DE102017105733A1 - Spindle nut for a ball screw and method for producing a spindle nut - Google Patents
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Abstract
Eine Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb ist mehrteilig aus einem Sinterteil (6) und mindestens einem Metallteil (5) aufgebaut, wobei durch das Metallteil (5) eine Wälzkörperlaufbahn (7) gebildet und das Sinterteil (6) das Metallteils (5) abstützt. Das Metallteil (5) ist als Hülse ausgebildet, wobei am Innenumfang der Hülse (5) mehrere Windungen mindestens eines Gewindegangs ausgebildet sind und der Außenumfang der Spindelmutter durch das Sinterteil (6) gebildet ist.A spindle nut for a ball screw is constructed in several parts from a sintered part (6) and at least one metal part (5), wherein through the metal part (5) formed a Wälzkörperlaufbahn (7) and the sintered part (6) the metal part (5). The metal part (5) is designed as a sleeve, wherein a plurality of turns of at least one thread are formed on the inner circumference of the sleeve (5) and the outer circumference of the spindle nut is formed by the sintered part (6).
Description
Die Erfindung betrifft eine mehrteilig aufgebaute, für einen Kugelgewindetrieb geeignete Spindelmutter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Spindelmutter.The invention relates to a multi-part constructed, suitable for a ball screw spindle nut according to the preamble of
Ein Kugelgewindetrieb mit einer gattungsgemäßen Spindelmutter ist beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unter anderem unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten weiterentwickelte Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb anzugeben, welche sich durch eine hervorragende Dauerhaltbarkeit sowie ein besonders günstiges Verhältnis zwischen beanspruchtem Bauraum und übertragbaren Kräften und Momenten auszeichnet.The invention has for its object to provide an inter alia further developed manufacturing aspects of the spindle nut for a ball screw, which is characterized by excellent durability and a particularly favorable ratio between claimed space and transferable forces and moments.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Spindelmutter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Spindelmutter gemäß Anspruch 8.This object is achieved by a spindle nut with the features of
Die Spindelmutter ist in an sich bekannter Grundkonzeption mehrteilig aufgebaut. Zusätzlich zu einem Sinterteil weist die Spindelmutter mindestens ein Metallteil, insbesondere Blechteil, auf, durch welches eine Wälzkörperlaufbahn gebildet ist, wobei das Sinterteil das Metallteil nach außen abstützt. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Metallteil um eine Hülse, an deren Innenumfang mehrere Windungen mindestens eines Gewindegangs ausgebildet sind, während die Mantelfläche der Spindelmutter unmittelbar durch das Sinterteil gebildet ist.The spindle nut is constructed in several parts in known basic design. In addition to a sintered part, the spindle nut has at least one metal part, in particular sheet metal part, through which a rolling body raceway is formed, wherein the sintered part supports the metal part to the outside. According to the invention, the metal part is a sleeve, on the inner periphery of which a plurality of turns of at least one thread are formed, while the outer surface of the spindle nut is formed directly by the sintered part.
Im Unterschied zum Stand der Technik ist das Sinterteil somit nicht durch ein weiteres Bauteil, etwa eine Hülse, wie sie im Fall der
Die Bezeichnung „Sinterteil“ umfasst neben durch herkömmliche Sinterprozesse hergestellten Metallteilen auch als MIM (Metal Injection Moulding) - Teile gefertigte Teile. In diesem Zusammenhang wird beispielhaft auf die Dokumente
In bevorzugter Ausgestaltung weist die Spindelmutter ein einziges Sinterteil auf, welches sich über die gesamte Länge der Spindelmutter erstreckt, wobei die Hülse an beiden Stirnseiten jeweils einen nicht über das Sinterteil hinausragenden, die Hülse gegenüber dem Sinterteil in Axialrichtung sichernden Flansch aufweist. Dies bedeutet, dass nicht nur die Mantelfläche der Spindelmutter, sondern auch Stirnflächen der Spindelmutter unmittelbar durch das Sinterteil gebildet sind. Zusätzlich zu diesen Flächen können beliebige Funktionsflächen, auf welche beispielhaft noch eingegangen werden wird, insbesondere Mitnehmer, Anschlags- und Verdrehsicherungskonturen, unmittelbar durch das Sinterteil gebildet, das heißt durch die Geometrie eines Sinterwerkzeugs vorgegeben, sein.In a preferred embodiment, the spindle nut has a single sintered part, which extends over the entire length of the spindle nut, the sleeve having on both end faces in each case a not projecting beyond the sintered part, the sleeve relative to the sintered part in the axial direction securing flange. This means that not only the lateral surface of the spindle nut, but also end faces of the spindle nut are formed directly by the sintered part. In addition to these surfaces, any functional surfaces which will be discussed by way of example, in particular drivers, abutment stops and anti-rotation contours, are formed directly by the sintered part, that is to say given by the geometry of a sintering tool.
Im Unterschied zum Sinterteil weist die Hülse in bevorzugter Ausgestaltung eine vergleichsweise geringe Anzahl an Funktionsflächen auf. Hierunter fällt in jedem Fall die Wälzkörperlaufbahn für die Kugeln des Kugelgewindetriebs. Die Hülse ist vorzugsweise aus einem härtbaren Material gefertigt, welches für die Erzeugung der Wälzkörperlaufbahn, das heißt des Kugelgewindeprofils, mit ausreichender Härte und Wälzfestigkeit geeignet ist. Zwischen der Hülse und dem Sinterteil sind sowohl Kräfte in Axialrichtung als auch Kräfte in Umfangsrichtung zu übertragen. Ebenso ist die Spindelmutter beim Betrieb des Kugelgewindetriebs in zahlreichen Anwendungsfällen Kippbelastungen ausgesetzt, welche zwischen der Hülse und dem Sinterteil zu übertragen sind. Dies kann durch Formschluss und/oder Kraftschluss zwischen der Hülse und dem Sinterteil erfolgen. Zusätzliche Elemente, etwa in Form von Nieten, Verschraubungen oder verformbaren Ringen, zur Fixierung des Sinterteils relativ zur Hülse sind dagegen in bevorzugter Ausgestaltung nicht vorgesehen.In contrast to the sintered part, the sleeve in a preferred embodiment has a comparatively small number of functional surfaces. This includes in any case the rolling element track for the balls of the ball screw. The sleeve is preferably made of a curable material, which is suitable for the generation of the rolling body raceway, that is, the ball screw profile, with sufficient hardness and rolling resistance. Both forces in the axial direction and forces in the circumferential direction are to be transmitted between the sleeve and the sintered part. Similarly, the spindle nut is exposed during operation of the ball screw in many applications tilt loads, which are to be transferred between the sleeve and the sintered part. This can be done by positive locking and / or frictional connection between the sleeve and the sintered part. Additional elements, such as in the form of rivets, screws or deformable rings, for fixing the sintered part relative to the sleeve, however, are not provided in a preferred embodiment.
Insbesondere in Anwendungsfällen, in denen ein geringer Hub des Kugelgewindetriebs ausreichend ist, kann die Spindelmutter als Komponente eines Kugelgewindetriebs ohne Wälzkörperrückführung gestaltet sein. Ansonsten ist es von Vorteil, eine Kugelrückführung in die Spindelmutter zu integrieren. Gemäß einer möglichen Ausgestaltung weist die Spindelmutter mehrere Einzelumlenkungen auf, wobei zwei Paare an einander schräg gegenüberliegenden Umlenkbereichen existieren. Die einander schräg gegenüberliegende Anordnung von Umlenkbereichen bedeutet, dass eine die beiden Umlenkbereiche jeweils mittig schneidende Gerade die Mittelachse der Spindelmutter in einem von 90 Grad abweichenden Winkel, beispielsweise in einem Winkel von mindestens 60 Grad und weniger als 75 Grad, schneidet.In particular, in applications where a small stroke of the ball screw is sufficient, the spindle nut can be designed as a component of a ball screw without Wälzkörperrückführung. Otherwise, it is advantageous to integrate a ball return into the spindle nut. According to one possible embodiment, the spindle nut has a plurality of individual deflections, with two pairs existing at obliquely opposite deflection regions. The obliquely opposite arrangement of deflecting means that the two deflecting each center cutting straight line the central axis of the spindle nut in a deviating from 90 degrees angle, for example at an angle of at least 60 degrees and less than 75 degrees, intersects.
Die Umlenkung der Kugeln innerhalb der Spindelmutter erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Umlenkbauteilen, welche in Aufnahmebereiche der Spindelmutter eingesetzt sind. Diese Aufnahmebereiche können zur Mantelfläche der Spindelmutter hin entweder offen oder geschlossen sein. In beiden Fällen sind die Aufnahmebereiche in rationeller Weise bereits im Sinter-Rohling, aus welchem das Sinterteil der Spindelmutter gefertigt wird, formbar. Die Umlenkbauteile können prinzipiell entweder aus Kunststoff oder aus Metall oder aus einer Kombination verschiedener Werkstoffe gefertigt sein.The deflection of the balls within the spindle nut is preferably carried out by means of deflecting components, which are inserted into receiving areas of the spindle nut. These receiving areas can be either open or closed to the lateral surface of the spindle nut. In both cases, the receiving areas in a rational manner already in the sintered blank, from which the sintered part of the spindle nut is made, malleable. The deflection components can in principle be made either from plastic or from metal or from a combination of different materials.
Bei Verwendung der Spindelmutter in einem Kugelgewindetrieb eines Schaltaktuators eines Schaltgetriebes ist in bevorzugter Bauform unmittelbar durch das Sinterteil eine Schaltgabel gebildet, welche auch als Schaltauge bezeichnet wird. Durch die Schaltgabel sind Mitnehmerflanken bereitgestellt, die der Verlagerung eines Elementes in dem Schaltgetriebe bei einem Schalt- oder Wählvorgang dienen. Zusätzlich zur Schaltgabel ist durch das Sinterteil optional eine Verdrehsicherungskontur gebildet, welche der Schaltgabel diametral gegenüber liegt und mit einem weiteren Element des Schaltgetriebes zusammenwirkt.When using the spindle nut in a ball screw a Schaltaktuators a gearbox a shift fork is formed in a preferred design directly by the sintered part, which is also referred to as a derailleur hanger. Mitnehmerflanken provided by the shift fork, which serve for the displacement of an element in the transmission in a switching or dialing. In addition to the shift fork, an anti-rotation contour is optionally formed by the sintered part, which lies diametrically opposite the shift fork and cooperates with a further element of the shift transmission.
Die Spindelmutter ist auf rationelle Weise herstellbar, indem eine zur Bereitstellung einer Wälzkörperlaufbahn vorgesehene Metallhülse in einem diese abstützenden, die Mantelfläche der Spindelmutter bildenden Sinterteil befestigt wird. Grundsätzlich ist die Metallhülse mit spanabhebenden und/oder spanlosen Verfahren herstellbar. Beispielsweise kann es sich bei der Hülse um ein Tiefziehteil, ein rolliert geschweißtes oder ein spanabhebend gefertigtes Rohr handeln.The spindle nut can be produced in a rational manner by fixing a metal sleeve provided for providing a rolling body raceway in a sintered part which supports this and forms the lateral surface of the spindle nut. In principle, the metal sleeve can be produced by metal-cutting and / or non-cutting methods. For example, the sleeve can be a deep-drawn part, a rolled-welded or a machined tube.
Die Formung des Gewindegangs in der Metallhülse kann entweder vor oder nach dem Einsetzen der Metallhülse in das Sinterteil erfolgen. Wird der Gewindegang durch spanlose Verfahren geformt, bevor die Metallhülse in das Sinterteil eingesetzt wird, so zeichnet sich der Gewindegang bei bevorzugter Verfahrensführung auch auf der Außenoberfläche der Metallhülse ab. Nach dem Einschieben der Metallhülse in das Sinterteil können Zwischenräume zwischen der Metallhülse und dem Sinterteil verbleiben, welche insgesamt - entsprechend der Form des Gewindegangs - einen schraubenförmigen Kanal beschreiben. Abweichend hiervon ist das Sinterteil auch derart formbar, dass es an seinem Innenumfang ein Gewinde beschreibt, in welches die Metallhülse einschraubbar ist.The formation of the thread in the metal sleeve can be done either before or after the insertion of the metal sleeve into the sintered part. If the thread is formed by non-cutting methods before the metal sleeve is inserted into the sintered part, so the thread is characterized in preferred process management on the outer surface of the metal sleeve. After inserting the metal sleeve into the sintered part, gaps between the metal sleeve and the sintered part may remain, which overall describe a helical channel corresponding to the shape of the thread. Notwithstanding this, the sintered part is also malleable such that it describes a thread on its inner circumference, in which the metal sleeve is screwed.
Wird dagegen der Gewindegang der Metallhülse erst in der bereits zusammengesetzten Spindelmutter erzeugt, so weist die Metallhülse eine glatte, zylindrische Mantelfläche auf, welche auch noch bei der fertiggestellten Spindelmutter erhalten ist.If, on the other hand, the thread of the metal sleeve is only produced in the already assembled spindle nut, then the metal sleeve has a smooth, cylindrical lateral surface, which is also obtained in the finished spindle nut.
Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
-
1 in einer Schnittdarstellung einen Kugelgewindetrieb mit mehrteiliger Spindelmutter, -
2 ein Vorprodukt der Spindelmutter für den Kugelgewindetrieb nach1 , -
3 den Kugelgewindetrieb nach1 in perspektivischer Darstellung, -
4 den Kugelgewindetrieb nach3 in Explosionsdarstellung, -
5 und6 weitere Ausführungsbeispiele von Kugelgewindetrieben in Darstellungen analog4 , -
7 den Kugelgewindetrieb nach6 in einer Schnittdarstellung.
-
1 in a sectional view of a ball screw with multipart spindle nut, -
2 a precursor of the spindle nut for the ball screw after1 . -
3 the ball screw after1 in perspective, -
4 the ball screw after3 in exploded view, -
5 and6 Further embodiments of ball screws in representations analog4 . -
7 the ball screw after6 in a sectional view.
Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämtliche Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Unless otherwise stated, the following explanations relate to all exemplary embodiments. Corresponding or basically equivalent parts are indicated in all figures with the same reference numerals.
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen
Die Spindelmutter
Das Sinterteil
Die Außenoberfläche der Spindelmutter
Zwischen der Spindelmutter
In der Bauform nach den
Hinsichtlich der Formung der Wälzkörperlaufbahn
Ein radial nach außen geschlossene Form der Aufnahmen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- KugelgewindetriebBall Screw
- 22
- Spindelmutterspindle nut
- 33
- Gewindespindelscrew
- 44
- Kugel, WälzkörperBall, rolling elements
- 55
- Hülse, MetallteilSleeve, metal part
- 66
- Sinterteilsintered part
- 77
- Wälzkörperlaufbahnrolling body
- 88th
- Flanschflange
- 99
- Flanschflange
- 1010
- Schaltgabelshift fork
- 1111
- Armpoor
- 1212
- Armpoor
- 1313
- Tasche, VerdrehsicherungskonturBag, anti-rotation contour
- 1414
- Wandungwall
- 1515
- Bodenground
- 1616
- Anschlagattack
- 1717
- Gewindegangthread
- 1818
- Kugelreiheball row
- 19 19
- LastabschnittLast section
- 2020
- Umlenkabschnittdeflecting
- 2121
- Durchbruchbreakthrough
- 2222
- Aufnahmebereichreception area
- 2323
- Mantelflächelateral surface
- 2424
- Hülsenrohlingsleeve blank
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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