PL207678B1 - Śruba pociągowa kulkowa z nawrotem - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest śruba pociągowa kulkowa z nawrotem z długą śrubą i otaczającą ją nakrętką, jak również z kulkami, które toczą się po bieżni.

Tego rodzaju śruby pociągowe kulkowe są powszechnie znane i stosowane przykładowo w obrabiarkach. Wcześniej stosowane były również w przemyśle samochodowym, zwłaszcza do tak zwanego układu Steer-by-wire.

Z opisu DE 199 44 875 A1 znana jest śruba pociągowa kulkowa, z długą śrubą i otaczającą ją nakrętką, jak również z umieszczonymi między nimi kulkami, przy czym kulki toczą się w rowku gwintu, ukształtowanym na powierzchni zewnętrznej długiej śruby i w rowku gwintu, ukształtowanym na powierzchni wewnętrznej nakrętki. Ponadto nakrętka jest zaopatrzona w promieniowe otwory przelotowe, w których osadzone są nawroty dla powrotnego prowadzenia kulek odpowiednio od końca wylotowego wspólnego zwoju rowków gwintu, do końca wlotowego tego zwoju. W celu utworzenia kanału nawrotnego, nawrót posiada dno i dwa ramiona boczne z wolnymi zakończeniami. Wolne zakończenia wchodzą w rowek gwintu długiej śruby i uniemożliwiają odtaczanie się kulek wzdłuż bieżni. Za pomocą ramion bocznych, kulki są kierowane do ścianki bocznej grzbietu gwintu i naciskane przez kolejne kulki, przy czym kulki są unoszone przy ściance bocznej grzbietu gwintu i w końcu są przemieszczane wzdłuż kanału nawrotnego w kierunku końca wlotowego lub w kierunku końca wylotowego. Gdy kulki opuszczą tor gwintu, wówczas odpowiednio do tego przesuwają się z jednej strony wzdłuż nawrotu, a z drugiej strony wzdłuż grzbietu gwintu. Właśnie podnoszenie kulek na grzbiecie gwintu może prowadzić do ich zawieszania się, wskutek czego utrudniony jest proces nawracania.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie śruby pociągowej kulkowej według cech części przedznamiennej zastrzeżenia 1, w której polepszono nawrót kulek.

Zgodnie z wynalazkiem zadanie to rozwiązano dzięki temu, że na obwodowych, przeciwstawnych końcach, oba ramiona boczne, odpowiednio na swoim wolnym zakończeniu, zwróconym do rowka gwintu śruby, są zaopatrzone w łopatkę, służącą do zetknięcia kulki z rowkiem gwintu długiej śruby. W przypadku znanego nawrotu, kulki są unoszone wzdł uż ś cianki bocznej grzbietu gwintu, natomiast w przypadku ś ruby pociągowej wedł ug wynalazku, kulki s ą unoszone przez ł opatki. Korzystnie ł opatki są ukształtowane w ten sposób, że sięgają one prawie stycznie do dna rowka gwintu długiej śruby. Dzięki temu zapewnione jest łagodne unoszenie kulki znad bieżni długiej śruby. Dzięki temu odpada unoszenie kulek na ściance bocznej grzbietu gwintu.

Odległość w świetle między obydwoma wolnymi zakończeniami ramion bocznych jest mniejsza od średnicy kulki. Dzięki temu zapewniono, że podczas całego procesu nawracania kulki są prowadzone niezawodnie w kanale nawrotnym. W przypadku tego rozwinięcia według wynalazku, zwiększa się odległość między ramionami bocznymi, od ich wolnych zakończeń w dół, w kierunku do dna nawrotu, patrząc równolegle do dna nawrotu. Patrząc w kierunku przekroju poprzecznego, nawrót może opisać przykładowo 3/4 obwodu koła, w każdym razie więcej niż połowę obwodu koła. Natomiast w przypadku znanego nawrotu, oba ramiona boczne razem z dnem tworzą kształt w postaci litery u, w taki sposób, ż e kulki, nadbiegają ce od strony wolnego zakoń czenia, mog ą być wprowadzane mię dzy oba ramiona boczne, lub z nich wyjmowane.

Korzystnie, łopatki są nachylone do stycznej, która jest przyłożona do rowka gwintu długiej śruby w obszarze przeniesienia kulki z rowka gwintu długiej śruby na łopatkę. Nachylenie łopatek powoduje to, że kulki są unoszone z dna rowka gwintu długiej śruby. Ponadto łopatka może posiadać dalsze nachylenie, które domyślnie przecina bieżnię, dzięki czemu kulka jest nawracana w kierunku końca wylotowego wspólnego zwoju.

Ramiona boczne i łopatki tworzą krawędzie prowadzące i/lub powierzchnie prowadzące dla kulek, dla podniesienia kulek na wyższy poziom, w odniesieniu do dna rowka gwintu długiej śruby. Kulka jest unoszona na tyle, aż zostanie przeniesiona przez grzbiet gwintu wspólnego zwoju.

W przypadku nawrotu wedł ug wynalazku, krawę dzie prowadzące na obu ramionach bocznych mogą być wystarczające do wykonania niezawodnego nawrotu. Dzięki stykowi liniowemu, tarcie kulek o nawrót zostaje zmniejszone do minimum.

W przypadku znanego i zgodnego z wynalazkiem nawrotu, między koń cem wlotowym a końcem wylotowym umieszczone są obszary o zróżnicowanej krzywiźnie. Te obszary o zróżnicowanej krzywiźnie są konieczne do przemieszczania kulek z końca wylotowego wspólnego zwoju w kierunku końca wlotowego tego zwoju, poprzez wspólny grzbiet gwintu. W przypadku nawrotu według wynalazku,

PL 207 678 B1 obszary o zróżnicowanej krzywiźnie przechodzą bezkrawędziowo jeden w drugi. Oznacza to, że zapewniony jest łagodny nawrót kulek.

Korzystnie, nawroty według wynalazku posiadają bezkrawędziowe przejścia, przy czym nawroty są wykonane korzystnie w tworzywa termoplastycznego sposobem formowania wtryskowego, przy czym po zestaleniu się masy tworzywa sztucznego, dla odkształcenia wymuszonego, oba ramiona boczne są ukształtowane jako elastycznie rozparte. Z powodu skomplikowanego ukształtowania kanału nawrotnego kłopotliwe i kosztowne jest odkształcanie w kierunku obwodowym, to znaczy w przybliżeniu w kierunku ułożenia bieżni. Jednak, gdy ramiona boczne, w celu odkształcenia wymuszonego, po zestaleniu się masy tworzywa sztucznego są ukształtowane jako elastycznie rozparte, wówczas można zastosować narzędzie suwakowe, który w jednym cyklu formowania może kształtować cały kanał nawrotny. Gdy po zestaleniu się masy tworzywa sztucznego, narzędzie suwakowe jest wyciągane z nawrotu w przybliżeniu prostopadle do dna nawrotu, wówczas ramiona boczne ustępują elastycznie i po usunięciu narzędzia suwakowego przyjmują ponownie swoje położenie wyjściowe. Ukształtowane w ten sposób nawroty można wytwarzać korzystnie w sposób ekonomiczny w ilościach masowych. Za pomocą tego sposobu wytwarzania można szczególnie korzystnie kształtować bezkrawędziowo obszary o zróżnicowanej krzywiźnie.

Ponieważ przestrzeń konstrukcyjna śruby pociągowej kulkowej jest często ograniczona, to zgodnie z wynalazkiem nawrót na swojej powierzchni zwróconej do długiej śruby jest dopasowany do zarysu długiej śruby. Oznacza to, że na tej powierzchni znajduje się krzywizna, ukształtowana w kierunku obwodowym, która uwzględnia zarówno ukształtowanie rowka gwintu, jak i grzbietu gwintu. Przy tym odległość między nawrotem a długą śrubą jest w miarę możliwości jak najmniejsza, dzięki czemu wspomagane jest unoszenie kulek z rowka gwintu długiej śruby bez zaczepienia.

Korzystnie, nawrót na obu końcach obwodowych jest zaopatrzony w ramiona osiujące, dla ułożenia na wprost kulek, wchodzących do nawrotu. Tego rodzaju żebra osiujące wspomagają niezawodną pracę śruby pociągowej kulkowej. Gdy kulki są niezawodnie prowadzone po bieżni przez rowek gwintu długiej śruby i rowek gwintu nakrętki, wówczas zbędne jest prowadzenie przez rowek gwintu nakrętki, gdy kulki opuszczają bieżnię i wchodzą w obszar nawrotu.

Rezygnacja z tej prowadnicy jest przynajmniej częściowo zrekompensowana przez usytuowane według wynalazku żebra osiujące.

Korzystnie, oba ramiona boczne na obu końcach obwodowych są zaopatrzone odpowiednio w żebro osiujące, tworzące z nimi jedną całość. Przy tym żebra osiujące są umieszczone na obu obwodowych końcach odpowiednio na grzbiecie gwintu długiej śruby, dzięki czemu określony jest tor odtaczania kulek.

Gdy nawroty są umieszczone w wybraniach, ukształtowanych na nakrętce, wówczas mogą być zabezpieczone przed wypadnięciem za pomocą elementu zabezpieczającego. Zgodnie ze szczególnie korzystnym rozwinięciem, na nawrocie ukształtowane są występy, tworzące z nim jedną całość, które są podparte na wewnętrznej ścianie nakrętki. To rozwiązanie według wynalazku jest przeznaczone zwłaszcza do montażu nawrotów od wewnątrz, a więc od strony otworu gwintowanego. Jeśli nawroty są osadzane od wewnątrz, wówczas nie mogą być wypchnięte przez wybranie, ponieważ występy zderzają się o ścianki wewnętrzne nakrętki. Dzięki temu podczas pracy śruby pociągowej kulkowej zapewniono to, że nawroty są niezawodnie przytrzymywane w swoich wybraniach. W szczególnie prostym i korzystnym rozwinięciu wynalazku, wyżej wymienione ż ebra osiujące przejmują rolę elementu zabezpieczającego. W tym przypadku, występy są ukształtowane za pomocą żeber osiujących.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia śrubę pociągową kulkową, w widoku perspektywicznym, fig. 2 - śrubę pociągową kulkową według fig. 1, w dalszym widok perspektywicznym, fig. 3 - nawrót według wynalazku, zgodnie z fig. 1, w widoku z boku, z uwypukleniem bież ni dla kulek, fig. 4 - nawrót wedł ug wynalazku, w widoku perspektywicznym, fig. 5 - nawrót według fig. 1, w przekroju wzdłuż linii V-V, fig. 6 - nawrót według wynalazku według fig. 4, w przekroju, w dalszym widoku perspektywicznym, a fig. 7 - nawrót według wynalazku, w innym widoku perspektywicznym.

Na fig. 1 jest przedstawiona w widoku perspektywicznym śruba pociągowa kulkowa, z długą śrubą 1 i jedynie zaznaczoną nakrętką 2, która otacza długą śrubę 1. Kulki 3 odtaczają się po bieżni 4, przy czym bieżnia 4 jest utworzona z rowka gwintu 5 długiej śruby 1 i rowka gwintu 6 nakrętki 2. Ponadto nakrętka posiada szereg wybrań 7 rozdzielonych na obwodzie, w których umieszczony jest

PL 207 678 B1 odpowiednio nawrót 8 do powrotnego prowadzenia kulek 3, od końca wylotowego 9 wspólnego zwoju 10 toru 4 w kierunku końca wlotowego 11 wspólnego zwoju 10.

Na obwodowych zakończeniach ukształtowane są na nawrocie odpowiednio dwa żebra osiujące 12, które są umieszczone nad grzbietem gwintu 13 długiej śruby 1. Żebra osiujące 1 są uformowane na nawrocie 8, tworząc z nim jedną część i wspomagają wepchnięcie kulek 3 do nawrotu 8, gdy toczą się one po bieżni 4, wchodząc do nawrotu 8.

Na fig. 3 przedstawiony jest układ kulki, przesuwającej się wzdłuż wspólnego zwoju 10, przy czym zaznaczony jest tutaj środek kulki dla toru kulek 14. Na rysunku przedstawiono, że w przybliżeniu pośrodku nawrotu nieprzedstawione tutaj kulki są uniesione o tyle, że mogą być podniesione powyżej nieprzedstawionego grzbietu 13 długiej śruby 1.

Na fig. 4 przedstawiony jest nawrót 8 według wynalazku, w widoku perspektywicznym. Nawrót 8 posiada dno 15 i dwa ramiona boczne 16; wolne końce 17 obu ramion bocznych 16 są zwrócone do nieprzedstawionej długiej śruby 1. Widoczne są również żebra osiujące 12, umieszczone na obwodowych końcach nawrotu 8. Wewnątrz nawrotu 8 ukształtowany jest kanał nawrotny 18, w celu powrotnego prowadzenia kulek 3 odpowiednio od końca wylotowego wspólnego zwoju 10 do końca wlotowego 1 wspólnego zwoju 10. Na fig. 4 jest widoczne, że na obwodowych końcach obu ramion bocznych 16 są umieszczone łopatki 19, które wchodzą między kulki 3 a rowek gwintu 5 długich śrub 1. Na fig. 1 widoczna jest część łopatki 19.

Na fig. 5 przedstawiony jest nawrót 8 w przekroju poprzecznym wzdłuż linii V-V według fig. 4. Z rysunku wynika, że odległość w świetle między obu wolnymi końcami 17 obu ramion bocznych 16 jest mniejsza od średnicy kulki. Prześwit kanału nawrotnego 18 zwężą się na wolnym końcu 17 obu ramion bocznych 16, przy czym na obu ramionach bocznych 16 utworzona jest krawędź prowadząca 20, wzdłuż której prowadzone są kulki 3. Na fig. 6 przedstawiony jest nawrót 8 w takim samym przekroju, w jakim jest przedstawiony na fig. 5, lecz w innym widoku perspektywicznym, dzięki czemu widoczne są żebra osiujące 12, tworzące jedną całość z nawrotem 8.

Na fig. 7 przedstawiony jest nawrót 8 w widoku perspektywicznym. Na rysunku widoczna jest również łopatka 19. Jednocześnie łopatka 19 tworzy powierzchnię prowadzącą 2, po której prowadzone są kulki 3 na swojej drodze przez nawrót 8. Ponadto na rysunku widoczna jest krawędź prowadząca 20 bocznego ramienia 16.

W przypadku śruby pociągowej kulkowej, do nawrotu kulek 3 nie jest niezbędnie konieczny styk między kulką 3 a ścianą boczną grzbietu gwintu 13. Korzystnie, proces nawrotu można przeprowadzić bez stykania się kulki 3 z grzbietem gwintu 13. Jednak, w zależności od postaci wykonania nawrotu według wynalazku, możliwy jest styk kulki 3 z grzbietem gwintu 13 lub jego ścianką boczną.

Zasadniczo, nawrót i prowadzenie kulek oraz unoszenie na wyższy poziom realizuje się za pomocą łopatek lub powierzchni kierujących i krawędzi kierujących. Warunki styku kulek z innymi elementami konstrukcyjnymi zależą również od prędkości, z jaką przesuwają się kulki przez kanał nawrotny, ponieważ w zależności od prędkości, na drogę, a tym samym na punkty styku kulek, ma wpływ siła ciężkości i siła odśrodkowa.

W przypadku śruby pociągowej kulkowej według wynalazku zastosowano element zabezpieczający, który zabezpiecza nawroty 8 przed wypadaniem z wybrań 7 nakrętki 2. Element zabezpieczający stanowią w tym przypadku żebra osiujące 12. Na fig. 2 przedstawiono, że w przedstawionym widoku z góry, żebra osiujące 12 są wyższe od nawrotu 8. Oznacza to, że jeśli nawroty są wprowadzone od wewnątrz w wykonane dla nich wybrania 7 nakrętki 2, wówczas nie mogą z nich wypaść, ponieważ żebra osiujące 12 przylegają do wewnętrznej ścianki nakrętki 2, dzięki czemu nawroty 8 mogą być w sposób niezawodny ustalane i przytrzymywane w wybraniach 7.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Śruba pociągowa kulkowa, z długą śrubą i otaczającą ją nakrętką oraz z kulkami, które toczą się po bieżni, przy czym bieżnia jest utworzona za pomocą rowka gwintu ukształtowanego na długiej śrubie i rowka gwintu, ukształtowanego na nakrętce oraz z co najmniej jednym nawrotem, umieszczonym w wybraniu nakrętki, dla prowadzenia powrotnego kulek odpowiednio od końca wylotowego wspólnego zwoju bieżni do końca wlotowego tego zwoju, przy czym dla utworzenia kanału nawrotnego, nawrót posiada dno i dwa ramiona boczne z wolnymi zakończeniami, znamienna tym, że na obwodowych, przeciwstawnych końcach, oba ramiona boczne (16), odpowiednio na swoim wolnym

   PL 207 678 B1 zakończeniu (17) zwróconym do rowka gwintu (5) śruby (1), są zaopatrzone w łopatkę (19), służącą do zetknięcia kulki (3) z rowkiem gwintu (5) długiej śruby (1).
2. 2. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że odległość w świetle między obydwoma wolnymi zakończeniami (17) ramion bocznych (16) jest mniejsza od średnicy kulki.
3. 3. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że łopatki (19) są nachylone do stycznej, która jest przyłożona do rowka gwintu (5) długiej śruby (1) w obszarze przeniesienia kulki (3) z rowka gwintu (5) długiej śruby (1) na łopatkę (19).
4. 4. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że ramiona boczne (16) i łopatki (19) tworzą krawędzie prowadzące i/lub powierzchnie prowadzące (21) dla kulek (3), dla podniesienia kulek (3) na wyższy poziom, w odniesieniu do dna (6) rowka gwintu (5) długiej śruby (1).
5. 5. Śruba według zastrz. 4, znamienna tym, że kanał nawrotny (18) między końcem wlotowym (11) a końcem wylotowym (9) posiada obszary o zróżnicowanej krzywiźnie, które przechodzą bezkrawędziowo jeden w drugi.
6. 6. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że nawrót (8) jest wykonany korzystnie w tworzywa termoplastycznego sposobem formowania wtryskowego, przy czym po zestaleniu się masy tworzywa sztucznego, dla odkształcenia wymuszonego, oba ramiona boczne (16) są ukształtowane jako elastycznie rozparte.
7. 7. Śruba według zastrz. 6, znamienna tym, że odległość w świetle między obydwoma ramionami bocznymi (16) jest dopasowana do narzędzia suwakowego, wsuwanego między oba ramiona boczne (16).
8. 8. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że nawrót (8) na swojej powierzchni zwróconej do długiej śruby (1) jest dopasowany do zarysu długiej śruby (1).
9. 9. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że nawrót (8) na obu końcach obwodowych jest zaopatrzony w ramiona osiujące (12), dla ułożenia na wprost kulek (3), wchodzących do nawrotu (8).
10. 10. Śruba według zastrz. 9, znamienna tym, że oba ramiona boczne (16) na obu końcach obwodowych są zaopatrzone odpowiednio w żebro osiujące (12), tworzące z nimi jedną całość.
11. 11. śruba według zastrz. 10, znamienna tym, że żebra osiujące (12) są umieszczone na obu obwodowych końcach odpowiednio na grzbiecie gwintu (13) długiej śruby (1).
12. 12. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że posiada element zabezpieczający (12), który zabezpiecza nawrót (8) przed wypadnięciem z wybrania (7) nakrętki (2).
13. 13. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że na nawrocie (8) ukształtowane są występy (12), tworzące z nim jedną całość, które są podparte na wewnętrznej ścianie nakrętki (2).
14. 14. Śruba według zastrz. 13 albo 9, znamienna tym, że występy są ukształtowane za pomocą żeber osiujących (12).