DE102007053983A1

DE102007053983A1 - Kugelgewindetrieb sowie Trennelement für einen Kugelgewindetrieb

Info

Publication number: DE102007053983A1
Application number: DE200710053983
Authority: DE
Inventors: Ralf Mayer; Jürgen OSTERLÄNGER
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2009-05-14

Abstract

Kugelgewindetrieb, umfassend eine Gewindespindel und eine Gewindemutter, die auf der Gewindespindel über dazwischen angeordnete Kugeln läuft, sowie eine Umlenkung zum Zurücksetzen der Kugeln, wobei zwischen zwei Kugeln ein Trennelement vorgesehen ist, umfassend eine Basis sowie an beiden Seiten der Basis vorspringende, in axialer Richtung federelastische Federabschnitte, die gegen die angrenzenden Kugeln wirken, wobei an der Basis (7) wenigstens ein radial vorspringender Führungssteg (10) vorgesehen ist, der im Spalt (15) zwischen der Gewindespindel (2) und der Gewindemutter (3) oder einer spindel- oder mutternseitig ausgebildeten Führungsnut sowie in einer in der Umlenkung (4) ausgebildeten Führungsnut (21) während des Umlaufs geführt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb umfassend eine Gewindespindel und eine Gewindemutter, die auf der Gewindespindel über dazwischen angeordnete Kugeln läuft, sowie eine Umlenkung zum Zurücksetzen der Kugeln, wobei zwischen zwei Kugeln ein Trennelement vorgesehen ist, umfassend eine Basis sowie an beiden Seiten der Basis vorspringende, in axialer Richtung federelastische Federabschnitte, die gegen die angrenzenden Kugeln wirken.
Hintergrund der Erfindung
Ein solcher Kugelgewindetrieb ist beispielsweise aus DE 103 15 219 A1 bekannt. Das dortige Trennelement weist beidseits kranzartig von einer Basis vorspringende Federabschnitte auf, an denen die Kugeln anliegen. Dies führt dazu, dass trotz Vorhandensein einer Kugellücke die einzelnen Kugeln nicht lose zueinander angeordnet sind, sondern dass eine axiale Bewegung der Kugeln durch die Federabschnitte der Zwischenelemente abgefedert werden kann. Hieraus resultiert ein sehr geräuscharmer Betrieb des Kugelgewindetriebs, wie auch der Verschleiß verringert werden kann, da ein direktes Aneinanderschlagen der Kugeln in axialer Richtung gedämpft wird. Auch kann infolge der Verwendung federelastischer Federabschnitte eine hohe Tragzahl gewährleistet werden, das heißt, es kann eine hohe Kugelanzahl im Trieb integriert werden.
Zwar wirkt die Federwirkung der Federabschnitte zu einem gewissen Grad dem Bestreben der Trennelemente, sich zu verkanten, entgegen, gleichwohl kann dies nicht vollständig ausgeschlossen werden. Im Falle einer Verkantung eines Trennelements kann es zum vollständigen Blockieren des Triebes kommen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Kugelgewindetrieb anzugeben, bei dem ein Verkanten der Trennelemente ausgeschlossen ist.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Kugelgewindetrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass an der Basis wenigstens ein radial vorspringender Führungssteg vorgesehen ist, der im Spalt zwischen der Gewindespindel und der Gewindemutter oder einer spindel- oder mutternseitig ausgebildeten Führungsnut sowie in einer in der Umlenkung ausgebildeten Führungsnut während des Umlaufs geführt ist.
Erfindungsgemäß ist beim vorgeschlagenen Kugelgewindetrieb eine Zwangsführung der Trennelemente über die an diesen vorgesehenen Führungsstege realisiert. Diese Zwangsführung kann entweder im Spalt zwischen Gewindespindel und Gewindemutter und im Bereich der Umlenkung in einer umlenkungsseitig ausgebildeten Führungsnut erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, spindel- oder mutternseitig im jeweiligen Gewindegang eine Führungsnut vorzusehen sowie eine entsprechende Führungsnut in der Umlenkung. Unabhängig davon, wie nun konkret die Führung erfolgt, ist in jedem Fall der Führungs steg eines jeden Trennelements während des gesamten Umlaufs in dem jeweiligen Spalt/der jeweiligen Führungsnut geführt, aus der er nicht heraus kann. Aufgrund dieser Zwangsführung wird somit jedwede Verkippung oder Verkantung der Trennelemente verhindert, da die Trennelemente nicht mehr während des Umlaufs quasi um die angrenzenden Kugeln drehen können. Das heißt, dass selbst dann, wenn durch die Laufdynamik der Kugeln ein gewisses Teilkreisspiel mehr Freiraum für die Trennelemente zulässt, ein Querstellen bzw. Verkanten unmöglich wird. Nachdem ein mögliches Verdrehen im Lastbereich zwischen Spindel und Mutter, das auch wiederum nur entstehen kann, wenn ein gewisses Umfangsspiel vorhanden ist, durch die Federwirkung der elastischen Federabschnitte vermieden wird, ist ein vollständig störungsfreier Lauf über die gesamte Lebensdauer möglich.
Die Auslegung der Federabschnitte ist derart, dass sie sowohl Toleranzen ausgleichen, die aufgrund der verschiedenen Bauteiltoleranzen zusammenkommen, als sie auch möglichst verschleißarm ausgeführt und temperaturstabil ausgelegt sein sollen. Dabei sollte die Federkraft nicht zu stark sein, da ansonsten ein unnötiges „Bremsen" einsetzt, was den Leichtlauf beeinträchtigt.
Während die erfindungsgemäße Zwangsführung bereits mit einem Führungssteg am Trennelement realisiert werden kann, ist es auch möglich, zwei einander diametral gegenüberliegende Führungsstege vorzusehen. Im Falle einer Führung im Spalt zwischen Gewindespindel und Gewindemutter greifen die beiden Führungsstege dann in die beiden axial benachbarten Spalte ein. Auch im Bereich der Umlenkung sind einander gegenüberliegende Führungsnuten vorzusehen. Bei einer Ausgestaltung einer Führungsnut im Bereich der Spindel bzw. der Mutter ist dann sowohl spindel- als auch mutternseitig eine entsprechende Führungsnut, die einander gegenüberliegt, vorzusehen.
Die Enden eines Führungsstegs sind zweckmäßigerweise verrundet, um einen sicheren Einlauf von der Führung im Spalt bzw. einer muttern- bzw. spindelseitigen Führungsnut in die Führungsnut der Umlenkung und eine entsprechenden Auslauf aus der Umlenkungs-Führungsnut zu gewährleisten. Zweckmäßi gerweise weist auch die Umlenkung im Bereich der dort ausgeführten Führungsnut(en) eine entsprechende Fase auf.
Die Breite eines Führungssteges sollte nur unwesentlich kleiner sein als die Breite des Spaltes oder der jeweiligen Führungsnut. Die Breitendifferenz sollte im Bereich 1/10–5/10 mm liegen.
Für eine gute Führung ist es zweckmäßig, wenn ein Führungssteg über seine Länge ein- oder beidseits gewölbt ist. Dies lässt ein leichtes Verkippen bzw. auch ein leichteres Folgen der zwangsläufig rundlichen bzw. spiralförmigen Führung im Spalt bzw. der muttern- bzw. gewindeseitigen Führungsnut zu.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn zumindest die Basis aus einem weichen, reibungsarmen Kunststoff besteht. Die Basis ist also aus einem flexiblen, geräuschdämpfenden Material, darüber hinaus laufen die Kugeln möglichst reibungsarm auf dem Kunststoffmaterial. Die vorzugsweise durch Spritzgießen hergestellten Trennelemente können aus einem thermoplastischen Kunststoff, z. B. POM, gefertigt sein, wobei natürlich auch die Federabschnitte des dann einstückigen bzw. aus einem Material gefertigten Trennelements aus diesem sind.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn an der Basis eine Durchbrechung vorgesehen ist, die als Schmiermittelreservoir dient. Hierüber wird eine kontinuierliche Schmierung der Kugeln im Umlauf sichergestellt.
Neben dem Kugelgewindetrieb betrifft die Erfindung ferner eine Trennelement für einen Kugelgewindetrieb der beschriebenen Art, umfassend eine Basis sowie an beiden Seiten der Basis vorspringende, in axialer Richtung federelastische Federabschnitte, die gegen angrenzende Kugeln wirken. Dieses Trennelement zeichnet sich dadurch aus, dass an der Basis wenigstens ein radial vorspringender Führungssteg vorgesehen ist, der im Spalt zwischen der Gewindespindel und der Gewindemutter oder einer spindel- oder mutternseitig ausgebildeten Führungsnut sowie in einer in der Umlenkung ausgebildeten Führungsnut während des Umlaufs aufzunehmen ist.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Trennelements ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs,
2–5 verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Trennelements,
6 eine Schnittansicht zur Darstellung der Zwangsführung eines Trennelements im Spalt zwischen der Gewindespindel und der Gewindemutter,
7 eine Darstellung der Kugelumlenkung mit ein- und auslaufenden Kugeln, und
8 eine Schnittansicht durch die Kugelumlenkung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb 1 umfassend eine Gewindespindel 2 mit einem Außengewinde sowie eine Gewindemutter 3 mit einem Innengewinde. Der Gewindemutter 3 ist eine Kugelumlenkung 4 zuge ordnet, über die die Kugeln 5, die in den über das Innengewinde der Mutter 3 und das Außengewinde der Spindel 4 gebildeten Gewindegänge laufen, umgesetzt werden. Der Aufbau eines solchen Kugelgewindetriebs ist an sich bekannt und bedarf keiner näheren Erläuterung.
Ersichtlich ist zwischen jeweils zwei benachbarte Kugeln 5 ein Trennelement 6 gesetzt, über das die Kugeln beabstandet werden und die Kugelannäherung bedämpft wird.
Die 2–5 zeigen ein erfindungsgemäßes Trennelement 6 in vergrößerter Darstellung. Das Trennelement 6 umfasst eine Basis 7 mit einer mittigen Durchbrechung 8, die als Schmiermittelreservoir dient. An der Basis 7 sind beidseits angeordnete federelastische Federabschnitte 9 vorgesehen, die leicht gewölbt sind und mit den benachbarten Kugeln zusammenwirken. Die gegeneinander laufenden Kugeln 5 können die Federabschnitte 9 deformieren, und zwar soweit, dass die Kugeln auf der Basis 7 aufliegen. Zumindest die Basis 7, vorzugsweise das gesamte Trennelement 6 ist aus einem weichen, flexiblen, reibungsarmen und geräuschdämpfenden Material, vorzugsweise POM.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind ferner zwei Führungsstege 10 vorgesehen, die einander diametral gegenüberliegend an der Basis 7 angeformt sind. Auch sie weisen jeweils gerundete Flächen 11 auf, an denen die Kugeln, wenn beispielsweise die Federabschnitte 9 relativ weit eingefedert sind, zusätzlich geführt werden können. Die Führungsstege 10 sind mit ihrer Seitenfläche 12 relativ breit ausgeführt und weisen insgesamt eine längliche Form auf, siehe insbesondere 5. Die Enden weisen jeweilige Rundungen 13 auf, die ein Einlaufen in eine Führungsnut oder in den Spalt zwischen Mutter und Spindel, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, erleichtern. Wie 5 ferner zeigt, sind, von der Seite gesehen, die Führungsstege 10 auch beidseits leicht gerundet, das heißt, ihre Enden 14 sind schmäler als der mittige Bereich.
Wie beschrieben ist nun zwischen jeweils zwei benachbarte Kugeln 5 ein solches Trennelement gesetzt. Über die Führungsstege 10 wird eine Zwangsführung der Verbindungselemente 6 erreicht, die sicherstellt, dass diese sich im Betrieb, wenn sie also umlaufen, in keinem Fall verkanten können. Die Anordnung der Trennelemente 6 ist nun derart, dass die Führungsstege 10 in den jeweils benachbarten Spalt 15 zwischen der Gewindespindel 2 und der Gewindemutter 3 eingreifen, wie 6 anschaulich zeigt. Im Spalt 15 sind die Führungsstege 10 mit leichtem Spiel aufgenommen. Infolge der Länge der Führungsstege ist eine sichere Zwangsführung gewährleistet, die Durchmesserverringerung zu den Enden 14 hin ermöglicht es ferner, dass die Führungsstege ohne weiteres den gegebenen Radien im Bereich der jeweiligen Führung im Lastbereich oder der Umlenkung folgen können.
Neben der Zwangsführung im Lastbereich, also zwischen Spindel 2 und Mutter 3, ist auch eine Zwangsführung im Bereich der Umlenkung 4 vorgesehen. 7 zeigt in einer Einzelansicht die Umlenkung 4, die in 8 im Schnitt dargestellt ist. Die Umlenkung 4 besteht aus zwei Teilen 17, 18, die im Nahtbereich 19 den Führungskanal 20 definieren, in dem die Kugeln 5 samt der Trennelemente 6 im Bereich der Umlenkung 4 geführt sind. Die Teile 17 und 18 sind in den Abschnitten, die den Führungskanal 20 begrenzen, derart ausgebildet, dass sich am Führungskanal zwei Führungsnuten 21, die einander gegenüberliegen, ergeben. In diese Führungsnuten 21, die eine leichte Fase am Ende des Kanals aufweisen können, werden die Führungsstege 10 eingefädelt, wie in 8 gezeigt ist, wo rechts ein Trennelement 6 dargestellt ist. Die Führungsnuten 21 setzen exakt den jeweiligen Spalt 15, der am Übergang vom Gewindegang zur Umlenkung endet, fort. Die Führungsstege 10 können infolgedessen und infolge der Rundung 13 an ihren Enden sowie gegebenenfalls der Fase im Bereich der Umlenkung 4 ohne weiteres in die Führungsnuten 21 eingefädelt werden. Das heißt, die Trennelemente 6 werden auch im Bereich der Umlenkung 4 zwangsgeführt, so dass auch dort ein Verkippen völlig ausgeschlossen ist.
Insgesamt kann aufgrund der erfindungsgemäßen Zwangsführung der Trennelemente – beim beschriebenen Ausführungsbeispiel im Spalt zwischen Spindelmutter und Gewindespindel, alternativ auch im Bereich einer oder zweier diametral gegenüberliegender Führungsnuten im Grund eines Gewindegangs der Spindel und/oder der Mutter – ein vollständig störungsfreier und verschleißarmer und geräuscharmer Betrieb des Kugelgewindetriebes gewährleistet werden, da ein Verkippen oder Verkanten vollständig ausgeschlossen ist und ein geräuschvolles Anschlagen der Kugeln verhindert wird, bei gleichzeitiger Möglichkeit einer kontinuierlichen Zwangsschmierung. Auch kann, nachdem die Kugeln bis direkt auf die Basis auflaufen können, eine hohe Tragzahl trotz Integration der Trennelemente erreicht werden.

1: Kugelgewindetrieb
2: Gewindespindel
3: Gewindemutter
4: Kugelumlenkung
5: Kugeln
6: Trennelemente
7: Basis
8: Durchbrechung
9: Federabschnitte
10: Führungsstege
11: Gerundete Flächen
12: Seitenfläche
13: Rundungen
14: Enden
15: Spalt
17: Teil
18: Teil
19: Nahtbereich
20: Führungskanal
21: Führungsnuten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10315219 A1 [0002]

Claims

Kugelgewindetrieb umfassend eine Gewindespindel und eine Gewindemutter, die auf der Gewindespindel über dazwischen angeordnete Kugeln läuft, sowie eine Umlenkung zum Zurücksetzen der Kugeln, wobei zwischen zwei Kugeln ein Trennelement vorgesehen ist, umfassend eine Basis sowie an beiden Seiten der Basis vorspringende, in axialer Richtung federelastische Federabschnitte, die gegen die angrenzenden Kugeln wirken, dadurch gekennzeichnet, dass an der Basis (7) wenigstens ein radial vorspringender Führungssteg (10) vorgesehen ist, der im Spalt (15) zwischen der Gewindespindel (2) und der Gewindemutter (3) oder einer spindel- oder mutternseitig ausgebildeten Führungsnut sowie in einer in der Umlenkung (4) ausgebildeten Führungsnut (21) während des Umlaufs geführt ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander diametral gegenüberliegende Führungsstege (10) vorgesehen sind.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden eines Führungsstegs (10) verrundet sind.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite eines Führungsstegs (10) 1/10–5/10 mm kleiner als die Breite des Spalts (15) oder der gegebenenfalls jeweiligen Führungsnut (21) ist.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungssteg (10) über seine Länge ein- oder beidseits gewölbt ist.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Basis (7), vorzugsweise das ganze Trennelement (6) aus einem weichen, reibungsarmen Kunststoff besteht.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Basis (7) eine Durchbrechung (8) vorgesehen ist, die als Schmiermittelreservoir dient.
Trennelement für einen Kugelgewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Basis sowie an beiden Seiten der Basis vorspringende, in axialer Richtung federelastische Federabschnitte, die gegen angrenzende Kugeln wirken, dadurch gekennzeichnet, dass an der Basis (7) wenigstens ein radial vorspringender Führungssteg (10) vorgesehen ist, der im Spalt (15) zwischen der Gewindespindel (2) und der Gewindemutter (3) oder einer spindel- oder mutternseitig ausgebildeten Führungsnut sowie in einer in der Umlenkung (4) ausgebildeten Führungsnut (21) während des Umlaufs aufzunehmen ist.
Trennelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander diametral gegenüberliegende Führungsstege (10) vorgesehen sind.
Trennelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden eines Führungsstegs (10) verrundet sind.
Trennelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungssteg (10) über seine Länge ein- oder beidseits gewölbt ist.
Trennelement nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Basis (7), vorzugsweise das ganze Trennelement (6) aus einem weichen, reibungsarmen Kunststoff besteht.
Trennelement nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Basis (7) eine Durchbrechung (7) vorgesehen ist, die als Schmiermittelreservoir dient.