DE3616905A1

DE3616905A1 - Spindeltrieb

Info

Publication number: DE3616905A1
Application number: DE19863616905
Authority: DE
Inventors: Robert Dr Ing Gaertner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-20
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1987-11-26
Also published as: DE3772846D1; EP0247417A3; US4856356A; EP0247417A2; EP0247417B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Spindeltrieb nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein solcher Spindeltrieb ist unter anderem aus der DE-OS 28 39 920 bekannt.

Naturgemäß kommt einer Steigerung der Funktionalität bei solchen oder ähnlichen Linearantrieben große Bedeutung zu. Die Erfindung zielt daher darauf ab, einen Spindeltrieb der genannten Art der bisherigen Lösungen deutlich überlegen ist, zu schaffen. Hierzu betrachtet man die bisherigen Lösungen und das Kräftespiel innerhalb dieser Systeme. Bei genauer Untersuchung der hochentwickelten Systeme aus diesem Bereich (z. B. US-Patent Nr. 7 90 487) tritt zu Tage, daß sich die inneren Kräfte, welche von den Wälzringeinheiten ausgeübt werden, aufheben. Allerdings weisen alle diese Lösungen Momente auf, die von anderen Teilen aufgenommen werden müssen. Es entstehen Zwänge, die sich nachteilig auf Wirkungsgrad, Laufruhe, Langlebigkeit und Leerlaufmoment auswirken. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Gewindespindellänge im Verhältnis zum Spindeldurchmesser groß ist.

Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden.

Betrachtet man nun Systeme der oben aufgeführten Art, wird man bald herausfinden, daß ab zwei Kraftangriffen in Form von Wälzringeinheiten immer Momente auftreten müssen. Es kommt also darauf an, ein Gebilde zu erzeugen, in dem sich die vorhandenen Momente gegenseitig aufheben. Da beim normalen Eingriff des Wälzringwulstes in das Spindelgewebe die Kraftrichtung als senkrecht zur Gewindeachse anzusehen ist, erkennt man, daß beim Vorhandensein von zwei Wälzringeinheiten und damit zwei Kraftangriffen stets ein freies Moment entstehen muß, weil die Eingriffe der Wälzringe sicher nicht diametral gegenüberliegen können. Allgemein ist es dabei unerheblich und im Aussagegehalt der von uns formulierten Thesen mit eingeschlossen, ob pro Wälzringeinheit ein oder mehrere Wälzringwülste zum Einsatz kommen. Auch kann die Wälzlagerkombination pro Wälzringeinheit je nach Anforderungen die verschiedensten Formen annehmen. In den Zeichnungen haben wir uns jedoch auf die Darstellung des Gebrauches von jeweils einem Radiallager, dessen Innenlaufring samt einem Wälzring einteilig ausgebildet ist, beschränkt. Betrachtet man nun einen Spindeltrieb mit drei Wälzringeinheiten, so ist es tatsächlich möglich, eine Anordnung zu erzeugen, die dem erfindungsgemäßen Gedanken entspricht. Liegen alle drei auftretenden Kräfte derart in einer Ebene, daß die Resultierende der beiden äußeren Kräfte den genau entgegengesetzten Richtungssinn der Mittleren aufweist, und die Gesamtsumme der Kräfte verschwindet, des weiteren sich die Momente aufheben, ist die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst. Gleichheit aller Eingriffskräfte erhält man bei vier entsprechend angeordneten Wälzringeinheiten. Um die Kräfte genau zu definieren, erweist es sich beispielsweise als nützlich, ein oder mehrere vorgespannte elastische Glieder von geringstem radialem Ausmaß in die Kraftübertragungskette einzufügen.

Auf den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Spindelantriebes nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigen

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Spindelantrieb mit vier im wesentlichen gleichartigen in das Spindelgewinde eingreifenden Wälzringeinheiten.

Fig. 2 den Kreuzriß von Fig. 1

Fig. 3 Schnitt nach den Linien A-A der Fig. 1

Fig. 4 den Grundriß der Fig. 1 (schematisch)

Fig. 1a einen Vertikalschnitt durch einen Spindelantrieb mit vier im wesentlichen gleichartigen in das Spindelgewinde eingreifenden Wälzringeinheiten.

Fig. 2a den Kreuzriß von Fig. 1a

Fig. 3a den Grundriß der Fig. 1a (schematisch)

Fig. 4a, Fig. 4b, Fig. 4c zeigen schematische Darstellungen des Kräftespieles an einer Eingriffsstelle Wälzring/Gewindespindel.

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch einen Spindelantrieb mit vier im wesentlichen gleichartigen in das Spindelgewinde eingreifenden Wälzringeinheiten, bei dem die beiden inneren Wälzringeinheiten voneinander unabhängig angeordnet sind.

Fig. 6 den Grundriß von Fig. 5

Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch einen Spindelantrieb mit vier Wälzringeinheiten, wobei das Spindelprofil ein Spitzgewinde ist.

Fig. 8 eine Einzelheit des Wälzringes, aus der die Balligkeit des Eingriffes in die Gewindespindel hervorgeht, wobei allerdings Wälzring und Wälzlagerinnenring zusammenfallen.

Fig. 9 den Grundriß von Fig. 7

Fig. 10 einen Vetikalschnitt durch einen Spindelantrieb mit vier eingreifenden Wälzringeinheiten, dessen Kugellagerinnenringe als Wälzringe ausgebildet sind.

Fig. 11 eine Einzelheit dieser Wälzringe

Fig. 12 den Grundriß der Fig. 10

Fig. 13 einen Vertikalschnitt durch einen Spindelantrieb mit drei im wesentlichen gleichartigen in das Spindelgewinde eingreifenden Wälzringeinheiten.

Fig. 14 den Grundriß der Fig. 13

Fig. 15 einen Vertikalschnitt durch einen Spindeltrieb mit drei eingreifenden Wälzringeinheiten, bei dem die mittlere Wälzringeinheit verstärkt ist.

Fig. 16 den Grundriß von Fig. 15

Fig. 17 einen Vertikalschnitt durch einen Spindeltrieb mit drei eingreifenden Wälzringeinheiten, deren Außenringe fest im Gehäuseteil (Querstück) gehalten sind.

Fig. 18 den Grundriß von Fig. 17

Fig. 19 einen Vertikalschnitt durch einen Spindelantrieb mit drei eingreifenden Wälzringeinheiten, bei der die mittlere Wälzringeinheit in allen Teilen verstärkt ist.

Fig. 20 den Grundriß von Fig. 19

Fig. 21 einen Vertikalschnitt durch einen Spindelantrieb mit acht symmetrisch zur Mittelachse (Hochachse) angeordneten untereinander gleichen Wälzringeinheiten, von denen jede mit einer Tellerfeder eingepreßt wird.

Fig. 22 den Kreuzriß der Fig. 21

Fig. 23 den Grundriß von Fig. 21

Fig. 24 Darstellung eines elastischen Elementes

Fig. 25 ist ein Vertikalschnitt durch das System mit einem verstärkten Wälzlager

Fig. 26 den Grundriß von Fig. 25 schematisch

Der Spindeltrieb nach Fig. 1 bis Fig. 4 weist die Spindel 1 mit ihrem trapezförmigen Gewinde auf, wobei die Gewindegänge die Bezugsziffer 2 und die trapezförmigen Gewindegänge die Bezugsziffer 3 tragen. In die Gewindegänge 3 greifen mit Spitzenspiel die Wälzringe 4 und 5 von unten ein. Diese Wälzringe 4 und 5 sind fest mit den Innenlaufringen 6 bzw. 7 der entsprechenden Wälzlager 8, 9 verbunden. Die Außenlaufringe 10 und 11 sind fest mit den exzentrischen Tragringen 12 bzw. 13 verbunden. Diese Tragringe 12 und 13 sind ihrerseits mit den sie verbindenden Querstücken 14, 14 a fest verbunden. Demgegenüber ist der Tragring 15 a der inneren Wälzringeinheiten so ausgebildet, daß sich in ihm Zentrierbohrungen 15 und 16 befinden, in die die Wälzlager 17 und 18 fixiert sind und die mit ihren Wälzringen 17 a und 18 a von oben eingreifen. Alle Wälzlager 8, 9, 17, 18 sind im allgemeinen untereinander gleich.

Die mit den Querstücken 14, 14 a fest verbundenen äußeren Wälzringeinheiten die, abhängig von Profilform, Material und dgl. ungefähr um den mittleren Steigungswinkel zwischen der äußeren Schraubenlinie und der Kernschraubenlinie geneigt sind, ist der Tragring 15 a, der die inneren Wälzringeinheiten trägt, um die Drehzapfen 19 und 20 selbsteinstellend angeordnet. Das heißt, daß sich sein Steigungswinkel selbständig zwangfrei dem mit Toleranzen behafteten Spindelgewinde bezüglich Wirkungsgrad, Erwärmung, Abnutzung und dgl. optimal einstellt.

Der obere Teil des Drehzapfens 19 ist im Durchmesser größer ausgebildet und trägt ein Gewinde 21. Damit ist der Drehzapfen 19 - in der Mitte des Querstückes 14 befindlich - einstellbar eingeschraubt. Der untere Teil des zylindrischen Drehzapfens 19 ragt in eine Zentrierbohrung 22 des inneren Tragringes 15 a hinein. Neben der Zentrierung wird dadurch auch der größte Teil der zentrischen Spindelbelastung L übertragen. Diese zentrische Spindelbelastung L wird später noch definiert. Der Bund 23 des Drehzapfens 19 drückt auf die kleinere Bohrung der Tellerfeder 24, die ihrerseits mit ihrem großen Umfang auf eine entsprechende Abflachung 25 des inneren Tragringes 15 a drückt.

Dreht man den Drehzapfen 19 in dem Sinne, daß er die Tellerfeder 24 mit der Kraft 2 P zusammendrückt, so werden die beiden inneren, mittig angeordneten Wälzringeinheiten und damit die Wälzringe 17 a und 18 a jeweils mit der Kraft P in das entsprechende Gewindeprofil der Spindel 1 eingepreßt.

Das Naturgesetz Aktion = Reaktion bedingt, daß sich der Kraftfluß so einstellt, daß die beiden äußeren Wälzringeinheiten mit ihren Wälzringen 4 und 5 jeweils mit der Kraft P von unten in die Profile der Spindel 1 eingreifen. Dabei liegen alle Kräfte in einer Ebene.

Den gleichen inneren Aufbau wie Fig. 1 bis Fig. 4 zeigen Fig. 1a, Fig. 2a und Fig. 3a. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß das Querstück 14 aus Federbandstahl besteht, wobei dessen Dimensionierung so ausgeführt ist, daß die gleichen elastischen Wirkungen wie die der Tellerfeder 24 in Fig. 1 erzielt werden. Darüber hinaus sind hier die beiden äußeren Wälzringeinheiten - bestehend aus Wälzring, Wälzlager und Manschette - um vertikal angeordnete Drehzapfen gelagert, die eine Selbsteinstellung den Steigungstoleranzen folgend ermöglichen. Dreht man auch hier den Drehzapfen 19 a in dem Sinne des Einpressens in den Spindelgang, so wird das elastische Querstück 14 a entsprechend vorgespannt, und die beiden inneren mittig angeordneten Wälzringeinheiten pressen sich jeweils mit der Kraft P in das entsprechende Gewindeprofil der Spindel 1 ein. Damit ergeben sich auch die von den beiden äußeren Wälzringeinheiten von unten auf die Spindel ausgeübten Kräfte von der gleichen Größe P.

Diese Gleichheit aller vier - dem Betrage nach übereinstimmend gleichen - Einpreßkräfte P und dazu eine minimale Baulänge des Systems bedingt die in Fig. 1a eingetragenen Abstandsmaße der Wälzringe von der vertikalen Symmetrale O-O:
Für die von oben eingreifenden inneren Wälzringeinheiten:

n _min · h

und für die von unten eingreifenden äußeren Wälzringeinheiten

(m _min + 1/2) · h

Wobei h die Steigung ist, n _min und m _min sind die kleinsten natürlichen Zahlen, die unter Berücksichtigung der Steigung und der Breite der Wälzringeinheit die konstruktive Bauform realisieren. Aus diesen beiden Formeln n _min · h und (m _min + 1/2) · h folgt zwangsläufig, daß die Kräfte in einer Ebene liegen.

Die Größe der Kraft, die eine Wälzringeinheit übertragen kann, hängt u. a. von der zulässigen Flächenpressung und Tragbildgröße zwischen Wälzring und Gewindespindel, der Tragzahl des Wälzlagers und der Festigkeit der weiteren an der Kraftübertragungskette beteiligten Elemente ab. Im besonderen soll das Kräftespiel der Kraft P mit der Spindelbelastung L an der Eingriffsstelle Wälzring/ Gewindespindel betrachtet werden.

Fig. 4a zeigt schematisch den lastfreien Eingriff, bei dem sich die Kraft P in die beiden dem Betrage nach gleich großen Komponenten D ₁ und D ₂ zerlegt, die gegen die Horizontale um den Flankenwinkel β geneigt sind.

Fig. 4b zeigt schematisch das sich ergebende Kräftespiel, wenn z. B. die Gewindespindel axial mit der Kraft L ₁ belastet wird. Dadurch vergrößert sich die in Fig. 4a dargestellte Komponente D ₁ auf D ₃ (Fig. 4b) und die Komponente D ₂ (Fig. 4a) verkleinert sich auf D ₄ (Fig. 4b).

Fig. 4c zeigt schematisch den Grenzfall des Eingriffes. Dabei ist die Axialkraft L ₂ so groß geworden, daß die Kraftkomponente auf die rechte Flanke des Profils der Fig. 4c gegen Null gegangen ist, also in Fig. 4c nicht mehr erscheint, während die andere Komponente D ₅ ihren maximalen Wert annimmt. Bei weiterem Ansteigen der Axialkraft ist der Wälzringeingriff nicht mehr stabil, er gerät außer Eingriff, das heißt, der Wälzring beginnt nach außen zu wandern, was unbedingt zu vermeiden ist. Selbstverständlich bleibt die Kraft P in allen drei Fällen Fig. 4a, Fig. 4b und Fig. 4c gleich groß.

Aus der Fig. 4c folgt weiterhin die Beziehung

P = L ₂ · tg β

oder auf die konkrete Wirklichkeit eines Eingriffes an der Gewindespindel übertragen.

P = L ₂ · tg β · k

Dabei hängt der Faktor k u. a. von der Gewindesteigung, dem Reibungskoeffizienten zwischen Wälzring und der Gewindespindel, dem Schmierzustand und dgl. ab.

Ist der Flankenwinkel β klein, so bedarf es einer relativ geringen Kraft P, um den Wälzring im Eingriff zu halten, was aber einen großen minimalen Wälzringdurchmesser zurfolge hat. Umgekehrt gilt, daß ein großer Flankenwinkel β eine große Kraft P aber einen kleinen minimalen Wälzringdurchmesser bedingt.

Höhere technologische Anforderungen bedingen sehr oft bleibende Spielfreiheit. Hierzu ist es notwendig, die Kraft P von vornherein in ihrer Größe festzulegen. Um einen sicheren Eingriff zu gewährleisten, ist es erforderlich, die Größe der Kraft P so zu dimensionieren, daß sie um einen gewissen Betrag über demjenigen Wert von P liegt, der der maximalen Spindelbelastung entspricht. Liegt die Einpreßkraft wesentlich über dem oben dargestellten Wert, so entstehen unnötige Reaktionskräfte, die sich auf die Dauerfestigkeit von Flächenpressung, Wälzlager und allen anderen an der Kraftübertragungskette beteiligten Elementen sehr ungünstig auswirken. Die Lebensdauer wird herabgesetzt, Erwärmung und Verschleiß steigen an, und der Wirkungsgrad sinkt.

Um die Größe der Einpreßkraft in diesem Sinne technologisch optimal einzustellen, müssen mindestens ein oder mehrere entsprechende elastische Elemente in der Kraftübertragungskette angeordnet werden. Erfindungsgemäß ist dies die Tellerfeder 24 (Tellerfederpakete) in den Fig. 1 ÷ Fig. 4, in den Fig. 21 ÷ Fig. 23 ist dagegen jede Wälzringeinheit erfindungsgemäß an der Eingriffseite hinter jeder Wälzringeinheit mit einer (einstellbaren) Tellerfeder (Tellerfederpaket) versehen.

Für technologisch untergeordnete Zwecke zeigen Fig. 5 (Aufrißschnitt) und Fig. 6 (schematischer Grundriß) eine weitere Gestaltungsmöglichkeit. Die mittleren Wälzringeinheiten 26 und 27, die voneinander unabhängig sind, sind um Drehzapfen 28 und 29 in ihrer der Gewindesteigung entsprechenden mittleren Schräglage selbsteinstellend angeordnet. Die Möglichkeit einer bleibenden definierten Einstellung der Kraft P ist hier nicht gegeben, es handelt sich um ein starres System.

Die den Zapfen 28 und 29 gegenüberliegenden Halterungen 30 und 31 sind entsprechende Nuten, die leicht ballig ausgeführt sind und damit eine geringe Selbsteinstellung möglich machen. Bringt man schließlich alle Wälzringeinheiten starr und nicht selbsteinstellend an, so wird die Steifigkeit noch weiter erhöht.

Fig. 7 und Fig. 9 zeigen eine weitere Gestaltungsmöglichkeit. Hierbei trägt die Spindel 1 ein Spitzgewinde, das ein, zwei oder auch mehrgängig ausgebildet werden kann. Entsprechendes gilt auch für den Wälzring (Fig. 8a). Dabei sind die Wälzringe jeweils der Profilform der Spindel entsprechend ausgebildet. Als besonderer Vorteil ergibt sich hierbei, daß der Wälzringinnendurchmesser kleiner als bei jeder anderen Profilform (Trapezgewinde) ist, woraus wegen der besonders engen Umfassung eine große Stabilität gegenüber Querschwingungen gegeben ist.

In Fig. 7 und Fig. 9 sind die Wälzringeinheiten 32, 33, 34 und 35 fest in dem Querstück 14 angeordnet. Eine andere, nicht gezeichnete Variante ergibt sich, wenn man die beiden äußeren Wälzringeinheiten 32 und 35 selbsteinstellend um die Hochachsen, die inneren Wälzringeinheiten 33 und 34 aber fest am Querstück 14 fixiert. Umgekehrt können die äußeren Wälzringeinheiten 32 und 35 fest und die inneren Wälzringeinheiten 33 und 34 selbsteinstellend angebracht werden. Schließlich ergibt sich auch die Möglichkeit, alle vier Wälzringeinheiten 32 bis 35 selbsteinstellend anzuordnen.

In den Fig. 8 und 11 ist der Innenring des Wälzlagers als ein in das Gewindeprofil der Spindel 1 eingreifender Wälzring in Sonderfertigung hergestellt.

Dadurch ergibt sich eine in ihren Radialmaßen kleinere Bauweise. Dabei sind der Wälzlagerkäfig mit den Wälzelementen (Kugel, Kegel, Zylinder und dgl.) und der Wälzlageraußenring aus Serienlagern entnommen, was sich kostenmäßig sehr günstig auswirkt.

Sind in den Fig. 10 und Fig. 12 die einzelnen Bauelemente starr ausgebildet und entsprechend dimensioniert, so ergibt sich eine sehr steife Anordnung. Ist dagegen z. B. das Querstück 14 aus gehärtetem und angelassenem hochfesten Federbandstahl von geeigneten Dimensionen gefertigt, so kann man wegen der dadurch gegebenen Elastizität eine weitgehend definierte, konstante Einpreßkraft P erhalten. Das gleiche gilt auch für die übrigen Figuren.

In den Fig. 13 und Fig. 14 sind drei gleiche Wälzringeinheiten in das Spindelgewinde eingreifend dargestellt. Bei mittiger Anordnung entfällt auf den inneren Wälzring 36 - bei entsprechenden Voraussetzungen - die Einpreßkraft 2 P, während auf die beiden äußeren Wälzringeinheiten 37 und 38 jeweils die Kraft P einwirkt. Die Halslager 39, 40 fungieren lediglich als Dichtelemente gegenüber austretendem Fett bei geschlossenem Gehäuse und haben keine Berührung mit der Gewindespindel 1. Um die Dichtwirkung zu erhöhen, kann man die Halslager gegebenenfalls mit einem Schraubengang versehen. Die Elastizität wird hier durch die mittels des Schraubenbolzens 42 einstellbare Tellerfeder 41 erreicht. Die Halterungen der Wälzringeinheiten 36, 37, 38 werden, wie aus Fig. 13 ersichtlich, durch nicht näher bezeichnete Schraubenbolzen mit Zentrieransatz gewährleistet.

Fig. 15 und Fig. 16 tragen in gewisser Weise dem Umstand Rechnung, daß die mittlere Wälzringeinheit 43 doppelt so stark belastet ist, wie die beiden äußeren Wälzringeinheiten 44 und 45. Sowohl der Wälzring als solcher als auch die den Außenring umgebenden Manschetten tragen kräftige Ränder 46 und 47, die so groß wie möglich ausgebildet sind und dadurch erhöhte Stabilität zur Folge haben. Der zugehörige Schraubenbolzen 47 a ist mit größerem Durchmesser versehen. Die Fixierung dieses elastischen Querstückes hat so zu erfolgen, daß eine gewisse Durchbiegung desselben ermöglicht wird, etwa durch ein einseitiges Langloch und dgl. Die ebenfalls aus Federstahl bestehende Verstärkerplatte 47 b vergrößert die Einschraublänge. Die erforderliche Elastizität wird hier durch das aus Federstahl bestehende Querstück 14 erzielt, das den auftretenden Belastungen entsprechend dimensioniert ist.

Fig. 17 und Fig. 18 stellen eine Anordnung dar, bei der die drei Wälzringeinheiten 48, 49, 50 mit ihren Außenringen fest mit dem Querstück 14 verbunden sind.

Fig. 19 und Fig. 20 zeigen ein aus drei Wälzringeinheiten bestehendes System, bei dem die gesamte innere Wälzringeinheit durch ein verstärktes Wälzlager 51 und verstärkte Halterungen der größeren Kraft Rechnung trägt. Die Verbindung mit dem Querstück 14 ist hier fest. Auch hier können wahlweise die einzelnen Wälzringeinheiten, der Spindel steigend folgend, sich um ihre Hochachse selbständig einstellen.

Bei Fig. 21 handelt es sich um ein System mit acht Wälzringeinheiten, die symmetrisch zu der Vertikalen O-O mit ihren Wälzringen in das Spindelgewinde eingreifen. Dabei heben sich alle Kräfte P gegenseitig auf und sind dem Betrage nach gleich. Dasselbe gilt für die Quermomente dieser Kräfte, auch sie ergeben die Summe Null. Der obere Drehzapfen 52 drückt mit seinem Bund 53 auf das Waagestück 54, das seinerseits beispielsweise die Drehzapfen 55, 56, 57 und 58 trägt, die symmetrisch zu der Vertikalen O-O angeordnet sind. Diese Drehzapfen 55 bis 58, die eine Selbsteinstellung der betreffenden Wälzringeinheiten den Steigungstoleranzen des Spindelgewindes folgend ermöglichen, greifen ihrerseits in entsprechende Bohrungen 59, 60, 61 und 62 der Wälzringmanschetten ein. Die dazwischen geschalteten Tellerfedern 63, 64, 65 und 66 gewährleisten weitgehend gleiche Einpreßkräfte P. Anstelle der Tellerfedern können auch andere, radial klein bauende elastische Elemente wie z. B. in Fig. 24 dargestellt, verwendet werden. Gleichartig aufgebaut sind die symmetrisch zu der Vertikalen O-O von unten eingreifenden Wälzringeinheiten 67, 68, 69 und 70.

Fig. 25 zeigt, daß für die Minimierung der radialen Baumaße der Anspruch eins eine zwar notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung für ein System mit kleinsten radialen Baumaßen ist. Ausgenommen davon ist z. B. das mit drei in das Spindelgewinde eingreifenden Wälzringen ausgerüstete System. Gegenüber Fig. 21 und Fig. 23 sind in Fig. 25 die beiden Wälzringeinheiten 71 und 72 auf der linken Seite durch eine größere Wälzringeinheit 73 auf der rechten Seite ersetzt worden, die mit der Radialkraft 2 P eingepreßt wird. Vorausgesetzt ist dabei, daß die zulässige Flächenpressung zwischen Wälzring und Spindelgewinde 73 noch nicht überschritten ist. Die nunmehr vergrößerte Wälzringeinheit 73 ist so angeordnet, daß die Summe der Momente der Kräfte P verschwindet und daß sich alle Kräfte gegenseitig aufheben. Allerdings bedingt dies ein größeres Wälzlager. Ohne weiteres erkennt man, daß dadurch die radiale Ausdehnung des Systems größer wird, was vielfach unerwünscht ist.

Claims

1. Spindeltrieb mit einer Gewindespindel und mehreren die Spindel exzentrisch umgebenden Wälzringeinheiten, die sich unter einseitigem Eingriff in das Spindelgewinde an diesem abwälzen und mit dem einen inneren Laufring eines Wälzlagers einteilig ausgebildet oder verbunden sind, wobei eine Verbindung zwischen den Außenringen der Wälzlager der einzelnen Wälzringeinheiten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßkräfte P, die von den Wälzringeinheiten mit ihren Wälzringen zur Erhaltung des Eingriffes in das Spindelgewinde ausgeübt werden, sich gegenseitig aufheben und daß dasselbe für die durch diese Kräfte entstehenden Momente gilt.

2. Spindeltrieb nach Anspruch eins, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte P dem Betrage nach untereinander gleich sind. Zentrische Axiallast ist vorausgesetzt.

3. Spindeltrieb nach Anspruch eins, dadurch gekennzeichnet, daß Symmetrie bezüglich der mittleren Vertikalen besteht.

4. Spindeltrieb nach Anspruch eins, dadurch gekennzeichnet, daß das erweiterte Gesamtsystem aus zwei oder mehreren Anordnungen etwa nach Fig. 1 bis Fig. 4 besteht, deren Wirkungsebenen der Kräfte P um gewisse Winkel zueinander verdreht sind.

5. Spindeltrieb nach Anspruch eins und Anspruch drei dadurch gekennzeichnet, daß das erweiterte Gesamtsystem zur Erhöhung der Querstabilität aus zwei Systemen besteht, deren Wirkungsebenen um 90° verdreht sind.

6. Spindeltrieb nach Anspruch eins und zwei dadurch gekennzeichnet, daß die bleibende konstante Einpreßkraft P durch eine einzige Tellerfeder 24 (Tellerfederpaket) oder ein Federsegment nach Fig. 24 erzeugt wird, wobei diese elastischen Elemente so auszulegen und vorzuspannen sind, daß sie mit einer angenäherten Kraft 2 P = 2 L · tg β · kauf die mittlere Wälzringeinheit (Fig. 1) drückt. Wobei L die zentrale maximale Spindellast, β der halbe Flankenwinkel des Gewindeprofils und k ein geeigneter Sicherheitsfaktor größer als eins sind.

7. Spindeltrieb nach Anspruch eins dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder 24 oder das Segment nach Fig. 24 durch zwei aus gehärtetem Federstahl bestehenden Querstücken 14 und 14 a ersetzt wird, die so dimensioniert sind, daß sie unter Vorspannung dieselben Kräfte P wie in Anspruch fünf erzeugen.

8. Spindeltrieb nach Anspruch eins dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Querstücke 14 und 14 a zur Erzielung der notwendigen Elastizität besonders geformt sind, etwa in Form eines L oder in Form eines U oder Querrippen enthalten oder den wirkenden Momenten entsprechend als Träger gleicher Festigkeit ausgebildet sind.

9. Spindeltrieb nach Anspruch eins dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als drei Wälzringeinheiten alle diese mit annähernd derselben Kraft P eingepreßt werden und den annähernd gleichen zentrischen Axiallastanteil übertragen.

10. Spindeltrieb nach Anspruch eins und Fig. 1 bis Fig. 4 dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Wälzringeinheiten fest mit den Querstücken 14 und 14 a verbunden sind, während die inneren Wälzringe selbsteinstellend dem mit Toleranz behafteten Gewindegang folgen können.

11. Spindeltrieb nach Anspruch eins und Fig. 1 bis Fig. 4 dadurch gekennzeichnet, daß umgekehrt zu Anspruch 10 die inneren Wälzringe fest mit den Querstücken 14 und 14 a verbunden sind, während die äußeren Wälzringeinheiten selbsteinstellend dem mit Toleranzen behafteten Spindelgewindegang folgen können.

12. Spindeltrieb nach Anspruch eins und Fig. 1 bis Fig. 4 dadurch gekennzeichnet, daß alle Wälzringeinheiten fest mit den Querstücken 14 und 14 a verbunden sind.

13. Spindeltrieb nach Anspruch eins und Fig. 1 bis Fig. 4 dadurch gekennzeichnet, daß alle Wälzringeinheiten sich gegenseitig verspannend selbsteinstellend der mit Toleranz behafteten Gewindespindelsteigung folgen können.

14. Spindeltrieb nach Anspruch eins, Fig. 5 und Fig. 6 dadurch gekennzeichnet, daß das System möglichst starr ausgeführt ist, wobei die inneren Wälzringeeinheiten selbsteinstellend um die Zapfen 28 und 29 ausgeführt sind.

15. Spindeltrieb nach Anspruch eins dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Wälzringe als auch die Gewindespindel mit Spitzgewinde versehen sind. Das Spitzgewinde kann ein, zwei oder mehrgängig ausgeführt werden. Fig. 7, Fig. 8, Fig. 8a und Fig. 9. Die Wälzringe werden bei Verwendung von Spitzgewinde in ihrem inneren Durchmesser kleiner als bei jeder anderen Profilform, was zu einer innigeren Schmiegung, einem vergrößerten Tragbild und zu einer vergrößerten Querstabilität führt.

16. Spindeltrieb nach Anspruch eins und Anspruch 12 und Fig. 7 bis Fig. 9 dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen mit Spitzgewinde versehenen Wälzringeinheiten entweder starr oder sich selbsteinstellend einzeln oder gruppenweise mit den starren oder elastischen Querstücken 14 und 14 a verbunden sind, wobei die letztere Anordnung bei entsprechender Dimensionierung und Formgebung eine konstante Einpreßkraft P bei bleibender Spielfreiheit sichert.

17. Spindeltrieb nach Anspruch eins, Fig. 10 und Fig. 12 dadurch gekennzeichnet, daß alle vier Wälzringeinheiten fest an die elastischen oder starren Querstücke 14 und 14 a angefügt sind und daß zur Erzielung einer radial sehr kleinen und dabei kostengünstigeren Bauweise die Wälzlagerinnenringe in Sonderfertigung hergestellt sind (Fig. 8, Fig. 11) während der Wälzlagerkäfig mit den Wälzelementen und der Außenring aus der Serie entnommen sind.

18. Spindeltrieb nach Anspruch eins und zwei dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zu der Vertikalen O-O gemäß Fig. 21 bis Fig. 23 von oben vier Wälzringe, die im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind, eingreifen, und daß dieselbe Anzahl von unten in derselben Wirkungsebene und von gleicher Größe der Kraft P zum Eingriff kommen. Wobei die von unten eingreifenden Wälzringeinheiten so angeordnet sind, daß je zwei, die voneinander den gleichen Abstand haben, gemäß Fig. 21, eingreifen. Dabei kann die Gleichheit der Kräfte P durch entsprechende, vorgespannte, elastische Elemente gesichert werden.

19. Spindeltrieb nach Anspruch eins, zwei und neunzehn dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich entsprechende Waagemechanismen für die weitere Gleichheit der Kräfte P sorgen. (Fig. 21)

20. Spindeltrieb nach Anspruch eins, zwei, neunzehn und einundzwanzig dadurch gekennzeichnet, daß von oben eine gerade Anzahl von x gleichmäßig angeordneten Elementen zum Eingriff kommen und daß von unten in derselben Wirkungsebene links und rechts symmetrisch zur Vertikalen jeweils x/2 Wälzringeinheiten in der Fig. 21 entsprechenden Weise zum Eingriff kommen, wobei die bereits definierten Beziehungen für minimale Baulänge in Anwendung gelangen.

21. Spindeltrieb nach Anspruch eins und zwei dadurch gekennzeichnet, daß die in derselben Wirkungsebene gelegenen Kräfte P symmetrisch bezüglich der mittleren Vertikalachse O-O angeordnet sind.

22. Spindeltrieb nach Anspruch eins mit drei in das Spindelgewinde eingreifenden Wälzringeinheiten dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer möglichst kompakten Bauweise der jeweilige Abstand der Wälzringeinheiten voneinander gleich ist, nämlich (m _min + 1/2) · hwobei die Steigung h und m _min die kleinste natürliche Zahl ist, die unter Berücksichtigung der Steigung und der Breite der Wälzringeinheiten die konstruktive Bauform von minimaler Länge realisiert. Durch diese letzte Formel ist auch festgelegt, daß die drei Kräfte in einer Ebene liegen, gemäß Fig. 13 bis Fig. 19.

23. Spindeltrieb nach Anspruch eins und dreiundzwanzig dadurch gekennzeichnet, daß die gemäß Fig. 13 in der Mitte liegenden Wälzringeinheiten mit einem Drehzapfen in der bereits früher beschriebenen Weise über die Tellerfeder 41 eine Radialkraft 2 P ausübt. Dabei sind die von unten mit der Kraft P wirkenden Wälzringeinheiten ebenfalls drehbar, selbsteinstellend angeordnet.

24. Spindeltrieb nach Anspruch eins und dreiundzwanzig dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einpreßkraft 2 P durch die Verspannung des elastischen Querstückes 14 und 14 a aus Federbandstahl erzielt wird. Der Drehzapfen 47 a der mittleren mit 2 P belasteten Wälzringeinheit ist erheblich größer als die zwei von unten eingreifenden Wälzringeinheiten. Zusätzlich ist die Verstärkungsplatte 47 b für den Drehzapfen 47 a angebracht. Auch hier sind alle Wälzringeinheiten der Toleranz der Spindelsteigung folgend selbsteinstellend angeordnet.

25. Spindeltrieb nach Anspruch eins und dreiundzwanzig dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Wälzringeinheiten mit den elastischen Querstücken 14 und 14 a verbunden sind.

26. Spindeltrieb nach Anspruch eins und dreiundzwanzig dadurch gekennzeichnet, daß die zwei äußeren Wälzringeinheiten fest mit den Querstücken 14 und 14 a verbunden sind, daß aber die mittlere selbsteinstellend ausgeführt ist.

27. Spindeltrieb nach Anspruch eins und dreiundzwanzig dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Wälzringeinheit fest mit den Querstücken verbunden ist, daß aber die zwei äußeren Wälzringeinheiten selbsteinstellend ausgeführt sind.

28. Spindeltrieb nach Anspruch eins und dreiundzwanzig dadurch gekennzeichnet, daß die oben und unten liegenden elastischen Querstücke 14 und 14 a als Träger gleicher Festigkeit ausgeführt sind.

29. Spindeltrieb nach Anspruch eins und dreiundzwanzig dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Wälzringeinheit dem Umstand der doppelten Belastung Rechnung tragend gemäß Fig. 19 und Fig. 20 samt Wälzlager stärker ausgebildet sind.