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Die Erfindung betrifft einen beispielsweise in einem elektromechanischen Aktor verwendbaren, eine Einzelumlenkung aufweisenden Kugelgewindetrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiger Kugelgewindetrieb ist beispielsweise aus der
DE 10 2015 209 643 B3 bekannt. Dieser Kugelgewindetrieb weist mehrere zur Einzelumlenkung von Wälzkörpern, das heißt Kugeln, vorgesehene Umlenkkörper auf, welche um Winkelabschnitte versetzt zueinander angeordnet sind.
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In allen genannten Fällen sind die Umlenkstücke in eine Spindelmutter eines Kugelgewindetriebs eingesetzt. Die Einzelumlenkung von Kugeln bedeutet, dass Kugeln, welche eine Windung einer schraubenförmig gewundenen Kugellaufbahn durchlaufen, am Ende der Windung wieder zum Anfang der Windung zurückgeführt werden, wofür in der Regel ein separates, in die Spindelmutter eingesetztes Umlenkstück vorgesehen ist.
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Von Kugelgewindetrieben mit Einzelumlenkung sind Kugelgewindetriebe mit Außenumlenkung zu unterscheiden. Mit Hilfe einer Außenumlenkung werden Kugeln am Ende einer schraubenförmigen Kugellaufbahn über mehrere Windungen der Kugellaufbahn hinweg zum Anfang der Kugellaufbahn zurückgefördert. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die Dokumente
DE 10 2015 214 859 A1 sowie
DE 10 2010 025 589 A1 hingewiesen.
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Sowohl im Fall der Außenumlenkung als auch im Fall der Einzelumlenkung ist durch die Umlenkung ein geschlossener Kugelkanal gebildet, welcher aus einem Lastabschnitt und einem Umlenkabschnitt zusammengesetzt ist. Aufgrund des längeren, mehrfach um die Mittelachse des Kugelgewindetriebs gewundenen Lastkanals ist ein Kugelgewindetrieb mit Außenumlenkung in der Regel für höhere Lasten geeignet. Ein Kugelgewindetrieb mit Einzelumlenkung zeichnet sich dagegen aufgrund der im Vergleich zu einer Außenumlenkung kompakteren Umlenkstücke durch einen geringeren Raumbedarf in radialer Richtung aus. Eine weitere Reduzierung des Raumbedarfs in radialer Richtung ist durch Verzicht auf eine Kugelumlenkung möglich. Dies bringt jedoch Beschränkungen hinsichtlich des Verfahrwegs des Kugelgewindetriebs mit sich.
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Unabhängig vom Vorhandensein und gegebenenfalls der Art einer Wälzkörperumlenkung dient ein Kugelgewindetrieb generell der Umsetzung einer rotativen Bewegung in eine lineare Bewegung. Hierbei kann entweder die Gewindespindel oder die Spindelmutter des Kugelgewindetriebs als rotierendes Antriebselement des Kugelgewindetriebs fungieren. Je nach Auslegung eines Kugelgewindetriebs kann dieser auch zur Umsetzung einer linearen Bewegung in eine rotative Bewegung geeignet sein, wobei auch in diesem Fall entweder die Gewindespindel oder die Spindelmutter als Antriebselement vorgesehen sein kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelten Kugelgewindetrieb anzugeben, welcher sich sowohl durch große mögliche Verfahrwege als auch durch einen in Radialrichtung besonders kompakten Aufbau auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kugelgewindetrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Kugelgewindetrieb umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption zwei Gewindetriebsteile, nämlich eine Gewindespindel und eine Spindelmutter, wobei zwischen den Gewindetriebsteilen Kugeln als Wälzkörper abrollen. Mindestens ein Umlenkstück ist zur Einzelumlenkung der Kugeln vorgesehen. Erfindungsgemäß ist das Umlenkstück sowohl radial nach innen als auch radial nach außen offen. Dies heißt, dass eine Öffnung im Umlenkstück in Radialrichtung durch das gesamte Umlenkstück hindurchgeht.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass für den Raumbedarf eines Kugelgewindetriebs in radialer Richtung unter anderem Umlenkstücke, welche in ein Spindeltriebsteil des Kugelgewindetriebs eingesetzt sind, von Bedeutung sind. Typischerweise bildet ein Umlenkstück einen rinnenförmigen, im Querschnitt U-förmigen Kanal, welcher zu einem der Spindeltriebsteile hin, in der Regel radial nach innen, das heißt zur Gewindespindel hin, offen ist. In der entgegengesetzten Radialrichtung ist dementsprechend der Boden des U-förmigen Kanals, das heißt der gekrümmte Übergang zwischen den beiden U-Schenkeln, zu finden. Die Kugeln, welche das Umlenkstück durchlaufen, werden in Radialrichtung des Kugelgewindetriebs durch den Boden des U-förmigen Kanals abgestützt. Da innerhalb des Umlenkstücks die auf die Kugeln wirkenden Kräfte im Vergleich zum Lastkanal des Kugelgewindetriebs gering sind, ist es prinzipiell möglich, ein Umlenkstück, insbesondere im Bereich des Bodens seines U-förmigen Kanals, dünnwandig zu gestalten. Die dünnwandige Gestaltung an dieser Stelle ist gleichbedeutend mit einem in Radialrichtung platzsparenden Aufbau des Umlenkstücks.
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Die Erfindung wendet sich von diesem Gestaltungskonzept ab, indem der Boden des im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig gekrümmten Umlenkkanals entfällt, was bedeutet, dass an dieser Stelle keine Führung der Kugeln in Radialrichtung des Kugelgewindetriebs durch das Umlenkstück gegeben ist. Die an jeder Stelle erforderliche radiale Abstützung der Kugeln wird stattdessen durch umgebende Bereiche des Umlenkstücks, durch dasjenige Spindeltriebsteil, in welches das Umlenkstück eingesetzt ist, und/oder durch ein weiteres, das genannte Spindeltriebsteil kontaktierendes Bauteil übernommen.
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Das Umlenkstück ist entweder in die Spindelmutter oder in die Gewindespindel des Kugelgewindetriebs eingesetzt. Im Fall der Halterung des Umlenkstücks in der Spindelmutter kann das Umlenkstück entweder in eine sacklochartige Vertiefung oder in eine Durchgangsöffnung in der Wandung der Spindelmutter eingesetzt sein. Im erstgenannten Fall kann in demjenigen Bereich des Umlenkkanals, in welchem das Umlenkstück radial nach außen offen ist, eine Abstützung der Kugeln in Radialrichtung nach außen unmittelbar durch die Wandung der Spindelmutter gegeben sein.
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Ist das Umlenkstück in eine in der Wandung der Spindelmutter gebildete Durchgangsöffnung eingesetzt, so existieren verschiedene Möglichkeiten, die das Umlenkstück durchlaufenden Kugeln radial nach außen abzustützen:
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Gemäß einer möglichen Gestaltung ist die radial von innen nach außen durchgehende Öffnung des Umlenkstücks, welche eine Kappung des ansonsten im Querschnitt im Wesentlichen U-förmigen Umlenkkanals darstellt, radial nach außen derart verjüngt, dass die Kugeln durch die das Umlenkstück gebildete Umrandung der Öffnung, das heißt durch die verbleibenden U-Schenkel des Kanalquerschnitts, radial nach außen abgestützt werden. Alternativ ist es möglich, im Bereich der Öffnung des Umlenkstücks eine Abstützung der Kugeln radial nach außen durch ein Umgebungsbauteil, insbesondere eine die Spindelmutter umgebende Hülse, vorzusehen.
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In Ansicht von außen auf die Spindelmutter ist die Öffnung des Umlenkstücks vorzugsweise als längliche Aussparung erkennbar, welche sich in Umleitungsrichtung der Kugeln erstreckt. Die Kugeln des Gewindetriebs sind durch diese Aussparung hindurch sichtbar. Die in radialer Richtung des Kugelgewindetriebs gemessene Höhe des Umlenkstücks kann auf einen Wert beschränkt sein, welcher sich aus der Geometrie der Schultern des Gewindes der Gewindespindel, über welche die Kugeln beim Umlenken hinweg gehoben werden müssen, zuzüglich des Kugeldurchmessers beschränkt sein.
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Die offene Gestaltung des Umlenkstücks hat im Vergleich zu herkömmlichen Umlenkstücken zusätzlich zum besonders kompakten Aufbau den Vorteil, dass Schmiermittel durch die Öffnung des Umlenkstücks hindurch geleitet werden kann und/ oder ein Schmiermitteldepot in diesem Bereich gebildet ist.
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Das Umlenkstück des Kugelgewindetriebs ist vorzugsweise als einstückiges Teil, insbesondere Kunststoffteil, beispielsweise Spritzgussteil, gefertigt. Der Kugelgewindetrieb ist beispielsweise in einem Bremsaktor, einem Kupplungsaktor oder einem Fahrwerksaktor eines Kraftfahrzeugs verwendbar.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
- 1 eine Spindelmutter eines Kugelgewindetriebs in perspektivischer Ansicht,
- 2 einen die Spindelmutter nach 1 aufweisenden Kugelgewindetrieb in perspektivischer, geschnittener Ansicht,
- 3 ein Umlenkstück sowie in diesem geführte Kugeln des Kugelgewindetriebs nach 2.
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Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Kugelgewindetrieb ist als Gewindetrieb mit Einzelumlenkung ausgebildet und zur Verwendung in einem nicht weiter dargestellten elektromechanischen Aktor vorgesehen. Eine als Hohlspindel ausgebildete Gewindespindel 2 und eine zugehörigen Spindelmutter 3 werden als Spindeltriebsteile 2, 3 des Kugelgewindetriebs 1 bezeichnet. Mit 4 ist ein schraubenförmiger Gewindegang der Gewindespindel 2, mit 5 ein ebenso geformter Gewindegang der Spindelmutter 3 bezeichnet. Zwischen den Spindeltriebsteilen 2, 3 rollen Kugeln 6 als Wälzkörper ab.
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Zur Kugelrückführung im Sinn einer Einzelumlenkung ist ein Umlenkstück 7 vorgesehen, welches in eine Durchgangsöffnung 8 in der Wandung der Spindelmutter 3 eingesetzt ist. Das Umlenkstück 7 selbst weist eine Öffnung 9 auf, welche als ebenfalls durchgehende Öffnung in der Mantelfläche der Spindelmutter 3 erkennbar ist. Das Umlenkstück 7 ist damit sowohl radial nach innen als auch radial nach außen offen. Die verschiedenen Bezeichnungen „Durchgangsöffnung“ (in der Spindelmutter 3) und „Öffnung“ (im Umlenkstück 7) sind zur sprachlichen Unterscheidung zwischen den unterschiedlichen, in den genannten Teilen 3,7 vorhandenen Durchbrüchen gewählt.
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Im Umlenkstück 7 ist, insbesondere wie aus 3 hervorgeht, ein Umlenkkanal für die Kugeln 6 gebildet, welcher im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig gestaltet ist. Hierbei ist das Mittelstück des U-förmigen Kanals gekappt, womit die Öffnung 9 freigegeben ist. Anders ausgedrückt: Im Bereich der Öffnung 9 hat der Umlenkkanal die Form einer im Querschnitt U-förmigen Rinne mit entferntem Boden. Insgesamt hat die Öffnung 9 eine längliche Form, welche sich in Durchleitungsrichtung der Kugeln 6 erstreckt. Die Breite der Öffnung 9, das heißt deren Abmessung quer zur Durchleitungsrichtung der Kugeln 6, an der Mantelfläche der Spindelmutter 3 gemessen, ist geringer als der Durchmesser der Kugeln 6. Dies ist gleichbedeutend damit, dass sich der Umlenkkanal radial nach außen bis zur Öffnung 9 zuzieht, so dass schon von daher ein Herausfallen von Kugeln 6 aus dem Umlenkstück 7 und damit aus der Spindelmutter 3 verhindert wird. Zusätzlich ist die gesamte Spindelmutter 3 in eine nicht dargestellte Hülse eingesetzt, so dass die Kugeln 6 im Bereich der Öffnung 9 des Umlenkstücks 7 an der Innenumfangsfläche dieser Hülse abrollen können.
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Das Umlenkstück 7 ist als Kunststoffspritzgussteil gefertigt. Zusätzlich zu dem in den Figuren erkennbaren Umlenkstück 7 kann der Kugelgewindetrieb 1 weitere, gleichartige Umlenkstücke 7 aufweisen, welche jeweils in eine Durchgangsöffnung 8 in der Wandung der Spindelmutter 3 eingesetzt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kugelgewindetrieb
- 2
- Gewindespindel
- 3
- Spindelmutter
- 4
- Gewindegang
- 5
- Gewindegang
- 6
- Wälzkörper, Kugel
- 7
- Umlenkstück
- 8
- Durchgangsöffnung
- 9
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015209643 B3 [0002]
- DE 102008058888 A1 [0003]
- DE 102012222835 A1 [0003]
- DE 102015214859 A1 [0005]
- DE 102010025589 A1 [0005]
