DE2240077A1 - NUT FOR BALL SPINDLES - Google Patents
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Description
Dipl.-Inn. W. Beyer
Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.JoehemDipl.-Inn. W. Beyer
Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Joehem
Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str. 18Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str. 18th
In Sachen:In matters:
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Mutter für KugelumlaufspindelnNut for ball screws
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mutter für Kugelumlaufspindel^ Bei derartigen Kugelumlaufschraubgetrieben haben beide Teile schraubenförmige Nuten, in denen eine Kugelgruppe oder mehrere getrennte Kugelgruppen zirkulieren. Damit die Zirkulation erreicht wird, muß die Mutter einen Kugelrückführungskanal - bei mehreren getrennt zirkulierenden Kugelgruppen mehrere derartige Rückführungskanäle haben. Sind mehrere Kugelkreisläufe vorgesehen, so kann die Anordnung derart getroffen sein, daß jeder der mit axialem Zwischenabstand zirkulierenden Kugelkreisläufe nur einmal um die Spindel führt.The invention relates to a nut for ball screws ^ In such recirculating ball screw drives, both parts have helical grooves in which a group of balls or circulate several separate groups of balls. In order for the circulation to be achieved, the mother must have one Ball return channel - if there are several separately circulating groups of balls, have several such return channels. If several ball circuits are provided, the arrangement can be made such that each of the with axial distance between circulating ball circuits only once around the spindle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Kugelumlaufschraubgetriebe der zuletzt bezeichneten Art eine sehr einfach und billig herzustellende, dabei aber mit guter Präzision funktionierende Mutter zu schaffen. Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß .sich ein oder mehrere in sich geschlossene Zirkulationswege für Kugeln jeweils nur über eine Windung der schraubenförmigen Kugellaufbahn der Spindel erstrecken und durch eine in eine dünnwandige Büchse eingepreßte, San ihrenThe invention is based on the object for a recirculating ball screw drive of the type mentioned last, a very simple and cheap to manufacture, but with good quality Precision to create working mother. The above object is achieved according to the invention in that .sich one or more self-contained circulation paths for balls each only over one turn of the helical one Extend the ball raceway of the spindle and press into a thin-walled sleeve, San her
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fnnr: r.urüclcgoführte Vertiefung gebildet sind, welche nnΓ dem größeren, tragenden Teil ihror Länge schrn.ubenfSrnri.pj vorläuft und in dem zurückführenden Bereich so vertieft ist, daß die Kugeln über die Erhebung zwischen zwei benachbarten Laufbahnwindungen der Spindel führbar sind.fnnr: r.urüclcgo-guided depression are formed, which nnΓ dem larger, load-bearing part of its length runs in front of it and in the return area is recessed so that the balls over the elevation between two adjacent ones Raceway turns of the spindle are feasible.
Die neu vorgeschlagene Mutter kann in sehr einfacher Weine durrh eine die Büchse aufnehmende Preßform, in deren innere Mantelfläche Vertiefungen entsprechend den herzustellenden Vertiefungen der Büchse eingearbeitet sind, und Druckbeaufschlngung des Innenraums der Büchse hergestellt werden.The newly proposed mother can in a very simple wine through a mold receiving the can, in its interior Outer surface indentations according to the ones to be produced Wells of the liner are incorporated, and pressurization the interior of the liner.
Damit die Büchse über den gesamten Umfang trägt, werden praktische Ausführungen mit mehreren axial versetzt liegenden Kugelkreisläufen bevorzugt, deren zurückführende Bereiche über den Umfang der Mutter versetzt angeordnet sind.So that the rifle carries over the entire circumference practical designs with several axially offset ball circuits preferred, their return areas are arranged offset over the circumference of the nut.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to two in the drawing illustrated embodiments explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine Flanschbüchse, wie sie als Ausgangswerk- ·,stück für die Herstellung einer Mutter gemäß der Erfindung geeignet ist,1 shows a flange bushing as used as the starting workpiece ·, piece for the production of a nut according to the invention is suitable,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die in einer Preßform aufgenommene Büchse gemäß Fig. 1,FIG. 2 shows a longitudinal section through the bushing according to FIG. 1 received in a compression mold,
Fig. 3 eine perspektivisch dargestellte, axial aufgeschnittene, fertige Mutter gemäß der Erfindung, 3 shows a perspective, axially cut, finished nut according to the invention,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Mutter in größerem Maßstab, .'· Fig. 4 is a longitudinal section through the nut on a larger scale,. '·
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Fig, 5 einen Querschnitt durch die Mutter gemäß Piß· 4-,5 shows a cross section through the nut according to Piß · 4-,
Fig, 6 bis 11 verschiedene Längsschnitte durch die die Kugellaufbahn bildende Vertiefung in der Mutter in den in Fig. 5 eingetragenen Schnittebenen VI-XI,Fig, 6 to 11 different longitudinal sections through the The recess forming the ball raceway in the nut in the sectional planes shown in FIG. 5 VI-XI,
Fig. 12 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung·12 shows a longitudinal section through a further embodiment according to the invention.
Die Kosten der Muttern für Kugelumlaufschraubgetriebe werden weitgehend von den Fertigungskosten der Kugellaufbahn und des Kugelrüokfiihrungskanals bestimmt. Um diese Kosten zu senken, besteht im Beispielsfall nach Fig. 3 der innere Teil der Mutter aus einer dünnwandigen Büchse 10 mit endseitigen Außenflansehen 11. In die dünnwandige Büchse 10 können die Kugellaufbahnen in geeigneter Weise eingepreßt werden, beispielsweise gemäß Fig. 2 mittels einer geteilten äußeren Preßform 12 und einom geeigneten Druckmittelanschluß, an den sich die Flanschen 11 dicht anschließen lassen. Der abgedichtete Innenraum der Büchse 10 wird dann mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagt, und durch den Druck werden bestimmte Wsndbereiche der Büchse 10 in Hüten 13 in der inneren Oberfläche der Preßform 12 gedruckt und dabei plastisch verfomt. Diese Nuten 13 haben längs des größeren Teil des Umfangs einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt. In Längsrichtung folgen die Nuten 13 im wesentlichen der Steigung der Kugelumlaufspindel, und zwar nicht ganz einmal um den Umfang. Auf dem Rest des Umfangs wird der zurückführende Teil der durch die Nuten 13 herzustellenden Vertiefungen in der Büchse 10 angelegt, wozu jede Einzelwindung der in Fig. 2 gezeigten-beiden Nuten 13 durch einen Übergangsbereich 14 geschlossen wird.The cost of nuts for screw ball gears will be largely determined by the manufacturing costs of the ball track and the ball feed channel. To this cost too lower, consists in the example of Fig. 3, the inner part of the nut of a thin-walled sleeve 10 with end Außenflansehen 11. In the thin-walled sleeve 10, the ball races can be pressed in a suitable manner are, for example, according to FIG. 2 by means of a divided outer mold 12 and a suitable pressure medium connection, to which the flanges 11 can be connected tightly. The sealed interior of the sleeve 10 is then with hydraulic Pressure medium is applied and the pressure is applied certain areas of the can 10 in hats 13 in the inner surface of the mold 12 printed and thereby plastically deformed. These grooves 13 have along the larger one Part of the circumference is essentially semicircular Cross-section. The grooves 13 essentially follow in the longitudinal direction the pitch of the ball screw, and indeed not all around the circumference. On the remainder of the circumference, the returning part becomes that to be produced by the grooves 13 Wells created in the sleeve 10, including each individual turn of the two grooves 13 shown in FIG Transition area 14 is closed.
Gemäß Fig. 3 wird nach der Formung der Büchse 10 mit schrau-According to Fig. 3, after the formation of the sleeve 10 with screw
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benförmigen Vertiefungen 16, welche den tragenden Teil der Kugrllnufbnhnen der Büchse bilden, um dier.e herum ein verstärkender Mantel 34- angegossen, der gemäß Fig. J von einem End flansch 11 bis zum anderen reicht \md noch mit einer Drahtarmierung 15 versehen sein kann. In Fig. 3 ist von einem oberen Kühlkreislauf syst em auf der vorn liegenden Außenseite der Büchse 10 die schraubenförmige, tragende Kugellaufbahn gezeigt, während im Inneren der Büchse der axial zurückführende Bereich 17 dieser in sich geschlossenen Kugellaufbahn angedeutet ist. Bei dem in Fig. 3 auf der vorn liegenden Außenseite der Büchse 10 axial weiter unten angeordneten Kugelkreislaufsystem liegt, wie dargestellt, der zurückführende Bereich 17 dem entsprechenden Bereich des oberen Systems diametral gegenüber.ben-shaped depressions 16, which form the supporting part of the Form ball grooves of the sleeve around which a reinforcing jacket 34 is cast, which according to FIG End flange 11 to the other is enough \ md with one Wire reinforcement 15 can be provided. In Fig. 3 is from one upper cooling circuit system on the outside in front of the sleeve 10, the helical, bearing ball raceway shown, while inside the sleeve of the axially returning Area 17 of this self-contained ball track is indicated. In the one in Fig. 3 on the front Outside of the sleeve 10 is located axially further down the ball circulation system, as shown, the return Area 17 corresponds to the corresponding area of the upper one Systems diametrically opposite.
Die AnInge der Kugellaufbahnen in der Mutter geht noch deutlicher aus Fig. 4- hervor. Die Kugelumlaufspindel ist dort mit 1R bezeichnet. Ihr Gewindegang ist im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmig. Zwischen je zwei benachbarten Windungen des schraubenförmigen Ganges befindet sich eine Erhebung 19. Die Mutter ist mit zwei Vertiefungen ausgebildet, deren jede sich im wesentlichen über einen Umlauf des Gewindeganges der.Spindel erstreckt. Die mit 20 bezeichneten Kxigeln sind in Fig. 4 nur oben und unten angedeutet. In Wirklichkeit befinden sich über die gesamte Länge der Vertiefungen Kugeln.The length of the ball tracks in the mother is still going more clearly from Fig. 4-. The ball screw is there designated 1R. Your thread is essentially semicircular in cross section. Between every two neighboring ones Turns of the helical passage is an elevation 19. The nut is designed with two depressions, each of which extends essentially over one revolution of the thread of the spindle. The designated with 20 Kxigeln are indicated in Fig. 4 only above and below. In reality there are spheres along the entire length of the indentations.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Mutter. Der eigentliche, Kräfte übertragende Teil der Kugellaufbahn reicht von A im Uhrzeigersinn bis B; das sind im Beispielsfall mehr als 270 . Dieser Winkel knnn schwanken. Der Querschnitt der Kugel laufbahn der Mutter ist in diese?m schraubenförmigen Bereich im wesentlichen ein Halbkreis und bildet eine gute Abstützung und Führung für die Kugeln.Fig. 5 shows a cross section through the nut. The actual, Forces transferring part of the ball track extends from A clockwise to B; in the example, that is more than 270 This angle can vary. The cross section of the The nut's ball raceway is in this? M helical Area is essentially a semicircle and provides good support and guidance for the balls.
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Den Anfang und dn.i End ο don nchraubonförmigon Borni. ohn 16 verbind ot:, wie ob on erwähnt, ein vom schraubenform·! gen Vorlauf abweichender, zurückführender Bereich 17· ^i ° i-m Beispielsfall gezeigte Mutter führt., zwei getrennte Serien von Kugeln. Die Anordnung ist so getroffen, daß die beiden zurückführenden Bereiche der Kugellaufbahnen diametral gegenüberliegen, so daß durch die Kugeln 20 Axialkräfte über den gesamten Umfang übertragen werden. Bei großen .zu übertragenden Kräften ist es natürlich auch möglich, mehr als zwei in sich geschlossene Kugellaufbahnen zu benutzen. Man sollte in diesem Fall die zurückführenden Bereiche17 so gleichmäßig wie möglich über den Umfang der Mutter verteilen.The beginning and dn.i end ο don nchraubonförmigon Borni. without 16 connection ot: as if one mentioned, one of the helical shape ·! gen flow deviating back leading area leads 17 · ^ i ° i m example case shown nut., two separate sets of balls. The arrangement is such that the two returning areas of the ball raceways are diametrically opposed so that the balls 20 transmit axial forces over the entire circumference. If the forces to be transmitted are large, it is of course also possible to use more than two self-contained ball tracks. In this case, the return areas17 should be distributed as evenly as possible over the circumference of the nut.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt in der Ebene VI in Fig. 5 und ist charakteristisch für den Querschnitt der Kugellaufbahn zwischen A und B (im Uhrzeigersinn). Die Kugeln haben in diesem Bereich der Laufbahn mit halbkreisförmigem Querschnitt eine gute Abstützung sowohl auf Seiten der Kugelumlaufspindel 18 als auch in der Vertiefung 16 der Mutter. Mit zunehmendem V/eiterschreiten über den Umfang von der Ebene VI zur Ebene VII und schließlich bis zur Ebene XI nimmt die !Tiefe der Rückführnut 17 kontinuierliche zu.Fig. 6 shows a section on the plane VI in Fig. 5 and is characteristic of the cross-section of the ball track between A and B (clockwise). The balls have a semicircular cross-section in this area of the raceway good support on both sides of the ball screw 18 as well as in the recess 16 of the mother. With increasing progression over the perimeter from level VI to Level VII and finally to level XI, the depth of the return groove 17 increases continuously.
Die Fig. 6 bis 11 zeigen die Bewegung einer Kugel in der ersten Hälfte des rückführenden Nutbereichs 17· Am Ende befindet sich die Kugel gemäß Fig. 11 ganz oben auf der Erhebung 19 zwischen zwei Nutwi.ndungen des Gewindeganges. Von der Schnittebene XI bis zur Schnittebene A bewegt sich die Kugel dann auf der gegenüberliegenden Flanke der Erhebung wieder nach unten. Die dabei durchlaufenen Querschnitte der Kugellaufhnhn entsprechen den Querschnitten in den Schnittebenen XI-VI. Die Verhältnisse in der Schnittebene A gleichen an Ende wieder denen der Fig. 6.6 to 11 show the movement of a ball in the first half of the return groove area 17 · located at the end 11, the ball is located at the very top of the elevation 19 between two groove windings of the thread turn. from the section plane XI to section plane A then moves the ball on the opposite flank of the elevation back down. The cross-sections of the ball runners passed through correspond to the cross-sections in the cutting planes XI-VI. At the end, the relationships in the section plane A are again the same as those in FIG. 6.
.· Bei dem Ausführungnbeispiel nach Fig. 12 isb der Haupt- . · In the embodiment according to Fig. 12 of the main isb
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körper dor Mutter derselbe wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, und im Inneren befindet sich wiederum eine dünnwandige Büchse 10. Durch Pressen oder ein anderes geeignetes Formgebungsverfahren sind die beiden Kugellnufbahnen, bestehenc1 jeweils aus einem schraubenförmigen Bereich 16 und einem der axialen Kugelrückführung dienenden Bereich mit größerer Tiefe, in die Büchse eingearbeitet' worden. Der aufgegossene oder in anderer geeigneter Weise aufgebrachte verstärkende Mantel um die dünnwandige Büchse ist m.i.t äußeren formschlüssig wirkenden Gliedern versehen, die dazu bestimmt sein können, die Mutter zu verriegeln oder auch mit einem Antrieb zusammenzuwirken. Im Boispielsfall sind es Zähne oder Keilz.ähne 21, mit deren Hilfe die Mutter z.B. durch ein nicht gezeigtes Zahnrad roti.erend angetrieben oder mit deren Hilfe sie undrehbar in ein anderes Maschinenteil eingepaßt werden könnte. Die Zähne 21 können entweder unmittelbar durch den Giei?Vorgang des verstärkenden Mantels geformt, öder es könnte auch erst nur eine äußere Erhebung auf demselben angegossen werden, in welcher danach die gewünschten Zähne oder Keilzähne spanend eingearbeitet werden. Statt der Zähne oder Längskeile kann der verstärkende Mantel auch mit Umfangskerben oder Querkeilen versehen sein. Die Endflanschen sind bei dem letzteren Ausführungsbeispiel durch nach außen gewölbte Umfangssicken 22 ersetzt. Ein Teil der Oberfläche dieser Sicken dient als Abstützung für den verstärkenden Mantel und ein anderer Teil 23 dient als innere Laufbahn für Kugeln 2ZI-, die zwischen dieser Laufbahn und einer äußeren, durch 25 bezeichneten Laufbahn angeordnet sind. Auf diese Weise wird das Kugelumlaufscnrflubgetriebe vervollständigt durch ein zur Aufnahme axialer Kräfte geeignetes Wälzlager. Dieses ist in ein Gehäuse 26 eingesetzt und trägt die Mutter, bei deren Drehung die drehfest gehaltene Spindel axial bewegt wird.body dor mother same as in the embodiment described above, and a thin-walled sleeve is located in the interior, in turn, 10. By pressing or another suitable molding method, the two Kugellnufbahnen, bestehenc 1 each consist of a helical portion 16 and one of the axial ball return serving area with greater depth 'worked into the rifle'. The reinforcing jacket around the thin-walled sleeve, which is poured on or applied in some other suitable manner, is provided with external form-fitting members which can be intended to lock the nut or to cooperate with a drive. In the case of the example, there are teeth or Keilz.ähne 21 with the help of which the nut could be driven in rotation, for example by a gear wheel (not shown), or with the help of which it could be fitted into another machine part in a non-rotatable manner. The teeth 21 can either be formed directly by the casting process of the reinforcing jacket, or only an outer elevation could first be cast on the same, in which the desired teeth or spline teeth are then machined. Instead of the teeth or longitudinal wedges, the reinforcing jacket can also be provided with circumferential notches or transverse wedges. In the latter exemplary embodiment, the end flanges are replaced by outwardly curved circumferential beads 22. Part of the surface of these beads serves as a support for the reinforcing jacket and another part 23 serves as an inner raceway for balls 2 Z I-, which are arranged between this raceway and an outer, designated by 25 raceway. In this way, the recirculating ball screw drive is completed by a roller bearing suitable for absorbing axial forces. This is inserted into a housing 26 and carries the nut, the rotation of which the rotationally fixed spindle is moved axially.
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