DE3241350C2

DE3241350C2 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung

Info

Publication number: DE3241350C2
Application number: DE3241350A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1981-12-04
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1985-10-17
Also published as: DE3249894C2; GB2114703A; FR2517783B1; IT1156124B; GB2114703B; FR2517783A1; US4542661A; DE3241350A1; DE3249692C2; IT8224426A0

Abstract

Eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung weist eine Schneckenwelle und eine Kugelmutter auf, zwischen denen Lagerkugeln in Rolleingriff stehen und in festgelegten Relativpositionen durch einen rohrförmigen Käfig festgehalten werden. Bei dieser Vorrichtung ergibt sich eine relative Längsbewegung entweder der Schneckenwelle oder der Kugelmutter bei einer Drehung des jeweils anderen Teils. Zumindest eine Windung des Innengewindes am mittleren Teil der Kugelmutter weist eine andere Breite auf als die anderen Windungen, so daß die Kugeln an den gegenüberliegenden Seiten dieser eine andere Breite aufweisenden Windung in entgegengesetzten Axialrichtungen der Schneckenwelle vorgespannt sind, wodurch das Spiel und der Totgang zwischen der Schneckenwelle und der Kugelmutter beseitigt werden. Eine derartige Vorrichtung kann vorzugsweise Anwendung in einem Zwei-Geschwindigkeits-Vorschubmechanismus finden, der eine Schneckenwelle mit ersten und zweiten Gewindeteilen mit unterschiedlichen Steigungen aufweist, auf die erste bzw. zweite Kugelmuttern über in Käfigen angeordnete vorgespannte Lagerkugeln aufgesetzt sind. Die erste Kugelmutter ist drehbar an einem stationären Teil über ein Wälzlager befestigt, während die zweite Kugelmutter an einem zu verschiebenden Bauteil, beispielsweise einem Arbeitstisch, befestigt ist. Ein Ende der Schneckenwelle weist eine geradlinige Kerbverzahnung auf, die in einer Kugelhülse aufgenommen wird, die eine Axialbewegung der

Description

genden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Axialschnitt gezeigte Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung mit zwei Vorschubgeschwindigkeiten, wobei diese Ausführungsform im wesentlichen zwei Vorrichtungen vom Schraubenspindel- und Kugeimutter-Typ aufweist

Fig.2 einer, vergrößerten bruchstückhaften Axialschnitt durch eine der Umwandlungsvorrichtungen der Vorrichtung nach F i g. 1,

Fig.3 einen weiter vergrößerteE bruchstückhaften Axialschnitt einer Drehbewegung in eine linearbewegung nach Fig. 1, wobei diese Darstellung die Art und Weise zeigt, mit der jede Lagerkugel in Rolleingriff mit der Schraubenspindel und einem der nicht mit Gewinde versehenen Ansätze der Kugelmutter steht,

F i g. 4 eine teilweise im Axialschnitt gezeigte Ansicht durch die Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung nach F i g. 2, wobei zusätziich eine zweireihige Kugellagerring auf der Kuge!- mutter angeordnet ist,

Fig. 5 eine der F i g. 4 ähnliche Ansicht, die j edoch eine abgeänderte Ausführungsform der Kugellagerungzeigt,

F i g. 6 eine der F i g. 4 ähnliche Ansicht, die jedoch eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Kugellager zeigt,

F i g. 7 einen vergrößerten Querschnitt durch eine Ausführungsform des mit Kranzverzahnung versehenen Abschnittes der Schraubenspindel in dem Vor-Schubmechanismus nach Fig. 1, wobei die Kugellagerhülse erkennbar ist, die darauf befestigt ist,

F i g. 8 eine teilweise im Axialschnitt gezeigte Ansicht durch die Kugellagerhülse nach F i g. 7.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Ausführungsform eines Vorschubmechanismus zum geradlinigen Vorschieben eines gewünschten Bauteils (beispielsweise eines Werkstückes oder eines hierauf einwirkenden Werkzeuges) mit einer sehr niedrigen Geschwindigke.; und zur Zurückbewegung des Bauteils bei einem Rücklaufhub mit wesentlich höherer Geschwindigkeit beschrieben. Der Zwei-Geschwindigkeiten-Vorschubmechanismus weist zwei Vorrichtungen zur Umwandlung auf, die mit den Bezugsziffern 10 und 12 in Fig. 1 bezeichnet sind und jeweils den Grundgedanken dev Erfindung verkörpern. Diese doppelte Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung umfaßt gemäß F i g. 1 allgemein folgende Teile:

50

1. eine Schraubenspindel 14 mit ersten und zweiten mit eimern äußeren Schraubengewinde versehenen Abschnitten 16 bzw. 16' und einem geradlinigen mit einer Kerbverzahnung versehenen Abschnitt 18;

2. erste und zweite Kugelmutter 20 bzw. 20', die die ersten und zweiten Gewindeabschnitt 16 bzw. 16' der Schraubenspindel 14 umgeben;

3. erste und zweite Gruppen 22 bzw. 22' von Lagerkugeln, die zwischen der Schraubenspindel 14 und der ersten bzw. zweiten Kugelmutter 20 bzw. 20' eingefügt sind;

4. erste und zweite Käfige 24 bzw. 24' für die jeweiligen Gruppen von Lagerkugeln 22 bzw. 22';

5. eine zweireihiges Kugellager 26 auf der ersten Kugelmutter 20.

Die erste Vorrichtung 10 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung weist, abgesehen von dem Kugellager 26, die gleiche Konstruktion auf wie die zweite Vorrichtung 12, wobei der einzige Unterschied in der Steigung der Gewindeabschnitte IG und 16' und der Form der Kugelmuttern 20 und 20' besteht Der erste Gewindeabschnitt 16 weist eine größere Steigung auf als der zweite Gewindeabschnitt 16'. Die erste Kugelmutter 20 weist eine äußere Form auf, die zur Aufnahme des Kugellagers 26 ausgebildet ist Weil die beiden Vorrichtungen 10 und 12 in jeder anderen Hinsicht identisch sind, wird lediglich die erste Vorrichtung 10 ausführlich anhand der F i g. 2 und 3 erläutert, wobei es verständlich ist, daß diese Erläuterung genau so auf die zweite Vorrichtung 12 zutrifft Die verschiedenen Teile dieser zweiten Vorrichtung werden dadurch bezeichnet, daß die entsprechenden Bezugsziffern der ersten Vorrichtung 10 unter Abhängigkeit eines Striches C) verwendet werden.

F i g. 2 zeigt verschiedene Teile der Vorrichtung 10 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung ausführlicher. Es ist aus dieser Zeichnung zu erkennen, daß die Lagerkugeln 22 in RolleintTf ff mit der schraubenförmigen Nut 28 in dem Gew'ndeabochnitt 16 der Schraubenspindel 14 und in der schraubenförmigen Nut 30 stehen, die in die Innenoberfläche der Kugelmut'er 20 eingeschnitten ist Die Lagerkugeln rollen in diesen Nuten und bew irken eine reibungslose Umsetzung der Drehbewegung der Schi aubenspindel 14 in die relative AxialbewegungderKugelmutter20(oderumgekehrt).

Die Lagerkugeln 20 müssen zur Beseitigung eines Spiels oder eines Totganges zwischen der Schraubenspindel 14 und der Kugelmutter 20 vorgespannt werden. Zu diesem Zweck ist die Breite W zumindest einer Windung des Innengewindes am Mittelpunkt der Kugelmutter 20 hinsichtlich ihrer axialen Abmessung anders gewählt als die Breite W irgendeiner anderen Windung des Gewindes auf den gegenüberliegenden Seiten. Bei der dargestellten Ausführungsform ist W größer W. Entsprechend sind die beiden Gruppen von Lagerkugeln auf den gegenüberliegenden Seiten der eine größere Breite aufweisenden Gewindewindungen allgemein in entgegengesetzten axialen Richtung der Schraubenspindel von einander vorgespannt.

Alternativ kann die Breite W der Gewindewindung am Mittelpunkt der Kugelmutter 20 kleine: gemacht werden ais die Breite Wirgendeiner anderen Windung. In diesem Fall werden die beiden Gruppen von Lagerkugeln auf den gegenüberliegenden Seiten in Richtung aufeinander zu entlang der Schraubenspindel vorgespannt. Alles, was erforderlich ist, um diese Vorspannung und die Beseitigung des Spiels zu erreichen, ist ein Vorspannen einiger Lagerkugeln in entgegengesetzten Axialrichtungen der Schraubenspindel.

Sowohl die F i g. 1 als auch die F i g. 2 zeigen, daß die Kugelmutter 20 zwei rohrförmige Ansätze 32 aufweist, die sich konzentrisch von den gegenüherüegerden axialen Enden aus erstrecken. Jede rohrförmige Verlängerung 32 endet in einem nach innen gerichteten kreisförmigen Kranz 34, der in Gleiteingriff mit dem Gewinde der Schrauben pindel 14 steht. Die Verlängerungen 32 sind star^r bei 36 mit der eigentlichen Kugelmutter 20 gekoppelt.

Wie dies aus F i g. 2 zu erkennen ist, ist der radiale Abstand h 1 zwischen der nicht mit Gewinde versehenen Innenoberfläche jeder Verlängerung 32 und den Scheitelpunkten de;, Gewindes der Schraubenspindel 14 gleich dem radialen Abstand Λ 2 zwischen dem Gewindefuß oder Boden des Gewindes der Kugelmutter 20 und den Spitzen des Gewindes der Schraubenspindel.

SZ

Dies bedeutet, daß die Innenoberflächen der Verlängerungen 32 sich in genau dem gleichen Abstand von der Achse X-X der Schraubenspindel 14 befinden wie die Gewindefüße oder der Boden des Gewindes auf der Innenoberfläche der Kugelmutter 20. Entsprechend können bei einer längsgerichteten Relativbewegung der Schraubenspindel 14 gegenüber der Kugelmutter 20 die Lagerkugeln 22 gleichförmig aus der Nut 30 in der eigentlichen Kugelmutter herausrollen und in Berührung mit der Innenoberfläche jeder Verlängerung 32 gelangen, wobei ebenso eine gleichförmige Zurückbewegung in die Nut 30 möglich ist. Es ist zu erkennen, daß die Lagerkugeln in der vorstehend beschriebenen Weise vorgespannt sind, während sie sich zwischen der Schraubenspindel 14 und der eigentlichen Kugelmutter 20 befinden, während sie nicht vorgespannt sind, wenn sie aus dieser herausrollen. Di; Verlängerungen 32 sind so berechnet, daß sie einen gleichförmigen Übergang der Kugeln zwischen den vorgespannten und nicht vorgespannten Bereichen ermöglichen.

F i g. 3 zeigt, daß jede Lagerkugel 22 im nicht-vorgespannten Bereich in Rollberührung mit der Innenoberfläche einer Verlängerung 32 der Kugelmutter an einem Punkt P1 und mit den gegenüberliegenden Flanken des Gewindes an der Schraubenspindel 14 an den Punkten P2 und PZ steht. Dadurch, daß die Lagerkugeln an drei Punkten eindeutig gehaltert sind, können sie gleichförmig abrollen, ohne daß sie durch die Nut 20 der Kugelmutter geführt werden. Es ist zu erkennen, daß die beiden Kugelmutter-Verlängerungen 32 zur Verlängerung des Hubes der relativen Längsbewegung der Schraubenspindel 14 und der Kugelmutter 20 dienen, ohne daß eine entsprechende Vergrößerung der axialen Abmessung erforderlich ist Die an den Enden angeordneten Kränze 34 der Kugelmutter-Verlängerungen erfüllen die zusätzliche Funktion der Verhinderung eines Eintretens von Verunreinigungen in die Kugelmutter.

Der Käfig 24 nach den F i g. 1,2 und 3 weist die Form eines Rohres mit einem Innendurchmesser auf, der etwas größer als der Außendurchmesser des Gewindeabschnittes 16 der Schraubenspindel 14 ist, während der Außendurchmesser dieses Rohres etwas niedriger als der Innendurchmesser der mit Innengewinde versehenen Kugelmutter 20 ist. In dem rohrförmigen Käfig 24 ist eine Vielzahl von Bohrungen 38 ausgebildet, die die jeweiligen Lagerkugeln 22 mit Spiel aufnehmen, so daß die Lagerkugeln in vorher festgelegten Relativpositionen (wie dies in F i g. 6 gezeigt ist) festgehalten werden.

Im folgenden werden die Relativbewegungen der Schraubenspindel 14, der Kugelmutter 20 und des Käfigs 24 beschrieben. Es sei angenommen, daß die Kugelmutter 20 gegen eine Drehung und gegen eine längsgerichtete Bewegung festgelegt ist Wenn die Schraubenspindel 14 in irgendeiner Richtung gedreht wird, so bewegt sich der Käfig 24 in Axialrichtung zusammen mit der Schraubenspindel. Es sei andererseits angenommen, daß die Schraubenspindel 14 lediglich gegen eine Axialbewegung festgelegt wird und daß die Kugelmutter 20 lediglich gegen eine Drehung festgelegt ist Dann führt die Drehung der Schraubenspindel 14 zu einer Axialbewegung des Käfigs 24 zusammen mit der Kugelmutter. Dies heißt mit anderen Worten, daß sich der Käfig 24 in Längsrichtung entweder mit der Schraubenspindel 14 oder der Kugelmutter 20 in Abhängigkeit davon bewegt welches Teil sich tatsächlich gegenüber dem anderen bewegt

Dabei ergeben bei der längsgerichteten Bewegung des Käfigs 24 zusammen mit der Schraubenspindel 14 gegenüber der feststehenden Kugelmutter 20 die Kränze 34 der Kugelmutter-Verlängerungen 32 Begrenzungen für den Hub der Schraubenspindel. In F i g. 1 bezeichnet der Buchstabe L die Strecke zwischen einem Ende des Käfigs 24 und der Innenoberfläche eines entsprechenden Kranzes 34 der Kugelmutter-Verlängerungen. Die Summe dieser beiden Strecken L ist der mögliche Gesamthub der Linearbewegung der Schraubenspindel 14 gegenüber der Kugelmutter 20, wenn die

ίο letztere festgelegt ist.

Die beiden so weit beschriebenen Vorrichtungen 10 und 12 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung sind im wesentlichen identisch, wobei nur die beiden Ausnahmen bestehen, die weiter oben beschrieben wurden. Im folgenden wird eine Beschreibung des Lagers 26 gegeben, das lediglich auf der ersten Vorrichtung 10 ausgebildet ist. In den Zeichnungen ist dieses Lager als Lager vom zweireihigen Kugellagertyp dargestellt, wobei das Lager 26 typischerweise die erste Kugelmutter 20 als Teil des inneren Ringes verwendet. Anhand der F i g. 4 ist zu erkennen, daß das zweireihige Kugellager 26 zusätzlich folgende Teile aufweist:

1. einen Außenlagerring 40 zusammen mit einem Befestigungsflansch 42;

2. zwei Reihen von Lagerkugeln 44;

3. ein inneres Ringsegment 46, das mit der Kugelmuttrr 20 zusammenwirkt, um den Lagerinnenring zu bilden;

4. eine doppelte Haltemutter 48 zum Festhalten des Lagerinnenring-Segmentes 46 an seinem Platz auf der Kugelmutter 20.

Der Lageraußenring 40 weist eine kreisringförmige Rippe 50, auf die nach innen vorspringt Auf den gegenüberliegenden Seiten dieser Rippe sind zwei Laufbahnen 52 ausgebildet, die allgemein winkelförmig voneinander fort gerichtet sind und die jeweiligen Lagerkugeireihen 44 aufnehmen. Die Kugelmutter 20 weist eine Laufbahn 54 für eine Reihe von Kugeln 44 auf, während das Lagerinnenring-Segment 46 eine Laufbahn 56 für die andere Reihe von Kugeln aufweist Es ist zu erkennen, daß die inneren Laufbahnen 54 und 56 allgemein aufgrund ihres Querschnittes in Richtung auf die jewei- !igen äußeren Laufbahnen 52 gerichtet sind. Die Lagerkugeln 44 werden zwischen diesen äußeren Laufbahnen 52 und den inneren Laufbahnen 54 und 56 festgehalten, Käfige 58 halten in üblicher Weise die Lagerkugeln in entsprechenden Winkelabständen fest Das Lagerinnenring-Segment 46 ist auf einen einer verringerten Durchmesser aufweisenden Abs^r'witt 60 der Kugelmutter 20 aufgeschoben. Dieser einen verringerten Durchmesser aufweisende Abschnitt weist bei 62 ein Außengewinde auf, um die zwei Haltemuttem 48 ir Anlage gegen das Lagerinnenring-Segment 46 zu halten. Die Haltemutter 48 dient dazu, das Lagerinnenring-Segment 46 nach rechts gemäß F i g. 4 zu drücken. Das auf diese Weise in Axialrichtung durch die Haltemuttei 48 vorgespannte Lagerinnenring-Segment 46 wirkt mi' der Kugelmutter 20 und dem Lageraußenring 40 zusam men, um die beiden Reihen von Lagerkugeln 44 gegen einander vorzuspannen. Es ist zu erkennen, daß ein ein faches Drehen der Doppelhaltemutter 48 auf der Kugel mutter 20 eine Vorbelastung der Lagerkugeln 44 zui Beseitigung irgendeines Spiels ermöglicht

F i g. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eine zweireihigen Kugellagers 26a. Die Form der Kugelmut ter 20a der ersten Vorrichtung ist geringfügig modifi

ziert, so daß diese als Lagerinnenring des Lagers 26a dient. Die Kugelmutter 20a weist eine kreisringförmige Rippe 64 auf. die von ihrem Mittelteil nach außen vorspringt. Auf den gegenüberliegenden Seiten der Rippe sind zwei Laufbahnen 54a und 56a für die beiden Reihen von Lagerkugeln 44 mit Käfigen 58a ausgebildet, wobei die beiden Laufbahnen allgemein im Querschnitt voneinander /ort winkelförmig ausgebildet sind.

Der Lageraußenring 40a des Lagers 26a ist in drei Segmente unterteilt (1) ein linkes Segment 66 mit einer Laufbahn 52a, (2) ein Mittelsegment 68, aas über die Rippe 64 der kugelmutter aufgesetzt ist, und (3) ein rechtes Segment 70 mit einer weiteren Laufbahn 52a und mit einem Befestigungsflansch 42a. Die beiden äußeren Laufbahnen 52a sind selbstverständlich hinsiehtlieh ihres Querschnittes in Richtung auf die jeweiligen inneren Laufbahnen 54a und 56a gerichtet, um die Lagerkugeln 44 für einen Rolleingriff zwischen diesen Laufbahnen festzuhatten. Das mittlere Segrnem 6S <Jes Lageraußenringes 40a weist eine geeignete Stärke auf, damit, wenn die drei Außenlagerring-Segmente 66, 68 und 70 zusammen an ihren Platz gebracht werden, sie mit Kugelmutter oder dem Lagerinnenring 20a zusammenwirken, um die beiden Reihen von Lagerkugeln 44 gegeneinander vorzuspannen.

In Fig.6 wird eine weitere abgeänderte Ausführungsform des zweireihigen Kugellagers 266 gezeigt. Die Kugelmutter 2Oi? der ersten Vorrichtung 10 weist eine kreisringförmige Ausdehnung 72 im mittleren Bereich «uf. In den gegenüberliegenden Seitenwänden der Kugelmutter 206, die die kreisringförmige Ausnehmung 72 begrenzen, sind zwei Laufbahnen 546 und 566 für die beiden Reihen von Kugeln 44 mit Käfigen 586 ausgebildet. Die Laufbahnen 546 und 566 sind im Querschnitt allgemein in Richtung aufeinander abgewinkelt.

Wie im Fall des Lagers 26a nach F i g. 5 ist der Lageraußenring 40u des Lagers 206 in drei Segmente unterteilt. Diese Segmente sind (1) ein linkes Segment 74 mit einer Laufbahn 52 und einem Befestigungsflansch 426, (2) ein mittleres Segment 76 aus zwei oder mehreren Abschnitten, die über der Bodenoberfläche der kreisringförmigen Ausnehmung 72 in der Kugelmutter 20 befestigt sind, und (3) ein rechtes Segment 78 mit einer weiteren Laufbahn 526. Die beiden äußeren Laufbahnen 526 sind hinsichtlich ihres Querschnittes allgemein in Richtung auf die jeweiligen inneren Laufbahnen 546 und 566 gerichtet.

Beim Zusammenbau dieses Lagers 266 können die beiden äußeren Segmente 74 und 78 des Lageraußenringes 406 zuerst auf dem Lagerinnenring oder der Kugel- so mutter 206 über die jeweiligen Reihen von in Käfigen angeordneten Lagerkugeln 44 befestigt werden. Dann wird das mittlere Segment 76 mit Preßsitz zwischen den äußeren Ringsegmenten 74 und 78 eingepaßt, so daß die beiden Reihen von Lagerkugeln 44 zusammen mit der Kugelmutter 206 voneinander fort vorspannen. Diese Ausführungsform ergibt die Möglichkeit einer Feineinsteilung der Lagervorspannung.

Es wurde anhand der F i g. 1 erwähnt daß die Schraubenspindel 14 einen geradlinig kerbverzahnten Abschnitt 18 an einem Ende, angrenzend an den ersten Gewindeabschnitt 16, aufweist, wobei zwischen diesen Abschnitten ein glatter Abschnitt 80 liegt (Ein weiterer glatter Abschnitt 82 ist zwischen den ersten und zweiten Gewindeäbspftnittcü 16 und 16' der Schraubenspindel es vorgesehen.7 Auf diesem kerbverzahnten Abschnitt der Schraubenspindel ist eine Kugelhülse 84 befestigt die ausführlich in den Fig.7 und 8 gezeigt ist und eine relative Axialbewegung der in Rollberührung hiermit stehenden Schraubenspindel ermöglicht, wobei diese Schraubenspindel gegenüber der Kugelfläche 84 in Drehrichtung in jeder Richtung iestgelegt ist. Bei der Verwendung der beiden Vorrichtungen zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung gemäß F i g. 1 als Zwei-Geschwindigkeits-Vorschubmechanismus wird die Schraubenspindel 14 durch die Kugelhülse 84 in Drehung versetzt.

Eine Betrachtung der Fi g. 7 zeigt, daß der kerbverzahnte Abschnitt 18 der Schraubenspindel 14 einen allgemein dreieckigen Querschnitt mit drei geradlinigen Keilzähnen 86 an den Scheitelpunkten des Dreieckes aufweist. Auf diesem kerbverzahnten Abschnitt ist eine eigentliche Kugelhülse 88 mit einem Befestigungsflansch 90 gemäß F i g. 8 befestigt, wobei diese Teile die Kugelhülse 84 bilden. Auf der Innenoberfläche der eigentlichen Hülse 88 sind drei vergleichsweise tiefe Führüngsnutcn 92 und drei flachere Fühnjngsn'.'tpn <M ausgebildet, die sich in Längsrichtung der Hülse erstrecken und in Umfangsrichtung einander abwechseln. Jede Führungsnut 92 nimmt zwei Reihen von keinem Drehmoment ausgesetzten Kugeln % auf, die nicht an der Drehmomentübertragung von der Hülse 88 auf die Schraubenspindel 14 beteiligt sind. Jede Führungsnut 94 nimmt andererseits zwei Reihen von ein Drehmoment übertragenden Kugeln 96' auf, die zur Übertragung eines Drehmomentes von der Hülse 88 auf die Schraubenspindel dienen. Die Führungsnuten 94 weisen gemäß F i g. 7 einen derartigen Querschnitt auf, daß sie als Laufbahn für die ein Drehmoment übertragenden Kugeln 96' dienen.

Die jeweiligen Winkelpositionen des kerbverzahnten Schraubenspindelabschnittes 18 und der Hülse 88 sind der Art, daß die drei geradlinigen Keilzähne 86 des ersteren Abschnittes mit den Führungsnuten 94 des letzteren Teils ausgerichtet sind. Jeder Keilzahn 86 weist konkave gegenüberliegende Seiten auf, die als Laufbahnen für die längsgerichtete Rollbewegung der entsprechenden beiden Reihen von ein Drehmoment übertragenden Kugeln 96' dienen. Die Bezugsziffer 98 bezeichnet Kugelkäfige oder Führungen mit Nuten 100 und 102 für die axiale Rollbewegung und den Umlauf der kein Drehmoment übertragenden Kugeln 96 und der ein Drehmoment übertragenden Kugeln 96'.

Es ist aus der vorstehenden Beschreibung zu erkennen, daß bei einer Drehung der Hülse 88 in irgendeiner Richtung die ein Drehmoment übertragenden Kugeln 96' das Drehmoment auf den kerbverzahnten Schraubenspindelabschnitt 18 übertragen, so daß sich die Schraubenspindel 14 gleichzeitig dreht. Die ein Drehmoment übertragenden Kugeln 96' sind vorgespannt, um ein Spiel zwischen der Schraubenspindel 14 und der Hülse 88 in jeder Drehrichtung zu beseitigen. Auf diese Weise ist eine wirkungsvolle Drehmomentübertragung von der Hülse auf die Schraubenspindel möglich. Sowohl die kein Drehmoment übertragenden Kugeln 96 als auch die ein Drehmoment übertragenden Kugeln 96' ermöglichen die relative Axialbewegung der Schraubenspindel 14 und der Hülse 88 mit Rollreibung. Es sei daher erwähnt daß die Kugeln % und 96' den gleichen Durchmesser aufweisen können und aus dem gleichen Material bestehen können; sie sind lediglich aufgrund der unterschiedlichen Funktionen, die sie erfüllen, unterschiedlich bezeichnet

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

der Kugelmutter aufgrund des Vorhandenseins von Axi- Patentansprüche: alspiel zwischen der Schraubenspindel und den Kugeln einerseits und zwischen der Kugelmutter und den Kugeln

1. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewe- andererseits. Dieser Nachteil ist bei der Vorrichtung der gung in eine Linearbewegung, mit einer Schrauben- 5 eingangsgenanntenArtdadurchbeseitigtdaßdieKugelspindel, mit einer Kugelmutter mit einem inneren mutterdurch einen Abschnitt verringerter Wandstärke in Schraubengewinde, die hülsenförmig auf die Schrau- Axialrichtung in zwei Hälften unterteilt ist und daß der die ben5pindel aufgesetzt ist, und mit einer Vielzahl von verringerte Wandstärke aufweisende Abschnitt durch Lagerkugeln, die rollend zwischen der Schrauben- eine Oberwurfmutter überbrückt ist, die den Abschnitt spindel und der Kugelmutter angeordnet sind und io verringerter Wandstärke in Axialrichtung zusammeneine Relativbewegung in Längsrichtung mit der drücken kann, so daß sich im Prinzip in diesem Abschnitt § Drehung eines Teils gegenüber dem anderen her- eineWindungdesInnengewindesderKugelmutterergibt, H vorrufen, wobei zumindest eine Windung des Innen- die eine geringere Breite als die übrigen Windungen p gewindes im Mittelteil der Kugelmutter eine von aufweist Hierdurch werden die Lagerkugeln vorge- W, den anderen Windungen des Innengewindes abwei- :5 spannt und das Spiel wird beseitigt Diese Lösung führt ψ chende Breite aufweist dadurch gekenn- jedoch zu einem vergrößerten Außendurchmesser der || zeichnet, daß das Innengewinde (30) der Kugel- Kugelmutter, was insbesondere dann unerwünscht ist Ji mutter (20) mit variabler Steigung (W, W) in diese wenndieKugelmutteralssolchedrehbargeiagertwerden |i eingeschnitten ist und daß ein Käfig (24) vorgesehen solL

U. ist in dem die Lagerkugeln an vorher festgelegten 20 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor-

U Relativpositionen rollend festgehalten werden. richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei

H

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Käfig einfachem raumsparenden Aufbau eine einwandfreie

die Form eines Rohres aufweist in dem eine Vielzahl Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewe-

von Bohrungen ausgebildet ist, die jeweils lose eine gung ermöglicht ohne daß Kugelrückführungen erfor-

Lagerkugel enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß 25 derlich sind.

die Kugelmutter (20) zwei rohrförmige Verlange- Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden

rungen (32) mit ebenen Inranoberflächen für eine Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge-

Punktberührung mit den Lagerkugeln (22) aufweist löst

die sich koaxial von den gegenüberliegenden axialen Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen

Enden der Kugelmutter (20) aus erstrecken, und daß 30 der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,

jede Verlängerung mit einem kreisringförmigen Durch die erfmdungsgemäße Ausgestaltung der Vor-

Kranz (34; versehen ist, der sich von dem von der richtung sind keine am Außenumfang der Kugelmutter

Kugelmutter entfernten Erden aus nach innen er- angeordneten Einrichtungen zum Vorspannen der bei-

streckt und in Gleitbe-ührung mit dem Gewinde der den Hälften der Kugelmutter gegeneinander erforder-

Schraubenspindel (14) steht. 35 lieh, und es können auch Kugelrückführungen entfallen,

da die Kugeln immer in dem Käfig umlaufen und ledig- !ich der Käfig gegenüber dsr Kugelmutter in Axialrichtung verschoben wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Es ist zwar bereits bekannt (DE-PS 10 83 833), die Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewe- 40 Lagerkugeln einer Vorrichtung z..;r Umwandlung einer gung, mit einer Schraubenspindel, mit einer Kugelmut- Linearbewegung in eine drehende Bewegung in einem ter mit einem inneren Schraubengewinde, die hülsenför- Käfig anzuordnen, doch ist hierbei der Käfig von seiner mig auf die Schraubenspindel aufgesetzt ist, und mit Funktion her mehr mit der Kugelmutter vergleichbar,
einer Vielzahl von Lagerkugeln, die rollend zwischen Durch den Fortfall von Vorspanneinrichtungen am der Schraubenspindel und der Kugelmutter angeordnet 45 Außenumfang der Kugelmutter und durch den Fortfall sind und eine Relativbewegung in Längsrichtung mit von Kugelrückführungen an dem Außenumfang kann der Drehung eines Teils gegenüber dem anderen her- die Kugelmutter selbst in vorteilhafter Weise als Lagervorrufen, wobei zumindest eine Windung des Innenge- innenring eines Wälzlagers zur drehbaren Lagerung der windes im Mittelteil der Kugelmutter eine von den an- Kugelmutter verwendet werden,
deren Windungen des Innengewindes abweichende 50 Durch den Fortfall der Kugelrückführungen ergibt Breite aufweist. sich eine wesentliche verringerte Geräuschentwicklung, Die Kombination einer Schraubenwelle mit einer Ku- und es ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der gelmutter mit dazwischenliegenden Lagerkugeln hat Erfindung vorgesehen, daß die Kugelmutter zwei rohrweitgehende VerwendungfürVorschubbewegungenund förmige Verlängerungen mit ebenen Innenoberflächen andere Zwecke gefunden. Die Lagerkugeln wandeln eine 55 für eine Punktberührung mit den Lagerkugeln aufweist, Gleitreibung in eine Rollreibung um und ermöglichen die sich koaxial von gegenüberliegenden axialen Enden damit eine gleichförmige Hin- und Herbewegung entwe- der Kugelmutter aus erstrecken, wobei jede VerlängederderSchraubenspindeloderderKugelmutterbeieiner rung der Kugelmutter mit einem kreisringförmigen in zv/ei Richtungen gerichteten Drehung des anderen Kranzversehenist, der sich von dem von der Kugelmutoder des gleichen Teils. Bei bekannten Vorrichtungen 60 ter entfernten Ende aus nach innen erstreckt und in dieser Art (US=PS 36 38 507) laufen die Lagerkugeln um Gleitberührung mit dem Gewinde der SchraubenspinundvonjedemEndederKugelmutterauszudemanderen del steht. Auf diese Weise ist der Käfig mit den darin Ende über eine oder mehrere rohrförmige Kugelrückfüh- befindlichen Lagerkugeln vollständig gegen äußere Einrungen zurück, nachdem sie einige Umdrehungen um die flüsse geschützt, und die Kränze ergeben eine ein wand-Schraubenspindel ausgeführt haben. Dieses Umlaufen 65 freie Abdichtung der Kugelmutter gegenüber der der Kugeln führt zu einer erheblichen Geräuschentwick- Schraubenspindel, so daß das Eindringen von Fremdlung. Ein anderer Nachteil bekannter Vorrichtungen be- körpern verhindert wird,
steht in einem Spiel zwischen der Schraubenspindel und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im fol-