DE112008004020T5 - Ball return means and actuator comprising such means - Google Patents
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Abstract
Eine Betätigungsvorrichtung umfasst eine Spindel (2) mit einem Außengewinde, eine Mutter (4) mit einem Innengewinde und zumindest eine Reihe (6) von Kugeln so, dass die Kugeln im Gewinde der Gewindespindel und im Gewinde der Mutter in Eingriff stehen, und ist mit einem Kugelrückführungsmittel versehen, das an der Mutter angebracht ist und einen Rückführungskanal definiert, um die Kugeln im Inneren der Mutter von einem Ende zum anderen Ende ihres Pfads zu tragen, wenn sich die Spindel in Bezug auf die Mutter dreht. Das Ruckführungsmittel (8) kann zwei Ablenkelemente (14) umfassen, die in radialen Öffnungen (11), welche in der Mutter gebildet sind, in Eingriff stehen, wobei jedes einen Kugelablenkkanal (36) aufweist, und kann einen äußeren Balken (16) umfassen, der einen Verbindungskanal (37) aufweist, wobei der Kugelrückführungskanal (9) aufeinanderfolgend durch den Ablenkkanal eines Ablenkelements, den Verbindungskanal des Balkens und den Ablenkkanal des anderen Ablenkelements definiert ist.An actuating device comprises a spindle (2) with an external thread, a nut (4) with an internal thread and at least one row (6) of balls such that the balls engage in the thread of the threaded spindle and in the thread of the nut, and is with ball return means attached to the nut and defining a return channel to carry the balls inside the nut from one end to the other end of its path as the spindle rotates with respect to the nut. The return means (8) may comprise two deflection elements (14) which engage in radial openings (11) formed in the nut, each having a ball deflection channel (36), and may comprise an outer beam (16) which has a connecting channel (37), the ball return channel (9) being successively defined by the deflecting channel of one deflecting element, the connecting channel of the beam and the deflecting channel of the other deflecting element.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Betätigungsvorrichtungen, die eine Spindel mit einem Außengewinde, eine Mutter mit einem Innengewinde und umlaufende Kugeln zum Koppeln der Spindel und der Mutter umfassen, und die mit einem Kugelrückführungsmittel versehen sind, um die Kugeln im Inneren der Mutter von einem Ende ihres Pfads zu dem anderen zu tragen, wenn sich die Spindel in Bezug auf die Mutter dreht. Derartige Betätigungsvorrichtungen werden häufig Kugelumlaufspindeln genannt.The present invention relates to actuators comprising a spindle with an external thread, a nut with an internal thread and rotating balls for coupling the spindle and the nut, and which are provided with a ball return means to the balls inside the nut from one end of its path to the other when the spindle rotates with respect to the nut. Such actuators are often called ball screws.
Die bekannten Vorrichtungen weisen zahlreiche Nachteile auf und führen zur Unzufriedenheit der Benutzer.The known devices have numerous disadvantages and lead to user dissatisfaction.
Die vorliegende Erfindung zielt auf die Beseitigung zumindest einiger dieser Nachteile ab und stellt eine Betätigungsvorrichtung mit verbesserter Sicherheit des Umlaufs der Kugeln und besserer Beschränkung und Führung der zurücklaufenden Kugeln bereit.The present invention aims at overcoming at least some of these disadvantages and provides an actuator with improved ball circulation safety and better confinement and guidance of the recirculating balls.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, die Tätigkeiten zur Herstellung der Mutter zu verringern, während gleichzeitig vermieden wird, dass verursacht wird, dass die Mutter übermäßig zerbrechlich wird.Another object of the invention is to reduce the operations of manufacturing the nut while avoiding causing the nut to become excessively fragile.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, ein Rückfuhrungsmittel mit einer höheren mechanischen Beständigkeit bereitzustellen, während das Geräusch, das beim Umlaufen der Kugeln erzeugt wird, verringert wird.Another object of the invention is to provide a return means having a higher mechanical resistance, while reducing the noise generated when the balls are circulated.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist, ein Kugelrückführungsmittel zu erhalten, das annehmbare Kosten aufweist und leicht abmontierbar ist.Yet another object of the invention is to obtain a ball return means which has acceptable costs and is easy to disassemble.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, eine derartige Betätigungsvorrichtung bereitzustellen, die bei verringerten Kosten hergestellt werden kann.Another object of the invention is to provide such an actuator which can be manufactured at a reduced cost.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Kugelrückführungsmittel vorgeschlagen, das an einer Mutter mit Innengewinde angebracht werden kann und einen Rückführungskanal definiert, um Kugeln von einem Ende zum anderen Ende eines Pfads im Inneren der Mutter, entlang dem die Kugeln in ihrem Gewinde in Eingriff stehen, zutragen.According to one embodiment of the invention, there is provided a ball return means which can be attached to an internally threaded nut and defines a return passage for guiding balls from one end to the other end of a path inside the nut along which the balls engage in their threads. to wear.
Dieses Kugelrückführungsmittel kann zwei Ablenkelemente umfassen, die in jeweiligen Öffnungen, welche durch die Dicke der Mutter hindurch gebildet sind, in Eingriff gebracht werden können und jeweils einen Kugelablenkkanal (
Das Rückführungsmittel kann zwei Ablenkelemente umfassen, die in radialen Öffnungen, welche in der Mutter gebildet sind, in Eingriff stehen und jeweils einen Kugelablenkkanal aufweisen, und kann einen äußeren Balken mit einem Verbindungskanal umfassen, wobei der Kugelrückführungskanal aufeinanderfolgend durch den Ablenkkanal eines Ablenkelements, den Verbindungskanal des Balkens und den Ablenkkanal des anderen Ablenkelements definiert ist.The return means may comprise two baffles engaged in radial openings formed in the nut and each having a ball deflection channel, and may comprise an outer beam with a connection channel, the ball return channel successively passing through the deflection channel of a deflection element, the connection channel of the beam and the deflection channel of the other deflection element is defined.
Mit derartigen Ablenkkanälen in den Ablenkelementen und einem Verbindungskanal im äußeren Balken ist es möglich, einen Rückführungskanal zu formen und zu bilden, der von der Mutter unabhängig ist und gut dazu geeignet ist, die Kugeln zu entnehmen und freizugeben und die zurücklaufenden Kugeln zu beschränken und zu führen.With such deflection channels in the baffles and a connection channel in the outer beam, it is possible to form and form a return channel which is independent of the nut and well adapted to remove and release the balls and restrict and return the balls to lead.
Die gesonderten Ablenkelemente und der gesonderte Balken können mit wechselseitigen Verriegelungsmitteln versehen sein.The separate baffles and the separate beam may be provided with mutual locking means.
Die Ablenkelemente können vom Inneren der Mutter her in den Öffnungen in Eingriff gebracht werden und können vorspringende innere seitliche Teile umfassen, die an der Innenseite der Wand der Mutter anliegen können.The baffles may be engaged in the openings from inside the nut and may include projecting inner side portions which may abut the inside of the wall of the nut.
Der Balken kann zumindest einen Teil umfassen, der an der Außenseite der Mutter anliegen kann.The beam may include at least one part which may abut the outside of the nut.
Die Ablenkelemente können Positionierungsteile umfassen, die an den Seitenwänden des Gewindes der Mutter anliegen können.The baffles may include positioning members which may abut the sidewalls of the thread of the nut.
Die Ablenkelemente können Zentrierungsteile umfassen, die am Ende des Gewindes der Mutter anliegen können.The baffles may include centering parts which may abut the nut at the end of the thread.
Die Ablenkelemente können jeweils Durchgänge aufweisen, durch die der Balken geführt werden kann.The deflection elements may each have passages through which the beam can be guided.
Die Ablenkelemente können zwei radiale Arme aufweisen, zwischen denen der Balken in Eingriff steht, wobei diese Arme und der Balken mit wechselseitigen Verriegelungsmitteln versehen sind.The baffles may have two radial arms between which the beam is engaged, these arms and the beam being provided with mutual locking means.
Die Ablenkelemente und der Balken können Ebenen für einen wechselseitigen Kontakt aufweisen, die sich parallel zur Achse der Mutter erstrecken, und durch die die Ablenkkanäle und der Verbindungskanal in Verbindung stehen.The baffles and the beam may provide planes for mutual contact which extend parallel to the axis of the nut and through which the deflection channels and the connection channel communicate.
Der Balken kann zwei verbundene Teile umfassen, zwischen denen innerlich der Verbindungskanal gebildet werden kann.The beam may comprise two connected parts between which the connection channel can be internally formed.
Die Ablenkelemente und der Balken können Poka-Yoke-Teile umfassen, um ihren Zusammenbau zu erleichtern oder Fehler während des Anbringungsprozesses zu verhindern.The baffles and beam may include poka-yoke parts to facilitate their assembly or to prevent mistakes during the mounting process.
Nach einer anderen Ausführungsform wird eine Betätigungsvorrichtung vorgeschlagen, die eine Spindel mit Außengewinde, eine Mutter mit Innengewinde und zumindest eine Reihe von Kugeln so umfasst, dass Kugeln entlang eines Pfads im Gewinde der Gewindespindel und im Gewinde der Mutter in Eingriff stehen.According to another embodiment, an actuating device is proposed which comprises an externally threaded spindle, an internally threaded nut and at least one row of balls such that balls engage along a path in the thread of the threaded spindle and in the thread of the nut.
Die Mutter kann mit einem Kugelrückführungsmittel versehen sein, um die Kugeln im Inneren der Mutter von einem Ende zum anderen Ende ihres Pfads zu tragen, wenn sich die Spindel in Bezug auf die Mutter dreht.The nut may be provided with ball return means for carrying the balls inside the nut from one end to the other end of its path as the spindle rotates with respect to the nut.
Der Balken kann zumindest teilweise in einer äußeren Nut, die in der Wand der Mutter gebildet ist, in Eingriff stehen.The beam may at least partially engage in an outer groove formed in the wall of the nut.
Die Mutter kann eine Umfangsnut umfassen, und kann ferner einen stationären Ring mit einer ringförmigen Nut und Wälzkörper, die in die Nuten eingesetzt sind, umfassen, um ein Wälzlager zu bilden, um die Mutter drehbar in einem Gehäuse anzubringen.The nut may include a circumferential groove and may further include a stationary ring having an annular groove and rolling elements inserted in the grooves to form a rolling bearing for rotatably mounting the nut in a housing.
Nur als Anwendungsbeispiel wird ein Servolenksystem für Fahrzeugräder vorgeschlagen.Only as an application example, a power steering system for vehicle wheels is proposed.
Dieses System kann eine Lenkzahnstange zum Lenken der Räder, einen Motor zur Unterstützung der Verschiebung der Lenkzahnstange und eine wie vorgeschlagene Betätigungsvorrichtung umfassen, wobei die Mutter drehbar mit dem Motor verbunden ist und die Spindel verschiebbar mit der Lenkzahnstange verbunden ist.This system may include a steering rack for steering the wheels, a motor for assisting the displacement of the steering rack, and a proposed actuator, wherein the nut is rotatably connected to the motor and the spindle is slidably connected to the steering rack.
Die Mutter kann eine Riemenscheibe tragen, wobei diese Riemenscheibe eine innere Nut aufweist, in die sich der äußere Teil des Balkens des Kugelrückführungsmittels in einem Abstand von den Flächen dieser Nut erstreckt.The nut may support a pulley, this pulley having an inner groove into which the outer part of the beam of the ball return means extends at a distance from the surfaces of this groove.
Die Spindel und die Lenkzahnstange können ausgerichtet und als einstückiger Teil ausgeführt sein.The spindle and the steering rack can be aligned and designed as a one-piece part.
Betätigungsvorrichtungen, die mit Kugelrückführungsmitteln versehen sind, und Anwendungen werden nun durch nichtbeschränkende Beispiele, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, beschrieben werden, wobeiActuators provided with ball return means and applications will now be described by way of non-limiting examples illustrated in the drawings, wherein
Eine Betätigungs- oder Antriebsvorrichtung
Wie besonders in
Eine Drehung der Gewindespindel
Um das Rückführungsmittel
Wie besonders in
Wie besonders in
Die Ablenkelemente
Die wechselseitigen Verriegelungselemente, die den Balken
Eine Ausführungsform des Rückführungsmittels
Wie besonders in
Wie besonders in
Die äußeren Teile
Die Enden der obigen Arme
Der Balken
Um den Balken
Wie besonders in
Die Enden der Arme
Um den Rückführungskanal
Wie besonders in
Wie besonders in
Bei einer erläuternden Ausführungsform können die Ablenkelemente
Zum Anbringen der Ablenkelemente
Die Ablenkelemente
Dann wird der Balken
Diese Tätigkeit ist aufgrund der Elastizität des Materials möglich, die den Armen
Auf diese Weise wird in den Ablenkelementen eine Spannung erzeugt und werden die Ablenkelemente
Bei einer Variante des Verfahrens zum Zusammenbau könnte der Balken
Bei einer in
Um das wie oben beschriebene Kugelrückführungsmittel zu zerlegen, können die umgekehrten Tätigkeiten durchgeführt werden.In order to disassemble the ball return means as described above, the reverse operations may be performed.
Bei einer in
Die hakenartigen Zähne
Somit gibt es an jedem Ende des Balkens nur eine Möglichkeit zur Kopplung eines Ablenkelements, so dass die inneren Teile
Außerdem sind bei dieser Variante die vorspringenden Höcker
Bei allen wie oben beschriebenen Beispielen ist es möglich, die Ablenkelemente und den Balken aus einem geeigneten Kunststoffmaterial oder einem Metall oder einem Bi-Material aus einem Einsatz und einem darauf geformten Material herzustellen.In all of the examples described above, it is possible to fabricate the baffles and the beam from a suitable plastic material or a metal or bi-material from an insert and a material formed thereon.
Die oben beschriebenen Beispiele sind nicht die einzigen und können sofort wie folgt abgewandelt werden.The examples described above are not the only ones and can be modified immediately as follows.
Die Achsen der Öffnungen
Unter Bezugnahme auf
Diese Anwendung ist ein Einfügen der Betätigungsvorrichtung
Die Mutter
Eine gekerbte Riemenscheibe
Das Lenkgetriebe
Das Lenkgetriebe
Die Zahnstange
Wenn der Motor aktiviert wird, wird die Drehung der Riemenscheibe
Alternativ können die Riemenscheiben
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