DE1931861C3

DE1931861C3 - Schraubengetriebe mit Gewinderollen zwischen Schraube und Mutter

Info

Publication number: DE1931861C3
Application number: DE1931861A
Authority: DE
Inventors: Pierre Ville-D'avray Lemor (Frankreich)
Original assignee: Svenska Kullagerfabriken AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 1968-06-27
Filing date: 1969-06-24
Publication date: 1978-05-03
Also published as: CH494354A; DE1931861B2; SE349379B; FR1577532A; GB1243434A; US3595094A; DE1931861A1; NL6909750A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Schraubengetriebe mit Gewinderollen zwischen Schraube und Mutter, wobei die verhältnismäßig kurz ausgebildete Schraube, auf der die Gewinderollen ohne Axialbewegung abrollbar sind, auf einer beliebig langen Antriebswelle axial unbeweglieh angeordnet ist und die Mutter von einer beliebig langen, axial beweglichen Zahnstange gebildet ist, an deren gewindesektorförmigen Zähnen sich die Gewinderollen beim Drehen der Schraube unter Axialverschiebung der Zahnstange im Kämmeingriff abwälzen.

Ein derartiges Schraubengetriebe gehört nach der beispielsweise in L u e g e r, Lexikon der Technik, Band 1, Seite 483 getroffenen Unterscheidung zu derjenigen Ausführungsart, bei welcher die Schraube drehbar gelagert ist und die im Gestell gerade geführte Mutter beim Drehen der Schraube in axialer Richtung verschoben wird, wobei lediglich statt der Schraube als sich über den gewünschten Verschiebeweg erstreckendes Glied der Mutter durch Ausbildung als Zahnstange eine entsprechende Länge gegeben ist, wie dies für sich aus der US-PS 33 31 469 bereits bekannt war.

Des weiteren ist es aus der US-PS 26 83 379 bekannt, bei Schraubengetrieben zwischen Schraube und Mutter Gewinderollen in Planetenanordnung in solcher Steigung zu verwenden, daß zwischen diesen Rollen und der Mutter beim Abwälzen keine Axialbewegung auftritt. Auf diesem Wege wird ähnlich einem Wälzlager eine gleitende Reibung zwischen Schraube und Mutter vermieden und dadurch das Betätigungsmoment für ein solches Schraubengetriebe wesentlich herabgesetzt.

Die somit für den Fachmann ohne weiteres zur Verfügung stehende Grundkonstruktion des eingangs erwähnten Schraubengetriebes hat jedoch den Nachteil, daß die Schraube zur Vermeidung von Losen im Gewindeeingriff zwischen Schraube und Gewinderollen einerseits und Gewinderollen und Zahnstange andererseits eine Radialbelastung aufnehmen muß, mit welcher die Zahnstange gegen die Schraube angepreßt wird. Dies erfordert bei den bekannten Schraubengetrieben mit Zahnstange eine Lagerung der Antriebswelle beiderseits der Schraube, wobei diese Lager sehr hoch beansprucht werden, da sie nicht nur die vorerwähnte radiaie Vorspannkraii aufzunehmen haben, Sündern darüber hinaus auch die «Craft, mit welcher der Vorschubwiderstand die in die Zahnstange eingreifenden Zähne aufgrund des geneigten Zahnprofils herauszudrücken versucht

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, derartige hochbelastete und damit verschleißanfällige Lager bei einem Schraubengetriebe der eingangs erwähnten Konstruktion zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Welle im Bereich der Schraube lagerlos ausgebildet ist und daß diametral zur Zahnstange eine sektorförmige Gegenmutter von im wesentlichen gleicher Länge wie die Schraube fest angeordnet ist, deren Gewinde so ausgebildet ist, daß sich die Gewinderollen darin ohne Axialbewegung im Kämmeingriff abzuwälzen vermögen.

Es leuchtet ein, daß durch die erfindungsgemäße Verwendung der setetorförmigen Gegenmutter nicht nur die für den Gewindeeingriff zwischen Zahnstange und Gewinderollen erforderliche Vorspannkraft aufgebracht wird, sondern darüber hinaus auch die vom Vorschubwiderstand über die Zahnflanken hervorgerufene Tendenz zum Herausdrücken der Gewinderollen aus dem Gewinde der Zahnstange vollständig kompensiert wird. Da somit Lager im Bereich der Schraube entfallen, ergibt sich bei gleichzeitig geringerem Verschleiß eine erhebliche Vereinfachung in der Konstruktion.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schraubengetriebe und

F i g. 2 einen Querschnitt durch dieses Getriebe.

Das in der Zeichnung dargestellte Schraubengetriebe weist eine Schraube 1 mit einer Vielzahl von Gewindegängen 2, beispielsweise acht Gängen auf. Die Schraube 1 ist mit einer Antriebswelle 3 starr verbunden. Rings um die Schraube 1 befinden sich in regelmäßiger Verteilung Gewinderollen 4 mit einem einzigen Gewindegang 5. Die Gewinderollen 4 stehen mit der Schraube 1 im Eingriff, und der Steigungswinkel der Gewindegänge 5 ist der gleiche wie der der Gewindegänge 2 der Schraube 1 mit nur umgekehrtem Steigungssinn, so daß sich die Gewinderollen ohne Axialbewegung auf der Schraube 1 abzuwälzen vermögen.

Die Gewinderollen 4 werden rings um die Schraube 1 durch einen Käfig in Stellung gehalten, der aus zwei Ringflanschen 6 und 7 mit am Umfang verteilten fluchtenden Löchern besteht, in denen die Enden der Schraubenrollen 4 gelagert sind. Der Ringflansch 6 befindet sich zwischen einer gegen die eine Stirnseite der Schraube 1 einerseits und einem axial auf der Welle 3 festgelegten Haltering 9 angeordneten Zahnkranz 8, und in gleicher Weise befindet sich der Ringflansch 7 zwischen einem weiteren Zahnkranz 11, der gegen die andere Stirnseite der Schraube 1 anliegt, und einem Haltering 12, der axial unbeweglich auf der Welle 3 sitzt Der von den Ringflanschen 6 und 7 gebildete Käfig kann rings um die Achse der Schraube 1 frei rotieren, wobei er durch die Zahnkränze β, 11 und die Halteringe 9,12 axial in Stellung gehalten wird.

Einem evtl. möglichen unerwünschten Gleiten der Gewinderollen 4 auf der Schraube 1 wird durch Verzahnungen 13 und 14 an den Enden der Gewinderollen 4 vorgebuegt. Diese Verzahnungen 13,14 greifen in Verzahnungen i5 bzw. J6 der Zahnkränze 8, ί 1 ein.

Das Schraubengetriebe weist weiterhin eine Zahnstange 17 auf, die sich oberhalb der Schraube 1 befindet und von einem !anggestreckten Zylindersegment gebildet ist, das ein Innengewinde mit einer Vielzahl von Gewindegängen 18 aufweist Die Anzahl der Gewindegänge 18 der Zahnstange 17 ist grundsätzlich die gleiche wie diejenige der Gewindegänge 2 der Schraube 1. Im übrigen sind die Abmessungen der Gewindegänge 18 der Zahnstange 17 einerseits und der Gewindegänge 2 der Schraub»; 1 andererseits die gleichen, dergestalt, daß die Gewinderollen 4 gleichzeitig sowohl in das Gewinde der Schraube 1 als auch das Gewinde der Zahnstange 7 eingreifen können.

Die Schraube 1 ruht unter Zwischenschaltung der Gewinderollen 4 auf einer sektorförmigen Gegenmutter 19 von im wesentlichen gleicher Länge wie die Schraube. Die Gegenmutter 19 weist eine von einem Zylindersegment getragene Innenfläche auf, auf welcher ein aus einer Vielzahl von Gewindegängen 21 bestehendes Gewinde angeordnet ist

Um ein ungewolltes Gleiten der Gewinderollen 4 gegenüber den Gewindegängen 21 der Gegenmutter 19 zu verhindern, greifen die Verzahnungen 13, 14 in Verzahnungen 23 bzw. 24 ein, die von Zahnkränzen 25 bzw. 26 getragen sind, welche sich an den beiden Stirnseiten der Gegenmutter 19 befinden.

Die Gangzahl der Gewindegänge 21 in der Gegenmutter 19 ist derart gewählt, daß die resultierende Steigung der von der Schraube 1, den Gewinderollen 4 und der Gegenmutter 19 gebildeten Einheit gleich Null ist, wie weiter unten noch erläutert wird. Dementsprechend findet bei der Drehung der Schraube 1 zwischen dieser und der Gegenmutter 19 keine Axialbewegung statt, so daß die Gegenmutter 19 als radiales Widerlager zur Übertragung der von der Zahnstange 17 auf die Schraube 1 unter Zwischenschaltung der in der oberen Hälfte befindlichen Gewinderollen 4 ausgeübten Belastung auf das Grundgestell des Schraubengetriebes herangezogen werden kann. Dadurch ist es möglich, auf eine besondere Lagerung der Schraube 1 bzw. der Welle 3 zu verzichten, ohne die Belastungsfähigkeit dis Schraubengetriebes zu beeinträchtigen, und es wird ferner eine Möglichkeit zur Einstellung bzw. Beseitigung des Eingriffspiels geschaffen.
Eine einfache Rechnung veranschaulicht das sich aus der vorhergehenden Beschreibung ergebende Ergebnis mit Hilfe der nachstehenden Formel für die resultierende Steigung P.

P —

P₁D₂ + P₂D₁
D₁ + D₂

worin Pi die Steigung der Schraube 1, P₂ die Steigung der Zahnstange 17, D_x der Durchmesser der Schraube 1 und D₂ der Durchmesser der Zahnstange 17 sind.

Wenn im allgemeinen Falle die Steigung der Zahnstange 17 die gleiche ist, wie diejenige der Schraube 1, ist die resultierende Steigung des Systems auch gleich derjenigen der Schraube.

Beispielsweise kann die Schraube 1 acht Gewindegänge von 3 mm Breite aufweisen, und die Gewinderollen 4 können mit 3 mm breitem Gewinde versehen sein, das gegensinnig zu den Gewindegängen der Schraube 1 verläuft Die Zahnstange 17 kann dabei ein Gewinde mit acht Gängen von 3 mm Breite und gleichem Steigungssinn wie die Schraube 1 besitzen, während demgegenüber die Gegenmutter 19 ein Gewinde mit sechs Gängen von 3 mm Breite im Gegensinne zu dem

Gewinde der Schraube 1 hat Der Teilkreisdurchmesser

der Schraube 1 mag 120 mm, der Gewinderollen 4 15 mm und dementsprechend der der Zahnstange 17 und der Gegenmutter 19150 mm betragen.

Die Anwendung der vorstehenden Formel für die

resultierende Steigung auf diese Abmessungen läßt erkennen, daß die resultierende Steigung der Schraube 1 im Verhältnis zur Gegenmutter 19 Null ist und die resultierende Steigung der Schraube 1 im Verhältnis zur Zahnstange 17 mit der Steigung der Schraube selbst

d. h. 24 mm übereinstimmt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Schraubengetriebe mit Gewinderollen zwischen Schraube und Mutter, wobei die verhältnismäßig kurz ausgebildete Schraube, auf der die Gewinderollen ohne Axialbewegung abrollbar sind, auf einer beliebig langen Antriebswelle axial unbeweglich angeordnet ist und die Mutter von einer beliebig langen, axial beweglichen Zahnstange gebildet ist, an deren gewindesektorfönnigen Zähnen sich die Gewinderollen beim Drehen der Schraube unter Axialverschiebung der Zahnstange im Kämmeingriff abwälzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wefle (3) im Bereich der Schraube (1) lagerlos ausgebildet ist und daß diametral zur Zahnstange (17) eine sektorförmige Gegenmutter (19) von im wesentlichen gleicher Länge wie die Schraube (1) fest angeordnet ist, deren Gewinde so ausgebildet ist, daß sich die Gewinderollen (4) darin ohne Axialbewegung im Kämmeingriff abzuwälzen vermögen.