DE102018107467A1 - Ball screw for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb (1) für ein Fahrzeug, umfassend eine drehangetriebene axial unverschiebliche Gewindemutter (3) mit einer entlang der Gewindemutter (3) axial verschieblichen Gewindespindel (2), wobei räumlich zwischen der Gewindespindel (2) und der Gewindemutter (3) eine Mehrzahl von Kugeln (10) angeordnet sind, wobei die Gewindespindel (2) durch ein Verdrehsicherungselement (4) gegenüber einem Gehäuse (5) verdrehgesichert ist, wobei das Verdrehsicherungselement (4) einerseits drehfest mit dem Gehäuse (5) verbunden ist und andererseits in zumindest einer an der Gewindespindel (2) ausgebildeten Führungsnut (6a, 6b) linear geführt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines solchen Kugelgewindetriebs (1) für einen Aktuator zur Niveauverstellung eines Fahrzeugaufbaus.The invention relates to a ball screw drive (1) for a vehicle, comprising a rotationally driven, axially non-displaceable threaded nut (3) with a threaded spindle (2) axially displaceable along the threaded nut (3), wherein a space exists between the threaded spindle (2) and the threaded nut (3). a plurality of balls (10) are arranged, wherein the threaded spindle (2) by a Verdrehsicherungselement (4) relative to a housing (5) is secured against rotation, wherein the anti-rotation element (4) on the one hand rotatably connected to the housing (5) and on the other hand in at least one of the threaded spindle (2) formed guide groove (6a, 6b) is guided linearly. Furthermore, the invention relates to a use of such a ball screw (1) for an actuator for level adjustment of a vehicle body.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb für ein Fahrzeug, umfassend eine drehangetriebene axial unverschiebliche Gewindemutter mit einer entlang der Gewindemutter axial verschieblichen Gewindespindel, wobei räumlich zwischen der Gewindespindel und der Gewindemutter eine Mehrzahl von Kugeln angeordnet sind, wobei die Gewindespindel durch ein Verdrehsicherungselement gegenüber einem Gehäuse verdrehgesichert ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines solchen Kugelgewindetriebs für einen Aktuator zur Niveauverstellung eines Fahrzeugaufbaus.The invention relates to a ball screw for a vehicle, comprising a rotationally driven axially immovable threaded nut with a threaded spindle along the axially displaceable threaded spindle, wherein spatially between the threaded spindle and the threaded nut a plurality of balls are arranged, wherein the threaded spindle is secured against rotation by a Verdrehsicherungselement against a housing , Furthermore, the invention relates to a use of such a ball screw for an actuator for level adjustment of a vehicle body.
Aus dem Stand der Technik sind Anwendungen, in denen ein Gewindetrieb, insbesondere ein Kugelgewindetrieb verwendet wird, bereits bekannt. In einem solchen Kugelgewindetrieb muss eine Gewindemutter oder eine Gewindespindel gegenüber anderen Teilen des Systems verdrehgesichert ausgebildet werden. Bei einer Vorrichtung zur Niveauregulierung eines Fahrzeugaufbaus wird die Gewindespindel zum Beispiel dämpferfest angebracht, wobei die Gewindemutter gegenüber der Spindel rotiert wird, um eine lineare Auf- oder Abwärtsbewegung zu erreichen. Diese Gewindemutter wird dazu drehbar in einem Gehäuse gelagert, indem neben einer Lagerung der Gewindemutter auch eine Antriebseinheit, bestehend aus einem Motor und einem Getriebe, in dem Gehäuse aufgenommen wird. Wird durch das Fahrzeuggewicht eine Last über einen Federteller auf das Gehäuse eingeleitet, würde ein nicht verdrehgesichertes System beginnen, sich um die Gewindespindel zu drehen und dabei ungewollt abwärts zu bewegen. Um dies zu verhindern, also das System in der gewünschten Höhe halten zu können, wird das Gehäuse gegenüber der Gewindespindel verdrehgesichert. Dabei ist eine Verdrehsicherung vorgesehen, die die Rotation der Gewindespindel zum Gehäuse verhindert, jedoch eine axiale Verstellbewegung der Gewindespindel zulässt. Derartige Verdrehsicherungen werden im Stand der Technik außerhalb des Funktionsbereiches des Kugelgewindetriebes angebracht, um diesen nicht zu blockieren und/oder zu behindern. Diese Verdrehsicherungen können damit nur axial benachbart zur Gewindespindel angebracht werden und bestehen beispielsweise aus einer die Gewindespindel umschließenden Hülse, die mit Nuten ausgestattet sind, in denen bestimmte Geometrien der Gegenstücke axial verschieblich eingreifen. Mit anderen Worten führt die axial benachbarte Anordnung der Gewindespindel und der Verdrehsicherung zu einem zusätzlichen axialen Bauraum.Applications in which a screw drive, in particular a ball screw drive is used, are already known from the prior art. In such a ball screw a threaded nut or a threaded spindle must be formed against rotation with respect to other parts of the system. In a device for level control of a vehicle body, the threaded spindle is mounted, for example, damper-proof, wherein the threaded nut is rotated relative to the spindle in order to achieve a linear upward or downward movement. This threaded nut is rotatably mounted in a housing, in addition to a bearing of the threaded nut and a drive unit consisting of a motor and a transmission, is accommodated in the housing. If the load of the vehicle causes a load to be applied to the housing via a spring plate, a system that is not secured against twisting would start to rotate around the threaded spindle and thereby unintentionally move downwards. In order to prevent this, ie to be able to hold the system at the desired height, the housing is secured against rotation with respect to the threaded spindle. In this case, a rotation is provided which prevents the rotation of the threaded spindle to the housing, but allows an axial adjustment of the threaded spindle. Such anti-rotation devices are mounted in the prior art outside the functional range of the ball screw in order not to block and / or hinder this. This anti-rotation can thus be mounted only axially adjacent to the threaded spindle and consist for example of a threaded spindle enclosing sleeve, which are provided with grooves in which certain geometries of the counterparts engage axially displaceable. In other words, the axially adjacent arrangement of the threaded spindle and the rotation lock leads to an additional axial space.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kugelgewindetrieb für ein Fahrzeug weiterzuentwickeln, und insbesondere einen axialen Bauraum zu reduzieren. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.The object of the present invention is to further develop a ball screw for a vehicle, and in particular to reduce an axial space. Preferred embodiments can be found in the dependent claims, the description and the figures.
Ein erfindungsgemäßer Kugelgewindetrieb für ein Fahrzeug umfasst eine drehangetriebene axial unverschiebliche Gewindemutter mit einer entlang der Gewindemutter axial verschieblichen Gewindespindel, wobei räumlich zwischen der Gewindespindel und der Gewindemutter eine Mehrzahl von Kugeln angeordnet sind, wobei die Gewindespindel durch ein Verdrehsicherungselement gegenüber einem Gehäuse verdrehgesichert ist, wobei das Verdrehsicherungselement einerseits drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist und andererseits in zumindest einer an der Gewindespindel ausgebildeten Führungsnut linear geführt ist. Der Kugelgewindetrieb ist dazu vorgesehen, durch das axiale Verlagern der Gewindespindel gegenüber der Gewindemutter eine Hubbewegung auszuführen und dabei das an einer Fahrzeugachse aufliegende Fahrzeuggewicht zu tragen und anzuheben. Dadurch wird ein Höhenstand des Fahrzeugs verändert und das Fahrzeug kann in eine gewünschte Soll-Niveaulage gebracht werden. Der Kugelgewindetrieb wird beispielsweise mittels eines elektrischen Antriebsmotors angetrieben, der mit der Gewindemutter gekoppelt ist, sodass eine vom Antriebsmotor erzeugte Drehbewegung und ein damit bewirkter Drehantrieb der Gewindemutter in eine Längsverlagerung der Gewindespindel gegenüber der Gewindemutter umgewandelt wird, wobei abhängig von der Drehrichtung des die Gewindemutter antreibenden Antriebsmotors die Gewindespindel vertikal aufwärts oder abwärts bewegt wird. Mithin ist die Gewindemutter stationär festgelegt. Mit einem derartigen Kugelgewindetrieb können zuverlässige Stellbewegungen der Gewindespindel durchgeführt werden.An inventive ball screw for a vehicle comprises a rotationally driven axially immovable threaded nut with a threaded spindle along the axially displaceable threaded spindle, wherein spatially between the threaded spindle and the threaded nut a plurality of balls are arranged, wherein the threaded spindle is secured against rotation by a Verdrehsicherungselement against a housing, wherein the Anti-rotation element on the one hand rotatably connected to the housing and on the other hand is linearly guided in at least one formed on the threaded spindle guide. The ball screw is intended to perform by the axial displacement of the threaded spindle relative to the threaded nut a lifting movement and thereby to carry the resting on a vehicle axle vehicle weight and lift. As a result, a ride height of the vehicle is changed and the vehicle can be brought into a desired target level position. The ball screw is driven, for example, by means of an electric drive motor which is coupled to the threaded nut, so that a rotary motion produced by the drive motor and thus effected Drehantrieb the threaded nut is converted into a longitudinal displacement of the threaded spindle relative to the threaded nut, wherein depending on the direction of rotation of the threaded nut driving Drive motor, the threaded spindle is moved vertically upwards or downwards. Thus, the nut is fixed stationary. With such a ball screw reliable adjustment movements of the threaded spindle can be performed.
Die Kugeln des Kugelgewindetriebs sind beispielsweise in einem Käfig geführt oder zu einem Kugelstrang miteinander verbunden, wobei sich die Kugeln räumlich zwischen der Gewindespindel und der Gewindemutter in einem Kugelkanal erstrecken und zur Übertragung von Radial- und Axialkräften geführt sind. Unter einem Kugelkanal ist der Raum radial zwischen der Gewindemutter und der Gewindespindel zu verstehen, in dem die Kugeln geführt sind.The balls of the ball screw are for example guided in a cage or connected to a ball strand, wherein the balls extend spatially between the threaded spindle and the nut in a ball channel and are guided for the transmission of radial and axial forces. A ball channel is to be understood as the space radially between the threaded nut and the threaded spindle in which the balls are guided.
Durch das Verdrehsicherungselement lässt sich eine Verdrehsicherung der Gewindespindel realisieren. Mit anderen Worten verhindert das Verdrehsicherungselement eine ungewollte Rotation der Gewindespindel um die eigene Längsachse. Dabei können in die Gewindespindel eingeleitete Drehmomente besser gegen das Gehäuse abgestützt werden. Unter einer drehfesten Verbindung des Verdrehsicherungselements mit dem Gehäuse ist zu verstehen, dass das Verdrehsicherungselement beispielsweise einteilig mit dem Gehäuse verbunden ist und somit ein Teil des Gehäuses ist. Alternativ kann das Verdrehsicherungselement ein separates Bauteil sein und fest mit dem Gehäuse sein. Anders gesagt ist das Verdrehsicherungselement stationär am Gehäuse angeordnet, um eine ungewollte Rotation der Gewindespindel zu verhindern. Das Verdrehsicherungselement ist insbesondere aus einem Metall ausgebildet. Dadurch dass das Verdrehsicherungselement in der zumindest einen Führungsnut linear geführt ist, wird der Kugelgewindetrieb vorteilhafterweise in Axialrichtung kompakt ausgebildet, da die Verdrehsicherung der Gewindespindel durch das Verdrehsicherungselement in den Kugelgewindetrieb integriert ist. Mit anderen Worten benötigt der Kugelgewindetrieb keinen zusätzlichen axialen Bauraum.By anti-rotation element can be realized a rotation of the threaded spindle. In other words, the anti-rotation element prevents unwanted rotation of the threaded spindle about its own longitudinal axis. In this case, introduced into the threaded spindle torques can be better supported against the housing. Under a rotationally fixed connection of the anti-rotation element with the housing is to be understood that the anti-rotation element is for example integrally connected to the housing and thus is a part of the housing. Alternatively, you can the anti-rotation element be a separate component and be fixed to the housing. In other words, the anti-rotation element is arranged stationary on the housing in order to prevent unwanted rotation of the threaded spindle. The anti-rotation element is formed in particular of a metal. The fact that the anti-rotation element is guided linearly in the at least one guide groove, the ball screw is advantageously formed compact in the axial direction, since the rotation of the threaded spindle is integrated by the anti-rotation in the ball screw. In other words, the ball screw requires no additional axial space.
Vorzugsweise weist das Verdrehsicherungselement zumindest ein Führungssegment auf, der in der dazugehörigen Führungsnut an der Gewindespindel linear geführt ist. Das zumindest eine Führungssegment ist dazu vorgesehen, ein auf die Gewindespindel einwirkende vertikale Last gegen das Gehäuse abzustützen. Durch die vertikale Last neigt die Gewindespindel dazu, um die eigene Achse zu rotieren und sich abwärts zu bewegen. Dieser Rotationsbewegung wirkt das zumindest eine in der jeweiligen Führungsnut geführte Führungssegment des Verdrehsicherungselements entgegen. Dazu ist das zumindest eine Führungssegment vorzugsweise als L-förmiger Winkelabschnitt ausgebildet, der mit einem kurzen Schenkel zumindest teilweise in die jeweilige Führungsnut eingreift. Anders gesagt wird die Gewindespindel gegenüber dem Verdrehsicherungselement axial verlagert, wobei eine ungewollte Verdrehung der Gewindespindel durch den jeweiligen in die Führungsnut zumindest teilweise eingreifenden Schenkel verhindert wird. Alternativ kann das zumindest eine Führungssegment als Stiftabschnitt ausgebildet sein, der in der jeweiligen Führungsnut linear geführt ist. Selbstverständlich sind auch weitere orthogonal zur Längsachse der Gewindespindel ausgebildete Führungssegmente einsetzbar, die in eine jeweilige Führungsnut eingreifen und eine Verdrehung der Gewindespindel wirksam verhindern. Ferner sind auch alternative Geometrien für das zumindest eine Führungssegment denkbar, wobei das zumindest eine Führungssegment stets eine wirksame Abstützung der auf die Gewindespindel wirkenden Last gegenüber dem Gehäuse gewährleistet.Preferably, the anti-rotation element has at least one guide segment, which is guided linearly in the associated guide groove on the threaded spindle. The at least one guide segment is provided to support a force acting on the threaded spindle vertical load against the housing. Due to the vertical load, the threaded spindle tends to rotate about its own axis and move downwards. This rotational movement counteracts the at least one guide segment guided in the respective guide groove of the anti-rotation element. For this purpose, the at least one guide segment is preferably formed as an L-shaped angle section, which engages with a short leg at least partially into the respective guide groove. In other words, the threaded spindle is axially displaced relative to the anti-rotation element, wherein an unwanted rotation of the threaded spindle is prevented by the respective at least partially engaging legs in the guide groove. Alternatively, the at least one guide segment may be formed as a pin portion which is linearly guided in the respective guide groove. Of course, further orthogonal to the longitudinal axis of the threaded spindle formed guide segments are used, which engage in a respective guide groove and prevent rotation of the threaded spindle effectively. Furthermore, alternative geometries for the at least one guide segment are conceivable, wherein the at least one guide segment always ensures effective support of the load acting on the threaded spindle relative to the housing.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind an der Gewindespindel zwei Führungsnuten gegenüberliegend zueinander ausgebildet, wobei die Führungsnuten achsparallel zur Gewindespindel ausgerichtet sind und ein jeweiliges Führungssegment des Verdrehsicherungselements zumindest teilweise aufnehmen. Anders gesagt sind die beiden Führungsnuten voneinander abweisend an einer Außenumfangsfläche der Gewindespindel in Längsrichtung ausgebildet, wobei die beiden Führungsnuten parallel zueinander angeordnet sind und ein jeweiliges Führungssegment des Verdrehsicherungselements zumindest teilweise aufnehmen und linear führen. Dadurch erfolgt eine gleichmäßige Abstützung des Drehmoments gegen das Gehäuse. Für große Lasten ist denkbar, mehr als zwei Führungssegmente an dem Verdrehsicherungselement anzuordnen, um eine gleichmäßige Kraftübertragung auch bei großen Lasten zu realisieren.According to a preferred embodiment, two guide grooves are formed opposite one another on the threaded spindle, wherein the guide grooves are aligned axially parallel to the threaded spindle and at least partially receive a respective guide segment of the anti-rotation element. In other words, the two guide grooves are designed so as to be deflecting from one another on an outer peripheral surface of the threaded spindle in the longitudinal direction, wherein the two guide grooves are arranged parallel to one another and at least partially receive and linearly guide a respective guide segment of the anti-rotation element. This results in a uniform support of the torque against the housing. For large loads, it is conceivable to arrange more than two guide segments on the anti-rotation element in order to realize a uniform force transmission even at high loads.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind an der Gewindespindel drei Führungsnuten gleichmäßig verteilt zueinander ausgebildet sind, wobei die Führungsnuten achsparallel zur Gewindespindel ausgerichtet sind und ein jeweiliges Führungssegment des Verdrehsicherungselements zumindest teilweise aufnehmen. Mit anderen Worten sind die Führungsnuten in einem Winkel von 120° zueinander am Umfang der Gewindespindel verteilt ausgebildet. Dementsprechend weist das Verdrehsicherungselement für jede Führungsnut ein jeweiliges Führungssegment auf. Alternativ können in jede Führungsnut mehrere Führungssegmente des Verdrehsicherungselements eingreifen.According to a further preferred embodiment, three guide grooves are formed uniformly distributed to one another on the threaded spindle, wherein the guide grooves are aligned axially parallel to the threaded spindle and at least partially receive a respective guide segment of the anti-rotation element. In other words, the guide grooves are formed distributed at an angle of 120 ° to each other on the circumference of the threaded spindle. Accordingly, the anti-rotation element has a respective guide segment for each guide groove. Alternatively, several guide segments of the anti-rotation element can engage in each guide groove.
Bevorzugt weist die Gewindespindel eine erste Laufbahn mit einer ersten Tiefe und die Gewindemutter eine zweite Laufbahn auf, wobei die jeweilige Führungsnut eine zweite Tiefe aufweist, welche kleiner ausgebildet ist, als die erste Tiefe. Die erste Laufbahn ist auf der Außenumfangsfläche der Gewindespindel ausgebildet und die zweite Laufbahn ist auf einer Innenumfangsfläche der Gewindemutter ausgebildet, wobei die erste und zweite Laufbahn derart zueinander ausgebildet und beabstandet sind, dass räumlich zwischen den beiden Laufbahnen eine Kugel wirksam aufgenommen werden kann. Die beiden Laufbahnen sind in Wendelform und korrespondierend zueinander ausgebildet, sodass die Kugeln optimal und mit geringen Reibungsverlusten geführt sind.Preferably, the threaded spindle has a first track with a first depth and the threaded nut has a second track, wherein the respective guide groove has a second depth, which is smaller than the first depth. The first raceway is formed on the outer peripheral surface of the threaded spindle and the second raceway is formed on an inner peripheral surface of the threaded nut, wherein the first and second raceway are formed and spaced from each other so that a ball can be effectively received spatially between the two raceways. The two raceways are formed in helical shape and corresponding to each other, so that the balls are guided optimally and with low friction losses.
Durch die geringere zweite Tiefe der jeweiligen Führungsnut beeinträchtigt die jeweilige Führungsnut die Führung der Kugeln auf der ersten Laufbahn mit der ersten Tiefe nicht. Mithin sind die Kugeln stets sicher im Kugelkanal geführt, wobei die Kugeln während des Betriebs des Kugelgewindetriebs auftretende Radial- und Axialkräfte zwischen der Gewindespindel und der Gewindemutter übertragen. Ferner wird trotz der im Wesentlichen quer zur ersten Laufbahn ausgebildeten Führungsnut ein Herausfallen der Kugeln aus dem Kugelkanal verhindert. Mithin wird der Raum, den der Kugelkanal ausbildet, durch die erste und zweite Laufbahn radial begrenzt.Due to the smaller second depth of the respective guide groove, the respective guide groove does not interfere with the guidance of the balls on the first track with the first depth. Thus, the balls are always safely guided in the ball channel, wherein the balls transmitted during operation of the ball screw radial and axial forces between the threaded spindle and the threaded nut. Further, despite the guide groove formed substantially transversely to the first raceway, falling out of the balls from the ball channel is prevented. Thus, the space formed by the ball channel is limited radially by the first and second tracks.
Da die jeweilige Führungsnut eine geringere zweite Tiefe aufweist als die erste Tiefe der ersten Laufbahn der Gewindespindel, ist die Führungsnut somit in Längsrichtung der Gewindespindel in eine Mehrzahl von Führungsnutabschnitten unterteilt, deren Anzahl abhängig ist von der Steigung des Gewindes des Kugelgewindetriebs sowie dem Durchmesser der Kugeln. Mit anderen Worten kreuzen sich die erste Laufbahn und die jeweilige Führungsnut mehrmals entlang der Längsachse der Gewindespindel. Dementsprechend ist das jeweilige Führungssegment des Verdrehsicherungselements bevorzugt derart ausgebildet, dass sich das Führungssegment über mehrere Führungsnutabschnitte der jeweiligen Führungsnut erstreckt, um eine sichere und fehlerfreie lineare Führung der Gewindespindel relativ zum Verdrehsicherungselement zu realisieren. Ferner wird dadurch eine ausreichend große Auflagefläche des jeweiligen Führungssegments an den Seitenwänden der jeweiligen Führungsnutabschnitte gewährleistet, um die bei dem Drehmoment wirkenden Flächenpressungen aufnehmen zu können. Mithin ist die Länge der mit dem jeweiligen Führungssegment in Eingriff stehenden Führungsnutabschnitte groß genug, um die wirkenden Flächenpressungen übertragen zu können. In diesem Fall ist das jeweilige Führungssegment des Verdrehsicherungselements axial benachbart zu dem Kugelstrang angeordnet, um das Abrollen der Kugeln nicht zu behindern bzw. zu blockieren.Since the respective guide groove has a smaller second depth than the first depth of the first raceway of the threaded spindle, the guide groove is thus divided in the longitudinal direction of the threaded spindle into a plurality of Führungsnutabschnitten whose number depends on the slope of Thread of the ball screw and the diameter of the balls. In other words, the first raceway and the respective guide groove intersect several times along the longitudinal axis of the threaded spindle. Accordingly, the respective guide segment of the anti-rotation element is preferably designed such that the guide segment extends over a plurality of guide groove sections of the respective guide groove in order to realize a secure and error-free linear guidance of the threaded spindle relative to the anti-rotation element. Furthermore, this ensures a sufficiently large contact surface of the respective guide segment on the side walls of the respective guide groove sections in order to be able to absorb the surface pressures acting on the torque. Thus, the length of the respective guide segment engaged Führungsnutabschnitte is large enough to transfer the acting surface pressures can. In this case, the respective guide segment of the anti-rotation element is arranged axially adjacent to the ball strand in order not to hinder the rolling of the balls or to block.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die jeweilige Führungsnut eine Breite aufweist, die kleiner ausgebildet ist, als der Durchmesser der Kugeln. Dadurch können keine Kugeln im Kugelkanal verkanten oder aus diesem herausfallen. Mithin ist der Kugelgewindetrieb dadurch sicherer ausgebildet.The invention includes the technical teaching that the respective guide groove has a width which is smaller than the diameter of the balls. As a result, no balls can tilt in the ball channel or fall out of this. Thus, the ball screw is characterized safer.
Vorzugsweise sind an der ersten Laufbahn in einem Kreuzungsbereich der ersten Laufbahn mit der jeweiligen Führungsnut ein jeweiliger Belastungsabschnitt und ein jeweiliger Entlastungsabschnitt ausgebildet. Während des Betriebs des Kugelgewindetriebs werden die Kugeln im Wesentlichen gleichmäßig belastet und übertragen damit Radial- und Axialkräfte zwischen der Gewindespindel und der Gewindemutter. Mithin rollen die Kugeln entlang der Laufbahnen ab und sind somit seitlich geführt. Im Kreuzungsbereich der ersten Laufbahn mit der jeweiligen Führungsnut erfolgt jedoch ein Entlasten der jeweiligen Kugel, die den Kreuzungsbereich durchquert, da die seitliche Führung der Kugeln durch die die erste Laufbahn kreuzende Führungsnut abschnittsweise entfällt. Mithin liegt im Kreuzungsbereich eine Kreuzung zwischen der ersten Laufbahn und der Führungsnut vor.Preferably, a respective loading section and a respective unloading section are formed on the first track in an intersection region of the first track with the respective guide groove. During operation of the ball screw, the balls are loaded substantially uniformly and thus transmit radial and axial forces between the threaded spindle and the threaded nut. Consequently, the balls roll along the raceways and are thus guided laterally. In the crossing region of the first track with the respective guide groove, however, a relieving of the respective ball, which passes through the crossing area, since the lateral guidance of the balls by the first track crossing guide groove is partially omitted. Consequently, there is an intersection between the first track and the guide groove in the crossing area.
Damit die Kugeln beim Eintreten in den Kreuzungsbereich nicht schlagartig entlastet und danach wieder schlagartig belastet werden, weist die Laufbahn unmittelbar vor der Kreuzung durch die Führungsnut den rampenförmigen Entlastungsabschnitt auf. Der Entlastungsabschnitt liegt somit in Abrollrichtung der Kugeln vor der jeweiligen Führungsnut. Mit anderen Worten ist die erste Laufbahn im Entlastungsabschnitt derart ausgebildet, dass die in den Entlastungsabschnitt eintretenden Kugeln aus einer Lastzone herausgeführt werden und damit im Kreuzungsbereich nicht mehr unter Last stehen. Unter einer Lastzone ist derjenige Bereich des Kugelkanals zu verstehen, in dem die Kugeln im Betrieb des Kugelgewindetriebs seitlich gestützt sind und dadurch die maximale Belastung erfahren. Somit treten die Kugeln im jeweiligen Kreuzungsbereich aus einer Lastzone aus und werden anschließend in eine an die erste Lastzone folgende zweite Lastzone wieder eingeführt. Anders gesagt sind die Kugeln in der Lastzone tragende Kugeln und die Kugeln im Kreuzungsbereich nicht tragende oder nur teilweise tragende Kugeln des Kugelgewindetriebs, wobei die Kugeln abwechselnd von einer Lastzone in einen Kreuzungsbereich und dann wieder in eine Lastzone geführt werden.Thus, the balls are not suddenly relieved when entering the intersection and then loaded again abruptly, the track immediately before the intersection by the guide groove on the ramp-shaped relief section. The relief section is thus in the rolling direction of the balls in front of the respective guide groove. In other words, the first raceway in the relief section is designed such that the balls entering the relief section are guided out of a load zone and thus are no longer under load in the intersection area. A load zone is that region of the ball channel in which the balls are laterally supported during operation of the ball screw and thereby experience the maximum load. Thus, the balls emerge from a load zone in the respective crossing region and are then reintroduced into a second load zone following the first load zone. In other words, the balls in the load zone bearing balls and the balls in the crossing region are non-supporting or only partially bearing balls of the ball screw, wherein the balls are guided alternately from a load zone in an intersection region and then again in a load zone.
Im Kreuzungsbereich wird die jeweilige Kugel kontinuierlich von dem sich weiterhin bewegenden Kugelstrang weitergeführt und damit lastfrei durch die Kreuzung der jeweiligen Führungsnut hindurchbewegt. Dadurch wird eine ungewollte Verkantung der jeweiligen Kugel an der jeweiligen Führungsnut im Kreuzungsbereich verhindert. Trotz des unbelasteten Zustands der Kugel im Kreuzungsbereich wird die Führung der Kugel aufgrund der weniger tief ausgebildeten Führungsnuten auch im Kreuzungsbereich hinreichend gewährleistet. Nach der Kreuzung wird die jeweilige Kugel im rampenförmigen Belastungsabschnitt, der in Abrollrichtung der Kugeln hinter der jeweiligen Führungsnut liegt, in die nächste Lastzone geführt, wodurch die Belastung der Kugeln wieder auf ein Maximum steigt.In the crossing region, the respective ball is continuously continued by the still moving ball strand and thus moved through the intersection of the respective guide groove load-free. As a result, an unwanted canting of the respective ball is prevented at the respective guide in the crossing area. Despite the unloaded state of the ball in the crossing area, the guidance of the ball due to the less deeply formed guide grooves is sufficiently ensured even in the crossing area. After the crossing, the respective ball in the ramp-shaped loading section, which lies in the rolling direction of the balls behind the respective guide groove, guided in the next load zone, whereby the load of the balls increases again to a maximum.
Je nach Drehrichtung der drehangetriebenen Gewindemutter wechselt auch die Abrollrichtung der Kugeln im Kugelkanal. Somit ist die Lage des Entlastungs- und Belastungsabschnitts des jeweiligen Kreuzungsabschnitts abhängig von der Drehrichtung der Gewindemutter.Depending on the direction of rotation of the rotationally driven threaded nut and the rolling direction of the balls in the ball channel changes. Thus, the position of the unloading and loading section of the respective crossing section is dependent on the direction of rotation of the threaded nut.
Ferner bevorzugt weisen der Belastungsabschnitt und der Entlastungsabschnitt einen rampenförmigen Verlauf auf. Unter dem rampenförmigen Verlauf des Entlastungsabschnitts bzw. des Belastungsabschnitts ist zu verstehen, dass sich die erste Laufbahn im Entlastungsabschnitt seitlich aufweitet, um die seitliche Führung der jeweiligen Kugel stetig zu reduzieren und somit die in den Entlastungsabschnitt eintretende Kugel kontinuierlich zu entlasten. Im Belastungsabschnitt verjüngt die erste Laufbahn seitlich stetig bis zu der Ausgangsform, sodass die jeweilige Kugel eine kontinuierlich steigende Belastung bis zur Belastung innerhalb der Lastzone erfährt. Dadurch, dass dieser Übergang in den lastfreien Kreuzungsbereich und aus dem Kreuzungsbereich heraus kontrolliert und sanft erfolgt, kann ein negativer Einfluss auf die Lebensdauer verhindert oder zumindest reduziert werden und somit insbesondere die Akustik des Kugelgewindetriebs verbessert werden.Further preferably, the loading section and the unloading section have a ramp-shaped course. The ramp-shaped course of the relief section or of the loading section is to be understood as meaning that the first raceway widens laterally in the relief section in order to steadily reduce the lateral guidance of the respective ball and thus to continuously relieve the ball entering the relief section. In the loading section, the first track tapers sideways steadily up to the starting shape, so that the respective ball experiences a continuously increasing load up to the load within the load zone. Controlling and smoothing this transition into the load-free intersection area and out of the intersection area can prevent or negatively affect the service life be reduced at least and thus in particular the acoustics of the ball screw can be improved.
Der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb eignet sich insbesondere für eine Verwendung in einem Aktuator zur Niveauverstellung eines Fahrzeugaufbaus. Alternativ kann ein solcher Kugelgewindetrieb auch in einem beliebigen Stelltrieb, beispielsweise für einen Kupplungssteller, einen Bremsenaktuator oder einem Lenkungsaktuator eingesetzt werden.The ball screw according to the invention is particularly suitable for use in an actuator for level adjustment of a vehicle body. Alternatively, such a ball screw can be used in any actuator, such as a clutch plate, a brake actuator or a steering actuator.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt
-
1 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs in einer ersten axialen Endposition, -
2 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung des Kugelgewindetriebs gemäß1 in einer zweiten axialen Endposition, -
3a eine vereinfachte schematische Ansicht einer Gewindespindel des Kugelgewindetriebs gemäßden 1 und 2 , -
3b eine vereinfachte schematische Seitenansicht der Gewindespindel gemäß3a , -
3c eine vereinfachte schematische Querschnittansicht der Gewindespindel gemäß den3a und3b , und -
4 eine vereinfachte schematische Ansicht eines exemplarischen Kreuzungsbereichs an der Gewindespindel.
-
1 2 is a simplified schematic sectional view of a ball screw according to the invention in a first axial end position, -
2 a simplified schematic sectional view of the ball screw according to1 in a second axial end position, -
3a a simplified schematic view of a threaded spindle of the ball screw according to the1 and2 . -
3b a simplified schematic side view of the threaded spindle according to3a . -
3c a simplified schematic cross-sectional view of the threaded spindle according to the3a and3b , and -
4 a simplified schematic view of an exemplary crossing region on the threaded spindle.
Gemäß den
Mittels der Kugeln
Das Verdrehsicherungselement
Die Führungsnuten
In
Die
Gemäß
Der hier gezeigte Kreuzungsbereich
Nach dem Durchlaufen der Kreuzung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- KugelgewindetriebBall Screw
- 22
- Gewindespindelscrew
- 33
- Gewindemutterthreaded nut
- 44
- Verdrehsicherungselementanti-rotation
- 55
- Gehäusecasing
- 6a, 6b6a, 6b
- Führungsnutguide
- 7a, 7b7a, 7b
- Führungssegmentguide segment
- 8a, 8b8a, 8b
- Laufbahncareer
- 9a, 9b9a, 9b
- Tiefedepth
- 1010
- KugelBullet
- 1111
- Durchmesserdiameter
- 1212
- Breitewidth
- 1313
- Belastungsabschnittload section
- 1414
- Entlastungsabschnittrelief section
- 1515
- Kreuzungsbereichcrossing area
- 1616
- Führungsnutabschnittguide groove
- 1717
- Längsachselongitudinal axis
- 18a, 18b18a, 18b
- Schenkelleg
- 1919
- Abrollrichtungunrolling
- 2020
- Kreuzungcrossing
- 2121
- Kugelkanalball channel
- 22a, 22b22a, 22b
- Lastzoneload zone
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018107467.0A DE102018107467B4 (en) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Ball screw drive for a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018107467.0A DE102018107467B4 (en) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Ball screw drive for a vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018107467A1 true DE102018107467A1 (en) | 2019-10-02 |
DE102018107467B4 DE102018107467B4 (en) | 2020-03-12 |
Family
ID=67910025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018107467.0A Active DE102018107467B4 (en) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Ball screw drive for a vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018107467B4 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020132084A1 (en) | 2020-12-03 | 2022-06-09 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | spindle drive |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005057227B4 (en) * | 2005-11-29 | 2011-07-21 | PIRAS Metalltechnik GmbH & Co. KG, 95163 | Device for generating a linear movement |
-
2018
- 2018-03-28 DE DE102018107467.0A patent/DE102018107467B4/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005057227B4 (en) * | 2005-11-29 | 2011-07-21 | PIRAS Metalltechnik GmbH & Co. KG, 95163 | Device for generating a linear movement |
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DE102018107467B4 (en) | 2020-03-12 |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
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