DE102018120689A1 - Wälzgewindetrieb - Google Patents
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Abstract
Ein Wälzgewindetrieb, insbesondere Kugelgewindetrieb, umfasst eine Gewindespindel (2), eine Spindelmutter (3), sowie zwischen der Gewindespindel (2) und der Spindelmutter (3) abrollende, in einem Käfig (7) geführte Wälzkörper (6). Weiter umfasst der Wälzgewindetrieb eine zur Erzeugung einer Rückstellkraft ausgebildete Feder (8), welche sowohl an der Gewindespindel (2) und an der Spindelmutter (3) als auch am Käfig (7) eingehängt ist.A roller screw drive, in particular a ball screw drive, comprises a threaded spindle (2), a spindle nut (3) and rolling elements (6) which roll between the threaded spindle (2) and the spindle nut (3) and are guided in a cage (7). The roller screw drive further comprises a spring (8) designed to generate a restoring force, which is suspended both on the threaded spindle (2) and on the spindle nut (3) and on the cage (7).
Description
Die Erfindung betrifft einen zur Verwendung in einem elektromechanischen Aktuator geeigneten Wälzgewindetrieb, insbesondere Kugelgewindetrieb, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a roller screw drive, in particular a ball screw drive, suitable for use in an electromechanical actuator, according to the preamble of
Ein gattungsgemäßer Wälzgewindetrieb ist beispielsweise aus der
Die
Generell kann es sich bei einem Kugelgewindetrieb entweder um einen Gewindetrieb mit Wälzkörperrückführung, beispielsweise in Form einer Außenumlenkung, oder um einen Gewindetrieb ohne Wälzkörperrückführung handeln. Im Fall einer Wälzkörperrückführung unterliegt der Verfahrweg zwischen der Gewindespindel und der Spindelmutter keinen prinzipiellen Beschränkungen. Dagegen zeichnen sich Gewindetriebe ohne Wälzkörperrückführung durch einen kompakteren, einfacheren Aufbau aus. Die Kugelgewindetriebe nach den genannten Dokumenten
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakt aufgebauten, für die Verwendung in einem elektromechanischen Aktuator geeigneten, gegenüber dem genannten Stand der Technik unter fertigungstechnischen und funktionalen Gesichtspunkten weiterentwickelten Wälzgewindetrieb anzugeben.The invention is based on the object of specifying a compactly constructed roller screw drive which is suitable for use in an electromechanical actuator and which is further developed from the state of the art in terms of production technology and functionality.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wälzgewindetrieb, insbesondere in Form eines Kugelgewindetriebs, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Wälzgewindetrieb umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption eine Gewindespindel, eine Spindelmutter, sowie zwischen der Gewindespindel und der Spindelmutter abrollende, in einem Käfig geführte Wälzkörper, insbesondere Kugeln. Erfindungsgemäß weist der Wälzgewindetrieb darüber hinaus eine Feder auf, welche sowohl an der Gewindespindel und an der Spindelmutter als auch am Käfig angebunden ist. Die Anbindung der Feder an die genannten Komponenten, das heißt an die Gewindespindel, an die Spindelmutter, sowie an den Käfig, wird allgemein - unabhängig von der konkreten Art der mechanischen Kopplung zwischen der Feder und den genannten Komponenten - auch als Einhängung der Feder an der betreffenden Komponente bezeichnet.This object is achieved according to the invention by a roller screw drive, in particular in the form of a ball screw drive, with the features of
Die Feder ist somit an insgesamt drei Stellen mit weiteren Komponenten des Wälzgewindetriebs verbunden. Damit sind schon mit einer moderaten Federhärte signifikante Rückstellkräfte innerhalb des Wälzgewindetriebs erzeugbar, wobei zugleich ein für die Verwendung in üblichen elektromechanischen Aktuatoren ausreichender Verfahrweg zwischen der Spindelmutter und der Gewindespindel zur Verfügung gestellt wird. Dies gilt sowohl für Bauformen, in welchen die Spindelmutter als rotierendes Antriebselement des Wälzgewindetriebs fungiert, als auch für Bauformen, bei welchen die Gewindespindel als rotierendes, antreibendes Element des Wälzgewindetriebs vorgesehen ist. Das jeweils andere, als Abtriebselement fungierende Element ist in verdrehgesicherter Weise innerhalb einer Umgebungskonstruktion linear verlagerbar. Im Fall einer nicht selbsthemmenden Auslegung des Wälzgewindetriebs, was in typischen Ausgestaltungen zutrifft, kann auch ein Antrieb durch eine lineare Bewegung des Getriebeeingangselements und eine Rotation des Getriebeausgangselements vorgesehen sein. Auch in diesem Fall kann entweder die Gewindespindel oder die Spindelmutter als Getriebeeingangselement fungieren.The spring is thus connected to further components of the roller screw drive at a total of three locations. Significant restoring forces can thus be generated within the roller screw drive with a moderate spring hardness, while at the same time providing a travel path between the spindle nut and the threaded spindle which is sufficient for use in conventional electromechanical actuators. This applies both to designs in which the spindle nut acts as a rotating drive element of the roller screw drive, and to designs in which the threaded spindle is provided as a rotating, driving element of the roller screw drive. The respective other element, which acts as an output element, can be displaced linearly in a non-rotating manner within a surrounding construction. In the case of a non-self-locking design of the rolling screw drive, which is the case in typical configurations, a drive can also be provided by a linear movement of the transmission input element and a rotation of the transmission output element. In this case too, either the threaded spindle or the spindle nut can function as a transmission input element.
Bei der Feder, welche den Käfig des Wälzgewindetriebs einerseits mit der Gewindespindel und andererseits mit der Spindelmutter koppelt, handelt es sich in bevorzugter Ausgestaltung um eine Schraubenfeder, welche die Mittelachse des Wälzgewindetriebs konzentrisch umgibt. Dies heißt, dass jede Windung der Schraubenfeder die Mittelachse des Wälzgewindetriebs umgibt. Hierbei sind die beiden Enden der Schraubenfeder einerseits an der Gewindespindel und andererseits an der Spindelmutter eingehängt, während ein mittlerer Abschnitt der Schraubenfeder am Käfig angreift und damit den Käfig synchronisiert. Der genannte mittlere Abschnitt ist vorzugsweise durch jeweils mindestens eine Windung von der Einhängung der Feder an der Gewindespindel sowie von der Einhängung der Feder an der Spindelmutter beabstandet.The spring, which couples the cage of the roller screw drive on the one hand to the threaded spindle and on the other hand to the spindle nut, is in a preferred embodiment a helical spring which concentrically surrounds the central axis of the roller screw drive. This means that each turn of the coil spring surrounds the central axis of the roller screw drive. Here, the two ends of the coil spring are hooked on the one hand to the threaded spindle and on the other hand to the spindle nut, while a middle section of the Coil spring engages the cage and thus synchronizes the cage. Said middle section is preferably spaced apart by at least one turn from the suspension of the spring on the threaded spindle and from the suspension of the spring on the spindle nut.
Beispielsweise ist der mittlere Abschnitt, mit welchem die Feder am Käfig angreift, als Abflachung der ansonsten schraubenförmigen Feder ausgebildet. Ebenso ist es möglich, dass die Feder in ihrem mittleren Abschnitt eine Lasche aufweist, mit welcher sie am Käfig angehängt ist. In jedem Fall ist die Stelle, an welcher die Feder am Käfig angreift, derart positioniert, dass eine Rotation des Käfigs relativ zur Gewindespindel sowie relativ zur Spindelmutter innerhalb des gesamten Verstellbereichs, das heißt des gesamten Hubs, des Wälzgewindetriebs ungehindert möglich ist.For example, the middle section, with which the spring engages the cage, is designed as a flattening of the otherwise helical spring. It is also possible that the spring has a tab in its central section with which it is attached to the cage. In any case, the point at which the spring engages the cage is positioned such that rotation of the cage relative to the threaded spindle and relative to the spindle nut is possible without hindrance within the entire adjustment range, that is to say the entire stroke, of the roller screw drive.
Unabhängig von der detaillierten Gestaltung der Kopplung der Feder mit der Gewindespindel, der Spindelmutter, sowie dem Käfig hat die Feder insgesamt vorzugsweise eine konische Grundform. Die Feder ist dabei an einer der Stirnseiten der Spindelmutter eingehängt und verjüngt sich bis zu einem Einhängungspunkt an der Gewindespindel. Die Einhängungspunkte sind beispielsweise als sich in Radialrichtung der betreffenden Komponenten erstreckende Sacklöcher in der Spindelmutter beziehungsweise in der Gewindespindel ausgeführt. Der Käfig ragt an derjenigen Stirnseite der Spindelmutter, an welcher die Feder an der Spindelmutter gehalten ist, aus der Spindelmutter heraus, erstreckt sich jedoch nicht bis zu derjenigen Stelle, an welcher die Feder mit der Gewindespindel gekoppelt ist.Regardless of the detailed design of the coupling of the spring with the threaded spindle, the spindle nut and the cage, the spring as a whole preferably has a conical basic shape. The spring is attached to one of the end faces of the spindle nut and tapers to a point of attachment on the threaded spindle. The suspension points are designed, for example, as blind holes extending in the radial direction of the components in question in the spindle nut or in the threaded spindle. The cage protrudes from the spindle nut on the end face of the spindle nut on which the spring is held on the spindle nut, but does not extend to the point at which the spring is coupled to the threaded spindle.
Der Wälzgewindetrieb weist in bevorzugter Ausgestaltung keine Wälzkörperrückführung auf und ist damit insbesondere in radialer Richtung der Gewindespindel sowie der Spindelmutter raumsparend aufgebaut.In a preferred embodiment, the roller screw drive has no roller body return and is therefore constructed in a space-saving manner, in particular in the radial direction of the threaded spindle and the spindle nut.
Der Wälzgewindetrieb ist besonders für die Verwendung in einer Vorrichtung zur Abgasrückführung eines Verbrennungsmotors geeignet. Zum technologischen Hintergrund wird beispielhaft auf die Dokumente
Herkömmliche Aktuatoren in Abgasrückführungsvorrichtungen können Spiralbandfedern, auch als Uhrwerksfedern bezeichnet, aufweisen, die an einem mit einer Spindelmutter eines Gewindetriebs verbundenen Antriebskegelrad angreifen. Die vorzugsweise als konische Schraubenfeder ausgebildete Feder des erfindungsgemäßen Wälzgewindetriebs kann zusätzlich zur Synchronisation des Käfigs, betreffend die Verstellung zwischen Gewindespindel und Spindelmutter, die Funktion einer solchen Spiralbandfeder übernehmen.Conventional actuators in exhaust gas recirculation devices can have spiral band springs, also referred to as clockwork springs, which act on a drive bevel gear connected to a spindle nut of a screw drive. The spring of the roller screw drive according to the invention, which is preferably designed as a conical coil spring, can take over the function of such a spiral band spring in addition to the synchronization of the cage with regard to the adjustment between the threaded spindle and the spindle nut.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
-
1 in vereinfachter, geschnittener Darstellung einen Kugelgewindetrieb, -
2 in perspektivischer Ansicht eine Feder des Kugelgewindetriebs nach1 .
-
1 in a simplified, sectional representation, a ball screw drive, -
2 in perspective view of a spring of theball screw 1 ,
Ein Wälzgewindetrieb
Der Kugelgewindetrieb
Die Kugeln
Die Feder
Die Schraubenfeder
In
Bei einer abweichenden Auslegung der Feder
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- KugelgewindetriebBall Screw
- 22
- Gewindespindelscrew
- 33
- Spindelmutterspindle nut
- 44
- Gewindegang der SpindelThread of the spindle
- 55
- Gewindegang der MutterThread of the nut
- 66
- Kugel, WälzkörperBall, rolling elements
- 77
- KäfigCage
- 88th
- Federfeather
- 99
- Einhängung an der MutterAttachment to the mother
- 1010
- Einhängung an der SpindelAttachment to the spindle
- 1111
- Einhängung am KäfigAttachment to the cage
- 1212
- Zylindrischer Abschnitt des KäfigsCylindrical section of the cage
- 1313
- Flansch des KäfigsFlange of the cage
- 1414
- Einhängelaschehanger clip
- 1515
- Abgeflachter Abschnitt der FederFlattened section of the spring
- 1616
- Windungconvolution
- 1717
- Windung convolution
- MM
- Mittelachsecentral axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102015201257 B3 [0002, 0004]DE 102015201257 B3 [0002, 0004]
- DE 102013208218 B4 [0003, 0004]DE 102013208218 B4 [0003, 0004]
- DE 102016209119 A1 [0012]DE 102016209119 A1 [0012]
- DE 102011079742 A1 [0012]DE 102011079742 A1 [0012]
- WO 2009/103378 A1 [0012]WO 2009/103378 A1 [0012]
- DE 102011005341 A1 [0012]DE 102011005341 A1 [0012]
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DE102018120689.5A Withdrawn DE102018120689A1 (en) | 2018-08-24 | 2018-08-24 | Wälzgewindetrieb |
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-
2018
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |