DE69805970T2

DE69805970T2 - Spielbeseitigungsmutter mit einstellbarer vorspannung

Info

Publication number: DE69805970T2
Application number: DE69805970T
Authority: DE
Inventors: W. Erikson
Original assignee: Kerk Motion Products Inc
Current assignee: Kerk Motion Products Inc
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2018-03-05
Also published as: WO1998039581A1; US5913940A; JP2001513870A; CA2282852A1; EP0965008B1; EP0965008A1; JP4193918B2; ATE219218T1; DE69805970D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Anti-Spielmutter im allgemeinen und insbesondere auf eine einstellbare Vorlastmutter vom Anti-Spieltyp, die von uns im U.S. Patent 4 249 426 offenbart wurde, was als RE 32 433 am 9. Juni 1987 neu erteilt wurde.
Unser oben gekennzeichnetes Patent offenbart eine Anti-Spielmutter, die ausgestaltet ist, sich entlang einer Schraube in entgegengesetzten Richtungen hin- und herzubewegen. Die Schraube umfaßt externe Gewinde und wird von einem umkehrbaren Motor angetrieben. Die Mutter per se umfaßt einen Mutterkörperteil mit internen Gewinden, die den externen Gewinden an der Mutter komplementär sind. Der Körperteil umfaßt eine Mehrzahl von longitudinalen Biegelementen, die an einem Ende freitragend sind und an einem frei ausdehnbaren Ende enden. Die Biegelemente erstrecken sich parallel zueinander und zu der Drehachse der Schraube und umfassen interne Gewinde, die zu den Gewinden der Schraube komplementär sind. Die Schraubengewinde sind spiralförmig, wie es die Gewinde der Mutter sind.
An dem frei ausdehnbaren Ende jedes Biegelementes ist eine Rampe, die sich radial nach außen in einer Richtung weg von dem festen oder freitragenden Ende der Biegelemente erstreckt. Die Rampen werden von einem kreisförmigen druck-anlegenden Ring umgeben, der kontinuierlich vom dem Mutterkörper hinweg nach oben entlang der Rampen durch eine Druckfeder gezwungen wird. Die Kraft gegen die Rampen bewirkt, daß sich nach innen erstreckende Kraftvektoren konstant die Gewinde der Biegelemente gegen die Gewinde der Schraube drücken, wenn sich die Mutter der Länge nach entlang der Schraube hin- und herbewegt.
Dieser Aufbau führt zu einer im wesentlichen konstanten Last und zu einem konstantem Drehmoment, das ausreicht, um die Mutter und die Last, die die Mutter normalerweise unter normalen Arbeitsbedingungen trägt, zu treiben.
Es gibt Änderungen in dem erforderlichen Drehmoment, um die Mutter entlang der Schraube zu treiben, und häufige Einstellungen an diesem Drehmoment sind erwünscht. Diese Änderungen können durch Wagenmitnahme, unbestimmten Lagerwirkungsgraden und durch von den Führungen, auf denen sich die Mutter fortbewegt, verursachten Widerstand, etc. verursacht werden. Diese Variationen können durch Ändern der Größe und Stärke der Feder ausgeglichen werden. Dieses erfordert das Entfernen der Mutter von der Leitspindel und Austauschender Feder, was alles zeitraubend und ineffizient ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung imstande zu sein, die Drehmomentanlegung ohne Entfernen der Mutter oder Feder zu verändern.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, das Drehmoment nur durch Einstellen der Mutter zu verändern.
Die Kraft, mit der die externen Gewinde der Biegelemente die Gewinde der Schraube in Eingriff nehmen, wird konstant gehalten, obgleich sich die Schrauben mit der Zeit abnutzen. Dies wirkt dem Spiel entgegen und ist so, da der druck-anlegende Ring zu allen Zeiten von der Feder zu dem großen Ende der Rampe hin gedrängt und sich buchstäblich in dieser Richtung mit einer sehr kleinen Rate über eine längere Betriebszeitspanne bewegen wird.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, imstande zu sein, das Drehmoment entweder unabhängig von dem Spiel-Ausgleich oder in Kombination mit dem Spiel- Ausgleich zu verändern. Diese Aufgaben und weitere Merkmale der Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügte Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
Die US-A-4 249 426 offenbart eine Anti-Spiel-Mutter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 charakterisiert. Optionale Merkmale werden in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Ausführungsformen der Erfindung liefern eine einstellbare Vorlastmutter mit Anti- Spielmerkmalen, die ausgestaltet ist, um sich entlang der Schraube entweder horizontal oder vertikal zu bewegen. Die Mutter ihrerseits trägt eine Last. Die Schraube weist spiralförmige externe Gewinde auf, und die Mutter weist einen Körper mit Innengewinden auf, die zu dem Außengewinde der Schraube komplementär sind. Es gibt ein oder mehrere longitudinale Biegelemente, die jeweils ein freitragende Ende an dem Mutterkörper und ein frei ausdehnbares Ende aufweisen. Innengewinde werden an den frei ausdehnbaren Enden der longitudinalen Biegelemente gebildet, die zu den Gewinden der Schraube komplementär sind. An dem Äußeren der frei ausdehnbaren Enden der Biegelemente sind Rampen, die sich radial nach außen in einer Richtung hinweg vom dem festen oder freitragenden Enden bewegen. Es gibt ein Biegekompressionselement, das die Rampe zum kontinuierlichen Drängen der Gewinde an den frei ausdehnbaren Enden der Biegeelemente in zwangsweise Ineingriffnahme mit den Gewinden der Schraube umgibt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung gibt es eine zylindrische Säule, die die Biegeelemente zum Übertragen von Kraft an die Rampen umgibt. Die zylindrische Säule ist zu den Rampen hin und hinweg von diesen einstellbar, um die an die Rampen und folglich die an die Gewinde der Biegeelemente, die die Gewinde an der Schraube in Eingriff nehmen, angelegte Kraft zu verändern.
Die zylindrische Säule ist intern mit Gewinde versehen und ist in Eingriff mit von dem Mutterkörper herausragenden Gewinden, wodurch die Drehung der Säule bewirkt, daß sie sich zu und hinweg von dem Mutterkörper in einer Richtung parallel zu der Achse der Schraube bewegt.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die zylindrische Säule einen einzelnen Zylinder umfassen, der an einem Ende mit Gewinde versehen ist und mit den Rampen an dem anderen in Eingriff genommen werden kann.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform ist die Säule zwischen ihren Enden geteilt, so daß nur eines der beiden Teile drehbar ist. Im letzteren Fall kann ein O-Ring mit den Rampen durch den äußersten Teil der Säule in Eingriff genommen werden. Der O-Ring ist aus einem Elastomer mit hoher Reibung hergestellt, so daß er sich nicht mit Bezug auf die Rampen dreht, wenn er sie in Eingriff nimmt. Der mit Gewinde versehene Teil der Säule ist drehbar, um den nicht drehenden O-Ring gegen die Rampen zu strecken, um ein größeres Drehmoment anzulegen, und hinweg von den Rampen, um das Drehmoment zu vermindern.
Die obigen und weitere Merkmale der Erfindung umfassen verschiedene und neuartige Einzelheiten des Aufbaus, und die Kombination von Teilen wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben und in den Ansprüchen dargelegt. Es sei zu verstehen, daß die besondere Vorlast-Anti-Spiel-Mutter, die die Erfindung verkörpert, nur beispielhaft und nicht als Begrenzung der Erfindung gezeigt ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die eine einstellbare Vorlast-Mutter mit Anti-Spiel-Merkmalen aufweist, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
Fig. 2 ist ein Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorlast-Mutter.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht der Vorlastmutter in einer Einstellposition.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht der Vorlast-Mutter in einer zweiten Einstellposition.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Mit Bezug auf Fig. 1 wird die Mutter allgemein mit 2 gekennzeichnet und weist eine Frontplatte 4 auf, die kreisförmige Befestigungslöcher 6 (Fig. 1) aufweist, so daß sie beispielsweise durch Bolzen an einem zu treibenden Element (d. h. der Last) befestigt werden kann. Die Frontplatte 4 muß nicht notwendigerweise die in Fig. 1 gezeigte Form sein, sondern kann jede Konfiguration sein, die am besten zur Befestigung der Last geeignet ist. Die Mutter 2 weist einen kreisförmigen Nabenabschnitt 8 auf, der aus einer flachen Oberfläche 7 an der Frontplatte 4 herausragt.
Die Mutter 2 ist hohl und weist interne spiralförmige Gewinde in der Nabe 8 und der Platte 4 auf. Ihre Gewinde können mit passenden externen Gewinden 43 auf einer Leitspindel 3 in Eingriff genommen werden, die um eine Achse a in entgegengesetzten Richtungen drehbar ist. Die Drehung der Leitspindel in entweder einer Uhrzeigerrichtung oder entgegensetzen Uhrzeigerrichtung bewirkt, daß sich die Mutter 2 ohne Drehung in der Länge der Leitspindel 3 fortbewegt. Wenn die Frontplatte an einer Last befestigt ist, veranlaßt sie die Last, sich bezüglich der Achse a der Schraube hin- und herzubewegen. Die Last bewegt sich häufig entlang Führungen parallel zu der Leitspindel 3.
Eine Mehrzahl von longitudinalen Biegelementen oder Fingern 10, 12 und 14, die voneinander durch Abstände 11 getrennt sind, sind freitragend an und erstrecken sich nach außen von dem Nabenabschnitt 8. Die Frontplatte 4, der Nabenabschnitt 8 und die Biegelemente 10, 12 und 14 sind vorzugsweise einstückig, obgleich sie getrennt und als eine Einheit zusammen gesichert sein können. Die Biegeelemente 10, 12 und 14 weisen jeweils Rampen 16, 18 und 20 an ihrem frei ausdehnbaren Ende auf, die sich radial nach außen in einer Richtung weg von den freitragenden Enden erstrecken. Sie sind intern mit Gewinde versehen, um die Gewinde 43 an der Leitspindel 3 in Eingriff zu nehmen. Wie es soweit beschrieben ist, ist die Anti-Spiel-Mutter 2 derjenigen ähnlich, die in unserem erneut erteilten Patent RE 32 433 offenbart ist.
Der Nabenanteil 8 ist mit Gewinden 26 an seinem Äußeren ausgebildet. Eine zylindrische Säule oder einstellbarer Kragen mit Längsnuten 28 (Fig. 2) weist Innengewinde 30 (Fig. 3 und 4) auf, die mit den Gewinden 26 an der Nabe 8 in Eingriff genommen werden können, so daß die Drehung des Kragens 28 veranlaßt, daß er sich zu und hinweg von der Oberfläche 7 der Frontplatte 4 bewegt, wie es durch den Abstand 54 dargestellt ist (Fig. 2 und 3).
Eine kraft-anlegende, zylindrische Säule oder Kragen 34 ist rotierbar an dem Kragen 28 befestigt. Der Kragen 28 weist eine ringförmige Rille 36 auf, die in seiner inneren kreisförmigen Oberfläche 38 gebildet ist. Ein kreisförmiger Vorsprung 40 an dem kraft- anlegenden Kragen 34 ist mit einer abgeschrägten Oberfläche 42 gebildet. Der Vorsprung wird mit der kreisförmigen Rille 36 in Eingriff gebracht, wenn sie zusammen einschnappen. Der Kragen 34 wird sich mit Bezug auf den Kragen 28 drehen.
Eine kreisförmige Rille 46 ist an dem freien oder entfernten Ende 44 des kraft- anlegenden Kragens 34 angeordnet und ist ausgebildet, um einen elastomeren O-Ring mit relativ hoher Reibung 50 zu empfangen. Der Durchmesser des O-Rings 50 ist, wenn er in dem kraftanlegenden Kragen 34 eingebaut ist, geringfügig kleiner als der Durchmesser 52 der longitudinalen Biegeelemente 10, 12 und 14 an dem äußeren Rand der Rampen, so daß der elastomere O-Ring mit jeder der Rampen in Eingriff gebracht werden kann.
Wenn die Mutter 2 eingebaut ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, um das Drehmoment zwischen der Mutter 2 und der drehbaren, mit Gewinde versehenden Leitspindel 3 oder um die Vorlastkraft der Mutter auf die Leitspindel zu erhöhen, ist es nur notwendig, die mit Längsnuten versehene Einstellbuchse 28 zu drehen, was zu einem Vergrößern des Abstands 54 zwischen der Buchse und der Oberfläche 7 an der Frontplatte 4 führt. Dies bewirkt, daß der O-Ring 50 von der Position von Fig. 3 zu der Position von Fig. 4 komprimiert wird, woraufhin er einen ovalen Querschnitt annimmt. Dies erhöht die Kraft an den Rampen 16, 18 und 20 und somit den Druck zwischen den internen Gewinden an den Biegelementen und den Gewinden 24 an der Leitspindel. Umgekehrt verringert ein Drehen der Buchse 28 in der entgegengesetzte Richtung den Druck.
Wie es oben angegeben ist, dient dieser neue Aufbau zwei Funktionen: (a) den Druck zwischen den Gewinden in den Fingern und demjenigen an der Leitspindel zu erhöhen und zu verringern, um das Drehmoment oder die Vorlast an der Mutter zu erhöhen, und (b) der O-Ring legt selbst, wenn er in einem beliebigen Grad eines komprimierten Zustand ist, aufgrund seiner inhärenten Nachgiebigkeit einen kontinuierlichen Druck an die Rampen an, um die Gewinde kontinuierlich mit den Gewinden an der Leitspindel in Eingriff zu drängen, um das Spiel auszugleichen.
Falls es wünschenswert ist, könnten die Einstellbuchse 28 und die druck-anlegende Buchse 34 einstückig sein. In diesem Fall würde der O-Ring hoher Reibung nicht nur mit dem freien Ende 44 der druck-anlegenden Buchse verwendet werden, die sich direkt gegen die Rampen anlegt. Mit diesem Aufbau wird, wenn die Buchse gedreht wird, wobei sich der Abstand 54 erhöht, Druck an die Rampen direkt durch die Buchse angelegt und das relative Drehmoment erhöht.
In diesem Fall gibt es keine inhärente Nachgiebigkeit, um die die internen Gewinde kontinuierlich gegen die externen Gewinde der Leitspindel zu drängen, und folglich kein Merkmal, um dem Spiel kontinuierlich entgegenzuwirken. Dem Spiel wird jedoch anfangs durch den Anfangsdruck des Endes 44 der Buchse 34 gegen die Rampen entgegengewirkt. Er wird jedoch nicht kontinuierlich sein, sondern wird sich mit der Abnutzung zwischen den Gewinden verringern. Eine weitere Drehung der Buchse wird benötigt, um das Drehmoment zu erhöhen und dem Spiel entgegenzuwirken.
Es ist ebenfalls theoretisch möglich, die Buchsen 28 und 34 einstückig zu machen und den O-Ring 50 zu verwenden, wobei jedoch der O-Ring aus einem Material mit niedrigerer Reibung hergestellt werden müßte, da er sich geringfügig gegen die Rampen drehen müßte.
Mit dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Aufbau dreht sich weder der O-Ring 50 noch der kraft-anlegende Ring oder Buchse 34. Eine relative Drehung findet nur zwischen der Buchse 28, die manuell gedreht wird, und der Buchse 34 statt, die nicht gedreht wird.

Claims

1. Anti-Spiel-Mutter, die ausgestaltet ist, um sich entlang einer Schraube (3) in jeder von zwei longitudinalen Richtungen zu bewegen, wobei die Schraube ein Außengewinde (43) darauf aufweist, wobei die Mutter einen Mutterkörper (8) mit einen Innengewinde, das zu dem Außengewinde (43) an der Schraube komplementär ist, umfaßt; mit

mindestens einem longitudinalen Biegeelement (10) mit

einem an dem Mutterkörper befestigten Ende und einem frei ausdehnbaren Ende;

einem Innengewinde an dem frei ausdehnbaren Ende des mindestens einen Biegeelementes, das zu dem Gewinde (43) einer Schraube komplementär ist;

einer geneigten Abschrägung an dem Äußeren des frei ausdehnbaren Endes, das sich radial nach außen und geneigt in einer Richtung hinweg von dem festen Endes erstreckt;

einem Kompressionsmittel, das die Abschrägung umgibt und diese in Eingriff nimmt, um die Gewinde an dem frei ausdehnbaren Ende des mindestens einen Biegelementes (10) in zwangsweisen Eingriff mit dem Gewinde (43) an der Schraube (3) zu drängen;

dadurch gekennzeichnet, daß:

das Kompressionsmittel ein mit der geneigten Abschrägung in Eingriff genommenes elastomeres Kompressionselement (50) ist, und

es ein Einstellelement zum Drängen des Kompressionelementes gegen jede Abschrägung mit veränderlicher Kraft gibt, um die Kraft, mit der die Gewinde jedes Biegelementes die Gewinde der Spindel in Eingriff nehmen, zu erhöhen und zu verringern.

2. Anti-Spiel-Mutter (2) gemäß Anspruch 1, bei der das Einstellmittel einen intern mit einem Gewinde versehenen Bund (28) aufweist, der mit den von dem Mutterkörper herausragenden Außengewinden (26) in Eingriff genommen werden kann.

3. Anti-Spiel-Mutter gemäß Anspruch 2, bei der das Einstellmittel einen weiteren Bund (34) aufweist, der ausgebildet ist, um das Kompressionsmittel (50) aufzunehmen, und der bezüglich dem Bund (28) drehbar ist.

4. Anti-Spiel-Mutter gemäß Anspruch 3, bei der das biegsame Kompressionselement ein elastomerer Hochreibungs-O-Ring ist.