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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Kugelgewindetrieb, umfassend eine Gewindespindel und eine Gewindemutter, an denen jeweils Kugelrillen ausgebildet sind, die sich zu einem Kugelkanal ergänzen, in dem Kugeln laufen, wobei an den beiden Stirnseiten der Gewindemutter jeweils eine Aufnahme, in die ein ringförmiges Umlenkbauteil eingesetzt ist, vorgesehen ist, wobei jedes Umlenkbauteil einen mit dem Kugelkanal kommunizierenden und diesen fortsetzenden Umlenkkanal aufweist, und wobei die beiden Umlenkkanäle über einen mutterseitig vorgesehenen Rücklaufkanal miteinander verbunden sind, wobei die Umlenkbauteile mit jeweils einem ringförmigen Sicherungselement, das in eine an der Gewindemutter ausgebildete radiale Ringnut eingreift, axial fixiert sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Derartige Kugelgewindetriebe kommen in der Regel als Stellmittel dort zum Einsatz, wo zwei mit dem Kugelgewindetrieb gekoppelte Bauteile relativ zueinander zu bewegen sind. Ein nicht beschränkendes Beispiel ist ein elektromechanisches Lenksystem, wie es beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich verbaut wird.
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Ein Kugelgewindetrieb, wie er beispielsweise aus
EP 1 881 236 A1 bekannt ist, umfasst eine Gewindespindel und eine auf diese über Wälzkörper, hier Kugeln, geführte Gewindemutter. Die Gewindespindel weist an der äußeren Mantelfläche und die Gewindemutter an der inneren Mantelfläche jeweils eine Kugelrille auf, die sich zu einem Kugelkanal ergänzen, in dem die Kugeln laufen. Zur Bildung einer endlos umlaufenden Kugelkette sind mutterseitig zwei ringförmige Umlenkbauteile vorgesehen, die bei der in Rede stehenden Ausführungsform in jeweils entsprechende, an den Stirnseiten der Gewindemutter vorgesehene Aufnahmen eingesetzt sind. Es handelt sich also um einen Kugelgewindetrieb mit Stirnumlenkungen. Die beiden Umlenkbauteile sind wie beschrieben ringförmig, sie bestehen üblicherweise aus zwei zusammengesetzten Bauteilen, um einen Umlenkkanal zu definieren, der den Kugelkanal ein Stück weit umfangsmäßig fortsetzt. Der Umlenkkanal ist also einerseits mit dem Kugelkanal verbunden, um aus diesem beispielsweise Kugeln aufzunehmen und über den Umlenkkanal weiterzuführen. Andererseits ist er mit einem mutterseitig vorgesehenen Rücklaufkanal verbunden, in den die Kugeln vom Umlenkkanal kommend eingeführt werden und durch den sie zum anderen Umlenkbauteil laufen, um über dessen Umlenkkanal am anderen Mutterende wieder in den Kugelkanal einzulaufen. Der Rücklaufkanal erstreckt sich beim aus
EP 1 881 236 A1 bekannten Beispiel durch die Mutter, ist also als Längsbohrung ausgeführt.
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Die stirnseitigen Aufnahmen, in die die ringförmigen Umlenkbauteile eingesetzt sind, sind als axial vorspringende Zylinderabschnitte ausgeführt. In diese werden die Umlenkbauteile axial gesehen einfach eingesetzt. Um sie in dieser Position zu fixieren kommt ein ringförmiges Sicherungselement in Form eines Sicherungsrings zum Einsatz, der in der Montagestellung in eine am Innenumfang des zylindrischen Abschnitts ausgebildete Radialnut eingreift und so positioniert ist, dass er das benachbarte Umlenkbauteil axial gesehen übergreift. Zur Montage ist es erforderlich, den Sicherungsring zusammenzudrücken, damit er in den zylindrischen Abschnitt eingebracht werden kann. Erreicht er die Montagestellung, liegt er also im Bereich der Nut, ist er zu entlasten, so dass er in die Ringnut einfedert und dort klemmend fixiert ist. Die Montage dieses Sicherungsringes ist aufwendig und muss entweder per Hand erfolgen oder durch eine spezielle Vorrichtung, wenn der Sicherungsring automatisiert gesetzt wird. Denn während sich das Umlenkbauteil auf einfache Weise axial einsetzen lässt, ist der Sicherungsring vom Montagevorgang her radial zu verbauen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Kugelgewindetrieb anzugeben, der demgegenüber verbessert ist und bei dem insbesondere die Montage des Sicherungselements einfacher von statten geht.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Kugelgewindetrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das jeweilige Sicherungselement einen zylindrischen Abschnitt mit mehreren radialen Vorsprüngen, die in die Ringnut eingreifen, aufweist.
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Erfindungsgemäß weist das Sicherungselement einen zylindrischen Abschnitt auf, über den es mutterseitig festgelegt wird. Über diesen zylindrischen Abschnitt ist mit besonderem Vorteil eine axiale Montage des Sicherungselements möglich. Die Fixierung des Sicherungselements an der Mutter erfolgt über mehrere an diesem zylindrischen Abschnitt vorgesehene radiale Vorsprünge, die in die auch hier vorgesehene radial offene Ringnut eingreifen.
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D. h., dass beim erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb nicht nur das jeweilige ringförmige Umlenkbauteil durch eine einfache axiale Montagebewegung positioniert werden kann, sondern auch das jeweilige zugeordnete Sicherungselement. Es ist lediglich erforderlich, dieses mit seinem zylindrischen Abschnitt entsprechend axial gegen die Mutter in seine Montageposition zu führen und die Fixierung respektive den Eingriff der Vorsprünge in die Ringnut sicherzustellen.
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Gemäß einer ersten Erfindungsalternative ist das jeweilige Sicherungselement mit besonderem Vorteil hülsenartig ausgeführt und weist einen an den zylindrischen Abschnitt anschließenden radialen, das Umlenkbauteil axial gesehen übergreifenden Abschnitt auf. Der zylindrische Abschnitt dient bei dieser Hülsenausführung des Sicherungselements lediglich der Fixierung des Sicherungselements an der Mutter, während die eigentliche Fixierung des Umlenkbauteils über den sich radial erstreckenden Abschnitt, der das Umlenkbauteil axial gesehen übergreift, erfolgt. Wird dieses hülsenartige Sicherungselement mit seinem zylindrischen Abschnitt auf die Mutter aufgeschoben, so ist mit Erreichen der Montageendstellung automatisch auch das Umlenkbauteil fixiert, nachdem der Radialabschnitt des Sicherungselements das Umlenkbauteil übergreift und an diesem bevorzugt anliegt, so dass kein oder nur ein vernachlässigbares Axialspiel gegeben ist.
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Dabei sind unterschiedliche Positionierungsmöglichkeiten für das hülsenartige Sicherungselement gegeben. Denn die Ringnut kann entweder an einer äußeren Mantelfläche der Mutter vorgesehen sein, sie ist also nur radial nach außen offen, so dass der zylindrische Abschnitt quasi auf die äußere Mantelfläche der Mutter aufgeschoben wird. Alternativ ist es auch denkbar, die Ringnut an einer inneren Mantelfläche einer zylindrischen Aufnahme der Mutter für das Umlenkbauteil vorzusehen. D. h., dass bei dieser Erfindungsausgestaltung die Ringnut radial nach innen offen ist und an der Mantelfläche der Aufnahme, in die das Umlenkbauteil selbst eingesetzt wird, ausgebildet ist. Der zylindrische Abschnitt umgreift in diesem Fall also das Umlenkbauteil selbst und greift mit den Vorsprüngen in die nach innen offene Radialnut ein, während wiederum der radiale Abschnitt des Sicherungselements das Umlenkbauteil axial übergreift.
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Dabei kann an der Mantelfläche, an der die Ringnut vorgesehen ist, eine Schulter ausgebildet sein, an der der zylindrische Abschnitt des Sicherungselements in der Montagestellung anliegt. Über diese Schulter ist folglich eine Montagebegrenzung gegeben, die die axiale Auf- oder Einschiebebewegung des zylindrischen Abschnitts begrenzt.
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Ist dabei die Ringnut an der äußeren Mantelfläche vorgesehen, so ist die äußere Mantelfläche bevorzugt in den Bereich, in dem das Sicherungselement angeordnet wird, im Durchmesser verringert, wobei dieser zylindrische Bereich über die Schulter begrenzt ist. Die Ringnut ist in diesem Bereich vorgesehen. Der Durchmesser dieses Bereichs ist dabei bevorzugt so gewählt, dass der zylindrische Abschnitt des Sicherungselements nicht aus der Mantelfläche hervorsteht, und insbesondere flächig zur Mantelfläche der Mutter im Bereich des größeren Durchmessers liegt. D. h., dass letztlich der Außendurchmesser der Mutter trotz außenseitig positioniertem Sicherungselement leicht vergrößert ist.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Vorsprünge als Federzungen ausgeführt. Diese Federzungen können auf einfache Weise hergestellt werden, nachdem das Sicherungselement bevorzugt aus Metall, insbesondere Metallblech ist, so dass sie ohne Weiteres durch einen einfachen Stanzvorgang ausgestanzt und deformiert werden können. Diese Federzungen werden beim Auf- oder Einschieben des hülsenartigen Sicherungselements deformiert, wenn sie in Anlage an die Stirnkante der Mutter gelangen. Sie schnappen automatisch in die Ringnut ein, wenn die Montagestellung erreicht ist.
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Alternativ dazu können die Vorsprünge auch als lokale Verstemmungen ausgeführt sein, die in die Ringnut, die in diesem Fall an der äußeren Mantelfläche ausgebildet sein muss, eingreifen. Bei dieser Ausgestaltung werden also die Vorsprünge, hier in Form der Verstemmungen, erst nach dem Aufschieben des Sicherungselements in einem separaten Arbeitsschritt erzeugt.
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Alternativ zur Verwendung eines hülsenartigen Sicherungselements kann das Sicherungselement auch ein Ring sein bestehend aus dem zylindrischen Abschnitt, der das Umlenkbauteil radial außenliegend umgibt und über den das Umlenkbauteil entweder axial geklemmt ist, oder der axial gegen eine Anschlagschulter des Umlenkbauteils anliegt, wobei die Ringnut an einer inneren Mantelfläche der zylindrischen Aufnahme der Mutter vorgesehen ist. Bei dieser Erfindungsausgestaltung ist also das Sicherungselement als einfacher zylindrischer Ring ausgeführt, an dem wiederum die radialen Vorsprünge, die auch hier bevorzugt als Federzungen ausgeführt sind, vorgesehen sind. Die Vorsprünge, also bevorzugt die Federzungen, greifen in eine radial nach innen offene Ringnut an der inneren Mantelfläche der Aufnahme der Mutter ein, worüber das Sicherungselement in der Montagestellung fixiert ist. Die Fixierung des Umlenkbauteils erfolgt hier entweder klemmend, indem der Ring in der Montagestellung das Umlenkbauteil radial klemmt und, nachdem er axial fixiert ist, das Umlenkbauteil ebenfalls axial fixiert. Alternativ ist es denkbar, dass das Umlenkbauteil, das in diesem Sicherungsring liegt, eine an seiner Außenseite vorgesehene Anschlagschulter aufweist, an der der Sicherungsring anliegt. Diese Anschlagschulter stellt die axiale Halterung des Umlenkbauteils sicher.
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Wie beschrieben ist das jeweilige Sicherungselement bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Metallblech ausgeführt. Die Verwendung von Metallblech lässt zum einen die einfache Herstellung zu, nachdem ein hülsenartiges Sicherungselement entsprechend gezogen werden kann. Die bevorzugt vorgesehenen Federzungen sind durch einen einfachen Stanzvorgang herstellbar, entsprechend alternative Verstemmungen sind ebenfalls ohne Weiteres ausformbar. Ist das Sicherungselement als Ring ausgeführt, so ist dieser ebenfalls durch einfaches ringförmiges Verbinden eines Metallblechstreifens, an dem die Federzungen zuvor ausgestanzt sind, herstellbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs;
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2 eine Explosionsdarstellung nur der Gewindemutter aus 1 im Schnitt;
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3 eine Schnittansicht durch die Gewindemutter im montierten Zustand;
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4 eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs IV aus 3;
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5 eine Schnittansicht durch eine Gewindemutter einer zweiten Ausführungsform;
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6 eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs VI aus 5;
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7 eine Aufsicht auf ein hülsenartiges Sicherungselement einer zweiten Ausführungsform, wie es bei der Gewindemutter gemäß 5/6 vorgesehen ist;
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8 eine Seitenansicht des Sicherungselements aus 7;
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9 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Sicherungselements in Form eines Rings;
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10 eine Seitenansicht des Sicherungselements aus 9.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs 1, umfassend eine Gewindespindel 2 mit einer an ihr ausgebildeten Kugelrille 3, sowie eine Gewindemutter 4 mit einer an ihr vorgesehenen Kugelrille 5, wobei sich die Kugelrillen 3, 5 in der Montagestellung zu einem Kugelkanal verbinden, in dem nicht näher gezeigte Kugeln laufen.
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Um die Kugeln von einem Ende der Mutter zum anderen Ende zurückzuführen, so dass eine endlose Kugelkette gebildet wird, ist an jeder Stirnseite 6 der Gewindemutter 4 jeweils eine zylindrische Aufnahme 7 vorgesehen, in die ein Umlenkbauteil 8 eingesetzt wird. Jedes Umlenkbauteil 8 ist ringförmig und besteht aus zwei Bauteilen 8a, 8b, die ebenfalls ringförmig sind und sich in der Montagestellung ergänzen und das eigentliche Umlenkbauteil 8 bilden. Das Umlenkbauteil 8 weist einen Umlenkkanal 9 auf, der in seiner Gesamtheit mittels entsprechender Kanalflächen an den Teilen 8a, 8b gebildet wird. Dieser Umlenkkanal 9 kommuniziert nun zum einen mit dem Kugelkanal, zum anderen mit einem Rücklaufkanal 10, der mutterseitig ausgebildet ist, hier in Form einer Axialbohrung. Im Betrieb ermöglichen es die Umlenkbauteile 8, dass am einen Ende der Gewindemutter 4 die Kugeln in den Umlenkanal 9 einlaufen, wobei der Umlenkkanal 9 den Kugelkanal umfangsmäßig ein Stück fortsetzt. Vom Umlenkkanal 9 werden sie sodann in den Rücklaufkanal 10 geführt, von dem sie am anderen Kanalende in den Umlenkkanal des dortigen Umlenkbauteils 8 laufen. Aus dem Umlenkkanal 9 werden sie sodann wieder in den Kugelkanal gegeben und können wieder Last tragend durch diesen laufen.
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Die Teile 8a, 8b des Umlenkbauteils 8 weisen entsprechende komplementäre Geometrien auf, so dass zum einen der Umlenkkanal 9 ausgebildet und geometrisch definiert wird, und zum anderen die beiden Teile 8a, 8b aneinander befestigt werden können, was durch einfaches Aneinanderclipsen oder Verschweißen der bevorzugt aus Kunststoff gefertigten Teile 8a, 8b erfolgt. Das fertige Umlenkbauteil 8 weist einen entsprechenden Montageabschnitt 11 auf, der in eine entsprechende Montageaufnahme 12 an der jeweiligen Stirnseite der Gewindemutter 4 eingreift.
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Um das jeweilige Umlenkbauteil 8 axial zu sichern ist an jeder Stirnseite der Gewindemutter 4 ein Sicherungselement 13 vorgesehen, das im gezeigten Beispiel als hülsenartiges Sicherungselement 14 ausgeführt ist. Es weist einen zylindrischen Abschnitt 15 sowie einen radial dazu laufenden Abschnitt 16 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird zur Montage eines jeden Sicherungselements 14 der zylindrische Abschnitt 15 auf die Gewindemutter 4 von der Stirnseite her aufgeschoben, so dass der zylindrische Abschnitt 15 an der äußeren Mantelfläche der Gewindemutter 4 positioniert ist. Diese weist einen Bereich 17 auf, der im Durchmesser verglichen mit dem sonstigen Außendurchmesser verringert ist, so dass der zylindrische Abschnitt 15 in der Montagestellung – die in 3 gezeigt ist – flächenbündig zur Mantelfläche der Gewindemutter 4 positioniert ist.
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In dem jeweiligen Bereich 17 ist jeweils eine radial nach außen offene Ringnut 18 ausgebildet, die radial nach außen hin offen ist. In der Montagestellung, siehe hierzu 3, greifen Vorsprünge 19, die am jeweiligen zylindrischen Abschnitt 15 radial nach innen gerichtet sind, in die Ringnut 18 ein, um hierüber das hülsenartige Sicherungselement 14 an der Gewindemutter 4 festzulegen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1–4 sind diese Vorsprünge 19 als Verstemmungen 20 ausgeführt, die erst nach dem Aufschieben des hülsenartigen Sicherungselements 14 erzeugt werden, d. h., dass die Verstemmungen 20 erst nachträglich in die jeweilige Ringnut 18 eingebracht werden. 1 zeigt folglich eine Explosionsdarstellung der Einzelteile der letztlich fertig montierten Gewindemutter 4.
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Wie 3 augenscheinlich zeigt, ist durch den Eingriff der Verstemmungen 20 in die jeweilige Ringnut 18 eine axiale Sicherung des Sicherungselements 14 gegeben. Nachdem der radiale Abschnitt 16 jedes Sicherungselements 14 das jeweilige Umlenkbauteil 8 axial übergreift, ist folglich auch das Umlenkbauteil 8 axial gesichert.
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Die 5–8 zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs, wobei hier der Übersichtlichkeit halber nur die Gewindemutter 4 gezeigt ist. Diese weist an beiden Stirnseiten wiederum eine entsprechende zylindrische Aufnahme 7 auf, in die ein Umlenkbauteil 8, ebenfalls bestehend aus zwei Bauteilen 8a, 8b, eingesetzt ist. Die Aufnahme 7 weist eine Schulter 21 auf, an die sich ein im Durchmesser her etwas vergrößerter Bereich 22 anschließt. In diesem Bereich ist auch hier eine Ringnut 18 vorgesehen, die hier radial nach innen offen ist.
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Das auch hier vorgesehene Sicherungselement 13 ist wiederum als hülsenartiges Sicherungselement 14 ausgeführt. Der zylindrische Abschnitt 15 des Sicherungselements 14 umgreift hier, siehe 5, das jeweilige Umlenkbauteil 8 radial und läuft gegen die Schulter 21, liegt an dieser also in der Montagestellung axial gesehen an. An dem zylindrischen Abschnitt 15 sind auch hier entsprechende Vorsprünge 19 vorgesehen, die hier jedoch, siehe insbesondere die 7 und 8, als radial nach außen vorspringende Federzungen 23 ausgeführt sind. Diese Federzungen sind so gerichtet, dass sie beim Einschieben des zylindrischen Abschnitts 15 in den Bereich zwischen Umlenkbauteil 8 und Abschnitt 7 deformiert werden. Mit Erreichen der Montagestellung schnappen sie automatisch in die Ringnut 18 ein, worüber die axiale Fixierung des Sicherungselements 14 gegeben ist. Gleichzeitig ist damit aber auch das jeweilige Umlenkbauteil 8 axial fixiert, nachdem auch hier der radiale Abschnitt 16 jedes Sicherungselements 14 das jeweilige Umlenkbauteil 8 axial gesehen übergreift.
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Die Federzungen 23 können auf einfache Weise in einem Stanzvorgang ausgestanzt und ausgebogen werden, nachdem – gleiches gilt für das Sicherungselement aus den 1–4 – das Sicherungselement selbst vorzugsweise aus Metallblech gefertigt ist. Es kann als einteiliges Tiefziehbauteil ausgeführt sein, an dem in einem separaten Stanzschritt die Federzungen 23 ausgeformt werden. Denkbar ist es aber auch, das Sicherungselement aus zwei Teilen zu fertigen, wie in 7 angedeutet ist, und diese miteinander zu verschweißen.
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Die 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Sicherungselements 13, das hier jedoch als Ring 24 ausgeführt ist, der wiederum einen entsprechenden zylindrischen Abschnitt 25 aufweist, an dem im gezeigten Beispiel die Vorsprünge in Form von Federzungen 23, die auch hier radial nach außen stehen, vorgesehen sind. Dieser Ring 24 wird nun in die entsprechende zylindrische Aufnahme 7, in der ein Umlenkbauteil aufgenommen ist, eingeschoben, wobei der zylindrische Abschnitt 25 letztlich dem zylindrischen Abschnitt 15 gemäß Ausführungsbeispiel nach 5 bzw. 8 entspricht. Die Federzungen 23 schnappen wiederum in die jeweilige Ringnut 18 ein. Die Fixierung des Umlenkbauteils 8 erfolgt bei dieser Erfindungsausgestaltung jedoch entweder dadurch, dass der Ring 24 das Umlenkbauteil 8 radial klemmt, mithin also formschlüssig und festklemmend umgreift, so dass hierüber in Verbindung mit dem Eingriff der Federzungen 23 in die Ringnut 18 die Axialfixierung gegeben ist. Alternativ wäre es denkbar, an der Außenseite des jeweiligen Umlenkbauteils 8 eine radial vorspringende Anschlagschulter auszubilden, gegen die die vorlaufende Kante des Rings 24 läuft. Mit dem Eingriff der Federzungen 23 in die Ringnut 18 in Verbindung mit dem Anschlag an der Anschlagschulter ist sodann das Umlenkbauteil 8 auch axial fixiert.
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Allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist, dass das Sicherungselement 13, gleich wie es ausgeführt ist, stets in einer einfachen axialen Bewegung montiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kugelgewindetrieb
- 2
- Gewindespindel
- 3
- Kugelrille
- 4
- Gewindemutter
- 5
- Kugelrille
- 6
- Stirnseite
- 7
- Aufnahme
- 8
- Umlenkbauteil
- 8a
- Bauteil
- 8b
- Bauteil
- 9
- Umlenkkanal
- 10
- Rücklaufkanal
- 11
- Montageabschnitt
- 12
- Montageaufnahme
- 13
- Sicherungselement
- 14
- Sicherungselement
- 15
- Abschnitt
- 16
- Abschnitt
- 17
- Bereich
- 18
- Ringnut
- 19
- Vorsprung
- 20
- Verstemmungen
- 21
- Schulter
- 22
- Bereich
- 23
- Federzunge
- 24
- Ring
- 25
- Abschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1881236 A1 [0003, 0003]
