DE102013219987A1 - Steering for a motor vehicle - Google Patents

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DE102013219987A1 DE102013219987.2A DE102013219987A DE102013219987A1 DE 102013219987 A1 DE102013219987 A1 DE 102013219987A1 DE 102013219987 A DE102013219987 A DE 102013219987A DE 102013219987 A1 DE102013219987 A1 DE 102013219987A1
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Rainer Schänzel
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    • B62D5/0442—Conversion of rotational into longitudinal movement
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    • B62D5/0448—Ball nuts
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit einer Hilfskraftunterstützung, mit einem eine Kugelgewindespindel (21) und eine Kugelgewindemutter (10) aufweisenden Kugelgewindetrieb (20) mit mehreren Gewindegängen zur Führung von hintereinander angeordneten, eine Kugelreihe (22, 23) bildenden Kugeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelgewindemutter (10) zwei Rückführkanäle (24, 25) aufweist, so dass zwei Kugelreihen (22, 23) in zwei separaten Kreisläufen zirkulieren.The invention relates to a steering for a motor vehicle, in particular with an auxiliary power assistance, with a ball screw (21) and a ball screw nut (10) having ball screw (20) having a plurality of threads for guiding successively arranged, a ball row (22, 23) forming balls , characterized in that the ball screw nut (10) has two return channels (24, 25), so that two rows of balls (22, 23) circulate in two separate circuits.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit einer Hilfskraftunterstützung, mit einem eine Kugelgewindespindel und eine Kugelgewindemutter aufweisenden Kugelgewindetrieb mit mehreren Gewindegängen zur Führung von hintereinander angeordneten, eine Kugelreihe bildenden Kugeln.The invention relates to a steering for a motor vehicle, in particular with an auxiliary power assistance, having a ball screw and a ball screw nut having ball screw with multiple threads for guiding one behind the other, forming a ball row balls.

Bei einer Zahnstangelenkung wird im Allgemeinen eine Drehbewegung eines Elektroantriebs mit dem Kugelgewindetrieb in eine Translationsbewegung einer Zahnstange umgewandelt. An den Kugelgewindetrieb werden hinsichtlich der Laufruhe hohe Anforderungen gestellt. Bisher weist der Kugelgewindetrieb eine einzige Kugelrückführung auf, der hinsichtlich der Laufeigenschaften problematisch sein kann.In a Zahnstangelenkung a rotary motion of an electric drive with the ball screw is converted into a translational movement of a rack in general. At the ball screw high demands are made in terms of smoothness. So far, the ball screw on a single ball return, which can be problematic in terms of runnability.

Die Erfindung hat die Aufgabe bei der Lenkung der eingangs genannten Art die Laufruhe zu verbessern.The invention has the object in the steering of the type mentioned to improve the smoothness.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer gattungsgemäßen Lenkung, bei der erfindungsgemäß die Kugelgewindemutter zwei Rückführkanäle aufweist, so dass zwei Kugelreihen in zwei separaten Kreisläufen zirkulieren. Auf diese Weise wird die Laufruhe des Kugelgewindetriebs respektive der Lenkung signifikant verbessert. Die zwei Rückführkanäle sind vorzugsweise in axialer Richtung hintereinander angeordnet.The invention achieves the stated object with a generic steering, in which according to the invention the ball screw nut has two return channels, so that two rows of balls circulate in two separate circuits. In this way, the smoothness of the ball screw respectively the steering is significantly improved. The two return channels are preferably arranged one behind the other in the axial direction.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kugelgewindemutter zwei Umlenkstücke für die zwei Kreisläufe auf. Die Umlenkstücke lenken die Kugelreihen zwischen den Gewindegängen und der Rückführkanälen um, so dass diese von den Gewindegängen in die Rückführkanäle und andersherum gelangen können.In a preferred embodiment, the ball screw nut has two deflecting pieces for the two circuits. The deflectors divert the rows of balls between the threads and the return channels so that they can pass from the threads into the return channels and vice versa.

Zu diesem Zweck sind die zwei Umlenkstücke zweckmäßigerweise mit Verbindungskanälen versehen, welche die Gewindegänge mit den zwei Rückführkanälen verbinden. Somit können die zwei Kugelreihen in den zwei Kreisläufen zwischen den Gewindegängen und den Rückführkanälen hin und herzirkulieren. Die Verbindungskanäle weisen zwei senkrecht zueinander verlaufende Kanalabschnitte auf, die mit einem 90°-Bogen miteinander verbunden sind.For this purpose, the two deflection pieces are expediently provided with connecting channels which connect the threads with the two return channels. Thus, the two rows of balls in the two circuits can recirculate between the threads and the return channels. The connecting channels have two mutually perpendicular channel sections, which are interconnected by a 90 ° bend.

Die Kugeln können jeweils nur eine einzige punktartige Kontaktstelle zur Kugelgewindespindel und zur Kugelgewindemutter aufweisen. Dadurch wird ebenfalls der ruhige Lauf des Kugelgewindetriebs verbessert.The balls can each have only a single point-like contact point to the ball screw and the ball screw nut. This also improves the smooth running of the ball screw.

Durch die punktartigen Kontaktstellen der Kugeln zur Kugelgewindespindel und zur Kugelgewindemutter können die Kugeln der zwei Kugelreihen mit einer Vorspannung montiert und betrieben werden. Die Kugeln werden durch die Vorspannung gepresst, so dass sie kein Spiel zur Kugelgewindespindel und zur Kugelgewindemutter aufweisen. Dadurch können akustische Störungen ohne eine Einschränkung der Laufeigenschaften ausgeschlossen werden.By the point-like contact points of the balls to the ball screw and the ball screw nut, the balls of the two rows of balls can be mounted and operated with a bias voltage. The balls are pressed by the bias so that they have no clearance to the ball screw and the ball screw nut. As a result, acoustic disturbances can be excluded without restricting the running properties.

Die zwei Umlenkstücke können in der Mitte der Kugelgewindemutter nebeneinander angeordnet sein. Somit verteilen sich die zwei Kugelreihen über die nahezu gesamte Länge der Gewindemutter, so dass die einzelnen Kugeln jeweils nur eine geringe Stützlast aufnehmen müssen. Dies wirkt sich zusätzlich positiv auf die Laufruhe des Kugelgewindetriebs und auf seine Lebensdauer aus.The two deflecting pieces can be arranged side by side in the middle of the ball screw nut. Thus, the two rows of balls spread over almost the entire length of the threaded nut, so that the individual balls each have to absorb only a small support load. This also has a positive effect on the smoothness of the ball screw and on its life.

Die Kugelgewindemutter kann zwei Öffnungen zur Aufnahme der zwei Umlenkstücke aufweisen. Die Umlenkstücke können somit von außen her in die Kugelgewindemutter eingebaut werden.The ball screw nut may have two openings for receiving the two deflecting pieces. The deflectors can thus be installed from the outside into the ball screw nut.

Um eine genau definierte Einbauposition der Umlenkstücke in der Kugelgewindemutter sicherzustellen, können die Kugelgewindemutter zwei erste Auflageflächen und die Umlenkstücke zwei zweite Auflageflächen aufweisen, die nach dem Einsetzen der Umlenkstücke aneinander anliegen.In order to ensure a precisely defined installation position of the deflecting pieces in the ball screw nut, the ball screw nut may have two first bearing surfaces and the deflecting pieces may have two second bearing surfaces which abut each other after inserting the deflecting pieces.

Die zwei Umlenkstücke können außen Aussparungen aufweisen. Die Aussparungen sind an den Verlauf benachbarter Gewindegänge angepasst und bieten ihnen somit den entsprechenden Freiraum. Auf diese Weise wird eine Kollision zwischen den Umlenkstücken und den benachbarten Gewindegängen vermieden.The two deflecting pieces may have recesses on the outside. The recesses are adapted to the course of adjacent threads and thus offer them the appropriate space. In this way, a collision between the deflectors and the adjacent threads is avoided.

Eine Öffnung des Verbindungskanals, welche an einen der Gewindegänge anschließt, kann eine an den Verlauf des Gewindegangs angepasste Ausnehmung aufweisen. Durch die Ausnehmung können die Kugeln mit minimaler Reibung und tangential zum Gewindegang in das Umlenkstück hineinlaufen und ebenso aus dem Umlenkstück herauslaufen.An opening of the connecting channel, which adjoins one of the threads, may have a recess adapted to the course of the thread. Through the recess, the balls can run with minimal friction and tangential to the thread in the deflection and also run out of the deflection.

Die zwei Umlenkstücke können bereichsweise an die runde Außenkontur der Kugelgewindemutter angepasst sein. Sie können somit bündig mit der Außenkontur der Kugelgewindemutter abschließen. Kollisionen zwischen den Umlenkstücken und die Kugelgewindemutter umgebenden Bauteilen sind folglich ausgeschlossen.The two deflection pieces can be partially adapted to the round outer contour of the ball screw nut. They can thus be flush with the outer contour of the ball screw nut. Collisions between the deflectors and the ball screw nut surrounding components are therefore excluded.

Vorteilhafterweise können die Umlenkstücke aus einem Metalldruckguss, aus Kunststoff oder aus einem Sinterwerkstoff gefertigt sein.Advantageously, the deflection pieces can be made of a die-cast metal, of plastic or of a sintered material.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Im Einzelnen zeigen:In detail show:

1 eine Explosionsansicht einer Kugelgewindemutter; 1 an exploded view of a ball screw nut;

2 einen Längsschnitt durch die Kugelgewindemutter aus 1; 2 a longitudinal section through the ball screw nut 1 ;

3a und 3b eine Draufsicht und eine Schnittansicht auf und durch ein Umlenkstück; 3a and 3b a plan view and a sectional view of and through a deflection piece;

4 eine perspektivische Draufsicht auf die Kugelgewindemutter; 4 a top perspective view of the ball screw nut;

5 einen detaillierten Ausschnitt eines Längsschnitts durch die Kugelgewindemutter und eine Gewindespindel. 5 a detailed section of a longitudinal section through the ball screw nut and a threaded spindle.

Ein Kugelgewindetrieb 20 eine hier nicht näher dargestellten Lenkung weist eine Kugelgewindemutter 10 und eine Kugelgewindespindel 21 auf. Die Lenkung kann vorzugsweise eine Zahnstangenlenkung mit einer elektrischen Hilfskraftunterstützung seinA ball screw 20 a steering not shown here has a ball screw nut 10 and a ball screw 21 on. The steering may preferably be a rack and pinion steering with an electric power assist

In dem Kugelgewindetrieb 20 zirkulieren zwei Kugelreihen 22 und 23 in zwei separaten Kreisläufen. Zu diesem Zweck sind in der Mitte der Kugelgewindemutter 10 zwei Umlenkstücke 11 nebeneinander montiert. Sie lenken die Kugelreihen 22 und 23 zwischen den Gewindegängen und Rückführkanälen 24 und 25 um. Somit können die Kugelreihen 22 und 23 von den Gewindegängen in die Rückführkanäle 24 und 25 und andersherum gelangen.In the ball screw 20 circulate two rows of balls 22 and 23 in two separate circuits. For this purpose are in the middle of the ball screw nut 10 two deflectors 11 mounted side by side. They steer the rows of balls 22 and 23 between the threads and return channels 24 and 25 around. Thus, the rows of balls can 22 and 23 from the threads in the return channels 24 and 25 and vice versa.

Die Kugelgewindemutter 10 weist zwei Öffnungen 40 auf (siehe 4), in welche die Umlenkstücke 11 eingeschoben werden können.The ball screw nut 10 has two openings 40 on (see 4 ), in which the deflecting pieces 11 can be inserted.

Die Umlenkstücke 11 weisen Auflageflächen 30 auf (siehe 3a und 3b). Die Kugelgewindemutter 10 weist in ihren Öffnungen 40 Auflageflächen 41 auf (siehe 4), auf denen die Umlenkstücke 11 mit ihren Auflageflächen 30 aufliegen können. Durch die Auflageflächen 30 und 40 wird somit eine Einbauposition für die Umlenkstücke 11 genau definiert.The deflectors 11 show contact surfaces 30 on (see 3a and 3b ). The ball screw nut 10 points in their openings 40 support surfaces 41 on (see 4 ) on which the deflectors 11 with their contact surfaces 30 can rest. Through the bearing surfaces 30 and 40 thus becomes an installation position for the deflecting pieces 11 exactly defined.

Die Umlenkstücke 11 weisen jeweils eine äußere Aussparung 31 auf (siehe 3a). Die Aussparung 31 ist an den Verlauf eines benachbarten Gewindegangs angepasst. Außerdem weisen die Umlenkstücke 11 im Bereich einer Öffnung 32 eines Verbindungskanals 33 jeweils eine Ausnehmung 34 auf. Durch die Ausnehmung 34 können die Kugeln der Kugelreihen 22 und 23 mit minimaler Reibung und tangential zum Gewindegang in die Umlenkstücke 11 hineinlaufen und aus den Umlenkstücken 11 herauslaufen.The deflectors 11 each have an outer recess 31 on (see 3a ). The recess 31 is adapted to the course of an adjacent thread. In addition, the deflecting pieces 11 in the area of an opening 32 a connection channel 33 one recess each 34 on. Through the recess 34 can the balls of the ball rows 22 and 23 with minimal friction and tangential to the thread in the deflectors 11 run in and out of the deflectors 11 run out.

Die Umlenkstücke 11 weisen bereichsweise eine runde Außenkontur 35 auf. Auf diese Weise sind sie an die runde Außenkontur der Kugelgewindemutter 10 angepasst und können im montierten Zustand mit der Außenkontur der Kugelgewindemutter 10 bündig abschließen.The deflectors 11 in certain areas have a round outer contour 35 on. In this way they are to the round outer contour of the ball screw nut 10 adapted and can in the assembled state with the outer contour of the ball screw nut 10 finish flush.

Die Kugeln der Kugelreihen 22 und 23 weisen jeweils eine einzige punktartige Kontaktstelle 50 und 51 zur Kugelgewindespindel 21 und eine einzige punktartige Kontaktstelle 52 und 53 zur Kugelgewindemutter 10 auf. Dadurch wird ebenfalls der ruhige Lauf des Kugelgewindetriebs 20 und der Lenkung sichergestellt. Die Kugelreihe 22 nimmt axiale Kräfte, die von rechts wirken und die Kugelreihe 23 axiale Kräfte, die von links wirken, auf. Somit ist die axiale Last in dem Kugelgewindetrieb 20 symmetrisch aufgeteilt.The balls of the ball rows 22 and 23 each have a single point contact point 50 and 51 to the ball screw 21 and a single point contact point 52 and 53 to the ball screw nut 10 on. This is also the quiet running of the ball screw 20 and the steering ensured. The ball row 22 takes axial forces acting from the right and the ball row 23 axial forces acting from the left on. Thus, the axial load is in the ball screw 20 split symmetrically.

Im Bereich der Stirnseiten weist die Kugelgewindemutter 10 weitere Umlenkstücke 12 auf (siehe 1), mit denen die Kugelreihen 22 und 23 zwischen den Gewindegängen und den Rückführkanälen 24 und 25 hin und herbewegt werden können. Die Umlenkstücke 12 können seitlich in Abschlussringe 13 eingeschoben werden, welche wiederum stirnseitig in die Gewindemutter 10 eingebaut sind. Die Abschlussringe 13 dienen gleichzeitig auch als Abschlüsse der Gewindegänge, so dass die Kugelreihen 22 und 23 nicht aus der Gewindemutter 10 herausfallen können.In the area of the end faces, the ball screw nut 10 further deflecting pieces 12 on (see 1 ), with which the ball rows 22 and 23 between the threads and the return channels 24 and 25 can be moved back and forth. The deflectors 12 Can be side in end rings 13 are inserted, which in turn the front side into the threaded nut 10 are installed. The end rings 13 At the same time serve as terminations of the threads, so that the ball rows 22 and 23 not from the nut 10 can fall out.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Kugelgewindemutter Ball screw nut
1111
Umlenkstück deflection
1212
Umlenkstück deflection
1313
Abschlussring end ring
2020
Kugelgewindetrieb Ball Screw
2121
Kugelgewindespindel Ball screw
2222
Kugelreihe ball row
2323
Kugelreihe ball row
2424
Rückführkanal Return channel
2525
Rückführkanal Return channel
3030
Auflagefläche bearing surface
3131
Aussparung recess
3232
Öffnung opening
3333
Verbindungskanals connecting channel
3434
Ausnehmung recess
3535
Außenkontur outer contour
4040
Öffnung opening
4141
Auflagefläche bearing surface
5050
Kontaktstelle contact point
5151
Kontaktstelle contact point
5252
Kontaktstelle contact point
5353
Kontaktstelle contact point

Claims (12)

Lenkung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit einer Hilfskraftunterstützung, mit einem eine Kugelgewindespindel (21) und eine Kugelgewindemutter (10) aufweisenden Kugelgewindetrieb (20) mit mehreren Gewindegängen zur Führung von hintereinander angeordneten, eine Kugelreihe (22, 23) bildenden Kugeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelgewindemutter (10) zwei Rückführkanäle (24, 25) aufweist, so dass zwei Kugelreihen (22, 23) in zwei separaten Kreisläufen zirkulieren.Steering for a motor vehicle, in particular with an auxiliary power assistance, with a ball screw ( 21 ) and a ball screw nut ( 10 ) having ball screw ( 20 ) having a plurality of threads for guiding one behind the other, a row of balls ( 22 . 23 ) forming balls, characterized in that the ball screw nut ( 10 ) two return channels ( 24 . 25 ), so that two rows of balls ( 22 . 23 ) circulate in two separate circuits. Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelgewindemutter (10) zwei Umlenkstücke (11) für die zwei Kreisläufe aufweist.Steering according to claim 1, characterized in that the ball screw nut ( 10 ) two deflectors ( 11 ) for the two circuits. Lenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Umlenkstücke (11) Verbindungskanäle (33) aufweisen, welche die Gewindegänge mit den zwei Rückführkanälen (24, 25) verbinden.Steering according to claim 2, characterized in that the two deflecting pieces ( 11 ) Connection channels ( 33 ) having the threads with the two return channels ( 24 . 25 ) connect. Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln jeweils nur eine einzige punktartige Kontaktstelle (50, 51, 52, 53) zur Kugelgewindespindel (21) und zur Kugelgewindemutter (10) aufweisen.Steering according to one of claims 1 to 3, characterized in that the balls each have only a single point-like contact point ( 50 . 51 . 52 . 53 ) to the ball screw spindle ( 21 ) and the ball screw nut ( 10 ) exhibit. Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln der zwei Kugelreihen (22, 23) mit einer Vorspannung montiert sind und betrieben werden.Steering according to one of claims 1 to 4, characterized in that the balls of the two rows of balls ( 22 . 23 ) are mounted and operated with a bias voltage. Lenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelgewindemutter (10) zwei Öffnungen (40) zur Aufnahme der zwei Umlenkstücke (11) aufweist.Steering according to one of claims 2 to 5, characterized in that the ball screw nut ( 10 ) two openings ( 40 ) for receiving the two deflecting pieces ( 11 ) having. Lenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelgewindemutter (10) zwei erste Auflageflächen (41) und die zwei Umlenkstücke (11) zwei zweite Auflageflächen (30) aufweisen. Steering according to one of claims 2 to 6, characterized in that the ball screw nut ( 10 ) two first bearing surfaces ( 41 ) and the two deflecting pieces ( 11 ) two second bearing surfaces ( 30 ) exhibit. Lenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Umlenkstücke (11) in der Mitte der Kugelgewindemutter (10) nebeneinander angeordnet sind.Steering according to one of claims 2 to 7, characterized in that the two deflecting pieces ( 11 ) in the middle of the ball screw nut ( 10 ) are arranged side by side. Lenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Umlenkstücke (11) außen Aussparungen (31) aufweisen.Steering according to one of claims 2 to 8, characterized in that the two deflecting pieces ( 11 ) outside recesses ( 31 ) exhibit. Lenkung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung (32) des Verbindungskanals (33), welche an einen der Gewindegänge anschließt, eine an den Verlauf des Gewindegangs angepasste Ausnehmung (34) aufweist.Steering according to one of claims 3 to 9, characterized in that an opening ( 32 ) of the connection channel ( 33 ), which adjoins one of the threads, a recess adapted to the course of the thread (FIG. 34 ) having. Lenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Umlenkstücke (11) bereichsweise an die runde Außenkontur der Kugelgewindemutter (10) angepasst sind.Steering according to one of claims 2 to 10, characterized in that two deflecting pieces ( 11 ) partially to the round outer contour of the ball screw nut ( 10 ) are adjusted. Lenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Umlenkstücke (11) aus einem Metalldruckguss, aus Kunststoff oder aus einem Sinterwerkstoff gefertigt sind.Steering according to one of claims 2 to 11, characterized in that the two deflecting pieces ( 11 ) are made of a die-cast metal, plastic or a sintered material.
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