Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 sowie eine Servolenkung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 5. Das Dokument DE 10 2009 019 227 AI offenbart eine Führungsbuchse, die eine angepasste Kontur aufweist, um bei Biegebelastungen mehr Ab- stützfläche für die Zahnstange zu bieten, so dass einer plastischen Verformung der Zahnstange entgegen gewirkt wird. Die Zahnstange wird hierbei im Außenbereich abgestützt, das Innengewinde des Kugelgewin- detriebs ist davon nicht betroffen.

Das Dokument GB 952 782 A zeigt einen Schraubgewindetrieb für den Flugzeugbau. Die Mutter ist dabei so ausgelegt, das sie sich unterschiedlich an die Spindel anlegen kann. Die Einhüllende des Zwischenraums zwischen den Gewindegängen der Mutter ist ballig ausgeformt. Dadurch variiert der mittlere Flankenwinkel der effektiv ineinandergreifenden Gewindegänge. Der Vorteil einer solchen Ausführung liegt darin, dass der Abrieb des Gewindes einheitlicher erfolgt und dass eingesetztes

Schmiermittel effektiver zum Einsatz kommt.

BESTÄTIGUNGSKOPIE An einen Kugelgewindetrieb werden besondere Anforderungen gestellt, wenn er zum Einsatz in einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs kommt. Eine solche Lenkeinrichtung umfasst gewöhnlich ein Lenkgehäuse, in dem eine mit einer Lenksäule in Verbindung stehende Zahnstange zur Auslenkung von Fahrzeugrädern axial verschiebbar gelagert ist. Über die Verschiebung der Zahnstange wird ein Lenkwinkel in bekannter Weise verändert, was bedeutet, dass die Zahnstange über entsprechende Querlenker bzw. Spurstangen und ähnliche mechanische Verbindungen mit den zu lenkenden Rädern gekoppelt ist.

Zur Unterstützung des Fahrers beim Lenken ist der Kugelgewindetrieb vorgesehen, der eine Gewindespindel umfasst, die mit der Zahnstange gekoppelt ist, also in einen längsbeweglichen mechanischen Strang eingebunden ist. Die Gewindespindel wird bei Bewegen der Zahnstange ebenfalls bewegt. Auf der Gewindespindel läuft in bekannter Weise eine lagefeste Kugelmutter. Die Kugelmutter kann beispielsweise über einen Antriebsmotor mittels eines Riemens angetrieben werden. Über diesen Motor wird die vom Fahrer initiierte Lenkbewegung unterstützt, nachdem die Mutter aktiv gedreht und infolge dessen die Gewindespindel und mit ihr die Zahnstange bewegt wird. Eine derartige Lenkeinrichtung wird auch als elektrische bzw. elektrisch angetriebenen Servolenkung mit einem Zahnstangenantrieb (EPAS = Electric Power Assisted Steering) bezeichnet.

Der Kugelgewindetrieb ist für gewöhnlich im Betrieb mechanischen Belastungen ausgesetzt, die einerseits durch den Aufbau von der Riemenverbindung mit dem Antriebsmotor und andererseits durch einen Krafteintrag von den Spurstangen hervorgerufen werden können. Der Krafteintrag in Axialrichtung auf die Gewindespindel verursacht eine Biegebeanspruchung der Gewindespindel, wodurch die Spindel gebogen wird. Durch die Biegung der Gewindespindel erfährt der Kugelgewindetrieb bzw. die Kugeln wiederum eine höhere Belastung und damit einen erhöhten Verschleiß. Ebenso kann durch die Riemenspannung zwischen Motor und einer Riemenscheibe eine Kraft auf die Gewindespindel ausgeübt werden, die zu einer Verkippung/Verschränkung der Kugelmutter und damit zu einem erhöhten Verschleiß in dem Kugelgewindetrieb führt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung den eingangs genannten Kugelgewindetrieb weiterzuentwickeln, bei dem trotz eines externen Krafteintrags kein damit erhöhter Verschleiß auftritt.

Ein Kugelgewindetrieb zur Lösung der erfinderischen Aufgabe weist die Merkmale nach dem unabhängigen Anspruch 1 auf. Danach wird ein Kugelgewindetrieb, insbesondere für eine Servolenkung, vorgeschlagen aufweisend eine im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Gewindespindel mit einem Außengewinde und eine Kugelmutter, die ein zumindest teilweise zylindrisches Innengewinde in einer Aufnahme aufweist und über eine Anzahl Kugeln auf der Gewindespindel geführt ist, wobei die Gewindespindel konzentrisch in der Aufnahme angeordnet ist, und wobei das Innengewinde in einem Endbereich eine ballig ausgebildete Kontur aufweist. Durch die Vergrößerung der Aufnahme in dem Endbereich des Innengewindes kann bei einer elastischen Biegung der Spindel diese über einen gesamten Aufnahmebereich anliegen. Das sonst üblich auftretende Spiel in dem Endbereich kann somit in Richtung der Biegung vermieden werden, wodurch auch der Verschleiß, beispielsweise der Kugeln vermindert werden kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Endbereich eine Kontur aufweist, die im Wesentlich einer durch eine Biegelast verformten Kontur einer Gewindespindel entspricht. Hierdurch ergeben sich zwei korrespondierende Oberfläche, wodurch insbesondere mehr Kugeln im radialen Eingriff mit den beiden Gewinden stehen. Dadurch kann auch eine Traglast des Kugelgewindetriebs erhöht werden.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, können die jeweiligen Endbereiche der Kugelmutter, insbesondere die jeweiligen äußeren Gewindegänge, in einem größeren Abstand zu der Gewindespindel angeordnet sein. Wenn ein Durchmesser in dem Endbereich des Innengewindes etwas größer als der übrige Nenndurchmesser des ansons- ten zylindrisch ausgebildeten Innengewindes ist, kann dadurch sich die durch die Biegelast beanspruchte Spindel besser an die Kontur der Aufnahme anpassen. Diese Anpassung der Konturen bewirkt eine bessere Kraftverteilung über eine Längserstreckung in dem Kugelgewindetrieb. Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Innengewinde in einer Längserstreckung eine gekrümmt, konkav, ballig, konusförmig oder dergleichen ausgebildete Kontur aufweist, wobei vorzugsweise ein oder mehrere Gewindegänge einen unterschiedlichen Abstand zu der Gewindespindel aufweisen. Der Endbereich ist derart ausgebildet, das bei einer durch axiale Belastung elastisch verbogenen Gewindespindel, die gebogene Kontur der Kontur des Endbereichs im Wesentlichen entspricht, weshalb die Kugeln gleichmäßig belastet werden.

Eine Servolenkung zur Lösung der erfinderischen Aufgabe weist die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 5 auf. Danach wird eine Servo- lenkung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen aufweisend einen Kugelgewindetrieb mit einer Gewindespindel und einer darauf angeordneten Kugelmutter, wobei die Gewindespindel mit einem Außengewinde konzentrisch in einer Aufnahme der Kugelmutter mit einem Innengewinde angeordnet ist und Gewindespindel und Kugelmutter relativ zu- einander beweglich sind, wobei das Innengewinde wenigstens zum Teil eine ballig ausgebildete Kontur aufweist. Durch die ballige Kontur kann sich die unter eine Biegelast verformte Spindel insbesondere in einem Endbereich des Innengewindes besser an dieses anpassen, wodurch sich eine gleichmäßigere Verteilung einer Radiallast auf die zwischen der Spindel und der Kugelmutter angeordneten Kugel ergibt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen : Fig. 1 einen Ausschnitt einer Querschnittsansicht eines herkömmlichen Kugelgewindetriebs, Fig. 2 einen Ausschnitt einer Querschnittsansicht eines erfinderischen Kugelgewindetriebs,

Fig. 3 eine Ansicht eines Endbereichs einer Kugelmutter in einem

Kugelgewindetrieb, und

Fig. 4 ein exemplarischer Vergleich zwischen einer Kontur des

Standes der Technik und der erfinderischen Kontur zwischen der Kugelmutter und der Gewindespindel.

Ein Kugelgewindetrieb 10 weist wenigstens eine Kugelmutter 11 und eine Gewindespindel 12 auf, wobei die Kugelmutter 11 auf der Gewindespindel 12 angeordnet ist und die beiden Bauteile relativ zueinander beweglich sind. Die Kugelmutter 11 weist ein Innengewinde 13 und die Gewindespindel ein Außengewinde 14 auf, wobei die beiden Gewinde 13, 14 miteinander korrespondieren und Kugeln 15 in jeweiligen Gewindegängen 16 angeordnet sind. Der Kugelgewindetrieb 10 ist über einen Riemen mit einem elektrischen Servomotor verbunden, der beispielsweise die Kugelmutter 11 in eine Drehbewegung versetzt. Da die Kugelmutter 11 lagestabil in dem Kugelgewindetrieb 10 angeordnet ist, wird durch die Drehbewegung der Kugelmutter 11 die Gewindespindel 12 in eine axiale Richtung bewegt. Je nach Drehrichtung in eine linke oder rechte Richtung.

Der dargestellte Kugelgewindetrieb 10 ist vorzugsweise Teil einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei der Kugelgewindetrieb 10 in einer Lenkkraftunterstützungsvorrichtung angeordnet ist. Dabei ist die Gewindespindel 12 des Kugelgewindetriebs 10 direkt oder indirekt mit Spurstangen an jeweiligen Enden verbunden, die für eine Lenkbewegung von Rädern des Fahrzeugs sorgen. Durch die axiale Bewegung der Spindel 12 werden auch die Spurstangen in eine axiale Bewegung versetzt, wodurch die Räder das Fahrzeug nach links oder nach rechts steuern können. Alternativ kann auch die Spindel 12 lagefest positioniert sein und die Kugelmutter 11 ist in einer Querrichtung des Fahrzeugs beweglich, wobei bei dieser Alternative die Kugelmutter 11 direkt oder indirekt mit den Spurstangen verbunden ist. Das Innengewinde 13 der Kugelmutter 11 ist in einer Aufnahme positioniert, in der die im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Gewindespindel 12 angeordnet ist. Das Innengewinde 13 bzw. die Aufnahme ist im Wesentlich zylindrisch ausgebildet, weshalb die zylindrische Gewindespindel 12 konzentrisch in der Aufnahme angeordnet ist. Eine Gewindesteigung des Innengewindes 13 korrespondiert mit einer Gewindesteigung des Außengewindes 14 der Gewindespindel, weshalb die jeweils zum Teil in den Gewindegängen 16 des Innen- und Außengewindes 13, 14 angeordneten Kugeln 15 im Wesentlichen spielfrei in den Gewindegängen 16 laufen. Eine durch die Drehbewegung der Kugelmutter 11 in die Gewindespindel 12 eingetragene Kraft wird dabei über die Kugeln 15 übertragen und erzeugt dabei die Translationsbewegung der Gewindespindel 12.

In einem Endbereich 17 zu beiden Seiten der Kugelmutter 11 ist die Aufnahme nicht zylindrisch ausgebildet, sondern weist einen größeren Durchmesser des Innengewindes 13 gegenüber dem zylindrischen Teil der Aufnahme auf. Die beiden Endbereiche 17 weisen nämlich eine ballig ausgeformte Kontur auf. Ebenso kann die Kontur der Endbereiche 17 auch konkav, konusförmig oder im Allgemeinen gekrümmt ausgeformt sein. Durch die ballige Kontur der Endbereiche 17 weist auch wenigstes zum Teil ein Umlauf des Gewindegangs 16 einen größeren Nenndurchmesser als die Umläufe des Gewindegangs 16 in dem zylindrisch ausgebildeten Bereich auf. Es können auch mehrere Umläufe einen größeren Nenndurchmesser aufweisen, wobei dabei der Nenndurchmesser zu einem jeweiligen äußeren Ende des Innengewindes 13 größer wird. Dieses ist in der Fig. 2 dargestellt.

Die ballige Kontur des Endbereichs 17 entspricht im Wesentlichen einer Biegeverformung der Gewindespindel 12, die auftritt, wenn axiale Kräfte über die Spurstangen, die durch den Betrieb des Fahrzeugs auftreten können, auf die Gewindespindel 12 übertragen werden. Diese axialen Kräfte erzeugen ein Biegemoment in der Gewindespindel 12, wodurch diese sich vorzugsweise elastisch verbiegt. Bei einer gänzlich zylindrisch ausgebildeten Kugelmutter 11 würde so über die Länge des Innengewindes die Kugeln einer unterschiedlichen radialen Belastung ausgesetzt sein, wobei gerade die Kugeln 15, die in den äußeren Umläufen des Gewindegangs 16 sich befinden, stärker radial belastet würden. Durch die ballige Kontur des Endbereichs 17 werden nun trotz einer Biegung der Gewindespindel 12 die Kugeln gleichmäßig belastet, wodurch ein Traganteil gleichmäßig verteilt ist. Der Traganteil der in dem Randbereich 17 befindlichen Kugeln wird dadurch reduziert.

Die im Durchmesser größeren Endbereiche 17 mit einer ballig ausgebildeten Kontur können auch einer Verkippung/Verschränkung der Kugelmutter 11 entgegenwirken. Durch eine Riemenspannung zwischen einer Riemenscheibe, die für gewöhnlich mit der Kugelmutter 11 verbunden ist, und dem Elektromotor, ist die Kugelmutter 11 regelmäßig einer derart großen radialen Kraft ausgesetzt, dass sie gegenüber der Längsachse verkippt, weshalb mit der erfinderischen Ausformung der Endbereiche ein gleichmäßige Verteilung der Tragkräfte der einzelnen Kugeln erreicht wird.

Es ist vorgesehen, wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, dass der Nenndurchmesser einen mittleren Abstand hl von der Spindel aufweist, wobei zu den Endbereichen dieser Abstand sich vergrößert, weshalb ein Abstand in dem Endbereich hl + x ist. Der Abstand wird beispielsweise von einer jeweiligen Mitte des entsprechenden Gewindegangs 16 bestimmt, weshalb das x variabel sein kann, wenn die ballige Ausformung des Endbereichs 17 so groß ist, dass mehr als ein Umlauf des Gewindegangs 16 einen anderen Abstand als der mittlere Abstand hl aufweist.

Die Endbereiche 17 zu beiden Seiten der Kugelmutter können derart dimensioniert sein, dass das Innengewinde 13 in der Aufnahme über seine gesamte Längserstreckung eine ballige Kontur aufweist, wobei eine radiale Mitte eine Symmetrieachse ist und den Abstand hl zur Gewindespindel 12 aufweist. Die übrigen Umläufe des Gewindegangs 16 weisen demnach einen in Richtung der jeweils äußeren Enden zunehmenden Abstand hl + x auf. In dieser Ausführungsform weist das Innengewinde 13 eine konkave Kontur auf. Die Erfindung zeichnet sich durch einen Kugelgewindetrieb 10 mit einer Gewindespindel 12 und einer darauf angeordneten Kugelmutter 11 aus, wobei die Gewindespindel 12 über Kugeln 15 in der Kugelmutter 11 ge ^¬ führt ist und ein Innengewinde 13 der Kugelmutter 11 zumindest teilwei- se eine ballig ausgebildete Kontur aufweist. Des Weiteren betrifft die Er ^¬ findung eine Servolenkung, die einen derartigen Kugelgewindetrieb 10 aufweist.