DE102017108370A1 - Wälzgewindetrieb - Google Patents
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Abstract
Ein Wälzgewindetrieb umfasst eine Gewindespindel (2), eine Spindelmutter (4), sowie zwischen der Gewindespindel (2) und der Spindelmutter (4) abrollende Wälzkörper (7), welche in einem Käfig (8) geführt sind, wobei der Käfig (8) in mindestens in einer axialen Richtung gegenüber der Spindelmutter angefedert ist. Zur Anfederung des Käfigs (8) sind mehrere, an der an der Stirnseite des Käfigs (8) nicht miteinander verbundene Federelemente (19) an den Käfig (8) angeformt. A Wälzgewindetrieb comprises a threaded spindle (2), a spindle nut (4), and between the threaded spindle (2) and the spindle nut (4) rolling rolling elements (7) which are guided in a cage (8), wherein the cage (8) is sprung in at least one axial direction relative to the spindle nut. To spring the cage (8), a plurality of spring elements (19) not connected to one another on the end face of the cage (8) are integrally formed on the cage (8).
Description
Die Erfindung betrifft einen Wälzgewindetrieb, insbesondere Kugelgewindetrieb, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a Wälzgewindetrieb, in particular ball screw, according to the preamble of
Ein derartiger Wälzgewindetrieb ist aus der JPS 54120366 A bekannt. Der bekannte Wälzgewindetrieb, nämlich Kugelgewindetrieb, weist eine Spindelmutter auf, in welcher ein Käfig, in dem Kugeln geführt sind, beschränkt in Linearrichtung verlagerbar ist. Zur Begrenzung des Verlagerungsbereichs des Käfigs in axialer Richtung befinden sich im Bereich der beiden Stirnseiten der Spindelmuttern Scheiben, die als Stopper bezeichnet werden. Fährt der Käfig gegen einen Stopper, so schlägt ein durch den Käfig gebildeter Ring am Stopper an. Der Ring ist über nachgiebige, ebenfalls unmittelbar durch den Käfig gebildete Stege, welche als Federelemente fungieren, mit dem hülsenförmigen, die Kugeln führenden Bereich des Käfigs verbunden. An beiden Stirnseiten des Käfigs befindet sich jeweils eine solche Federvorrichtung, die integraler Bestandteil des Käfigs ist. Die Federwege sind derart bemessen, dass die Federwirkung nur in einem Teil des Verlagerungsbereichs des Käfigs gegeben ist. Im übrigen Verlagerungsbereich des Käfigs sind die Federvorrichtungen voll expandiert.Such a roller screw is known from the JPS 54120366 A. The known Wälzgewindetrieb, namely ball screw, has a spindle nut, in which a cage, are guided in the balls, limited in the linear direction is displaced. To limit the displacement range of the cage in the axial direction are in the region of the two end faces of the spindle nuts discs, which are referred to as stoppers. If the cage moves against a stopper, a ring formed by the cage strikes the stopper. The ring is connected via compliant, also directly formed by the cage webs, which act as spring elements, with the sleeve-shaped, the balls leading portion of the cage. At both ends of the cage is in each case such a spring device which is an integral part of the cage. The spring travel is dimensioned such that the spring action is given only in part of the displacement region of the cage. In the rest of the displacement range of the cage, the spring devices are fully expanded.
Ein weiterer Wälzgewindetrieb ist aus der
Die Anwendung von elektromechanisch betätigten Kugelgewindetrieben bei Fahrzeugbremsen ist beispielsweise in den Dokumenten
Generell handelt es sich bei einem Gewindetrieb, insbesondere Wälzgewindetrieb, um ein Getriebe, welches eine Rotation in eine lineare Bewegung umsetzt. Hierbei kann entweder die Gewindespindel oder die Spindelmutter des Gewindetriebs als rotierendes Teil fungieren. Je nach Auslegung des Gewindetriebs kann auch eine Umsetzung einer Linearbewegung in eine Rotation eines der Getriebeteile, das heißt entweder der Spindelmutter oder der Gewindespindel, vorgesehen sein.In general, a screw drive, in particular a roller screw drive, is a gear which converts a rotation into a linear movement. Here, either the threaded spindle or the spindle nut of the screw drive can act as a rotating part. Depending on the design of the screw drive, an implementation of a linear movement in a rotation of one of the gear parts, that is either the spindle nut or the threaded spindle, may be provided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen unter anderem für eine Fahrzeugbremse geeigneten Wälzgewindetrieb gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten weiterzuentwickeln, wobei zugleich ein kompakter und robuster Aufbau des Gewindetriebs gegeben ist.The invention has for its object to further develop a suitable among other things for a vehicle brake Wälzgewindetrieb compared to the cited prior art, especially under manufacturing aspects, where at the same time a compact and robust construction of the screw is given.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wälzgewindetrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Wälzgewindetrieb weist in an sich bekannter Grundkonzeption eine Gewindespindel und eine Spindelmutter auf, zwischen welchen Wälzkörper abrollen, die in einem Käfig geführt sind, der in mindestens einer Richtung angefedert ist. Zur Anfederung des Käfigs ist eine Federvorrichtung als integraler Bestandteil des Käfigs ausgebildet. Erfindungsgemäß liegt die Federvorrichtung in Form einer Mehrzahl an separaten, frei auslaufenden Federelementen vor, wobei die Federelemente dem Käfig zuzurechnen sind. Bei den Federelementen handelt es sich also um Elemente mit freien Enden, die dazu vorgesehen sind, direkt an einer Anschlagskontur der Spindelmutter anzuschlagen. Die Federelemente haben eine langgestreckte, nicht notwendigerweise gerade Form.This object is achieved by a Wälzgewindetrieb with the features of
Beispielsweise kann jedes Federelement eine S-Form oder Schlangenform aufweisen, wobei das eine Ende des S- oder schlangenförmigen Federelementes stoffschlüssig mit dem übrigen, zylindrischen, die Wälzkörper führenden Bereich des Käfigs verbunden ist, während das andere Ende des Federelementes ein freies Ende darstellt, welches nicht mit sonstigen Komponenten des Wälzgewindetriebs verbunden ist.For example, each spring element having an S-shape or serpentine shape, wherein the one end of the S or serpentine spring element is materially connected to the rest, cylindrical, the rolling elements leading portion of the cage, while the other end of the spring element is a free end, which not connected to other components of the roller screw drive.
Es hat sich gezeigt, dass die Gestaltung der Federvorrichtung mit freien Enden einzelner Federelemente fertigungstechnische Vorteile, beispielsweise hinsichtlich der Gestaltung von Werkzeugen oder der Entformbarkeit, mit sich bringt, ohne Einschränkungen hinsichtlich der Funktionalität, etwa in Form eines denkbaren Sperrens von Federelementen beim Anschlagen an die Spindelmutter, in Kauf nehmen zu müssen.It has been found that the design of the spring device with free ends of individual spring elements manufacturing advantages, for example in terms of the design of tools or demolding, with no restrictions in terms of functionality, such as in the form of a possible locking of spring elements when hitting the Spindle nut, to accept.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die Federelemente als gegenüber der Tangentialrichtung des Käfigs schräggestellte Federzungen ausgebildet. Die Tangentialrichtung ist durch einen zur Mittelachse des Wälzgewindetriebs konzentrischen Kreis beschrieben, welcher auf der Oberfläche eines Zylinders liegt, der mit der Mantelfläche des Käfigs zusammenfällt. Die Federelemente ragen radial nach außen vorzugsweise nicht über diese Mantelfläche hinaus. In analoger Weise ragen die Federelemente auch radial nach innen nicht über die innere Wandung des Käfigs hinaus. Der gesamte Käfig einschließlich der Federelemente ist rationell als einstückiges Stanz-Biegeteil, vorzugsweise mit einheitlicher Wandstärke, herstellbar. Die einheitliche Wandstärke entspricht hierbei der Ausdehnung der Federelemente in radialer Richtung des Wälzgewindetriebs. Stoßstellen des als Stanz-Biegeteil hergestellten Käfigs können durch Verschweißung, beispielsweise Laser-Verschweißung, stabilisiert sein. Prinzipiell ist auch eine Fertigung des Käfigs aus Kunststoff möglich, wobei auch in diesem Fall die Federelemente integrale Bestandteile des Käfigs darstellen.In a preferred embodiment, the spring elements are designed as compared to the tangential direction of the cage inclined spring tongues. The tangential direction is described by a concentric to the central axis of the Wälzgewindetriebs circle, which lies on the surface of a cylinder which coincides with the lateral surface of the cage coincides. The spring elements preferably do not protrude radially outward beyond this lateral surface. In an analogous manner, the spring elements also do not protrude radially inward beyond the inner wall of the cage. The entire cage including the spring elements is rational as a one-piece stamped and bent part, preferably with a uniform wall thickness, produced. The uniform wall thickness corresponds to the extent of the spring elements in the radial direction of the Wälzgewindetriebs. Butt joints of the cage produced as a stamped and bent part can be stabilized by welding, for example laser welding. In principle, a production of the cage made of plastic is possible, in which case the spring elements constitute integral components of the cage.
Die Federzungen des Käfigs sind beispielsweise mit der gleichen Orientierung wie die Wälzkörperlaufbahnen der Gewindespindel sowie der Spindelmutter gegenüber der Tangentialrichtung des Käfigs schräggestellt. Hierbei ist der Schrägstellungswinkel der Federzungen vorzugsweise größer als der Schrägstellungswinkel der Wälzkörperlaufbahnen. Dies bedeutet, dass jede Federzunge zumindest einen kurzen Abschnitt einer Schraubenlinie beschreibt, deren Steigung größer als die Steigung der schraubenförmigen Wälzkörperlaufbahnen ist. Dies gilt sowohl bei Ausführung der Wälzkörperlaufbahnen als eingängiges Gewinde als auch bei Ausbildung der Wälzkörperlaufbahnen in Form eines mehrgängigen Gewindes.The spring tongues of the cage are inclined, for example, with the same orientation as the Wälzkörperlaufbahnen the threaded spindle and the spindle nut relative to the tangential direction of the cage. Here, the skew angle of the spring tongues is preferably greater than the skew angle of the Wälzkörperlaufbahnen. This means that each spring tongue describes at least a short section of a helix whose pitch is greater than the pitch of the helical Wälzkörperlaufbahnen. This applies both when the Wälzkörperlaufbahnen run as a single-thread and when forming the Wälzkörperlaufbahnen in the form of a multi-thread.
Die Federzungen, welche an einer Stirnseite des Käfigs unmittelbar durch diesen gebildet sind, sind vorzugsweise gleichmäßig an dessen Umfang verteilt. Hierbei kann es sich um 12 oder mehr Federzungen, beispielsweise um 15 oder 18 oder eine größere Zahl an Federzungen handeln. In jedem Fall sind die Federzungen vorzugsweise gleichmäßig am Umfang des Käfigs verteilt.The spring tongues, which are formed on an end face of the cage directly through this, are preferably evenly distributed on the circumference. This may be 12 or more spring tongues, for example, 15 or 18 or a greater number of spring tongues. In any case, the spring tongues are preferably evenly distributed on the circumference of the cage.
In bevorzugter Ausgestaltung weist der Käfig an genau einer seiner Stirnseiten Federzungen auf, wogegen er auf seiner gegenüberliegenden Stirnseite durch die Kraft einer Feder, insbesondere in Form einer Schraubenfeder, die in den zwischen die Gewindespindel und die Spindelmutter gebildeten Gewindegang eingelegt ist, beaufschlagt ist.In a preferred embodiment, the cage on exactly one of its end faces on spring tongues, whereas it is acted upon on its opposite end by the force of a spring, in particular in the form of a coil spring which is inserted into the thread formed between the threaded spindle and the spindle nut.
Bei den Wälzkörpern des Gewindetriebs handelt es sich vorzugsweise um Kugeln. Auch Wälzkörper sonstiger Geometrie, beispielsweise rollenförmige Wälzkörper, insbesondere in Form von Zylinderrollen oder Nadeln, sind prinzipiell für die Verwendung in dem Wälzgewindetrieb geeignet. In jedem Fall ist der Wälzgewindetrieb vorzugsweise als Gewindetrieb ohne Wälzkörperrückführung gestaltet. Der Wälzgewindetrieb ist beispielsweise zur Verwendung in einer Betriebsbremse oder einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs geeignet. Ebenso ist der Wälzgewindetrieb für stationäre Anwendungen, beispielsweise in der Robotik oder in der Gebäudetechnik, geeignet.The rolling elements of the screw drive are preferably balls. Also rolling elements of other geometry, such as roller-shaped rolling elements, in particular in the form of cylindrical rollers or needles, are in principle suitable for use in the Wälzgewindetrieb. In any case, the Wälzgewindetrieb is preferably designed as a screw without Wälzkörperrückführung. The Wälzgewindetrieb is suitable for use in a service brake or a parking brake of a motor vehicle, for example. Likewise, the Wälzgewindetrieb for stationary applications, for example in robotics or in building technology, suitable.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
-
1 einen Wälzgewindetrieb in einer geschnittenen Darstellung, -
2 den Wälzgewindetrieb in einer perspektivischen, geschnittenen Ansicht, -
3 und4 einen Käfig des Wälzgewindetriebs, -
5 den Wälzgewindetrieb in Explosionsdarstellung.
-
1 a Wälzgewindetrieb in a sectional view, -
2 the Wälzgewindetrieb in a perspective, sectional view, -
3 and4 a cage of the Wälzgewindetriebs, -
5 the Wälzgewindetrieb in exploded view.
Bei einem insgesamt mit dem Bezugszeichen
Eine Gewindespindel
Die mit
Zur Lagerung der Gewindespindel
Wird der Käfig
Während diejenige Stirnseite des Käfigs
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WälzgewindetriebWälzgewindetrieb
- 22
- Gewindespindelscrew
- 33
- Anschlusskonturconnecting contour
- 44
- Spindelmutterspindle nut
- 55
- Gewindegang der GewindespindelThread of the threaded spindle
- 66
- Gewindegang der SpindelmutterThread of the spindle nut
- 77
- Wälzkörper, KugelRolling element, ball
- 88th
- KäfigCage
- 99
- Taschebag
- 1010
- Axiallagerthrust
- 1111
- Ringring
- 1212
- gehäusefeste Scheibehousing-fixed disc
- 1313
- Rollerole
- 1414
- Lagerkäfigbearing cage
- 1515
- Zwischenringintermediate ring
- 1616
- Schraubenfedercoil spring
- 1717
- Absatzparagraph
- 1818
- Anschlagflächestop surface
- 1919
- Federelement, FederzungeSpring element, spring tongue
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 2009/0283371 A1 [0004]US 2009/0283371 A1 [0004]
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