WO2013098103A1 - Spindelantrieb, verfahren zur herstellung einer solchen spindel - Google Patents

Spindelantrieb, verfahren zur herstellung einer solchen spindel Download PDF

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Christian Meyer
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Robert Bosch Gmbh
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/204—Axial sliding means, i.e. for rotary support and axial guiding of nut or screw shaft

Definitions

  • the invention relates to a spindle drive with a rotatably and axially displaceably arranged, a threaded spindle and having a rotatably mounted and axially fixed, with the thread
  • the invention relates to a method for producing a spindle for a spindle drive, in particular as described above.
  • the invention relates to a method for producing a spindle drive, in particular as described above.
  • the spindle nut is axially locked or fixed.
  • the spindle is assigned a rotation, so that the spindle is arranged rotatably.
  • this rotation lock is inserted through an inserted into the spindle Additional part formed, which cooperates with a spindle supporting the fan according to rotation inhibiting, or a spindle end is provided by deformation with a non-circular cross-sectional profile, which is axially guided in a correspondingly contoured stationary receptacle which coaxially surrounds the spindle end and thereby prevented from rotating.
  • the spindle drive according to the invention with the features of claim 1 allows a compact design, without requiring a higher
  • the invention provides that one end portion of the spindle is bent and engages with its free end in a stationary longitudinal guide.
  • one end portion of the spindle is bent and engages with its free end in a stationary longitudinal guide.
  • the longitudinal guide according to the invention is arranged laterally to the spindle, so that with the longitudinal guide
  • cooperating end portion of the spindle can be made substantially shorter.
  • the end portion is bent by 90 ° with respect to the longitudinal axis or axis of rotation of the spindle in order to obtain a space-saving arrangement as possible.
  • other angles in particular between 30 ° and 90 ° are conceivable.
  • the end portion is at the height of the thread of the spindle, in particular centrally with respect to its longitudinal extent, which can be achieved for example by an angle> 90 °.
  • the end portion is provided at its free end with a guide contour, the laterally at least substantially free of play with the longitudinal guide
  • the guide contour is characterized by the fact that it ensures the translational movement of the spindle safely and this
  • the longitudinal guide is designed as a guide groove in which the guide contour is displaceably mounted.
  • the guide contour as a flattened end, in particular as
  • the guide web is expediently oriented parallel to the longitudinal axis or rotational axis of the spindle, so that an advantageous guidance in the longitudinal guide is ensured and both lateral contact surfaces are equally stressed.
  • the housing is formed in particular on / in a housing of the spindle drive.
  • the housing may be provided separately as a housing part or formed integrally with a housing housing the spindle.
  • the housing forms bearings for the rotatable mounting of the spindle, wherein
  • At least one roller bearing is provided for frictionless rotary mounting of the spindle.
  • the inventive method for producing a spindle for a spindle drive is characterized in that an end portion of the spindle is bent and provided at its free end with a guide contour.
  • the bending and the formation of the guide contour by forming processes, in particular by cold forming processes.
  • the thus deformed end is introduced into a longitudinal guide, which is formed in a housing or housing part of the spindle drive and extends parallel to the axis of rotation of the spindle. It is particularly preferably provided that the guide contour is formed as a guide web, which is parallel to the longitudinal axis or
  • Rotation axis of the threaded spindle extends.
  • this guide web is produced by the cold forming process.
  • the inventive method for producing a spindle drive in which a threaded spindle having a rotationally fixed and axially displaceable and a cooperating with the threaded spindle nut or screw rotatably and axially fixed in a housing, is characterized in that the spindle as described above is manufactured.
  • an anti-rotation device is realized in a simple manner, which ensures a safe rotation of the spindle in a compact design over a wide displacement range.
  • Figure 1 shows a spindle of a spindle drive in a side view
  • Figure 2 shows the spindle drive in a simplified cross-sectional view.
  • FIG. 1 shows a spindle 1 of a spindle drive 2 (not shown here).
  • the spindle 1 has a central threaded section 3, on which the spindle 1 is provided with an external thread 4.
  • a functional section 5 adjoins the threaded section 3 and at the other end
  • the functional portion 5, which also forms an end portion of the spindle 1, is present as a connector for a means of
  • Active compound can be brought.
  • the other end portion 6 of the spindle 1 forms a guide portion 8.
  • the spindle 1 is bent in the end portion 6 at an angle of about 90 °, so that the end portion 6 by the bend 12 produced substantially perpendicular extends to the longitudinal extent or to the axis of rotation 9 of the spindle 1 and thereby projects laterally from this.
  • the free end 10 is flattened in such a way, that it comprises or forms a guide web 1 1, which extends parallel to the axis of rotation 9.
  • the bend 12 and the guide web 1 1 are produced by cold forming processes. The preparation is thus based on a cylindrical spindle 1, which extends along an axis. At one end of the functional portion 5 is provided and the other end portion 6 is brought by bending and, for example, pressing the free end in the desired shape.
  • FIG. 2 shows the spindle drive 2 in a simplified cross-sectional view along the line A-A from FIG. 1.
  • the spindle 1 is mounted in a housing 13 of the spindle drive 2 such that the guide web 1 1 engages in a guide groove 14 of the housing 13.
  • the guide bar 1 1 serves insofar as
  • Guide contour 15 which cooperates with the guide groove 1 1 as a longitudinal guide 16 such that on the one hand, a rotation between the housing 13 and the spindle 1 is made, and on the other hand, the spindle 1 is slidably held or guided in its longitudinal extent.
  • the guide groove 14 also extends parallel to the axis of rotation 9 of the spindle 1.
  • the alignment of the spindle 1 in the housing with respect to the guide groove 14 is accomplished by the mounting of the spindle 1 in the housing 13.
  • one or two sliding or rolling bearings are provided for this purpose, which hold the spindle 1 and align it in the housing 1.
  • the spindle drive 2 furthermore has a spindle nut 17 which has an internal thread 18 cooperating with the external thread 4. By a rotational movement of the spindle nut 17 is through each other
  • the guide contour 15 and the guide web 1 1 of the spindle 1 is formed such that it laterally in
  • Substantially backlash rests in the guide groove 14, so that it comes with a change of direction of the direction of rotation of the spindle nut 17 to no loud investment change, which could also lead to a higher wear on the spindle 1. Due to the advantageous flattening of the end 10, which forms the guide web 1 1, the surface pressure is minimized to a desired level at the contact surfaces to the housing 13 in the guide groove 14.
  • Manufacturing processes have the advantage that low production costs arise because only a small amount of material is needed. It also helps that no additional parts to be mounted must be provided. As a result, moreover, less manufacturing steps are required during assembly, whereby the assembly time and the assembly costs are also reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spindelantrieb (2) mit einer drehfest und axial verlagerbar angeordneten, ein Gewinde (4) aufweisenden Spindel (1) und mit einer drehbar und axial fest angeordneten,mit dem Gewinde (4) zusammenwirkenden Spindelmutter (17) oder –schraube. Es ist vorgesehen, dassein Endabschnitt (6) der Spindel (1) umgebogen ist und mit seinem freien Ende (10) in eine ortsfeste Längsführung (16) eingreift. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Spindel sowie eines Spindelantriebs.

Description

Beschreibung Titel
SPINDELANTRIEB, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER SOLCHEN SPINDEL
Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb mit einer drehfest und axial verlagerbar angeordneten, ein Gewinde aufweisenden Spindel und mit einer drehbar gelagerten und axial fest angeordneten, mit dem Gewinde
zusammenwirkenden Spindelmutter oder -schraube.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Spindel für einen Spindelantrieb, insbesondere wie oben beschrieben.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Spindelantriebs, insbesondere wie er oben beschrieben wurde.
Stand der Technik
Spindelantriebe sowie Verfahren zu deren Herstellung der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die meisten Spindelantriebe sind derart ausgebildet, dass sich die Spindel bei Betätigung dreht, also eine
Rotationsbewegung ausführt, sodass eine auf der Spindel angeordnete
Spindelmutter, die ein mit einem Außengewinde der Spindel
zusammenwirkendes Innengewinde aufweist und drehfest angeordnet ist, axial also translatorisch verschoben wird. Bei einer anderen Ausführungsform wird dieses Prinzip umgedreht, so dass die Spindel selbst translatorisch verlagert wird, während die Spindelmutter drehbar gelagert ist. Um die gewünschte Umwandlung der Rotationsbewegung der Spindelmutter in eine
Translationsbewegung der Spindel zu gewährleisten, ist die Spindelmutter axial arretiert beziehungsweise fest angeordnet. Gleichzeitig ist der Spindel eine Verdrehsicherung zugeordnet, so dass die Spindel drehfest angeordnet ist. Üblicherweise wird diese Drehsicherung durch ein in die Spindel eingesetztes Zusatzteil gebildet, das mit einem die Spindel tragenden Gebläse entsprechend drehhemmend zusammenwirkt, oder ein Spindelende wird durch Verformung mit einem unrunden Querschnittsprofil versehen, das in einer entsprechend konturierten ortsfesten Aufnahme, die das Spindelende koaxial umfängt, axial geführt und dadurch an einer Drehbewegung gehindert ist.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Spindelantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht eine kompakte Bauweise, ohne dass hierfür ein höherer
Fertigungsaufwand benötigt wird. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Endabschnitt der Spindel umgebogen ist und mit seinem freiem Ende in eine ortsfeste Längsführung eingreift. Im Unterschied zu den bekannten
Spindelantrieben ist die Verdrehsicherung somit nicht in Axialerstreckung der Spindel vorgesehen, sondern liegt seitlich daneben. Während zuvor der die Verdrehsicherung bildende Endabschnitt der Länge des Verfahrwegs
entsprechen musste, um eine Verdrehsicherung über die gesamte
Verfahrstrecke zu gewährleisten, ist die Längsführung erfindungsgemäß seitlich zu der Spindel angeordnet, so dass der mit der Längsführung
zusammenwirkende Endabschnitt der Spindel wesentlich kürzer ausgebildet sein kann. Vorzugsweise ist der Endabschnitt um 90° bezüglich der Längsachse beziehungsweise Rotationsachse der Spindel umgebogen, um eine möglichst bauraumsparende Anordnung zu erhalten. Natürlich sind aber auch andere Winkel, insbesondere zwischen 30° und 90° denkbar. Auch ist ein derartiger Winkel denkbar, dass der Endabschnitt auf Höhe des Gewindes der Spindel, insbesondere mittig bezüglich ihrer Längserstreckung liegt, was beispielsweise durch einen Winkel > 90° erreichbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Endabschnitt an seinem freien Ende mit einer Führungskontur versehen ist, die seitlich zumindest im Wesentlichen spielfrei mit der Längsführung
zusammenwirkt. Die Führungskontur zeichnet sich dadurch aus, dass sie die Translationsbewegung der Spindel sicher gewährleistet und hierzu
beispielsweise mit Seitenwänden der Längsführung zusammenwirkende
Seitenflächen aufweist. Vorzugsweise ist die Längsführung als Führungsnut ausgebildet, in welcher die Führungskontur verschiebbar gelagert ist. Durch das bevorzugte seitlich spielfreie Einhegen in der Längsführung werden im Betrieb, insbesondere bei einem Richtungswechsel, eine Geräuschentwicklung und Verschleiß vermindert. Vorzugsweise ist die Führungskontur als abgeflachtes Ende, insbesondere als
Führungssteg ausgebildet. Der Führungssteg ist zweckmäßigerweise parallel zur Längsachse beziehungsweise Rotationsachse der Spindel ausgerichtet, so dass eine vorteilhafte Führung in der Längsführung gewährleistet ist und beide seitlichen Kontaktflächen gleichermaßen beansprucht werden.
Im Weiteren ist vorgesehen, dass die Längsführung als Führungsnut,
insbesondere an/in einem Gehäuse des Spindelantriebs ausgebildet ist. Das Gehäuse kann als Gehäuseteil separat vorgesehen oder einstückig mit einem die Spindel lagernden Gehäuseteil ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise bildet das Gehäuse Lagerstellen für die drehbare Lagerung der Spindel, wobei
vorzugsweise wenigstens ein Wälzlager zur reibarmen Drehlagerung der Spindel vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Spindel für einen Spindelantrieb, insbesondere wie er oben stehend beschrieben wurde, zeichnet sich dadurch aus, dass ein Endabschnitt der Spindel umgebogen und an seinem freien Ende mit einer Führungskontur versehen wird. Hier ergeben sich die oben bereits genannten Vorteile für den Spindelantrieb. Vorzugsweise erfolgt das Umbiegen und das Ausbilden der Führungskontur durch Umformprozesse, insbesondere durch Kaltumformprozesse. Beim Einbau in das Gehäuse des
Spindelantriebs wird das so verformte Ende in eine Längsführung eingebracht, die in einem Gehäuse oder Gehäuseteil des Spindelantriebs gebildet wird und sich parallel zur Rotationsachse der Spindel erstreckt. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Führungskontur als Führungssteg ausgebildet wird, der sich parallel zur Längsachse beziehungsweise
Rotationsachse der Gewindespindel erstreckt. Vorzugsweise wird dieser Führungssteg durch den Kaltumformprozess hergestellt. Durch das
Kaltumformen lässt sich auf einfache Art und Weise der Endabschnitt wie gewünscht in wenigen Arbeitsschritten herstellen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Spindelantriebs, bei welchem eine ein Gewinde aufweisende Spindel drehfest und axial verlagerbar und eine mit dem Gewinde zusammenwirkende Spindelmutter oder -schraube drehbar und axial fest in einem Gehäuse angeordnet werden, zeichnet sich dadurch aus, dass die Spindel wie zuvor beschrieben gefertigt wird. Durch das Einbringen der Führungskontur des umgebogenen Endabschnitts in die
Längsführung, wird auf einfache Art und Weise eine Verdrehsicherung realisiert, die bei kompakter Bauform über einen weiten Verschiebebereich sicher ein Verdrehen der Spindel gewährleistet.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert werden. Dazu zeigen:
Figur 1 eine Spindel eines Spindelantriebs in einer Seitenansicht und
Figur 2 den Spindelantrieb in einer vereinfachten Querschnittsdarstellung.
Figur 1 zeigt eine Spindel 1 eines hier nicht näher dargestellten Spindelantriebs 2. Die Spindel 1 weist einen mittigen Gewindeabschnitt 3 auf, an welchem die Spindel 1 mit einem Außengewinde 4 versehen ist. Einendig schließt sich an den Gewindeabschnitt 3 ein Funktionsabschnitt 5 an und anderendig ein
Endabschnitt 6. Der Funktionsabschnitt 5, der ebenfalls einen Endabschnitt der Spindel 1 bildet, ist vorliegend als Verbindungsstück für eine mittels des
Spindelantriebs 2 zu betätigende Einrichtung ausgebildet. Dazu ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das freie Ende dieses Endabschnitts beziehungsweise des Funktionsabschnitts 5 einen kugelförmigen Gelenkkopf 7 aufweist, welcher mit einer entsprechende Gelenkpfanne beziehungsweise Kugelpfanne der zu betätigenden Einrichtung in
Wirkverbindung bringbar ist.
Der anderendige Endabschnitt 6 der Spindel 1 bildet einen Führungsabschnitt 8. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass die Spindel 1 in dem Endabschnitt 6 in einem Winkel von etwa 90° umgebogen ist, so dass sich der Endabschnitt 6 durch die erzeugte Biegung 12 im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung beziehungsweise zur Rotationsachse 9 der Spindel 1 erstreckt und dadurch seitlich von dieser absteht. Das freie Ende 10 ist abgeflacht derart ausgebildet, dass es einen Führungssteg 1 1 aufweist beziehungsweise bildet, der sich parallel zur Rotationsachse 9 erstreckt. Vorzugsweise werden die Biegung 12 sowie der Führungssteg 1 1 durch Kaltumformprozesse erzeugt. Zur Herstellung wird somit von einer zylinderförmigen Spindel 1 ausgegangen, die sich entlang einer Achse erstreckt. An einem Ende wird der Funktionsabschnitt 5 vorgesehen und der anderendige Endabschnitt 6 wird durch Umbiegen und beispielsweise Verpressen des freien Endes in die gewünschte Form gebracht.
Figur 2 zeigt den Spindelantrieb 2 in einer vereinfachten Querschnittsdarstellung entlang der Linie A-A aus Figur 1 . Die Spindel 1 wird derart in einem Gehäuse 13 des Spindelantriebs 2 montiert, dass der Führungssteg 1 1 in eine Führungsnut 14 des Gehäuses 13 eingreift. Der Führungssteg 1 1 dient insofern als
Führungskontur 15, die mit der Führungsnut 1 1 als Längsführung 16 derart zusammenwirkt, dass zum Einen eine Verdrehsicherung zwischen dem Gehäuse 13 und der Spindel 1 hergestellt ist, und zum Anderen die Spindel 1 in ihrer Längserstreckung verschiebbar gehalten beziehungsweise geführt ist. Hierzu erstreckt sich die Führungsnut 14 ebenfalls parallel zur Rotationsachse 9 der Spindel 1. Die Ausrichtung der Spindel 1 in dem Gehäuse bezüglich der Führungsnut 14 wird durch die Lagerung der Spindel 1 im Gehäuse 13 bewerkstelligt. Vorzugsweise sind hierzu ein oder zwei Gleit- oder Wälzlager vorgesehen, die die Spindel 1 halten und in dem Gehäuse 1 ausrichten.
Der Spindelantrieb 2 weist weiterhin eine Spindelmutter 17 auf, die ein mit dem Außengewinde 4 zusammenwirkendes Innengewinde 18 aufweist. Durch eine Rotationsbewegung der Spindelmutter 17 wird durch die miteinander
kämmenden Gewinde, und da die Spindel 1 an einer Drehbewegung durch die Verdrehsicherung behindert ist, eine Axialkraft auf die Spindel 1 ausgeübt, wodurch diese axial in Richtung ihrer Längserstreckung in dem Gehäuse 13 verlagert wird. Vorzugsweise ist die Führungskontur 15 beziehungsweise der Führungssteg 1 1 der Spindel 1 derart ausgebildet, dass er seitlich im
Wesentlichen spielfrei in der Führungsnut 14 einliegt, so dass es bei einem Richtungswechsel der Drehrichtung der Spindelmutter 17 zu keinem lauten Anlagewechsel kommt, der darüber hinaus auch zu einem höheren Verschleiß an der Spindel 1 führen könnte. Durch die vorteilhafte Abflachung des Endes 10, die den Führungssteg 1 1 bildet, wird an den Kontaktflächen zu dem Gehäuse 13 in der Führungsnut 14 die Flächenpressung auf ein gewünschtes Maß minimiert.
Alternativ zu der Ausbildung des Spindelantriebs mit der Spindelmutter 17, ist grundsätzlich auch eine Ausbildung mit einer Spindelschraub denkbar, welche ein Außengewinde aufweist und mit einem Innengewinde der Spindel 1 entsprechend zusammenwirkt.
Die vorteilhafte Ausbildung des Spindelantriebs und das entsprechende
Herstellungsverfahren haben den Vorteil, dass geringe Herstellungskosten entstehen, da nur ein geringer Materialeinsatz von Nöten ist. Dabei hilft auch, dass keine zusätzlich zu montierenden Zusatzteile vorgesehen werden müssen. Hierdurch werden darüber hinaus auch weniger Fertigungsschritte bei der Montage nötig, wodurch die Montagezeit und die Montagekosten ebenfalls verringert werden.

Claims

Ansprüche
1 . Spindelantrieb (2) mit einer drehfest und axial verlagerbar angeordneten, ein Gewinde (4) aufweisenden Spindel (1 ) und mit einer drehbar und axial fest angeordneten, mit dem Gewinde zusammenwirkenden Spindelmutter (17) oder -schraube, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt (6) der Spindel (1 ) umgebogen ist und mit seinem freien Ende (10) in eine ortsfeste Längsführung (16) eingreift.
2. Spindelantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Endabschnitt (6) an seinem freien Ende (10) mit einer Führungskontur (15) versehen ist.
3. Spindelantrieb nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Führungskontur (15) seitlich zumindest im
Wesentlichen spielfrei mit der Längsführung (16) zusammenwirkt.
4. Spindelantrieb nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Führungskontur (15) als abgeflachtes Ende (10), insbesondere als Führungssteg (1 1 ) ausgebildet ist.
5. Spindelantrieb nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Längsführung (16) als Führungsnut (14), insbesondere in einem Gehäuse (13) des Spindelantriebs (2) ausgebildet ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Spindel (1 ) für einen Spindelantrieb (2), insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt (6) der Spindel (1 ) umgebogen und mit einer Führungskontur für eine Längsführung (16) versehen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Endabschnitt (6) insbesondere durch Kaltumformen an seinem freien Ende (10) mit einem Führungssteg (1 1 ) versehen wird, der sich parallel zur Längserstreckung der Spindel (1 ) erstreckt. Verfahren zur Herstellung eines Spindelantriebs (2), bei welchem eine ein Gewinde (4) aufweisende Spindel (1 ) drehfest und axial verlagerbar und eine mit dem Gewinde zusammenwirkende Spindelmutter (17) oder -schraube drehbar und axial fest in einem Gehäuse (13) angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel nach einem der Ansprüche 6 oder 7 hergestellt wird.
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