DE102011050448A1 - Ball Screw, particularly for steering of motor vehicle, has ball screw spindle, ball screw nut, bearing for ball screw spindle and bearing for ball screw nut - Google Patents

Ball Screw, particularly for steering of motor vehicle, has ball screw spindle, ball screw nut, bearing for ball screw spindle and bearing for ball screw nut Download PDF

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Abstract

The ball screw (10) has a ball screw spindle (11), a ball screw nut (12), a bearing for the ball screw spindle and a bearing (15) for the ball screw nut. A thin film of a diamond-like carbon layer is coated in a region (16), where frictional forces or surface pressure forces or relative movements, particularly very small relative movements take place between individual components of the ball screw. A track of the ball screw spindle is coated with the film on the first rolling elements pass. An independent claim is included for a steering for the motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kugelgewindespindel, einer Kugelgewindemutter, mindestens einem Lager für die Kugelgewindespindel und mindestens einem Lager für die Kugelgewindemutter.The invention relates to a ball screw, in particular for steering a motor vehicle, with a ball screw, a ball screw nut, at least one bearing for the ball screw and at least one bearing for the ball screw nut.

Bei Lenkungen, die mit dem Kugelgewindetrieb ausgestattet sind, können sich bei einer längeren Geradeausfahrt den Kugelgewindetrieb behindernde Spannungen aufbauen. Deshalb kann zunächst ein erhöhtes Drehmoment erforderlich sein, um eine Lenkbewegung einleiten zu können. Insbesondere, wenn die Oberflächen der Bauteile des Kugelgewindetriebs nicht hart genug sind, ist dieses Phänomen besonders ausgeprägt.For steering systems equipped with the ball screw, the ballscrew may build up in a longer straight-ahead travel. Therefore, initially an increased torque may be required to initiate a steering movement. In particular, if the surfaces of the components of the ball screw are not hard enough, this phenomenon is particularly pronounced.

Die Erfindung hat deshalb die Aufgabe einen gattungsgemäßen Kugelgewindetrieb dahingehend zu verbessern, dass die oben genannten Nachteile zukünftig reduziert werden.The invention therefore has the object to improve a generic ball screw to the effect that the above-mentioned disadvantages will be reduced in the future.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem Kugelgewindetrieb der eingangs genannten Art, der erfindungsgemäß wenigstens in Bereichen, in denen Reibungskräfte und/oder Flächenpressungskräfte wirken und/oder Relativbewegungen, insbesondere sehr kleine Relativbewegungen, zwischen einzelnen Bauteilen des Kugelgewindetriebs stattfinden, mit einem dünnen Film aus einer diamantartigen Kohlenstoffschicht (DLC) überzogen ist. Durch den dünnen Film aus der diamantartigen Kohlenstoffschicht werden die erwähnten Bereiche mit einer sehr hohen Härte versehen, so dass eine Lenkbewegung zum Bewegen einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs auch nach längeren Geradeausfahrten mit geringen Kräften eingeleitet werden kann. Ferner wird durch den Film eine Reibung zwischen zwei relativ zueinander bewegten Bauteilen reduziert und an Kontaktstellen zwischen zwei Bauteilen eine Kontaktkorrosion und Passungsrost reduziert.The invention solves this problem with a ball screw of the type mentioned, the present invention at least in areas where frictional forces and / or surface pressure forces and / or relative movements, in particular very small relative movements, take place between individual components of the ball screw with a thin film a diamond-like carbon layer (DLC) is coated. Due to the thin film of the diamond-like carbon layer, the mentioned areas are provided with a very high hardness, so that a steering movement for moving a steering of a motor vehicle can be initiated even after prolonged straight driving with little force. Furthermore, a friction between two relatively moving components is reduced by the film and at contact points between two components reduces contact corrosion and fretting corrosion.

Eine Laufbahn der Kugelgewindespindel, auf der sich Wälzkörper abwälzen, kann mit dem Film überzogen sein. Auf diese Weise weist die Laufbahn eine besonders hohe Härte mit einer geringen Reibung auf. Dies wirkt sich positiv auf die Leichtgängigkeit der Lenkung aus.A raceway of the ball screw on which rolling elements roll may be coated with the film. In this way, the track has a particularly high hardness with a low friction. This has a positive effect on the smooth running of the steering.

Aus demselben Grund können eine Laufbahn der Kugelgewindemutter, auf der sich die Wälzkörper abwälzen, und/oder die Wälzkörper, die sich zwischen der Kugelgewindespindel und der Kugelgewindemutter abwälzen, mit dem Film überzogen sein.For the same reason, a raceway of the ball screw nut on which the rolling elements roll and / or the rolling elements rolling between the ball screw shaft and the ball screw nut may be coated with the film.

Eine Bohrung in der Kugelgewindemutter, durch welche die Wälzkörper hindurchführbar sind, kann an ihrer Oberfläche ebenfalls mit dem Film überzogen sein. Auf diese Weise können die Kugeln in der Kugelgewindemutter möglichst reibungsarm in einem Kreislauf zirkulieren, sodass die Oberfläche der Bohrung sehr gut gegen Verschleiß geschützt ist.A bore in the ball screw nut, through which the rolling elements can be passed, may also be coated on its surface with the film. In this way, the balls can circulate in the ball screw nut friction as possible in a circuit, so that the surface of the bore is very well protected against wear.

Die Kugelgewindemutter kann wenigstens im Bereich einer Kontaktstelle, an der die Kugelgewindemutter mit dem mindestens einen Lager in Kontakt steht mit dem Film überzogen sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Lager an der Kontaktstelle wenigstens im Bereich der Kontaktstelle mit dem Film versehen sein. Somit kann zwischen der Kugelgewindemutter und dem Lager die Kontaktkorrosion sicher vermieden werden. Der Film vermag auch größeren Relativbewegungen, somit insbesondere kleineren Relativbewegungen, die zwischen dem Lager und der Kugelgewindemutter stattfinden können, standzuhalten.The ball screw nut may be coated with the film at least in the region of a contact point where the ball screw nut is in contact with the at least one bearing. Alternatively or additionally, the bearing may be provided at the contact point at least in the region of the contact point with the film. Thus, the contact corrosion can be safely avoided between the ball screw nut and the bearing. The film is also able to withstand relatively large relative movements, thus in particular smaller relative movements that can take place between the bearing and the ball screw nut.

Zur Kostenoptimierung kann der Grundkörper der Kugelgewindespindel und/oder der Kugelgewindemutter und/oder der Wälzkörper und/oder der Bohrung und/oder der Kontaktstelle aus Metall gefertigt sein.To optimize costs, the main body of the ball screw and / or the ball screw nut and / or the rolling elements and / or the bore and / or the contact point can be made of metal.

Aus demselben Grund kann der Film eine Dicke von 1 bis 4 Mikrometer aufweisen. Die Praxis hat außerdem gezeigt, dass mit dieser Dicke hinsichtlich der beschriebenen Vorteile gute Ergebnisse erzielt werden können.For the same reason, the film may have a thickness of 1 to 4 microns. Practice has also shown that good results can be achieved with this thickness in terms of the advantages described.

Besonders deutlich kommen die beschriebenen Vorteile zum Tragen, wenn der Film eine Härte von 6000 HV aufweist.The advantages described are particularly clear when the film has a hardness of 6000 HV.

Die Erfindung betrifft außerdem die Lenkung, insbesondere für das Kraftfahrzeug, die erfindungsgemäß den Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.The invention also relates to the steering, in particular for the motor vehicle, which according to the invention comprises the ball screw according to one of claims 1 to 9.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.Hereinafter, an embodiment will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Im Einzelnen zeigen:In detail show:

1 Schnittansicht durch ein Kugelgewindetrieb; 1 Sectional view through a ball screw;

2 eine Seitenansicht auf eine Kugelgewindemutter; 2 a side view of a ball screw nut;

3 eine Schnittansicht durch die Kugelgewindemutter aus 2. 3 a sectional view through the ball screw nut 2 ,

1 zeigt einen Kugelgewindetrieb 10 mit einer Kugelgewindespindel 11 und einer Kugelgewindemutter 12 einer hier nicht näher dargestellten Lenkung eines Kraftfahrzeugs. Zwischen der Kugelgewindespindel 11 und der Kugelgewindemutter 12 wälzen sich als Kugeln ausgebildete Wälzkörper 13 ab. 1 shows a ball screw 10 with a ball screw spindle 11 and a ball screw nut 12 a not shown here steering of a motor vehicle. Between the ball screw 11 and the ball screw nut 12 rolling elements formed as balls roll 13 from.

Die Wälzkörper 13 sind mit einem dünnen Film aus einer diamantartigen Kohlenstoffschicht (DLC) überzogen. Ebenso ist eine Laufbahn 14 der Gewindespindel 11 und eine Laufbahn 20 der Kugelgewindemutter 12 mit der diamantartigen Kohlenstoffschicht versehen (siehe 1 und 2). Durch die diamantartige Kohlenstoffschicht weisen die Oberfläche der Wälzkörper 13 und die Laufbahnen 14 und 20 eine besonders hohe Härte und eine geringe Reibung auf. Dies wirkt sich positiv auf die Leichtgängigkeit der Lenkung aus.The rolling elements 13 are coated with a thin film of diamond-like carbon (DLC) film. Likewise is a career 14 the threaded spindle 11 and a career 20 the ball screw nut 12 provided with the diamond-like carbon layer (see 1 and 2 ). Due to the diamond-like carbon layer, the surface of the rolling elements 13 and the tracks 14 and 20 a particularly high hardness and low friction. This has a positive effect on the smooth running of the steering.

Eine Bohrung 30 (siehe 3), die in die Kugelgewindemutter 12 eingebracht ist, ist ebenfalls mit der diamantartigen Kohlenstoffschicht überzogen. Durch die Bohrung 30 können die Wälzkörper 13 innerhalb der Kugelgewindemutter 12 reibungsarm in einem Kreislauf zirkulieren.A hole 30 (please refer 3 ), which are in the ball screw nut 12 is also coated with the diamond-like carbon layer. Through the hole 30 can the rolling elements 13 inside the ball screw nut 12 circulate smoothly in a cycle.

Die Kugelgewindemutter 12 ist von einem Lager 15 umgeben (siehe 1), wobei zwischen der Kugelgewindemutter 12 und dem Lager 15 eine Kontaktstelle 16 existiert, an der die Kugelgewindemutter 12 und das Lager 15 aneinander anliegen. An der Kontaktstelle 16 kann sowohl die Kugelgewindemutter 12 als auch das Lager 15 mit der diamantartigen Kohlenstoffschicht überzogen sein.The ball screw nut 12 is from a warehouse 15 surrounded (see 1 ), being between the ball screw nut 12 and the camp 15 a contact point 16 exists at which the ball screw nut 12 and the camp 15 abut each other. At the contact point 16 Can both the ball screw nut 12 as well as the camp 15 coated with the diamond-like carbon layer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Kugelgewindetrieb Ball Screw
1111
Kugelgewindespindel Ball screw
1212
Kugelgewindemutter Ball screw nut
1313
Wälzkörper rolling elements
1414
Laufbahn career
1515
Lager camp
1616
Kontaktstelle contact point
2020
Laufbahn career
3030
Bohrung drilling

Claims (10)

Kugelgewindetrieb (10), insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kugelgewindespindel (11), einer Kugelgewindemutter (12), mindestens einem Lager für die Kugelgewindespindel (11) und mindestens einem Lager (15) für die Kugelgewindemutter (12), dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelgewindetrieb (10) wenigstens in Bereichen (14, 16, 20, 30), in denen Reibungskräfte und/oder Flächenpressungskräfte wirken und/oder Relativbewegungen, insbesondere sehr kleine Relativbewegungen, zwischen einzelnen Bauteilen des Kugelgewindetriebs (10) stattfinden, mit einem dünnen Film aus einer diamantartigen Kohlenstoffschicht (DLC) überzogen ist.Ball screw ( 10 ), in particular for a steering of a motor vehicle, with a ball screw ( 11 ), a ball screw nut ( 12 ), at least one bearing for the ball screw ( 11 ) and at least one warehouse ( 15 ) for the ball screw nut ( 12 ), characterized in that the ball screw ( 10 ) at least in areas ( 14 . 16 . 20 . 30 ), in which frictional forces and / or surface pressure forces act and / or relative movements, in particular very small relative movements, between individual components of the ball screw ( 10 ) coated with a thin film of diamond-like carbon (DLC) film. Kugelgewindetrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Laufbahn (14) der Kugelgewindespindel (11), auf der sich Wälzkörper (13) abwälzen, mit dem Film überzogen ist.Ball screw ( 10 ) according to claim 1, characterized in that a track ( 14 ) of the ball screw ( 11 ), on which rolling elements ( 13 ), coated with the film. Kugelgewindetrieb (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Laufbahn (20) der Kugelgewindemutter (12), auf der sich die Wälzkörper (13) abwälzen, mit dem Film überzogen ist.Ball screw ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a track ( 20 ) of the ball screw nut ( 12 ), on which the rolling elements ( 13 ), coated with the film. Kugelgewindetrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (13), die sich zwischen der Kugelgewindespindel (11) und der Kugelgewindemutter (12) abwälzen, mit dem Film überzogen sind.Ball screw ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rolling bodies ( 13 ) extending between the ball screw ( 11 ) and the ball screw nut ( 12 ) roll over, are coated with the film. Kugelgewindetrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohrung (30) in der Kugelgewindemutter (12), durch welche die Wälzkörper (13) hindurchführbar sind, an ihrer Oberfläche ebenfalls mit dem Film überzogen ist.Ball screw ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a bore ( 30 ) in the ball screw nut ( 12 ), through which the rolling elements ( 13 ) are guided, is also coated on its surface with the film. Kugelgewindetrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelgewindemutter (12) wenigstens im Bereich einer Kontaktstelle (16), an der die Kugelgewindemutter (12) mit dem mindestens einen Lager (15) in Kontakt steht, mit dem Film überzogen ist. Ball screw ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ball screw nut ( 12 ) at least in the area of a contact point ( 16 ), at which the ball screw nut ( 12 ) with the at least one bearing ( 15 ) in contact with the film is coated. Kugelgewindetrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper der Kugelgewindespindel (11) und/oder der Kugelgewindemutter (12) und/oder der Wälzkörper (13) und/oder der Bohrung (30) und/oder der Kontaktstelle (16) aus Metall gefertigt ist.Ball screw ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the main body of the ball screw ( 11 ) and / or the ball screw nut ( 12 ) and / or the rolling elements ( 13 ) and / or the bore ( 30 ) and / or the contact point ( 16 ) is made of metal. Kugelgewindetrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Film eine Dicke von 1 bis 4 Mikrometer aufweist.Ball screw ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the film has a thickness of 1 to 4 microns. Kugelgewindetrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Film eine Härte von bis zu 6000 HV aufweist.Ball screw ( 10 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the film has a hardness of up to 6000 HV. Lenkung, insbesondere für das Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass sie den Kugelgewindetrieb (10) nach einem der Ansprüche ein bis 9 aufweist.Steering, in particular for the motor vehicle, characterized in that the ball screw ( 10 ) according to one of claims 1 to 9.
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