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Die
Erfindung betrifft eine Kugelumlaufschrauben- oder -schneckenvorrichtung
mit einer Umlaufschrauben-Mutter und einem an deren Außenseite
angebrachten Rohr zum Zurückführen einer Vielzahl
von Kugeln, die sich umlaufend zwischen einer am Innenumfang der
Umlaufschrauben-Mutter vorgesehenen Wendelnut und einer am Außenumfang
einer Schraubenwelle vorgesehenen Wendelnut bewegen. Insbesondere
werden durch den Aufbau der Vorrichtung gemäß der Erfindung das durch das Aufprallen
der Kugeln am Rohr hervorgerufene Geräusch vermindert und die Herstellung
(der Vorrichtung), die Anbringung des Rohrs an der Umlauf-Mutter
und die Handhabung bzw. Formung des Rohrs vereinfacht.
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Es
ist bekannt, daß bei
einer Kugelumlaufschraubenvorrichtung dieser Art die im folgenden einfach
als Mutter bezeichnete Umlaufschraubenmutter und die Schraubenwelle
einer Kugelumlaufschraubenvorrichtung um die axiale Mittelachse
herum schrauben- oder wendelförmig
relativ zueinander bewegt werden, wobei zahlreiche Kugeln zu einer Umlaufbewegung
zwischen der Wendelnut im Innenumfang der Mutter und der Wendelnut
im Außenumfang
der Schraubenwelle gebracht werden. Da die beiden Enden der Wendelnut
der Mutter, in welcher die Kugeln abrollen, über ein getrenntes Rohr zum Zurückführen der
Kugeln miteinander verbunden sind, können die Kugeln vom einen Ende
des Rohrs abgenommen und vom anderen Ende der Wendelnut über das
Rohr zurückgeführt werden.
Im allgemeinen besteht das Rohr zum Zurückführen der Kugeln aus Metall;
im Betrieb der Vorrichtung findet somit eine starke Geräuschentwicklung
statt, wenn die Stahl-Kugeln miteinander kollidieren oder gegen
das Metall-Rohr anprallen, speziell in dem Bereich, in welchem die
Kugeln aufgenommen, d.h. in die Wendelnuten eingeführt werden.
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Bei
einer bisherigen, mit einem Rohr zum Zurückführen der Kugeln versehenen
Kugelumlaufschraubenvorrichtung ist gemäß den 5 und 6 eine
Einrichtung zum Verringern des von diesem Kugelrückführ-Rohr übertragenen Geräusches vorgesehen.
Auf die Innenfläche
eines Metallabschnitts 10a des Kugelrückführ-Rohrs 10 ist ein
reibungsarmer, nichtmetallischer Werkstoff 11 aufgetragen,
um das unmittelbare Aufprallen der Kugeln auf das Metall-Rohr zu
verhindern und das Abrollen der Kugeln 12 im Inneren des
Rohrs 10 zu begünstigen (vgl.
die offengelegte JP-Gebrauchsmusteranmeldung 107861/1990). Außerdem ist
(bereits) eine Pufferstruktur offenbart, bei der das Kugelrückführ-Rohr an
seiner Außenumfangsfläche mit
einem harzartigen Puffermaterial beschichtet ist (vgl. offengelegte JP-Gebrauchsmusteranmeldung
115660/1988).
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Die
Verwendung eines nichtmetallischen, reibungsarmen Werkstoffs oder
eines harzartigen Puffermaterials zum Beschichten des Kugelrückführ-Rohrs
ist bis zu einem gewissen Grad bezüglich der Minderung des durch
die abrollenden Kugeln verursachten Geräusches wirksam. Es ist jedoch
zu umständlich
und kostenaufwendig, eine gleichmäßige Beschichtung aus einem
solchen Werkstoff an Innen- oder Außenumfang(sfläche) des
Rohrs auszubilden. Gemäß der genannten
JP-Gebrauchsmusteranmeldung 107861/1990 ist oder wird der das Rohr
bildende Metallabschnitt längs
der Achslinie des Rohrs in zwei Hälften unterteilt; nach dem
Aufbringen des reibungsarmen Werkstoffs auf die Innenumfangsflächen der
Hälften
werden diese wieder zu einem Rohr zusammengesetzt und in die in
der Mutter vorgesehenen Bohrungen eingesetzt und darin fixiert.
Da das Rohr in zwei Hälften
unterteilt ist, ist seine Festigkeit insgesamt verringert, und das
Zusammensetzen der Kugelumlaufschraubenvorrichtung wird kompliziert. Außerdem kann
sich das Metall-Rohr in dem Bereich, in welchem die beiden Hälften miteinander
vereinigt sind, leicht verschieben, wodurch die Gefahr für eine Geräuschentwicklung
erhöht
wird.
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"Aus der
DE 3716613 C2 ist es bekannt,
bei einem Kugelumlaufspindeltrieb eine in die Nut in der Mutter
eingesetzte Ablenkeinrichtung zum Zwecke der Reduzierung der Geräuschentwicklung
aus synthetischem Harz zu fertigen."
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Aufgabe
der Erfindung ist damit die Schaffung einer Kugelumlaufschraubenvorrichtung,
deren Kugelrückführ-Rohr
weniger stark zu einer Geräuschentwicklung
neigt und die einfach herstellbar ist.
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Im
Zuge dieser Aufgabe bezweckt die Erfindung auch die Schaffung einer
Kugelumlaufschraubenvorrichtung, deren Kugelrückführ-Rohr; auch wenn es zur Vereinfachung
des Biegevorgangs in zwei Hälften
unterteilt ist, einfach wieder zu einem Rohr zusammengesetzt werden
kann, im zusammengesetzten Zustand seine Festigkeit beizubehalten
vermag und mit weniger Geräusch
und Schwingung behaftet ist.
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Die
obige Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten
Merkmale gelöst.
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Gegenstand
der Erfindung ist eine Kugelumlaufschraubenvorrichtung, umfassend
eine an ihrer Außenumfangsfläche mit
einer Wendelnut versehene Kugelumlaufschrauben-Welle, eine die Schrauben-Welle aufnehmende
Kugelumlaufschrauben-Mutter, die an bzw. in ihrer Innenumfangsfläche mit
einer Wendelnut versehen ist und zwei Bohrungen aufweist, welche
in die Wendelnut münden
und sich zur Außenseite
der Mutter erstrecken und ein (eingesetztes) Rohr aufnehmen, sowie
ein Kugelrückführ-Rohr,
das an seiner Außenumfangsfläche mit
einem thermisch schrumpfbaren oder wärmeschrumpffähigen Harz
beschichtet ist und dessen beide Enden in die jeweiligen, in der
Mutter vorgesehenen Bohrungen eingesetzt sind, wobei die Wendelnuten
einen Durchgang für
das Abrollen zahlreicher Kugeln bilden, die sich im Durchgang und
im Rohr rotie rend bewegen und darin umlaufen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
das Kugelrückführ-Rohr
der Kugelumlaufschraubenvorrichtung ein Metall-Rohr, das längs seiner
Achslinie in zwei Hälften
unterteilt ist, und ein wärmeschrumpffähiges Harz,
mit dem die Außenumfangsfläche des
Metall-Rohrs beschichtet ist, um letzteres einheitlich zusammenzuhalten.
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Das
Kugelrückführ-Rohr
gemäß der Erfindung
kann dadurch erhalten werden, daß ein Metall-Rohr mit einem
wärmeschrumpfbaren Harz-Schlauch,
der einen geringfügig
größeren. Durchmesser
als das Metall-Rohr aufweist, überzogen
und sodann die Anordnung erwärmt
wird, so daß das
Harz schrumpft und sich unter Bedeckung der gesamten Außenfläche des
Metall-Rohrs fest an dieses anlegt. Wenn die Kugelumlaufschraubenvorrichtung
durch Einsetzen des Kugelrückführ-Rohrs
in die entsprechenden für
die Aufnahme des Rohrs dienenden Bohrungen der Mutter zusammengesetzt
ist, können
Geräusch
und Schwingung, die durch die mit hoher Geschwindigkeit abrollenden
und gegen das Rohr aufprallenden Kugeln hervorgerufen werden, von
dem Harz absorbiert werden, wodurch Geräuschentwicklung usw. beträchtlich
herabgesetzt werden. Durch Zusammenfügen der beiden geteilten Hälften zu
einem einstückigen
Metall-Rohr und Überziehen
der gesamten Außenfläche des
Rohrs mit einem wärmeschrumpffähigen Harz
sowie Erwärmen der
Anordnung kann das Metall-Rohr einfach zu einem einstückigen Element
zusammengesetzt werden. Da die geteilten Hälften des Metall-Rohrs ursprünglich nicht
rohrförmig
sind, können
das Formpressen und Biegen des Rohrs zum Krümmen desselben von seinem Ende,
an welchem die Kugeln aufgenommen werden, zum anderen Ende, an welchem
die Kugeln zugeführt
werden, genau und einfach durchgeführt werden.
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Im
folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer Kugelumlaufschrauben-Mutter einer Kugelumlaufschraubenvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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2A eine
Vorderansicht eines (zwei geteilten Kugelrückführ-Rohrs der Kugelumlaufschraubenvorrichtung
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung,
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2B eine
Teilseitenansicht des geteilten Kugelrückführ-Rohrs nach 2A,
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3 eine
teilweise weggeschnittene Seitenansicht zur Darstellung einer Abwandlung
des geteilten Kugelrückführ-Rohrs
gemäß der Erfindung,
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4 eine
Draufsicht auf eine Kugelumlaufschraubenvorrichtung gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung, von der Seite des Elements zum Andrücken des
Rohrs her gesehen,
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5 einen
lotrechten Schnitt zur Darstellung des Kugelrückführ-Rohrs gemäß dem Stand
der Technik und
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6 einen
in vergrößertem Maßstab gehaltenen
Schnitt längs
der Linie V-V in 5.
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Die 5 und 6 sind
eingangs bereits erläutert
worden.
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In 1 ist
eine Kugelumlaufschrauben-Mutter dargestellt, an der ein Kugelrückführ-Rohr
angebracht ist. Bei dieser Ausführungsform
ist ein Abschnitt des Außenumfangs
der Mutter zur Festlegung einer ebenen Fläche ausgeschnitten. Ein U-förmiges Rohr 2 zum
Rückführen bzw.
Umlaufenlassen der Kugeln ist im wesentlichen in diagonaler Anordnung
auf der ausgeschnittenen Fläche 1a angeordnet.
Die beiden Enden 2a, 2b des Kugelrückführ-Rohrs 2 sind
in Bohrungen 3, 4, die in der ausgeschnittenen
Fläche 1a der
Mutter 1 ausgebildet sind, so eingesetzt, daß die Innenbohrung
des Rohrs mit einer an bzw. in der Innenumfangsfläche der
Mutter 1 vorgesehenen Wendelnut in Verbindung steht. An
den beiden Enden des Rohrs 2 ist jeweils eine Lippe 5 zum
Ab- oder Aufnehmen der Kugeln angeformt. Das in 1 dargestellte
Rohr 2 ist in der Weise hergestellt, daß ein Metall-Rohr 6 vollständig mit einem
Rohr oder Schlauch 7 aus einem wärmeschrumpffähigen Harz überzogen
und das auf diese Weise zusammengesetzte Rohr erwärmt worden
ist. Aufgrund der Erwärmung
legt sich der Harz-Schlauch 7 fest an das Metall-Rohr 6 an.
Das Kugelrückführ-Rohr 2 mit
dieser Ausgestaltung wird in die Bohrungen 3, 4 in
der Mutter 1 eingesetzt und dann mit Hilfe eines Füllmaterials 8,
z.B. eines Metallbindemittels oder Gießharzes, eingebettet, um ein Freiliegen
(nach außen
hin) des auf der ausgeschnittenen Fläche 1a der Mutter 1 angeordneten
Rohrs 2 zu verhindern. Wahlweise kann das Rohr unter Verwendung
eines Rohrbefestigungs- oder -fixierelements festgelegt werden.
Der an der Außenumfangsfläche des
Metall-Rohrs angeordnete Harz-Schlauch 7 absorbiert unter
Verringerung einer Geräuscherzeugung
die Schwingung, die beim Abrollen von nicht dargestellten Kugeln
im Inneren des Rohrs 2 entsteht. Ein thermisch oder wärmeschrumpffähiger Harz-Schlauch
eines Durchmessers, der geringfügig größer ist
als der des Metall-Rohrs 6,
kann auf eine Anzahl von Metall-Rohren 6 aufgezogen und
erwärmt
werden, um eine feste Verbindung des Harz-Schlauches mit dem Metall-Rohr
zu erreichen.
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Bei
der in 4 dargestellten Ausführungsform sind zwei Kugelrückführ-Rohre 2, 18 auf
der flach oder plan ausgeschnittenen Fläche 1a im Außenumfang
der Kugelumlaufschrauben-Mutter 1 angeordnet. Diese Rohre 2, 18 werden
durch ein für diesen
Zweck vorgesehenes Element 14 an die ausgeschnittene Fläche 1a angedrückt und
durch Ankerschrauben 15 in ihrer Lage festgehalten. Die
beiden Rohre 2, 18 stehen jeweils mit einem Durchgang
in Verbindung, in welchem sich die Kugeln rotierend bewegen und
der zwischen der Wendelnut im Innenumfang der Mutter 1 und
einer Wendelnut 17 im Außenumfang der Schrauben-Welle 16 gebildet
ist.
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Die 2A und 2B sind
Teil-Vorder- bzw. -Seitenansichten eines (ursprünglich) geteilten Kugelrückführ-Rohrs 9 gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform
kann das das Rohr 9 bildende U-förmige (U-förmig gebogene) Metall-Rohr
längs seiner
axialen Mittellinie oder Achsmittellinie in zwei Hälften unterteilt sein.
Die beiden Hälften 13a, 13b werden
wieder zusammengesetzt und dann mit einem wärmeschrumpffähigen Harz-Schlauch 7 überzogen.
Die gesamte Anordnung wird sodann erwärmt, um den Harz-Schlauch 7 schrumpfen
zu lassen, so daß er
die beiden Hälften 13a, 13b des
Metall-Rohrs als einstückiges
Element zusammenzuhalten vermag. Bei der Montage wird das Kugelrückführ-Rohr
in die für
diesen Zweck in der Mutter vorgesehenen Bohrungen eingesetzt, und
die gesamte Außenfläche wird
mit einem Füllmaterial
belegt. Wahlweise kann ein Andruckelement o.dgl. für das Rohr
benutzt werden, um das Rohr auf die in Verbindung mit der Ausführungsform
nach 4 beschriebene Weise an der Kugelumlaufschrauben-Mutter
festzulegen.
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Die
Richtung der Unterteilung des Metall-Rohrs 13 in zwei Hälften ist
nicht auf die Vertikalrichtung gemäß den 2A und 2B beschränkt, vielmehr
kann das Rohr gemäß 3 auch
längs seiner
Achse in der Horizontalrichtung geteilt sein.
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Wie
vorstehend erläutert,
wird durch das Überziehen
des Außenumfangs
des aus Metall bestehenden Kugelrückführ-Rohrs mit einem Harz die Ausbreitung
bzw. Übertragung
von Stoß,
Schwingung oder Geräusch
verhindert, welche durch die mit hoher Geschwindigkeit im Rohr abrollenden
Kugeln oder durch das Aufprallen der Kugeln auf das Metall-Rohr
hervorgerufen werden, weil der am Rohr-Außenumfang
vorgesehene Harz-Schlauch bzw. -Überzug
Stoß,
Schwingung bzw. Geräusch
absorbiert. Die Anbringung von Harz am Außenumfang des Metall-Rohrs
ist einfach möglich,
weil es ausreicht, den wärmeschrumpffähigen Harz-Schlauch über das
Metall-Rohr aufzuziehen.
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Im
Fall eines geteilten Rohrs z.B. gemäß den 2A und 2B ist
die Ausgestaltung nicht nur deshalb wirksam, weil Schwingung und
Geräusch einfach
vom Harzmaterial absorbiert werden kann, sondern auch deshalb, weil
sich Fertigung und Montage des Kugelrückführ-Rohrs sehr einfach und leicht gestalten,
ohne daß die
Festigkeit des Rohrs beeinträchtigt
wird. Im allgemeinen ist es schwierig, ein Metall-Rohr unter genauer
Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Innendurchmessers
desselben U-förmig
zu biegen. Wenn jedoch das Rohr längs der Achslinie in zwei Hälften geteilt
ist oder wird, kann das Rohr durch Verwendung eines Metallblechs
und gleichzeitiges Formpressen des Metallblechs und Krümmen desselben
zu einer Halbkreisform zwecks Ausbildung der Innenbohrung des Rohrs
mit hoher Genauigkeit zweckmäßig gefertigt
werden. Beim geteilten Rohr gemäß der Erfindung
werden ferner die geteilten Hälften
zu einem Rohr zusammengesetzt, durch einen wärmeschrumpffähigen Harz- Schlauch vorläufig zusammengehalten
und sodann erwärmt, um
die Teile zu einem einheitlichen Element zusammenzusetzen; hierdurch
wird im Vergleich zum bisherigen geteilten Rohr eine erhöhte Festigkeit
erzielt. Die Rationalität
der Anbringung des Rohrs an der Kugelumlaufschrauben-Mutter kann
ebenfalls verbessert sein. Darüber
hinaus ist die Erfindung insofern vorteilhaft, als der den Außenumfang
des Rohrs bedeckende Harz-Schlauch
die Innenfläche
des Metall-Rohrs vor örtlichen
Beulen oder Kratzern, die durch das von außen her erfolgende Aufprallen
anderer Objekte verursacht werden, schützt und seine Korrosion verhindert;
hierdurch wird eine Kugelumlaufschraubenvorrichtung mit einem einfach
zu handhabenden Kugelrückführ-Rohr
zur Verfügung
gestellt.