DE9209280U1 - Ball screw drive - Google Patents

Description

GM-095/92-H0
Kuqelqewindetrieb. GM-095/92-H0
Ball screw drive.

Die Neuerung betrifft einen Kugelgewindetrieb mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The innovation concerns a ball screw drive with the features according to the generic term of claim 1.

Bei derartigen Kugelgeudndetrieben ist es erforderlich, daß möglichst die ganze tragfähige axiale Länge der einzelnen dort koaxial übereinander liegenden, axial teleskopähnlich zueinander verschraubbaren Kugelgewindemuttern nutzbar ist, um mit einer möglichst geringen Anzahl zueinander wirksam angeordneter, Kugelgeujindemuttern, um einen möglichst großen Weg pro Triebstufe, d.h. zwischen den einzelnen Kugelgewindemuttern, zu erzielen. Dabei soll sichergestellt sein, daß der neue Kugelgewindetrieb, insbesondere die einzelnen Kugelgeujindemuttern, einfach und wirtschaftlich, den jeweiligen Erfordernissen entsprechend, hergestellt und montiert werden können.With such ball screw drives, it is necessary that the entire load-bearing axial length of the individual ball screw nuts, which are coaxially arranged one above the other and can be screwed together in an axially telescopic manner, can be used in order to achieve the greatest possible path per drive stage, i.e. between the individual ball screw nuts, with the smallest possible number of ball screw nuts arranged effectively relative to one another. This should ensure that the new ball screw drive, in particular the individual ball screw nuts, can be manufactured and assembled simply and economically, in accordance with the respective requirements.

Bei den bekanntgewordenen derartigen Kugelgewindetrieben sind die dort erforderlichen Kugelrückführungen in entsprechenden Durchbrüchen im rohrförmigen Mantel der einzelnen Kugelgewindemutter eingesetzt. Bei den dort vielfach relativ dünnen Wandstärken der dort koaxial übereinander liegenden Kugelgewindemuttern, verlaufen die Rückseiten dieser Kugelrückführungen, in der Regel, auf einer Ebene mit der äußeren Umfangsmantel, oder sind zu dieser nur unwesentlich v/ersenkt angeordnet.In the known ball screw drives of this type, the required ball returns are inserted in corresponding openings in the tubular casing of the individual ball screw nuts. In the case of the often relatively thin wall thicknesses of the ball screw nuts, which are arranged coaxially one above the other, the backs of these ball returns are usually on the same level as the outer circumferential casing, or are arranged only slightly recessed relative to it.

Kugelgewindemuttern mit derart eingebauten Kugelrückführungen sind mit dem recht erheblichen Nachteil behaftet, daß die dort, bei den koaxial innen liegenden Kugelgewindemuttern, auf dem äußeren Umfangsmantel erforderlichen schraubengangförmigen Nuten, nur in dem axialen Umfangsmantelbereich einer Kugelgewindemutter angeordnet werden können, wo keine Kugelrückführungen, nach der oben beschriebenen Einbauart, vorgesehen sind, mit der Folge, daß diese bekannten Kugelgewindetriebe, zur Erzielung eines bestimmten Weges zwischen zwei Kugelgewindemuttern, unter Umständen, einzelne, axial relativ lange Kugelgewindemuttern benötigen, was u.U. zu einer nachteiligen Gesamtbaulänge führen kann.Ball screw nuts with ball returns installed in this way have the rather significant disadvantage that the screw-shaped grooves required on the outer circumferential surface of the coaxially internal ball screw nuts can only be arranged in the axial circumferential surface area of a ball screw nut where no ball returns are provided according to the installation type described above, with the result that these known ball screws may require individual, axially relatively long ball screws to achieve a certain path between two ball screw nuts, which can lead to a disadvantageous overall length.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelgewindetrieb mit mindestens zwei, koaxial übereinander liegenden, teleskopähnlich zueinander v/erschraubbaren, Kugelgewindemuttern zu schaffen, bei denen die geschilderten Nachteile der bekannten derartigen Kugelgeuiindetriebe beseitigt sind und bei dem die koaxial innen liegenden Kugelgewindemuttern, über ihre gesamte axiale äußere Umfangsmantelflache, mit den erforderlichen schraubengangförmigen Nuten v/ersehen werden können, ohne daß dadurch die dort notwendigerweiseeinzubauenden Kugelrückführungen beeinträchtigt oder hinderlich sind.The innovation is based on the task of creating a ball screw drive with at least two ball screw nuts that are coaxially arranged one above the other and can be screwed together in a telescopic manner, in which the described disadvantages of the known ball screw drives of this type are eliminated and in which the coaxially arranged ball screw nuts on the inside can be provided with the necessary screw-shaped grooves over their entire axial outer circumferential surface without this affecting or hindering the ball returns that must be installed there.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 gelöst und in den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Einzelheiten beansprucht.This object is achieved with the features in the characterizing part of claim 1 and further advantageous details are claimed in the subclaims.

Vorteilhaft bei diesem neuen Kugelgewindetrieb ist nicht nur der hier äußerst zweckmäßige Einbau von ansich bekannten, sogenannten innenliegenden, Kugelrückführungen, die dort in einer axial uerlaufenden Formnut, die dort in den inneren Umfangsmantel der jeweiligen Kugelgewindemutter eingelassen ist, funktionsbewährt angeordnet sind, und die es nunmehr ermöglichen, daß die die gesamte äußere Umfangsmantelflache der jeweiligen Kugelgewindemutter mit den erforderlichen schraubengangförmigen Nuten problemlos angeordnet werden können, sondern auch, daß dadurch eine relativ/ zweckmäßiges Verhältnis des Arbeitsweges je Triebstufe im Vergleich zur Gesamtlänge des Triebes und der jeweiligen Mutternlänge erzielt wird. Vorteilhaft ist ferner, daß dadurch auch die einzelnen Kugelgewindemuttern rationell und wirtschaftlich aus einem Stück hergestellt werden können.The advantage of this new ball screw drive is not only the extremely practical installation of known, so-called internal ball returns, which are functionally proven in an axially running groove, which is set into the inner circumferential surface of the respective ball screw nut, and which now make it possible for the entire outer circumferential surface of the respective ball screw nut to be arranged with the required screw-shaped grooves without any problems, but also that this achieves a relatively/practical ratio of the working path per drive stage in comparison to the total length of the drive and the respective nut length. Another advantage is that this also means that the individual ball screw nuts can be manufactured efficiently and economically from one piece.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigenAn example of the innovation is shown in the drawings and is explained in more detail below. They show

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch einen neuen Kugelgewindetrieb undFig. 1 is a longitudinal sectional view of a new ball screw drive and

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kugelgewindetrieb nach Fig. 1.Fig. 2 is a plan view of the ball screw drive according to Fig. 1.

Der, in den Fig. 1 und 2 dargestellte, Kugelgewindetrieb besteht im we-The ball screw shown in Fig. 1 and 2 consists essentially of

sentlichen aus einer, eine schraubengangförmige Nut 3a aufweisenden, Kugelgewindespindel 1, auf der koaxial eine erste Kugelgetuindemutter 2a angeordnet ist, die in einem axialen Teilbereich 12a ihrer inneren Umfangsmantelfläche 8a ebenfalls eine schraubengangförmige Nut 3a aufweist, wobei die beiden, die gleiche Steigung besitzenden, Nuten 3a sich zu einem, eine Anzahl von endlos umlaufenden, axial in beiden Richtungen tragenden, Kugeln Aa aufnehmenden schraubengangförmigen Kugellaufkanal 5a ergänzen und die Kugeln 4a sich im Kugellaufkanal 5a abwälzen. 7a bezeichnet eine Kugelrückführungseinheit, insbesondere mit mehreren Kugelrückführungen, die in einer, in der inneren Umfangsmantelflache 8a der Kugelgewindemutter 2a eingelassenen Formnut 9a, angeordnet ist und die Kugeln 4a nach je einem Umlauf wieder vom Ende eines Kugellaufkanals 5a in den Anfang desselben zurückführen.essentially from a ball screw spindle 1, which has a helical groove 3a, on which a first ball screw nut 2a is arranged coaxially, which also has a helical groove 3a in an axial partial area 12a of its inner circumferential surface 8a, whereby the two grooves 3a, which have the same pitch, complement each other to form a helical ball raceway channel 5a, which accommodates a number of endlessly rotating balls Aa that are axially supported in both directions, and the balls 4a roll in the ball raceway channel 5a. 7a designates a ball return unit, in particular with several ball returns, which is arranged in a shaped groove 9a let into the inner circumferential surface 8a of the ball screw nut 2a and which guides the balls 4a from the end of a ball raceway channel 5a to the beginning of the same after each revolution.

Die erste, koaxial innere, Kugelgewindemutter 2a ist auf ihrer äußeren Umfangsmantelflache 10a, mit einer, insbesondere über die gesamte axiale Länge v/erlaufenden, schraubengangförmigen Nut 3b versehen und damit spindelförmig ausgebildet.The first, coaxially inner, ball screw nut 2a is provided on its outer circumferential surface 10a with a screw-shaped groove 3b, which runs in particular over the entire axial length and is thus designed in a spindle shape.

Koaxial zur Kugelgewindemutter 2a ist dort eine zweite Kugelgewindemutter 2b vorgesehen, die in einem axialen Teilbereich 12b ihrer inneren Umfangsmantelfläche 8b ebenfalls eine schraubengangförmige Nut 3b aufweist, wobei die beiden, die gleiche Steigung besitzenden, Nuten 3b sich wieder zu einem, eine Anzahl won endlos umlaufenden, axial in beiden Richtungen tragenden, Kugeln 4b aufnehmenden schraubengangförmigen Kugellaufkanal 5b ergänzen, in dem sich die Kugeln 4b abwälzen. 7b zeigt wieder dort eine Kugelrückführungseinheit, insbesondere wieder mit mehreren Kugelrückführungen, die dort, wie bereits in der Kugelgewindemutter 2a, wieder in einer, in der inneren Umfangsmantelfläche 8b der Kugelgewindemutter 2b eingelassenen Formnut 9b angeordnet ist, die die Kugeln 4b nach je einem Umlauf vom Ende eines Kugellaufkanals 5b in den Anfang desselben zurückführen.Coaxial to the ball screw nut 2a, a second ball screw nut 2b is provided there, which also has a helical groove 3b in an axial section 12b of its inner circumferential surface 8b, whereby the two grooves 3b, which have the same pitch, again complement each other to form a helical ball raceway channel 5b, which accommodates a number of balls 4b that run continuously and are axially supported in both directions and in which the balls 4b roll. 7b again shows a ball return unit, in particular again with several ball returns, which, as in the ball screw nut 2a, is again arranged in a shaped groove 9b set into the inner circumferential surface 8b of the ball screw nut 2b, which guides the balls 4b from the end of a ball raceway channel 5b to the beginning of the same after each revolution.

Diese sogenannte zweite Kugelgewindemutter 2b ist auf ihrer äußeren Umfangsmantelfläche 10b, mit einer, insbesondere über die gesammte axiale Länge verlaufenden, schraubengangförmigen Nut 3c versehen und damit wie-This so-called second ball screw nut 2b is provided on its outer circumferential surface 10b with a screw-shaped groove 3c, which runs in particular over the entire axial length and thus again

der spindelförmig ausgebildet. Diese Nut 3c ist wieder steigungsgleich mit der Nut 3c in der dritten und dort koaxial äußeren Kugelgewindemutter 2c. 5c bezeichnet wieder den Kugellaufkanal, zu dem sich die beiden Nuten 3c ergänzen. 4c kennzeichnet Kugeln, die sich im Kugellaufkanal 5c abwälzen.which is spindle-shaped. This groove 3c again has the same pitch as the groove 3c in the third and coaxial outer ball screw nut 2c. 5c again designates the ball raceway, which the two grooves 3c complement. 4c designates balls that roll in the ball raceway 5c.

Auch in der äußeren, hier dritten, Kugelgeuiindemutter 2c, ist zweckmässigeru/eise dieselbe Kugelrückführungseinheit 7c in eine dort wieder in die innere Umfangsmantelflache 8c eingelassene Formnut 9c eingebaut, die auch hier wiederum mit einer oder mehreren Kugelrückführungen v/ersehen ist.In the outer, here third, ball screw nut 2c, the same ball return unit 7c is also conveniently installed in a shaped groove 9c which is again recessed into the inner circumferential surface 8c and which is also provided here with one or more ball returns.

Den jeweiligen Anwendungserfordernissen entsprechen, könnten weitere Kugelgewindemuttern, in der gezeigten und beschriebenen Weise, zu entsprechenden teleskopähnlich, in beiden axialen Richtungen, schraubbaren Triebstufen zusammenarbeiten. Dabei ist es den jeweiligen Anforderungen überlassen, in wie weit die schraubengangförmigen Nuten 3a, 3b, 3c,..3n, und den Kugelrückführungseinheiten 7a, 7b, 7c,..7n, in den einzelnen Triebstufen zueinander gleich, oder erforderlichenfalls verschiedene Abmessungen aufweisen.Depending on the application requirements, additional ball screw nuts could work together in the manner shown and described to form corresponding telescopic drive stages that can be screwed in both axial directions. It is up to the respective requirements to what extent the screw-shaped grooves 3a, 3b, 3c,..3n, and the ball return units 7a, 7b, 7c,..7n, in the individual drive stages have the same dimensions or, if necessary, different dimensions.

Es können erforderlichenfalls auch technisch nach einem völlig anderen Prinzip arbeitende KugelrückfUhrungen, oder Kugelrückführungseinheiten, mit dort zu mehreren angeordneten Kugelrückführungen, vorgesehen sein.If necessary, ball returns that work according to a completely different principle, or ball return units with several ball returns arranged there, can also be provided.

Es liegt hier auch im Rahmen der Neuerung, daß dieser Kugelgewindetrieb erforderlichenfalls auch mit sogenannten Kugelgewindesicherheitsmuttern, insbesondere mit den Merkmalen gemäß dem DE-GPI 91 11 642.4, und/oder mit die dort u.U. auftretenden Radialkräfte aufnehmenden, ein oder mehreren Radiallagern, insbesondere Nadellager, im Bereich der Kugelgewindemuttern 2a, 2b, 2c,..2n, in vorteilhafter Weise versehen werden kann.It is also within the scope of the innovation that this ball screw drive if necessary can also be advantageously provided with so-called ball screw safety nuts, in particular with the features according to DE-GPI 91 11 642.4, and/or with one or more radial bearings, in particular needle bearings, in the area of the ball screw nuts 2a, 2b, 2c,..2n, which absorb the radial forces that may occur there.

Claims (5)

SchutzansprücheProtection claims 1. Kugelgeiuindetrieb mit mindestens zwei, koaxial zueinander und zu einer Kugelgewindespindel (1) angeordneten Kugelgewindemuttern (2a, 2b,.. 2n), die teleskopähnlich zueinander und zur Kugelgewindespindel (1) uerschraubbar sind, daß die Kugelgeudndespindel (1) und die zu dieser koaxial benachbarten, ersten, Kugelgewindemutter (2a) mit schraubengangförmigen Nuten (3, 3a) gleicher Steigung v/ersehen sind, die sich zu einem, eine Anzahl &ugr;&ogr;&eegr; endlos umlaufenden, axial in beiden Richtungen tragenden Kugeln (4a) aufnehmenden schraubengangähnlichen Kugellaufkanal (5a) ergänzen, und die Kugeln sich im Kugellaufkanal (5a) abwälzen, wobei in der Kugelgeüjindemutter (2a) Kugelrückführungseinheiten (7a) eingesetzt sind, die die Kugeln (4a) nach je einem Umlauf wieder vom Ende eines Kugellaufkanals (5a) in den Anfang desselben zurückführen, und daß die, erste, Kugelgewindemutter (2a) auf der äußeren Umfangsmantelfläche (10a) und die dazu koaxial benachbarte, zu/eite, Kugelgewindemutter (2b) mit schraubengangförmigen Nuten (3b) gleicher Steigung versehen sind, die sich zu einem, eine Anzahl &ugr;&ogr;&eegr; endlos umlaufenden, axial in beiden Richtungen tragenden, Kugeln (4b) aufnehmenden Kugellaufkanal (5b) ergänzen, und die Kugeln (4b) sich im Kugellaufkanal (5b) abwälzen, wobei in der, zweiten, Kugelgewindemutter (2b) Kugelrückführungseinheiten (7b) eingesetzt sind, die die Kugeln (4b) nach je einem Umlauf wieder uom Ende eines Kugellaufkanals (5b) in den Anfang desselben zurückführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrückführungseinheit (7a, 7b,..7n) in einer, in die innere Umfangsmantelfläche (8a, 8b,..8n) eingelassenen, Formnut (9a, 9b,..9n) angeordnet ist.1. Ball screw drive with at least two ball screw nuts (2a, 2b,.. 2n) arranged coaxially to one another and to a ball screw spindle (1), which can be screwed out telescopically to one another and to the ball screw spindle (1), that the ball screw spindle (1) and the first ball screw nut (2a) coaxially adjacent to it are provided with helical grooves (3, 3a) of the same pitch, which extend to a number of &ugr;&ogr;&eegr; endlessly rotating, axially supporting balls (4a) in both directions complement each other in a screw-like ball race channel (5a), and the balls roll in the ball race channel (5a), ball return units (7a) being inserted into the ball screw nut (2a), which return the balls (4a) from the end of a ball race channel (5a) to the beginning thereof after each revolution, and that the first ball screw nut (2a) on the outer circumferential surface (10a) and the coaxially adjacent ball screw nut (2b) are provided with screw-shaped grooves (3b) of the same pitch, which extend to a number of &ugr;&ogr;&eegr; endlessly rotating ball raceway (5b) which supports balls (4b) axially in both directions, and the balls (4b) roll in the ball raceway (5b), ball return units (7b) being inserted in the second ball screw nut (2b), which return the balls (4b) after each revolution from the end of a ball raceway (5b) to the beginning of the same, characterized in that the ball return unit (7a, 7b,..7n) is arranged in a shaped groove (9a, 9b,..9n) let into the inner circumferential surface (8a, 8b,..8n). 2. Kugelkgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrückführungseinheit (7a, 7b,..7n) stabförmig und einstückig ausgebildet ist.2. Ball screw drive according to claim 1, characterized in that the ball return unit (7a, 7b,..7n) is rod-shaped and formed in one piece. 3. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubengangförmigen Nut (3a, 3b,..3n) in den Kugelgeudndemuttern (2a, 2b,..2n) nur in einem axialen Teilbereich (12a, 12b,..12n) ihrer inneren Umfangsmantelfläche (8a, 8b,..8n) angeordnet ist.3. Ball screw drive according to claim 1 and 2, characterized in that the screw-shaped groove (3a, 3b,..3n) in the ball screw nuts (2a, 2b,..2n) is arranged only in an axial partial area (12a, 12b,..12n) of its inner circumferential surface (8a, 8b,..8n). 4. Kugelgeiuindetrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelgewindemuttern (2a, 2b,..2n) als Sicherheitsmuttern, insbesondere mit den Merkmalen gemäß dem DE-GM 91 11 642.A, ausgebildet sind.4. Ball screw drive according to claims 1 to 3, characterized in that the ball screw nuts (2a, 2b,..2n) are designed as safety nuts, in particular with the features according to DE-GM 91 11 642.A. 5. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelgeuindemuttern (2a, 2b,..2n) mit einem, oder mehreren, Radialkräfte aufnehmenden, Radiallagern, insbesondere mit Nadellager, versehen sind.5. Ball screw drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ball screw nuts (2a, 2b,..2n) are provided with one or more radial bearings, in particular with needle bearings, which absorb radial forces.