DE102017105732A1 - Ball screw nut for a ball screw and method of making a ball screw nut - Google Patents
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Abstract
Eine Kugelgewindemutter (2) für einen Kugelgewindetrieb ist aus zwei Einzelteilen (4,5) aufgebaut, wobei eine Trennebene (T) zwischen den Einzelteilen (4,5) in einer zur Mittelachse des Kugelgewindetriebs normalen, die Kugelgewindemutter (2) mittig schneidenden Ebene liegt und optional eine Schaltgabel (13) durch die beiden Einzelteile (4,5) gebildet ist.A ball screw nut (2) for a ball screw is constructed of two parts (4,5), wherein a parting plane (T) between the individual parts (4,5) in a normal to the central axis of the ball screw, the ball screw nut (2) centrally intersecting plane and optionally a shift fork (13) through the two individual parts (4,5) is formed.
Description
Die Erfindung betrifft ein für einen Kugelgewindetrieb geeignete Kugelgewindemutter sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kugelgewindemutter.The invention relates to a ball screw suitable for a ball screw nut and a method for producing such a ball screw nut.
Bei einem Gewindetrieb handelt es sich um ein Getriebe, welches eine Rotation in eine Linearbewegung umwandelt. Je nach Auslegung kann ein Gewindetrieb auch zur Umwandlung einer Linearbewegung in eine rotative Bewegung geeignet sein. Dies gilt besonders für reibungsarme Gewindetriebe, insbesondere Kugelgewindetriebe.A screw drive is a gear that converts rotation into linear motion. Depending on the design, a screw drive may also be suitable for converting a linear movement into a rotary movement. This is especially true for low-friction screw drives, especially ball screws.
Eine Mutter eines Gewindetriebs kann generell entweder einteilig oder mehrteilig aufgebaut sein. Verschiedene Bauformen mehrteilig aufgebauter Gewindemuttern für Kugelgewindetriebe, das heißt mehrteiliger Kugelgewindemuttern, sind zum Beispiel in den Dokumenten
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kugelgewindemutter gegenüber dem Stand der Technik insbesondere unter fertigungstechnischen Aspekten weiterzuentwickeln.The invention has for its object to further develop a ball screw nut over the prior art, especially under production engineering aspects.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine für einen Kugelgewindetrieb geeignete Kugelgewindemutter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kugelgewindemutter gemäß Anspruch 7. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt die Kugelgewindemutter, und umgekehrt.This object is achieved by a suitable ball screw for a ball screw nut with the features of
Die Kugelgewindemutter ist aus zwei Einzelteilen aufgebaut, wobei eine Trennebene zwischen den Einzelteilen in einer zur Mittelachse der Kugelgewindemutter und damit des gesamten Kugelgewindetriebs normalen, die Kugelgewindemutter mittig schneidenden Ebene liegt. Jedes der beiden Einzelteile, aus denen die Kugelgewindemutter aufgebaut ist, kann hierbei einstückig aufgebaut sein. Ebenso ist ein mehrstückiger Aufbau jedes der beiden Einzelteile möglich. In jedem Fall sind die beiden Einzelteile im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander gestaltet. Von der Spiegelsymmetrie weicht ein Gewindegang ab, welcher die gesamte Kugelgewindemutter durchzieht. Das Gewinde der Kugelgewindemutter sowie einer zugehörigen Gewindespindel kann entweder als eingängiges oder als mehrgängiges Gewinde gestaltet sein.The ball screw nut is made up of two individual parts, wherein a parting plane between the individual parts in a normal to the central axis of the ball screw nut and thus the entire ball screw, the ball screw nut center intersecting plane. Each of the two individual parts of which the ball screw nut is constructed, can be constructed in one piece. Likewise, a multi-piece construction of each of the two items is possible. In any case, the two items are designed essentially mirror-symmetrical to each other. From the mirror symmetry deviates a thread, which runs through the entire ball screw nut. The thread of the ball screw nut and an associated threaded spindle can be designed either as a single or multi-start thread.
Die Kugelgewindemutter ist in folgenden Schritten herstellbar:
- - Zwei jeweils rohrförmige Einzelteile mir einem zumindest vorbearbeiteten, optional bereits endbearbeiteten Gewindegangabschnitt werden bereitgestellt,
- - die Einzelteile werden derart relativ zueinander fixiert, dass sich die beiden Gewindegangabschnitte zu einem durchgehenden Gewindegang ergänzen,
- - die Einzelteile werden durch ein Fügeverfahren fest miteinander verbunden,
- - der Gewindegang wird, sofern nicht bereits im ersten Verfahrensschritt geschehen, endbearbeitet.
- - Two tubular individual parts with an at least pre-machined, optionally already finished thread section are provided,
- the individual parts are fixed relative to one another in such a way that the two thread sections complement each other to form a continuous thread,
- - The individual parts are firmly joined together by a joining process,
- - The thread is, unless already done in the first step, finished.
Bei der Kugelgewindemutter handelt es sich beispielsweise um eine Komponente eines Schaltaktuators für ein Schaltgetriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, in einem Kraftfahrzeug.The ball screw nut is, for example, a component of a shift actuator for a manual transmission, in particular a dual-clutch transmission, in a motor vehicle.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung beschreibt jedes Einzelteil der Kugelgewindemutter eine Hälfte einer Schaltgabel, die zur Verlagerung, insbesondere Verschiebung, eines Schaltelementes, beispielsweise eines Schaltfingers, in einem Getriebe vorgesehen ist. Statt einer Verschiebung eines Schaltelementes durch die Schaltgabel kann auch eine Verdrehung eines Schaltelementes durch die Schaltgabel oder ein komplexerer Bewegungsablauf vorgesehen sein. In allen Fällen handelt es sich bei der Kugelgewindemutter vorzugsweise um ein ausschließlich verschiebbares, verdrehgesichert geführtes Element eines Kugelgewindetriebs. Die Schaltgabel wird auch als Mitnehmer oder Schaltauge bezeichnet.According to an advantageous embodiment, each item of the ball screw nut describes one half of a shift fork, which is provided for the displacement, in particular displacement, of a switching element, such as a shift finger, in a transmission. Instead of a displacement of a switching element by the shift fork, a rotation of a switching element can be provided by the shift fork or a complex movement sequence. In all cases, the ball screw nut is preferably an exclusively displaceable, non-rotationally guided element of a ball screw drive. The shift fork is also referred to as a driver or derailleur hanger.
Sofern die Einzelteile der Kugelgewindemutter jeweils eine halbe Schaltgabel darstellen, kann eine solche halbe Schaltgabel entweder eine ebene Anlagefläche oder eine gekrümmte Anlagefläche, insbesondere konvex gekrümmte Anlagefläche, der Schaltgabel beschreiben. Durch eine gekrümmte Ausbildung der beiden Anlageflächen, das heißt der inneren Flanken der Schaltgabel, kann die Geometrie der Schaltgabel insbesondere auf die Form eines zu verschwenkenden Schaltelementes, insbesondere eines Mitnehmer-Fingers, abgestimmt werden. Hierbei kann der Mitnehmer-Finger eine im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen einfache Geometrie aufweisen. Die vergleichsweise komplexe, insbesondere sphärische Geometrie der Anlageflächen der Schaltgabel ermöglicht dennoch eine kardanische Anbindung des Schaltelementes an die Schaltgabel.If the individual parts of the ball screw nut each represent a half shift fork, such a half shift fork can describe either a flat contact surface or a curved contact surface, in particular convexly curved contact surface, the shift fork. By a curved design of the two contact surfaces, that is, the inner edges of the shift fork, the geometry of the shift fork can in particular be adapted to the shape of a switching element to be pivoted, in particular a driver finger. Here, the driver fingers may have a simple geometry compared to conventional constructions. The comparatively complex, in particular spherical geometry of the contact surfaces of the shift fork still allows a gimbal connection of the switching element to the shift fork.
Zusätzlich zur Schaltgabel kann durch die beiden zusammengesetzten Einzelteile eine der Schaltgabel diametral gegenüberliegende längliche, sich in Längsrichtung des Kugelgewindetriebs, das heißt in Richtung der Mittelachse der Kugelgewindemutter, erstreckende Tasche gebildet sein, welche beispielsweise als Verdrehsicherungskontur nutzbar ist. Ergänzend zur Verdrehsicherung sind die in Kugelgewindemutter vorzugsweise die Funktionen Endanschlag und/oder Kugelumlenkung, das heißt Kugelrückführung, integriert.In addition to the shift fork can be formed by the two composite items one of the shift fork diametrically opposed elongated, in the longitudinal direction of the ball screw, that is in the direction of the central axis of the ball screw nut, extending pocket, which is available, for example as Verdrehsicherungskontur. In addition to the anti-rotation in ball screw nut preferably the functions of end stop and / or ball deflection, ie ball return integrated.
Sofern die Kugelgewindemutter als Gewindemutter mit Kugelrückführung gestaltet ist, weist vorzugsweise jedes der beiden Einzelteile zwei zum Einsetzen eines Umlenkstücks vorgesehene Aufnahmen auf. Die mittels der insgesamt vier Umlenkstücke realisierten Kugelumlenkungen sind hierbei als Einzelumlenkungen gestaltet. Dies bedeutet, dass jede Kugel am Ende einer einzigen Windung, die sie durchläuft, wieder zurückgeführt wird. Die zurückgeführte Kugel muss somit nicht über andere Kugeln hinweg geleitet werden, womit die Kugelgewindemutter trotz Kugelrückführung in radialer Richtung sehr raumsparend aufgebaut ist. Eine Überleitung von Kugeln zwischen den beiden Einzelteilen findet in dieser Ausgestaltung nicht statt.If the ball screw nut is designed as a threaded nut with ball return, preferably, each of the two items on two provided for inserting a deflector recordings. The realized by means of four deflectors ball deflections are designed here as individual deflections. This means that each ball is returned at the end of a single turn that passes through it. The returned ball must therefore not be passed over other balls, whereby the ball screw nut is constructed despite ball return in the radial direction very space-saving. A transfer of balls between the two items does not take place in this embodiment.
Durch das genau definierte Positionieren der beiden Einzelteile vor dem Fügen ist eine genaue Spieleinstellung des Kugelgewindetriebs möglich. Insbesondere ist eine spielfreie Einstellung des Kugelgewindetriebs möglich. Die Einstellung des Spiels kann hierbei durch Verdrehung der beiden Einzelteile relativ zueinander oder durch Variation der axialen Positionierung der Einzelteile erfolgen. Von Vorteil ist hierbei die Verwendung einer Spindelschablone bei der Montage. Im Zuge der Spieleinstellung können die beiden Einzelteile relativ zueinander entweder verschoben oder verdreht werden. Das Fügen selbst kann beispielsweise durch Schweißen, Kleben oder Löten erfolgen. Ebenso können die beiden Einzelteile durch Verformungen, beispielsweise in Form von Prägepunkten, miteinander verbunden werden. Die Verwendung zusätzlicher Befestigungselemente, etwa Schrauben, Stifte oder Niete, zur Herstellung einer dauerhaft festen Verbindung zwischen den Einzelteilen ist in bevorzugter Ausgestaltung nicht vorgesehen.Due to the well-defined positioning of the two parts before joining a precise clearance adjustment of the ball screw is possible. In particular, a backlash-free adjustment of the ball screw is possible. The adjustment of the game can be done by rotation of the two items relative to each other or by varying the axial positioning of the items. The advantage here is the use of a spindle template during assembly. In the course of the game setting, the two items can be either moved or rotated relative to each other. The joining itself can be done for example by welding, gluing or soldering. Likewise, the two individual parts by deformations, for example in the form of embossing points, are interconnected. The use of additional fasteners, such as screws, pins or rivets, for producing a permanently fixed connection between the individual parts is not provided in a preferred embodiment.
Die beiden Einzelteile der Kugelgewindemutter sind beispielsweise aus Stahl, insbesondere Wälzlagerstahl, herstellbar und in an sich bekannter Weise spanend bearbeitbar. Als mögliche Fertigungsverfahren zur Herstellung der Einzelteile der Kugelgewindemutter sind neben Fließpressen auch Gießen, Feinschmieden und Sintern zu nennen. Im Fall von urformenden Verfahren ist eine axiale Werkzeugentformung möglich, wobei Trennebenen im Fall von durch die Einzelteile gebildeten Schaltgabelhälften jeweils durch einen der beiden Gabelarme, das heißt durch eine Mitnehmerflanke, gelegt ist.The two individual parts of the ball screw nut are for example made of steel, in particular bearing steel, produced and machinable in a conventional manner. As a possible manufacturing method for producing the individual parts of the ball screw nut extrusion, casting, fine forging and sintering are mentioned in addition to extrusion. In the case of original forming methods, axial tool removal is possible, separating planes, in the case of shift fork halves formed by the individual parts, being respectively laid by one of the two fork arms, that is to say by a driver flank.
Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass verschiedene Funktionsflächen einer Kugelgewindemutter einschließlich Kugellaufbahnen, Verdrehsicherungs- und Anschlagkonturen bereits an im Wesentlichen gleichen Einzelteilen vorgefertigt und erst im Anschluss die Einzelteile miteinander verbunden werden.The advantage of the invention lies in the fact that different functional surfaces of a ball screw nut including ball raceways, anti-rotation and stop contours already prefabricated to substantially the same items and only after the items are connected together.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
-
1 einen Kugelgewindetrieb mit mehrteiliger Kugelgewindemutter, -
2 die Anordnung nach1 in Explosionsdarstellung, -
3 und4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kugelgewindetriebs in Darstellungen analog1 und2 , -
5 in grobschematisierter Darstellung die Verwendung einer Spindelschablone bei der Herstellung der Kugelgewindemutter nach3 .
-
1 a ball screw with multipart ball screw nut, -
2 the arrangement after1 in exploded view, -
3 and4 a second embodiment of a ball screw in representations analog1 and2 . -
5 in a grossschematisierter representation the use of a spindle template in the manufacture of the ball screw nut after3 ,
Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf beide Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Unless otherwise indicated, the following explanations refer to both embodiments. Corresponding or basically equivalent parts are indicated in all figures with the same reference numerals.
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen
Die Kugelgewindemutter
Ein Gewindegang
Innerhalb jeder Kugelreihe
Die Überleitung der Kugeln
Die beiden Einzelteile
Beim Betrieb des Kugelgewindetriebs
Beim Zusammenbau der Einzelteile
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- KugelgewindetriebBall Screw
- 22
- KugelgewindemutterBall screw nut
- 33
- Gewindespindelscrew
- 44
- Einzelteildetail
- 55
- Einzelteildetail
- 66
- Gewindegangthread
- 77
- Gewindegangthread
- 88th
- KugelBullet
- 99
- Kugelreiheball row
- 1010
- ÜberleitungsabschnittReconciliation section
- 1111
- LastabschnittLast section
- 1212
- Aufnahmeadmission
- 1313
- Schaltgabelshift fork
- 1414
- Anlageflächecontact surface
- 1515
- Anlageflächecontact surface
- 1616
- Taschebag
- 1717
- Bogenbow
- 1818
- Schablone template
- TT
- Trennebeneparting plane
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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