DE202007005250U1 - screw drive - Google Patents
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Abstract
Schraubentrieb (1) mit einer Spindel (2) aus Metall, die in einer samt fertigem Gewinde (7) aus einem Kunststoff spritzgegossenen Antriebsmutter (6) spielfrei und selbsthemmend gelagert ist, wobei die Spindel (2) oder die Antriebsmutter (6) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmutter (6) aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) besteht.screw drive (1) With a spindle (2) made of metal, in a finished velvet Thread (7) made of a plastic injection-molded drive nut (6) is mounted without clearance and self-locking, wherein the spindle (2) or the drive nut (6) is drivable, characterized that the drive nut (6) made of a thermoplastic elastomer (TPE) exists.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schraubentrieb ganz spezieller Art, nämlich mit einer Spindel aus Metall, die in einer samt fertigem Gewinde aus einem Kunststoff spritzgegossenen Antriebsmutter spielfrei und selbsthemmend gelagert ist, wobei die Spindel oder die Antriebsmutter antreibbar ist, um ein Stellglied zu verstellen.The The invention relates to a screw drive very special Kind, namely with a metal spindle, made in a complete thread from a plastic injection-molded drive nut backlash-free and self-locking is mounted, wherein the spindle or the drive nut drivable is to adjust an actuator.
Solche Schraubentriebe finden sich in vielen mechanischen und z.B. elektrisch angetriebenen Verstellvorrichtungen wieder. Beispielsweise im Maschinenbau und speziell in der Wehrtechnik bei der Messfühlerführung zur Bestimmung von Positionen bei axialen oder radialen Verstelleinheiten so wie bei feinwerktechnischen Verstellungen und Abfragen; im Flugzeugbau bei Anwendungen in verschiedenen Baugruppen; im Fahrzeugbau bei der Verstellung der Lenksäule, der Sitze oder des Dachs; im Möbelbau oder bei Haushaltsgeräten.Such Screw drives are found in many mechanical and e.g. electrical driven adjusting devices again. For example in mechanical engineering and especially in defense technology at the sensor guidance for the determination of positions axial or radial adjustment units as well as in precision engineering Adjustments and queries; in aircraft construction for applications in various assemblies; in vehicle construction when adjusting the steering column, the seats or the roof; in furniture making or at home appliances.
An einen gattungsgemäßen Schraubentrieb werden vielfältige Anforderungen gestellt: Bei sicherer Kraftübertragung soll der Schraubentrieb einerseits spielfrei sein; d.h. er soll kein merkliches Spiel aufweisen, was beispielsweise an einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs spürbar wäre. Andererseits soll das Gewinde selbsthemmend sein, um ein unbeabsichtigtes Verstellen mit Sicherheit auszuschließen. Diese Anforderungen sollen zudem über einen großen Temperaturbereich erfüllt werden. Beispielsweise wird im Kraftfahrzeugbau die Funktionsfähigkeit der einzelnen Aggregate des Fahrzeugs, und damit eines Schraubentriebs, bei Temperaturen von –40°C bis +80°C gefordert, um das Fahrzeug auch bei extremen Außentemperaturen einsetzen zu können.At become a generic screw drive diverse Requirements made: For safe power transmission of the screw drive on the one hand be free of play; i.e. he should have no noticeable game, which would be noticeable, for example, on a steering wheel of a motor vehicle. on the other hand the thread should be self-locking to prevent unintentional adjustment to exclude with certainty. These Requirements are also about a big Temperature range met become. For example, in the automotive industry, the functionality of the individual units of the vehicle, and thus a screw drive, required at temperatures from -40 ° C to + 80 ° C, to use the vehicle even in extreme outside temperatures can.
Aus der Praxis sind zur Erfüllung der vorgenannten zwingenden Anforderungen zwei Ausführungen bekannt. Eine erste ältere Ausführung verwendet neben einer Spindel aus Metall, insbesondere aus Messing, eine Antriebsmutter aus einem gleitfreundlichen Metall, wie etwa eine Kupfer-Zinn-Legierung, z.B. Rotguß. Hier wird insbesondere die Spielfreiheit durch Anordnung einer zweiten Mutter nach Art einer Kontermutter sicher gestellt. Diese Ausführung führt jedoch zu einem hohen Aufwand bezüglich Fertigung und Montage und folglich zu hohen Kosten.Out practice is to fulfillment the aforementioned mandatory requirements two versions known. A first older one execution used in addition to a spindle made of metal, in particular brass, a drive nut made of a slide-friendly metal, such as a copper-tin alloy, e.g. Red brass. Here, in particular, the backlash by arranging a second nut in the manner of a lock nut ensured. This execution leads however at a high cost regarding Production and assembly and consequently at high costs.
Eine
zweite Ausführung,
die dem Oberbegriff zugrunde liegt, verwendet eine Antriebsmutter
aus einem spritzgießfähigen und
mechanisch belastbaren Thermoplast, insbesondere einem PEEK. Die Verwendung
dieses relativ harten Werkstoffes kann zwar praktisch zu einer Spielfreiheit
führen,
weist aber einige unerwünschte
Begleiterscheinungen auf:
Zum einen ist der eingesetzte, mechanisch
hochwertige thermoplastische Kunststoff relativ teuer. Zum anderen
müssen
zur Sicherstellung der Spielfreiheit und gleichzeitiger Leichtgängigkeit
sehr enge Toleranzen bei den Gewindegängen der zusammen wirkenden
Teile, der Spindel und der Antriebsmutter, eingehalten werden. Dies
führt in
der Praxis in aller Regel zu einer hohen Ausschußquote bei der spritzgegossenen
Antriebsmutter, wenn der Gewindegang nicht nachbearbeitet, sondern
fertig mit angespritzt werden soll. Dieser Ausschuß, der bei
10% bis 30% liegen kann, ergibt sich insbesondere dadurch, dass die
zur Sicherstellung der Spielfreiheit bzw. Leichtgängigkeit
erforderlichen engen Toleranzen im Bereich des Gewindegangs von
dem Spritzgußteil
prozessbedingt nicht durchgängig
eingehalten werden können.
Die Geometrie der Antriebsmutter, auch speziell im Bereich des Gewindegangs,
verändert sich – insbesondere
infolge des Schrumpfes beim Abkühlen
des Spritzgussteils – oft
in solchem Ausmaße,
dass es zwischen den beiden im Grunde harten Komponenten zu einem
Klemmen des spielfreien Schraubentriebs kommt, insbesondere bei
großen Temperaturunterschieden.
Dann ist eine Bewegung der Spindel gar nicht mehr möglich, und
der Schraubentrieb wird unbrauchbar. Trotz dieser Nachteile wird
bei der Fertigung eines gattungsgemäßen Schraubentriebs an der
Verwendung von Thermoplasten für
die Antriebsmutter festgehalten. Hier setzt die Erfindung an.A second embodiment, which is based on the preamble, uses a drive nut made of an injection-moldable and mechanically loadable thermoplastic, in particular a PEEK. Although the use of this relatively hard material can practically lead to a backlash, but has some undesirable side effects:
On the one hand, the used, mechanically high quality thermoplastic material is relatively expensive. On the other hand, to ensure the backlash and simultaneous ease very tight tolerances in the threads of co-operating parts, the spindle and the drive nut, must be complied with. In practice, this usually leads to a high rate of rejects in the injection-molded drive nut when the thread is not reworked, but should be finished with injection-molded. This committee, which may be 10% to 30%, results in particular by the fact that the necessary to ensure the freedom from backlash or ease tight tolerances in the thread of the injection molded part process can not be consistently complied with. The geometry of the drive nut, also specifically in the area of the thread, often changes to such an extent, in particular as a result of the shrinkage during cooling of the injection-molded part, that the play-free screw drive jams between the two basically hard components, especially in the case of large temperature differences , Then a movement of the spindle is no longer possible, and the screw drive is unusable. Despite these drawbacks, the production of a generic screw drive involves the use of thermoplastics for the drive nut. This is where the invention starts.
Der Erfindung liegt das Bestreben zu Grunde, einen Schraubentrieb der genannten Art zu schaffen, der im Einsatzfall sowohl eine Spielfreiheit als auch eine ausreichende Gängigkeit über einen großen Temperaturbereich sicher stellt.Of the The invention is based on the endeavor to produce a screw drive to create the type mentioned in the case of both a backlash as also a sufficient mobility over a wide temperature range sure.
Hierzu schlägt die Erfindung vor, dass die Antriebsmutter aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) besteht.For this beats the invention in that the drive nut of a thermoplastic Elastomer (TPE) exists.
Bisher hat der Fachmann für die Antriebsmutter bewusst einen spritzgießfähigen und hoch belastbaren und damit letztendlich auch harten Kunststoff gewählt; denn dieser Kunststoff sollte das ursprünglich verwendete Metall ersetzen und insbesondere die vielfältigen mechanischen Anforderungen an die Antriebsmutter erfüllen. Zur Lösung dieser Aufgabe erschien dem Fachmann der Einsatz eines harten Thermoplasts als geeignet und erforderlich; die genannten Nachteile wurden in Kauf genommen.So far has the expert for the drive nut is aware of an injection moldable and highly resilient and ultimately chosen hard plastic; because this plastic should replace the originally used metal and especially the diverse ones meet mechanical requirements of the drive nut. to solution This task appeared to the skilled person the use of a hard thermoplastic as suitable and necessary; the mentioned disadvantages were in Purchase taken.
Die Erfindung schlägt hingegen einen anderen Weg ein und geht dabei bewusst weg von der Verwendung eines im Prinzip harten thermoplastischen Kunststoffs für eine Antriebsmutter. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Antriebsmutter bei gleichem Herstellungsprozeß auch aus einem weniger harten Kunststoff bestehen kann, nämlich aus einem thermoplastischen Elastomer. Diese Erkenntnis widersprach der vorherrschenden Meinung. Die Verwendung des TPE als ebenfalls spritzgießfähigen Kunststoff führt wie bisher dazu, dass das Gewinde der Antriebsmutter fertig mit angespritzt werden kann. Gleichzeitig ist aber sicher gestellt, dass der Schraubentrieb zum einen immer selbsthemmend und zum anderen immer leichtgängig bleibt, selbst bei während der Herstellung prozessbedingten schwankenden Toleranzen bezüglich Maß und Form und auch bei großen Temperaturunterschieden während des Gebrauchs.On the other hand, the invention takes a different approach and deliberately avoids the use of a thermoplastic material which is in principle hard for a drive nut. The invention is based on the finding that the drive nut can also consist of a less hard plastic in the same manufacturing process, namely a thermoplastic elastomer. This realization contradicted the prevailing opinion. The use of the TPE as well injection-moldable plastic leads as before to the fact that the thread of the drive nut can be molded with finished. At the same time, however, it is ensured that the screw drive on the one hand always remains self-locking and on the other hand always smooth, even with process-related fluctuating tolerances in terms of size and shape during production as well as in large temperature differences during use.
Es hat sich nämlich erwiesen, dass die aus dem neu gewählten Material gefertigte Antriebsmutter nicht nur in der Lage ist, die erforderlichen Kräfte zu übertragen, sondern auch, sich während des Gebrauchs, unter Belastung, in einem gewissen, wenn auch geringen Umfang elastisch zu verformen und dadurch gleichzeitig die Selbsthemmung und die Gängigkeit des Schraubentriebs zu gewährleisten. Ein hartes spritzgegossenes Thermoplast verformt sich hingegen entweder nicht in ausreichendem Maße, was zu Klemmen der Antriebsmutter führt; oder es verformt sich bei großen Temperaturschwankungen im Gebrauch plastisch in solchem Ausmaß, dass danach und nach erneuter Temperaturschwankung keine Selbsthemmung mehr vorhanden ist: Der Schraubentrieb lockert sich gewissermaßen im Bereich der Gewindepaarung. Die neue Antriebsmutter bleibt hingegen auch bei tiefen Temperaturen relativ weich und kann sich hierdurch den Gewindegängen der starren metallischen Gewindespindel gut anpassen, insbesondere bezüglich Steigungsfehler und/oder ovalen Durchmesserverformungen, die sich bei dem Spritzgußteil Antriebsmutter zwangsläufig einstellen.It has become proved that the drive nut made of the newly selected material not only is able to transmit the necessary forces, but also, itself while of use, under load, in a certain, albeit minor To elastically deform circumference and thereby simultaneously the self-locking and the mobility to ensure the screw drive. One however, hard injection molded thermoplastic deforms either not sufficiently, which leads to terminals of the drive nut; or it deforms at big Temperature fluctuations in use plastically to such an extent that afterwards and after renewed temperature fluctuation no more self-locking is present: The screw drive loosens to a certain extent in the area the thread pairing. The new drive nut, however, also remains at low temperatures relatively soft and can thereby the Threads of the rigid metal threaded spindle adapt well, especially in terms of pitch error and / or oval diameter deformations, resulting in the injection molding drive nut inevitably stop.
Mit anderen Worten: Durch die Paarung der Werkstoffe Metall für die Spindel und TPE für die Antriebsmutter und Nutzung deren unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten wird über einen Temperaturbereich von –60°C bis +100°C die Spielfreiheit sichergestellt, ohne dass dabei die aufzuwendende Verdrehkraft und damit die Verstellkraft sich wesentlich erhöht, sondern die vorhandene Antriebsleistung auch dann noch ausreicht.With In other words: By mating the materials metal for the spindle and TPE for the drive nut and use of their different expansion coefficients will over a temperature range of -60 ° C to + 100 ° C the backlash ensured, without thereby the expended twisting force and so that the adjustment significantly increases, but the existing Drive power is still sufficient.
Die neue Materialpaarung führt zusätzlich sogar dazu, dass der Schraubentrieb bei tiefen Temperaturen mechanisch höher belastbar ist: Während eine Antriebsmutter aus einem reinen Thermoplast dann spröde wird und bei Belastung zum Bruch neigt, nimmt die Antriebsmutter aus TPE auftreffende Kräfte infolge ihrer Zähigkeit und Elastizität besser auf, wie entsprechende Versuche deutlich gezeigt haben.The new material pairing leads in addition, even to ensure that the screw drive mechanically at low temperatures higher load capacity is: While one Drive nut made of a pure thermoplastic then becomes brittle and tends to break when loaded, the drive nut will stop TPE impinging forces because of their toughness and elasticity better, as corresponding experiments have clearly shown.
Ausführliche Versuche belegen auch, dass durchweg gute Ergebnisse bezüglich des genannten Anforderungsprofils erzielt werden, wenn das TPE ein thermoplastisches Elastomer auf der Basis von Polyester ist, das unter der Bezeichnung TPC-ET bekannt ist, und wenn dessen Biege-E-Modul bei 23°C unter 1 GPa, insbesondere sogar unter 600 MPa liegt. Besonders zufriedenstellend in jeder Hinsicht war eine Antriebsmutter aus einem TPE, das unter der Bezeichnung HYTREL 7246 von der Firma Dupont vertrieben wird.Full Experiments also prove that consistently good results in terms of requirement profile can be achieved if the TPE is a thermoplastic Elastomer based on polyester is that under the designation TPC-ET is known, and if its bending modulus at 23 ° C below 1 GPa, in particular even less than 600 MPa. Especially satisfactory in every respect was a drive nut made of a TPE, which under the Name HYTREL 7246 sold by Dupont.
Außerdem zeigte ein gattungsgemäßer Schraubentrieb eine hervorragende Funktionsfähigkeit, bei dem die Spindel aus einem Stahl, vorzugsweise aus einem Edelstahl besteht. Eine solche Paarung ist hoch belastbar, gut gleitfähig und dennoch selbsthemmend.Also showed a generic screw drive excellent functionality, in which the spindle is made of a steel, preferably of a stainless steel consists. Such a mating is highly resilient, good sliding and nevertheless self-locking.
Durch die Eigenheiten der Spritzgußtechnik bedingte negative Einflüsse, wie insbesondere Verziehen des Gußteils durch Schrumpfen, konnten weitgehend dadurch vermindert bzw. ausgeglichen werden, dass die Antriebsmutter symmetrisch und kreuzförmig ausgebildet ist, indem zwei rechtwinkelig zum Gewindeabschnitt verlaufende Lagerzapfen angeformt sind. Dem gleichen Ziel dient es im verstärkten Maße, wenn die Lagerzapfen zumindest nahezu oval und/oder hohl ausgebildet sind, wobei der Außendurchmesser des Gewindeabschnitts und die Höhe der beiden Lagerzapfen vorzugsweise gleich groß sind, um Materialanhäufungen zu vermeiden und eine möglichst gleichmäßige Wandstärke zu erzielen.By the peculiarities of injection molding technology conditional negative influences, such as in particular warping of the casting by shrinking, could largely be reduced or compensated by the fact that the drive nut symmetrical and cruciform is formed by two perpendicular to the threaded portion extending Bearing journals are formed. It serves the same purpose to a greater extent when the bearing pin at least almost oval and / or hollow are, with the outside diameter the threaded section and the height the two bearing journals are preferably the same size to material accumulations to avoid and one as possible to achieve uniform wall thickness.
Festigkeit, Leichtgängigkeit und Selbsthemmung sind insbesondere auch dann gewährleistet, wenn das Gewinde als modifiziertes Trapezgewinde und vorzugsweise eingängig ausgebildet ist. Bei diesem Gewinde sind die Flanken des Trapezes leicht abgerundet.Strength, ease and self-locking are particularly guaranteed even if the thread formed as a modified trapezoidal thread and preferably catchy is. In this thread, the flanks of the trapezoid are slightly rounded.
Weitere besondere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind für den Fachmann auch der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung entnehmbar.Further particular advantages, features and details of the invention are for the Person skilled in the following description of an embodiment of the invention.
Der
Schraubentrieb
Die
Antriebsmutter
Die
Antriebsmutter
- 11
- Schraubentriebscrew drive
- 22
- Spindelspindle
- 33
- Antriebsendedrive end
- 44
- Gewindeabschnittthreaded portion
- 55
- InnenmehrkantInternal polygon
- 66
- Antriebsmutterdrive nut
- 77
- Gewindeabschnittthreaded portion
- 88th
- Lagerzapfenpivot
- 99
- Lagerzapfenpivot
- 1010
- Sacklochblind
- 1111
- Sacklochblind
- DD
- Außendurchmesserouter diameter
- NN
- Höheheight
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200720005250 DE202007005250U1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | screw drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200720005250 DE202007005250U1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | screw drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202007005250U1 true DE202007005250U1 (en) | 2007-06-14 |
Family
ID=38190540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200720005250 Expired - Lifetime DE202007005250U1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | screw drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202007005250U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2007
- 2007-04-11 DE DE200720005250 patent/DE202007005250U1/en not_active Expired - Lifetime
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