DE102016214964B3

DE102016214964B3 - Wälzkörpergewindetrieb mit dreiteiligem Umlenkelement

Info

Publication number: DE102016214964B3
Application number: DE102016214964.4A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Arnold; Michael Scholz; Tobias May
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2036-08-12
Also published as: CN107725707A; CN107725707B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzkörpergewindetrieb mit einer sich entlang einer Längsachse erstreckenden Spindel und einer Mutter, welche die Spindel umgibt, wobei wenigstens einem Gewindekanal jeweils zwei gesonderte Umlenkelemente (40) mit jeweils einem gebogenen Umlenkkanal (41) zugeordnet sind, wobei die beiden einander zugeordneten Umlenkkanäle (41) über einen Rücklaufkanal, der im Grundkörper verläuft, derart miteinander verbunden sind, dass sich ein endloser Umlaufkanal ergibt, wobei in dem Umlaufkanal eine Reihe von Wälzkörpern aufgenommen sind. Erfindungsgemäß sind die Umlenkelemente (40) jeweils aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Teilelement (50; 60; 70) zusammengesetzt, wobei die Abhebenase (52) ausschließlich am ersten Teilelement (50) angeordnet ist, wobei das erste Teilelement (50) zwischen dem zweiten und dem dritten Teilelement (60; 70) gehalten ist, wobei das zweite und das dritte Teilelement (60; 70) in der Umlenkausnehmung gehalten sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzkörpergewindetrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus DE 100 12 810 A1 ist ein Wälzkörpergewindetrieb mit einem zweiteiligen Umlenkelement bekannt, welches radial zur Längsachse montierbar ist.
Aus der DE 100 11 383 B4 ist ein zweiteiliges Umlenkelement bekannt. Aus der DE 102 42 297 A1 ist ein Umlenkelement mit einem Filmscharnier bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das erste Teilelement spielfrei im verbleibenden Umlenkelement aufgenommen werden kann. Darüber hinaus kann das aus der US 5 664 459 bekannte Umlenkelement unverändert als erstes Teilelement eingesetzt werden, so dass es in großen Stückzahlen besonders kostengünstig herstellbar ist.
Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass die Umlenkelemente jeweils aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Teilelement zusammengesetzt sind, wobei die Abhebenase ausschließlich am ersten Teilelement angeordnet ist, wobei das erste Teilelement zwischen dem zweiten und dem dritten Teilelement gehalten ist, wobei das zweite und das dritte Teilelement in der Umlenkausnehmung gehalten sind. Die Wälzkörper sind vorzugsweise Kugeln. Der Rücklaufkanal erstreckt sich vorzugsweise parallel zur Längsachse.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
Es kann vorgesehen sein, dass das zweite Teilelement einen biegeelastischen Arm aufweist, welcher derart unter Vorspannung an der zugeordneten Umlenkausnehmung anliegt, dass das erste Teilelement durch eine entsprechende Vorspannkraft zwischen dem zweiten und dem dritten Teilelement geklemmt ist. Hierdurch wird eine vollkommen spielfreie Halterung des ersten Teilelements erreicht. Der genannte Arm ist vorzugsweise einstückig mit dem verbleibenden zweiten Teilelement ausgebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass der Arm einen Rastvorsprung aufweist, welcher in eine zugeordnete Rastausnehmung eingreift, welche in die Umlenkausnehmung einmündet. Hierdurch wird das Umlenkelement formschlüssig in der zugeordneten Umlenkausnehmung gehalten. Der Rastvorsprung ist vorzugsweise einstückig mit dem Arm ausgebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass die Rastausnehmungen in einer Flucht mit dem Rücklaufkanal angeordnet sind. Die Rastausnehmungen sind damit besonders einfach herstellbar. Die Rastausnehmungen und der Rücklaufkanal sind vorzugsweise als eine gemeinsame kreiszylindrische Bohrung ausgebildet, welche den gesamten Grundkörper durchsetzt. Der Rastvorsprung ist vorzugsweise kreiszylindrisch ausgebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass das zweite und das dritte Teilelement über ein Filmscharnier derart einstückig miteinander verbunden sind, dass sie bezüglich dem Filmscharnier schwenkbar zueinander sind, so lange sie nicht in der Umlenkausnehmung montiert sind. Das zweite und das dritte Teilelement können damit kostengünstig in einem Spritzgussvorgang hergestellt werden. Durch deren Schwenkbeweglichkeit ist es dennoch möglich, das erste Teilelement zwischen dem zweiten und dem dritten Teileelement einzubauen. Hierfür wird das erste Teilelement im aufgeklappten Zustand in die Halteausnehmung des dritten Teilelements eingesetzt, wobei das Umlenkelement anschließend zugeklappt wird. Weiter wird durch das Filmscharnier die Ausrichtung des zweiten zum dritten Teilelement verbessert. Es ist auch denkbar, dass das zweite und das dritte Teilelement gesondert voneinander ausgebildet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass das erste Teilelement gesondert vom zweiten und vom dritten Teilelement ausgebildet ist. Wie bereits angesprochen, soll als erstes Teilelement ein Umlenkelement Verwendung finden, das bereits für einen anderen Wälzkörpergewindetrieb in großer Stückzahl hergestellt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das erste Teilelement eine gebogen verlaufende Nut aufweist, welche den zugeordneten Umlenkanal abschnittsweise begrenzt, wobei die zugeordnete Abhebenase an einem Ende der genannten Nut angeordnet ist. Das erste Teilelement ist damit kostengünstig in einem zweiteiligen Spritzgusswerkzeug herstellbar.
Es kann vorgesehen sein, dass der Umlenkkanal ausschließlich durch die zugeordnete gebogene Nut und das zugeordnete dritte Teilelement begrenzt wird. Die Abmessungstoleranzen des zweiten Teilelements wirken sich damit nicht auf die Abmessungen des gebogenen Umlenkkanals aus.
Es kann vorgesehen sein, dass das dritte Teilelement eine Halteausnehmung aufweist, in welcher das erste Teilelement versenkt aufgenommen ist. Das erste Teilelement weist vorzugsweise keine derartige Halteausnehmung auf. Die Halteausnehmung ist vorzugsweise spielfrei an die Außenform des ersten Teilelements angepasst.
Es kann vorgesehen sein, dass die Halteausnehmung vom zweiten Teilelement überdeckt wird. Das zweite Teilelement weist hierfür vorzugsweise eine ebene Anlagefläche auf, welche an einer ebenen Gegenfläche am ersten Teilelement anliegt.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Wälzkörpergewindetriebs;
2 eine perspektivische Ansicht eines Umlenkelements des Wälzkörpergewindetriebs nach 1;
3 eine perspektivische Ansicht des ersten Teilelements; und
4 eine perspektivische Ansicht des zweiten und des dritten Teilelements im aufgeklappten Zustand.
1 zeigt einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Wälzkörpergewindetriebs, wobei die Längsachse 11 in der Schnittebene angeordnet ist. Der Wälzkörpergewindetrieb umfasst eine Spindel 20 und eine Mutter 30, welche die Spindel 20 umgibt. Der Übersichtlichkeit halber ist die Spindel 20 in 1 neben der Mutter 30 dargestellt. Die Außenumfangsfläche 21 der Spindel 20 ist im Wesentlichen kreiszylindrisch bezüglich der Längsachse 11 ausgebildet. An der Außenumfangsfläche 21 ist eine bezüglich der Längsachse 11 schraubenförmig verlaufende Spindelnut 22 angeordnet, deren Querschnittsprofil an kugelförmige Wälzkörper 14 angepasst ist. Der Übersichtlichkeit halber ist in 1 nur ein einziger Wälzkörper 14 dargestellt, wobei tatsächlich nahezu der gesamte Umlaufkanal 13 mit Wälzkörpern 14 gefüllt ist. Die Spindel 20 besteht aus Stahl, wobei sie zumindest im Bereich der Spindelnut 22 gehärtet ist.
Die Mutter 30 umfasst einen Grundkörper 31, der aus Stahl besteht, wobei er zumindest im Bereich der Mutternut 33 gehärtet ist. Die Innenumfangsfläche 32 der Mutter 30 ist im Wesentlichen kreiszylindrisch bezüglich der Längsachse 11 ausgebildet. Die dortige Mutternut 33 ist schraubenförmig bezüglich der Längsachse 11 ausgebildet, wobei sie die gleiche Steigung wie die Spindelnut 22 aufweist. Die Wälzkörper 14 greifen sowohl in die Spindelnut 22 als auch in die Mutternut 33 ein, so dass die Mutternut 33 zusammen mit der Spindelnut 22 einen schraubenförmigen Gewindekanal 12 bildet.
In der Mutter 30 sind vorliegend zwei identische Umlenkelemente 40 aufgenommen. Die Umlenkelemente 40 greifen jeweils mit einer Abhebenase 52 in die Spindelnut 42 eine, wobei sie einen gebogenen Umlenkkanal 41 aufweisen, welcher den Gewindekanal 33 mit dem Rücklaufkanal 34 verbindet. Der Rücklaufkanal 34 ist in Form einer kreiszylindrischen Bohrung im Grundkörper 31 ausgebildet, welche parallel zur Längsachse 11 angeordnet ist. Die genannte Bohrung durchsetzt den Grundkörper 31 über seine gesamte Länge, wobei sie die Umlenkausnehmungen 35, in welchen die Umlenkelemente 40 aufgenommen sind, schneidet. Zwischen den Umlenkelementen 40 bildet die genannte Bohrung den Rücklaufkanal 34, wobei sie im Übrigen zwei Rastausnehmungen 36 bildet, die fluchtend zum Rücklaufkanal 34 angeordnet sind. Die Umlenkelemente 40 sind jeweils mit einem biegeelastischen Arm 61 versehen. An diesem ist jeweils ein kreiszylindrischer Rastvorsprung 62 angeordnet, welcher in eine zugeordnete Rastausnehmung 36 eingreift.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Umlenkelements 40 des Wälzkörpergewindetriebs nach 1. Die Außenform der Umlenkelements 40 ist langlochartig ausgebildet, so dass die Umlenkausnehmungen (Nr. 35 in 1) in Form eines Langlochs ausgebildet werden kann, welches einfach mit einem Schaftfräser herstellbar ist. Das Umlenkelement 40 ist über seinen gesamten Umfang mit einem Absatz 43 versehen, wobei die Umlenkausnehmung einen entsprechenden Absatz aufweist. Hierdurch wird das Umlenkelement quer zur Längsachse so ausgerichtet, dass der gebogene Umlenkkanal im Wesentlichen absatzfrei in den Rücklaufkanal übergeht. Das Umlenkelement 40 wird dabei von radial außen in die zugeordnete Umlenkausnehmung eingeführt.
Weiter ist an der Außenseite des Umlenkelements 40 der bereits angesprochene biegeelastische Arm 61 mit dem Rastvorsprung 62 vorgesehen. Zwischen dem biegeelastischen Arm 61 und dem verbleibenden Umlenkelement ist ein Freiraum 65 vorgesehen, dessen Breite so groß ausgelegt ist, dass der Arm 61 die zum Einrasten des Rastvorsprungs 62 erforderliche Verbiegung ausführen kann.
Das Umlenkelement 40 ist aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Teilelement 50; 60; 70 zusammengesetzt. Das zweite und das dritte Teilelement 60; 70 sind über ein, vereinfacht als Strichlinie dargestelltes, Filmscharnier 42 einstückig miteinander verbunden, so dass sich die in 4 dargestellte Baugruppe ergibt. Das erste Teilelement 50 ist entsprechend der 3 als gesondertes Bauteil ausgebildet, wobei es zwischen dem zweiten und dem dritten Teilelement 60; 70 aufgenommen ist. Die Federkraft des Arms 61 klemmt das erste Teilelement 50 zwischen dem zweiten und dem dritten Teilelement 60; 70, so dass das erste Teilelement 50 im Wesentlichen spielfrei gehalten ist. Der biegeelastische Arm 61 ist am zweiten Teilelement 60 angeordnet. Die Abhebenase 52 ist am ersten Teilelement 50 angeordnet. Weiter ist auf die Nut 74 am dritten Teilelement 70 hinzuweisen, welche die Mutternut (Nr. 33 in 1) fluchtend fortsetzt. Der erste Bodenabschnitt 44 ist fluchtend zur Innenumfangsfläche der Mutter angeordnet. Die beiden zweiten Bodenabschnitte 45 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei sie am Grund der zugeordneten Umlenkausnehmung aufliegen.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des ersten Teilelements 50. Das erste Teilelement 50 ist als gesondertes Bauteil ausgeführt, welches aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid, im Spritzgussverfahren hergestellt ist. Ein entsprechendes erstes Teilelement ist aus der US 5664459 bekannt, wobei es dort unmittelbar von der Stirnseite her im Grundkörper der Mutter montiert wird. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass dieses bereits in großen Stückzahlen hergestellte erste Teilelement 50 identisch verwendet werden kann, wobei es nunmehr radial zur Längsachse montierbar ist. Das erste Teilelement 50 ist so ausgelegt, dass es mit einer kostengünstigen zweiteiligen Spritzgussform herstellbar ist.
Das erste Teilelement 50 hat eine gebogen verlaufende Nut 51, deren Querschnittsform an die kugelförmigen Wälzkörper angepasst ist und welche den gebogenen Umlenkkanal 41 abschnittsweise begrenzt. Die genannte Querschnittsform ist über die gesamte Länge der gebogenen Nut 51 konstant ausgebildet. An einem Ende der gebogenen Nut 51 ist die Abhebenase 52 angeordnet, wobei am gegenüberliegenden Ende der gebogenen Nut 51 ein erster Ausrichtvorsprung 53 am ersten Teilelement 50 angeordnet ist. Die Außenform des ersten Ausrichtvorsprungs 53 ist kreiszylindrisch ausgebildet, wobei sie exzentrisch zur Mittelpunktsbahn der Wälzkörper angeordnet ist. Der erste Ausrichtvorsprung 53 greift in die angepasste erste Ausrichtausnehmung (Nr. 72 in 4) am dritten Teilelement ein.
In Richtung der Längsachse gegenüberliegend zum ersten Ausrichtvorsprung 53 ist ein zweiter Ausrichtvorsprung 54 am ersten Teilelement 50 angeordnet. Dieser greift in eine angepasste zweite Ausrichtausnehmung (Nr. 63 in 4) am zweiten Teilelement 60 ein. Die Außenform des zweiten Ausrichtvorsprungs 54 weicht erheblich von einer Kreiszylinderform ab, so dass der zweite Ausrichtvorsprung auch die Drehlage des ersten Teilelements 50 festlegt.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht des zweiten und des dritten Teilelements 60; 70 im aufgeklappten Zustand. Das erste und das zweite Teilelement 60; 70 sind über ein biegeelastisches Filmscharnier 42 einstückig miteinander verbunden. Die entsprechende Schwenkachse ist senkrecht zu den zweiten Bodenabschnitten 45 am Außenrand des Umlenkelements angeordnet. Auf der dem Filmscharnier 42 gegenüberliegenden Seite ist das dritte Teilelement 70 mit einem kreiszylindrischen dritten Ausrichtvorsprung 73 versehen. Dieser greift formschlüssig in eine angepasste dritte Ausrichtausnehmung 64 am zweiten Teilelement 60 ein, wenn sich das erste und das zweite Teilelement 50; 60 im zusammengeklappten Zustand befinden.
Das dritte Teilelement 70 ist mit einer Halteausnehmung 71 versehen, welche an die Außenform des ersten Teilelements angepasst ist. Im Bereich der Halteausnehmung 71 wurde die Breite des dritten Teilelements 70 so weit vergrößert, dass die Halteausnehmung 71 vollständig im dritten Teilelement 70 angeordnet ist. Die Breite des zweiten Teilelements 60 wurde entsprechend verringert, so dass dort ausschließlich eine ebene Anlagefläche 66 vorhanden ist, welche die Halteausnehmung 71 überdeckt. Im Bereich des Filmscharniers 42 und des dritten Ausrichtvorsprungs 73 sind das zweite und das dritte Teilelement 60; 70 gleich breit ausgebildet.
Die bereits angesprochene zweite Ausrichtausnehmung 63 ist im Bereich der Anlagefläche 66 am zweiten Teilelement 60 angeordnet. Die kreisrunde erste Ausrichtausnehmung 72 durchsetzt das dritte Teilelement 70 am Grund der Halteausnehmung 71. Die Ausnehmungen 46 dienen der Materialeinsparung und der verzugsarmen Herstellung des zweiten und des dritten Teilelements 60; 70.
Bezugszeichenliste

11: Längsachse
12: Gewindekanal
13: endloser Umlaufkanal
14: Wälzkörper
20: Spindel
21: Außenumfangsfläche der Spindel
22: Spindelnut
30: Mutter
31: Grundkörper
32: Innenumfangsfläche der Mutter
33: Mutternut
34: Rücklaufkanal
35: Umlenkausnehmung
36: Rastausnehmung
40: Umlenkelement
41: Umlenkkanal
42: Filmscharnier
43: Absatz
44: erster Bodenabschnitt
45: zweiter Bodenabschnitt
46: Ausnehmung
50: erstes Teilelement
51: gebogene Nut
52: Abhebenase
53: erster Ausrichtvorsprung
54: zweiter Ausrichtvorsprung
60: zweites Teilelement
61: biegeelastischer Arm
62: Rastvorsprung
63: zweite Ausrichtausnehmung
64: dritte Ausrichtausnehmung
65: Freiraum
66: Anlagefläche
70: drittes Teilelement
71: Halteausnehmung
72: erste Ausrichtausnehmung
73: dritter Ausrichtvorsprung
74: Nut

Claims

Wälzkörpergewindetrieb mit einer sich entlang einer Längsachse (11) erstreckenden Spindel (20) und einer Mutter (30), welche die Spindel (20) umgibt, wobei zwischen einer Außenumfangsfläche (21) der Spindel (20) und einer Innenumfangsfläche (32) der Mutter (30) wenigstens ein bezüglich der Längsachse (11) schraubenförmig verlaufender Gewindekanal (12) vorgesehen ist, wobei dem wenigstens einen Gewindekanal (12) jeweils zwei gesonderte Umlenkelemente (40) zugeordnet sind, welche jeweils in einer zugeordneten Umlenkausnehmung (35) in einem Grundkörper (31) der Mutter (30) aufgenommen sind, wobei die Umlenkelemente (40) jeweils einen gebogenen Umlenkkanal (41) begrenzen, der an einem Ende mit einer Abhebenase (52) versehen ist, welche in einen zugeordneten Gewindekanal (12) eingreift, wobei die beiden einander zugeordneten Umlenkkanäle (41) über einen Rücklaufkanal (34), der im Grundkörper (31) verläuft, derart miteinander verbunden sind, dass sich ein endloser Umlaufkanal (13) ergibt, wobei in dem Umlaufkanal (13) eine Reihe von Wälzkörpern (14) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkelemente (40) jeweils aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Teilelement (50; 60; 70) zusammengesetzt sind, wobei die Abhebenase (52) ausschließlich am ersten Teilelement (50) angeordnet ist, wobei das erste Teilelement (50) zwischen dem zweiten und dem dritten Teilelement (60; 70) gehalten ist, wobei das zweite und das dritte Teilelement (60; 70) in der Umlenkausnehmung (35) gehalten sind.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 1, wobei das zweite Teilelement (60) einen biegeelastischen Arm (61) aufweist, welcher derart unter Vorspannung an der zugeordneten Umlenkausnehmung (35) anliegt, dass das erste Teilelement (50) durch eine entsprechende Vorspannkraft zwischen dem zweiten und dem dritten Teilelement (60; 70) geklemmt ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 2, wobei der Arm (61) einen Rastvorsprung (62) aufweist, welcher in eine zugeordnete Rastausnehmung (36) eingreift, welche in die Umlenkausnehmung (35) einmündet.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 3, wobei die Rastausnehmung (36) in einer Flucht mit dem Rücklaufkanal (34) angeordnet ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zweite und das dritte Teilelement (60; 70) über ein Filmscharnier (42) derart einstückig miteinander verbunden sind, dass sie bezüglich des Filmscharniers (42) schwenkbar zueinander sind, so lange sie nicht in der Umlenkausnehmung (35) montiert sind.
Wälzkörpergewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Teilelement (50) gesondert vom zweiten und vom dritten Teilelement (60; 70) ausgebildet ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Teilelement (50) eine gebogen verlaufende Nut (51) aufweist, welche den zugeordneten Umlenkanal (41) abschnittsweise begrenzt, wobei die zugeordnete Abhebenase (52) an einem Ende der genannten Nut (51) angeordnet ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 7, wobei der Umlenkkanal (41) ausschließlich durch die zugeordnete gebogene Nut (51) und das zugeordnete dritte Teilelement (70) begrenzt wird.
Wälzkörpergewindetrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das dritte Teilelement (70) eine Halteausnehmung (71) aufweist, in welcher das erste Teilelement (50) versenkt aufgenommen ist.
Wälzkörpergewindetrieb nach Anspruch 9, wobei die Halteausnehmung (71) vom zweiten Teilelement (60) überdeckt wird.