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Patent Searching and Data


Title:
BALL SCREW MECHANISM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/067552
Kind Code:
A2
Abstract:
Ball screw mechanism (1, 11, 13, 16, 20) comprising a threaded nut (3, 21, 26, 30) which is arranged on a lead screw (2, 24) and inside which balls are accommodated, said balls rolling along races in the threaded nut (3, 21, 26, 30) and in the lead screw (2, 24), the ball screw mechanism further comprising a first stop element (7, 12, 17, 22, 29, 31) associated with the threaded nut (3, 21, 26, 30) as well as a second stop element (5, 23) associated with the lead screw (2, 24), at least one stop element (7, 12, 17, 23, 29, 31) being provided with an elastically deformable member (8, 15, 19, 27).

Inventors:
KREUTZER MARIO (DE)
OSWALD MARKUS (DE)
MICHALOUDIS STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2016/200475
Publication Date:
April 27, 2017
Filing Date:
October 19, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
Foreign References:
DE102008025349A12009-12-03
DE102008062180A12009-09-10
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Claims:
Patenta nspr üche

1. Kugeigewindeirieb (1 , 11 , 13, 16, 20) mit einer auf einer Gewindespindel (2, 24) angeordneten Spindelmütter (3, 21 , 26, 30), in der Kugein aufgenommen sind, die an Kugeirüien der Spindelmutter (3, 21, 26, 30) und der Gewindespindei {2, 24) abwälzen, sowie mit einem ersten der SpindeSmutter (3, 21 , 28, 30) zugeordneten Ansc iageiernent (7, 12, 17, 22, 29, 31) und einem zweiten de Gewindespindei (2, 24} zugeordneten Anschiageiernent (5, 23), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anschiageiernent (7, 12, 17, 23, 29, 31) einen eiastisch verformbaren Körper (8, 15, 19, 27) aufweist.

2. Kugelgewsndetrieb nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (3, 21) von einer Hülse (6, 14} umgeben ist, an der das der Spindelmutter (3, 21) zugeordnete Anschiageiernent (7, 12, 17, 22) angeformt ist,

3. Kugeigewindetrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass das der Spindeimutter (26, 30) zugeordnete Anschlagelement (29, 31 ) an einem Um- lenkkörper (28) für die Kugeln angeordnet ist

4. Kugeigewindetrieb nach einem der vorangehenden: Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eiastisch verformbare Körper (8, 15, 19, 27) aus einem Kunststoffmaterial oder einem Eiastomermaierial hergesteiit ist,

5. Kugeigewindetrieb- nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Körper (8, 15, 9, 27) entweder an der Spindelmutter (3, 21 , 26, 30) oder an der Gewindespindei (2, 24) angeordnet ist.

6. Kugeigewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschiageiernent (17) eine starre Komponente (18) aufweist, die von dem elastisch verformbaren Körper (19) umgeben ist. 7 , Kugelgewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dasjenige AnschSagetement (5), das keinen elastisch ver- form aren Körper aufweist, gegen eine starre, einen Anschlag oder einen Endanschlag bildende Fläche bewegbar ist.

8. Kugelgewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ass sie Bestandteil einer Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug, eines e-Boosters, einer eSektromechanischen Bremse oder eines Küppiungsak- tuators ist.

Description:
ugelgewind etrl b

Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb mit einer auf einer GewindespindeS angeordneten Spindelmutter, in der Kugeln aufgenommen sind, die an Kugelrillen der Spindelmutter und der Gewindespindel abwälzen, sowie mit einem ersten der Spindelmutter zugeordneten Anschlagelement und einem zweiten der Gewindespindel zugeordneten Anschlagelement

Aus der DE 10 2008 026 349 Ä1 ist ein Kugeigewindeirieb bekannt, der Anschlagteile aufweist, von denen eines an einem an der Spindelmutter angeordneten Umlenkstück und ein anderes an der Gewindespinde! angeordnet ist. Bei einem Kugelgewindetrieb wird entweder die Spindelmutter oder die Gewindespindel angetrieben. Wenn die Ge- windespindei angetrieben wird, wird die Spindelmutter bei einer Drehung der Gewin- despindei axial bewegt. Wenn umgekehrt die Spindelmutter angetrieben wird, wird bei einer Drehung der Spindelmutter die Gewindespindel axial bewegt. Der i der erwähnten Druckschrift beschriebene Kugelgewindetrieb ist so ausgebildet, d.ass die beiden Anschlagteile beim Erreichen einer Endlage aneinander anschlagen, wodurch die Re- Sativbeweg u ng heg ren zt wird ,

Ein weiterer Kugeigewindeirieb mit einem Anschlagelement ist aus der DE 10 2008 062 180 A1 bekannt. In die Spindelmurier ist stirnseitig eine Nut eingearbeitet, die um- fangsseitig durch eine Anschiagfläche begrenzt wird. Wenn die Spindelmutter und die Gewindespinde!; relativ zueinander verdreht werden, nähern sich in einer der beiden DreHrichtungeh der spindelseitfge Umfangsansehlag und der mütterseitige Urnfangs- anschiag einander an, bis schließlich einander ugewandte Änschlagflächen der beiden Anschläge aneinander anschlagen und eine weitere Relativdrehung verhindern. Ein Verklemmen der Spindelmurier ist somit ausgeschlossen. Wenn bei einem derartigen herkömmlichen Kugelgewindetrieb die beiden Anschlagelemente einander berühren, entsteht ein wahrnehmbares Geräusch, das jedoch bei bestimmte Anwendungen unerwünscht ist, Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen KugeSgewindetrieb anzugeben, der kein oder lediglich ein gedämpftes Anschlaggeräuseh verursacht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kugeigewindetrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Anschlägelement einen elas- tisch verformbaren Körper aufweist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein lautloser oder zumindest geräuscharmer Betrieb eines Kugeigewindetriebs möglich ist, wenn wenigstens einem An- sch!agelement ein elastisch: verformbarer Körper zugeordnet ist. Bei einer Berührung der beiden Anschlagelemente erfolgt eine elastische Verformung, wodurch ein Anschlaggeräusc vermieden oder so weit gedämpft wird, dass es tolerierbar ist.

Der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb weist den Vorteil auf, dass der elastisch verformbare Körper kostengünstig herstellbar ist und zudem bauraum neutral realisiert Werden kann.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann die Spindelmutfer von einer Hülse umgeben sein, an der das der Spindelmutter zugeordnete Anschlagelement angeformt ist.

Gemäß einer zweiten, alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann das der Spin- defmutter zugeordnete Anschlagelement an einem Umlenkkörper für die Kugein angeordnet sein. Mit besonderem Vorteil kann es bei dem erfindungsgemäSen Kugeigewindetrieb vorgesehen sein, dass der elastisch verformbare Körper aus einem Kunststoffmaieria! oder aus einem Elastomermateria! hergestellt ist. Der elastisch verformbare Körper kann fest mit dem Ansch!agelement verbunden sein, beispielsweise kann der elas- tisch verformbare Körper aufvulkanisiert sein. Er kann jedoch auch kraftschiüssig oder förmschlüssig gehalten sein, beispielsweise kann er geklemmt, geklebt oder angeschraubt sein. Der elastisch verformbare Körper des erfindungsgemäßen KugeSgewindetriebs kann entweder an der Spindelmutter oder an der Gewindespindel angeordnet sein. In beiden Fällen ist der elastisch veitormbare Körper dem Anschlagelement zugeordnet,: das heißt er ist vorzugsweise so an dem AnsGhlagelement angebracht, dass das andere Anschlagelement beim Erreichen der Endlage an den elastisch verformbaren Körper anstößt.

Eine Variante des Anschlagelements des erfindungsgema&en Kugelgewindetriebs sieht vor, dass das Anschiagelement eine starre Komponente aufweist, die von dem elastisch verformbaren Körper umgeben ist. Die starr Komponente kann beispiels- weise als Zapfen oder dergleichen ausgebildet sein, der von einem ringförmige elastischen verformbaren Körper umgeben ist Alternativ kann die starre Komponente auch als Bolzen oder Schraube ausgebildet sein, der oder die von dem elastisch verformbaren Körper umgeben ist. Die starre Komponente und der elastisch verformbare Körper können fest miteinander verbunden sein, beispielsweise kann die starre Kom- ponente mit einem Efastomermätenal umspritzt sein oder das Elastpfriermatenal kann auf die starre Komponente aufvulkanisiert sein.

Es Siegt auch im Rahmen der Erfindung, dass dasjenige Anschiagelement, das keinen elastisch verformbaren Körpe aufweist, gegen eine starre, einen Anschlag bildende-,. Fläche bewegbar ist. Bei dieser Ausgestaltung kann e sich um eine Fläche der Kugelgewindemutter handeln, eine Fläche der Hülse oder eine Fläche eines Umlenkkörpers zum Umlenken der Kugeln.

Eine weitere alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs sieht vor, dass der elastisch verformbare Körper an einem Umlenkkörper für die Kugeln angebracht äst. Der Umlenkkörper dient somit als Anschiagelement und bildet mit dem jeweiligen anderen Anschiagelement eine Begrenzung für di Relativbewegung zwischen der Spindeimutter und der Gevvindespindel. Der erfindungsgem e Kugelgewindeirieb kann Bestandiei! einer Feststelibremse für ein Kraftfahrzeug sein. Daneben kann er auch bei einem sogenannten e-Booster und allgemein bei einer elektromechanischen Bremse oder einem Kupplungsaktuator für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Äusführungsfeeispieien unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs in einer perspektivischen Ansicht;

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kugelgewindet rieb s;

Figur 3 ein weiteres ÄusführungsbeispieS eines erfindungsgemäßen Kugelge- windetnebs; Figur 4 den in Figur 3 gezeigten Kugeigewindetrieb, wobei die Spindelmutte le?

digiich teilweise dargestellt ist;

Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht;

Figu 6 eine Ansicht des Kugelgewindetrlebs von Figur 5 In: Äxialrichtung;

Fig u r 7 eine perspektivische Ansicht des Kuge!gewindetriebs von Figur 5; Figur 8 den Kugelgewindetrieb von Figur 5 im gelösten Zustand in einer teilwei se gesch ittenen Seitenansicht;

Fig r 9 den KugeSgewindetrieb von Figur 8 in einer axialen Ansicht; Figur 10 ein weiteres Äüsführungsfeejspiel eines erfindungsgemäßen Kugelge- •Windetriebs einer perspektivischen Ansicht; Figur 11 eine vergrößerte Darstellung der Anschiagelemente des Kugelgewindetriebs von Figur 10;

Figur 12 den in den Figuren 10 und 11 gezeigten Kuge!gewindeirieb nach der Berührung der Anschlagelemerite;

Figur 13 eine axiale Ansicht des Kugelgewindetriebs von Figur 12 beim Erreichen der Endlage;

Figur 14 den Zeitpunkt des Aufpralls des Änschiagelemenfs;

Figur 15 den Kugelgewindetrieb von Figur 10 nach vollständiger rfbrmung;

Figur 16-18 Details eines weiteren Äusführu gsbelspieis einer Kugeigewindemutter;

und

Figur 10-21 Details eines weiteren ÄusführungsbeispieSs einer KugeSgewindemutter.

Die Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt einen KugeSgewindeixieb 1 mit einer Gewindespindei 2· und einer Spindeimutter 3. in bekannter Weise Wälzen Kugeln (nicht gezeigt) a ugelriiien der Gewindespindei 2 und der Spindelmutter 3 ab. Die Spindeimutter 3 weist in an sich bekannter Weise ein oder mehrere Umienkstücke (nicht gezeigt) auf, wobei ein UmSenkstück einen Anfang und ein Ende einer gemeinsamen Windung eines Kugelkanals endlos miteinander verbindet, Auf diese Weise werden die Kugeln bei einer Relativbewegung zwischen der Gewindespindei 2 und der Spindeimutter 3 in einem endlosen Umlauf bewegt. Die Gewindespindei 2 ist drehfest mit einer Anschiagscheibe 4 verbunden, die ein als Änschlagfiäche ausgebildetes Anschlagelement 5 aufweist An ihrer Außenseite weist die Spindeimutter 3 eine Hülse 6 auf, die auf die Spindeimutter 3 aufgepresst ist. Dementsprechend äst die Hül- se 6 mit der Sp ndel utter 3 kraft- und formschlüssig verbunden. Die Hülse 6 kann somit ein Drehmoment auf die Spindelmutter 3 übertragen. Die aus dünnwandigem Blech in einem Umformverfahren hergestellte Hülse 6 ist mit einem Änsehiageiement 7 versehen, das einen elastisch verformbaren Körper 8 aufweist. Der elastisch ver- formbare Körper 8 ist quaderförmig ausgebildet und besteht aus einem

Elastomermaterial. Der Körper 8 weist eine Anschiagf lache 9 auf, die in der Endlage, wenn die beiden Anschlagelemenle 5/7 einander berühren, an der entsprechende Fläche der Anschlagscheibe 4 anliegt, Die Hülse 6 ist mit einstückig angeformten Höckern 10 versehen, die über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Höcker 10 dienen als Verdrehsicherung der Spindelmutter 3. Die Höcker 10 können beispielsweise in Nuten eines nicht abgebildeten Bauteils, beispielsweise eines Gehäuses oder eines Kolbens eingreifen, so dass die Spindelmutter 3 gegenüber diesem Bauteil verdrehgesichert ist.

Wenn das der Gewmdespindel 2 zugeordnete Anschlagelement 5 und das der Spi - delmutter 3 zugeordnete Änsehiageiement 7, das heißt der elastisch verformbare Körper 8, beim Erreichen der Endlage aneinander anschlagen, wird die ÄufpraSlenergie zumindest teilweise in Verformungsarbeit des elastisch verformbaren Körpers 8 um- gewandeät. Dementsprechend wird das Entstehen eines Geräuschs verhindert, so dass der Kugelgewindetrieb 1 geräuschlos oder zumindest äußerst geräuscharm betrieben werden kann,

Figur 2 zeigt ein zweites Ausf hrungsbeispiel eines Kugelgewindetriebs 1 , der im Wesentlichen wie der in Figur 1 gezeigte Kugelgfewindefrieb 1 ausgebildet ist. Auf ein nochmalige detailliert Erläuterung übereinstimmender Komponente wird daher an dieser Stelle verzichtet. in Übereinstimmung mit dem ersten Äusführungsbeispiel weist der ugetgewindetoeb 11 die mit der Gewindespindel 2 drehtest verbundene Anschiagscheibe 4 mit dem Änsehiageiement 5 auf. Die mit der Spindeimtitter 3 verbundene Hülse 6 weist ein Än~ schiagelemeni 12 auf, das als plaöenförmiger, elastisch verformbarer Körper ausgebildet ist, Der iastisch verforrnbare Körper ist ebenfalls aus einem ESastomermaterial hergestelit und dient als Umfangsanschlag, wenn die Spindelmutter 3 und die Gewindespindel 2 ihre Endlage erreichen.

Die Figuren 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines ugelgewinde- triebs 13, wobei Figur 3 eine perspektivische Ansicht ist und in Figur 4 die Hülse und die Spindelmutter nur teilweise dargestellt sind, An der Hülse 14, d e einstöckig mit der Spindelmutter ausgebildet ist, ist etn Anschlageiement mit einem elastisch verformbaren Körper 15 angeordnet. Der Körper 15 ist zylinderförmig ausgebildet, seine Längsachse ist parallel zur Längsachse der Gewindespindel 2 angeordnet. Die Än- schlagscheibe 4 weist in Ubereinstimmung mit den ersten Ausführungsbeispielen das als Fläche ausgebildete Anschlagelement 5 auf, das in der Endlage an dem der Spin- deimutter und der Hülse 14 zugeordneten, als Körper 15 ausgebildeten Änschlageie- ment anliegt. Der eiastisch verformbare Körper verhindert die Entstehung eines Än- SGhlaggeräusGbes bei Erreichen der Endlage und dient gleichzeitig als

Verdrehsicherung der Hülse 14 gegenüber der Gewindespindel 2.

Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines Kugelgewindetriebs 16, der ähnlich wie der in den Figuren 3 und 4 gezeigte Kugelgewindeirieb 13 aufgebaut ist. Figur 5 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, Figur 6 ist eine Ansicht in Axiairichtung und Figur .7 ist eine perspektivische Ansicht des Kugelgewindetriebs 16, Ein an der Hülse 14 angeordnetes Anschlagelement 17 umfasst eine starre Komponente 18, die als Zapfe ausgebildet und fest mit der Hülse 14 verbunde ist Die starre Komponente 18 ist von dem elastisch verformbaren Körper 19 umgeben, der einen Anschiag für die Flache des Anschlagelements 5 der AnschSagschelbe 4 bildet. Die Figuren 8 und 9 zeigen ebenfalls den Kugelgewindetrieb 16, jedoch im gelösten Zustand, das .heißt wenn er sieh nicht in der Endlage befindet Figur 8 entspricht dabei der Figur 5 und zeigt de Ku eSgewindetrieb 16 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht, Figur 9 entspricht der Figur 7 und zeigt den Kugeigewinde- trieb 16 in einer perspektivischen Ansicht

Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kugelgewindetriebs 20 in einer perspektivischen Ansicht, Figur 1 ist eine vergrößerte Darstellung der Anschlagelemente des Kugelgewindetriebs 20. Der Kugelgewindetrieb 20 umfasst eine Spindel- mutier 21 , die mit einer Hülse versehen ist und ein starres Anschlageiement 22 aufweist. Das ÄnschiageteiTierit 22 ist einstöckig mit der Hülse beziehungsweise der Spindelmutter 21 ausgebildet und befindet sich an einem axialen Ende radial nnen. Ein weiteres Anschlagelement 23 ist der Gewindespinde! 24 zugeordnet. Das An- schiageiement 23 ist als elastisch verförmbarer Körper ausgebildet. Di Figuren 10 und zeigen den Kugelgewinäetrieb 2.0.in. der Situation, wenn die drehende Gewin- despindel 24 mit ihrem als elastisch verformbaren Körper ausgebildete Anschlag- efemerit 23 das der Spindelmutter 2 zugeordnete Ansehlagelement 22 berührt. Der elastisch verformbare Körper dämpft den Aufprall, wodurch die Entstehung eines Auf- prallgeräuschs verhindert wird.

Figur 12 ist eine ähnliche Ansicht wie die Figuren 10 und 11 und zeigt den Kugelgewindetrieb 20, nach der Berührung der beiden Anschiage!emente 22, 23. Nachdem die Dämpfungskapazität des als elastisch verformbarer Körper ausgebildeten An- sc lagelements 23 aufgebraucht ist, bewegt sich die Anschlagscheibe 25, an der das als elastisch verformbarer Körper ausgebildete Anschlageiement 23 angeordnet ist, über das starre Ansehlagelement 22 in eine Endlage, wodurch der Endanschlag erreicht ist. Die Figuren 13, 14 und 15 zeigen das Erreichen der Endlage jeweils in einer axialen Ansicht In Figur 3 befindet sich das Änscbiageiement 23 mit dem elastisch verförm- baren Körper in einer von dem starren Anschlagelement 2 entfernten Position. Figur 14 zeigt den Zeitpunkt des Aufpralls des ^ Anschfagelements 23 auf das Anschiägele- ment 22. In Figur 14 erkennt man, dass das als elastisch verformbarer Körper ausge- bildete Änschlageiement 23 an der Kontaktseite nach außen gewölbt ist Diese Wölbung ermöglicht eine Verformung des elastisch verformbaren Körpers beim Anschlagen an das Anschlagelement 22. Diese Wölbung bildet einen Dämpfungsbereich, durch dessen Verformung Aufpraltenergie aufgenommen wird Figur 15 zeigt den Kugelgewindetrieb 20, nachdem der elastisch verform bare Körper vollständig verförrfit worden ist. Das Ansch!agelement 22 und das Anschiagelement 23 sind dabei voiiflä- chig in Kontakt miteihander. Die Figuren 16, 17 und 18 zeigen Details eines weiteren Äusführungsbeispieis einer Spindeimutter 26, wobei Figur 15 eine Draufsicht ist, Figur 17 ist eine geschnittene Ansieht und Figur 8 ist eine geschnittene Ansicht entlang der Linie XVÜI-XVH! von Figur 16. Anders als in den vorherige Ausführungsbeispieie weist die Spindelmutter keine Hülse auf. Die Spindelmutter 26 weist - wie in Figur 17 zu sehen ist - einen Umlenkkörper 28 für Kugeln auf, an dem ein starres, als Fläche ausgebildetes Än- schlageiement 29 mit einem elastisch verformbaren Körper 27 ausgebildet Ist.

Die Figuren 19, 20 und 21 zeigen Details eines weiteren Äusführungsbeispieis einer keine Hüise aufweisenden Spindeimutter 30, wobei Figur 19 eine Draufsicht ist, Figur 20 ist eine geschnittene Ansicht und Figur 21 ist eine geschnittene Ansicht entlang der Linie XXS-XXI von Figur 19. Die Spindeimutter 30 weist in Übereinstimmung mit dem vorherigen Ausführungs eisplel den Umlenkkörper 28 auf, an dem ein als Endanschlag ausgebildetes ÄnschlageSement 3 angeordnet ist, das einen elastisch ver~ formbaren Körper aufweist.

Die in den verschiedenen Ausführungsbeispieien gezeigten Kugelgewindeträebe sind Bestandteile einer elektrischen Feststeilbremse für ein Kraftfahrzeug.

Bezugszeiche-nUste

Kugelgewindetrieb

Gewindespindsl

Spindelm uttef

Änschlagscheibe

Anschlage lement

Hülse

Änschlagelemen

Körper

Änschiagfiäche

Höcker

Kugelgewindetrieb

Anschlageiement

KugeSgewindetrieb

Hülse

Körper

Kugelgewindetrieb

Ansc lagelement

starre Komponente

Körper

Kugelgewindetrieb

Spin felmutter

starres Anschlagelement

Ansehiageiement

Gewindespindel

Ansc agscheSbe

SpindeSmutter

Körper

Umienkkörp ' er

Anschlageiement

Spindeimutter Łnschlagetement