SCREW DRIVE WITH A SCREW AND ONE OR MORE ROLLING RINGS, SURROUNDING THE SPINDLE EXCENTRICALLY

Abstract: 1. Worm drive with a threaded spindle (1) and at least one rolling (5) eccentrically surrounding the spindle, rolling on the sides (13, 14) of the thread with one-sided engagement into the spindle thread and retained in a nut body or the like which is movable along the spindle (1), where the points of nearest pproach (A, D - crossing points), of the outer screw line or the parallel screw lines (15, 16) of the spindle thread and of the adjacent inner base circle or root circle (8, 9) of the rolling ring (5) having a crossing distance (a), characterized in that the crossing distance (a) is 0 - 15 % of the radius of the base or root circle (8, 9) of the rolling ring (5).

Description: "Ssindentrieb mit einer Gewinde stind ei und einer oder mehreren die Spindel exzentrisch umgebenden Wälzringen" Die Erfindung betrifft einen Spindeltrieb der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannter Art. Ein solcher Spindeltrieb ist u.a. aus der DE-OS 28 39 920 bekannt. - Der Platzbedarf für derartige Spindeltriebe ist häufig sehr begrenzt, so dass Jede Verkleinerung des den '-trÅalz- ring oder die Wälzringe tragenden Mutterkörpers, der die Spindel umfasst, unter Berücksichtigung der für einen solchen Spindeltrieb wesentlichen Parameter wie u.a. Geschwindigkeit, Genauigkeit, Verschleissfreiheit, von grosser Bedeutung ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Spindeltrieb mit den Merkmalen des Gattungs- begriffes zu schaffen, der bei vorgegebenen Spindelabmessungen gegenüber bekannten Spindeltrieben einen kleinen Mutterkörper und damit einen kleinen Wälzring oder Wälzringe aufweist, ohne dass die Wirkung und die Funktion des Spindeltr#ebes beeinträchtigt werden. Diese Aufgabe wird bei einem Spindeltrieb nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches dadurch gelöst, dass die Grösse des Kreuzungsabstandes zwischen den einander am nächsten gelegenen Kreuzungspunkten der äusseren Schraubenlinie bzw. der parallelen Schraubenlinien des Spindelgewindes und dem benachbarten, inneren Grundkreis oder Fusskreisen des Wälzringes zwischen 0 bis 8 ,¯ des Radius' des oder der Grundkreise des Wälzringes beträgt, d.h. der Kreuzungsabstand gegen Null konvergiert und der Radius bis zu 8 46 dieses Idealwertes beträgt. - Die Unteransprüche beinhalten Merkmale, die diese Merkmale des Hauptanspruches verbessern und weiterbilden. Zwar kennt der Stand der Technik zeichnerische Darstellungen von Spindelgewinden und sie umfassende Wälzringmuttern, die teilweise sogar einen inneren Grundkreis ihrer Wälzringe zeigen, die kleiner als der Aussendurchmesser des Spindelgewindes sind. Allein in der Praxis lassen sich diese Spindeln nicht realisieren bzw. geben die zeichnerischen Darstellungen keinen Hinweis, wie tatsächlich ein Spindeltrieb mit einem möglichst kleinen Mutterkörper und dementsprechend mit einem Wälzring oder mit WälEringen geringstmöglichen Durchmessers seines bzw. ihrer Grundkreise herstellbar ist. Der kennzeichnende Teil des Hauptanspruches gibt dagegen eine technische Lehre, die sowohl rechnerisch als auch zeichnerisch dem Fachmann die Lehre an die Hand gibt, die gestellte Aufgabe, einen mbglichst kleinen Wälzring bei gegebenem Flanken winkel, bei gegebener Steigung des Spindelgewindes, bei gegebenem Durchmesser des Gewindekernes und des Aussendurchmessers des Gewindes zu lösen. Zum Verständnis der gegebenen Lehre bedarf es der Berücksich- tigung der Begriffe ¯Kreuzen" und ¯Schneiden" bzw. des Be- griffes ¯Kreuzungsabstand". Aus "Technische Raumkinematik" von R. Bei er, Springer-Verlag, Berlin/Göttingen, Heidelberg, 1963, 5. 78, sind Kreuzungspunkten als Punkte geringsten A.b- standes zwischen zwei Geraden definiert. Diese kürzeste Verbindungslinie bzw. Abstand zwischen diesen beiden Punkten als Senkrechte auf den beiden Geraden wird als "Kreuzungsabstand" bezeichnet. Wird dieser "Kreuzungsabstand" zwischen den beiden vorstehend erwähnten ¯Kreuzungspunkten" null, dann ¯schneiden" sich die beiden Geraden. Bei einem Trapezgewinde der Spindel und einer entsprechenden Trapezquerschnittsform des Wälzringes ergeben sich zwei Grundkreise des Wälzringes als innere Begrenzungskreise dieses Ringes. Einer dieser Grundkreise wirkt in bestinrnter Art und Wei- se mit der benachbarten Flanke und dessen äusserer Schraubenlinie des Spindelgewindes zusammen, wobei dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches gemäss der kleinste mögliche Grund- kreis eines Wälzringes dann gegeben ist, wenn sich der Grundkreis und die diesem benachbarte, äussere Schraubenlinie des Spindelgewindes sich schneiden, d.h. der Kreuzungsabstand null ist. In der Praxis jedoch hat sich gezeigt, dass dieser theoretische Wert auf die Dauer kein verschleissfreies Arbeiten zulässt, weswegen vorzugsweise eine geringe Abweichung von diesem ¯Schneiden" erwinscht ist, mit anderen Worten der Abstand der beiden am nächsten gelegenen Punkte des Grundkreises des Wälzringes und der benachbarten ausseren Schraubenlinie des Gewindes, d.h. der beiden "Kreu- zungspunktefl einen geringen Wert annimmt. Der Kreuzungsab- stand soll einen Wert zwischen Null und 15 % des Radius des Grundkreises des Wälzringes annehmen. In der Zeichnung ist die Erfindung dargestellt und nilar zeigt Fig. 1 die Seitenansicht einer Spindel mit zwei im Durch messer unterschiedlichen Wälzringen, Fig. 2 einen teilweisen Schnitt durch einen XfÅalzring, Fig. 3 einen teilweisen Schnitt durch eine Spindel und durch einen weiteren Wälzring, Fig. 4 einen Querschnitt durch die Spindel mit einem kleinen WÅalzring, Fig. 5 dieselbe Spindel mit einem wesentlich grösseren Wälzring, Fig. 6 eine Darstellung in gegenüber Fig. 1 grösserem Mass stab mit der Darstellung des einen Grundkreises eines trapezförmigen WÅalzringes und der benachbarten Schraubenlinie des Spindelgewindes und Fig. 7 die gleiche Darstellung mit einen kleineren t.ralz- ring (vgl. Fig. 4 und 5). Die Gewindespindel 1 besitzt den Kern 4 und des scrraub#n- linienförmig verlaufende Gewinde mit den Gewindegängen 2, zwischen denen die Gewindenuten 3 gebildet sind, die radial einwärts durch den Kern 4 begrenzt sind. In dargestelltem Beispiel ist die Erfindung an Hand von zwei Wälzringen 5, 5' in Fig. 1 bis 5 dargestellt, deren innere Kopfringfläche 7 (Fig. 2 und 3) von zwei Grundkreisen 8, 9 bzw. 8', 9' begrenzt werden, die mit ihren schrägen Seiten 10, 11 an den Flanken 13, 14 der Gewindegänge 2 des Spindelgewindes sich abwälzen. .r die Erfindung ist jeweils der innere Grundkreis 8, 9 bzw. 8', 9' und die benachbarte äussere Schraubenlinie 15, 16 bzw. 15', 161 der Flanken 13, 14 der Gewindegänge 2 zu betrachten, auf denen sich die entsprechende schräge Seite 10 oder 11 des Wälzringes 5, 5' abwälzt (Fig. 1, 3, 4, 5). Für jeden Grundkreis 8, 9 bzw. 8', 91 und die benachbarte Schraubenlinie 15, 16 bzw. 15', 16' gibt es einen geringsten Abstand. Dieser Abstand bildet den Kreuzungsabstand zwischen den beiden Kreuzungspunkten, d.h. den Punkten des Grunakreises und der Schraubenlinie, die sich am nächsten liegen. Der Lehre der Erfindung gemäss ist nun anzustreben, dass dieser Abstand einen kleinstmöglichen Wert annimmt, d.h. einen Wert zwischen 0 und 15 % vorzugsweise einen Wert zwischen 2 und 8 % des Radius des oder der Grundkreise der WÅalzringe. Bei dem Vergleich der Fig. 4 und 5 scheint zunächst der Punkt A' des Grundkreises 9' des WÅalzringes 5' in Fig. 5 den gleichen Abstand von der Schraubenlinie 16 der Spindel 1 zu haben wie der Punkt A des Ringes 5 von der Schraubenlinie 16 der Spindel 1 in Fig. 4. Hierbei ist jedoch der in A.chs- richtung der Spindel 1 in Fig. 5 gelegene Abstand des Punktes A' von dem Punkt D' der Schraubenlinie 16' von dem Grundkreis 91 des 5zNÅalzringes 5' zu berücksichtigen und dieser Abstand als Kreuzungsabstand zwischen den beider Kreuzungspunkten A', D' ist wesentlich grösser als der Kreuzungsabstand zwischen dem Punkt A und dem Punkt D der äusseren Schraubenlinie 16 von dem Grundkreis 9 der tus- führung nach Fig. 4. In Fig. 6 ist der grössere, im Querschnitt trape2örnige, Wälzring 5' mit seinen beiden Grundkreisen 8', 9' erkennbar, während die Spindel 1 ein Gewinde besitzt, dessen eine äussere Schraubenlinle die Bezugsziffer 16' trägt. Dem Grundkreis 9' des Wälzringes 5' ist die Schraubenlinie 16' benachbart. Der geringste Abstand zwischen dem Grund- kreis 9' und der Schraubenline 16 ist in vorliegende Falle mit a' bezeichnet, wobei die Punkte A' und D' den geringsten Abstand, d.h. den Kreuzungsabstand aufweisen. In Fig. 7 ist wiederum die gleiche Spindel 1 dargestellt, wobei ein Wälzring 5 wesentlich kleineren inneren Durchmessers angewandt ist, wobei wiederum die Grundkreise 8 und 9 erkennbar sind und die eine (hier relevante) Schraubenlinie die Bezugsziffer 16 trägt. Der Abstand zwischen den beiden Punkten A und D als diejenigen Punkte, die den geringsten Abstand a zwischen dem Grundkreis 9 und der benachbarten Schraubenlinie 16 definieren, ist hier wesentlich kleiner als der Abstand a' bei der Ausführungsform nach Fig. 6 mit dem grösseren Wälzring 5'. Der Kreuzungsabstan# 2 bzw. a' soll erfindungagemäss, wie oben dargelegt, zwischen 0 und 15 # vorzugsweise zwischen 2 und 8 5' des Radius der Grundkreise 8 bzw. 9 der Wälzringe ausmachen. Bei gegebenem Flankenwinkel, gegebener Steigung und Kern- durchmesser der Spindel sowie Aussendurchmesser des Spin#el- gewindes lässt sich sowohl zeichnerisch wie rechneriech urter BerUcksichtigung, dass der Kreuzungsabstand a bzw. a' möglichst klein sein soll, ein kleiner Wälzringdurchmesser schaffen, der im wesentlichen nur noch von seiner Trag- fähigkeit, d.h. seiner Festigkeit bestimmt wird. Den bei trapezförmigem Querschnitt des Wälzringes 8 geltenden Verhältnissen entsprechen die Verhältnisse bei eine Spitz- gewinde und entsprechender Ausbildung des Wälzringes. Die Wälzringe 5 können als Innenring eines Wälzlagers ausgebildet sein oder mit dem Innenring eines solchen Lagers verbunden sein, wobei die La#eraussenringe Teile des DEXtter- körpers bilden oder mit dem Mutterkörper verbunden sind. Statt des hier dargestellten und beschriebenen Wälzringes können mehrere Wälzringe Anwendung finden, die als Einzelringe in einem Muttergehäuse angeordnet sind oder die die Teile eines gemeinsamen Mutterkörpers bilden, der an seiner Innenseite mehrere Ringe wie Wulste oder Rippen aufweist.

Claims: Patentansprüche 1. Spindeltrieb mit einer Gewindespindel und einem oder nehre- ren die Spindel exzentrisch umgebenden Wälzringen, die cich unter einseitigem Eingriff in das Spindelgewinde auf den Flanken des Gewindes abwälzen und mit dem Laufring mindestens eines Wälzlagers einteilig ausgebildet oder verbunden sind, dessen anderer Laufring in einem längs der Spindel bewegba ren Mutterkdrper od. dgl. gehalten ist, dadurch gekennzeich net, dass die Grösse des Abstandes (a - Kreuzungsabstand) zwi schen den einander am nächsten gelegenen Punkten (A, D Kreuzungspunkten) der äusseren Schraubenlinie bzw. der raral- lelen Schraubenlinien (15, 16) des Spindelgewindes und dem benachbarten, inneren Grundkreis oder Fusskreisen (8, 9, des Wälzringes (5) gegen Null konvergiert, höchstens naser einen solchen Wert annimmt, dass der Radius des entstandenen Wälzringes 8 f über dem Idealwert bei einem Kreuzungsab stand (a) gleich Null liegt. 2. Spindeltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse des Abstandes zwischen den am nächsten gelegenen Punkten (A, D) zwischen 2 und 8 5' des Radius' des oder der Grundkreise (8, 9) des Wälzringes (5) beträgt. 3. Spindeltrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Wälzringes (5) kleiner als der Aussendurchmesser des Spindelgewindes (1) ist. 4. Spindeltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde der Spindel (1) ein Spitzgewinde ist und der Idealwert bei einem Kreuzungsabstand gleich Null, für dessen Durchmesser annähernd Aussenradius des Spindelgewindes plus dem Radius des Spindelkerns*(4) gilt, um maximal 8 5' im Radius vom verwendeten Wälzring (5) übertroffen wird. 5. Spindeltrieb nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel des Spin delgewindes 35 - 450 beträgt. 6. Spindeltrieb nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel des Spindelgewindes mindestens 400 be trägt.

Inventors: GARTNER, ROBERT, DR., Gärtner, Robert, Dr.
Applicants: GARTNER, ROBERT, DR.
Application year: 1985
Main classification: F16H25
IPC codes: F16H25