Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
BALL SCREW
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/044689
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a ball screw, comprising a spindle (1), a nut (3) surrounding the same and balls (4) which are located between them, said balls being arranged in such a way that they can roll in the screw race (2) configured on the spindle (1) and in corresponding screw races (7, 12) configured on rings inside the nut (3). The screw race (7, 12) of one of the rings situated in the nut (3) respectively, has a deviating area for guiding the balls (4) back from a run-out end of a common turn in the screw races (2, 7, 12) to a run-in end of this turn. According to the invention, a screw race (7, 12) is configured on a front face on each of the rings located in the nut (3, 15). The screw races (7, 12) of two adjacent rings, together with the screw race (2) of the spindle (1, 18), delimit a continuous circular channel for the balls (4).

Inventors:
ZERNICKEL ALEXANDER (DE)
FLEISCHHAUER ROLF (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/011266
Publication Date:
June 21, 2001
Filing Date:
November 15, 2000
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SCHAEFFLER WAELZLAGER OHG (DE)
ZERNICKEL ALEXANDER (DE)
FLEISCHHAUER ROLF (DE)
International Classes:
F16H25/22; F16H25/24; (IPC1-7): F16H25/22
Foreign References:
US2924113A1960-02-09
US3009367A1961-11-21
GB891025A1962-03-07
DE3323345A11985-01-03
US3009367A1961-11-21
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Industriestrasse 1-3 Herzogenaurach, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Kugelgewindetrieb mit einer Spindel (1,18) und einer diese umgebenden Mutter (3,15) sowie mit dazwischen angeordneten Kugeln (4), welche in ei ner an der Spindel (1,18) ausgebildeten Gewindebahn (2) und in entspre chenden Gewindebahnen (7,9,10,12) abrollbar angeordnet sind, die an innerhalb der Mutter (3,15) angeordneten Ringen ausgebildet sind, wobei die Gewindebahn (7,9,10,12) jeweils eines der in der Mutter (3,15) be findlichen Ringe einen Umlenkbereich (13,20) für die Rückführung der Ku geln (4) von einem Auslaufende einer gemeinsamen Windung der Gewin debahnen (2,7,9,10,12) zu einem Einlaufende dieser Windung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an den in der Mutter (3,15) angeordneten Ringen jeweils eine Gewindebahn (7,9,10,12) an einer Stirnseite ausge bildet ist und die Gewindebahnen (7,7 bzw. 7,9 bzw. 7,12 bzw. 10,12) zweier benachbarter Ringe gemeinsam mit der Gewindebahn (2) der Spin del (1,18) einen endlosen Umlaufkanal für die Kugeln (4) begrenzen.
2. Gewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der in der Mutter (3) angeordneten Ringe als Umlenkkäfig (8) ausgebildet ist, der an seinen beiden Stirnseiten Gewindebahnen (9,10) mit Umlenkberei chen (13) aufweist.
3. Gewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Um lenkkäfig (8) innerhalb der Mutter (3) axial neben einem mit einer Gewinde bahn (7) versehenen Einsatzring (5) angeordnet ist.
4. Gewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Um lenkkäfig (8) innerhalb der Mutter (3) axial neben einem mit einer Gewinde bahn (12) versehenen Hülsenbord (11) der Mutter (3) angeordnet ist.
5. Gewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (3) einen als Ring wirkenden, mit einer Gewindebahn (12) versehenen Hül senbord (11) aufweist, wobei innerhalb der Mutter (3) ein mit einer Gewin debahn (7) versehener Einsatzring (5) axial neben dem ringförmigen Hül senbord (11) angeordnet ist.
6. Gewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (3,15) eine dünnwandige, spanlos hergestellte Hülse ist.
7. Gewindetrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (3,15) einen umgebördelten, die Hülse schließenden und eine Spielen stellung bzw. Vorspannung des Kugelgewindetriebes bewirkenden Hülsen bord (6) aufweist.
8. Gewindetrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mutter (3,15) zwischen dem umgebördelten Hülsenbord (6) und einem Ein satzring (5,17) ein Federelement (14,21) angeordnet ist.
9. Gewindetrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fe derelement (14,21) als Ring aus einem elastisch verformbaren Werkstoff ausgebildet ist.
Description:
Kugelgewindetrieb Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb mit einer Spindel und einer die- se umgebenden Mutter sowie mit dazwischen angeordneten Kugeln, welche in einer an der Spindel ausgebildeten Gewindebahn und in entsprechenden Ge- windebahnen abrollbar angeordnet sind, die an innerhalb der Mutter angeord- neten Ringen ausgebildet sind, wobei die Gewindebahn jeweils eines der in der Mutter befindlichen Ringe einen Umlenkbereich für die Rückführung der Kugeln von einem Auslaufende einer gemeinsamen Windung der Gewindebahnen zu einem Einlaufende dieser Windung aufweist.

Hintergrund der Erfindung Kugelgewindetriebe dienen der Umwandlung einer rotatorischen Bewegung in eine translatorische Bewegung und finden beispielsweise Anwendung im Kraftfahrzeugbereich bei der Lenksäulenverstellung, der Drosselklappenver- stellung, der Gangschaltung oder der elektrischen Türverriegelung. Aus der Druckschrift DE 33 23 345 A1 ist ein Kugelgewindetrieb der eingangs genann- ten Art bekannt, bei dem in einem Mutternkörper zwei Profilringe nebeneinan- derliegend angeordnet sind. Diese sind jeweils zweistückig hergestellt, wobei von einem Ring jeweils die beiden Profilringteile endseitig stumpf aneinander- stoßen. Zwischen zwei einen Rückleitungskanal bildenden Abschnitten der beiden Teile eines Profilringes befindet sich ein Spalt. Daher ergeben sich bei dieser Ausführung komplizierte Konturen. Die beiden Profilringe sind in dem Mutternkörper dadurch fixiert, dass sie eingegossen oder eingespritzt sind.

Die Druckschrift US 3, 009, 367 zeigt einen Kugelgewindetrieb, der aus sehr vielen Einzelteilen besteht, die in aufwendiger Weise montiert werden müssen.

Hier handelt es sich um eine teuere Kombination aus spangebend und spanlos hergestellten Einzelteilen, so dass dieser Gewindetrieb wahrscheinlich sehr teuer ist.

Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kugelgewindetrieb zu schaffen, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist und einfach herstellbar so- wie leicht zu montieren und zu demontieren ist. Dabei soll eine solche Vor- schubvorrichtung eine sanfte Umlenkung der Kugeln bei geringer Reibung er- möglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an den in der Mut- ter angeordneten Ringen jeweils eine Gewindebahn an einer Stirnseite ausge- bildet ist und die Gewindebahnen zweier benachbarter Ringe gemeinsam mit der Gewindebahn der Spindel einen endlosen Umlaufkanal für die Kugeln be- grenzen. Infolge dieser erfindungsgemäßen Lösung werden für den Kugelge- windetrieb nur wenige Einzelteile verwendet, welche kostengünstig durch spanlos Bearbeitung hergestellt werden können. Insbesondere kann die Mut- ter eine dünnwandige, spanlos hergestellte Hülse sein. Sie kann einen umge- bördelten, die Hülse schließenden und eine Spieleinstellung bzw. Vorspannung des Kugelgewindetriebes bewirkenden Hülsenbord aufweisen. Die Mutter kann auch einen als Ring wirkenden, mit einer Gewindebahn versehenen Hülsen- bord aufweisen, wobei innerhalb der Mutter ein mit einer Gewindebahn verse- hener Einsatzring axial neben dem ringförmigen Hülsenbord angeordnet ist.

Bei optimaler Ausführung besteht der Kugelgewindetrieb also aus der spanlos hergestellten Hülse mit einem integrierten, spanlos geformten Laufbahnteil, dem spanlos hergestellten Einsatzring mit dem zweiten Laufbahnteil, den Ku- geln und der ebenfalls spanlos hergestellten Spindel mit einem weiteren Lauf- bahnteil.

Bei einem Ausführungsbeispiel des Gewindetriebes wird durch Einlegen des Einsatzringes in die Hülse und einen anschließenden Bördelvorgang die Mutter fertig gestellt. Zwischen dem umgebördelten Hüisenbord und dem Einsatzring kann ein Federelement angeordnet werden, um eine definierte Vorspannung auf den Kugelverband zu bringen und diesen als Wälzlager ausgebildeten Ge- windetrieb spielfrei zu machen. Das Federelement kann von einem Ring aus einem elastisch verformbaren Werkstoff gebildet sein.

Einer der in der Mutter eingesetzten Ringe kann als Umlenkkäfig ausgebildet sein, der an seinen beiden Stirnseiten Gewindebahnen mit Umlenkbereichen aufweist. Der Umlenkkäfig kann innerhalb der Mutter axial neben einem mit einer Gewindebahn versehenen Einsatzring angeordnet sein. Es ist dabei auch möglich, den Umlenkkäfig mit seinem anderen axialen Ende innerhalb der Mutter neben einem mit einer Gewindebahn versehenen Hülsenbord der Mutter anzuordnen.

Ein solcher Kugelgewindetrieb weist nur zwei endlose Umlaufkanale für Kugeln auf. Innerhalb der Mutter ist der Umlenkkäfig in dem Zwischenraum zwischen dem Einsatzring und dem von dem Einsatzring abgewandten Hülsenbord an- geordnet und erzeugt mit den Umlenkbereichen seiner Gewindebahnen eine sanfte Umlenkung der Kugeln. Über einen der Hülsenborde der als Hülse aus- gebildeten Mutter ist der Kugelgewindetrieb spieleinstellbar. Im Bereich dieses Hülsenbordes kann für die spielfreie Führung auch eine Feder eingesetzt wer- den. Mit dem einstellbaren Hülsenbord bzw. mit der Feder wird der Aufbau tole- ranzunabhängig.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer- den im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 einen Kugelgewindetrieb im Längsschnitt ;

Figur 2 eine mantelseitige Ansicht eines Umlenkkäfigs des Kugel- gewindetriebs ; Figur 3 eine stirnseitige Ansicht des Umlenkkäfigs ; Figur 4 einen Längsschnitt durch den Umlenkkäfig gemäß Linie IV- IV der Figur 3 ; Figur 5 einen abgewandelten Kugelgewindetrieb im Längsschnitt ; Figur 6 einen Kugelgewindetrieb in einer weiteren Ausführungs- form, teilweise im Längsschnitt und teilweise in der Seiten- ansicht ; Figur 7 einen Einsatzring des Kugelgewindetriebes nach Figur 6, teilweise im Längsschnitt und teilweise in der Seitenan- sicht ; Figur 8 den Einsatzring nach Figur 7 in stirnseitiger Ansicht ; Figur 9 einen Kugelgewindetrieb wie in Figur 6, jedoch mit einem zusätzlich eingesetzten Federelement.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Ein erfindungsgemäßer Kugelgewindetrieb nach den Figuren 1 bis 4 ist an ei- ner Spindel 1 angeordnet, die an ihrer Mantelfläche eine Gewindebahn 2 auf- weist. Eine hülsenförmige Mutter 3 umgibt konzentrisch die Spindel 1 und ent- hält Kugeln 4, die an der Gewindebahn 2 der Spindel 1 abrollen können. Die Kugeln 4 sind in zwei endlosen Umläufen in der Mutter 3 abrollbar gehalten.

Hierzu dient ein in der Mutter 3 eingesteckter Einsatzring 5, der sich axial an einem Hülsenbord 6 der Mutter 3 abstützt. Der Einsatzring 5 ist an seiner von

dem Hülsenbord 6 abgewandten Stirnseite mit einer Gewindebahn 7 für die Kugeln 4 versehen. An dem Einsatzring 5 schließt sich innerhalb der Mutter 3 axial ein Umlenkkäfig 8 an, der an seiner auf den Einsatzring 5 weisenden Stirnseite eine Gewindebahn 9 aufweist. Die Gewindebahn 7 des Einsatzringes 5 und die Gewindebahn 9 des Umlenkkäfigs 8 sind so angeordnet, dass sie gemeinsam mit der Gewindebahn 2 der Spindel 1 einen endlosen Kanal für die Kugeln 4 begrenzen.

An seinem von dem Einsatzring 5 abgewandten Ende weist der Umlenkkäfig 8 ebenfalls eine stirnseitige Gewindebahn 10 auf. Er wird hier von einem Hül- senbord 11 axial in der Mutter 3 gehalten, der ebenfalls mit einer Gewindebahn 12 versehen ist, wobei die Gewindebahn 10 des Umlenkkäfigs 8 und die Ge- windebahn 12 des Hülsenbordes 11 so angeordnet sind, dass sie gemeinsam mit der Gewindebahn 2 der Spindel 1 einen weiteren endlosen Umlaufkanal für die Kugeln 4 bilden.

Die Gewindebahnen 9 und 10 des Umlenkkäfigs 8 sind auf einem Teil ihres Umfanges mit Umlenkbereichen 13 versehen. Die Kugeln 4 gelangen am Ende einer Windung der Gewindebahn 2 der Spindel 1 über den jeweiligen Umlenk- bereich 13 zurück an den Anfang dieser Windung.

Ein in Figur 5 dargestellter erfindungsgemäßer Kugelgewindetrieb ist ebenfalls an einer Spindel 1 angeordnet, die an ihrer Mantelfläche eine Gewindebahn 2 aufweist. Eine hülsenförmige Mutter 3 umgibt die Spindel 1 konzentrisch und enthält Kugeln 4, die an der Gewindebahn 2 der Spindel 1 abrollen können.

Die Kugeln 4 sind in einem endlosen Umlauf in der Mutter 3 abrollbar gehalten.

Hierzu dient ein in der Mutter 3 eingesteckter Einsatzring 5, der sich axial an einem Hülsenbord 6 der Mutter 3 abstützen kann. Der Einsatzring 5 ist an sei- ner von dem Hülsenbord 6 abgewandten Stirnseite mit einer Gewindebahn 7 für die Kugeln 4 versehen. Er stützt sich innerhalb der Mutter 3 axial an einem weiteren Hülsenbord 11 der Mutter 3 ab, welcher ebenfalls mit einer Gewinde- bahn 12 versehen ist. Die Gewindebahn 7 des Einsatzringes 5 und die Gewin- debahn 12 des Hülsenbordes 11 sind so angeordnet, dass sie gemeinsam mit

der Gewindebahn 2 der Spindel 1 einen endlosen Umlaufkanal für die Kugeln 4 bilden. Der Einsatzring 5 st auf einem Teil seines Umfanges mit einem Um- lenkbereich versehen. Die Kiugeln 4 gelangen am Ende einer Windung der Gewindebahn 2 der Spindel 1 über den Umlenkbereich zurück an den Anfang dieser Windung. Zwischen dem Einsatzring 5 und den Hülsenborden 6 und 11 der Mutter 3 ist in diesem Fall ein Spalt vorzusehen.

Nach dem Einsatzring 5 kann in die Mutter 3 zusätzlich ein Federelement 14 eingelegt werden, bevor die Mutter 3 an ihrem von dem Hülsenbord 11 abge- wandten axialen Ende umgebördelt wird, um den Hülsenbord 6 zu bilden. Der Hülsenbord 6 und das Federelement 14 dienen gemeinsam der Erzeugung einer definierten Vorspannung in dem Kugelgewindetrieb.

Bei den in den Figuren 6 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen sind in der Mutter 15 jeweils zwei Einsatzringe 16 und 17 mit Gewindebahnen 7 angeord- net, die als geprägte Scheiben ausgeführt sein können und gemeinsam mit der Gewindebahn 2 einer zugehörigen Spindel 18 einen endlosen Umlaufkanal für die Kugeln 4 bilden. Hierfür weist jeder Einsatzring 16 einen Tragbereich 19 und einen Umlenkbereich 20 auf.

Bei dem Gewindetrieb nach Figur 6 liegt der die Mutter 15 verschließende um- gebördelte Hülsenbord 6 unmittelbar an dem Einsatzring 17 an, während in Figur 9 zwischen den Hülsenbord 6 und dem Einsatzring 17 ein ringförmiges Federelement 21 aus einem elastischen Werkstoff zur Ausübung einer Vor- spannung in dem Gewindetrieb angeordnet ist.

Bezugszahlenliste 1 Spindel 2 Gewindebahn 3 Mutter 4 Kugel 5 Einsatzring 6 Hülsenbord 7 Gewindebahn 8 Umlenkkäfig 9 Gewindebahn 10 Gewindebahn 1 1 Hülsenbord 12 Gewindebahn 13 Umlenkbereich 14 Federelement 15 Mutter 16 Einsatzring 17 Einsatzring 18 Spindel 19 Tragbereich 20 Umlenkbereich 21 Federelement