DE102008058888A1

DE102008058888A1 - Kugelgewindetrieb

Info

Publication number: DE102008058888A1
Application number: DE200810058888
Authority: DE
Inventors: Stefanie Bärthlein; Jürgen OSTERLÄNGER
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2010-05-27

Abstract

Kugelgewindetrieb, mit einer auf einer Gewindespindel (2) über Kugeln (3) drehbar gelagerte Spindelmutter (1), wobei die Kugeln (3) in mehreren endlosen, schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelkanälen (4) endlos umlaufen, die jeweils gebildet sind aus einem Lastabschnitt (5) und einem Umlenkabschnitt (6), wobei der Umlenkabschnitt (6) einen Anfang mit einem Ende einer gemeinsamen Windung des Lastabschnittes (5) endlos verbindet, wobei der Lastabschnitt (5) gebildet ist durch an der Gewindespindel (2) und an der Spindelmutter (1) auewundenen Kugelrillen (7, 8), und wobei jeweils zwei Umlenkabschnitte (6) von zwei endlosen Kugelkanälen (4) an einem gemeinsamen Umlenkstück (9) ausgebildet sind, wobei das Umlenkstück (9) in eine Ausnehmung der Spindelmutter (1) eingesetzt ist, und wobei das Umlenkstück (9) mit zwei, jeweils die Ausnehmung überragenden Armen (11) versehen ist, von denen der eine Arm (11) in die eine, der Spindelmutter (1) zugeordneten Kugelrille (7, 8) des einen endlosen Kugelkanals (4) eingreift, und von denen der andere Arm (11) in die andere, der Spindelmutter (1) zugeordneten Kugelrille (7, 8) des anderen endlosen Kugelkanals (4) eingreift, und wobei die freien Enden der beiden Arme (11) des Umlenkstücks (9) in Umfangsrichtung der Spindelmutter (1) gegenläufig angeordnet sind, wobei die Ausnehmungen als gleiche zylindrische Bohrungen (10) ausgeführt sind, wobei die gleichen Umlenkstücke (9) ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb, mit einer auf einer Gewindespindel über Kugeln drehbar gelagerten Spindelmutter.
Aus US 6 439 338 B2 beispielsweise ist ein Kugelgewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden. Die Spindelmutter ist mit zwei um 180° um die Spindelachse herum versetzt angeordneten Umlenkstücken versehen, die in Ausnehmungen der Spindelmutter eingesetzt sind. Das eine Umlenkstück ist an dem einen axialen Ende der Spindelmutter angeordnet und das andere Umlenkstück ist an dem entgegengesetzten Ende der Spindelmutter angeordnet. Das eine Umlenkstück weist drei Umlenkabschnitte auf, während das andere Umlenkstück mit zwei Umlenkabschnitten versehen ist. Insgesamt sind hier fünf endlose Kugelkanäle vorgesehen, in denen Kugeln endlos umwälzen. Jeder Umlenkabschnitt verbindet einen Anfang mit einem Ende einer gemeinsamen Windung eines Lastabschnittes des endlosen Kugelkanals ist, wobei der Lastabschnitt durch Kugelrillen gebildet ist, die an der Spindelmutter und an der Gewindespindel ausgebildet sind. Diese Kugelrillen sind schraubenförmig um die Spindelachse herum gewunden.
Bei diesem Kugelgewindetrieb sind unterschiedlich gestaltete Umlenkstücke vorgesehen, die jeweils eine etwa rechteckige Kontur aufweisen. Die Spindelmutter ist mit korrespondierenden etwa rechteckförmigen Ausnehmungen versehen, so dass das jeweilige Umlenkstück einwandfrei in diese Ausnehmung eingesetzt werden kann. Jedes Umlenkstück ist mit zwei Armen versehen, die beide in Kugelrillen der Spindelmutter im Bereich des so genannten Totgang abschnitts eingreifen.
Die hier gewählte Anordnung der Umlenkstücke diametral versetzt zueinander – also um 180° um die Spindelachse herum – hat zur Folge, dass bei einer ungünstigen Lage der Spindelmutter ein auf die Spindelmutter ein wirkendes Kippmoment auf beide Umlenkstücke voll einwirkt, so dass in unerwünschter Weise im Bereich der lastfreien Umlenkung ein einwandfreies Funktionieren erschwert ist.
Auch ist die Herstellung der Ausnehmungen für die unterschiedlichen Umlenkstücke aufwändig.
Aufgabe der Erfindung war es, einen Kugelgewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der einfach herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Kugelgewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Dadurch, dass die Ausnehmungen als gleiche zylindrische Bohrungen ausgeführt sind, ist zunächst der Herstellungsaufwand der Spindelmutter deutlich reduziert. Denn die Ausnehmungen können mit einem gemeinsamen Werkzeug hergestellt werden.
Unter Bohrung wird hier verstanden, dass eine zylindrische Öffnung bereitgestellt ist, die mit einem herkömmlichen Bohrer oder Fräser aber auch mit einem Stanzwerkzeug erzeugt werden kann.
Dadurch, dass die Umlenkstücke gleich sind, ist weiterhin die Herstellung der Umlenkstücke vereinfacht. Denn alle Umlenkstücke können mit einem gemeinsamen Werkzeug hergestellt werden. Beispielsweise können erfindungsgemäße Umlenkstücke im Spritzverfahren aus Kunststoff in einem gemeinsamen Spritzwerkzeug hergestellt werden, wodurch die Herstellkosten reduziert sind. Ferner entfällt ein Zuordnen von Umlenkstücken in die jeweilige Ausnehmung, da jedes Umlenkstück in jede Ausnehmung hinein passt.
Ein weiterer Vorzug der zylindrischen Umlenkstücke kann darin gesehen werden, dass hier bei einem gegebenen Umfang die größte Fläche bereitgestellt werden kann, an der in die Umlenkabschnitte ausgebildet werden können.
Eine erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, dass die Spindelmutter lediglich zwei entlang der Spindelachse versetzt zueinander angeordnete zylindrische Bohrungen aufweist, deren Bohrungsachsen um die Spindelachse herum um 70°–110°, vorzugsweise 90° versetzt zueinander angeordnet sind. Im Fall von Spindelmuttern mit lediglich zwei Umlenkstücken ermöglicht die Erfindung axial sehr kurz bauende Spindelmuttern, da von den insgesamt vier Kugelumläufen nur etwa 1/4 nicht trägt. Eine optimale Leistungsdichte ist somit möglich. Ferner ist ausgeschlossen, dass in die Spindelmutter eingeleitete Kippmomente in die beiden mit den Umlenkstücken versehenen Abschnitten der Spindelmutter eingeleitet werden. Denn bei Kippmomenten findet eine Abstützung der Spindelmutter gegenüber der Spindel an zwei in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Stellen statt, wobei in Längsrichtung der Spindel gesehen diese beiden Stellen 180° um die Spindelachse herum versetzt zueinander angeordnet sind. Demgegenüber sieht die Erfindung eine Anordnung der beiden Umlenkstücke um 70°–110° versetzt zueinander vor, so dass im ungünstigsten Fall lediglich einer der Abschnitte mit dem Umlenkstück dem Kippmoment ausgesetzt sein kann.
Die vorliegende Erfindung bietet demzufolge einer Reihe von Vorteilen gegenüber bekannten Kugelgewindetrieben: Die zylindrischen Ausnehmungen an der Spindelmutter sind kostengünstig herstellbar, die Gleichartigkeit der Bohrungen und der Umlenkstücke reduzieren die Herstellkosten zusätzlich, ferner ist die Montage vereinfacht aufgrund einheitlicher Ausführung der Umlenkstücke, wobei schließlich eine optimale Kugelstatik sowie eine maximale Tragfähigkeit bei gegebener Mutternlänge erzielt werden kann.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt acht Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb
2 einen Querschnitt durch den Kugelgewindetrieb aus 1 entlang der Linie II-II
3 den erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb aus 1 in Explosionsdarstellung
4 die Spindelmutter aus 1 in vergrößerter Darstellung mit eingesetztem Umlenkstück
5 das Umlenkstück aus 4 in drei unterschiedlichen Ansichten
6 das Umlenkstück aus 4 in perspektivischer Abbildung
7 die Spindelmutter aus 1 als Einzelteil, jedoch mit zusätzlichem Radialbord und
8 einen Querschnitt durch die Spindelmutter aus 7 entlang der Linie VIII-VIII.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb im Längsschnitt. Eine Spindelmutter 1 ist auf einer Gewindespindel 2 über Kugeln 3 drehbar gelagert. Die Kugeln 3 laufen in mehreren endlosen, schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelkanälen 4 endlos um. Jeder Kugelkanal 4 ist gebildet aus einem Lastabschnitt 5 sowie einem Umlenkabschnitt 6, wobei der Umlenkabschnitt 6 einen Anfang mit einem Ende einer einzigen gemeinsamen Windung des Lastabschnittes 5 endlos verbindet.
Der Lastabschnitt 5 ist aus einer am Innenumfang der Spindelmutter 1 schraubenförmig um die Spindelachse herum gewundenen Kugelrille 7 gebildet, sowie aus einer am Außenumfang der Gewindespindel 2 schraubenförmig um die Spindelachse herum gewundene Kugelrille 8.
Der Umlenkabschnitt 5 ist an einem Umlenkstück 9 gebildet, das in einer zylindrischen Bohrung 10 eingesetzt ist, die am Umfang der Spindelmutter 1 ausgebildet ist. Diese Bohrung 10 durchdringt die Wanddicke der Spindelmutter 1 vollständig. Der 1 ist ferner zu entnehmen, dass das Umlenkstück 9 mit zwei Umlenkabschnitten 6 versehen ist. Jeweils zwei endlose Kugelkanäle 4 weisen ihre Umlenkabschnitte 6 an einem gemeinsamen Umlenkstück 9 auf.
2 zeigt einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb, wobei hier das Umlenkstück 9 ebenfalls im Schnitt abgebildet ist.
3 zeigt den erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb in einer Explosionsdarstellung, wobei hier deutlich zu erkennen ist, dass die Spindelmutter 1 lediglich zwei Umlenkstücke 9 aufweist, mit jeweils zwei Umlenkabschnitten 6, so dass bei dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb insgesamt vier endlose Kugelkanäle vorgesehen sind. Die Abbildung zeigt die vier einander benachbart angeordneten Kugelsätze, die jeweils entlang der hier nicht abgebildeten Kugelkanäle angeordnet sind.
4 zeigt die Spindelmutter 1 im Längsschnitt, jedoch ohne Gewindespindel. Hier ist deutlich eines der beiden Umlenkstücke 9 mit den beiden rillenförmigen Umlenkabschnitten 6 zu erkennen. Ferner ist auch deutlich zu erkennen, dass das Umlenkstück 9 mit zwei entlang der Kugelrillen 7 angeordneten Armen 11 versehen ist, deren freie Enden voneinander abgewandt sind. Diese Arme 11 greifen in so genannte Totgangabschnitte der Kugelrille 7 ein, in die keine Kugeln gelangen können.
5 zeigt das Umlenkstück 9 in mehreren Ansichten, wobei insbesondere der 5a zu entnehmen ist, dass das Umlenkstück 9 eine zylinderförmige Kontur aufweist, die an die zylindrische Bohrung 10 der Spindelmutter angepasst ist. Ferner ist der 5a zu entnehmen, dass die beiden Arme 11 die zylindrische Kontur in den Umfangsrichtungen überragen. Diese Umlenkstücke 9 werden in die Spindelmutter 1 eingeführt und von innen in die zylindrische Bohrung 10 eingesetzt. Die Umlenkstücke 9 können nicht nach radial außen aus der Spindelmutter 1 herausfallen, weil sie durch die Arme 11 gehalten sind, die sich an den Kugelrillen 7 der Spindelmutter 1 abstützen.
5 zeigt deutlich die Krümmung der Arme 11 in Umfangsrichtung, wobei diese Krümmung an die Krümmung der Kugelrille 7 der Spindelmutter 1 angepasst ist. 5c zeigt die gleiche Ansicht wie 4, wobei hier nocheinmal deutlich die Umlenkabschnitte 6 abgebildet sind.
6 zeigt das Umlenkstück 9 in perspektivischer Abbildung von schräg unten.
7 zeigt die Spindelmutter aus 1, hier jedoch mit einem einstückig angeformten Radialbord 12 an einem der beiden axialen Enden der Spindelmutter 1. Hier ist deutlich die Anordnung der beiden zylindrischen Bohrung 10 zu erkennen.
Der 8 ist deutlich zu entnehmen, dass die Bohrungsachsen der beiden zylindrischen Bohrungen 10 um 90° zueinander versetzt angeordnet sind, wobei diese 90° um die Spindelachse herum gemessen sind.
Die zylindrischen Bohrungen 10 sind gleich groß und die Umlenkstücke 9 sind gleichförmig gebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb lassen sich die Umlenkstücke 9 problemlos in die zylindrischen Bohrungen 10 einsetzen ohne dass auf eine besondere Zuordnung geachtet werden müsste, wie es bei ungleichen Ausnehmungen in der Spindelmutter und unterschiedlich gestalteten Umlenkstücken der Fall wäre.
Während bei bekannten Spindelmuttern mit zwei Umlenkstücken üblicherweise die beiden Umlenkstücke um 180° um die Spindelachse herum zueinander versetzt angeordnet sind, ist erfindungsgemäß dieser umfangsseitige Versatz auf 90° reduziert, wodurch eine entsprechend kürzere Bauweise der Spindelmutter 1 ermöglicht wird.
Der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb eignet sich in besonders günstiger Weise für den Einsatz in elektromechanischen Parkbremsen, wobei bei dieser Anwendung der Kugelgewindetrieb im Bremssattel integriert ist. Die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes ermöglicht einen Einsatz in dieser Anwendung, wobei die Spindelmutter stillsteht und die Gewindespindel angetrieben wird.

1: Spindelmutter
2: Gewindespindel
3: Kugel
4: Kugelkanal
5: Lastabschnitt
6: Umlenkabschnitt
7: Kugelrille
8: Kugelrille
9: Umlenkstück
10: zylindrische Bohrung
11: Arm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6439338 B2 [0002]

Claims

Kugelgewindetrieb, mit einer auf einer Gewindespindel (2) über Kugeln (3) drehbar gelagerte Spindelmutter (1), wobei die Kugeln (3) in mehreren endlosen, schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelkanälen (4) endlos umlaufen, die jeweils gebildet sind aus einem Lastabschnitt (5) und einem Umlenkabschnitt (6), wobei der Umlenkabschnitt (6) einen Anfang mit einem Ende einer gemeinsamen Windung des Lastabschnittes (5) endlos verbindet, wobei der Lastabschnitt (5) gebildet ist durch an der Gewindespindel (2) und an der Spindelmutter (1) ausgebildeten, schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelrillen (7, 8), und wobei jeweils zwei Umlenkabschnitte (6) von zwei endlosen Kugelkanälen (4) an einem gemeinsamen Umlenkstück (9) ausgebildet sind, wobei das Umlenkstück (9) in eine Ausnehmung der Spindelmutter (1) eingesetzt ist, und wobei das Umlenkstück (9) mit zwei, jeweils die Ausnehmung überragenden Armen (11) versehen ist, von denen der eine Arm (11) in die eine, der Spindelmutter (1) zugeordneten Kugelrille (7, 8) des einen endlosen Kugelkanals (4) eingreift, und von denen der andere Arm (11) in die andere, der Spindelmutter (1) zugeordneten Kugelrille (7, 8) des anderen endlosen Kugelkanals (4) eingreift, und wobei die freien Enden der beiden Arme (11) des Umlenkstücks (9) in Umfangsrichtung der Spindelmutter (1) gegenläufig angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen als gleiche zylindrische Bohrungen (10) ausgeführt sind, wobei die gleichen Umlenkstücke (9) eine an die zylindrische Bohrung (10) angepasste zylindrische Kontur aufweisen.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, bei dem die Spindelmutter (1) nur zwei entlang der Spindelachse versetzt zueinander angeordnete zylindrische Bohrungen (10) aufweist, deren Bohrungsachsen um die Spindelachse herum um 70°–110°, vorzugsweise 90 Grad versetzt zueinander angeordnet sind.