DE102008012001A1 - Ball screw, has stopping device comprising leg spring, which is arranged at ball screw nut with side piece and runs stop provided at spindle against another side piece, and circular stop element provided at spindle - Google Patents
Ball screw, has stopping device comprising leg spring, which is arranged at ball screw nut with side piece and runs stop provided at spindle against another side piece, and circular stop element provided at spindle Download PDFInfo
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Kugelgewindetrieb, mit einem ersten Element in Form einer Spindel und einem zweiten Element in Form einer Spindelmutter mit einander gegenüberliegenden, sich ergänzenden Gewinden, in denen Kugeln laufen, wobei eine Anschlagvorrichtung zum Begrenzen der Bewegung des einen Elements relativ zum feststehenden anderen Element vorgesehen ist.The The invention relates to a ball screw, with a first element in the form of a spindle and a second element in the form of a spindle nut with opposite each other, complementary threads, in which balls run, with a stop device for limiting the movement of one element relative to the fixed other Element is provided.
Solche Kugelgewindetriebe sind bekannte Stelleinrichtungen, mittels denen es möglich ist, ein zu bewegendes Bauteil sehr exakt in eine gewünschte Position zu bringen. Ein Kugelgewindetrieb umfasst in der Regel eine Spindel mit einem Außengewinde sowie eine auf der Spindel laufende Spindelmutter mit einem Innengewinde, wobei die Drehlagerung über in den Gewindezügen laufende Kugeln realisiert wird. Die Kugeln werden üblicherweise über eine Kugelumlenkung in der Spindelmutter umgesetzt bzw. umgelenkt. Der Aufbau eines solchen Kugelgewindetriebs ist hinlänglich bekannt.Such Ball screws are known actuating devices by means of which it possible is, a component to be moved very accurately in a desired position bring to. A ball screw usually includes a spindle with an external thread and a spindle nut running on the spindle with an internal thread, where the pivot bearing over in the thread pulls running balls is realized. The balls are usually over a Ball deflection implemented in the spindle nut or deflected. Of the Structure of such a ball screw is well known.
Üblicherweise weist ein solcher Kugelgewindetrieb starre Endanschläge auf, die an einem Element vorgesehen sind, und gegen die jeweils ein starrer Anschlagstift am anderen Element läuft, um die Relativbewegung beider Elemente zueinander zu begrenzen. Diese Anschlagvorrichtung ist radial ausgerichtet. Bei hohen Drehzahlen kann es jedoch, nachdem der Anschlagstift quasi ungebremst gegen den Endanschlag läuft, zu einem Bruch der Endanschläge bzw. des Anschlagsstifts und zu einem verfrühten Ausfall des Kugelgewindebetriebs kommen, ferner ist damit eine beachtliche Geräuschentwicklung verbunden.Usually has such a ball screw on rigid end stops, the are provided on an element, and against each a rigid Stop pin on the other element runs to the relative movement Both elements to limit each other. This stop device is radially aligned. At high speeds, it may, however, after the stop pin runs almost unbraked against the end stop, too a break of the end stops or the stop pin and premature failure of the ball screw operation come, furthermore, it is associated with a considerable noise.
Bekannt ist ferner der Einsatz einer axial wirkenden Anschlagvorrichtung, die in der Regel einen mittels eines Elastomers oder eines anderen verformbaren Materials realisierten Endanschlag aufweist, gegen den das andere Element läuft. Bei hohen Drehzahlen bzw. einem hohen Drehmoment kommt es dabei zu einem Verspannen innerhalb des Systems. Der zwar lagefeste, jedoch verformbare Endanschlag wird verformt und übt eine Rückstellkraft auf das andere Element aus. Es sind hohe Losbrechkräfte erforderlich, um diese Verspannung zu lösen, in ungünstigen Situationen ist gegebenenfalls auch kein Lösen mehr möglich. Hiermit kann zwar ein zumindest ansatzweise gedämpfter Anschlag realisiert werden, jedoch ist diese axial wirkende Anschlagvorrichtung ebenfalls nachteilig.Known is also the use of an axially acting stop device, usually one by means of an elastomer or another deformable material realized end stop, against the other element is running. At high speeds or high torque it comes along to a distortion within the system. The situation-proof, however deformable end stop is deformed and exerts a restoring force on the other Element off. There are high breakaway forces required to this To release tension in unfavorable Situations may also be impossible to solve. This can at least one somewhat damped Stop are realized, but this is axially acting stop device also disadvantageous.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Kugelgewindetrieb anzugeben, der sich durch eine verbesserte Anschlagvorrichtung auszeichnet.Of the Invention is therefore based on the problem, a ball screw specify, which is characterized by an improved stop device.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Kugelgewindetrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Anschlagvorrichtung eine Schenkelfeder umfasst, die mit einem Schenkel am feststehenden Element angeordnet ist, und gegen deren anderen Schenkel ein am bewegten Element vorgesehener Anschlag läuft.to solution This problem is in a ball screw of the aforementioned Art provided according to the invention, that the stop device comprises a leg spring, which with a leg is arranged on the fixed element, and against the other leg of a provided on the moving element stop running.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Schenkelfeder ist das zentrale Bauteil der bei dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb vorgesehene Anschlagvorrichtung. Über sie kann ein gedämpfter und damit weicher Anschlag und damit eine gedämpfte Wegbegrenzung realisiert werden, ohne dass der Kugelgewindetrieb die Nachteile, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, aufweist. Die Schenkelfeder ist am feststehenden Element angeordnet, bei dem es sich bevorzugt um die Spindelmutter handelt, die sich bei einer aktiven Drehung der Spindel längs/axial der Spindel bewegt. Die Spindel durchsetzt die Schenkelfeder, die mindestens eine Windung aufweist. An der Schenkelfeder sind in bekannter Weise zwei Schenkel vorgesehen, der eine Schenkel dient zur Fixierung am feststehenden Element, also beispielsweise der Spindelmutter, der andere Schenkel bildet den federseitigen Anschlag, gegen den ein am bewegten Element, also bevorzugt der Spindel, vorgesehener Anschlag zur Wegbegrenzung läuft. Wenn der Anschlag gegen den Schenkelfederanschlag läuft, wird die Schenkelfeder deformiert, sie wird „zugezogen”, ihr Innendurchmesser verringert sich etwas, je nachdem, wie weit sie deformiert wird. Mit zunehmender Federdeformation baut sich eine immer größere Rückstellkraft innerhalb der Feder auf, die gegen die Spindelrotation wirkt. Durch das Verdrehen der Schenkelfeder ist es vor Erreichen des Anschlags definierten Endzustands möglich, ein Moment von mehreren Nm aufzubauen, was ausreicht, um ein gedämpftes Auftreffen auf den Festanschlag zu ermöglichen. Die aufgebaute Rückstellkraft ist ferner dahingehend von Vorteil, als sie bei einer Rückdrehung der Spindel diese Bewegung bzw. deren Einleitung erleichtert bzw. unterstützt, nachdem sich die Schenkelfeder hierbei wieder entspannt. Das drehende Element, also vorzugsweise die Spindel, sollte ein möglichst geringes Massenträgheitsmoment aufweisen.The Leg spring is the central component provided in the ball screw according to the invention Stop device. about she can be a subdued one and thus realized soft stop and thus a damped travel limit without the ball screw the disadvantages as they look known in the art has. The thigh feather is arranged on the fixed element, with which it is preferred around the spindle nut, which is active during an active rotation the spindle longitudinal / axial the spindle moves. The spindle passes through the leg spring, the has at least one turn. At the leg spring are in well-known Way two legs provided, which serves a leg for fixation on the fixed element, so for example the spindle nut, the other leg forms the spring-side stop, against the one on the moving element, so preferably the spindle, provided stop to the path limitation runs. When the stopper runs against the leg spring stop, the leg spring is deformed, it is "pulled", reduced its inner diameter something, depending on how far it is deformed. With increasing Spring deformation builds up an ever greater restoring force within the Spring on, which acts against the spindle rotation. By twisting the leg spring is it before reaching the stop defined end state possible, build up a moment of several Nm, which is enough to make a muffled impact to allow for the hard stop. The built-up restoring force is also advantageous in that it in a reverse rotation the spindle facilitates this movement or their introduction or supported, after the thigh spring relaxes again. The rotating element, So preferably the spindle should have the lowest possible moment of inertia exhibit.
Wie bereits beschrieben, ist zweckmäßigerweise die Schenkelfeder an der Spindelmutter angeordnet, d. h., sie wird selbst nicht bewegt, nachdem üblicherweise die Spindel aktiv über einen entsprechenden Stellmotor bewegt wird. Selbstverständlich wäre es aber auch denkbar, die Schenkelfeder an der Spin del festzulegen, wenn es sich bei der Spindel um das ruhende Element handelt.As already described, the leg spring is expediently arranged on the spindle nut, ie, it is not moved itself, since usually the spindle is actively moved via a corresponding positioning motor. Of course, it would also be conceivable to determine the leg spring on the spin del, if it is at the spindle the resting element is acting.
Die Schenkelfeder sollte maximal acht oder weniger Windungen aufweisen, bevorzugt weist sie nur eine Windung auf. Über die Windungsanzahl kann nicht zuletzt die Federsteifigkeit bzw. das Federmoment eingestellt werden. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes einer Schenkelfeder ist, wie bereits beschrieben, dass sich ihr Innendurchmesser ändert. Die Schenkelfeder wirkt dann, insbesondere, wenn sie mehr als eine Windung aufweist, wie eine Schlingfeder. Denn infolge der anschlagsbedingten Verringerung des Innendurchmessers zieht sich die Schenkelfeder zu und klemmt die Spindel, die die Schenkelfeder durchsetzt, an ihrem Außendurchmesser. Diese Funktionsweise weist die Schenkelfeder jedoch grundsätzlich auch bei Realisierung nur einer Windung auf, jedoch ist die Klemmfläche bei mehreren Windungen größer.The Leg spring should have a maximum of eight or fewer turns, Preferably, it has only one turn. About the number of turns can not least the spring stiffness or the spring moment adjusted become. Another advantage of using a leg spring is as already described, that their inner diameter changes. The Leg spring then acts, especially if it is more than one turn has, like a wrap. Because as a result of the stop-related reduction the inner diameter of the leg spring pulls and jams the spindle, which passes through the leg spring, at its outer diameter. This operation, however, the leg spring basically also when realizing only one turn, but the clamping surface is at several Turns bigger.
Die Anschlagvorrichtung umfasst ferner zweckmäßigerweise ein Festanschlag am feststehenden Element, gegen den ein Anschlag am bewegten Element nach einer Verdrehung der Schenkelfeder um ein definiertes Winkelintervall läuft. D. h., dass die Relativbewegung beider Elemente zueinander nicht allein über die Feder und die darin aufgebaute Rückstellkraft begrenzt wird, sondern über einen definierten Festanschlag. Gegen diesen läuft ein entsprechender, am bewegten Element vorgesehener Anschlag dann, wenn die Schenkelfeder um ein definiertes Winkelintervall verformt, also zugezogen wurde. Dieses Winkelintervall kann beispielsweise zwischen 10°–60°, insbesondere zwischen 20°–45° betragen. Der Festanschlag selbst ist zweckmäßigerweise mittels eines radialen Zylinderstifts realisiert, der am bewegten Element vorgesehen Anschlag zweckmäßigerweise über einen entsprechenden axial gerichteten Anschlagabschnitt. Über diesen Festanschlag wird also sichergestellt, dass in jedem Fall eine Anschlagbegrenzung gegeben ist, wenn die Schenkelfeder maximal verformt ist. Dieser Festanschlag ist so auszulegen, dass in ihn eine hinreichende Last eingeleitet werden kann, er ist bevorzugt so auszulegen, dass in ihn wenigstens 50 Nm, vorzugsweise bis zu 60 Nm oder sogar mehr eingeleitet werden können. Hierüber wird das gesamte System geschützt, auch gegen höhere Missbrauchskräfte. Der über den Festanschlag definierte entstehende Verfahrweg der Spindel ist dabei steigungsabhängig, er beträgt bis zum Festanschlag z. B. ca. 0,5–2 mm.The Stop device also suitably includes a hard stop on the stationary element, against which a stop on the moving element after a rotation of the leg spring by a defined angular interval running. That is, that the relative movement of both elements to each other not alone over the spring and the restoring force built up therein is limited, but about a defined hard stop. Against this runs a corresponding, am moving element provided stop then when the leg spring deformed by a defined angular interval, so was drawn. This angular interval can, for example, between 10 ° -60 °, in particular between 20 ° -45 °. The fixed stop itself is expediently by means of a radial Cylinder pin realized, the stop provided on the moving element expediently via a corresponding axially directed stop section. About this Fixed stop is thus ensured that in any case a stop limit is given when the leg spring is deformed maximum. This Fixed stop is to be interpreted so that in him a sufficient load can be initiated, it is preferable to interpret that in him at least 50 Nm, preferably up to 60 Nm or even more can be initiated. About here the entire system is protected, also against higher ones Abuse forces. The over the fixed stop defined trajectory of the spindle is defined depending on the grade, he is until the hard stop z. B. about 0.5-2 mm.
Eine besonders zweckmäßige Erfindungsausgestaltung sieht vor, an dem bewegten Element ein ringförmiges Anschlagelement vorzusehen, an dem der an der Schenkelfeder anschlagende Anschlag und gegebenenfalls der am Festanschlag anschlagende Anschlag vorgesehen ist. Diese Erfindungsausgestaltung ermöglicht es, den oder die Anschläge an einem separaten Anschlagelement auszuführen, das als separates Bauteil am bewegten Element befestigt wird. Das Anschlagelement ist ringförmig und besteht bevorzugt aus Stahl, alternativ aus Kunststoff. Es ist zweckmäßigerweise längsgeschlitzt, so dass es im Umfang aufgeweitet werden kann, um es beispielsweise auf die Spindel, die in diesem Fall das bewegte Element ist, aufzuschnappen. Gleichermaßen ist es natürlich auch denkbar, das ringförmige Anschlagelement mutternseitig an deren Innendurchmesser anzuordnen. Insbesondere die Ausgestaltung aus Stahl ist dahingehend zweckmäßig, als der oder die erforderlichen Anschläge ohne Weiteres als Stanzteil oder Stanzbiegeteil ausgeformt werden können.A particularly advantageous embodiment of the invention provides for providing an annular stop element on the moving element, at which the attacking on the leg spring stop and, where appropriate the stop abutting the fixed stop is provided. These Inventive design allows it, the one or more stops to perform on a separate stop element, as a separate component is attached to the moving element. The stop element is annular and is preferably made of steel, alternatively of plastic. It is expediently slit lengthwise, so that it can be widened in scope, for example on the spindle, which is the moving element in this case, snap open. equally it is natural also conceivable, the annular To arrange stop element on the nut side at its inner diameter. In particular, the design made of steel is appropriate as to the one or more required stops readily as a stamped part or stamped and bent part can be formed.
Weiterhin ist am Anschlagelement zweckmäßigerweise ein Vorsprung vorgesehen, der zur Verdrehsicherung in eine Rastaufnahme am bewegten Element eingreift. Hierüber wird das ringförmige Anschlagelement positionsgesichert. Alternativ zur Verrastung wäre eine Positionsanordnung auch mittels eines Stifts oder dergleichen möglich.Farther is expediently on the stop element a projection provided to prevent rotation in a locking receptacle engages the moving element. This is the annular stop element Position saved. Alternatively to locking would be a position arrangement also possible by means of a pen or the like.
Der Einsatz dieses Anschlagelements ist dahingehend von Vorteil, als die Spindel nicht speziell zu bearbeiten ist, um etwaige Anschläge vorzusehen oder dort auszubilden, vielmehr kann die Spindel als rotationssymmetrisches Bauteil ausgeführt werden, die spezifischen Ausgestaltungen, die die Anschlagvorrichtung bedingt, sind am Anschlagelement vorgesehen.Of the Use of this stop element is to the effect of, as the spindle is not specially designed to provide any stops or There form, rather, the spindle can be rotationally symmetrical Component executed Be the specific embodiments, the stop device Conditionally, are provided on the stop element.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the embodiment described below and with reference to the Drawings. Showing:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
An
der Spindelmutter
Im
Betrieb wird die Spindel
Ist
die Schenkelfeder
Im
Falle einer Rückdrehung
der Spindel unterstützt
die in der deformierten Schenkelfeder
Wenngleich
die hier gezeigte Schenkelfeder
Wenngleich
das ringförmige
Anschlagelement vorzugsweise aus Stahl gefertigt ist, bevorzugt im
Stanzbiegeteil, kann es sich selbstverständlich auch um ein Spritzgußteil aus
Kunststoff handeln. Ein Einsatz
Alternativ
zur in den Figuren dargestellten Ausgestaltung, bei der die Spindelmutter
Abschließend ist
festzuhalten, dass selbstverständlich
zwei solche Anschlagvorrichtungen
- 11
- KugelgewindetriebBall Screw
- 22
- Spindelspindle
- 33
- Außengewindeexternal thread
- 44
- Spindelmutterspindle nut
- 55
- Umlenkungredirection
- 66
- SchenkelfederLeg spring
- 77
- Schenkelleg
- 88th
- Schlitzslot
- 99
- Schenkelleg
- 1010
- Anschlagattack
- 1111
- Anschlagelementstop element
- 1212
- Längsschlitzlongitudinal slot
- 1313
- Vorsprunghead Start
- 1414
- Nutgroove
- 1515
- Anschlagattack
- 1616
- Festanschlagfixed stop
- 1717
- Zylinderstiftstraight pin
- 1818
- Innenverzahnunginternal gearing
- 1919
- Anschlagvorrichtungstop device
Claims (10)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008012001.4A DE102008012001B4 (en) | 2008-03-01 | 2008-03-01 | Ball Screw |
Publications (2)
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DE102008012001A1 true DE102008012001A1 (en) | 2009-09-03 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 H, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120823 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120823 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
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R012 | Request for examination validly filed |
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R016 | Response to examination communication | ||
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