung des Gewindeprofiles im
harten Zustand der Spindel durch Wirbeln erzeugt werden
kann. Aus dem größeren Profil resultieren auch größere
Standzeiten für die Werkzeuge.
Ein besonders günstiges Verhältnis ergibt sich dann, wenn
daß Vielfache im Bereich von 3 bis 6 liegt. Dabei wird
erreicht, daß trotzdem die Tragfähigkeit, die sich
aufgrund eines Profiles mit mehreren Gängen und kleinen
Gewindeprofilen ergibt, weitgehend beibehalten wird. Die
Herstellung der kleinen und fertigungstechnisch
anspruchsvolleren Profile von Mutter und Rolle kann
äußerst exakt und wirtschaftlich unter Zuhilfsnahme
beispielsweise einer Diamantrolle erfolgen. Insbesondere
ermöglicht die Erfindung eine preiswerte leichte Baureihe
für kleinere Spindeldurchmesser (bis ca. 20 mm
Wälzkreisdurchmesser).
Ein weiterer Vorteil, der mit der geringen Anzahl von
Gewindegängen der Spindel einhergeht, ist, daß die
Abdichtung bzw. das Abstreifen auf der Gewindespindel zur
Abdichtung der Wälzmutter erheblich vereinfacht und
verbessert wird. Der Kern der Gewindespindel tendiert, je
geringer die Anzahl der Gewindegänge ist, im Querschnitt
zur Zylinderform und gestattet daher die Verbesserung der
Abdichtung. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich,
wenn das Vielfache 3 bis 6 bei einem eingängigen Gewinde
der Gewindespindel beträgt.
Ferner ist vorgesehen, daß die Anzahl der Rollen,
unabhängig, ob ein ein- oder mehrgängiges Gewinde gewählt
wird, bevorzugt 3 bis 6 betragen soll.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Mutternkörper und/oder die Rollen zwei axiale
Abschnitte aufweisen, die jeweils die Ringnuten aufweisen
und das bei einem der beiden Bauteile - Mutternkörper oder
Rollen - die Ringnuten eines Abschnittes zu denen des
anderen Abschnittes um ein Maß versetzt sind, das von
einem ganzzahligen Vielfachen des Mittenabstandes zweier
benachbarter Ringnuten abweicht.
Hierdurch läßt sich eine Vorspannung erzielen. Dabei kann
vorgesehen werden, den Versatz entsprechend den aus der
gewünschten Vorspannung resultierenden Verformungsweg der
Rollen entsprechend zu bemessen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 eine typische Einbausituation für einen
erfindungsgemäßen Wälzschraubtrieb,
Fig. 2 einen Längsschnitt nur durch die Wälzmutter,
der sich auf der Spindel befindet,
Fig. 3 einen Querschnitt zu Fig. 2 und
Fig. 4 als Detail im vergrößerten Maßstab der
gegenseitige Eingriff von Spindelgewinde und
Rollen sowie Mutternprofil.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Wälzschraubtrieb
umfaßt die Gewindespindel 1, die in einem Festlager 2 und
einem Loslager 3 an ihren Enden gehalten ist. Zum
Festlager 2 hin ist die Gewindespindel 1 mit einem
Antriebszapfen 4 versehen, über den die Gewindespindel 1
um die Drehachse X-X durch einen nicht dargestellten
Antrieb in Drehbewegung versetzbar ist. Auf der
Gewindespindel 1 ist der Mutternkörper 4 verstellbar. Der
Mutternkörper 4 ist an einem Tisch 6 befestigt, welcher
beispielsweise in Führungen, die sich parallel zur
Drehachse X-X der Gewindespindel 1 erstrecken, geführt
gehalten ist. Bei Antrieb der Gewindespindel 1 nimmt der
Mutternkörper 5 den Tisch 6 mit und verstellt diesen
entlang der Führungen.
Aus den Fig. 2 und 3 ist die Ausbildung des
Wälzschraubtriebs, insbesondere der Wälzschraubmutter im
Detail erkennbar. Der Mutternkörper 5 besitzt eine axiale
Bohrung 9. Das Gewinde der Gewindespindel 1 ist mit 7
bezeichnet. Zwischen der Außenfläche der Gewindespindel 1
und der Bohrung 9 des Mutternkörpers 5 sind
umfangsverteilt Rollen 8 angeordnet.
Die Rollen 8 weisen an ihren Enden konische Flächen 10
auf. Mit diesen konischen Flächen 10 sind die Rollen 8
gegen Herausfallen an konischen Führungsflächen 12 von
seitlich in Eindrehungen 13 des Mutternkörpers 5
eingesetzte Führungsringe 11 gehalten. Die Führungsringe
11 dienen gleichzeitig als Abstreifringe. Sie liegen
entsprechend eng auf der Außenfläche der Gewindespindel 1
an.
Es ist ferner erkennbar, daß die Rollen 8 mittig einen im
Durchmesser abgesetzten Zahnabschnitt 14 umfassen, dessen
Zähne mit entsprechenden Zähnen eines verzahnten
Ringabschnittes 15 des Mutternkörpers 5 in Eingriff sind.
Die Verzahnungen 14, 15 dienen dazu, die Rollen 8, die auf
dem Umfang der Bohrung 9 des Mutternkörpers 5 angeordnet
sind, in einem bestimmten Umfangsabstand zueinander zu
synchronisieren. Beim Abwälzen der Rollen 8 zwischen
Bohrung 9 und Gewindespindel 1 stehen die Zähne des
verzahnten Abschnittes 15 der Bohrung 9 radial nach innen
über die Höhe des Profiles der dazu seitlich befindlichen
profilierten Abschnitte 8, 10, 19 hervor. Die
Durchmesserreduzierung des verzahnten Abschnittes 14
gegenüber der profilierten seitlichen Abschnitte 18, 19
der Rollen 8 ist so bemessen, daß kein Kontakt zum Gewinde
7 der Gewindespindel 1 entstehen kann. Seitliche und
konische Übergangsflächen 16, 17 der beiden Zahnabschnitte
14, 15 erleichtern bei der Montage eine axiale Ausrichtung
der Rollen 8 dem Mutternkörper 5 gegenüber.
Die Rollen 8 sind, wie insbesondere aus Fig. 3
hervorgeht, mit umlaufenden Ringnuten 22, die durch
Erhebungen 23 voneinander getrennt sind, versehen. Der
Mittenabstand zweier benachbarter Ringnuten 21 und damit
deren Teilung ist mit M bezeichnet. Ferner ist aus Fig. 3
der Gewindegang der eingängigen Gewindespindel 1
erkenntlich. Dieser ist mit 20 bezeichnet. Die Steigung
des Gewindeganges 20 ist mit S gekennzeichnet. Die
Ringnut, die zwischen den beiden Windungen des
Gewindeganges 20 gebildet sind, trägt das Positionszeichen
21. Es ist erkennbar, daß die Größe der Steigung S dem
Dreifachen des Mittenabstandes der ringförmig umlaufenden
und parallel zueinander angeordneten Ringnuten 22 der
Rollen 8 entspricht. Entsprechend der Lehre der Erfindung
ergibt sich damit die Anzahl der Rollen 8, die mit dem
Gewindegang 20 in Eingriff sein sollen, mit S : M = 3.
Entsprechend sind auf dem Umfang der Gewindespindel 1 dem
Gewindegang 20 drei Rollen 8 verteilt zugeordnet. Das
Profil der Ringnuten 22 und Erhebungen 23 der Rollen 8 ist
also erheblich feiner als das des Gewindeganges 20. Es ist
beim Ausführungsbeispiel nur jede dritte Ringnut 22 einer
Rolle 8 mit dem Profil des Gewindeganges 20 des Gewindes 7
der Gewindespindel 1 in Eingriff.
Die Ringnuten 22 und Erhebungen 23 der Rollen 8 sind
jedoch sämtlich in Eingriff mit entsprechenden Ringnuten
24 und Erhebungen 25 in der Bohrung 9 des Mutternkörpers.
Die erforderliche Tragfestigkeit wird also durch die
Anzahl der je Gewindegang 20 vorgesehenen Rollen 8
bezüglich der Tragverhältnisse zwischen den Rollen 8 und
der Gewindespindel 1 und durch die Anzahl der Eingriffe
der erheblich kleineren Profile bezüglich des Eingriffes
zwischen Mutternkörper und Rollen 8 gewährleistet.
Ferner begünstigt die Unterteilung der Rollen 8 und der
entsprechend mit Ringnuten profilierten Flächen der
Bohrung 9 des Mutternkörpers 5 und die Ausbildung als
parallele Ringnuten die Möglichkeit, eine Vorspannung mit
nur einem Mutternkörper zu erzielen. Dabei kann dies so
erreicht werden, daß der Abstand zweier beliebiger
Ringnuten 24 des Mutternkörpers 5 von denen jeweils eine
sich im Ringnutenabschnitt 18 und die andere im
Ringnutenabschnitt 19 befindet, zueinander von der
normalen Teilung abweicht. Der Abstand ist also
unterschiedlich vom ganzzahligen Vielfachen der
Mittenabstände M der Ringnuten 24 des Mutternkörpers.
Hieraus resultiert eine entsprechende Vorspannung der
Rollen 8.
Bezugszeichenliste
1 Gewindespindel
2 Festlager
3 Loslager
4 Antriebszapfen
5 Mutternkörper
6 Tisch
7 Gewinde der Spindel
8 Rollen
9 Bohrung des Mutternkörpers
10 konische Fläche
11 Führungsring
12 konische Führungsfläche
13 Eindrehung im Mutternkörper
14 Zahnabschnitt der Rollen
15 Zahnabschnitt des Mutternkörpers
16, 17 konische Übergangsflächen
18, 19 Ringnutabschnitte
20 Gewindegang der Spindel
21 Spiralnut der Spindel
22 Ringnut der Rolle
23 Erhebung der Rolle
24 Ringnut des Mutternkörpers
25 Erhebung des Mutternkörpers
S Steigung
N Vielfaches
M Mittenabstände
2 Festlager
3 Loslager
4 Antriebszapfen
5 Mutternkörper
6 Tisch
7 Gewinde der Spindel
8 Rollen
9 Bohrung des Mutternkörpers
10 konische Fläche
11 Führungsring
12 konische Führungsfläche
13 Eindrehung im Mutternkörper
14 Zahnabschnitt der Rollen
15 Zahnabschnitt des Mutternkörpers
16, 17 konische Übergangsflächen
18, 19 Ringnutabschnitte
20 Gewindegang der Spindel
21 Spiralnut der Spindel
22 Ringnut der Rolle
23 Erhebung der Rolle
24 Ringnut des Mutternkörpers
25 Erhebung des Mutternkörpers
S Steigung
N Vielfaches
M Mittenabstände
Claims (5)
1. Wälzschraubtrieb mit einer Gewindespindel, die minde
stens einen Gewindegang aufweist, mit einem zur Gewin
despindel koaxialen Mutternkörper, der in seiner Boh
rung mit einer Vielzahl von parallelen Ringnuten und
Erhebungen versehen ist, und mit Rollen, die im Ring
raum zwischen der Spindel und der Bohrung umfangsver
teilt angeordnet sind und die zu den Ringnuten und
Erhebungen der Bohrung des Mutternkörpers in Eingriff
befindliche und gleiche Abstände wie diese aufweisende
Ringnuten und Erhebungen besitzen, wobei die Rollen
mit ihren Ringnuten und Erhebungen mit dem Gewinde der
Spindel in Eingriff sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steigung (S) des Gewindeganges (20) bzw. der
Gewindegänge der Gewindespindel (1) ein ganzzahliges
Vielfaches der Mittenabstände (M) der Ringnuten (22,
24) von Mutternkörper (5) und Rollen (8) beträgt und
daß die je Gewindegang (20) vorhandene Anzahl, von
Rollen (8) diesem Vielfachen (N) entspricht.
2. Wälzschraubtrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Vielfache (N) 3 bis 6 bei einem eingängigen
Gewinde der Gewindespindel (1) beträgt.
3. Wälzschraubtrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der Rollen insgesamt zwischen 3 bis 6
liegt.
4. Wälzschraubtrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mutternkörper (5) und/oder die Rollen (8) zwei
axiale Abschnitte (18, 15) aufweisen, die jeweils die
Ringnuten (22, 24) aufweisen und das bei einem der
beiden Bauteile - Mutternkörper (5) oder Rollen (8) -
die Ringnuten (24) eines Abschnittes (18) zu denen des
anderen Abschnittes (19) um ein Maß versetzt sind, das
von einem ganzzahligen Vielfachen des Mittenabstandes
(M) zweier benachbarter Ringnuten (24) abweicht.
5. Wälzschraubtrieb nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Versatz dem aus der gewünschten Vorspannung
resultierenden Verformungsweg der Rollen (8) ent
spricht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4115756A DE4115756A1 (de) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | Waelzschraubtrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4115756A DE4115756A1 (de) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | Waelzschraubtrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4115756A1 true DE4115756A1 (de) | 1992-11-19 |
Family
ID=6431653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4115756A Ceased DE4115756A1 (de) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | Waelzschraubtrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4115756A1 (de) |
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- 1991-05-15 DE DE4115756A patent/DE4115756A1/de not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: INA WAELZLAGER SCHAEFFLER OHG, 91074 HERZOGENAURAC |
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8131 | Rejection |