DE1198157B - Getriebe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F06h

Deutsche Kl.: 47h-3

1198157
A33864XII/47h
2. Februar 1960
5. August 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit einem Käfig, durch den hindurch sich eine Gewindespindel erstreckt, und mit mehreren Lagerelementen, die sich in im Käfig angeordneten Öffnungen drehen können. Bei arbeitendem Getriebe greifen diese Lagerelemente so in die Gewindegänge der Spindel ein, daß sie die Bewegung eines treibenden Organs auf ein getriebenes Organ, von denen das eine Organ mit der Gewindespindel verbunden ist, übertragen. Eines dieser beiden Organe ist nicht drehbar und parallel zur Achse der Spindel verschiebbar, und das andere ist um die Achse der Spindel drehbar und wird an einer Bewegung parallel zur Achse derselben gehindert.

Die Erfindung beabsichtigt, eine gegenüber bisher ausgeführten Getrieben dieser Art verbesserte Getriebeausführung herzustellen, die nur aus wenigen einfachen, leicht herzustellenden und zuverlässig arbeitenden Teilen von bekannter und bewährter Ausführung besteht und die eine zuverlässige, geräuschlose und stoßlos arbeitende Vorrichtung darstellt. Bisher wurden bei mehreren Getrieben dieser Art Wälzlagerteile als bewegungsübertragende Teile verwendet; diese in die Gewindegänge der Spindel eingreifenden Teile sind um die Spindel herum und/oder axial längs derselben gruppiert und werden durch einen für gewöhnlich frei drehbaren, rohrförmigen Käfig, der zwischen der Spnidel und dem Gehäuse liegt und Öffnungen besitzt, in die die verschiedenen Lagerelemente eingehängt werden, in dieser Lage zur Getriebe

Anmelder:

The Anderson Company, Gary, Ind. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:

Jack Ernest Martens, Gary, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 4. Februar 1959 (791113)

sen. Für bestimmte Zwecke jedoch sind diese Vorrichtungen infolge ihrer Neigung, unter gewissen Verwendungsbedingungen zu rutschen, in ihrer Leistungsfähigkeit begrenzt; und infolge des hier zur Ausübung kommenden Bewegungsprinzips der PIanetarbewegung ist die Axialverschiebung des einen Organs im Verhältnis zu der Bewegung des anderen nie ein ganz feststehender Wert; d. h. wenn z. B. zehn Umdrehungen der Spindel in der einen Richtung das aus Spindelmutterteilen bestehende Ganze um einen

Gewindespindel erhalten. Der außenliegende Teil 30 gewissen Betrag verschieben, so ist damit noch nicht oder das Gehäuse dieses Käfigs schließt einen oder gesagt, daß zehn Umdrehungen der Spindel in ummehrere Laufringe ein, an denen die aus dem Käfig vorstehenden Teile der Lagerelemente anliegen, und

diese Laufringe werden mit Nuten, Schultern od. dgl. versehen, die den Druck der Lagerelemente aufnehmen. Beim praktischen Gebrauch der Vorrichtung umkreisen bei einer Relativdrehung zwischen Gewindespindel und Mutter die verschiedenen Lagerelemente die Gewindespindel, wobei sie um diese Spindel herumrollen und den Käfig mit sich nehmen; durch ihr nockenartiges Eingreifen in die Gewindegänge der Spindel entsteht ein Axialschub, der über den Laufring eine Axialverschiebung entweder des die Spindelmutter bildenden Ganzen oder der Gewindespindel, je nachdem ob das erstere oder die letztere an einer Axialbewegung gehindert wird, herbeiführt.

Derartige durch Spindel und Spindelmutter gebildete Vorrichtungen setzen Reibungsverluste praktisch auf ein Minimum herab und weisen viele wünschenswerte Eigenschaften auf, die sie für zahlreiche diverse Verwendungszwecke äußerst geeignet erscheinen lasgekehrtem Drehsinne das Spindelmutternganze um den gleichen Wert in entgegengesetzter Richtung verschieben werden. Auch werden, wenn die Spindeln derartiger Vorrichtungen senkrecht angeordnet sind, bei Wegfall der Antriebskraft die ziemlich niedrigen Reibungswerte zwischen Spindelmutterganzem und Spindel zuweilen die Spindelmutter bei Belastung wieder an der Spindel heruntergleiten lassen.

Die Aufgabe der vorliegenden Vorrichtung ist daher, eine verbesserte, aus wenigen einfachen, leicht herzustellenden und zuverlässig arbeitenden Teilen bekannter und bewährter Ausführung bestehende und, wie bereits bemerkt, geräusch- und stoßlos arbeitende Vorrichtung zu erzeugen, durch die die erwähnten Schwierigkeiten der bisher gebauten Bewegungsübertragungsvorrichtungen dieser Art überwunden werden und bei der das Verhältnis zwischen zugeführter zu abgegebener Leistung annähernd ein fester Wert ist. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, eine Bewegungsübertragungsvorrichtung zu schaffen, bei der der axial bewegbare Teil (Spindel oder

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Spindelmutter) pro Umdrehung des drehbaren Teiles oder Spindel 10 dargestellt ist, die durch eine Spinner Spindel oder der Spindelmutter) um einen im delmutter 12 hindurchgeht, diese trägt und über ihr wesentlichen festen, vorausberechenbaren Betrag vor- Gewinde mit ihm in Verbindung steht. Die Spindel geschoben oder zurückgezogen wird. Außerdem soll 10 kann durch eine (nicht wiedergegebene) krafteine Bewegungsübertragungsvorrichtung hergestellt 5 erzeugende Vorrichtung angetrieben werden und die werden, die sich sowohl zur Verwendung bei ein- Spindelmutter 12 mit einem eine Belastung darstelgängigen als auch bei mehrgängigen Spindelgewinden lenden Gegenstand, etwa einem Schlitten, der längs eignet und eine Vorrichtung geschaffen werden, der Spindelachse zu bewegen ist, verbunden sein. Die durch die bei gewissen Ausführungsformen derselben hier wiedergegebene Spindel 10 weist mehrere Gänge ein Heruntergleiten der Spindelmutter an der Ge- io auf. Insbesondere schließt sie ein Dreifachrechtswindespindel so gut wie völlig vermieden wird. gewinde 13,14,15 ein, das auf irgendeine Weise,

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von der Erfin- z. B. durch Walzen, erzeugt werden kann. Natürlich

dung vorgesehen, das andere der beiden Organe, das kann auf der Gewindespindel jede beliebige Zahl von

sich aus Kapselteil, Federungsteil und Gehäuse und, Gewindegängen vorgesehen sein, die je nach den zu

wenn die Gewindespindel das bewegte Organ ist, aus 15 befriedigenden Forderungen rechts- oder lingsgängig

der Antriebsvorrichtung des Getriebes samt zugehö- sein können.

riger, den Getriebekäfig aufnehmender Nabe zusam- Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, besteht die Spindelmensetzt, derart von dem Getriebekäfig tragen zu mutter 12 aus einer Anzahl Lagerelemente 17, deren lassen, daß sich seine Lage diesem gegenüber nicht Zahl hier mit drei angenommen worden ist, welche ändert, damit es sich in axialer Richtung gegen die ao im Kreis um die Spindel herum angeordnet sind. Spindel bewegen kann, und das Getriebe in bezug auf Jedes Ende eines jeden Lagerelements 17 endet in Drehung unbeschränkte, ringförmige Teile einschlie- einem Achsstift 18, und der dazwischenliegende Teil Ben zu lassen, die die Lagerelemente in rollender Be- eines jeden Elements ist mit mehreren toroid- oder rührung mit ihnen umgeben, um sie mit der Gewinde- wulstförmigen Lagerflächen 19, die in die Gewindespindel in Berührung halten zu können. Zweck- 35 gänge der Spindel hineingreifen, versehen. Infolge der mäßigerweise werden die in bezug auf Drehung unbe- Steigung des mehrgängigen Gewindes der Spindel 10 schränkten ringförmigen Teile mit Laufringen ver- berührt der entsprechende wulstförmige Teil eines sehen, die als wulstförmige, in die Spindelgewinde- jeden der verschiedenen Lagerelemente 17 einen der gänge eingreifende Partien ausgebildete Teile der Gewindegänge der Spindel, wobei die Enden aller Lagerelemente berühren und damit eine Axialbewe- ₃₀ Achsstifte auf gleicher Höhe liegen,
gung der ringförmigen Teile gegen die Lagerelemente Ein frei drehbarer ringförmiger Teil 20 liegt koneinschränken können. Bei eingängigen Gewindespin- zentrisch zu den Lagerelementen und hält sie in roldeln werden die Laufringe an Teilen von geringerem lender Berührung mit den Gewindegängen der Spin-Durchmesser der ringförmigen Teile hergestellt und del. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, befindet liegen in axialer Richtung einwärts oder auswärts von ₃₅ sich auf der Innenwand des ringförmigen Teiles 20 zweien dieser wulstförmigen Lagerflächen. — Durch ein Teil 21 von geringerem Durchmesser, der ein Paar diese Maßnahmen werden die oben geschilderten ihre Stirnseiten einander zukehrender Laufringe 23 Nachteile bestehender Ausführungen vermieden und bildet, die mindestens an zweien der wulstförmigen das angestrebte geräuschlose und stoßfreie Arbeiten Teile der Lagerelemente anliegen können, wodurch der Vorrichtung erzielt. ₄o sie eine mit dem Ende voran erfolgende Bewegung

An Hand der Zeichnungsunterlagen soll nunmehr des ringförmigen Teiles gegen die Lagerelemente be-

ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung besprochen grenzen. Die Art, auf die der ringförmige Teil 20 von

werden. Von den Zeichnungen ist _ei_ner solchen mit dem Ende voran erfolgenden Be-

Fig. 1 ein Teillängsschnitt durch eine ausgeführte wegung zurückgehalten wird, ist nicht allzu wichtig, Bewegungsübertragungsvorrichtung, bei der die Lei- ₄₅ wie aus den nachstehend beschriebenen abgeänderten stung durch eine mehrgängige Gewindespindel zu Ausführungsformen der Erfindung noch hervorgeführt wird, gehen wird. Zwischen dem ringförmigen Teil 20 und

Fi g. 2 ein längs Linie 2-2 der F i g. 1 gelegter Teil- der Gewindespindel 10 ist ein rohrförmiger Käfig 25

querschnitt, angeordnet, der mit mehreren am Umfang verteilten

F i g. 3 ein der F i g. 1 entsprechender Schnitt 50 öffnungen 26 versehen ist, deren jede eines der

durch eine abgeänderte Ausführungsform, bei der die Lagerelemente 17 aufnimmt und es in der dadurch

Leistung der Spindelmutter zugeführt werden kann, herbeigeführten Lage mit seiner Längsachse ungefähr

F i g. 4 ein längs Linie 4-4 der F i g. 3 gelegter Teil- parallel zur Achse der Gewindespindel hält. Die

querschnitt, Achsstifte 18 der verschiedenen Lagerelemente 17 be-

F i g. 5 ein der F i g. 1 entsprechender Längsschnitt 55 rühren bei der gegenseitigen Drehung von Gewinde-

durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform, spindel und Käfig die Enden 28 ihrer jeweiligen öff-

bei der eine eingängige Gewindespindel verwendet nungen 26 und übertragen dadurch einen Axialschub

wird, auf den Käfig 25. Das in der Darstellungsweise der

F i g. 6 ein Teilquerschnitt durch die in F i g. 5 wie- F i g. 1 links liegende Ende 30 des Käfigs 25 ist mit

dergegebene Vorrichtung, bei dem das Außengehäuse 60 einem verbreiterten Rand 31 versehen, dessen Außen-

weggelassen worden ist, und umfang, wie bei 32 angedeutet, ausgekehlt ist, so daß

F i g. 7 ein als Bruchstück wiedergegebener Längs- ein Ansatz 33 entsteht, an dem ein Ende des Kapselschnitt durch eine ausgeführte Bewegungsübertra- teiles 34 des Spindelmutternganzen 12 anliegt,
gungsvorrichtung, bei der die Leistung direkt dem Der Kapselteil 34 besteht aus einem rohrförmigen Käfig oder Träger zugeführt wird. 65 Teil 36, der auf den ringförmigen Teil 20 teleskop-

Um zunächst die F i g. 1 und 2 zu besprechen, kann artig aufgeschoben ist, aber Abstand von ihm hat.

man ihnen entnehmen, daß hier eine mit Schrauben- Ein Ende 37 des Kapselteiles sitztauf dem ausgekehl-

gewinde versehene, drehend angetriebene Schraube ten Teil 32 des Käfigs 25 und liegt an der durch

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diesen Teil gebildeten Schulter 33 an, während das Ausführungsform in erster Linie dadurch, daß die andere Ende 38 des Kapselteiles mit einem Teil 39 leistungaufnehmende Spindel einen einzigen Gewindevon kleinerem Innendurchmesser ausgebildet ist, der gang 54 aufweist, woraus folgt, daß die verschiedenen auf dem rechten Ende des Käfigs 25 sitzt. Der rohr- um die Spindel herum anzuordnenden Lagerelemente förmige Teil 36 und der Käfig 25 sind derart mitein- 5 55 notgedrungen längs der Spindel axial gegeneinander verbunden, daß eine Bewegung der beiden ander versetzt sein werden. Der ringförmige Teil 56 Teile gegeneinander ziemlich unmöglich gemacht weist daher an seinen entgegengesetzten Endteilen wird. Um Schwingungen im Getriebe zu dämpfen und einwärts gekehrte, als Laufringe 57 benutzte Flansche um für eine rutschfeste Verbindung zwischen dem auf, die zum Anliegen an den am weitesten außen Außengehäuse und den anderen Teilen des Spindel- io liegenden wulstförmigen Lagerflächen 58 verschiemutternganzen zu sorgen, ist ein den Kapselteil 34 dener Lagerelemente 55 gebracht werden können. Daumgebender Federungsteil 40 vorgesehen, dessen mit sich die führende Wirkung der Laufringe 57 an Enden radial einwärts gebogen sind. Ein Band oder dem Teil 56 ungefähr gleichmäßig verteilt, ist es Gehäuse 41, das am besten aus Blech besteht, um- zweckmäßig, bei einer mit eingängiger Gewindespinschließt dicht den Federungsteil, und seine Endteile 15 del arbeitenden Ausführungsform eine gerade Zahl 42 sind mit radial einwärts gehenden Flanschen ver- von Lagerelementen, z. B. vier, zu wählen. Der Käfig sehen, die die das Spindelmutternganze bildenden 25 trägt um die Spindel 53 herum verteilte Lager-Teile fest aneinanderdrücken. elemente 55, welche von ihm in radialer und in Umist das Gehäuse 41 mit einem dasselbe belasten- fangsrichtung getragen werden. Die einander gegenden, zu bewegenden Gegenstand, z. B. einem Fahr- 20 überliegenden Endteile des Käfigs 25 sind aus bezeugfenster, verbunden und wird es durch diesen an trieblichen Gründen mit dem Kapselteil 34, dem einer Drehung verhindert, so hat eine Drehung der Federungsteil 40 und dem Gehäuse 41 im wesent-Spindel 10 einen auf den Käfig 25 wirkenden Axial- liehen in derselben Weise, wie sie F i g. 1 und 2 erschub zur Folge, wodurch der Käfig, da er fest in kennen lassen, verbunden.

dem Gehäuse 41 sitzt, abhängig von der Drehrich- as Wenn nur ein einziger Gewindegang auf der Spintung der Spindel die Spindelmutter zwangläufig vor- del vorgesehen ist, so hat dies eine Vorrichtung zur wärts schiebt oder zurückzieht. Der ringförmige Teil Folge, bei der die zur Erzeugung einer Antriebs-20 ist unbelastet und dreht sich nur frei in einer der bewegung mit dem Käfig 25 verbundene Spindel-Drehrichtung der Spindel entgegengesetzten Rieh- mutter auf ziemlich langsame und vorherbestimmtung. Er wirkt als Schließring für die Lagerelemente 30 bare Art und Weise vorwärts bewegt werden kann. 17 und hält sie so mit den Gewindegängen der Spin- Die in F i g. 5 und 6 wiedergegebene Ausführungsdel in Berührung, daß sie als bewegungsübertragende form eignet sich nicht nur zur Anwendung bei sehr Teile wirken können. kleinen Betätigungsvorrichtungen, wo zwangläufig

Die in F i g. 3 und 4 wiedergegebene Ausführungs- erfolgende, vorher bestimmbare Bewegungen erform unterscheidet sich von der im vorstehenden be- 35 wünscht sind, sondern auch zum Gebrauch bei Beschriebenen darin, daß die Spindelmutter drehbar tätigungsvorrichtungen mittlerer und bedeutender gelagert und gleichzeitig an einer Axialbewegung ge- Größe. Eine Spindelmutter, die von einer lotrecht anhindert ist und daß die Gewindespindel mit einer geordneten Spindel mit eingängigem Gewinde von Arbeitsleistung erfordernden Last oder einem zu geringem Steigungswinkel getragen wird, kann, außer bewegenden Körper zu verbinden und dadurch vor 40 wenn es durch irgendeine äußere auf die Gewinde-Drehung zu schützen ist. Das Bezugszeichen 43 be- spindel wirkende, drehende Kraft dazu veranlaßt zeichnet ein festes Gestell mit einer in ihm vorgesehe- wird, nicht so leicht an der Gewindespindel herunternen tragenden Fläche 44, in der eine hohle Nabe 45 rollen. Die letztgenannte Eigenschaft ist dann besoneiner Antriebsvorrichtung oder -scheibe 47 drehbar ders von Wert, wenn man eine Bremsvorrichtung zu gelagert ist. Die Nabe 45 entspricht weitgehend 45 ersparen wünscht, die eine Drehung der Spindel unter dem Kapselteil 34 mit Federungsteil 40 und Gehäuse normalen Belastungsbedingungen verhindert, um ein 41 den Fig. 1 und 2, und die im Innern der Nabe45 Abgleiten der Spindelmutter an der Spindel zu verbefindliche Konstruktion ist im wesentlichen die hüten.

gleiche wie die in diesen Figuren wiedergegebene. Bei der in Fig. 7 wiedergegebenen Ausführungs-

Mithin befinden sich im Innern der Nabe konzen- go form wird die Leistung direkt dem Käfig 25 zugetrisch zu ihr und im Abstand von ihr ein ringförmiger führt, um die nicht drehbare, mehrgängige Spindel 10 Teil 20, ein Käfig 25 und Lagerelemente 17, die in in Richtung ihrer Achse fortzubewegen. In dieser Öffnungen 26 des Käfigs angeordnet sind. Bei dieser Figur bezeichnet die Bezugsziffer 60 ein festes Geabgeänderten Ausführungsform wird die Verbindung stell mit einer Lageröffnung 61, in der zwei ineinzwischen der Nabe 45 und dem Käfig 25 durch eine 55 anderschiebbare Gehäuseteile 63 und 64 mit abwärts schräge Fläche am Käfig 25 bewirkt, in die die Nabe gebogenen, die Laufringe 65 und 66 bildenden äußezur Herstellung einer Klemmverbindung hineinge- ren Endteilen sicher befestigt sind. Mehrere Kugeln drückt wird. Ein aufgeschnittener Sperring 48, der in 68 liegen zwischen diesen Laufringen 65 und 66 und einer am Ende der Nabe 45 hergestellten Nut 49 sitzt, einem Paar ihnen gegenüberstehenden, in der Umliegt an einer Unterlegscheibe 50 an und hält die 60 fangsfläche des Käfigs 25 hergestellten Laufflächen Nabe 45 in dem im Gestell vorgesehenen Lager. Die 69 und 70. Eine Anzahl länglichgestalteter Lager-Arbeitsweise dieser Ausführungsform der Erfindung elemente 72 sind in lange, in den Wänden des Käfigs ist grundsätzlich die gleiche wie die der erstbeschrie- 25 vorgesehene Öffnungen 73 eingehängt. Ein ringbenen Ausführungsform, wenn man davon absieht, förmiger Teil 75 umgibt einen Teil der Gewindedaß hier die Leistung der Spindelmutter zugeführt 65 spindel 10 innerhalb der Gehäuseteile 63, 64 und wird. bringt die Lagerelemente 72 in so enge Berührung

Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführungs- mit den Gewindegängen der Spindel, daß sie beweform unterscheidet sich von der zuerst beschriebenen gungsübertragend wirken können. In der Innenfläche

des ringförmigen Teils 75 sind einander gegenüberstehende Laufflächen 77 und 78 vorgesehen, die auf die gleiche Art und zu dem gleichen Zweck, wie sie bei Besprechung der Fig. 1 und 2 beschrieben worden sind, mit den tragenden Flächen der Lagerelemente 72 zusammenarbeiten. An dem einen Endteil des Käfigs 25 ist eine Antriebsscheibe oder sonstige Antriebsvorrichtung 80 befestigt, die von einer äußeren Kraftquelle her drehend angetrieben wird und die diese Bewegung dem Käfig 25 mitteilt, so daß ίο die Spindel 10 längs ihrer Achse fortbewegt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Getriebe mit einem Käfig, durch den hindurch sich eine Gewindespindel erstreckt, mehreren Lagerelementen, die sich in im Käfig angeordneten Öffnungen drehen können und bei arbeitendem Getriebe so in die Gewindegänge der Spindel eingreifen, daß sie die Bewegung eines ao treibenden Organs auf ein getriebenes Organ übertragen, wobei eines dieser Organe nicht drehbar und parallel zur Achse der Spindel verschiebbar ist und das andere Organ um die Achse der Spindel drehbar ist und an einer Bewegung paraÜel zur Achse derselben gehindert wird, und die Gewindespindel mit einem dieser Organe verbunden werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das andere, sich aus den Teilen (34, 40, 41, 45, 80) zusammensetzende Organ derart von dem Käfig (25) getragen wird, daß sich seine Lage diesem gegenüber nicht ändert, damit es sich in axialer Richtung gegen die Spindel (10, 53) bewegen kann, und das Getriebe in bezug auf Drehung unbeschränkte, ringförmige Teile (20,56,75) einschließt, die die Lagerelemente (17, 55, 72) in rollender Berührung mit ihnen umgeben, um sie mit der Gewindespindel in Berührung halten zu können.

2. Getriebe nach Anspruch 1, bei dem die Lagerelemente mit mindestens einem Paar wulstförmiger Lagerflächen funktionsgemäß mit den Gewindegängen der Spindel in Berührung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die in bezug auf Drehung unbeschränkten ringförmigen Teile (20, 56, 75) mit Laufringen (23, 57, 77,78) versehen sind, die Teile der wulstförmigen Lagerflächen (19, 58) berühren und damit eine Axialbewegung dieser ringförmigen Teile gegen die Lagerelemente (17, 55, 72) einschränken können.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufringe (23, 57, 77, 78) an Teilen geringeren Durchmessers (21) der ringförmigen Teile (20, 56, 75) geformt sind und in axialer Richtung einwärts oder in axialer Richtung auswärts von zweien dieser wulstförmigen Lagerflächen (19, 58) liegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 183 097;
USA.-Patentschriften Nr. 2 197 155, 2 525 326,
714 005, 2 795 149.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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