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Patent Searching and Data


Title:
THREADED NUT FOR A BALL SCREW DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/099516
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a threaded nut (1) for a ball screw drive, comprising a deflecting body (3) which is attached on a central piece (2) of the threaded nut (1) and designed for recirculation of the balls, as well as a flange (4) that delimits the central piece (2) on the front side, wherein a pin (13), which fixes the deflecting body (3) to the flange (4), is inserted in mutually aligned recesses (11, 12, 14) of the flange (4) and the deflecting body (3).

Inventors:
ENGEL JÜRGEN (DE)
HÖFLER ANDREAS (DE)
Application Number:
DE2017/101023
Publication Date:
June 07, 2018
Filing Date:
November 27, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16H25/24; F16H25/22
Foreign References:
DE102014204562A12015-09-17
DE102013200873A12014-08-07
EP1559929A22005-08-03
DE102014204562A12015-09-17
DE102007049114A12009-04-16
DE102015204069B42016-10-20
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Claims:
Patentansprüche

1 . Gewindemutter (1 ) für einen Kugelgewindetrieb, mit einem auf ein Mittelstück (2) der Gewindemutter (1 ) aufgesetzten, zur Rückführung von Kugeln ausgebildeten Umlenkkörper (3), sowie mit einem das Mittelstück (2) stirnseitig begrenzenden Flansch (4), wobei in miteinander fluchtende Ausnehmungen

(1 1 , 12, 14) des Flansches (4) sowie des Umlenkkörpers (3) ein den Umlenkkörper (3) am Flansch (4) fixierender Stift (13) eingesetzt ist.

2. Gewindemutter (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass die Ausnehmungen (1 1 , 12,14) im Flansch (4) sowie im Umlenkkörper (3) als Bohrungen ausgebildet sind.

3. Gewindemutter (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass die Ausnehmung (14) im Umlenkkörper (3) als Nut ausgebildet ist.

4. Gewindemutter (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass die Nut

(14) im Umlenkkörper (3) durch eine stirnseitige Aussparung (15) des Umlenkkörpers (3), welche einen im Vergleich zur Nut (14) vergrößerten Querschnitt aufweist, von einer zugehörigen, als Bohrung ausgebildeten Ausnehmung (1 1 ) im Flansch (4) beabstandet ist.

5. Gewindemutter (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass die Aussparung (12, 14) im Umlenkkörper (3) zumindest partiell konisch geformt ist.

6. Gewindemutter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass der Stift (13) als Kerbstift ausgebildet ist.

7. Gewindemutter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass der Umlenkkörper (3) auf beiden Stirnseiten gleichartige Ausnehmungen (12, 14) aufweist.

8. Gewindemutter (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass auf jeder Stirnseite des Umlenkkörpers (3) genau ein Stift (13) in den Umlenkkörper (3) eingesetzt ist.

9. Gewindemutter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet dass an die dem Flansch (4) gegenüberliegende Stirnseite des Mittelstücks (2) eine Riemenscheibe (5) angeformt ist.

10. Gewindemutter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich- net dass das Mittelstück (2) von mehreren Umlenkkörpern (3) umgeben ist, welche in Umfangsrichtung des Mittelstücks (2) verbindungslos aneinander stoßen.

Description:
Gewindemutter für einen Kugelgewindetrieb

Die Erfindung betrifft eine für einen Kugelgewindetrieb geeignete Gewindemutter, wel- che mindestens einen Umlenkkörper zur Kugelrückführung aufweist.

Ein Kugelgewindetrieb mit Kugelrückführung ist zum Beispiel aus der DE 10 2014 204 562 A1 bekannt. Eine Gewindemutter dieses Kugelgewindetriebs weist ein Mutterteil auf, auf welchem umfangsseitig verteilt mehrere Umlenkelemente angeordnet sind. Die Umlenkelemente sind mittels eines Haltestiftes miteinander verbunden. Umlenkstutzen der Umlenkelemente greifen in Umlenköffnungen des Mutterteils ein, welche bis zum Innenumfang des Mutterteils reichen.

Aus der DE 10 2007 049 1 14 A1 ist ein Zahnriemenrad einer elektromechanischen Lenkung mit Kugelgewindemutter bekannt. Dieses Zahnriemenrad übernimmt zusätzlich zu seiner Funktion innerhalb eines Riementriebs die Funktion der radialen Lagefixierung von Kugelumlenkungsgehäusen an einer Kugelgewindemutter.

Eine weitere mehrteilig aufgebaute Gewindemutter ist zum Beispiel in der DE 10 2015 204 069 B4 offenbart. Hierbei weist ein Mutterzusatzstück eine Verdrehsicherungs- kontur auf, die zur Zusammenwirkung mit einem Gehäuse eines Spindeltriebs vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für einen Kugelgewindetrieb mit Kugel- rückführung ausgebildete Gewindemutter gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere unter fertigungstechnischen Aspekten weiterzuentwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Gewindemutter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Auf ein innenseitig mit mindestens einem Gewindegang versehenes Mittelstück der Gewindemutter ist mindestens ein Umlenkkörper aufgesetzt, welcher zur Rückführung von Wälzkörpern, nämlich Kugeln, vorgesehen ist. Das Mittelstück geht an einer seiner Stirnseiten vorzugsweise einstückig in einen Flansch über, wobei in miteinander fluchtende Ausnehmungen des Flansches sowie des Umlenkstücks ein das Umlenkstück am Flansch und damit auch am Mittelstück der Gewindemutter fixierender Stift eingesetzt ist. Vorzugsweise ist in Umfangsrich- tung des Umlenkkörpers genau ein Stift an dessen Stirnseite mittig eingesetzt. Bei der Ausnehmung im Flansch, in welche der den Umlenkkörper fixierende Stift einsetzbar ist, handelt es sich vorzugsweise um eine Bohrung, welche zusätzlich auch als Referenzbohrung, das heißt als sogenannte Suchbohrung, nutzbar ist. Somit erfüllt eine einzige Kontur, nämlich Bohrung, des Flansches ohne fertigungstechnischen Zusatzaufwand eine Mehrfachfunktion.

Während die im Flansch befindliche Ausnehmung, in welche der Stift eingesetzt ist, in allen Bauformen der Gewindemutter vorzugsweise als Bohrung vorliegt, kann es sich bei der zugehörigen Ausnehmung im Umlenkstück entweder ebenfalls um eine Bohrung oder um eine in Axialrichtung der Gewindemutter ausgerichtete Nut handeln. Ist eine Nut als Ausnehmung vorhanden, so kann diese entweder bis zur Stirnseite des Umlenkkörpers reichen oder von der Stirnseite durch eine Aussparung beabstandet sein, welche im Vergleich zur Nut einen vergrößerten Querschnitt aufweist. Die Aussparung stellt einen axialen Abstand zwischen der Aufnahme des Stiftes im Flansch einerseits und im Umlenkkörper andererseits herr. Hierdurch ist zum einen eine Tole- ranzüberbrückung gegeben; zum anderen sind damit federnde Eigenschaften des Stiftes ausnutzbar, um die akustischen Eigenschaften des Kugelgewindetriebs zu verbessern, insbesondere Klappergeräusche zu vermeiden.

Im gleichen Sinne ist eine federnde, sowohl im Sinne eines Toleranzausgleichs als hinsichtlich der akustischen Eigenschaften vorteilhafte Anbindung des Umlenkkörpers an den Flansch auch dadurch realisierbar, dass die Aussparung im Umlenkstück zumindest partiell konisch geformt ist, das heißt sich zur Stirnseite des Umlenkstücks hin aufweitet. Dies gilt sowohl bei einer nutförmigen Ausnehmung als auch bei einer Ausnehmung in Form einer Bohrung.

Der Stift kann beispielsweise die Form eines Kerbstiftes aufweisen. Der Kerbstift weist beispielsweise eine in der Norm DIN 1473 spezifizierte Form auf. Unabhängig von der Form des Stiftes kann dieser entweder in eine in Axialrichtung durchgehende oder nur eine begrenzte Tiefe aufweisende, insbesondere als Sackloch vorliegende, Ausneh- mung im Umlenkstück eingesetzt sein. Bei der Demontage der Gewindemutter ist der Stift dementsprechend entweder nur auf einer einzigen Stirnseite oder auf jeder Stirnseite ausschiebbar. Ausnehmungen auf gegenüberliegenden Stirnseiten des Umlenkkörpers sind vorzugsweise gleichartig geformt.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist an die dem Flansch gegenüberliegende Stirnseite des Mittelstücks eine Riemenscheibe angeformt. Die Gewindemutter fungiert in diesem Fall als rotierendes Element eines Kugelgewindetriebs, während die zugehörige Gewindespindel in verdrehgesicherter Weise linear verschiebbar ist.

Ebenso sind Bauformen realisierbar, in welchen die Gewindemutter innerhalb einer Umgebungskonstruktion verdrehgesichert und durch die Rotation der zugehörigen Gewindespindel verschiebbar ist.

Ist das Mittelstück der Gewindemutter von mehreren, insbesondere zwei, Umlenkstü- cken umgeben, so stoßen die auch als Umlenkkörper bezeichneten Umlenkstücke in Umfangsrichtung der Gewindemutter vorzugsweise verbindungslos aneinander. Der verbindungslose Kontakt zwischen den Umlenkstücken bedeutet, dass keine die Umlenkstücke in Umfangsrichtung der Gewindemutter miteinander verbindende Elemente vorhanden sind. Auf diese Weise sind beim Betrieb des Kugelgewindetriebs auftre- tende geometrische Änderungen von Komponenten der Gewindemutter, welche diese thermisch bedingt und/oder belastungsbedingt erfahren, ohne Beeinträchtigung der Funktion des Kugelgewindetriebs aufnehmbar.

Die Gewindemutter ist besonders für die Verwendung in einem Kugelgewindetrieb ei- ner elektromechanischen Lenkung geeignet. Ebenso ist die Gewindemutter für Kugelgewindetriebe in stationären Anwendungen, beispielsweise in der Gebäudetechnik, geeignet.

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

Fig. 1 bis 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Gewindemutter in unterschiedlichen

Montagezuständen, Fig. 4 und 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Gewindemutter,

Fig. 6 ein Umlenkstück der Gewindemutter nach Fig. 4, Fig. 7 ausschnittsweise eine modifizierte Bauform eines Umlenkstücks.

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

Eine mehrteilig aufgebaute Gewindemutter 1 ist zur Verwendung in einem Kugelgewindetrieb mit Kugelrückführung vorgesehen. Hinsichtlich des prinzipiellen Aufbaus eines solchen Kugelgewindetriebs wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.

Die Gewindemutter 1 hat eine zylindrische Grundform, wobei auf ein Mittelstück 2 der Gewindemutter 1 ein auch als Umlenkstück bezeichneter Umlenkkörper 3 zur Kugelrückführung aufgesetzt ist. An das Mittelstück 2 schließen sich stirnseitig einerseits ein Flansch 4 und andererseits eine Riemenscheibe 5 an. Mit 6 ist ein Gewindegang be- zeichnet, in welchem bei komplettiertem Kugelgewindetrieb Kugeln abrollen. Kugeldurchlässe im Mittelstück 2, welche zum Umlenkkörper 3 hin offene Kanäle darstellen, sind mit 7 und 8 bezeichnet. Umlenkstutzen 9, welche an den Umlenkkörper 3 angeformt sind, greifen in die Kugeldurchlässe 7 und 8 ein. Der Flansch 4 weist mehrere Anschlussbohrungen 10 zur Verbindung der Gewindemutter 1 mit weiteren, nicht dargestellten Bauteilen auf. Darüber hinaus befindet sich im Flansch 4 eine Bohrung 1 1 , welche auch als Sicherungsbohrung bezeichnet wird. Die Sicherungsbohrung 1 1 fluchtet bei zusammengebauter Gewindemutter 1 mit einer Ausnehmung 12, 14 im Umlenkkörper 3.

In die Sicherungsbohrung 1 1 , welche eine erste Ausnehmung darstellt, sowie in die mit dieser fluchtende Ausnehmung 12, 14 ist ein Stift 13 gesteckt, welcher den Umlenkkörper 3 am Flansch 4 und damit auch an dem mit dem Flansch 4 einstückig verbundenen Mittelstück 2 fixiert. In entsprechender Weise ist der Umlenkkörper 3 durch einen weiteren Stift 13 mit der Riemenscheibe 5 verbunden, welche ebenfalls einstückig in das Mittelstück 2 der Gewindemutter 1 übergeht. Somit ist der Umlenkkörper 3 lediglich durch zwei Stifte 13 befestigt. Gleiches gilt für einen optionalen zweiten Umlenkkörper 3, welcher, bezogen auf die Anordnung nach den Figuren 1 bis 5, auf der Unterseite der Gewindemutter 1 zu befestigen ist. Ein zweiter Umlenkkörper 3 ist erforderlich, wenn der Spindeltrieb als mehrgängiger Kugelgewindetrieb ausgebildet ist.

In der Bauform nach den Figuren 1 bis 3 handelt es sich bei der Ausnehmung 12 im Umlenkkörper 3 um eine Bohrung. Der Stift 13, welcher in die Sicherungsbohrung 1 1 sowie die Bohrung 12 zu stecken, ist, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, als Kerbstift gestaltet. Die Bohrung 12 befindet sich, in Umfangsrichtung des Umlenkkörpers 3 betrachtet, mittig zwischen dessen beiden Rändern.

Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 6 ist die Ausnehmung 14, welche in diesem Fall als Nut gestaltet ist, ebenfalls in der Mitte des Umlenkkörpers 3 angeordnet. Ebenso ist der Stift 13 auch in diesem Fall als Kerbstift ausgeführt. Die Form der zur Mantelfläche des Umlenkkörpers 3 hin offenen Nut 14 geht im Detail aus Figur 6 hervor. Die Nut 14 ist von der an den Flansch 4 anschlagenden Stirnseite des Umlenkkörpers 3 etwas beabstandet, wobei sich zwischen der Stirnseite des Flansches 4 und der Nut 14 eine im Querschnitt annähernd nierenförmige Aussparung 15 befindet, welche durch den Umlenkkörper 3 gebildet ist.

Die Aussparung 15 ist in Umfangsrichtung breiter als die Nut 14 und reicht näher an die Rotationsachse der Gewindemutter 1 als die Nut 14, wobei ein Absatz zwischen der Aussparung 15 und der Nut 14 mit 16 bezeichnet ist. Mit anderen Worten: Die Aussparung 15 ist tiefer in den Umlenkkörper 3 eingeschnitten als die Nut 14, deren Nutgrund mit 17 bezeichnet ist. Diese Gestaltung sorgt dafür, dass ein Abschnitt des Stiftes 13 existiert, in welchem dieser offen zwischen der Sicherungsbohrung 1 1 und der Nut 14 liegt. Dieser Abschnitt, in welchem der Stift 13 weder durch den Flansch 4 noch durch den Umlenkkörper 3 geführt ist, stellt einen Federabschnitt des Stiftes 13 dar. Auf diese Weise ist der Umlenkkörper 3 federnd innerhalb der Gewindemutter 1 gelagert. Jegliche Auslenkungen, die der Umlenkkörper 3 während des Betriebs des Kugelgewindetriebs erfährt, sind derart gering, dass die Funktion der Kugelrückführung hiervon nicht beeinträchtigt ist. Die Figur 7 zeigt eine modifizierte Ausgestaltung der Nut 14 im Umlenkkörper 3. In diesem Fall ist der Nutgrund 17 konisch gestaltet, wobei ein entsprechender Winkel, der die Konizität angibt, in Figur 7 mit α bezeichnet ist. Die konische Gestaltung des Nutgrunds 17 sorgt für eine Verspannung des Stiftes 13 am Umlenkkörper 3, wobei, vergleichbar mit dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 6, der Stift 13 nicht mit seiner vollen aus dem Flansch 4 herausragenden Länge den Umlenkkörper 3 kontaktiert. Der Umlenkkörper 3 der Gewindemutter 1 ist in allen Ausführungsbeispielen aus Kunststoff gefertigt.

Bezugszeichenliste

Gewindemutter

Mittelstück

Umlenkkörper

Flansch

Riemenscheibe

Gewindegang

Kugeldurchlass

Kugeldurchlass

Umlenkstutzen

Anschlussbohrung

Ausnehmung, Sicherungsbohrung

Ausnehmung, Bohrung

Stift

Ausnehmung, Nut

Aussparung

Absatz

Nutgrund

Winkel