Kugelgewindetrieb
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb. Derartige Getriebe wandeln relati- ve Drehbewegungen von Gewindespindel und Spindelmutter in eine translatorische Bewe- gung um. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Bremseinrichtung eines Kraftfahrzeu- ges, die mit einem derartigen Kugelgewindetrieb versehen ist. Aus DE 102008062180 ist ein Kugelgewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden. In die Spindelmutter ist stirnseitig eine Nut eingearbeitet, die umfangsseitig durch eine Anschlagfläche begrenzt ist. Wenn die Spindelmutter und die Ge- windespindel relativ zueinander verdreht werden, nähern sich in einer der beiden Drehrichtun- gen der spindelseitige Umfangsanschlag und der mutterseitige Umfangsanschlag einander an, bis schließlich einander zugewandte Anschlagflächen der beiden Anschläge aneinander anschlagen und eine weitere Relativdrehung verhindern. Ein Verklemmen der Spindelmutter ist somit ausgeschlossen. Das Einarbeiten der Nut in die Spindelmutter erfolgt in einem ge- sonderten Herstellungsschritt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es , einen Kugel- gewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, dessen Umfangsanschlag wirtschaftlich günstig herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch einen Kugelgewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Dieser Kugelgewindetrieb ist mit einer auf einer Gewindespindel angeordneten Spin- delmutter versehen, und mit Kugeln, die an Kugelrillen der Spindelmitter sowie der Gewinde- spindel abwälzen. Außerdem sind ein spindelseitiger Umfangsanschlag sowie ein mutterseiti- ger Umfangsanschlag vorgesehen. Die Spindelmutter ist in einer die Spindelmutter umgeben- den Hülse befestigt, an der der mutterseitige Umfangsanschlag einstückig angeformt ist. Ein gesondertes Einarbeiten einer Nut in eine Stirnfläche der Spindelmutter entfällt. Die Hülse kann in wirtschaftlich günstiger Weise aus Blech in einem Umformverfahren, insbesondere durch Tiefziehen mit dem einstückig angeformten Umfangsanschlag hergestellt werden Das Blech kann gebogen werden, um die Gestalt der Hülse anzunehmen
Die Hülse und die Spindelmutter können in einer von mehreren möglichen gev/ählten
Drehlage drehfest miteinander verbunden werden. Die Spindelmutter kann eine zylindrische Mantelfläche aufweisen, was aus fertigungstechnischen Gründen und mit Blick auf die Monta- ge vorteilhaft sein kann: diese Spindelmutter kann aus einem rohrförmigen Bauteil in wirt-
schaftlich günstiger Weise hergestellt werden. Es braucht keine besondere Drehlage einge- halten zu werden zwischen Spindelmutter und Hülse als solche.
Bei den bekannten Umfangsanschlägen ist es aufwendig, die beiden Umfangsanschläge so zu positionieren, dass ein Verklemmen verhindert ist. Dieses Verklemmen zwischen Spindel- mutter und Anschlagteil erfolgt, wenn die Stirnflächen von Spindelmutter und Anschlagteil an- einander schlagen, bevor die Umfangsanschläge wirksam sind. Bei den bekannten Umfangs- anschlägen löst man dieses Problem dadurch, dass das Anschlagteil erst dann fest mit der Gewindespindel verbunden wird, wenn die Ausrichtung der beiden Umfangsanschläge so ein- gestellt ist, dass sie aneinander anschlagen, bevor ein unerwünschtes Klemmen erfolgt.
Demgegenüber ist es bei der Erfindung unerheblich, in welcher Drehlage der spindelseitige Umfangsanschlag und die auf die Gewindespindel montierte Spindelmutter zueinander ange- ordnet sind. Die Hülse wird erst dann drehfest mit der Spindelmutter verbunden, wenn die Ausrichtung des an der Hülse ausgebildeten Umfangsanschlages und des spindelseitigen Umfangsanschlages zueinander einwandfrei eingestellt ist. Diese Möglichkeit der drehfesten Verbindung in mehreren unterschiedlichen Drehlagen mit Bezug auf die Spindelmutter erleich- tert erheblich die Montage. Der spindelseitige Umfangsanschlag kann fest mit der Gewinde- spindel ausgebildet sein. Die Hülse kann mittels einer reibschlüssigen Verbindung und / oder mittels einer formschlüs- sigen Verbindung zur Übertragung von Drehmomenten mit der Spindelmutter verbunden wer- den. Die Hülse kann aufgepresst werden. Alternativ oder zusätzlich können beispielsweise Nuten an der Spindelmutter und Vorsprünge an der Hülse ausgebildet sein, wobei die Vor- sprünge formschlüssig in die Nuten eingreifen um Drehmomente zwischen der Spindelmutter und der Hülse zu übertragen.
Durch die Möglichkeit der Befestigung in unterschiedlichen Drehlagen kann auf einfache Art und Weise diejenige Drehlage ausgewählt werden, in der sichergestellt ist. dass der mutter- seitige Umfangsanschlag und der spindelseitige Umfangsanschlag aneinander anschlagen, bevor die Stirnflächen der Spindelmutter und des spindelseitigen Umfangsanschlags aneinander anschlagen und aufgrund der schraubenförmigen Bewegung einen ungewollten Klemmef- fekt zwischen Spindelmutter und Gewindespindel bewirken
Die Hülse kann einen Radialbord mit einer Aussparung zur Durchführung des spindelseitigen Umfangsanschlags aufweisen . Diese Weiterbildung der Erfindung ermöglicht bei Bedarf das Einführen des spindelseitigen Umfangsanschlags in die Hülse in einer definierten
Fluchtungslage, in der die Aussparung der Hülse und der soindeiseitige Umfangsanschlag
miteinander fluchten. Die Konturen der Aussparung und des radial auskragenden spindelseiti- gen Umfangsanschlags können aneinander angepasst sein, um eine bestimmte Drehlage zu definieren, in der die Hülse beispielsweise über den spindelseitigen Anschlag geschoben wer- den kann.
Diese Aussparung und der mutterseitige Umfangsanschlag können in Umfangsrichtung einen vorbestimmten Abstand zueinander aufweisen, zur Bestimmung einer Drehlage der Hülse und der auf der Gewindespindel montierten Spindelmutter in der genannten Fluchtungslage. Auf einfache Art und Weise kann dieser erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb nach den fol- genden Schritten montiert werden: die Spindelmutter und die Gewindespindel werden mit den Kugeln montiert ; die genannte Fluchtungslage der Hülse und des spindelseitigen Umfangs- anschlags wird eingerichtet oder eingestellt. In dieser Fluchtungslage wird die Hülse an der Spindelmutter drehfest angeordnet. Wenn im Betrieb des Kugelgewindetriebes die Spindel- mutter mit der Hülse und der spindelseitige Umfangsanschlag einander annähern, schlagen die beiden Umfangsanschläge aneinander an, bevor ein Verklemmen zwischen der Hülse und dem spindelseitigen Umfangsanschlag erfolgen kann. Dieser Klemmschutz ist sichergestellt durch den umfangsseitigen Abstand von der Aussparung und des mutterseitigen Umfangsan- schlages.
Bei dieser beschriebenen erfindungsgemäßen Montage kann beispielsweise die Hülse auf die Mutter aufgeschoben und daran befestigt werden, wenn zuvor die Mutter mit den Kugeln mit der Gewindespindel vormontiert wurden. Diese so vormontierte Spindelmutter kann einen be- liebigen axialen Abstand zu dem spindelseitigen Umfangsanschlag aufweisen. Die lageorien- tiert auf die Gewindespindel aufgeführte Hülse wird in dieser Drehlage auf die Spindelmutter aufgeschoben und drehfest mit der Spindelmutter verbunden.
Wenn der spindelseitige Umfangsanschlag an einer Anschlagscheibe ausgebildet ist. die auf der Gewindespindel befestigt wird, kann die Anschlagscheibe in jeder beliebigen Drehlage auf der Spindel montiert werden Die Hülse kann aufgeschoben werden und in die genannte
Fluchtungslage eingerichtet werden Anschließend kann die Spindelmutter mit den Kugeln auf die Gewindespindel montiert werden Die Hülse kann nun durch lediglich axiales Verschieben entlang der Gewindespindel auf die Spindelmutter aufgeschoben und drehfest mit der Spin- delmutter verbunden werden.
Wenn die Gewindespindel drehend angetrieben wird, ist es zweckmäßig, an die Hülse eine Verdrehsicherung einstückig anzuformen, mit der sich die drehfest mit der Spindelmutter ver- bundene Hülse beispielsweise an einem Gehäuse abstützen kann. Die Verdrehsicherung kann durch einen an der Hülse angeformten, radial von der Umfangs- fläche der Hülse vorspringenden hohlen Höcker gebildet sein. Das Blech der dünnwandigen Hülse kann ebenfalls durch Umformen und Biegen auf einfache Weise zu dem Höcker umge- formt werden. Alternativ ist es denkbar, dass die Spindelmutter drehend angetrieben wird; in diesem Fall ist es zweckmäßig wenn diese Verdrehsicherung an der Gewindespindel ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Hülse aus Blech durch Umformen gebildet, wobei der Umfanganschlag und gegebenenfalls die Verdrehsicherung beide durch Umformung gebildet werden können.
Ein Umfangsanschlag kann an einem stirnseitigen Radialbord der Hülse gebildet sein, wobei der Radialbord mit einer in axialer Richtung ausgebildeten Stufe versehen ist, an der eine An- schlagfläche des Umfangsanschlags ausgebildet ist. Der aus diesem Blech gebildete Radial- bord kann bei geeigneter Blechdicke der Hülse so umgeformt werden, dass die Stufe erzeugt werden kann.
Der Radialbord kann wendeiförmig um die Spindelachse der Gewindespindel angeordnet sein, wobei die Stufe durch einen axialen Versatz des Radialbords gebildet ist. Die wendel- förmige Gestallt des Radialbords kann ebenfalls durch einfaches Umformen erzeugt werden. Die Stufe des Radialbordes kann durch Biegen und Umformen des dünnwandigen Blechs wirtschaftlich günstig hergestellt werden.
Die Verdrehsicherung kann durch einen an der Hülse angeformten, radial von der Umfangs- fläche der Hülse vorspringenden hohlen Höcker gebildet sein. Das Blech der dünnwandigen Hülse kann ebenfalls durch Umformen und Biegen auf einfache Weise zu dem Höcker umge- formt werden
Bei einem alternativ ausgebildeten mutterseitigen Anschlag kann die Hülse an ihrer einen Stirnseite einen radial einwärts gerichteten, sichelförmigen Vorsprung aufweisen der sich in Umfangsrichtung von einem radial verjüngten Ende hin zu einem radial erweiterten Ende er- streckt Ar dem radial erweiterten umfangsseitigen Ende ist eine Anschlagflache des mutter-
seitigen Anschlags gebildet. In diesem Fall kann dieser Vorsprung in axialer Richtung eine Wanddicke aufweisen, die größer als die Wanddicke der Hülse an sich ist. Die Wanddicke des Vorsprungs bestimmt in diesem Fall die Größe der Anschlagfläche. Diese Hülse lässt sich in günstiger Weise in einem Umform- und Stanzvorgang herstellen: zunächst wird die Hülse mit einem stirnseitig angeformten dickwandigen Boden gebildet. Aus diesem Boden kann dann in einem Stanzvorgang Material heraus gestanzt werden, um den genannten sichelförmigen Vorsprung zu bilden.
Der Kugelgewindetrieb kann in bekannter Weise einen endlichen, schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelkanal aufweisen, in dem die Kugeln zwischen einem Anfang und einem Ende des Kugelkanals an Kugelrillen der Spindelmutter und der Gewindespindel abwälzen können. Dieser Typ des Kugelgewindetriebes bietet sich an, wenn lediglich kurze axiale Verfahrwege zwischen Gewindespindel und Spindelmutter vorgesehen sind. In beson- ders günstiger Weise können derartige Kugelgewindetrieb in kombinierten Fahrzeugbremsen zum Einsatz kommen, bei denen eine hydraulische Fahrbremse mit einer elektromechani- schen Parkbremse kombiniert sind. In diesem Fall ist der erfindungsgemäße Kugelgewinde- trieb Teil des Antriebs der elektromechanischen Parkbremse.
Alternativ kann ein ebenfalls an sich bekannter Kugelgewindetrieb zum Einsatz kommen, bei dem ein Anfang und ein Ende des Kugelkanals mittels eines Umlenkkörpers endlos miteinan- der verbunden sind. Der Umlenkkörper ist dann mit einem Umlenkabschnitt versehen, in dem die Kugeln umgelenkt werden. Diese Umlenkung kann über eine oder mehrere Windungen hinweg erfolgen. Bei den sogenannten Einzelumlenkungen kommt ein Umlenkstück zum Ein- satz, das in eine Ausnehmung der Mutter eingesetzt ist, wobei dieses Umlenkstück Anfang und Ende einer gemeinsamen Windung des Schraubenkanals verbindet. Bei den sogenann- ten Außenumlenkungen kann beispielsweise ein Außenumlenkstück am Außenumfang der Spindelmutter angeordnet werden und Anfang und Ende von mehreren Windungen miteinan- der verbinden. In den Fällen in denen einer der genannten Umlenkkörper zum Einsatz kommt kann die Hülse den Umlenkkörper umschließen und verliersicher an der Spindelmutter halten. In die- sem Fall übernimmt die Hülse Mehrfachfunktionen sie übernimmt den Umfangsanschlag zum Vermeiden eines Klemmens mit der Gewindespindel: sie bildet eine Verliersicherung für die Umlenkkörper: und sie kann zur Verdrehsicherung der Spindelmutter gegenüber einem Ge- häuse ausgebildet sein. Bei der oben beschriebenen selbständigen erfindungsgemäßen Vari- ante der Hülse ohne den mutterseitigen Umfangsanschlag übernimmt diese Hülse ebenfalls mehrere Funktioner : sie halt den Unrvenkkorper verhersicher an der Spindelmutter und sie
sorgt für eine Verdrehsicherung der Spindelmutter gegenüber einem weiteren Bauteil, bei- spielsweise einem Gehäuse.
Die vorliegende Erfindung eignet sich in besonders günstiger Weise für die Verwendung in ei- ner Bremseinrichtung, wie sie in der DE102008062180 offenbart ist. Insoweit werden die Be- schreibung und die Zeichnungen dieser Druckschrift in Bezug genommen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von drei in insgesamt 13 Figuren abgebildeten Aus- führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1 und 2 eine erste Ausführungsform eines Kugelgewindetriebes in zwei
unterschiedlichen Drehlagen
Figuren 3 bis 5 ein Einzelteil der Ausführungsform gemäß Figur 1 in unterschiedlichen
Ansichten
Figuren 6 bis 8 eine Variante des Einzelteils einer zweiten Ausführungsform in
unterschiedlichen Ansichten
Figuren 9 bis 11 eine weitere Variante des Einzelteils einer dritten Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten und
Figur 12 einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebesaus
Figur 1 , und
Figur 13 einen Ausschnitt lediglich der Spindelmutter des Kugelgewindetriebes aus Figur 12.
Der in den Figuren 1 und 2 abgebildete Kugelgewindetrieb ist mit einer auf einer Gewinde- Spindel 1 angeordneten Spindelmutter 2 versehen Die Figuren 12 und 1 3 zeigen Längsschnit- te des Kugelgewindetriebes mit dieser Spindelmutter 2 In bekannter Weise wälzen Kugeln 13 an Kugelrillen 14. 1 5 der Spindelmutter 2 sowie der Gewindespindel 1 ab Figur 13 zeigt deut- lich die sogenannten Einzelumlenkungen: in mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Durchgangsöffnungen 24 am Umfang der Spindelmutter 2 sind Umlenkstücke 25 angeordnet. Die Kugeln 1 3 laufen in schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelkanälen 26 um wobei jedes Umlenkstück 25 einen Anfang und ein Ende einer gemeinsamen Windung des Kugelkanals 26 endlos miieinander verbindet
Die Gewindespindel 1 ist mit einem spindelseitigen Umfangsanschlag 3 versehen, der eine Anschlagfläche 4 aufweist, die an einer drehfest an der Gewindespindel 1 angeordneten An- schlagscheibe 5 einstückig ausgebildet ist. Die Spindelmutter 2 kann eine zylindrische Man- telfläche aufweisen.
Die Figuren 1 und 2 zeigen, dass auf der Spindelmutter 2 eine Hülse 6 angeordnet ist, die im Ausführungsbeispiel auf die Spindelmutter 2 aufgepresst ist. Eine Befestigung kann kraft- und/oder formschlüssig ausgeführt sein. In jedem Fall kann die Hülse 6 ein Drehmoment über- tragen zwischen der Hülse 6 und der Spindelmutter 2. Diese aus dünnwandigem Blech in ei- nem Umformverfahren hergestellte Hülse 6 ist mit einem einstückig angeformten mutterseiti- gen Umfangsanschlag 7 versehen, der eine Anschlagfläche 8 aufweist.
Die Hülse 6 ist ferner mit einstückig angeformten Höckern 9 versehen, die über den Umfang verteilt angeordnet sind. Diese Höcker 9 dienen als Verdrehsicherung 27 der Spindelmutter 2. Die Höcker können beispielsweise in Nuten eines nicht abgebildeten Bauteils (Gehäuse, Kol- ben) eingreifen, so dass die Spindelmutter 2 gegenüber diesem Bauteil verdrehgesichert ist.
Figur 1 zeigt eine Anschlagsituation, in der die Umfangsanschläge 3, 7 aneinander anschla- gen. Figur 2 zeigt eine Drehlage von Gewindespindel 1 und Spindelmutter 2 außerhalb der Anschlagsituation.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen die Hülse 6 als Einzelteil. Diese Hülse 6 ist aus Blech durch Um- formen gebildet. Der Umfangsanschlag 7 ist an einem stirnseitigen Radialbord 10 der Hülse 6 gebildet ist, wobei der Radialbord 10 mit einer in axialer Richtung ausgebildeten Stufe 11 ver- sehen ist, an der die Anschlagfläche 8 des mutterseitigen Umfangsanschlags 7 ausgebildet ist. Die Stufe 11 ist durch einen axialen Versatz des Radialbords 10 gebildet.
Durch Umformen und Biegen des Blechs kann die Hülse 6 wirtschaftlich günstig hergestellt werden
Figur 4 zeigt deutlich eine Aussparung 12 am Radialbord 10. Diese radiai nach innen offene Aussparung 12 ist der Kontur der Anschlagscheibe 5 mit deren radial auskragendem spindel- seitigem Umfangsanschlag angepasst. Auf diese Weise kann die Hülse 6 montiert werden. nachdem die Gewindespindel 1 mit der Spindelscheibe 5 und der Spindelmutter 2 miteinander montiert sind Die Aussparung 12 und der Umfangsanschlag 7 des Radialbords 10 sind um- fangsseitig i n ihrer Lage derart beabstancet zueinander angeordnet, dass die Hüise 6 in einer
definierten Fluchtungslage mit Bezug auf die Anschlagscheibe 5 auf die Spindelmutter 2 auf- gesetzt und gehaltert oder befestigt werden kann. In dieser Fluchtungslage fluchten die Aus- sparung 12 und die Anschlagscheibe 5 mit ihrer radial vorspringenden Anschlagfläche 4 mit- einander, so dass die Hülse 6 über die Anschlagscheibe 5 geschoben werden kann. In dieser Fluchtungslage ist gewährleistet, dass die mit der Hülse 6 versehene Spindelmutter 2 nicht mit der Anschlagscheibe 5 Verklemmen kann. Denn bevor ein Klemmkontakt eintreten kann, schlagen die Anschlagflächen 4 und 8 aneinander.
Figur 5 zeigt deutlich, dass der Radialbord 10 wendeiförmig um die Spindelachse der Gewin- despindel angeordnet ist. Die wendeiförmige Gestallt kann ebenfalls durch einfaches Umfor- men erzeugt werden. Die Stufe 11 kann durch Biegen und Umformen des dünnwandigen Blechs ebenfalls wirtschaftlich günstig hergestellt werden.
Die Figuren 6 bis 8 zeigen eine Variante der Hülse 8 des erfindungsgemäßen Kugelgewinde- triebes, die sich von der vorstehend beschriebenen Hülse 8 im Wesentlichen durch einen mo- difizierten Radialbord 16 unterscheidet. Der Radialbord 16 hat eine deutlich vergrößerte Wanddicke gegenüber dem zuvor beschriebenen Radialbord. Ebenso wie bei dem zuvor be- schriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Umfangsanschlag 17 durch einen axialen Versatz des Radialbordes 16 in Form einer Stufe 21 gebildet. Die vergößerte Wanddicke kann zweckmäßig sein, wenn der Umfangsanschlag deutlich erhöhte Umfangskräfte aufnehmen muss. An dieser Stufe 21 ist eine Anschlagfläche 22 gebildet für den spindelseitigen Um- fangsanschlag ausgebildet.
Die Figuren 9 bis 11 zeigen eine weitere Variante der Hülse 8, die sich von den zuvor be- schriebenen Ausführungsbeispielen dadurch unterscheidet, dass anstelle eines Radialbordes ein etwa sichelförmig ausgebildeter, radial einwärts gerichteter Vorsprung 18 an einer Stirn- seite der Hülse 8 ausgebildet ist. Der Vorsprung 18 erstreckt sich in Umfangsrichtung ausge- hend von einem radial verjüngten Ende hin zu einem radial erweiterten Ende An dem radial erweiterten Ende ist ein Umfangsanschlag 19 ausgebildet, dessen Anschlagfläche 23 der Wanddicke des sichelförmigen Vorsprungs 18 entspricht An seinem verjüngten Ende geht der sichelförmige Vorsprung 18 wenigstens annähernd tangential in der hohlzylindrischen Mantel- abschnitt der Hülse 8 über
Dieser Vorsprung 18 kann beispielsweise durch Stanzen an einem dickwandigen Boden der Hülse 8 gebildet werden. In diesem Fall kann dieser Vorsprung 18 in axialer Richtung eine Wanddicke aufweisen, die größer als die Wanddicke der Hülse 8 an sich ist. Die Wanddicke des Vorsprungs 18 bestimmt in dieserr Fall die Größe der Anschlagfläche 23 Diese Hülse 8
lässt sich in günstiger Weise in einem Umform- und Stanzvorgang herstellen: zunächst wird die Hülse 8 mit einem stirnseitig angeformten dickwandigen Boden gebildet. Aus diesem Bo- den kann dann in einem Stanzvorgang Material heraus gestanzt werden, um den genannten sichelförmigen Vorsprung 18 zu bilden.