DE102010025589A1

DE102010025589A1 - Kugelgewindetrieb

Info

Publication number: DE102010025589A1
Application number: DE201010025589
Authority: DE
Inventors: Mario KREUTZER
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2011-12-29
Also published as: WO2012000699A1

Abstract

Kugelgewindetrieb, mit einer auf einer Gewindespindel (2) angeordneten Spindelmutter (1), und mit einem endlosen Kugelkanal (6) für den Umlauf von Kugeln (3) wobei der Kugelkanal (6) einen Lastabschnitt (7) sowie einen, einen Anfang und ein Ende des Lastabschnitts (7) endlos verbindenden Umlenkabschnitt (8) aufweist, wobei am Außenumfang der Gewind(1) angeordnete, schraubenförmig um eine Spindelachse gewundene Kugelrillen (4, 5) den Lastabschnitt (7) bilden, und wobei ein am Außenumfang der Spindelmutter (1) angeordnetes, mit dem Umlenkabschnitt (8) versehenes Umlenkelement (9) mit seinen beiden Umlenkenden (10) eine Wand der Spindelmutter (1) durchdringt, wobei das Umlenkelement (9) ein radial innen angeordnetes Innenteil (12) sowie ein radial außen angeordnetes Außenteil (13) aufweist, wobei das Innenteil (12) und das Außenteil (13) gemeinsam den Umlenkabschnitt (8) bilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb. Mit derartigen Kugelgewindetrieben kann eine Relativdrehung zwischen Spindelmutter und Gewindespindel in eine translatorische Bewegung umgewandelt werden. Die Erfindung betrifft insbesondere Kugelgewindetriebe für den Automobilbereich, und dort beispielsweise als Bauelement einer elektromechanischen Bremse.
Aus EP 1 830 106 A1 bspw. ist ein Kugelgewindetrieb mit so genannter Außenumlenkung bekannt geworden. Eine Spindelmutter ist auf einer Gewindespindel angeordnet. Kugeln wälzen in einem endlosen Kugelkanal um, wobei dieser Kugelkanal einen Lastabschnitt aufweist, sowie einen Umlenkabschnitt, in dem die Kugeln von einem Anfang zu einem Ende des Lastabschnitts umgelenkt werden. Der Lastabschnitt wird gebildet durch schraubenförmig um eine Spindelachse herum gewundene Kugelrillen, die am Innenumfang der Spindelmutter und am Außenumfang der Gewindespindel ausgebildet sind. Am Außenumfang der Spindelmutter ist ein mit dem Umlenkabschnitt versehenes Umlenkelement angeordnet. Dieses Umlenkelement weist ein Rohr auf, dessen Rohrenden die Wand der Spindelmutter an zwei axial beabstandet zueinander angeordneten Stellen durchdringen. Diese Rohrenden ragen in den Lastabschnitt hinein. Diese Rohrenden sind so gestaltet, dass sie die Kugeln zwischen dem Lastabschnitt und dem Umlenkabschnitt umlenken. Bei der aus der EP 1 830 106 A1 bekannten Außenumlenkung sind die Rohrenden in den Abbildungen plan ausgeführt.
Die Außenumlenkung hat den Vorteil, dass der Lastabschnitt über mehrere Windungen um die Spindelachse herum gewunden sein kann, wobei sich die Außenumlenkung in axialer Richtung entsprechend lang erstrecken muss.
Damit das Rohr der Außenumlenkung einwandfrei an der Spindelmutter gehaltert ist, ist ein Deckel vorgesehen, der auf das Rohr aufgesetzt und an die Spindelmutter angeschraubt ist. Dieser Deckel hat eine dem Umlenkrohr zugewandte Kontur, die gerade der Außenkontur des Umlenkrohres für dessen einwandfreie Halterung angepasst ist.
Diese als Umlenkrohre eingesetzten einteiligen Rohre sind fertigungstechnisch nur schwierig herzustellen, insbesondere dann, wenn die Enden der Rohre mit Umlenkschaufeln versehen sein sollen, die in die Kugelrille der Gewindespindel eingreifen können, um die Kugeln von der Kugelrille der Gewindespindel anzuheben und in das Rohr hinein umzulenken. Zwar können Rohre als solche problemlos hergestellt wer den, jedoch erfordert die Herstellung der Umlenkschaufeln weitere Bearbeitungsschritte. Derartige Umlenkschaufeln könnten in einem Spritzgussverfahren in einem geeigneten Werkzeug gespritzt werden. Jedoch ist die Herstellung des Rohres als solches im Spritzgussverfahren nur schwierig zu beherrschen, insbesondere dann, wenn – wie es bei Umlenkrohren regelmäßig der Fall ist – diese Rohre mehrfach gekrümmt sind.
Aus der WO 2010/013706 A1 ist ein Kugelgewindetrieb mit einem vergleichbaren Aufbau wie bei dem zuvor beschriebenen Kugelgewindetrieb bekannt geworden. Das Umlenkelement der Außenumlenkung ist aus zwei Teilen zusammengesetzt. Diese beiden Teile bilden gemeinsam den Umlenkabschnitt. Die Teilungsebene ist parallel zur Längsachse des Kugelgewindetriebes angeordnet. Beide Teile sind auf eine Abflachung der Spindelmutter aufgesetzt und daran festgeschraubt. Die Umlenkenden dieses Umlenkelementes sind jedoch aus separaten, Rohrstutzen gebildet, die in Bohrungen der Spindelmutter eingesetzt sind und die die Wand der Spindelmutter durchdringen, wobei in bekannter Weise Umlenkschaufeln an diesen Rohrstutzen ausgebildet sind, die in die Kugelrille der Gewindespindel eingreifen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Kugelgewindetrieb gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der einfach herzustellen ist.
Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch den Kugelgewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Dadurch, dass das Umlenkelement ein radial innen angeordnetes Innenteil sowie eine radial außen angeordnetes Außenteil aufweist, wobei das Innenteil und das Außenteil gemeinsam den Umlenkabschnitt bilden, ist die Herstellung deutlich vereinfacht. Das Außenteil sowie das Innenteil können beide bspw. jeweils in einem Spritzgießverfahren hergestellt werden. Der Umlenkabschnitt ist Teil des endlosen Kugelkanals und ist vorzugsweise durch Kugelrillen begrenzt, die sowohl an dem Innenteil als auch an dem Außenteil ausgebildet sind. Diese Kugelrillen können im Spritzgießverfahren problemlos bereitgestellt werden.
Als weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes kann dessen vereinfachte Montage angesehen werden. Bei bestimmten Anwendungen kann die Montage der. Spindelmutter auf die Gewindespindel nur ohne Kugeln erfolgen. Die Kugeln können erst zu einem späteren Zeitpunkt eingefüllt werden.
Im Fall des eingangs genannten Standes der Technik ist eine spätere Befüllung mit Kugeln nicht oder nur sehr schwer möglich. Zwar ist denkbar, dass die Kugeln über die für die Aufnahme der Umlenkenden des Umlenkelementes vorgesehenen Öffnungen der Spindelmutter eingefüllt werden, und das Umlenkrohr anschließend aufzusetzen. Jedoch besteht hier ein erhebliches Risiko, dass die Rohrenden beim Einsetzen des Rohres auf eingefüllte Kugeln stoßen, so dass die an die Rohrenden angeformten Umlenkschaufeln beschädigt werden oder sogar abbrechen. Ferner ist das Rohr ungefüllt, also ohne Kugeln. Es ist somit fraglich, ob der so mit Kugeln befüllte Kugelgewindetrieb mit ausreichend Kugeln bestückt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung kann eine nachträgliche Befüllung mit Kugeln ohne die geschilderten Risiken erfolgen. Die Spindelmutter kann auf die Gewindespindel aufgeschoben werden. Dann kann das Innenteil des Umlenkelementes auf die Spindelmutter aufgesetzt werden. Im Bereich des Umlenkabschnittes ist der Kugelkanal zu diesem Zeitpunkt geöffnet, so dass der Kugelgewindetrieb mit den Kugeln befüllt werden kann. Wenn das Innenteil mit einer Kugelrille versehen ist, können die Kugeln sogar in die Kugelrille des Innenteils des Umlenkelementes eingesetzt werden. Schließlich kann das Außenteil des Umlenkelementes komplettiert werden. Der so hergestellte erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb ermöglicht demzufolge auch das nachträgliche Befüllung mit Kugeln.
Eine erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, dass die beiden Umlenkenden des Umlenkelementes durch Rohrstutzen gebildet sind, die an dem Innenteil angeordnet sind. Ein Rohrstutzen im Sinn der Erfindung ist ein ringförmig geschlossener Hohlkörper. Der besondere Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass dieses Innenteil im Spritzgießverfahren bereitgestellt werden kann. Denn die Rohrstutzen bauen sehr kurz; sie durchdringen lediglich die Wand der Spindelmutter und ragen in den Lastabschnitt des Kugelkanals hinein. Diese kurzen Rohrstutzen können in einem geeigneten Werkzeug gespritzt werden, ohne dass ein Öffnen des Werkzeuges besonderen Schwierigkeiten begegnen würde. Diese Rohrstutzen können einstückig an das Innenteil angeformt sein. Das Innenteil kann mit der einstückig angeformten Kugelrille versehen sein, die nahtlos und kantenfrei mit einem Umlenkradius an den Rohrstutzen anschließen kann. Auf diese Weise ist zugleich ein ruhiger Lauf der Kugeln gewährleistet, wenn diese bspw. von der Kugelrille des Innenteils in den Rohrstutzen umgelenkt werden.
Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung besteht darin, dass die Umlenkelemente auch für Kugelgewindetriebe mit sehr kleinen Kugelndurchmessern bereitgestellt werden können. Die bei sehr kleinen Kugeldurchmessern filigranen Rohrstutzen mit den ebenso filigran ausfallenden Umlenkschaufeln können ebenfalls problemlos im Spritzverfahren bereitgestellt werden.
Das Innenteil kann als vorzugsweise bogenförmig ausgebildete Platte ausgeführt sein, die im Randbereich mit den vorzugsweise einstückig angeformten Rohrstutzen versehen ist. Sowohl die Bogenform als auch die Anformung der Rohrstutzen im Randbereich können in günstiger Weise in einem Spritzwerkzeug bereitgestellt werden. Die Bogenform ist dabei vorzugsweise an die Außenkontur der Spindelmutter angepasst, so dass eine einwandfreie Positionierung des Umlenkelementes auf der Spindelmutter deutlich vereinfacht ist.
Diese Platte kann an ihrer dem Außenteil zugewandten, vorzugsweise konvex geformten Seite mit einer den Umlenkabschnitt begrenzenden Kugelrille versehen sein, die an die beiden rohrförmigen Stutzen angeschlossen ist. Bei einer einstückigen Herstellung kann nun problemlos gewährleistet werden, dass die Kugelrille nahtlos und kantenfrei an den Rohrstutzen anschließt, so dass die Kugeln einwandfrei in dem Umlenkelementes umgelenkt werden, ohne Geräusche zu verursachen, wie sie entstehen könnten, wenn die Kugeln im Übergang von dem Rohrstutzen zu dem Innenteil über eine Kante rollen würden.
In bekannter Weise kann der Rohrstutzen in die Kugelrille der Gewindespindel eingreifen, um die Kugeln zwischen dem Lastabschnitt und dem Umlenkabschnitt umzulenken. In anderen Worten ausgedrückt, die freien Enden der Rohrstutzen können mit Umlenkschaufeln versehen sein, die in die Kugelrille der Gewindespindel eingreifen, um die Kugeln von der Kugelrille der Gewindespindel anzuheben.
Bei Kugelgewindetrieben mit sehr kleinen Kugeldurchmessern und geringer Steigung kann eine erfindungsgemäße Weiterbildung zweckmäßig sein, bei der der Rohrstutzen einen kleineren Außendurchmesser in Richtung parallel zu der Spindelachse und einen größeren Außendurchmesser quer zur Spindelachse aufweist. Der Innendurchmesser kann bei dieser Ausführung rund sein. Die Wanddickenreduzierung kann aus den nachstehend geschilderten Gründen zweckmäßig sein: der Rohrstutzen durchstößt die Wand der Spindelmutter, und zwar in eine Kugelrille der Spindelmutter hinein, wobei von den beiden der Kugelrille benachbarten Schultern Material entfernt wird, um Platz für den Rohrstutzen zu schaffen: Das bedeutet jedoch, dass diese Schultern geschwächt sind. Die erfindungsgemäße Weiterbildung bietet hier den Vorteil, dass weniger Material von den Schultern entfernt werden muss, und stattdessen der Außendurchmesser des Rohrstutzens in den axialen Richtungen in der beschriebenen Weise reduziert wird.
Das Außenteil kann an seiner dem Innenteil zugewandten, vorzugsweise konkav geformten Seite mit einer den Umlenkabschnitt begrenzenden Kugelrille versehen sein. Die Kugelrillen des Innenteils und des Außenteils bilden dann gemeinsam mit den beiden vorzugsweise einstückig angeformten Rohrstutzen den Umlenkabschnitt des endlosen Kugelkanals.
Das Außenteil ist bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform bogenförmig um die Spindelachse des Kugelgewindetriebes herum angeordnet, und zwar über einen Winkel, der größer als 180° ist, gemessen an der Spindelachse. Das bedeutet, dass das so angeordnete Außenteil in den radialen Richtungen verliersicher auf der Spindelmutter gehalten ist. Lediglich eine Sicherung gegen Verschieben in den axialen Richtungen kann hier erforderlich sein. Alternativ oder zusätzlich können das Innenteil und das Außenteil mittels einer Schnapp- oder Rastverbindung miteinander verbunden sein.
Bei einer derartigen erfindungsgemäßen Weiterbildung kann ein lichter Abstand zwischen freien Enden des etwa ringförmig gebogenen Außenteils kleiner als der Außendurchmesser der Spindelmutter ausgeführt sein. Dieses Außenteil kann dann in axialer Richtung auf die Spindelmutter aufgeschoben werden, es ist jedoch auch denkbar, das Außenteil so flexibel zu gestalten, das ein Aufschnappen in radialer Richtung auf die Spindelmutter ermöglicht ist.
Eine erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, dass das Außenteil an seiner der Spindelmutter zugewandten Seite mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Innenteils versehen ist. Wenn das Innenteil und das Außenteil zusammengesetzt sind, entspricht die Innenkontur des zusammengesetzten Umlenkelementes der Außenkontur der Spindelmutter.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt 10 Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes in perspektivischer Darstellung,
2 ein Umlenkelement des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes aus 1 in einer Seitenansicht, jedoch ohne Gewindespindel
3 einen Längsschnitt durch die Spindelmutter des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes aus 1 mit montiertem Umlenkelement,
4 ein Außenteil des Umlenkelementes in perspektivischer Darstellung,
5 ein Innenteil des Umlenkelementes in perspektivischer Darstellung,
6 das Innenteil aus 5, jedoch um 180° gedreht,
7 das Innenteil aus 5, in einer Draufsicht,
8 das Innenteil aus 5 in einer Seitenansicht,
9 das Umlenkelement, gebildet aus dem Innenteil und dem Außenteil in einer Ansicht und
10 einen Längsschnitt durch das Umlenkelement aus 9.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb in einem Teilschnitt. Eine Spindelmutter 1 ist auf einer Gewindespindel 2 angeordnet. Zwischen der Spindelmutter 1 und der Gewindespindel 2 sind Kugeln 3 angeordnet, die an einer Kugelrille 4 der Spindelmutter 1 sowie an einer Kugelrille 5 der Gewindespindel 2 abwälzen. Die Kugelrillen 4, 5 sind schraubenförmig um die Spindelachse des Kugelgewindetriebes gewunden.
Die Kugeln 3 wälzen in einem endlosen Kugelkanal 6 um. In der 1 ist die Mittellinie des endlosen Kugelkanals 6 angedeutet. Dieser endlose Kugelkanal 6 weist einen Lastabschnitt 7 auf, der von den Kugelrillen 4, 5 gebildet ist. In diesem Lastabschnitt 7 können die Kugeln 3 unter Last abwälzen. Ferner weist der Kugelkanal 6 einen Umlenkabschnitt 8 auf, der einen Anfang und ein Ende des Lastabschnitts 7 endlos miteinander verbindet. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Lastabschnitt 7 über mehrere Windungen. Beide Enden dieses Lastabschnittes 7 sind an den Umlenkabschnitt 8 angeschlossen. Unter einem Anschluss wird verstanden, das die Kugeln 3 von der Kugelrille 5 der Gewindespindel 2 angehoben und in den Umlenkabschnitt 8 umgelenkt werden, oder aus den Umlenkabschnitt 8 heraus in den Lastabschnitt 7 hinein umgelenkt werden, und somit wieder in Wälzkontakt mit der Kugelrille der Gewindespindel 2 sowie der Kugelrille 4 der Spindelmutter 1 gebracht werden.
Der Umlenkabschnitt 8 ist an einem Umlenkelement 9 ausgebildet. Das Umlenkelement 9 durchdringt mit seinen Umlenkenden 10 eine Wand der Spindelmutter 1. Zu diesem Zweck ist die Spindelmutter 1 an ihren beiden axialen Endabschnitten jeweils mit einer Bohrung 11 versehen, durch die das jeweils zugeordnete Umlenkende 10 hindurchgeführt ist.
2 zeigt das auf die Spindelmutter 1 montierte Umlenkelement 9 in einer Seitenansicht entlang der Spindelachse. Das Umlenkelement 9 weist ein radial innen angeordnetes Innenteil 12 auf, sowie ein radial außen angeordnetes Außenteil 13. Das Innenteil 12 und das Außenteil 13 bilden gemeinsam den Umlenkabschnitt 8. Deutlich sind die Umlenkenden 10 zu erkennen, die als Rohrstutzen 14 ausgebildet und durch die tangential zur Kreisbahn der Kugeln auf der Gewindespindel 2 Bohrungen 11 der Spindelmutter 1 durchgeführt sind. Die Rohrstutzen 14 sind an ihren freien Enden jeweils mit einer Umlenkschaufel 15 versehen, die in die Kugelrille der hier nicht abgebildeten Gewindespindel eingreift, um die Kugeln von der Gewindespindel anzuheben.
3 zeigt im Längsschnitt die Spindelmutter 1 mit dem montiertem Umlenkelement 9, von dem hier lediglich die geschnittenen Rohrstutzen 14 zu erkennen sind. Diesem Schnitt ist zu entnehmen, dass die Wanddicke der Rohrstutzen 14 über den Umfang gesehen variiert. Gemessen in Richtung parallel zur Spindelachse ist der Außendurchmesser des Rohrstutzens 14 kleiner als der quer zur Spindelachse gemessene Außendurchmesser. Der Rohrstutzen 14 durchdringt die Spindelmutter 1 an einer Stelle, die mittig in der Gewinderille 5 angeordnet ist.
Der 3 ist zu entnehmen, dass aufgrund der Lage des Rohrstutzens 14 die benachbarten Schultern 16 der Kugelrille 5 angeschnitten werden. Das bedeutet, dass die Schultern 16 an dieser Stelle geschwächt sind. Die erwähnte Durchmesserreduzierung des Rohrstutzens 14 hat jedoch vorteilhaft zur Folge, dass ausreichend Material der Schultern 16 verbleibt, so dass die auftretenden Kräfte einwandfrei aufgefangen werden können. Die Schwächung der Wanddicke des Rohrstutzens 14 ist jedoch unkritisch, da der Rohrstutzen 14 in diesem geschwächten Bereich außen durch die benachbarten Schultern 16 gestützt bleibt.
Die Bohrungen 11 in der Spindelmutter 1 für die Rohrstutzen 14 führen – wie bereits ausgeführt wurde – zu einer Reduzierung der ohnehin geringen Wandstärken der Schultern 16, die die Kugelrillen 5 der Kugelgewindemutter begrenzen. Um diese Reduzierung so gering wie möglich zu halten sind entsprechend dünne Wandstärken am Rohrstutzen 14 erforderlich. Erfindungsgemäß sind die Rohrstutzen 14 einstückig an das Innenteil 12 angeformt; das Innenteil 12 ist vorzugsweise aus Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt.
Die kurzen Rohrstutzen 14 können in der Werkzeugformeinwandfrei bereit gestellt werden. Der Rohrstutzen 14 bleibt erfindungsgemäß in sich geschlossen. Eine axiale Teilung der Rohrstutzen 14 – wie sie bei langen Umlenkrohren entlang ihrer Rohrachse bekannterweise vorgenommen wird – entfällt. Gerade bei sehr klein bauenden Kugelgewindetrieben mit kleinen Kugeldurchmessern und einer geringen Steigung des Kugelgewindetriebes bietet die erfindungsgemäße Ausführung des Innenteils 12 den Vorteil, dass der ohnehin schon dünnwandige und filigrane Rohrstutzen 14 aufgrund der in sich geschlossenen Bauweise stabil bleibt. Durch die erfindungsgemäße radiale Teilung des Umlenkelementes 9 kann am Rohrstutzen 14 ein geschlossener Querschnitt erhalten bleiben. Die zusätzlich Erhöhung der Wandstärke in radialer Richtung verstärkt den Rohrstutzen 14 zusätzlich. Zusätzlich wird der Bereich, in dem die Wandstärke der Spindelmutter 1 durch die Bohrung 11 reduziert wird, verkürzt. Der 2 kann entnommen werden, dass die Bohrung 11 für den Rohrstutzen 14 nicht durchgehend ausgeführt ist. Vielmehr ist ein radialer Absatz 11a gebildet, gegen den das freie Ende des Rohrstutzens 14 anschlägt. In dieser Anschlagsituation ragt das freie Ende des Rohrstutzens 14 in vorbestimmter Weise gerade so weit radial in die Spindelmutter 1 hinein, dass deren Umlenkschaufel 15 die Kugeln 3 einwandfrei anheben kann.
3 zeigt ferner eine weitere Bohrung 17, die die Spindelmutter 1 durchdringt. Diese Bohrung 17 dient der Aufnahme eines Zapfens oder einer Schraube, mit der das Umlenkelement 9 an der Spindelmutter 1 in den axialen Richtungen fixiert werden kann.
4 zeigt in perspektivischer Darstellung das Außenteil 13 des Umlenkelementes 9 mit Blick auf die dem Innenteil zugewandte Umfangsseite. Das Außenteil 13 hat etwa die Form eines offenen Ringes. Das Außenteil 13 erstreckt sich in den Umfangsrichtungen soweit, dass die hier nicht abgebildete Spindelmutter über deutlich mehr als 180° umgriffen wird, so dass das Außenteil 13 in den radialen Richtungen verliersicher auf der Spindelmutter 1 gehalten ist.
Deutlich zeigt 4 eine Kugelrille 18, die sich diagonal zwischen den beiden Stirnseiten des ringförmigen Außenteils 13 erstreckt. Diese Kugelrille 18 begrenzt den Umlenkabschnitt 8. Das Außenteil 13 ist in einem mittleren Bereich an seiner inneren Umfangsseite mit einer Ausnehmung 19 zur Aufnahme des weiter unten näher beschriebenen Innenteils 12 des Umlenkelementes 9 versehen.
An dem einen stirnseitigen Ende ist das Außenteil 13 mit einer Bohrung 20 versehen, die mit der oben erwähnten Bohrung 17 der Spindelmutter korrespondiert, wobei eine Schraube oder ein Zapfen in beide Bohrungen 17, 20 eingesetzt oder eingeschraubt ist. Ferner ist das Außenteil 13 an seinem Innenumfang mit einem Sockel 21 für eine einwandfreie Ausrichtung des Innenteils an dem Außenteil 13 versehen.
5 zeigt das Innenteil 12 in perspektivischer Darstellung mit Blick auf die der Spindelmutter zugewandten Umfangsseite. Das Innenteil 12 ist hier als bogenförmige Platte 22 ausgebildet, die im Ausführungsbeispiel etwa eine rechteckförmige Außenkontur hat, wobei an den diagonal einander gegenüberliegenden Enden die einstückig an die Platte 22 angeformten Rohrstutzen 14 zu erkennen sind. In günstiger Weise ist das Innenteil 12 aus Kunststoff im Spritzverfahren hergestellt, wobei das zu Grunde liegende Spritzwerkzeug auch die hier vorgesehenen Rohrstutzen 14 problemlos und hinterschnittfrei bereitstellen kann. An ihren voneinander weg weisenden Umfangsseiten sind die Rohrstutzen 14 abgeschrägt, und zwar in der Weise, dass sie an die Innenkontur des Außenteils 13 angepasst sind.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Teilung des Umlenkelementes 9 in zwei Teile – ein radial äußeres sowie ein radial inneres Teil – ermöglicht die Ausbildung der ringförmig geschlossenen Rohrstutzen, während bei anderen, bekannten Teilungen des Umlenkelementes entweder vergleichbare Rohrstutzen längsgeteilt sind, oder als separate Stutzen an Anbauteile des Umlenkelementes angebaut werden müssen.
Deutlich zeigt 5 eine stufenförmige Absetzung der Rohrstutzen 14, wobei ein deutlich verjüngter Abschnitt am freien Ende des Rohrstutzens gebildet ist. Diese Verjüngung dient dem Zweck, dass die Rohrstutzen 14 mit ihren freien Enden einwandfrei in die Kugelrille der Gewindespindel eingreifen, so dass die Umlenkschaufeln die Kugeln einwandfrei von der Gewindespindel anheben können.
Ferner zeigt 5 eine an einer Stirnseite der Platte 22 vorgesehene Ausnehmung 23, die mit dem erhabenen Sockel 21 des Außenteils 13 korrespondiert. Wenn das Innenteil 12 und das Außenteil 13 miteinander montiert sind, greift der Sockel 21 in diese Ausnehmung 23 ein, so dass das Innenteil 12 einwandfrei gegenüber dem Außenteil 13 positioniert ist.
6 zeigt das Innenteil 12 in einer perspektivischen Darstellung, jedoch mit Blick auf dessen äußere Umfangsfläche. Deutlich sind die einstückig an die Platte 22 angeformten Rohrstutzen 14 zu erkennen. Ferner ist am Außenumfang der Platte 22 eine Kugelrille 24 ausgebildet, die gemeinsam mit der Kugelrille 18 des Außenteils 13 den Umlenkabschnitt 8 begrenzt. Diese Kugelrille 24 schließt kantenfrei mit einer geeigneten Krümmung an den Innendurchmesser der Rohrstutzen 14 an, so dass die Kugeln einwandfrei von den Kugelrillen 18, 24 in die Rohrstutzen 14 umgelenkt werden.
7 zeigt das Innenteil 12 in einer Draufsicht. Deutlich ist zu erkennen, dass die beiden Rohrstutzen 14 über etwa ihren halben Umfang in den Umfangsrichtungen von der Platte 22 vorstehen.
8 zeigt das aus dem Innenteil 12 und dem Außenteil 13 zusammengesetzte Umlenkelement 9. Deutlich zu erkennen, dass das Innenteil 12 einwandfrei in die Ausnehmung 19 des Außenteils 13 eingefügt ist, so dass der Innenumfang des Umlenkelementes 9 an die Außenkontur der hier nicht abgebildeten Spindelmutter angepasst ist. Ferner ist deutlich zu erkennen, dass der lichte Abstand zwischen den freien Enden des Außenteils 13 kleiner als der Außendurchmesser der hier nicht abgebildeten Spindelmutter ausgeführt ist, so dass die weiter oben erwähnte verliersichere Anordnung des Umlenkelementes 9 auf der Spindelmutter in den radialen Richtungen gegeben ist.
Das Innenteil 12 und das Außenteil 13 können mittels einer hier nicht weiter abgebildeten Schnappverbindung oder Rastverbindung verliersicher miteinander verbunden sein, wobei das Einrasten in einer vorgesehenen Lage des Innenteils 12 und des Außenteils 13 zueinander erfolgt, in der die beiden Umlenkrillen 24, 18 einwandfrei zueinander ausgerichtet sind.
9 zeigt das Umlenkelement in einer Ansicht mit Blick auf den Innenumfang. Deutlich ist hier zu erkennen, dass der Sockel 21 des Außenteils 13 in die Ausnehmung 23 des Innenteils 12 eingreift.
10 zeigt einen teilweisen Längsschnitt des Umlenkelementes 9. Deutlich ist hier zu erkennen, dass die beiden Kugelrillen 18, 24 des Außenteils 13 sowie des Innenteils 12 gemeinsam den Umlenkabschnitt 8 des endlosen Kugelkanals 6 begrenzen. In dieser Darstellung ist aufgrund der Schnittführung lediglich einer der beiden Rohrstutzen 14 zu erkennen.
Die Halterung des Umlenkelementes an der Spindelmutter ist nicht beschränkt auf die hier beschriebene Schrauben- oder Bolzenverbindung. Vielmehr sind auch Varianten denkbar, bei denen das Umlenkelement über eine Schnappverbindung mit der Spindelmutter einwandfrei verbunden ist, so dass das Umlenkelement in allen Richtungen einwandfrei an der Spindelmutter gehaltert ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb können problemlos geringe Steigungen des Schraubengewindes und kleine Kugeldurchmesser realisiert werden. Insbesondere die durch den Rohrstutzen gewährleistete, ringförmig geschlossene Ausführung der Umlenkenden des Umlenkelementes ermöglicht auch bei dünnwandigen Ausführungen eine hinreichende Führung der Kugeln, wenn diese zwischen dem Lastabschnitt und dem Umlenkabschnitt umgelenkt werden.
Die Erfindung bietet auch den Vorteil, dass die radiale Höhe des Innenteils 12 des Umlenkelementes 9 so bemessen werden kann, dass ein Umlenkradius als Verbindung zwischen der Kugelrille 24 des Innenteils 12 mit dem einstückig angeschlossenen Rohrstutzen 14 hinreichend groß bemessen ist. Je größer der Umlenkradius ausgeführt ist, desto leichtgängiger können die Kugeln den Umlenkabschnitt passieren, wobei zusätzlich eine unerwünschte Geräuschentwicklung reduziert wird.
Der hier beschriebene Kugelgewindetrieb eignet sich in günstiger Weise für den Einsatz in einem Bremskraftverstärker einer elektromechanischen Bremse. In diesen Anwendungen kann eine an sich bekannte Pumpe zur Erzeugung eines hydraulischen Drucks zur Verstärkung der Bremskraft ersetzt werden durch den erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb.
Der hier beschriebene Kugelgewindetrieb kann eine Steigung von etwa 3–4 mm aufweisen, wobei ein Kugeldurchmesser von 2 mm bis 3 mm vorgesehen ist. Der Durchmesser der Spindelmutter kann kleiner als 30 mm ausgeführt sein.
Bezugszeichenliste

1: Spindelmutter
2: Gewindespindel
3: Kugel
4: Kugelrille
5: Kugelrille
6: Kugelkanal
7: Lastabschnitt
8: Umlenkabschnitt
9: Umlenkelement
10: Umlenkenden
11: Bohrung
11a: Absatz
12: Innenteil
13: Außenteil
14: Rohrstutzen
15: Umlenkschaufeln
16: Schulter
17: Bohrung
18: Kugelrille
19: Ausnehmung
20: Bohrung
21: Sockel
22: Platte
23: Ausnehmung
24: Kugelrille

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1830106 A1 [0002, 0002]
WO 2010/013706 A1 [0006]

Claims

Kugelgewindetrieb, mit einer auf einer Gewindespindel (2) angeordneten Spindelmutter (1), und mit einem endlosen Kugelkanal (6) für den Umlauf von Kugeln (3), wobei der Kugelkanal (6) einen Lastabschnitt (7) sowie einen, einen Anfang und ein Ende des Lastabschnitts (7) endlos verbindenden Umlenkabschnitt (8) aufweist, wobei am Außenumfang der Gewindespindel (2) und am Innenumfang der Spindelmutter (1) angeordnete, schraubenförmig um eine Spindelachse gewundene Kugelrillen (4, 5) den Lastabschnitt (7) bilden, und wobei ein am Außenumfang der Spindelmutter (1) angeordnetes, mit dem Umlenkabschnitt (8) versehenes Umlenkelement (9) mit seinen beiden Umlenkenden (10) eine Wand der Spindelmutter (1) durchdringt, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (9) ein radial innen angeordnetes Innenteil (12) sowie ein radial außen angeordnetes Außenteil (13) aufweist, wobei das Innenteil (12) und das Außenteil (13) gemeinsam den Umlenkabschnitt (8) bilden.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, bei dem die beiden Umlenkenden (10) des Umlenkelementes (9) durch Rohrstutzen (14) gebildet sind, die an dem Innenteil (12) angeordnet sind.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, bei dem das Innenteil (12) als vorzugsweise bogenförmig ausgebildete Platte (22) ausgebildet ist, die mit den vorzugsweise einstückig angeformten Rohrstutzen (14) versehen ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 3, bei dem die Platte (22) an ihrer dem Außenteil (13) zugewandten Seite mit einer den Umlenkabschnitt (8) begrenzenden Kugelrille (24) versehen ist, die an die beiden Rohrstutzen (14) angeschlossen ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, bei dem der Rohrstutzen (14) in die Kugelrille (5) der Gewindespindel (2) eingreift, um die Kugeln zwischen dem Lastabschnitt (7) und dem Umlenkabschnitt (8) umzulenken.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, bei dem der Rohrstutzen (14) einen kleineren Außendurchmesser in Richtung parallel zu der Spindelachse und einen größeren Außendurchmesser Richtung quer zur Spindelachse aufweist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, bei dem das Außenteil (13) an seiner dem Innenteil (12) zugewandten Seite mit einer den Umlenkabschnitt (8) begrenzenden Kugelrille (18) versehen ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 7, bei dem das bogenförmig um die Spindelachse herum angeordnete Außenteil (13) die Spindelmutter (1) über mehr als 180 Grad, gemessen an der Spindelachse, umgreift.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 8, bei dem ein lichter Abstand zwischen freien Enden des Außenteils (13) kleiner als der Außendurchmesser der Spindelmutter (1) ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, bei dem das Außenteil (13) an seiner der Spindelmutter (1) zugewandten Seite mit einer Ausnehmung (19) zur Aufnahme des Innenteils (12) versehen ist.