DE102013206080A1

DE102013206080A1 - Kugelgewindetrieb

Info

Publication number: DE102013206080A1
Application number: DE102013206080.7A
Authority: DE
Inventors: Dieter Adler; Stefanie Bärthlein; Sigurd Wilhelm; Bernhard Wiesneth; Heinrich Heinrich
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2033-04-06
Also published as: DE102013206080B4; WO2014121768A1; KR20150117659A; US20150362051A1; US9593752B2

Abstract

Kugelgewindetrieb (1), mit einer auf einer Gewindespindel (2) angeordneten Gewindemutter (3) und einem um die Längsachse der Gewindespindel (2) gewundenen Kugelkanal (4), in dem Kugeln (5) und wenigstens eine Schraubenfeder (6) aufgenommen sind, wobei sich die Schraubenfeder (6) an einem Formteil (7) abstützt, das in eine Ausnehmung (8) der Gewindemutter (3) eingesetzt ist und die Ausnehmung (8) verschließt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb, mit einer auf einer Gewindespindel angeordneten Gewindemutter und einem um die Längsachse der Gewindespindel gewundenen Kugelkanal, in dem Kugeln und wenigstens eine Schraubenfeder aufgenommen sind.
Hintergrund der Erfindung
Ein Kugelgewindetrieb wandelt eine Drehbewegung zwischen einer Gewindespindel und einer Gewindemutter in eine Verschiebung zwischen Gewindespindel und Gewindemutter um.
Seit einiger Zeit werden Kugelgewindetriebe auch bei elektromechanisch betätigbaren Fahrzeugbremsen eingesetzt. In der DE 10 2008 062 180 A1 wird eine kombinierte Fahrzeugbremse mit elektromechanisch betätigbarer Feststellbremse beschrieben. Die Fahrzeugbremse umfasst einerseits eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse und andererseits eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremsvorrichtung. Die Feststellbremsvorrichtung umfasst ein Bremsgehäuse, in dem ein hydraulischer Betriebsdruckraum von einem Bremskolben begrenzt ist, der zum Durchführen von Bremsvorgängen mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar ist, so dass der Bremskolben zum Erzielen einer Bremswirkung in Längsrichtung des Bremskolbens bewegbar ist. Die Feststellbremsvorrichtung wirkt mittels eines Getriebes auf den Bremskolben, indem das Getriebe die Rotationsbewegung eines elektromechanischen Aktuators in eine Translationsbewegung umsetzt und eine Betätigung des Bremskolbens zum Durchführen eines Feststellbremsvorgangs bewirkt und den Bremskolben in der betätigten Stellung hält. Ein Teil des Getriebes ist als Kugelgewindetrieb ausgebildet und umfasst eine Gewindespindel und eine Gewindemutter, die über als Kugeln ausgebildete Wälzkörper miteinander in Kontakt stehen.
Der Kugelgewindetrieb umfasst die Gewindemutter und die Gewindespindel, die mit ihren Kugelrillen einen schraubenförmig um die Längsachse der Gewindespindel gewundenen Kugelkanal begrenzen, in dem Kugeln in einer Kugelreihe angeordnet sind. Bei einer Betätigung des Kugelgewindetriebs unter Last rollen die Kugeln in dem Kugelkanal ab. Bei einer lastfreien Betätigung des Kugelgewindetriebs rutschen die Kugeln. Damit das Abrollen der Kugeln unter Last und das Rutschen bei lastfreier Betätigung des Kugelgewindetriebs stets möglich ist, sind die komprimierbaren Schraubenfedern vorgesehen, die einen Wälzweg zum Abrollen der Kugeln gewährleisten.
Die Schraubenfedern sind in der Gewindemutter angeordnet und zwei Federn sind mit ihrem äußeren Ende an der Gewindemutter abgestützt. Die auf Druck belasteten Schraubenfedern bewirken, dass die Kugeln in eine Ausgangsstellung verlagert werden. Bei unbelastetem Kugelgewindetrieb können die Kugeln entlang des Kugelkanals verschoben werden, weil sie lediglich rutschen und nicht an den Kugelrillen der Gewindespindel und der Gewindemutter abwälzen.
Bei dem herkömmlichen Kugelgewindetrieb weist die Gewindemutter an ihrer Innenseite eine Ausnehmung für die Schraubenfeder auf, so dass die Schraubenfeder an einer Anlagefläche der Gewindemutter abgestützt ist. Die Ausnehmung muss eine gewisse Größe aufweisen, damit die Schraubenfeder sich geradestellen kann und dann an der Anlagefläche zur Anlage kommen kann. Wegen der Größe der Ausnehmung ist die Schraubenfeder nicht von dem Innengewinde der Gewindemutter umschlossen, so dass bei ungünstigen Be triebsbedingungen die Gefahr des Ausknickens besteht. Ein Beispiel für einen derartigen Betriebszustand ist eine Last, bei der die Kugeln abwälzen und gleichzeitig ein großer Hub vorliegt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kugelgewindetrieb anzugeben, der ein Ausknicken des Endes der Schraubenfeder verhindert, ohne dass größere konstruktive Änderungen des Kugelgewindetriebs erforderlich sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kugelgewindetrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich die Schraubenfeder an einem Formteil abstützt, das in eine Ausnehmung der Gewindemutter eingesetzt ist und die Ausnehmung verschließt.
Die Erfindung beruht auf der Idee, dass durch das Vorsehen eines Formteils ein Ausknicken oder Ausweichen der Schraubenfeder zuverlässig verhindert werden kann, ohne dass zusätzliche größere konstruktive Änderungen erforderlich sind. Das Formteil kann einfach bei dem herkömmlichen Kugelgewindetrieb, der aus der DE 10 2008 062 180 A1 bekannt ist, eingesetzt werden, wodurch sich Vorteile hinsichtlich der Anzahl benötigter Varianten, im Hinblick auf die Montage und die Verifizierung der Konstruktion ergeben.
Das bei dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb vorgesehene Formteil bewirkt, dass die Ausnehmung bzw. der Freiraum verschlossen wird, so dass die Schraubenfeder sich nicht in diesen Bereich bewegen kann. Bei eingesetztem Formteil kann die Schraubenfeder diesen Freiraum nicht erreichen. Da das Formteil die Ausnehmung in der Gewindemutter verschließt, wird sichergestellt, dass die Schraubenfeder durch die Gewindegänge von Gewindemutter und Gewindespindel geführt wird. Daneben bildet das Formteil eine Abstützfläche für die Schraubenfeder oder ein in die Schraubenfeder eingesetztes Element.
Insbesondere wird eine unerwünschte Bewegung, das heißt ein Ausknicken oder eine Verschiebung der Feder in axialer Richtung vermieden.
Bei dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb wird es besonders bevorzugt, dass das Formteil formschlüssig von einer Gewindeschulter der Gewindespindel in der Ausnehmung gehalten ist. Größe und Form des Formteils sind dabei so gewählt, dass zwischen dem Formteil und der Gewindeschulter der Gewindespindel ein gewisses Spiel vorhanden ist, wodurch einem Verklemmen vorgebeugt wird.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das Formteil einen Abschnitt aufweist, der zumindest näherungsweise gegengleich zu dem Gewindeprofil der Gewindespindel ausgebildet ist. Dementsprechend ist die konvexe Wölbung des Formteils an die entsprechende konkave Wölbung des Gewindeprofils der Gewindespindel angepasst.
Eine besonders hohe Zuverlässigkeit ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb, wenn das Formteil einen radialen abstehenden Absatz mit einer ersten zur Gewindemutter weisenden Fläche und einer zweiten, entgegengesetzt angeordneten, zur Gewindespindel weisenden Fläche aufweist. Dieser vorspringende Absatz, der sich von dem Formteil im Wesentlichen axial erstreckt, verhindert ein Kippen bzw. Herausdrehen des Formteils, das zwischen der Gewindemutter und der Gewindespindel aufgenommen ist. Das Formteil wird dabei in Umfangsrichtung von der Schraubenfeder beaufschlagt.
Vorzugsweise ist der sich in Umfangsrichtung erstreckende abstehende Absatz kreissegmentförmig ausgebildet. Die Form ist dabei so gewählt, dass der Absatz in einen Spalt zwischen Gewindemutter und Gewindespindel einsetzbar ist.
Das Formteil des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs kann durch ein spanloses Herstellungsverfahren hergestellt sein, vorzugsweise durch Spritzgießen oder durch Druckguss oder durch Sintern. Das Formteil kann aus einem Kunststoffmaterial oder alternativ aus einer Stahl- oder Aluminiumlegierung hergestellt sein.
Alternativ zu der Herstellung durch ein spanloses Herstellungsverfahren kann das Formteil des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs auch durch ein spanendes Herstellungsverfahren hergestellt sein.
Daneben betrifft die Erfindung eine Fahrzeugbremse mit einer elektromechanisch betätigbaren Feststellbremsvorrichtung mit einem elektromechanischen Aktuator, der ein Getriebe mit einem Kugelgewindetrieb zum Betätigen und Festhalten eines Bremskolbens aufweist. Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremse zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen Kugelgewindetrieb der beschriebenen Art aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs;
2 eine geschnittene Ansicht des in 1 gezeigten Kugelgewindetriebs in einer Montageposition;
3 eine Ansicht des in 2 gezeigten Kugelgewindetriebs in axialer Richtung;
4 eine vergrößerte Ansicht des Formteils;
5 eine vergrößerte geschnittene Ansicht des Formteils in einer Montageposition;
6 eine der 2 entsprechende geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs nach der Montage;
7 eine der 3 entsprechende axiale Ansicht des Kugelgewindetriebs von 6;
8 eine der 4 entsprechende vergrößerte Ansicht des Formteils von 7;
9 eine der 5 entsprechende vergrößerte Ansicht des Formteils von 6 nach der Montage;
10 eine perspektivische Ansicht des Formteils; und
11 eine weitere perspektivische Ansicht des Formteils.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Der in 1 in einer Seitenansicht und in 2 in einer geschnittenen Ansicht gezeigte Kugelgewindetrieb 1 umfasst eine auf einer Gewindespindel 2 angeordnete Gewindemutter 3 und einem um die Längsachse der Gewindespindel 2 gewundenen Kugelkanal 4. In dem Abschnitt des Kugelkanals 4, der sich im Inneren der Gewindemutter 3 befindet, sind Kugeln 5 und Schraubenfedern 6 aufgenommen. Der Kugelgewindetrieb 1 ist Bestandteil einer elektromechanischen betätigbaren Feststellbremse, wie sie aus der DE 10 2008 062 180 A1 bekannt ist. Auf eine detaillierte Erläuterung der weiteren Komponenten der Feststellbremse wird daher an dieser Stelle verzichtet. In der geschnittenen Seitenansicht von 2 erkennt man, dass sich in dem Kugelkanal 4 die Kugeln 5 befinden. Zusätzlich ist die Schraubenfeder 6 vorgesehen, die sich an einem Ende des Kugelkanals 4 befindet.
3 ist eine axiale Ansicht des Kugelgewindetriebs von 2 in Richtung des dort gezeigten Pfeils. Man erkennt, dass ein Ende der Schraubenfeder 6 an einem Formteil 7 anliegt, das in 4 in einer vergrößerten Ansicht gezeigt ist. Das Formteil 7 ist in eine Ausnehmung 8 der Gewindemutter 3 eingesetzt. Das Formteil 7 verschließt die Ausnehmung 8, so dass die Schraubenfeder 6 an dem Formteil 7 und nicht an der Ausnehmung 8, wie bei anderen Konstruktionen, anliegt. Dadurch wird vermieden, dass das Ende der Schraubenfeder 6 ausknicken oder in den Kugelkanal 4 ausweichen kann.
5 zeigt das Formteil 7 von 2 und 3 in einer vergrößerten Ansicht. In 5 erkennt man, dass das Formteil 7 einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden abstehenden Absatz 9 aufweist, der in einem Ringspalt zwischen der Gewindemutter 3 und der Gewindespindel 2 aufgenommen ist. Der Absatz 9 weist eine erste Fläche 10 auf, die zur Gewindemutter 3 weist, sowie eine zweite, gegenüberliegende Fläche 11, die zur Gewindespindel 2 weist. Der Ringspalt 18 wird von den Zahnspitzen 14, 15 des schraubenförmigen um die Spindelachse gewundenen Kugelrillen 16, 17 begrenzt, die an der Gewindespindel 2 und an der Gewindemutter 3 ausgebildet sind. Der um die Spindelachse bogenförmig gekrümmte Absatz 9 greift in diesen Ringspalt 18 ein. Dieser bogenförmige Absatz 9 ist hier kreissegmentförmig ausgebildet. Der Absatz 9 verhindert, dass sich das Formteil 7 im eingebauten Zustand unzulässig verkippen kann um eine Kippachse a.
Die 2 zeigt den Kugelgewindetrieb 1 in Montagestellung. Die Gewindespindel 2 ist soweit in die Gewindemutter 3 hineingedreht, dass das Formteil 7 axial eingesetzt und montiert werden kann. Nach der Montage wird die Gewindespindel 2 in eine Betriebsstellung zurückgedreht, die in den 6–9 gezeigt ist. 6 entspricht dabei der 2 und zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Kugelgewindetriebs 1, 7 ist eine axiale Ansicht von 6, 8 zeigt ein vergrößertes Detail im Bereich des Formteils und 9 zeigt das Formteil von 6 in einer vergrößerten Ansicht.
In den 6 bis 9 befindet sich die Gewindespindel 2 in ihrer Betriebsstellung, dazu wurde sie ausgehend von der in den 2 bis 5 gezeigten Betriebsstellung zurückgedreht. In den 6 und 9 erkennt man, dass die Gewindespindel 2 eine Gewindeschulter 12 aufweist, so dass das Formteil 7 formschlüssig in der Ausnehmung 8 gehalten ist. Der Absatz 9 des Formteils 7 dient als zusätzliche Sicherung, da er ein Verdrehen oder Herausdrehen des Formteils 7 verhindert, ein derartiger Absatz ist jedoch optional, das heißt, grundsätzlich erfüllt das Formteil 7 seine Funktion auch wenn kein derartiger Absatz vorhanden ist.
Die 10 und 11 sind perspektivische Ansichten des Formteils 7. Man erkennt dort, dass der sich in Umfangsrichtung erstreckende abstehende Absatz 9 kreissegmentförmig ausgebildet ist. Das Formteil 7 weist einen Abschnitt 13 auf, der näherungsweise gegengleich zu dem Gewindeprofil (Kugelkanal 4) der Gewindespindel 2 ausgebildet ist. Dementsprechend ist das Formteil 7 im montierten Zustand durch seinen Abschnitt 13 formschlüssig in dem Profil der Gewindespindel 2 gehalten. Das andere, gegenüberliegende Ende des Formteils 7 ist formschlüssig in der Ausnehmung 8 der Gewindemutter gehalten.
Bezugszeichenliste

1: Kugelgewindetrieb
2: Gewindespindel
3: Gewindemutter
4: Kugelkanal
5: Kugeln
6: Schraubenfeder
7: Formteil
8: Ausnehmung
9: Absatz
10: erste Fläche
11: zweite Fläche
12: Gewindeschulter
13: Abschnitt
a: Kippachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008062180 A1 [0003, 0009, 0031]

Claims

Kugelgewindetrieb (1), mit einer auf einer Gewindespindel (2) angeordneten Gewindemutter (3) und einem um die Längsachse der Gewindespindel (2) gewundenen Kugelkanal (4), in dem Kugeln (5) und wenigstens eine Schraubenfeder (6) aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schraubenfeder (6) an einem Formteil (7) abstützt, das in eine Ausnehmung (8) der Gewindemutter (3) eingesetzt ist und die Ausnehmung (8) verschließt.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (7) formschlüssig von einer Gewindeschulter (12) der Gewindespindel (2) in der Ausnehmung (8) gehalten ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (7) einen Abschnitt (13) aufweist, der zumindest näherungsweise gegengleich zu dem Gewindeprofil der Gewindespindel (2) ausgebildet ist.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (7) einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden abstehenden Absatz (9) mit einer ersten zur Gewindemutter (3) weisenden Fläche (10) und einer zweiten, entgegengesetzt angeordneten, zur Gewindespindel (2) weisenden Fläche (11) aufweist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sich in Umfangsrichtung erstreckende, abstehende Absatz (9) kreissegmentförmig ausgebildet ist.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (7) durch ein spanloses Herstellungsverfahren hergestellt ist, vorzugsweise durch Spritzgießen oder ein Druckgussverfahren oder durch Sintern.
Kugelgewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (7) durch ein spanendes Herstellungsverfahren hergestellt ist.
Fahrzeugbremse mit einer elektromechanisch betätigbaren Feststellbremsvorrichtung, mit einem elektromechanischen Aktuator, der ein Getriebe mit einem Kugelgewindetrieb zum Betätigen und Festhalten eines Bremskolbens, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbremse einen Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 4, dessen Absatz (9) in einen von der Gewindemutter (3) und der Gewindespindel (2) begrenzten Ringspalt (18) eingreift.