DE102013006992A1 - Kugelgewindemutter mit integrierten zweireihigen Kugellager - Google Patents

Kugelgewindemutter mit integrierten zweireihigen Kugellager Download PDF

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    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/541—Systems consisting of juxtaposed rolling bearings including at least one angular contact bearing
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Abstract

Bei der erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebmutter (10) werden in die Außenfläche, radial, zwei Kugellagerinnenring Laufbahnen eingearbeitet. Bei dieser Spindelmutter werden zwei einzelne Kugellageraußenringe verwendet, die gegeneinander axial permanent verspannt sind. Hierdurch ist die dauerhafte Spielfreiheit der axiale Lagerung sichergestellt. Der spätere Einsatz solcherart ausgeführten Spindelmuttern in Kfz.-Lenksystemen lässt keine Lastrichtungsgeräusche beim Lenkvorgang entstehen. Der Verschleiß der Axillalagerung der Spindelmutter wird reduziert. Insgesamt wird die Betriebssicherheit solcherart aufgebauter Lenksysteme verbessert.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehbar angeordnete Spindelmutter, in einem Kugelgewindetrieb, bei dem die axiale Lage der Spindelmutter mittels Kugellager spielfrei fixiert wird. Solche Gewindetriebe werden, wie aus DE 10258826 A gemäß Anspruch 1 bekannt, sehr häufig für Kfz.-Lenksysteme verwendet. Außerdem finden diese Kugelgewindetriebe auch im allgemeinen Maschinenbau Verwendung, wenn eine Rotationsbewegung in eine axiale Schubbewegung umgewandelt werden soll.
  • Stand der Technik
  • Wie in 1 aufgezeigt wird beim Bau von Servolenkungen die axiale Lage der Spindelmutter mit einem Kugellager fixiert. Auch aus EP 155532 B1 bekannt, gibt es Konstruktionen der Spindelmutter, bei denen eine Kugellagerlaufbahn direkt an der Außenseite einer Spindelmutter vorteilhaft eingearbeitet ist. Um das axiale Spiel der Kugelgewindetriebmutter zu reduzieren, wird dieses Kugellager sehr häufig als Vierpunktlager ausgeführt. Das heißt, die Laufbahnen dieses Kugellager haben die geometrische Form von zwei gotischen Bögen, so dass eine Berührung der Laufkugel an vier Punkten der Laufbahnen des Innen- und Außenringes erfolgen soll. Um ein Verklemmen der Kugeln im Kugellager zu vermeiden, ist ein Radialspiel erforderlich. Dieses Radialspiel ergibt auch in der optimierten Form des Vierpunktlagers geometrisch ein Axialspiel. Bei der Drehrichtungsänderung der Spindelmutter entstehen durch die axialen Lastrichtungswechsel und das vorhandene Axialspiel, Geräusche und erhöhter Verschleiß der Kugeln und der Laufbahnen des Kugellagers. Bei einer Lenkung erfolgt dies bei jeder Lenkbewegung von rechts nach links oder links nach rechts.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Bei der erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebmutter werden in die Außenfläche der Kugelgewindetriebmutter zwei Kugellagerinnenring Laufbahnen radial eingearbeitet. Siehe hierzu 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9. Bei dieser erfindungsgemäßen Spindelmutter werden zwei einzelne Kugellager Außenringe verwendet, die gegeneinander axial permanent verspannt sind. Hierdurch ist dauerhafte Spielfreiheit der axialen Lagerung gewährleistet. Alle Kugeln sind permanent durch axiale Vorspannung im Eingriff. Verwendet man diese Anordnung auch im späteren Einbaufall endstehen keine Lastrichtungsgeräusche und lange Lebensdauer des Lagerungssystems ist zu erwarten, da keine Gleitreibung zwischen den Kugeln und den Laufbahnen entstehen kann und somit der Verschleiß minimiert wird. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung können X und O Anordnungen der Vorspannung realisiert werden.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 Stand der Technik. Eine Kugelgewindemutter mit aufmontiertem Kugellager.
    Nachteil: Axialspiel ist unvermeidlich, die Montage führt immer zu Fluchtungs- und Rundlauffehler.
  • Die 2–9 beschreiben die verschiedenen Möglichkeiten bei der erfindungsgemäßen hergestellten Spindelmutter die axiale Vorspannung in X und in O-Anordnung aufzubringen.
  • Bei 2 wird eine Kugelgewindemutter mit zwei Laufrillen und zwei Außenringen aufgezeigt bei der die axiale Lagerung als Schrägkugellager in X-Anordnung ausgeführt ist. Die axiale Vorspannung erfolgt hier mit einer Gewindemutter, die axial auf einen der Kugellageraußenringe drückt.
    Vorteil: Hohe Tragzahlzahl, einfache Montage, Spielfreiheit, hohe axiale Belastbarkeit.
    Nachteil: Sehr hohe Qualität der Gewinde von Mutter und Gehäuse erforderlich.
  • Bei 3 wird eine Kugelgewindemutter mit zwei Laufrillen und zwei Außenringen aufgezeigt bei der die axiale Lagerung als Schrägkugellager in X-Anordnung ausgeführt ist. Die axiale Vorspannung erfolgt hier durch Paaren der Außenringe. (Außenring Breite abgestimmt geschliffen)
    Vorteil: Hohe Tragzahl, Spielfreiheit, hohe axiale Belastbarkeit.
    Nachteil: Erhöhter Montageaufwand durch Breitenabstimmung der Außenringe.
  • Bei 4 wird eine Kugelgewindemutter mit zwei Laufrillen und zwei Außenringen aufgezeigt bei der die axiale Lagerung als Rillenkugellager in O-Anordnung ausgeführt ist. Die axiale Vorspannung erfolgt hier durch geteilten, abgestimmten Distanzring.
    Vorteil: Relativ einfache Montage, Spielfreiheit.
    Nachteil: Eingeschränkte Tragzahl, eingeschränkte axiale Belastbarkeit.
  • Bei 5 wird eine Kugelgewindemutter mit zwei Laufrillen und zwei Außenringen aufgezeigt bei der die axiale Lagerung als Rillenkugellager in O-Anordnung ausgeführt ist. Die axiale Vorspannung erfolgt hier durch paaren der Außenringe. (Außenring Breite abgestimmt geschliffen)
    Vorteil: Spielfreiheit.
    Nachteil: eingeschränkte Tragzahl, eingeschränkte axiale Belastbarkeit, erhöhter Montageaufwand.
  • Bei 6 wird eine Kugelgewindemutter mit zwei Laufrillen und zwei Außenringen aufgezeigt bei der die axiale Lagerung als Schrägkugellager in O-Anordnung ausgeführt ist. Die axiale Vorspannung erfolgt hier durch geteilten, abgestimmten Distanzring.
    Vorteil: relativ einfache Montage, Spielfreiheit, hohe Tragzahlen, hohe axiale Belastbarkeit, breite Stützbasis
    Nachteil: große Baubreite.
  • Bei 7 wird eine Kugelgewindemutter mit zwei Laufrillen und zwei Außenringen aufgezeigt bei der die axiale Lagerung als Rillenkugellager in O-Anordnung ausgeführt ist. Die axiale Vorspannung erfolgt hier durch eine Feder zwischen den Außenringen.
    Vorteil: einfache Montage, Spielfreiheit.
    Nachteil: eingeschränkte Tragzahl, eingeschränkte axiale Belastbarkeit durch Feder Vorspannung.
  • Bei 8 wird eine Kugelgewindemutter mit zwei Laufrillen und zwei Außenringen aufgezeigt bei der die axiale Lagerung als Schrägkugellager in X-Anordnung ausgeführt ist. Die axiale Vorspannung erfolgt hier mit einer Feder, die einseitig axial auf einen der Kugellageraußenringe drückt.
    Vorteil: hohe Tragzahl, einfache Montage, Spielfreiheit.
    Nachteil: Die Federkraft limitiert die axiale Belastbarkeit.
  • Bei 9 wird eine Kugelgewindemutter mit zwei Laufrillen und zwei Außenringen aufgezeigt bei der die axiale Lagerung als Schrägkugellager in X-Anordnung ausgeführt ist. Die axiale Vorspannung erfolgt hier mit einer Verklebung der Kugellageraußenringe mit axialer Vorspannkraft F. Zusätzlich kann eine mechanische Sicherung gegen extreme Überlast vorgesehen werden.
    Vorteil: Hohe Tragzahl, einfache Montage, Spielfreiheit, hohe axiale Belastbarkeit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10258826 A [0001]
    • EP 155532 B1 [0002]

Claims (10)

  1. Eine Kugelgewindetriebmutter, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kugellagerinnenring Laufbahnen, radial in die Außenfläche der Kugelgewindetriebmutter eingebracht werden. (2 bis 9)
  2. Eine Kugelgewindetriebmutter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden zusammen eingebrachten Kugellagerinnenring Laufbahnen jeweils einzelne Kugellageraußenringe mit dem Kugelsatz montiert werden. (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9)
  3. Verfahren zur Herstellung einer Kugelgewindetriebmutter gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verspannung durch eine Gewindemutter realisiert wird, die gegen einen Außenring drückt, und so, vorteilhaft, eine X-Anordnung der verspannten Kugeln erzeugt. (2)
  4. Verfahren zur Herstellung einer Kugelgewindetriebmutter gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verspannung durch Paaren der Außenringe erzeugt wird, und so, vorteilhaft, eine X-Anordnung der verspannten Kugeln erzeugt. (3)
  5. Verfahren zur Herstellung einer Kugelgewindetriebmutter gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verspannung durch geteilten, abgestimmten Distanzring erzeugt wird, und dadurch, vorteilhaft, eine O-Anordnung der verspannten Kugeln im Rillenkugellager erzeugt. (4)
  6. Verfahren zur Herstellung einer Kugelgewindetriebmutter gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verspannung durch Paaren der Außenringe erzeugt wird, und dadurch, vorteilhaft, eine O-Anordnung der verspannten Kugeln erzeugt. (5)
  7. Verfahren zur Herstellung einer Kugelgewindetriebmutter gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verspannung hier durch geteilten, abgestimmten Distanzring erzeugt wird, und dadurch, vorteilhaft, eine O-Anordnung der verspannten Kugeln im Schrägkugellager erzeugt. (6)
  8. Verfahren zur Herstellung einer Kugelgewindetriebmutter gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verspannung hier durch eine Feder zwischen den Außenringen erzeugt wird, und dadurch, vorteilhaft, eine O-Anordnung der verspannten Kugeln erzeugt. (7)
  9. Verfahren zur Herstellung einer Kugelgewindetriebmutter gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verspannung hier durch eine Feder, die einseitig axial auf einen der Kugellager Außenringe drückt, erzeugt wird. Dadurch wird, vorteilhaft, eine X-Anordnung der verspannten Kugeln erzeugt. (8)
  10. Verfahren zur Herstellung einer Kugelgewindetriebmutter gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verspannung hier durch eine Verklebung der Außenringe mit axialer Vorspannkraft F erzeugt wird, und dadurch, vorteilhaft, eine X-Anordnung der verspannten Kugeln erzeugt. (9)
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