DE102010050175A1 - Ball screw nut for use in steering system of electromechanical vehicle, has ball return device, which extends over outer periphery of base body to connect two ball through openings of ball groove - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet elektromechanischer Fahrzeuglenkungen und weiterhin auf eine zum Einsatz in einer solchen Lenkung geeignete Kugelgewindemutter.The invention relates to the field of electromechanical vehicle steering systems and furthermore to a ball screw nut suitable for use in such a steering system.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Kugelgewindemutter, umfassend einen Grundkörper mit mindestens einer gewindeförmigen Kugellaufbahn am Innenumfang sowie Kugeldurchtrittsöffnungen, welche von der bzw. den Kugellaufbahnen zum Außenumfang des Grundkörpers führen, und mindestens eine Kugelrückführungseinrichtung, die sich zumindest teilweise über den Außenumfang des Grundkörpers erstreckt und zwei Kugeldurchtrittsöffnungen einer Kugellaufbahn miteinander verbindet, wobei die Kugelrückführungseinrichtung quer zur Kugeldurchtrittsrichtung geteilt ist und jedes der beiden Teile der Kugelrückführungseinrichtung mit einem Endabschnitt in eine der Kugeldurchtrittsöffnungen eingesteckt ist.In particular, the invention relates to a ball screw nut, comprising a base body with at least one thread-shaped ball track on the inner circumference and ball passage openings, which lead from the or the ball raceways to the outer periphery of the body, and at least one ball return device, which extends at least partially over the outer periphery of the body and two ball passage openings of a ball raceway connects to each other, wherein the ball return device is divided transversely to the ball passage direction and each of the two parts of the ball return device is inserted with an end portion in one of the ball passage openings.
Bei Kugelgewindemuttern, welche in Fahrzeuglenkungen zum Einsatz kommen, spielt eine bauraumoptimierte Gestaltung eine wichtige Rolle. Zumeist sitzt auf der Kugelgewindemutter ein Riemenrad oder ein Zahnrad eines Getriebes, welches sich über die Kugelrückführungseinrichtung erstreckt. Der Außendurchmesser des Grundkörpers der Kugelgewindemutter kann daher nicht beliebig vergrößert werden. Gleichermaßen erfordert eine vom Außenumfang der Kugelgewindemutter abstehende Kugelrückführungseinrichtung entsprechende Ausnehmungen am Riemen- oder Zahnrad, was wiederum bedeutet, dass das Riemen- oder Zahnrad geschwächt wird, je nach Erstreckung der Kugelrückführungseinrichtung eine komplexe Formgebung erforderlich wird. Das erhöht den Fertigungsaufwand für das Riemen- oder Zahnrad. Des Weiteren stellt sich das Problem, das aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnungseigenschaften der verwendeten Materialien angesichts des Betriebstemperaturbereichs einer Fahrzeuglenkung zwischen der Ausnehmung und der Kugelrückführungseinrichtung in der Regel ein gewisses Spiel sichergestellt werden muss, damit der Kugelumlauf durch Temperatureinflüsse nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere darf die Kugelrückführungseinrichtung nicht verformt oder zusammengedrückt werden, damit der Kugelumlauf stets gewährleistet ist.With ball screw nuts, which are used in vehicle steering, a space-optimized design plays an important role. In most cases sits on the ball screw nut a pulley or a gear of a transmission, which extends over the ball return device. The outer diameter of the main body of the ball screw nut can therefore not be increased arbitrarily. Similarly, a ball return device projecting from the outer circumference of the ball screw nut requires corresponding recesses on the belt or gear wheel, which in turn means that the belt or gear is weakened, depending on the extent of the ball return means a complex shape is required. This increases the manufacturing effort for the belt or gear. Furthermore, there is the problem that due to different thermal expansion properties of the materials used in view of the operating temperature range of a vehicle steering between the recess and the ball return device usually a certain play must be ensured so that the ball circulation is not affected by temperature influences. In particular, the ball return device must not be deformed or compressed, so that the ball circulation is always guaranteed.
Eine Kugelgewindemutter der eingangs genannten Art ist aus der
Eine weitere Kugelgewindemutter ist in
Aus
Weiterhin sind Kugelgewindemuttern bekannt, bei denen Teile der Kugelrückführungseinrichtung in den Grundkörper eingegossen sind (vgl. z. B.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Kugelgewindemutter der eingangs genannten Art im Hinblick auf die Gestaltung und Festlegung der Kugelrückführungseinrichtung weiter zu verbessern und insbesondere Lösungen zu schaffen, welche im Kontext mit einem an der Kugelgewindemutter zu befestigenden Riemen- oder Zahnrad eine einfache und kostengünstige Fertigung desselben sowie eine prozesssichere Montage desselben an der Kugelgewindemutter gestatten.Against this background, the invention is based on the object to further improve a ball screw nut of the type mentioned in terms of the design and determination of the ball return device and in particular to provide solutions which in the context of a to be attached to the ball screw nut belt or a gear allow the same simple and cost-effective production and a reliable assembly of the same on the ball screw nut.
Diese Aufgabe wird durch eine Kugelgewindemutter gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Kugelgewindemutter umfasst insbesondere einen Grundkörper mit mindestens einer gewindeförmigen Kugellaufbahn am Innenumfang sowie Kugeldurchtrittsöffnungen, welche von der bzw. den Kugellaufbahnen zum Außenumfang des Grundkörpers führen, und mindestens eine Kugelrückführungseinrichtung, die sich zumindest teilweise über den Außenumfang des Grundkörpers erstreckt und zwei Kugeldurchtrittsöffnungen einer Kugellaufbahn miteinander verbindet. Die Kugelrückführungseinrichtung ist quer zur Kugeldurchtrittsrichtung geteilt. Jedes der beiden Teile der Kugelrückführungseinrichtung ist mit einem Endabschnitt in eine der Kugeldurchtrittsöffnungen eingesteckt. Die erfindungsgemäße Kugelgewindemutter zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Teile der Kugelrückführungseinrichtung durch eine Klammer, welche zueinander weisende Endabschnitte der beiden Teile der Kugelrückführungseinrichtung umgreift, miteinander verbunden und durch ihre Verbindung in den Kugeldurchtrittsöffnungen gehalten sind.This object is achieved by a ball screw nut according to
Hierdurch wird eine einfache und kostengünstige Sicherung der Einbaulage einer Kugelrückführungseinrichtung erzielt. Durch die Klammer werden nicht nur die beiden Teile der Kugelrückführungseinrichtung miteinander verbunden, sondern gleichzeitig auch die Kugelrückführungseinrichtung an einem Herausfallen gehindert.As a result, a simple and cost-effective securing of the installation position of a ball return device is achieved. By the clamp, not only the two parts of the ball return device are connected to each other, but at the same time prevented the ball return device from falling out.
Die Erfindung gestattet überdies ein bauraumoptimiertes Kugelumlenkungsdesign, das in Bezug auf die Ankopplung eines Riemen- oder Zahnrads in einem Lenkgetriebe vorteilhaft ist. Die Klammer kann insbesondere auch als Transportsicherung ausgelegt sein, wenn das Riemen- oder Zahnrad noch nicht montiert ist, so dass eine Funktionsprüfung des Kugelgewindetriebs bereits bei nicht-montiertem Riemen- oder Zahnrad vorgenommen werden kann.The invention also allows a space-optimized ball deflection design, which is advantageous in relation to the coupling of a belt or gear in a steering gear. In particular, the clip may also be designed as a transport lock if the belt or toothed wheel has not yet been mounted, so that a functional test of the ball screw can already be carried out with the belt or gear not mounted.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in further claims.
So können beispielsweise die beiden Teile der Kugelrückführungseinrichtung jeweils längsgeteilt sein. Die so gebildeten Schalen der beiden Teile werden jeweils durch die Klammer zusammengehalten. Hierdurch lässt sich die Kugelrückführungseinrichtung einfacher herstellen.For example, the two parts of the ball return device can each be split longitudinally. The shells of the two parts thus formed are each held together by the clamp. This makes it easier to produce the ball return device.
Die beiden Schalen können zusätzlich mit Einrichtungen zur Steckverbindung ausgebildet sein, wobei ein Zusammenstecken tangential, das heißt in Umfangsrichtung der Kugelgewindemutter, oder auch radial erfolgen kann.The two shells may additionally be formed with means for plug connection, wherein a mating tangential, that is in the circumferential direction of the ball screw nut, or can also be done radially.
Vorzugsweise sind die beiden Teile der Kugelrückführungseinrichtung Gleichteile, wodurch der Fertigungsaufwand gering bleibt.Preferably, the two parts of the ball return device are identical parts, whereby the manufacturing cost remains low.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die beiden Teile der Kugelrückführungseinrichtung jeweils einen in eine Kugeldurchtrittsöffnungen eingreifenden Endabschnitt und einen hierzu im Wesentlichen rechtwinklig abgewinkelten Verbindungsabschnitt auf. Die Klammer ist in diesem Fall an die Verbindungsabschnitte der beiden Teile der Kugelrückführungseinrichtung angeklipst. Durch die verhältnismäßig starke Abwinkelung wird der Kugelrückführungsweg außerhalb des Grundkörpers kurz gehalten, so dass entsprechende Ausnehmungen an einem an der Kugelgewindemutter zu montierenden Nabenkörper, z. B. Riemen- oder Zahnrad klein bleiben. Zudem bleiben die beiden Teile der Kugelrückführungseinrichtung einfach herstellbar.According to a further advantageous embodiment of the invention, the two parts of the ball return device each have an engaging into a ball passage openings end portion and a substantially perpendicular thereto angled connecting portion. The clip is clipped in this case to the connecting portions of the two parts of the ball return device. Due to the relatively strong bending of the ball return path outside the body is kept short so that corresponding recesses on a to be mounted on the ball nut nut body, z. B. belt or gear remain small. In addition, the two parts of the ball retractor remain easy to produce.
Vorzugsweise weist die Kugelrückführungseinrichtung einen im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Kugelgewindemutter verlaufenden Abschnitt zur Kugelführung auf, sowie zwei passend in die Kugeldurchtrittsöffnungen eingreifende Kugeltransferabschnitte, welche tangential zu der zugehörigen Kugellaufbahn in den Grundkörper eingesteckt sind. Hierdurch wird der Kugelrückführungsweg außerhalb des Grundkörpers auf ein Minimum verkürzt. Im Verbund mit einem Zahnrad kann letzteres so optimal prozessbedingt maximal symmetrisch ausgeführt werden. Durch das tangentiale Einstecken der Endabschnitte in den Grundkörper wird ferner ein weicher Übertritt der Kugeln aus der Kugellaufbahn in die Kugelrückführung und zurück erzielt, so dass die Gefahr von Funktionsstörungen in diesem Bereich gering ist. Darüber hinaus ermöglicht das tangentiale Einstecken der Endabschnitte in den Grundkörper in Zusammenwirkung mit der Klammer eine stabile Fixierung der Kugelrückführungseinrichtung am Grundkörper.Preferably, the ball return device has a substantially parallel to the longitudinal axis of the ball screw nut extending portion for ball guidance, and two fittingly engaging in the ball passage openings ball transfer sections which are inserted tangentially to the associated ball track in the body. As a result, the ball return path outside the main body is shortened to a minimum. In combination with a gear wheel, the latter can be optimally processed to be maximally symmetrical. Due to the tangential insertion of the end portions into the base body, a soft transition of the balls from the ball track into the ball return and back is also achieved, so that the risk of malfunction in this area is low. In addition, the tangential insertion of the end sections into the base body in cooperation with the bracket enables a stable fixation of the ball return device on the main body.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Klammer abstehende Federelemente auf, über die die Kugelrückführungseinrichtung radial und/oder in Umfangsrichtung in einer Ausnehmung eines an dem Grundkörper angebrachten Nabenkörpers, insbesondere eines Riemen- oder Zahnrads, elastisch abgestützt ist. Hierdurch wird die Befestigungswirkung verstärkt und gleichzeitig auf einfache Art und Weise ein Toleranzausgleich zum Nabenkörper erzielt, was insbesondere im Hinblick auf ein unterschiedliches Wärmedehnungsverhalten von Vorteil ist. Durch die elastische Abstützung wird die Kugelrückführungseinrichtung in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt, da die Belastung in der Klammer aufgenommen wird.According to a further advantageous embodiment of the invention, the clip on protruding spring elements, via which the ball return device is supported radially and / or circumferentially in a recess of a mounted on the base body hub body, in particular a belt or gear, elastic. As a result, the fastening effect is enhanced and at the same time achieved a tolerance compensation to the hub body in a simple manner, which is particularly advantageous in terms of a different thermal expansion behavior. Due to the elastic support, the ball return device is not impaired in its function, since the load is absorbed in the bracket.
Vorzugsweise weist die Klammer einen bogenförmigen Klemmabschnitt zum mindestens teilweisen Umgreifen der zueinander weisenden Endabschnitte der beiden Teile der Kugelrückführungseinrichtung sowie an den Klemmabschnitt axial oder radial angeformte Laschen als Federelemente auf. Die Klammer ist so einfach herstellbar. Sie kann sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall gefertigt sein.Preferably, the bracket has an arcuate clamping portion for at least partially encompassing the mutually facing end portions of the two parts of the ball return device and to the clamping portion axially or radially formed tabs as spring elements. The clamp is so easy to produce. It can be made of plastic as well as metal.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung weist die Klammer Führungsflächen zur Ausrichtung der zueinander weisenden Endabschnitte der Teile der Kugelrückführungseinrichtung auf. Hierdurch wird ein weicher Übertritt der Kugeln zwischen den beiden Teilen der Kugelrückführungseinrichtung gewährleistet.According to a further advantageous embodiment, the clip has guide surfaces for aligning the mutually facing end portions of the parts of the ball return device. This ensures a smooth passage of the balls between the two parts of the ball return device.
Die vorstehend erläuterte Klammer kann auch mit einer axial ungeteilten Kugelrückführungseinrichtung verwendet werden, um eine stabile, toleranzausgleichende Abstützung derselben in einer Ausnehmung eines Nabenkörpers zu ermöglichen. Die Erfindung wird daher ferner durch eine Kugelgewindemutter gelöst, welche die folgenden Merkmale umfasst, nämlich einen Grundkörper mit mindestens einer gewindeförmigen Kugellaufbahn am Innenumfang sowie Kugeldurchtrittsöffnungen, welche von der bzw. den Kugellaufbahnen zum Außenumfang des Grundkörpers führen, und mindestens eine Kugelrückführungseinrichtung, die sich zumindest teilweise über den Außenumfang des Grundkörpers erstreckt und zwei Kugeldurchtrittsöffnungen einer Kugellaufbahn miteinander verbindet, wobei die Kugelrückführungseinrichtung einen im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Kugelgewindemutter verlaufenden Abschnitt zur Kugelführung und zwei in die Kugeldurchtrittsöffnungen eingreifende Endabschnitte aufweist. Die Kugelrückführungseinrichtung ist in diesem Fall dadurch gekennzeichnet, dass eine Klammer an dem sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Kugelgewindemutter verlaufenden Abschnitt der Kugelrückführungseinrichtung angeordnet ist, wobei die Klammer abstehende Federelemente aufweist, über die die Kugelrückführungseinrichtung radial und/oder in Umfangsrichtung in einer Ausnehmung eines an dem Grundkörper angebrachten Nabenkörpers, insbesondere eines Riemen- oder Zahnrads, elastisch abgestützt ist.The above-described clip can also be used with an axially undivided ball return means to allow a stable, tolerance-compensating support thereof in a recess of a hub body. The invention is therefore further achieved by a ball screw nut, which comprises the following features, namely a base body with at least one thread-shaped ball raceway on the inner circumference and ball passage openings, which lead from the or the ball raceways to the outer periphery of the body, and at least one ball return device, at least partially extending over the outer circumference of the base body and two ball passage openings of a ball raceway interconnects, the ball return means comprises a substantially parallel to the longitudinal axis of the ball screw nut extending portion for ball guide and two engaging in the ball passage openings end portions. In this case, the ball return device is characterized in that a clamp is arranged on the section of the ball return device extending essentially parallel to the longitudinal axis of the ball screw nut, wherein the clamp has protruding spring elements, via which the ball return device is radially and / or circumferentially in a recess of a attached to the base body hub body, in particular a belt or gear, is elastically supported.
Auch hier ergibt sich ein minimaler Bauraumbedarf in Verbindung mit einem an dem Grundkörper befestigten Nabenkörper, welcher aufgrund seiner kleinen Ausnehmung prozessbedingt maximal symmetrisch ausgeführt werden kann. Insbesondere kann der Nabenkörper z. B. das Riemen- oder Zahnrad, zu einer Ebene, welche dessen Drehachse beinhaltet, spiegelsymmetrisch sein.Again, this results in a minimal space requirement in connection with a hub body attached to the body, which can be performed due to its small recess process-related maximum symmetrical. In particular, the hub body z. As the belt or gear, to a plane which includes the axis of rotation, be mirror symmetric.
Die Kugelrückführungseinrichtung kann dabei entweder einstückig ausgeführt sein oder aber längs zur Kugeldurchtrittsrichtung geteilt sein, wobei im letztgenannten Fall die Klammer die beiden Schalen zueinander fixiert.The ball return device can either be made in one piece or be divided longitudinally to the ball passage direction, wherein in the latter case, the clamp fixes the two shells to each other.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows in:
Die Erfindung steht im Kontext mit einer in
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Antriebsmoment des Elektromotors
Der in den
In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann der Kugeleingriff auch über eine geringere oder einer größere Anzahl von Gewindewindungen vorgesehen sein, wobei sich durch die in
In einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann das Gewinde auch mehrgängig ausgeführt werden, beispielsweise je nach Steigung
Ferner ist es möglich, mehrere Kugelumlenkungen in Axialrichtung hintereinander zu schalten, welche dieselben Kugellaufbahnen an Mutter und Spindel nutzen.Further, it is possible to connect a plurality of ball deflectors in the axial direction one behind the other, which use the same ball tracks on mother and spindle.
Zur Kugelumlenkung dient die bereits erwähnte Kugelrückführungseinrichtung
Die Kugelrückführungseinrichtung
Wie insbesondere
Jedes der beiden Teile
Die beiden Teile
In Abwandlung des in
Grundsätzlich ist es ferner möglich, die Kugelrückführungseinrichtung
In sämtlichen Fällen kann die nachfolgend näher erläuterte Klammer
Die in
Durch die Fixierung der beiden Teile
Weiterhin weist die Klammer
Werden bei einem zweigängigen Kugelgewindetrieb zwei Kugelrückführungseinrichtungen
Zwischen der Kugelrückführungseinrichtung
Die vorstehend erläuterte Erfindung ermöglicht auf einfache Art und Weise die Sicherung der Einbaulage einer Kugelrückführungseinrichtung
Die Klammer
Auch im Fall einer einstückigen Kugelrückführungseinrichtung
Darüber hinaus ergibt sich ein bauraumoptimiertes Kugelumlenkungsdesign, welches insbesondere für den Einsatz eines Riemenrads
Durch den zur Drehachse A der Kugelgewindemutter
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie weiterer Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention has been explained above with reference to an embodiment and further modifications. However, it is not limited thereto, but includes all embodiments defined by the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lenkungsteering
- 22
- LenkgetriebegehäuseSteering gear housing
- 33
- Lenkstangehandlebars
- 44
- Lenkungsritzelsteering gear
- 55
- LenkungshandhabeSteering handle
- 66
- Fahrzeugradvehicle
- 77
- Elektromotorelectric motor
- 88th
- Getriebestufegear stage
- 99
- KugelgewindetriebBall Screw
- 1010
- erstes Riemenradfirst pulley
- 1111
- zweites Riemenradsecond pulley
- 1212
- KugelgewindemutterBall screw nut
- 1313
- LenkungssteuergerätSteering control unit
- 1414
- Drehmomentsensortorque sensor
- 1515
- Lenksäulesteering column
- 1616
- KugelBullet
- 1717
- Spindelabschnittspindle section
- 1818
- KugellaufbahnBall track
- 1919
- KugellaufbahnBall track
- 2020
- KugelrückführungseinrichtungBall return device
- 2121
- Grundkörper der KugelgewindemutterBasic body of the ball screw nut
- 2222
- Innenumfang der KugelgewindemutterInner circumference of the ball screw nut
- 2323
- KugeldurchtrittsöffnungBall passage opening
- 2424
- KugeldurchtrittsöffnungBall passage opening
- 2525
- Außenumfang der KugelgewindemutterOuter circumference of the ball screw nut
- 2626
- zur Drehachse der Kugelgewindemutter paralleler Abschnittparallel to the axis of rotation of the ball screw nut section
- 2727
- KugeltransferabschnittBall transfer section
- 2929
- Teil der KugelrückführungseinrichtungPart of the ball return device
- 29a29a
- erste Schale eines Kugelrückführungseinrichtungsteilsfirst shell of a ball return device part
- 29b29b
- zweite Schale eines Kugelrückführungseinrichtungsteilssecond shell of a ball return device part
- 3030
- KugeldurchtrittskanalBall through channel
- 3131
- Endabschnittend
- 3232
- Endabschnittend
- 3333
- Klammerclip
- 3434
- Klemmabschnittclamping section
- 3535
- Führungsflächeguide surface
- 3636
- Führungsflächeguide surface
- 3737
- SickeBeading
- 3838
- Federelementspring element
- 38a38a
- Kröpfungcranking
- 38b38b
- freies Endefree end
- 3939
- Seitenkanteside edge
- 4040
- Nabenkörperhub body
- 4141
- Ausnehmungrecess
- AA
- Drehachse der KugelgewindemutterRotary axis of the ball screw nut
- KK
- KugelmittenkreisBall center
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10134873 A1 [0004] DE 10134873 A1 [0004]
- EP 0930450 A1 [0005] EP 0930450 A1 [0005]
- EP 1612124 B1 [0006] EP 1612124 B1 [0006]
- DE 2423299 B2 [0007] DE 2423299 B2 [0007]
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