-
Die Erfindung betrifft einen insbesondere für Verwendung in einem elektromechanischen Aktuator geeigneten Kugelgewindetrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgewindetriebs.
-
Ein gattungsgemäßer Kugelgewindetrieb ist beispielsweise aus der
DE 2 118 813 A1 bekannt. Dieser Kugelgewindetrieb ist zur Verwendung in einem Lenkgetriebe vorgesehen. Der Kugelgewindetrieb ist mit einem Kegelradgetriebe kombiniert, wobei ein erstes Kegelrad drehfest auf einer Lenkspindel angeordnet und ein zweites Kegelrad als Spindelmutter des Kugelgewindetriebs ausgebildet ist.
-
Weitere Bauformen von Kugelgewindetrieben sind in den Dokumenten
DE 10 2008 025 348 A1 und
DE 10 2009 036 886 A1 beschrieben. Diese Kugelgewindetriebe weisen Umfangsanschläge auf, welche zwischen Gewindespindel und Spindelmutter des jeweiligen Kugelgewindetriebs wirksam sind.
-
Ein Kugelgewindetrieb ist ein Getriebe, welches typischerweise zur Umwandlung einer rotativen Bewegung in eine lineare Bewegung vorgesehen ist. Je nach Auslegung kann auch eine Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Rotation erfolgen. Als antreibendes Element des Kugelgewindetriebs kann entweder dessen Gewindespindel oder die zugehörige Spindelmutter fungieren. In Fällen, in denen das antreibende Element rotiert, ist das Abtriebselement des Kugelgewindetriebs in der Regel in verdrehgesicherter Weise verschiebbar. Lineare Kräfte zwischen dem Kugelgewindetrieb und Komponenten einer Umgebungskonstruktion sind beispielsweise über einen Kugelanschluss übertragbar.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelgewindetrieb gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere unter fertigungstechnischen Aspekten weiterzuentwickeln.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kugelgewindetrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelgewindetriebs gemäß Anspruch 7 gelöst. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt den Kugelgewindetrieb, und umgekehrt.
-
Der Kugelgewindetrieb umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption eine Gewindespindel, eine diese umgebende Spindelmutter, sowie zwischen der Gewindespindel und der Spindelmutter abrollende Wälzkörper, das heißt Kugeln, wobei die Gewindespindel starr mit einem Kugelanschluss verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der Kugelanschluss Teil eines gesonderten, mit der Gewindespindel verbundenen Bolzens, wobei mit dem Bolzen eine ebenfalls als gesondertes Teil ausgeführte, mit der Gewindespindel zusammenwirkende Anschlagscheibe verbunden ist.
-
Innerhalb des Kugelgewindetriebs sind somit drei gesonderte Teile, nämlich die Gewindespindel, der Bolzen und die Anschlagscheibe zu einer Baugruppe verbunden. Diese Baugruppe wird als Spindelbaugruppe bezeichnet. Die Spindelmutter, eventuell mit der Spindelmutter verbundene Teile, sowie die in der Spindelmutter abrollenden Kugeln einschließlich eventueller Führungselemente werden als Mutterbaugruppe bezeichnet.
-
Die Herstellung des Kugelgewindetriebs umfasst folgende Schritte:
- - Eine Gewindespindel, ein Bolzen, welcher einen Kugelanschluss aufweist, sowie eine Anschlagscheibe werden bereitgestellt,
- - eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Bolzen und der Gewindespindel und eine nicht stoffschlüssige, nämlich eine formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Bolzen und der Anschlagscheibe wird hergestellt,
- - die aus Bolzen, Gewindespindel und Anschlagscheibe gebildete Spindelbaugruppe wird mit einer Mutterbaugruppe, die eine Spindelmutter mit einer zur Zusammenwirkung mit der Anschlagscheibe vorgesehenen Anschlagkontur sowie eine Vielzahl an Wälzkörpern umfasst, zum Kugelgewindetrieb komplettiert.
-
Die Herstellung der Spindelbaugruppe aus drei Einzelteilen hat den Vorteil, dass die Einzelteile im Vergleich zur gesamten Spindelbaugruppe geometrisch relativ einfach gestaltet sind und besonders rationell, insbesondere unter Nutzung spanloser Verfahren, herstellbar sind. Über den Kugelanschluss des Bolzens sind sowohl Zug- als auch Druckkräfte übertragbar. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Bolzen und der Gewindespindel, welche diese Kräfte überträgt, ist vorzugsweise als Schweißverbindung ausgeführt. Als Schweißverfahren kommt insbesondere Reibschweißen sowie Widerstandsschweißen in Betracht.
-
Im Unterschied zur Verbindung zwischen dem Bolzen und der Gewindespindel ist die Verbindung zwischen der Anschlagscheibe und dem Bolzen vorzugsweise als formschlüssige Verbindung - was Belastungen in Umfangsrichtung betrifft - gestaltet. In Axialrichtung kann dagegen zum Beispiel eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Bolzen und der im Wesentlichen ringscheibenförmigen Anschlagscheibe gegeben sein. Die formschlüssige Verbindung zwischen dem Bolzen und der Anschlagscheibe ist zum Beispiel durch Verzahnungen hergestellt. Bei der Anschlagscheibe handelt es sich vorzugsweise um eine Komponente eines Umfangsanschlags. Die korrespondierende Gegenkontur ist vorzugsweise unmittelbar durch die Gewindespindel gegeben. Ebenso kann eine mit der Anschlagscheibe zusammenwirkende Anschlagkontur auf der Seite der Gewindespindel auch durch ein gesondertes, mit der Gewindespindel fest verbundenes Teil bereitgestellt sein.
-
Gemäß einer möglichen Weiterbildung ist die Anschlagscheibe zugleich als Antriebsscheibe ausgebildet. Zu diesem Zweck weist die Anschlagscheibe eine zur Einleitung eines Drehmoments in den Bolzen und damit auch in die Gewindespindel ausgebildete Anschlusskontur auf.
-
Eine alternative Ausgestaltung sieht eine Drehmomenteinleitung in den Bolzen auf derjenigen Seite des Kugelanschlusses vor, welche der Anschlagscheibe sowie der Gewindespindel abgewandt ist. Der Bolzen ist zu diesem Zweck über den Kugelanschluss hinaus verlängert und weist in diesem Bereich eine Anschlusskontur, insbesondere in Form einer Verzahnung, auf.
-
Der Kugelgewindetrieb ist insbesondere zur Verwendung in einem elektromechnischen Aktor, beispielsweise in einem Bremskraftverstärker, geeignet.
-
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
- 1 einen Kugelgewindetrieb in Seitenansicht,
- 2 den Kugelgewindetrieb nach 1 in perspektivischer Ansicht,
- 3 und 4 stirnseitige Ansichten des Kugelgewindetriebs nach 1,
- 5 eine geschnittene Darstellung des Kugelgewindetriebs nach 1,
- 6 ein Detail aus 5,
- 7 einen Bolzen des Kugelgewindetriebs nach 1,
- 8 und 9 geschnittene perspektivische Darstellungen des Kugelgewindetriebs nach 1,
- 10 eine alternative Bauform eines Bolzens eines Kugelgewindetriebs.
-
Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf beide Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile oder Konturen sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
Ein zur Verwendung in einem Bremskraftverstärker vorgesehener Kugelgewindetrieb 1 umfasst eine Spindelbaugruppe 2 und eine Mutterbaugruppe 3. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Kugelgewindetriebs 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.
-
Die Spindelbaugruppe 2 ist aus insgesamt vier Teilen, nämlich einer Gewindespindel 4, deren Gewinde mit 5 bezeichnet ist, einem Bolzen 6 und einer Anschlagscheibe 7 aufgebaut. Ein durch den Bolzen 6 gebildeter Kugelanschluss 8 ist zur Kopplung mit einer Komponente einer nicht dargestellten Umgebungskonstruktion vorgesehen.
-
Die Anschlagscheibe 7 hat die Form einer Ringscheibe, welche auf den Bolzen 6 aufgesteckt ist. Hierbei weist der Bolzen 6 eine Verzahnung 9 als Formschlusskontur auf, welche in eine korrespondierende Gegenkontur, die durch die Anschlagscheibe 7 gebildet ist, eingreift. Somit ist in Umfangsrichtung ein Formschluss zwischen dem Bolzen 6 und der Anschlagscheibe 7 hergestellt. An ihrer Außenumfangsfläche weist die Anschlagscheibe 7 eine Anschlagkontur 10 auf, welche zur Zusammenwirkung mit einem Gegenanschlag 11 vorgesehen ist. Der Gegenanschlag 11 als weitere Anschlagkontur ist unmittelbar durch eine Spindelmutter 12 gebildet, welche die Hauptkomponente der Mutterbaugruppe 3 darstellt. Weiter werden Wälzkörper 13, nämlich Kugeln, der Mutterbaugruppe 3 zugerechnet.
-
Die Anschlagscheibe 7 weist zwei plane, zueinander parallele Stirnflächen 14, 15 auf. Die spindelseitige Anschlagkontur 10 befindet sich ebenso zwischen diesen Stirnflächen 14, 15 wie eine Anschlusskontur 16, welche in Form zweier aus der übrigen Anschlagscheibe 7 herausragender Zapfen 17, 18 vorliegt. An die Anschlusskontur 16 kann ein nicht dargestelltes Antriebselement zum Antrieb der Gewindespindel 4 angeschlossen werden. Die beiden Zapfen 17, 18 sind einander diametral gegenüberliegend angeordnet. Eine Anschlagkante 19 der Anschlagkontur 10 ist in Umfangsrichtung mittig zwischen den beiden Zapfen 17, 18 angeordnet. Durch die Anschlagkontur 10 und den Gegenanschlag 11 ist ein Umfangsanschlag gebildet, welcher insgesamt mit 20 bezeichnet ist. Dies bedeutet, dass beim Anfahren der Endposition des Kugelgewindetriebs 1 die Spindelbaugruppe 2 und die Mutterbaugruppe 3 nicht in Axialrichtung gegeneinander anschlagen, sondern durch die in Umfangsrichtung, bezogen auf die mit M bezeichnete Mittelachse des Kugelgewindetriebs, gegeneinander anschlagenden Konturen 10, 11 gestoppt werden.
-
Durch die Auslegung der Konturen 10, 11 als Teile des Umfangsanschlags 20 treten beim Betrieb des Kugelgewindetriebs 1 keine hohen Axialkräfte zwischen der Anschlagscheibe 7 und dem Bolzen 6 auf. Eine reibschlüssige Befestigung der Anschlagscheibe 7 auf dem Bolzen 6 ist ausreichend. Dagegen sind zwischen dem Bolzen 6 und der Gewindespindel 4 nicht nur Drehmomente, sondern auch signifikante Axialkräfte, nämlich Zug- und Druckkräfte, zu übertragen. Eine Verbindungsstelle 21 zwischen dem Bolzen 6 und der Gewindespindel 4 ist als Schweißverbindung ausgeführt. Der Kugelanschluss 8 ist integraler Bestandteil des Bolzens 6.
-
In der modifizierten Bauform des Bolzens 6 nach 10 ragt der Bolzen 6 über den Kugelanschluss 8 hinaus. In diesem über den Kugelanschluss 8 hinausragenden Bereich ist eine Anschlusskontur 22, im vorliegenden Fall in Form einer Verzahnung, ausgebildet. Die Anschlusskontur 22 ist - prinzipiell vergleichbar mit der Anschlusskontur 16 - zur Kopplung mit einem drehmomentübertragenden Element einer Umgebungskonstruktion geeignet. Der Bolzen 6 nach 10 ist im Austausch gegen den Bolzen 6 nach 7 für den Einbau in den Kugelgewindetrieb 1 nach den 1 bis 9 geeignet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kugelgewindetrieb
- 2
- Spindelbaugruppe
- 3
- Mutterbaugruppe
- 4
- Gewindespindel
- 5
- Gewinde
- 6
- Bolzen
- 7
- Anschlagscheibe
- 8
- Kugelanschluss
- 9
- Verzahnung
- 10
- Anschlagkontur
- 11
- Gegenanschlag
- 12
- Spindelmutter
- 13
- Wälzkörper, Kugel
- 14
- Stirnfläche
- 15
- Stirnfläche
- 16
- Anschlusskontur
- 17
- Zapfen
- 18
- Zapfen
- 19
- Anschlagkante
- 20
- Umfangsanschlag
- 21
- Verbindungsstelle
- 22
- Anschlusskontur
- M
- Mittelachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 2118813 A1 [0002]
- DE 102008025348 A1 [0003]
- DE 102009036886 A1 [0003]
