WO2024175151A1

WO2024175151A1 - Gewindespindel und verfahren zur herstellung einer gewindespindel

Info

Publication number: WO2024175151A1
Application number: PCT/DE2024/100112
Authority: WO
Inventors: Mario Kreutzer; Richard Baier; Peter Kares; Thomas Motz; Bastian Kettler; Paul Heinz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2023-02-21
Filing date: 2024-02-08
Publication date: 2024-08-29
Anticipated expiration: 2025-08-21
Also published as: CN120530272A; DE102023104230A1

Abstract

Eine Gewindespindel (1 ) für einen Gewindetrieb (10), insbesondere Kugelgewindetrieb, umfasst eine Innenhülse (2) und ein mit dieser fest verbundenes, einen Gewindegang (5) aufweisendes hülsenförmiges Außenteil (3), wobei die Innenhülse (2) und das Außenteil (3) aus verschiedenen Materialien gefertigt sind. Die Innenhülse (2) ist formschlüssig, den Gewindegang (5) abbildend, in das Außenteil (3) eingeformt.

Description

Gewindespindel und Verfahren zur Herstellung einer Gewindespindel

Die Erfindung betrifft eine für die Verwendung in einem Gewindetrieb, insbesondere Kugelgewindetrieb, vorgesehene Gewindespindel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gewindespindel.

Ein Kugelgewindetrieb, welcher eine gattungsgemäße Gewindespindel umfasst, ist zum Beispiel aus der DE 10 2016 222 894 B4 bekannt. Die Gewindespindel des bekannten Kugelgewindetriebs ist als Hohlspindel ausgebildet. Hierbei ist ein Außenteil, welches einen Gewindegang aufweist, ohne zusätzliche Bauteile mit einer Innenhülse zusammengesetzt. Die Innenhülse weist im Fall der DE 10 2016 222 894 B4 einen das Außenteil stirnseitig überragenden Kragen auf, an den ein Anschlagelement angeformt ist, welches zur Zusammenwirkung mit einer Anschlagkontur einer Kugelgewindemutter des Kugelgewindetriebs vorgesehen ist.

Ein in der DE 33 08 149 A1 offenbarter Kugel-Gewinde-Antrieb, das heißt Kugelgewindetrieb, weist ebenfalls eine als Hohlwelle ausgebildete Gewindespindel auf. Die in den Gewindegängen der Gewindespindel rollenden Kugeln sind in einem Kugelkäfig gelagert, der wesentlich breiter als die Mutter des Kugel-Gewinde-Antriebs ist. An den beiden Stirnseiten der Mutter sind im Vergleich zur Mutter dünnwandigere Hülsen angebracht, welche ein Herausfallen der Kugeln verhindern. Dank der beiden starr mit der Mutter verbundenen Hülsen ist bei prinzipbedingt beschränktem Verstellbereich des Kugelgewindetriebs keine Kugelrückführung erforderlich.

Die DE 10 2009 045 857 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Spindel für einen Spindeltrieb. Das beschriebene Verfahren sieht vor, dass eine Wendel mit flachem rechteckigem Ringquerschnitt auf einem dünnwandigen Rohr angeordnet und anschließend das Rohr durch Hochdruckbeaufschlagung von innen an einen Fußbereich der Wendel angeformt wird. Die auf diese Weise hergestellte Hohlspindel soll beispielsweise in einem elektromechanischen Bremskraftverstärker oder in einer elektromechanischen Servolenkung verwendbar sein.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Gewindeteils für einen Wälzschraubtrieb, das heißt Wälzgewindetrieb, welcher zur Verwendung in einem elektromechanischen Bremskraftverstärker vorgesehen ist, ist in der WO 2013/029842 A1 dargelegt. In diesem Fall werden Gewindegänge durch Umformen aus Metall hergestellt und mit rohrförmigen Tragteilen aus Kunststoff umspritzt.

Die Dokumente DE 10 2019 114 276 A1 und DE 10 2019 120 812 A1 haben Gewindemuttern für Kugelgewindetriebe zum Gegenstand. In beiden Fällen werden gewindeartig profilierte Hülsen aus Stahlblech geformt. An einer Stirnseite der als Gewindemutter ausgebildeten Hülse befindet sich ein Flansch, welcher durch Schweißen mit einem weiteren rohrförmigen Maschinenelement verbindbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, als Hohlwellen ausgebildete Gewindespindeln gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere unter fertigungstechnischen Aspekten weiterzuentwickeln, wobei gute Möglichkeiten der Verbindung der Gewindespindel mit einem weiteren, ebenfalls hohlen Maschinenelement gegeben sein sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Gewindespindel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Gewindespindel für einen Gewindetrieb gemäß Anspruch 6. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtungen, das heißt die Gewindespindel sowie den gesamten Gewindetrieb, und umgekehrt.

Die Gewindespindel umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption eine Innenhülse und ein mit der Innenhülse fest verbundenes, ebenfalls hülsenförmiges, einen Gewindegang aufweisendes Außenteil, wobei die beiden ineinander geschachtelten Teile, das heißt die Innenhülse und das Außenteil, aus verschiedenen, in beiden Fällen metallischen Werkstoffen gefertigt sind.

Gemäß Anspruch 1 ist die Innenhülse formschlüssig, den Gewindegang abbildend, in das Außenteil eingeformt. Die dabei gegebene Tatsache, dass durch zumindest eine Oberfläche der Innenhülse, in jedem Fall durch deren Außenoberfläche, der Gewindegang des hülsenförmigen Außenteils abgebildet ist, bedeutet allgemein, dass auch die betreffende Oberfläche der Innenhülse in der Art eines Gewindes dreidimensional strukturiert ist, wobei im Vergleich zum Gewinde des Außenteils die Prägetiefe der gewindeartigen Struktur verringert und Übergänge abgerundet sein können. Zusätzlich zur Außenoberfläche kann auch die Innenoberfläche der Innenhülse eine prinzipiell gleichartige gewindeartige Strukturierung aufweisen, wobei in diesem Fall die in Radialrichtung der Innenhülse sowie des Außenteils zu messende, durch Umformung erzielte Prägetiefe im Vergleich zur Tiefe der in die Außenoberfläche der Innenhülse eingeprägten Struktur noch einmal verringert ist.

Bei der Gewindespindel handelt es sich gemäß verschiedener möglicher Ausgestaltungen um eine Komponente eines Kugelgewindetriebs oder sonstigen Wälzgewindetriebs. Hierbei fungiert die Gewindespindel entweder als rotierendes Antriebselement oder als verdrehgesichert verschiebbares Abtriebselement des Kugelgewindetriebs beziehungsweise sonstigen Wälzgewindetriebs. Alternativ kann die Gewindespindel als An- oder Abtriebselement eines einfachen Bewegungsgewindes ausgeführt sein.

Unabhängig von der Art des gesamten Gewindetriebs ist die Innenhülse vorzugsweise aus einem schweißbaren Werkstoff gefertigt, um eine Schweißverbindung mit einem weiteren metallischen, insbesondere als Rohr, Hülse oder Scheibe gestalteten Maschinenelement zu ermöglichen.

Im Fall des Außenteils spielt das Kriterium der Schweißbarkeit dagegen in typischer Ausgestaltung keine Rolle. In zahlreichen Fällen ist eine Härtung des Außenteils vorgesehen. Beispielsweise kann das Außenteil konduktiv oder induktiv gehärtet werden. Im letztgenannten Fall, das heißt bei Hochfrequenzhärten, wird durch die hohe Fre- quenz an der Induktionsspule dafür gesorgt, dass die induzierte Stromdichte in den oberflächennahen Bereichen des Werkstücks besonders groß ist und damit hauptsächlich eine Oberflächenhärtung erfolgt. Auch eine Laser- oder Elektronenstrahlhärtung kommt in Betracht. Im Fall einer Härtung in einer Ofenanlage kann ein Austeniti- sieren unter Schutzgas- oder Vakuumatmosphäre erfolgen. Diesem Schritt kann sich, in an sich bekannter Weise, ein Abschrecken mit geeignetem Abschreckmedium anschließen. In prinzipiell bekannter Weise kann im Rahmen der Wärmehandlung auch ein Anlassen der Gewindespindel vorgesehen sein.

In jedem Fall wird die Außenhülse, das heißt das hülsenförmige Außenteil, erst gehärtet, nachdem durch Umformung die endgültige Form der Gewindespindel einschließlich des Gewindes des Außenteils hergestellt ist, wobei es sich bei dem Gewinde grundsätzlich um ein ein- oder mehrgängiges Gewinde, beispielsweise zwei- oder dreigängiges Gewinde, handeln kann.

Allgemein ist Gewindespindel in folgenden Schritten herstellbar:

- Bereitstellung eines Werkzeugs, welches eine in der Art eines Gewindes strukturierte Innenoberfläche aufweist,

- Bereitstellung jeweils eines Rohlings einer Innenhülse und eines hülsenförmigen Außenteils, wobei das Außenteil aus einem anderen Werkstoff als die Innenhülse gefertigt ist,

- Umformung der Innenhülse und des Außenteils in dem Werkzeug derart, dass die Außenumfangsfläche des Außenteils die Kontur des Gewindes annimmt und die Innenumfangsfläche des Außenteils mit der Außenumfangsfläche der Innenhülse, die Gewindekontur in abgeschwächter Ausprägung wiedergebend, formschlüssig in Eingriff gebracht wird,

- Trennung der im vorherigen Schritt geformten, aus der Innenhülse und dem Außenteil gebildeten Gewindespindel vom Werkzeug. Zur sprachlichen Vereinfachung werden im vorliegenden Fall bereits die Rohlinge, aus welchen in Innenhülse beziehungsweise das hülsenförmige Außenteil der endgültigen Gewindespindel zu formen sind, als Innenhülse und Außenteil bezeichnet.

Das hülsenförmige Außenteil der Gewindespindel wird auch als Außenschicht bezeichnet. In alternativer Ausgestaltung kann statt eines Paares aus verschiedenen hülsenförmigen, ineinander zu schachtelnden und miteinander zu verbindenden Elementen auch ein walzplattiertes Blech als Ausgangprodukt zur Herstellung der Gewindespindel vorliegen. Was walzplattierte Bleche betrifft, wird auf die EP 4 067 525 A1 als Hintergrundinformation hingewiesen.

Sowohl bei Verwendung eines walzplattierten Bleches als auch bei Verwendung zweier gesonderter, zunächst voneinander getrennter hülsenförmiger Elemente, nämlich der Innenhülse und des hülsenförmigen Außenteils, kann die Umformung entweder erfolgen, indem Druck von innen nach außen wirkt, oder indem ein Druck von außen einwirkt. Im letztgenannten Fall wird beispielsweise ein glatter Dom zur Aufnahme der Innenhülse genutzt. Anschließend wird mittels eines Werkzeugs, das mindestens eine radial zustellbare Rolle aufweist, welche die zu erzeugende Gewindekontur als Negativkontur aufweist, das Werkstück umgeformt. In typischer Ausgestaltung kommt hierbei eine Anordnung aus mehreren profilierten Rollen, beispielsweise drei Rollen, zum Einsatz, die das Werkstück, das heißt die in der Bearbeitung befindliche Gewindespindel, sternförmig umgeben. Die Bearbeitung kann ein ein- oder mehrmaliges radiales Zustellen und axiales Verfahren der Rollen umfassen. Während der Bearbeitung rotiert die Anordnung aus sämtlichen Rollen - im Extremfall lediglich eine einzige Rolle - um die Mittelachse des Werkstücks, wobei gleichzeitig jede Rolle um ihre eigene Achse rotiert. Hierbei sind Axial- und Drehbewegungen derart synchronisiert, dass sich die gewünschte Gewindesteigung ergibt. Nach dem Umformvorgang wird das Werkstück vom Dom abgenommen.

Als Technologie zur Spanlosfertigung der Innenhülse sowie des hülsenförmigen Außenteils kommt unabhängig von der späteren Formung des Gewindes insbesondere Tiefziehen in Betracht. Ebenso können die Teile Innenhülse und/oder hülsenförmiges Außenteil als gezogenes Rohr vorliegen. Im Fall der Innenhülse ist auch eine gerollte Variante realisierbar. Hierbei werden die Enden des zu einer Hülse gebogenen Blechstreifens insbesondere durch Schweißen miteinander verbunden. Die Schweißnaht kann dabei entweder schräg oder parallel zur Mittelachse der Innenhülse und damit auch der späteren Gewindespindel verlaufen. Optional weist bereits der Rohling der Innenhülse einen Flansch auf. Ein solcher Flansch, das heißt ein nach außen gerichteter Bord, stellt eine in Axialrichtung wirksame Sicherung gegen eine Verschiebung des Außenteils in einer Richtung dar.

Unabhängig davon, in welcher Form die Ausgangsprodukte zur Herstellung der zweilagigen Gewindespindel vorliegen, erfolgt deren Umformung, indem von innen Druck aufgebracht und damit eine plastische Verformung in einem Werkzeug herbeigeführt wird. Der Druck kann hierbei in prinzipiell bekannter Weise durch ein Werkzeug über Rollen, ein Hydraulikmedium oder durch einen formlosfesten oder gummielastischen Hilfsstoff auf den hülsenförmigen Rohling einwirken.

Durch Verwendung einer einteiligen Matrize als Werkzeug ist die Ausbildung von Nahtstellen am Werkstück prinzipbedingt ausgeschlossen. Nach der erfolgten Umformung kann das Werkstück, das heißt die Gewindespindel, aus dem Werkzeug ausgeschraubt werden. Erforderlichenfalls wird der Ausschraubvorgang durch gezielte Änderung der Temperatur des Werkstücks und/oder des Werkzeugs erleichtert. Ebenso kann eine mechanische Änderung des Werkzeugdurchmessers in einer Fertigungsvorrichtung vorgesehen sein, um den Ausschraubvorgang zu erleichtern.

Prinzipiell kommt auch die Verwendung eines mehrteiligen Werkzeugs in Betracht. Selbst in Fällen, in denen das Werkzeug mehrteilig ist, kann durch das Werkzeug mindestens ein geschlossener Ring ausgebildet sein. Dieser Ring weist innenseitig insbesondere die Gewindestruktur auf, welche auf das Werkstück zu übertragen ist. Zur Komplettierung des Werkzeugs kann ein weiterer, vergleichsweise kleiner Ring vorgesehen sein, welcher keine gewindeartige Strukturierung aufweist und dementsprechend die Form eines Abschnitts des Werkstücks vorgibt, welcher eine glatte Wandung aufweist. Die Innenhülse, welche als nicht gehärtete Komponente der Gewindespindel vorliegt, kann durch beliebige, grundsätzlich bekannte Schweißverfahren mit einem an die Gewindespindel anzusetzenden Teil, etwa in Form eines Adapterrohrs, verbunden werden. In Fällen, in denen die Gewindespindel aus walzplattiertem Blech hergestellt ist, kann der Auftragswerkstoff, das heißt die Außenschicht, vor dem Schweißen partiell entfernt werden, um für die gewünschte Schweißeignung zu sorgen. Generell kann das Härten entweder vor dem Anschweißen des Adapters oder erst nach der Herstellung der Spindelbaugruppe, welche aus der Gewindespindel und dem angeschweißten Adapter gebildet ist, erfolgen.

Sofern die Innenhülse und das hülsenförmige Außenteil zunächst als voneinander getrennte Einzelteile vorliegen, existieren verschiedene Möglichkeiten, diese Einzelteile umzuformen und miteinander zu verbinden.

Gemäß einer ersten Verfahrensvariante wird zunächst das hülsenförmige Außenteil in das Werkzeug eingelegt und zumindest teilweise umgeformt. Anschließend wird die Innenhülse in das im Werkzeug befindliche Außenteil eingeschoben und durch Ausübung von Druck unter plastischer Umformung gegen die Innenumfangsfläche des Außenteils gepresst, wobei dieser Vorgang auch dem Außenring seine endgültige Form verleiht. Diese Verfahrensvariante zeichnet sich dadurch aus, dass sie auch bei großen Wandstärken der hülsenförmigen, umzuformenden Teile anwendbar ist.

Gemäß einer zweiten Verfahrensvariante wird die Innenhülse zusammen mit dem hülsenförmigen Außenteil in das Werkzeug eingelegt. Hierbei weisen beide Teile, das heißt die Innenhülse ebenso wie das Außenteil, zunächst ausschließlich glatte Innen- und Außenoberflächen auf. Nach der Positionierung der genannten Teile im Werkzeug werden die Teile gemäß dieser Variante simultan im Werkzeug verformt. In beiden Verfahrensvarianten zeichnet sich letztlich die Gewindestruktur des Werkzeugs auch auf der Innenhülse ab, womit eine dauerhaft stabile Verbindung zwischen der Innenhülse und dem Außenteil hergestellt ist. Die Gewindespindel, das heißt Hohlspindel, ist insbesondere für die Verwendung in einem elektromechanischen Aktuator eines Kraftfahrzeugs geeignet. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Fahrwerksaktuator zur Niveauverstellung handeln. Ebenso kommt der Einsatz der als Blechverbundspindel ausgebildeten Gewindespindel in einem Linearantrieb einer stationären Anlage in Betracht.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 in teilweise geschnittener Ansicht eine als Blechverbund-Hohlspindel ausgebildete Gewindespindel,

Fig. 2 ein Detail der Gewindespindel nach Figur 1 in einer Schnittdarstellung,

Fig. 3 eine gegenüber der Ausführungsform nach Figur 1 modifizierte Gewindespindel in einer Darstellung analog Figur 2,

Fig. 4 eine Spindelbaugruppe, welches aus der Gewindespindel nach Figur 1 und einem rohrförmigen Adapter gebildet ist,

Fig. 5 einen die Spindelbaugruppe nach Figur 4 als Abtriebselement sowie eine Kugelgewindemutter als Antriebselement umfassenden Kugelgewindetrieb,

Fig. 6 den Kugelgewindetrieb nach Figur 5 in perspektivischer Ansicht,

Fig. 7 eine ein einteiliges Werkzeug umfassende Anordnung zur Formung einer mehrteiligen Gewindespindel, Fig. 8 eine zur Umformung im Werkzeug nach Figur 7 vorgesehene Anordnung aus einer Innenhülse und einem hülsenförmigen Außenteil,

Fig. 9 eine gegenüber der Anordnung nach Figur 8 modifizierte Anordnung zweier hülsenförmiger Teile, welche zu einer Gewindespindel zu formen sind,

Fig. 10 das Werkzeug nach Figur 7 mit darin einliegendem, teilweise umgeformtem Außenteil,

Fig. 11 die Anordnung nach Figur 10, ergänzt um die in diesem Zustand noch unverformte Innenhülse,

Fig. 12 eine aus der Anordnung nach Figur 11 hervorgegangene, durch Innendruckbeaufschlagung der Innenhülse entstandene Anordnung mit außenseitig fertig umgeformtem Außenteil,

Fig. 13, 14 eine alternative Anordnung zur Formung einer mehrteiligen Gewindespindel in verschiedenen Darstellungen,

Fig. 15 ein Detail aus Figur 13.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämtliche Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Gewindespindel ist aus einer Innenhülse 2 und einem mit dieser ohne gesonderte Verbindungselemente fest verbundenen, ebenfalls hülsenförmigen Außenteil 3 zusammengesetzt. Die Innenhülse 2 ist aus einem schweißbaren Material gefertigt und weist optional, wie beispielhaft in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist, an einer ihrer Stirnseiten einen Flansch 4 auf. An der Außenoberfläche des Außenteils 3 ist ein Gewindegang 5 gebildet. In allen Ausführungsformen ist das Außenteil 3 zumindest an seiner Außenoberfläche gehärtet, wobei in den Figuren 2 und 3 mögliche Übergänge zwischen einem gehärteten Bereich 6 und einem ungehärtetem Bereich 7 skizziert sind. Die Geometrie der Gewindespindel 1 nach Figur 3 stimmt mit der Geometrie der Gewindespindel 1 nach den Figuren 1 und 2 überein.

Sowohl im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 als auch im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 weist die Innenhülse 2 an ihrer Außenumfangsfläche eine gewindeartige Kontur 8 auf, die mit verringerter Prägetiefe die insgesamt mit 9 bezeichnete, durch den Gewindegang 5 gebildete Gewindekontur abgeschwächt abbildet. Die Innenumfangsfläche des hülsenförmigen Außenteils 3 ist entsprechend umgeformt, sodass ein vollflächiger, formschlüssiger Kontakt zwischen der Innenhülse 2 und dem ebenfalls hülsenförmigen Außenteil 3 gegeben ist. Abweichungen von der glatten zylindrischen Form der Innenoberfläche der Innenhülse 2 sind in den Figuren 2 und 3 nicht dargestellt. Die Wandstärke der Innenhülse 2 ist signifikant großer als die Wandstärke des Außenteils 3.

Wie aus Figur 1 sowie aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, ragt die Innenhülse 2 in Form eines glatten zylindrischen Überstandes 11 über das Außenteil 3 hinaus. Auf den Überstand 11 ist ein Adapterrohr 12 aufgeschoben. Das Adapterrohr 12 ist mit der Gewindespindel 1 durch eine Schweißnaht 13 verbunden. Die Gesamtheit aus Gewindespindel 1 und Adapterrohr 12 ist als Spindelbaugruppe 14 bezeichnet. Das Adapterrohr 12 weist einen auf die Innenhülse 2 aufgeschobenen aufgeweiteten Bereich 15 auf, dessen Innen- und Außendurchmesser etwa dem Innen- und Außendurchmesser des Außenteils 3 entspricht. Ein im Vergleich zum aufgeweiteten Bereich 15 wesentlich längerer rohrförmiger Bereich 16 weist einen Außendurchmesser auf, der dem Innendurchmesser der Innenhülse 2 entspricht. Der rohrförmige Bereich 16 ist über einen konischen Bereich 17 mit dem aufgeweiteten Bereich 15 verbunden. Im rohrförmigen Bereich 16 sind zwei Abflachungen 18 ausgebildet, die streifenförmig in Längsrichtung der Spindelbaugruppe 14 verlaufen und bis zu derjenigen Stirnseite des Adapterrohrs 12 reichen, die dem Überstand 11 der Gewindespindel 1 abgewandt ist. Die einander diametral gegenüberliegenden Abflachungen 18 des Adapterrohr 12 sind beispielsweise als Verdrehsicherungskonturen der Spindelbaugruppe 14 nutzbar.

In Figur 5 ist die Spindelbaugruppe 14 als Teil eines insgesamt mit 10 bezeichneten Kugelgewindetriebs dargestellt. Der Kugelgewindetrieb 10, dessen Mittelachse mit MA bezeichnet ist, umfasst weiterhin eine Kugelgewindemutter 19. Beim Betrieb des Kugelgewindetriebs 10 rollen in an sich bekannter Weise Wälzkörper, das heißt Kugeln, zwischen der Gewindekontur 9 der Gewindespindel 1 , das heißt Kugelgewindespindel, und einem mit 20 bezeichneten Innengewinde der Kugelgewindemutter 19 ab. Optionale Mittel zur Kugelrückführung sind nicht dargestellt. Mit der Kugelgewindemutter 19 ist, wie auch aus Figur 6 hervorgeht, eine Riemenscheibe 21 fest verbunden. Die Kugelgewindemutter 19 ist damit als rotierendes Antriebselement des Gewindetriebs 10 nutzbar. Die Riemenscheibe 21 stellt das Abtriebselement eines dem Gewindetrieb 10 vorgeschalteten, als Untersetzungsgetriebe ausgelegten Umschlingungsgetriebes, im vorliegenden Fall eines Riementriebs, dar.

Die Figur 7 zeigt ausschnittsweise eine insgesamt mit 22 bezeichnete Fertigungsvorrichtung zur Formung der Gewindespindel 1 aus der Innenhülse 2 und dem Außenteil 3. Wie aus Figur 7 hervorgeht, werden die noch unverformten Teile 2, 3, das heißt die Innenhülse 2 und das Außenteil 3, gemeinsam in ein mit 23 bezeichnetes Werkzeug eingesetzt. Das Werkzeug 23 weist eine in der Art eines Gewindes strukturierte Innenoberfläche 24 auf, welche die spätere Gewindekontur 9 des Außenteils 3 vorgibt. Nach der Formung der Gewindespindel 1 in der Fertigungsvorrichtung 22 erfolgt im vorliegenden Fall ein Randschichthärten des Außenteils 3 mit Hilfe einer nicht dargestellten Härteanlage, welche ebenfalls der Fertigungsvorrichtung 22 zuzurechnen ist. Erst nach dem Härten wird die Gewindespindel 1 durch Schweißen mit dem Ansatzstück 12 verbunden. Abweichend hiervon sind auch Verfahrensvarianten realisierbar, in denen die Spindelbaugruppe 14 als Ganzes wärmebehandelt wird, das heißt das Adapterrohr 12 an die noch nicht gehärtete Gewindespindel 1 angeschweißt wird. Ebenso kommt eine Verbindung zwischen der Gewindespindel 1 und dem Adapterrohr 12 durch umformend hergestellten Formschluss oder durch kombinierte Verbindungsverfahren in Betracht. In den Ausführungsbeispielen ist das Werkzeug 23 einteilig, was bedeutet, dass die fertig geformte Gewindespindel 1 nach Abschluss des Umformungsprozesses aus dem Werkzeug 23 herauszuschrauben ist. Die Umformung kann auf verschiedene Arten, insbesondere durch Innenhochdruck oder durch ein rollierendes Werkzeug, erfolgen. Dies gilt unabhängig davon, in welcher Form die Innenhülse 2 vorliegt. In den Ausführungsformen nach den Figuren 8 und 9 liegt die Innenhülse 2 jeweils in Form eines gewickelten Bleches vor, dessen Enden miteinander verschweißt sind. Die mit 25 bezeichnete Schweißnaht hat gemäß Figur 8 eine Schraubenform und gemäß Figur 9 eine gerade, zur Mittelachse MA parallele Ausrichtung.

In Figur 10 ist der erste Schritt eines im Vergleich zu Figur 7 modifizierten Verfahrens zur Herstellung der Gewindespindel 1 skizziert. In diesem Fall wird in das Werkzeug 23 zunächst nur das hülsenförmige Außenteil 3 eingesetzt. Durch auf die Innenumfangsfläche des Außenteils 3 wirkenden Druck p wird dessen Außenumfangsfläche zumindest teilweise in die gewindeartig strukturierte Innenoberfläche 24 des Werkzeugs 23 eingedrückt, wobei eine plastische Verformung des Außenteils 3 erfolgt.

Im nächsten Verfahrensschritt wird, wie in Figur 11 skizziert, die Innenhülse 2 in das im Werkzeug 23 befindliche Außenteil 3 eingeschoben. Das Außenteil 3 ist hierbei noch nicht fertig geformt. Die endgültige Formung des Außenteils 3 geschieht erst durch Innendruckbeaufschlagung der Innenhülse 2, wodurch, wie aus Figur 12 hervorgeht, Material des Außenteils 3 sich vollständig der Form der Innenoberfläche 24 des Werkzeugs 23 anpasst. In Figur 12 ist idealisiert eine komplett zylindrische Form der Innenhülse 2 zu sehen. Tatsächlich passt sich die Außenoberfläche der Innenhülse 2 mit zunehmendem Druck der Form der Innenoberfläche des Außenteils 3 an, bis der in Figur 1 dargestellte Zustand der Gewindespindel 1 hergestellt ist.

Sowohl in der Verfahrensvariante nach Fig. 7 als auch in dem in den Figuren 10 bis 12 illustrierten Fall wird die Gewindespindel 1 nach der erfolgten Umformung aus dem Werkzeug 23 ausgeschraubt. Um den Ausschraubvorgang zu erleichtern, kann die Umformung erfolgen, während das Werkzeug 23 mechanisch komprimiert ist. Vor dem Ausschrauben wird die von außen bewirkte Kompression des Werkzeugs 23 auf- gehoben und damit der Werkzeugdurchmesser geringfügig, jedoch in technisch relevantem Maße vergrößert. Ebenso ist die Möglichkeit gegeben, Durchmesserveränderungen durch gezielte Temperaturveränderungen des Werkstücks 1 und/oder des Werkzeugs 23 zu bewirken.

Die Figuren 13 bis 15 veranschaulichen eine alternativ zur Vorrichtung nach Fig. 7 verwendbare Fertigungsanlage 22 zur Formung der zweiteiligen Gewindespindel 1. In Fig. 14 ist eine Schnittlinie B-B (siehe Fig. 13) eingezeichnet. Die Fig. 15 zeigt ein Detail aus Fig. 13.

Im Fall nach den Figuren 13 bis 15 wird die Anordnung aus Innenhülse 2 und Außenteil 3 auf einen Dorn 26 aufgezogen. Im Anschluss wird die Gewindekontur 9 durch drei Profilrollen 27 erzeugt, welche in Winkelabständen von 120 Grad um die Mittelachse MA der in der Herstellung befindlichen Gewindespindel 1 angeordnet sind. Jede Profilrolle 27 weist eine steigungslose Profilierung 28 auf, welche die Profilierung des zu erzeugenden Gewindegangs 5 aufweist, wobei auch eine eventuelle Schrägstellung der Profilrollen 27 gegenüber der Mittelachse MA eine Rolle spielt. In jedem Fall werden die Profilrollen 27 während des Abrollens auf dem Außenteil 3 vorgeschoben, so dass die Gewindekontur 9 mit der gewünschten Steigung entsteht. Optional ist der Dom 26 mit einer zentrischen Bohrung versehen, so dass er zum Spannen des Werkstücks, das heißt der Anordnung aus Innenhülse 2 und Außenteil 3, mit Hydraulikdruck beaufschlagt werden kann. In jedem Fall ist das Werkstück während der Formung der Gewindekontur 9 stabil auf dem Dorn 26 gehalten, so dass weder Relativverdrehungen zwischen der Innenhülse 2 und dem Außenteil 3 noch Relativverdrehungen zwischen der gesamten Gewindespindel 1 und dem Dorn 26 auftreten. Bezuqszeichenliste

1 Gewindespindel

2 Innenhülse

3 Außenteil

4 Flansch

5 Gewindegang

6 gehärteter Bereich

7 ungehärteter Bereich

8 gewindeartige Kontur

9 Gewindekontur

10 Kugelgewindetrieb

11 Überstand

12 Adapterrohr

13 Schweißnaht zwischen der Innenhülse und dem Adapterohr

14 Spindelbaugruppe

15 aufgeweiteter Bereich

16 rohrförmiger Bereich

17 konischer Bereich

18 Abflachung

19 Kugelgewindemutter

20 Innengewinde der Kugelgewindemutter

21 Riemenscheibe

22 Fertigungsvorrichtung

23 Werkzeug

24 Innenoberfläche des Werkzeugs

25 Schweißnaht, die Enden der gewickelten Innenhülse miteinander verbindend

26 Dom

27 Profilrolle

28 steigungslose Profilierung der Profilrolle

MA Mittelachse

P Druck

Claims

Patentansprüche

1 . Gewindespindel (1 ), mit einer Innenhülse (2) und einem mit dieser fest verbundenen, einen Gewindegang (5) aufweisenden Außenteil (3), wobei die Innenhülse (2) und das Außenteil (3) aus verschiedenen Materialien gefertigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2) formschlüssig, den Gewindegang (5) abbildend, in das Außenteil (3) eingeformt ist.

2. Gewindespindel (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2) aus einem schweißbaren Werkstoff gefertigt ist.

3. Gewindespindel (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (3) gehärtet ist.

4. Gewindespindel (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2) und das Außenteil (3) in Form eines walz- plattierten Bleches vorliegen.

5. Gewindespindel (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2) in Form eines gewickelten Blechs vorliegt.

6. Verfahren zur Herstellung einer Gewindespindel (1 ) für einen Gewindetrieb (10), mit folgenden Schritten:

- Bereitstellung eines Werkzeugs (23), welches eine in der Art eines Gewindes strukturierte Innenoberfläche (24) aufweist,

- Bereitstellung einer Innenhülse (2) und eines hülsenförmigen Außenteils (3), wobei das Außenteil (3) aus einem anderen Werkstoff als die Innenhülse (2) gefertigt ist,

- Umformung der Innenhülse (2) und des Außenteils (3) in dem Werkzeug (23) derart, dass die Außenumfangsfläche des Außenteils (3) die Kontur des Gewindes (24) annimmt und die Innenumfangsfläche des Außenteils (3) mit der Außenumfangsfläche der Innenhülse (2), die Gewindekontur des Werkzeugs (23) in abgeschwächter Ausprägung wiedergebend, formschlüssig in Eingriff gebracht wird,

- Trennung der im vorherigen Schritt geformten, aus der Innenhülse (2) und dem Außenteil (3) gebildeten Gewindespindel (1 ) vom Werkzeug (23).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (3) gehärtet wird, wobei das Härten als Randschichthärten nach einem der Härteverfahren induktives Härten, konduktives Härten, Laserhärten und Elektronenstrahlhärten erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen in einem Werkzeug (23) erfolgt, durch welches ein geschlossener Ring gebildet ist, wobei nach der Umformung der Durchmesser des Werkzeugs (23) verändert wird und anschließend die Gewindespindel (1 ) aus dem Werkzeug (23) ausgeschraubt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das hülsenförmige Außenteil (3) in das Werkzeug (23) eingelegt und zumindest teilweise umgeformt wird und anschließend die Innenhülse (2) in das im Werkzeug (23) befindliche Außenteil (3) eingeschoben und durch Ausübung von Druck unter plastischer Umformung gegen die Innenumfangsfläche des Außenteils (3) gepresst wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2) zusammen mit dem hülsenförmigen Außenteil (3), wobei beide Teile (2, 3) ausschließlich glatte Innen- und Außenoberflächen aufweisen, gemeinsam in das Werkzeug (23) eingelegt und dort simultan verformt werden.