DE102016214919A1

DE102016214919A1 - Kugelgewindetrieb

Info

Publication number: DE102016214919A1
Application number: DE102016214919.9A
Authority: DE
Inventors: Philippe Ott
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2017-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb (1), der eine Spindelmutter (2) mit einem Grundkörper (3) und eine Gewindespindel (4) umfasst, wobei zwischen der Spindelmutter (2) und der Gewindespindel (4) mindestens eine aus Kugeln gebildete Kugelkette jeweils entlang eines endlosen Kugelkanals abwälzt, wobei der Kugelkanal abschnittsweise in einem radial außen liegenden Bereich der Spindelmutter (2) durch einen Umlenkabschnitt (5) gebildet wird. Um eine zuverlässige Halterung der Umlenkungen für die Kugeln bei geringem Bauraum und eine einfache Montage zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, dass der Umlenkabschnitt (5) durch ein Befestigungselement (6) am Grundkörper (3) der Spindelmutter (2) befestigt ist, wobei das Befestigungselement (6) als elastisches Deckelelement ausgebildet ist, das durch eine formschlüssige Verbindung am Grundkörper (3) festgelegt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb, der eine Spindelmutter mit einem Grundkörper und eine Gewindespindel umfasst, wobei zwischen der Spindelmutter und der Gewindespindel mindestens eine aus Kugeln gebildete Kugelkette jeweils entlang eines endlosen Kugelkanals abwälzt, wobei der Kugelkanal abschnittsweise in einem radial außen liegenden Bereich der Spindelmutter durch einen Umlenkabschnitt gebildet wird.
Ein gattungsgemäßer Kugelgewindetrieb ist beispielsweise aus der DE 103 46 079 A1 bekannt. Die Kugeln, die zwischen der Spindelmutter und der Gewindespindel für eine geringe Reibung sorgen, laufen in einem Endloskanal durch die Spindelmutter hindurch, wobei sie in einem radial äußeren Bereich des Grundkörpers der Spindelmutter durch Umlenkabschnitte umgelenkt werden.
Zum Einsatz kommen zumeist einteilige oder zweiteilige externe Umlenkungen für die Kugeln, die häufig aus Kunststoff bestehen. Diese können mit einer Blechhülse radial gehalten werden, so dass sie in der benötigten Position bleiben. Die Befestigung einer solchen Hülse kann durch Verschrauben, Verformen, Verschweißen oder Verlöten erfolgen.
Bei den vorbekannten Lösungen wird oftmals relativ viel Bauraum benötigt, um die Konstruktion unterbringen zu können. Ferner gestaltet sich die Montage der Spindelmutter oftmals aufwendig und somit kostenintensiv.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kugelgewindetrieb bereitzustellen, der eine zuverlässige Halterung der Umlenkungen für die Kugeln sicherstellt, dabei allerdings mit sehr geringem Bauraum auskommt. Ferner soll die Montage in einfacher und somit kostengünstiger Weise möglich sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkabschnitt durch ein Befestigungselement am Grundkörper der Spindelmutter befestigt ist, wobei das Befestigungselement als elastisches Deckelelement ausgebildet ist, das durch eine formschlüssige Verbindung am Grundkörper festgelegt ist.
Die formschlüssige Verbindung kann durch hakenförmige Bereiche des Befestigungselements gebildet werden, die in Vorsprünge am Grundkörper der Spindelmutter einhaken. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass die Vorsprünge kontinuierlich am Grundkörper in Richtung der Längsachse der Gewindespindel verlaufen und am Grundkörper angeformt sind. Hierbei hat es sich insbesondere aus Kostengründen bewährt, wenn der Grundkörper aus einem Strangpressprofil oder aus einem gezogenen Profil hergestellt ist, wobei durch den Strangpress- oder Ziehprozess die Vorsprünge gebildet sind. Von besagtem Profil wird dann lediglich ein für den Grundkörper benötigter Abschnitt abgelängt.
Das Befestigungselement besteht bevorzugt aus Blech, insbesondere aus Federblech. Es hat vorzugsweise die Form des Abschnitts eines Zylinders, wobei es sich über eine gewisse Länge in Richtung der Längsachse der Gewindespindel erstreckt sowie über einen vorgegebenen Umfangsbereich des Grundkörpers.
Das Befestigungselement kann – zwecks Festlegung des Befestigungselements am Grundkörper in Richtung der Längsachse der Gewindespindel – mindestens einen radial nach innen gerichteten Vorsprung aufweisen. Ein solcher Vorsprung kann dann beispielsweise an einem Umlenkabschnitt ansetzen, diesen in Richtung der Längsachse umgreifen und so das Befestigungselement axial festlegen.
Die Spindelmutter kann in einem radial außen liegenden Bereich mindestens eine erste Ausnehmung, insbesondere eine Einfräsung, aufweisen, die zum Eingriff eines weiteren Bauteils, insbesondere einer Schaltgabel, ausgebildet ist. Ferner kann vorgesehen werden, dass die Spindelmutter in einem weiteren radial außen liegenden Bereich mindestens eine zweite Ausnehmung, insbesondere eine nutförmige Einfräsung, aufweist, die zum Eingriff eines weiteren Bauteils, insbesondere eines Bolzens zur Verdrehsicherung, ausgebildet ist. Die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung sind dabei bevorzugt an gegenüberliegenden Seiten der Spindelmutter angeordnet.
Insoweit bezieht sich das vorliegende Konzept auf einen Kugelgewindetrieb mit einer externen Umlenkung der Kugeln, wobei Umlenkung in einem radial äußeren Bereich des Grundkörpers der Spindelmutter angeordnet ist und hier von dem genannten klammerartigen Befestigungselement gehalten wird.
Das Befestigungselement ist also als selbsthaltende Klammer (vorzugsweise aus Federblech) ausgebildet, die eine hinreichende radiale Vorspannung auf die Umlenkung ausübt, in dem das Befestigungselement mittels Haltelaschen-förmigen Abschnitten am Grundkörper der Spindelmutter eingehakt wird.
Die hierfür nötigen Vorsprünge am Grundkörper der Spindelmutter können besonders kostengünstig dadurch realisiert werden, dass der Grundkörper der Spindelmutter aus einem stangenförmigen gezogenen oder stranggepressten Profil hergestellt wird, das bereits besagte Vorsprünge aufweist.
Insbesondere für die Anwendung in Schaltungen von Zahnräderwechselgetrieben können an der Spindelmutter entsprechende Ausgestaltungen vorgesehen werden, die zum Zusammenwirken mit weiteren Bauteilen dienen und die gewünschte Funktionalität sicherstellen. Zum einen sei hier eine Freistellung (Ausnehmung, Ausfräsung) genannt, die an einer Seite der Spindelmutter im radial außen liegenden Bereich angeordnet ist und die als Klaue für die Betätigung einer Schaltgabel zum Einsatz kommen kann.
Entsprechend kann an einer weiteren radial außen liegenden Seite der Spindelmutter, insbesondere im der Klaue gegenüberliegenden Bereich, durch eine Ausnehmung (Ausfräsung) eine Nut eingebracht sein, in die ein Führungsbolzen eingreift, so dass eine gute Führung der Spindelmutter bei Verschiebung in Richtung der Längsachse der Gewindespindel sowie eine Verdrehsicherung gegeben ist.
Die genannten Ausnehmungen werden bevorzugt in einer Aufspannung gefertigt (gefräst), wodurch eine hohe Präzision zwischen den genannten Funktionsflächen (Klaue und Führungsnut) erzeugt werden kann.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Darstellung einen Kugelgewindetrieb im montierten Zustand,
2 in Explosionsdarstellung den Grundkörper der Spindelmutter des Kugelgewindetrieb sowie ein Befestigungselement,
3 in perspektivischer Darstellung den Kugelgewindetrieb, in einer im Vergleich zu 1 gedrehten Lage, und
4a die Spindelmutter, gesehen in Richtung der Längsachse der Gewindespindel, während der Montage des Befestigungselements sowie
4b die Darstellung nach 4a nach Abschluss der Montage des Befestigungselements.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist ein Kugelgewindetrieb 1 dargestellt, der aus einer Spindelmutter 2 und einer Gewindespindel 4 besteht. Die Richtung der Längsachse der Gewindespindel ist mit L bezeichnet.
Die Spindelmutter 2 umfasst einen Grundkörper 3, der im Ausführungsbeispiel aus einem gezogenen Profil besteht, das die Form aufweist, die sich in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse L ergibt. Zwischen der Spindelmutter 2 und der Gewindespindel 4 sind mehrere aus Kugeln gebildete Kugelketten vorhanden, die jeweils entlang eines endlosen Kugelkanals abwälzen. Jeder Kugelkanal wird abschnittsweise in einem radial außen liegenden Bereich der Spindelmutter durch einen Umlenkabschnitt 5 gebildet (in 1 ist hiervon nur ein Endabschnitt zweier solcher Umlenkabschnitte zu sehen).
Wesentlich ist, dass der Umlenkabschnitt 5 durch ein Befestigungselement 6 am Grundkörper 3 der Spindelmutter 2 befestigt ist. Das Befestigungselement 6 ist dabei – als Halteklammer ausgeführt – als elastisches Deckelelement ausgebildet, das durch eine formschlüssige Verbindung am Grundkörper 3 festgelegt ist. Hierzu wird auf 2 Bezug genommen.
Dort ist zu erkennen, wie am Befestigungselement 6, also an der Halteklammer, zwei hakenförmige Bereiche 7 ausgebildet sind, die dazu bestimmt sind, in Vorsprünge 8 am Grundkörper 3 einzuhaken, um das Befestigungselement 6 am Grundkörper 3 festzulegen. Bevor das Befestigungselement 6 in dieser Weise am Grundkörper befestigt wird, wurden insbesondere die Umlenkabschnitte 5 montiert, so dass letztere durch das Befestigungselement 6 fest in ihrer Position gehalten werden.
Das Befestigungselement 6 hat – wie es am besten in 2 gesehen werden kann – zwei nach innen gerichtete Vorsprünge 9 und 10. Wie wiederum in 1 gesehen werden kann, umgreifen die beiden Vorsprünge 9 und 10 die beiden Umlenkabschnitte 5 axial, so dass das Befestigungselement 6 in Richtung der Längsachse L, also axial, am Grundkörper 3 festgelegt ist, wenn es sich in der montierten Position befindet.
Aus 3 geht hervor, dass der Grundkörper 3 mit einer ersten Ausnehmung 11 in Form einer Ausfräsung sowie mit einer zweiten Ausnehmung 12 in Form einer Ausfräsung versehen ist.
Die Ausnehmung 11 dient zum Bilden einer Klaue, die mit einer (nicht dargestellten) Schaltgabel zusammenwirken kann.
Die Ausnehmung 12 ist indes als Verdrehsicherung vorgesehen. In diese nutförmige Ausnehmung kann ein (nicht dargestellter) Bolzen eingreifen, der zum einen dann den Grundkörper 3 und somit die Spindelmutter 2 in Richtung der Längsachse L führt und der zum anderen eine Verdrehung der Spindelmutter 2 um die Längsachse L verhindert. Die Länge der Ausnehmung 12 definiert dann auch den maximalen Verschiebeweg der Spindelmutter 2 und stellt insofern einen Endanschlag dar.
In den 4a und 4b ist der Montageprozess des Befestigungselements 6 am Grundkörper 3 dargestellt.
Wie in 4a gesehen werden kann, wird das Befestigungselement 6 in der dargestellten Position am Grundkörper der Spindelmutter 2 angesetzt und dann mit einer Kraft F beaufschlagt. Diese hat zur Folge, dass sich das aus Federblech bestehende Befestigungselement 6 verformt und sich namentlich in Richtung d nach oben und unten aufweitet. Dies erlaubt das Eingreifen der hakenförmigen Bereiche 7 in die Vorsprünge 8 am Grundkörper 3.
Im montierten Zustand, wie er in 4b dargestellt ist, erzeugt dann das Befestigungselement 6 eine Kraft F‘ auf die Umlenkabschnitte 5, so dass diese fest in ihrer benötigten Position gehalten werden.
Die dauerhafte Erzeugung der genannten Kraft F‘ zu Halterung der Umlenkabschnitte 5 werden besonders gut sichergestellt, wenn das Befestigungselement 6 aus Federblech hergestellt ist.
Dabei kann in einem Arbeitsgang oder in einigen wenigen Arbeitsgängen durch einen Umform- und Stanzprozess in einfacher und kostengünstiger Weise die Form des Befestigungselement 6 (also der Halteklammer) hergestellt werden, wie sie besonders gut aus 2 ersichtlich ist.
Der vorgeschlagene Kugelgewindetrieb kommt beispielsweise als Aktuator in einem Zahnräderwechselgetriebe zum Einsatz. Damit können lineare Verstellbewegungen im Getriebe bewerkstelligt werden.
Bezugszeichenliste

1: Kugelgewindetrieb
2: Spindelmutter
3: Grundkörper
4: Gewindespindel
5: Umlenkabschnitt
6: Befestigungselement (Halteklammer)
7: hakenförmiger Bereich
8: Vorsprung am Grundkörper
9: Vorsprung
10: Vorsprung
11: erste Ausnehmung
12: zweite Ausnehmung
L: Richtung der Längsachse der Gewindespindel

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 10346079 A1 [0002]

Claims

Kugelgewindetrieb (1), der eine Spindelmutter (2) mit einem Grundkörper (3) und eine Gewindespindel (4) umfasst, wobei zwischen der Spindelmutter (2) und der Gewindespindel (4) mindestens eine aus Kugeln gebildete Kugelkette jeweils entlang eines endlosen Kugelkanals abwälzt, wobei der Kugelkanal abschnittsweise in einem radial außen liegenden Bereich der Spindelmutter (2) durch einen Umlenkabschnitt (5) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkabschnitt (5) durch ein Befestigungselement (6) am Grundkörper (3) der Spindelmutter (2) befestigt ist, wobei das Befestigungselement (6) als elastisches Deckelelement ausgebildet ist, das durch eine formschlüssige Verbindung am Grundkörper (3) festgelegt ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung durch hakenförmige Bereiche (7) des Befestigungselements (6) gebildet wird, die in Vorsprünge (8) am Grundkörper (3) der Spindelmutter (2) einhaken.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (8) kontinuierlich am Grundkörper (3) in Richtung der Längsachse (L) der Gewindespindel (4) verlaufen und am Grundkörper (3) angeformt sind.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) aus einem Strangpressprofil oder aus einem gezogenen Profil hergestellt ist, wobei durch den Strangpress- oder Ziehprozess die Vorsprünge (8) gebildet sind.
Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (6) aus Blech, insbesondere aus Federblech, besteht.
Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (6) die Form des Abschnitts eines Zylinders aufweist.
Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (6) zwecks Festlegung des Befestigungselements (6) am Grundkörper (3) in Richtung der Längsachse (L) der Gewindespindel (4) mindestens einen radial nach innen gerichteten Vorsprung (9, 10) aufweist.
Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (2) in einem radial außen liegenden Bereich mindestens eine erste Ausnehmung (11), insbesondere eine Einfräsung, aufweist, die zum Eingriff eines weiteren Bauteils, insbesondere einer Schaltgabel, ausgebildet ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (2) in einem weiteren radial außen liegenden Bereich mindestens eine zweite Ausnehmung (12), insbesondere eine Einfräsung, aufweist, die zum Eingriff eines weiteren Bauteils, insbesondere eines Bolzens zur Verdrehsicherung, ausgebildet ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausnehmung (11) und die zweite Ausnehmung (12) an gegenüberliegenden Seiten der Spindelmutter (2) angeordnet sind.