Die Erfindyng betrifft einen Kugelgewindetrie mit einer auf einer Spinde! angeordne- ten ygeJge !nderr utier und an der Spindel und an der Kugelgewlndemutter auagebildeten, sich ergänzenden Laufbahnen, In denen In einem Käfig aufgenommene Kugeln und wenigstens ein Federeleuient zum Erzeugen eine ROeksteilkraf! angeordne sind, m Gegensatz einer Kygelynilauimyfer ist bei einer Kugelgewindemutter l?ein Umlauf bzw. keine Urnlenkung der Kugein vorgesehen. Di Kugeln kennen sich in beiden Bewegyngsiiohtuogen nu soweit we en, bis sie gegen einen Anschlag laufen.
Derartig Kygelgswindetriebe werden als Komponente eine elektromech nisehen Aktuators eingesetzt. Ein elektrischer Antriebemotor Ist dabei entweder mit de Spindel oder mit der Rygeigewindemutter gekoppelt, so dass die von dem Äntriebsmotor •erzeugte Drehbewegung in eine /ersehiebung umgeeetzi wird. Ein derartiger elektro- meohanlscher Akfuafor kann als elekfrorneob nische: Bremse oder als Feststeli bremse bei einem Kraftfahrzeu eingesetzt werden, indem eine Verschiebung der Kugeh gewindemutier einen Kolben eines hydraulischen SremssYstems verschiebt, wodurch Bremsbeläge gege eine Bremsscheibe gepresst werden.
Aus der WO 2003/053339 AI Ist ein Kugelgewlndetrieb bekannt bei dem sich in den Laufbahnen neben Kugeln Federelemente befinden. Dadurch soll sichergestellt wen den, dass stets ein llzweg zum Abrollen der Kugeln vorhanden Ist Unter Last rollen die Kugeln ab, bei iastfreler Betätigung können die Kugeln rutschen. Indem mehrere Federelemente, die dort als Zwisehenfederelemente bezeiohnet werden, eingesetzt werden, seil die Reibung zwischen benachbarten Kugeln reduziert werden., Aus DE 10 2013 202 093 AI ist ein Kugelgewlndetrieb nach den Merkmalen des
Oberbegriffe des Anspruchs 1 bekannt geworden, zwischen dessen Kiflg und dessen Federelement ein Stab angeordnet ist
In der DE 10 2008 01 236 AI wird ein demgegenüber weiterentwickelter Kugaige- windetrieb vorgeschlagen, der susätilleh einen Wäl ör eikäfig aufweist, Der fig verhindert, dass älzkörper einander berühren, dementsprechend wird eine Ver schleshterung des Wirkungsgrads durch Reibkräfte vermieden, Da sieh ein Federele- menf an dem Käfig abstützt, kann mich ei Endabschnitt des Federelements unfar last zwischen den Käfig und die Laufbahn b w, die Kugeinlie: der .Spinde! oder der ugek gewindemufter schieben, wodurch sich eine unemönsehte Änderung der Federkraft ergibt, Der Erfindung liegt dahe die Aufgabe zugrunde, einen Kugelgewindetheb anzugeben, der so ausgebildet ist, dass ein Verkiemmen des Endabsshnlfts eines Federelements ausgeschlossen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kugelgewindetrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemiE: vorgesehen, dass hm dem Käfig und dem wenigstens einen Federelenient eine Kugel angeordnet ist ,
Anders als im Stand der Technik liegt das Federelement nicht direkt an dem Käfig, Insbesondere an einer Kante des Käfigs In Um angsrlehiuog an, stattdessen ist zwl~ sehen dem: Kiflg und dem Federeiernent eine Kugel angeordnet die verhindert, dass sich der Endabsehnltt des Federelements In den zwischen dem Käfig und einer Laufbahn gebildeten Zwischenraum achleben kann. Der Zwischenraum kann dabei sowohl z ischen dem Kiflg und der an der Spindel ausgebildeten Laufbahn als auch alternativ zwischen dem Kaiig und dar an de Kugelgewir dem trer ausgebildeten Laufbahn ausgebildet sein, Oer Endabschnllf des Federelements Ist gegen die ugel
abgefedert, die eine Zentrierung de Feder bewirkt, Dadurch wird verhrnded, dass der Endabsehnift das Federelements sieb unter Last In einen nicht dafür vorgesehenen Zwischenraum verschiebt, wobei diese Verschiebung auch die von der Feder erzeugte Rucksfellkraft verringert, Dernautsgrechend stellt die enlndungsgemaE vorgesehe- Kugel sicher, dass von dem Federele nent stets eine gleichbleibende Rüeksiellkraft erzeugt wird, zudem bewirkt die Kugel neben der Zentrierung des Endabschnltts des Federelemeuts auch eine exakte Positionierung des Endabschnitts.
Gemais einer erste Äusgestptoig des er indringsgeo ä en Kugelge lndetriehs kann es vorgesehen sein, dass der Durchmesser der i c en dem Käfig und dem wenigstens einen federeiemenf angeordneten Kugel so groS ge ähliisi dass sie ein rä- g©ode .Ky§^l sei. Bei dieser Ausgestaltung ist der Durohmesser der Kugel so gew hlt, dass sie unter last: zwischen den einander gegenüberliegenden uifbehneft abwälzt. Vorzugsweise ist diese Kogel identisch: zu de öbdgen Kugele, die zwisehen der Spindel und der Kugelgewindeniutter angeordnet sind,
Oemii einer alternativen Ausgestaltung des erflndungsgemallen Kegelgswindethefes kann es auch vorgesehen sein, dass der Durehmesser derzwlsoh n dem Käfig und dem wenigstens eine Faderelement angeordneten Kugel so Riem gewählt ist, dass sie keine tragende Kugel ist In diesem Fall tragt die Kugel kein axiale Last die Kugel wälzt somit nicht zwischen den Laufbahnen ab. Die Kegel weist sernit vorzugsweise einen kleineren Durehmesser als die übrigen zwischen der Spindel und der Kugelge- windemutier angeordneten Kugeln auf.
Es liegt auch Im Rahmen der Erfindung, dass der Katig wenigstens eine an die Äu~ Senkontor der zwischen dem Käfig und dem wenigstens einen Fedefetement angeordneten Kugel angegasste konka e Aniagefläehe autweist Diese konkave Anlage» : fliehe ist Im Wesentlichen gegengleich zu der Kugelforni ausgebildet, so dass di Kugel und die Äutoköntuf des Käfigs sic entlang einer Linie: hernlmm Die Ardagefla» ehe des Käfigs kann an einem axial verlängerten Abschnitt des Käfigs ausgebildet sein. Der ICäfig kann auch mehrere derartige Anlegetischen für mehrere Kugeln au weisen,
Eine bevorziigle Ausgestaltung des erflndungsgamäl en Kugelgewindetriebs sieht von dass er wenigstens zwei Federelemente aufweist, die derer! angeordnet sind, dass sie zueinander entgegengesetzt gerichtete Rüekstellkräfle erzeugen:. Demnach kann ein erstes federelement: sc angeordnet sein, dass es eine Kraft auf den Käfig In einer ers- ten Drehrlehtung ausübt Ei weiteres Federelement kann dann so angeordnet sein, dass es eine Kraft auf den Käfig In entgegengesetzter Drehrichtung ausübt. Die beiden ederelemenfe stutzen sieh dabei vorzugsweise über eine Kugel an dem Käfig ab. Die beiden Änlageflioi en des Käfigs können an entgegengesetzten Selten In Um- fahgshehtung eines sich axial an dem Käfig efstreckenden Vorsprungs angeordnet
sein. In vielen Anwendnngsfallen weist der ugelgewl ndeirisb eine Rabnehtung auf,, in di er u ter last b g wird. In d r entgegengesetzten Richtung, der sogenannten Röckhubnehtang, edelgt die Bewegung demgegenüber praktisch ebne Last, Für derartige Anwendungen kann an! die Kugel desjenigen Federeiements, das der Ryokhab- S fi tu g zugeordnet ist, verzichtet werden., Oege enenfaJis ka n auch auf ein der Röelchybrichtung zugeordnetes: Federele aent verzichtet werden.
Ea liegt auch Im Rabrnen der Edindung, dass der Kugelgewindetheb wenigstens zwei axial zu inand r varaat t angeordnete Federelemente anfielst die d rar angeordnet0 sind, dass sie in die gielehe Richtung wirkende Rüeksiellkrif'te erzeugen. Bei dieser Ausgeafaltyng s d die Federeleniante parallel angeordnet wodurch eine höhere Sa- samtröckstellkraft erzeugt werden kann, Dadurch ergibt sieh der Vorteil, dass die Fi§-> ohenpresaung auf die einzelnen Federelemente reduziert wird. Somit wird die Gefahr verringert, dass sich ein Federelement in unerwünschter Weise verformt: Vorzugsweh§ se können zwei parallel angeordnete Federelemente derart angeordnet sein, daec sie im Bereich der axialen Enden de Kugelgewlndemurfer .angeo d et sind. Dementsprechend kann der Käfig an beiden axialen Enden entsprechende, an die AuSankantyr der Kugeln angepasste Änlagefliehen aufweisen, 0 Die Lange eines Federeiements kann bei dem erhadungsgemaSen Kugelgewindetheb zwischen dem halbe Umfang ynd näherangswelae drei Viertel des Umfange dar Laufbahn befragen. Ein Federelement kann sich somit verzugsweise über den halben Umfang dar Laufbahn eder Über ca. drei Viertel des Urnfaags einer (kreisförmigen) Laufbahn erstrecken, Durah die Festlegung der Lenge eines Federeiements kann die5 von d lesem erzeugte Federkraft Peel nflusst werden .
Bei dem erflndungsgemaien ugelgewindetrleb wird es besonders bevorzugt, dass entweder die Laufbahnen In dar Spindel Co ausgebildet sind, dass die In dam Klfig aufgenommenen Kugeln darin gehalten sind oder dass die Laufbahnen In der Kugel- gewlndemutter so ausgebildet sind, dass die In dem Käfig aufgenommenen Kugeln da in gehalten sind Wann die Kugelhaltung In der Kygalge lndemutter erfolgt ergibt sieb de? Vorteil, dass die Spindel montiert oder demontiert werden kann, ahne dass die tragenden Kugeln herausfallen. Im umgekehrten Fall, wann die Kugelhaltung auf
der Spindel erfolg^ k nn die Spind l montier! oder demontiert, werden, wobei die Kugeln an der Spinde! gehalten werden. m Hin lick auf den Käfig des erfindyngsgemaßen Kugelgewindetriebs kann es vorge- δ sehen sein, dass er entweder radial nach innen versetzte oder radial nach außen verästele Kugeitaschen autweist. Wenn sich der l genauer gesagt desse Kugeltaschen, nicht am Äquator befinden, sind die Kugein entweder radial nach innen oder radial nach außen versetet Die radial nach Innen oder die radial nach außen- versetz- ten Kugeitaschen können auch als an dem Käfig ausgebildetes Profil ausgebildet sein;0 das bezogen auf die zylmdhsche äflgfilche radial nach innen oder radial nach außen versetzt is
Daneben betrifft die Erfindung einen elektrorneehanlschen Aktuator mit einem Kugelgewindetrieb der beschriebenen Art und einem elektrischen Antriebsmotor, der ent- 5 weder mit der Spindel oder mit der ugelga inden uftef gekoppelt is . Vorzugsweise Ist der elektronieohaniaoh A uator Bestandteil einer elektrorriachanlseheh Bremse und öd r eine elektromeohanlache Feststellbremse,
Die Erfi dung; -wird nachfolgend anhand von Ausführungsbelspleien unter Bezugnah- me auf die Zeichnungen .erläutert Die Zeichnungen sind seheniafiseba Darstellungen und zeigen;
Figur 1 ein erstes Ausfuhrungsbelsplei eines erflndungagemaC en Kugelgewinde- trlebs In einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Ansicht:
$
Figur 2 eine perspe lvIsche Ansicht des K figs des In Figur 1 gezeigten Kugel- gewlndetrlebs; eine Sellenansicht desjn Figur 2 gezeigten Kiflgs;
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines e ndungsgernißen Kugeige« lndethebs in einer perspektivischen; teilweise geschnittenen Ansicht;
- δ -
Figur 3 den Käfig des in Figur 4 gezeigten Kugelgewlndatrlebs in e ner Seiten- ansieht: igur 0 einen Käfig eines ertlndangsgemaEen Kugelgewlndetnebs:
Figur ? eine weitere perspektivische Ansteht des in Figur 6 gezeigten Käfigs: und
Figur 8 eine: abgewandelte Ausführung eines Käfigs- eines erilndyngsgemäSen ugeige lnbetheh .
Der in Figur 1 gezeigte Kugelgewindetrieb 1 umfasst eine Spindel 2. on der In Figur 1 ein Ausschnitt. gezeigt ist. Die Spindel 2 weist Laufbahnen 3 aet Daneben um ass de Kugelgewindetrieb 1 eine KugelgewInbeniutte A, die auo-h als Kugelgewindemutier beEelehnel wird. Die zyllndenmrmige Kugelgewlndemutfer 4 weist: In Ihrem: Inneren Lauf ahnen au ; die an die taufbahnen 3 de Spindel 2 angepaaet sl t so dass Im inneren der ugalgewindemuttar 4 Kugeln aufgenommen werden kennen. Der Kugeh ge lndetrleb 1 umfasst einen Xaflg 8, durah den die als Kugeln ausgebildeten Waia- kdrper geführt sind. In Figur 1 erkenn! man: dass der Käfig 8 mehrere axial nebeneinander angeordnete Reihen von Kug scte 7 aufweist die jeweils voneinander eeabstanäet sind und in denen jeweils eine Kugel aufgenommen werden kann.
Oer Käfig § ist In diesem Fall aus einem: Stahlblech hergestellt und als Staa -Slage ell ausgefyhil In der Ansicht von Figur 1 ettewt man einen In Axlathchlung vertäute den Stall 3, wobei die aneinande stoi endan freien Enden des Käfigs § verschweißt sind. Zur Vermeidung plastische Deformationen &nn der Käfig 3 optional einer Wärmebehandlung unterzogen werden, abhängig von den auf den Kugelgewlndefrleb 1 wirkenden Kräften,
Oer Kiigeigewlndetrleb 1 welst eln erstes Federelement 8: auf, das als Splraldryckfe- d r auagebildet und zwischen den sich srginaenden lauffeahnen 3; der Spindel 2 und der Kugelge -nnernuher 4 aufgenommen ist. In dem dargestellten Ausfuhrungs- beisplal erstreckt sich das erste Federelement 3 näheryngsweise über den halben Umfang dar taufbahnen, das beii i öder ca. 1833 in Figur 1 erkennt man, et aas sich ein Endahsehnll 1 Ö das ersten Federelements 9 nicht direkt an de Kiflg 8; sondern
an einer Kygft 11 abstützt. Mit ihm entgegengesetzten Seite stützt sic die Kugel 11 an einer konkaven Antageffache 12 des Käfigs 6 ae, Oer K -0.weie n dieser Stalle einen sich In Axialrlchtung emtreckenden Abechnltf 13 auf, an dem die Aniagefläche 12 für die ugel 11 ausgebildet Ist. In di s m: Ausführungsbeispiel handelt es sic be der Kugel 11 um eine tragende Kugel, das helSt deren ÄuSendurehmeaser Is so gewä lt, dass sie sieh bei einer Bewegung des ugeig wlndethebs 1 auf den Laufbahnen 3> S abwälzt,.-
Das In Figur 1 gezeigte erste odorelament 9 Ist der Haup lasfrlehtung ^sgw nei Das Federelement: 9 al einen Wälzweg zum Abrollen der Kugeln vor, so dass diese bei einer Relativ ewegung &m d r Spindel 2 und der Kugelgewlndernutter 4 abwälzen und nich rutschen,
D döfch, dass der Endabschnitt 10 des ersten Federefements 0 an der Kugel 11 an- flegt: wird der Endafesehmit 10 zentriert wodu ch verhindert wird, dass er In einen • Zwischenraum zwischen dem Räf ig 6 und eine der beiden Laufbahnen 3, 5 gelangt, wie es bei herkömmlieban Kugelgewindetrieben möglich ist, bei denen de Endabschnitt des Federelemenfs direkt am Kifig anliegt.. Die Figuren 2 und 3 zeigen den Käfig 6f wobei Figur 2 eins perspektivische Ansicht und Figur 3 eine Seitenansicht ist. Der Käfig 6 Ist dabei ohne Kugeln dargestellt die im montierten Zustand: In die Kugeltaschen 7 eingesetzt sind.
In Figur 1 ist ein zweites Federeiement 14 dangestellt, das sich ebenfalls an dem ab- stehenden Absehnlt 3 des Käfigs abstützt Allerdings stützt sieb das »alt Feder- eiernant 14 an der entgegengesetzten Seite der Aniagef lache 12 an dem bsehnlö 1 ab, so dass das zweite Federelement 1 eine Kraft ausübt, die entgegengesetzt zu der durch das erste Federelement 9 erzeugten Krat gerichtet ist- Des zweite Feder- element 14 Ist der Röckbubnobtung zugeordnet, wohingegen das erste Federelement § dar Baupfiasthohtuna zugeordnet Ist.. Das zweite Federelement 14, das der RÜck- hubrtühtung zugeordnet ist ist wesentlich geringeren tasten ausgesetzt im Vergleich zu dem ersten Federelement, daher kann eine Kugel zwischen dem Endabschnitt 15 des weiten Federelements 14 entfallen.. Ebenso wenig wird für de Endabsobnltt Iii des z eiten Federele :onfe 1 eine speziell geformte Anlagefläche benötigt, wie es
an der entgegengesetzten Seite für die Kugel 11 vorgesehen ist Bei bestimmten An» w n$tt §M) kann salbst auf das zweite Federeiement 14 verzichtet werden.
Figur 4 eigt ein weiteres Ausführangsöeisplel eines Kugelgewi ndefriebs 16, der Im S s ntlic en mit dem In Figur 1 gezeigten ugetge lndetrleb 1 öberainstlmmi Identische Komponenten werden daher an dieser Stelle nicht nochmals Im Einzelnen er- läutert. Der Kygelgewlndeffleh 16 umf ßt in übarelnstlmmyng mit dem ersten Ausführungsbeispiel eine Spindel 2 mit Laufbahnen 3 sowie eine agelgewindernutier 4 mit Laufeahnen 5, In den sieh ergänzenden Laufbahnen 5 sind Kugeln (nicht ge- 10 zeigt) aufgenommen: die von einem: Kaflg 1 gefühd: sind. In dem Käfig 17 sind das erste Fedensferneot 9, die Kugel 11 und das zweite Federeiement 14 zwischen den Laufbahnen aufgenommen. Unl rhsib des ersten Federelements 9 erkannt man einen Endahsehnltf des weiten Federelements 14, des sich m der Kugelgewlndemutier 4 abstutzt.
I S
Anders als der In Figur 1 gezeigte Kugelgewi ndef ieh 1 weist der in Figur 4 gezeigte Kugelgewindetrleb 16 ein drittes Federeiement IE auf, das an der dem ersten Federeiement 9 entgegengesetzten Axiaisaite der Kugeigewlndemutter 4 angeordnet Ist. 2wi§Q einem Endabsehnltt 9: des dritten Federelemenf 18 und einer Anlagefllu 0 che 20 des Käfig 7 Ist eine Kugel 21 angeordnet, die Identisch zu der Kugel 1 ist.
Das In Figur 4 verdeckte entgegengesetzte Ende des dritten Federelements 18 stutzt eich an der Kygelgewindemufter 4 ab. Bei angewandelten Ausführungen kann sieh dieses Ende auch an einem anderen (nicht dargestellten) Element abstützen, beispielsweise an einem Stift oder an einer elngepressten Scheibe.
5
In Figur 4 :erkermi mar*, dass die beiden Federn lementa 9, 18 parallel zueinander angeordnet sind und parallel wirkende Kräfte erzeugen. Durch die Änlagefläche 20: die wie die Anlagefiäohe 12 ausgebildet Ist, wird verhindert, dass sich der Endabsahnltt des dritten Federelements 18 In einen Frelraum zwischen dem Käfig 17 und einer der0 Laufbahnen 3, 5 versehlebt.. Durch die parallel geschalteten Federelemente 9S 18
kann die Gesamtkraft, die von den Federelementee 9. 18 erzeugt wird, erhöht und auf einen bestimmten Wert eingestellt werden. Sei anderen Ausfuhrungsbelspielen kann auch ein drittes, parallel angeordnetes Federeiement vorges h n sein.
D Figuren 5, 6 nd 7 zeigen eine Satenansicii! sowie perspektivische Ansichten des Käfigs 17, in Figur 5 erke n man die ko kav ausge ildete« Anlagenfiäehen 12, 20 für die Kugein 11, 21. In Figur S erkennt man, dass eine Anlageflao e 22 für das z ei Federelernent 14 als gerade, axial verlaufende Kante ausgebilde ist ür des eite Federeiernent 14 ist somit keine konkave Anlagefiiohe vorgesehen, in den Figuren 5y 8 und ? sind Jeweils einige tragende Kugeln 23 dargestellt, die von dem Kiflg 17 geführt sind. Der äfig 17 weist Kugeltasehen 7 auf, die bezoglieh des Käfigs 17 radial nach innen versetzt sind. Die Kugeln 23 sind auf diese Welse ddroh den Käfig 17 In der Kugelgewindernutter 4 gehellen, so dass die Spindel 2 barausgedrabt e den kann, ohne daas die fragenden Kugeln 23 bereust allen,
Im Unterschied dazu zeigt Figur 8 einen anders ausgebildete*) Käfig 24, der I Übereinstimmung mit dem Kiflg 17 kreissegmentförmlge Anlageflachen 12, 0 für Kugeln Ii , 1 aufweist, die Jeweils ein Federelemen zentrieren. Daneben weist der Käfig 24 die asdal ausgebildet Anlagef liehe 22 auf.
Ihr Unterschied zu dem Kiflg 1? weist der Kiflg 24 Kugeltasehen auf, die bezogen auf die Üi sfengsflaohe des Käfigs 24 radial na h agEen verseföt sind. Durch diese spezielle Ausgestaltung der Kugeliasehen 25 werden die tragenden Kugel 23 von dem Käfig 24 auf der Spindel 2 gehalten, se das«: die Kugelge lndeniytler entfernt werden kanm ohne dass die Kugeln 23 herunterfallen. Durch die radial nach agSen versetzten Kugeka sehen 25 sind die Kugele 23 bezüglich ihres .Äquators nach innen versetz! gehalten, Die Kugelgewlndethebe 1, 18 sind Bestandteil einer elektrornechanischen Brernse, wobei die Spindel 2 mit einem; efektrlschen Antrlebsmeter gekoppelt Ist, Die Drehung des Antriehsmetors wird In eine Verschiebung der Kp§ @win mu t f 4 umgewandelt, wodoreb ein Kolben gegen Brernseelige ves sboben wird; wodurch die Brems- belege an eine Bremsschelfoe ange resst werden .
1 KygeJgewndei:nei>
2 Spinde!
3 Laufbahn
4 ugelgewsndemyfter δ· Laufbahn
8 g
8 Stoß
9 Federelemeni
10 Endabse nitl
11 Kugel
12 Anlagefliche
13 Abschnitt
14 Fectersemeni
15 Enäahsqhnsli
16 y^egewlndeaeb
17 Kä g
18 Federeemeni
19 Endabschnstt •20 Äna efi c e
21 Kugel
22 ÄnlageiJiche
23 Kugel
24 Käfig
23 Kygaliasehe