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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb. Kugelgewindetriebe wandeln eine drehende in eine translatorische Bewegung um. Sie werden im Maschinenbau und zunehmend auch im Automobilbau eingesetzt.
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Aus
DE 10 2006 051 639 A1 ist ein Kugelgewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekanntgeworden. Die Spindelmutter weist ein Mutterteil und am Außenumfang des Mutterteils hintereinander angeordnete Umlenkelemente auf. Diese beiden Umlenkelemente sind mittels zweier Klammern miteinander verbunden, die an beiden umfangsseitigen Enden der beiden Umlenkelemente angeordnet sind.
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Aus
DE 10 2011 082 514 A1 ist ein Kugelgewindetrieb bekanntgeworden, dessen Spindelmutter ein Mutterteil aufweist, an dessen Außenumfang umfangsseitig hintereinander angeordnete Umlenkelemente angeordnet sind. Jedes der Umlenkelemente ist zweiteilig ausgeführt. Die beiden Teile eines Umlenkelementes sind miteinander verrastet über Rastzapfen, die in Rastaufnahmen eingreifen. Beide Umlenkelemente sind miteinander verrastet über Rastvorsprünge, die in Rastaufnahmen eingreifen.
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Bei der Montage derartiger Kugelgewindetriebe können je nach Verwendung Arbeitsschritte erforderlich werden, die zu einem ungewollten Lösen der Klammer führen können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Kugelgewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der die Umlenkelemente einwandfrei miteinander verbindet.
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Diese Aufgabe wird durch den Kugelgewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Dieser erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb ist mit einer auf einer Gewindespindel angeordneten Spindelmutter versehen, die ein Mutterteil und an deren Außenumfang angeordnete Umlenkelemente für Kugeln aufweist, wobei auf dem Mutterteil umfangsseitig verteilt angeordnete Umlenkelemente miteinander verbunden sind. Dadurch, dass die Umlenkelemente mittels eines Haltestiftes miteinander verbunden sind, ist eine einwandfreie Verbindung der Umlenkelemente miteinander gewährleistet. Insbesondere ist vermieden, dass der Haltestift durch Arbeitsschritte während der Montage radial ungewollt verlagert werden kann.
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Der Haltestift kann beispielsweise in miteinander fluchtende Stiftaufnahmen eingesetzt werden, die an den Umlenkelementen ausgebildet sind. Diese Stiftaufnahmen können als Durchgangsöffnungen, in Weiterbildungen aber auch als Sacklöcher ausgeführt sein. Die Durchgangsöffnungen sind vorzugsweise als Bohrungen ausgeführt. Die Stiftaufnahmen können an Laschen der Umlenkelemente ausgebildet sein. Diese Laschen können radial abstehen von der Spindelmutter, um das Einsetzen der Haltestifte zu erleichtern.
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Der Haltestift kann als etwa u-förmige Stiftklammer weitergebildet sein und einen geraden Stiftabschnitt zum Verbinden der Umlenkelemente aufweisen, sowie einen Federschenkelabschnitt, der federnd an einem der Umlenkelemente anliegt und beispielsweise in eine Ausnehmung dieses Umlenkelementes einschnappt. Der Haltestift kann durch eine Spannhülse gebildet sein, die in die genannten Stiftaufnahmen eingesetzt und reibschlüssig darin festgehalten sind. Der Haltestift kann mit Schnapphaken versehen sein, die in ihrer Einbaulage in einem Hintergriff mit einem der beiden Umlenkelemente sind, so dass ein ungewolltes axiales Herausfallen aus den Stiftaufnahmen ausgeschlossen ist. Der Haltestift kann auch nach Art einer Schraube mit einem Schraubengewinde versehen sein. Derartige Haltestifte können in die Stiftaufnahmen eingeschraubt werden. Der Haltestift kann aus Metall oder aus Kunststoff gebildet sein. Im letzteren Fall ist es möglich, den Haltestift über ein Filmgelenk einstückig mit dem aus Kunststoff im Spritzverfahren hergestellten Umlenkelement zu verbinden.
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Vorzugsweise überlappen die Umlenkelemente an einem Überlappungsabschnitt umfangsseitig einander, wobei die Umlenkelemente an dem Überlappungs-abschnitt mittels des Haltestiftes miteinander verbunden sind. Dieser Überlappungsabschnitt kann bei einer Weiterbildung an den umfangsseitigen Enden der Umlenkelemente ausgebildet sein.
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Der Überlappungsabschnitt kann durch Laschen gebildet sein, die an beiden Umlenkelementen ausgebildet sind. Diese Laschen sind in diesem Fall mit den Stiftaufnahmen versehen. Die Stiftaufnahmen der beiden Umlenkelemente sind vorzugsweise fluchtend miteinander angeordnet, so dass der Haltestift als gerader Stift ausgebildet sein kann, der in einer geradlinigen Bewegung eingesetzt werden kann. Zum Verbinden der Umlenkelemente kann es ausreichend sein, an beiden einander zugewandten umfangsseitigen Enden der Umlenkelemente jeweils eine Lasche anzuordnen. In diesem Fall sind die beiden Laschen der beiden Umlenkelemente axial hintereinander angeordnet und mit Stiftaufnahmen zur Aufnahme Haltestiftes versehen.
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Der Kugelgewindetrieb weist bei einer besonderen Weiterbildung zwei umfangsseitig aufeinander folgend angeordnete Umlenkelemente auf, die an zwei Überlappungsabschnitten einander überlappen, wobei an beiden Überlappungsabschnitten jeweils ein Haltestift beide Umlenkelemente miteinander verbindet. Diese beiden Umlenkelemente umschließen gemeinsam das Mutterteil und sind nach Einsetzen der Haltestifte verliersicher und einwandfrei an dem Mutterteil gehalten. Diese beiden Überlappungsabschnitte können an beiden umfangsseitigen Enden der Umlenkelemente ausgebildet sein.
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Die miteinander fluchtend angeordneten Stiftaufnahmen der Umlenkelemente sind vorzugsweise parallel zur Spindelachse angeordnet. Diese Anordnung kann die Montage der Haltestifte erleichtern. Die Stiftachsen der Haltestifte können in einer gemeinsamen Ebene mit der Spindelachse liegen. Diese Anordnung ermöglicht eine symmetrische Anordnung der Umlenkelemente. Beide Umlenkelemente können in diesem Fall das Mutterteil um wenigstens 180 Grad umschließen.
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Die beiden Umlenkelemente können an beiden umfangsseitigen Enden jeweils mit einer die Stiftaufnahme aufweisenden Lasche versehen sein, wobei an einander zugewandten Enden der beiden Umlenkelemente die Lasche des einen Umlenkelementes axial hinter der Lasche des anderen Umlenkelementes angeordnet ist. Diese Laschen fluchten mit den Stiftaufnahmen, so dass der Haltestift auf einfache Weise gerade ausgebildet sein kann.
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Die beide Umlenkelemente können an beiden umfangsseitigen Enden jeweils mit zwei die Stiftaufnahmen aufweisenden Laschen versehen sein, die axial auf Lücke angeordnet sind, wobei an einander zugewandten Enden der beiden Umlenkelemente die Laschen der beiden Umlenkelemente axial hintereinander angeordnet sind, und wobei axial aufeinander folgende Laschen wechselweise dem einen und dem anderen Umlenkelement zugeordnet sind. In diesem Fall greift eine Lasche des einen Umlenkelementes in die Lücke des anderen Umlenkelementes. Der Überlappungsabschnitt ist in diesem Fall durch die Laschen gebildet. Bei dieser Anordnung können die beiden Umlenkelemente baugleich sein und verdreht zueinander zusammengesetzt werden.
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Ein bevorzugter erfindungsgemäßer Kugelgewindetrieb weist in bekannter Weise Kugeln auf, die in mehreren endlosen Kugelkanälen umlaufen, wobei jeder Kugelkanal einen über mehr als eine Windung schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Lastabschnitt aufweist. Ferner weist dieser endlose Kugelkanal einen Umlenkabschnitt auf, der einen Anfang und ein Ende des Lastabschnitts endlos miteinander verbindet, und wobei der Lastabschnitt von schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelrillen der Gewindespindel und der Mutterteils gebildet ist, und wobei der Umlenkabschnitt an dem Umlenkelement ausgebildet ist.
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In bekannter Weise kann eine elektromechanische Lenkung eines Kraftfahrzeuges mit dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb versehen sein. In diesem Fall ist die Gewindespindel integral mit der Zahnstange ausgebildet. Die Spindelmutter kann über einen Servomotor angetrieben sein um eine Auslenkung der Zahnstange entlang ihrer Längsachse elektromotorisch zu unterstützen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt sieben Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb in perspektivischer Darstellung,
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2 die zusammengesetzten Umlenkelemente des Kugelgewindetriebes aus 1 in perspektivischer Darstellung,
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3 das Mutterteil des Kugelgewindetriebes aus 1 in perspektivischer Darstellung,
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4 eines der Umlenkelemente aus 1 in perspektivischer Darstellung,
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5 das Umlenkelement aus 4 in einer Untersicht,
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6 das Umlenkelement aus 4 in einer Draufsicht und
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7 eine Zahnstange mit integrierter Gewindespindel des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb mit einer auf einer (hier nicht abgebildeten) Gewindespindel angeordneten Spindelmutter 1, die ein Mutterteil 2 und an deren Außenumfang angeordnete Umlenkelemente 3 für hier nicht abgebildete Kugeln aufweist. Die beiden umfangsseitig hintereinander angeordneten Umlenkelemente 3 sind mittels Haltestiften 4 miteinander verbunden. Die Haltestifte 4 sind bei diesem Ausführungsbeispiel mit ihren Stiftachsen in einer gemeinsamen Ebene mit der Spindelachse der nicht abgebildeten Gewindespindel angeordnet. Demzufolge sind die Haltestifte 4 parallel zu der Spindelachse angeordnet, so dass das Anbringen der Haltestifte 4 an die Umlenkelemente 3 erleichtert ist.
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Die beiden Umlenkelemente 3 umschließen das Mutterteil 2 um etwa 180 Grad und überlappen einander umfangsseitig an zwei Überlappungsabschnitten 5, die umfangsseitig einander gegenüberliegen. Beide Überlappungsabschnitte 5 sind durch Laschen 6 gebildet, die an beiden Umlenkelementen 3 ausgebildet sind. An beiden umfangsseitigen Enden der beiden Umlenkelemente 3 sind jeweils zwei der Laschen 6 ausgebildet. Beide Überlappungsabschnitte 5 sind jeweils durch vier axial hintereinander angeordnete Laschen 6 gebildet, von denen zwei Laschen 6 an dem einen Umlenkelement 3 und von denen die beiden anderen Laschen 6 an dem anderen Umlenkelement 3 ausgebildet sind.
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Die Laschen 6 der im Ausführungsbeispiel baugleichen Umlenkelemente 3 sind mit Stiftaufnahmen 7 zur Aufnahme der Haltestifte 4 versehen. Diese als Bohrungen 8 ausgebildeten Stiftaufnahmen 7 sind deutlich in 4 abgebildet.
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2 zeigt die beiden miteinander verbundenen Umlenkelemente 3 ohne das Mutterteil. Deutlich ist an dem in der 2 unteren Umlenkelement 3 ein radial nach innen gerichteter Umlenkstutzen 9 für die nicht abgebildeten Kugeln zu erkennen. In bekannter Weise greift dieser Umlenkstutzen 9 in eine Umlenköffnung des Mutterteils ein.
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3 zeigt das Mutterteil 2 mit einigen der Umlenköffnungen 10, in die die Umlenkstutzen 9 der Umlenkelemente 3 eingreifen. Diese Umlenköffnungen 10 reichen bis zum Innenumfang des Mutterteils 2.
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In bekannter Weise laufen die Kugeln in mehreren endlosen Kugelkanälen um, wobei jeder Kugelkanal einen über mehr als eine Windung schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Lastabschnitt sowie einen, einen Anfang und ein Ende des Lastabschnitts endlos verbindenden Umlenkabschnitt aufweist, und wobei der Lastabschnitt von schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelrillen der Gewindespindel und der Mutterteils 2 gebildet ist, und wobei der Umlenkabschnitt an dem Umlenkelement 3 ausgebildet ist.
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3 zeigt ferner die beiden Haltestifte 4, die die beiden Umlenkelemente 3 miteinander verbinden und einwandfrei am Umfang des Mutterteils 2 halten.
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Die 4 bis 6 zeigen deutlich das Umlenkelement 3 mit den hier einstückig angeformten Laschen 6. Deutlich ist zu erkennen, das an beiden umfangsseitigen Enden des Umlenkelementes 3 jeweils zwei Laschen 6 auf Lücke 11 axial hintereinander angeordnet sind. 6 zeigt schematisch eine Draufsicht auf den konvexen Umfang des Umlenkelementes 3. 5 zeigt schematisch eine Untersicht auf den konkaven Innenumfang des Umlenkelementes 6. Die Lage des Umlenkelementes 3 in 5 wird durch Drehen des Umlenkelementes 3 aus seiner Lage in 6 um eine Achse erreicht, die quer zur angedeuteten Spindelachse S und die in der Blattebene gelegen ist.
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Die Laschen 6 sind so angeordnet, dass in der montierten Lage die in 5 abgebildeten unteren Laschen 6 in die Lücken 11 des oberen Umlenkelementes 3 (6) eingreifen, und dass die in 6 abgebildeten oberen Laschen 6 in die Lücken 11 des unteren Umlenkelementes 3 (5) eingreifen.
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7 zeigt eine Zahnstange 12 einer elektromechanischen Lenkung eines Kraftfahrzeuges. Die Zahnstange 12 weist eine Zahnreihe 13 auf, in die ein nicht abgebildetes Lenkritzel eingreift. Diese Zahnstange 12 ist integral mit einer Gewindespindel 14 ausgebildet. Der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb ist für die Verwendung in der elektromechanischen Lenkung ausgelegt. Diese Gewindespindel 14 ist bei dieser Verwendung Teil des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebes, wie er in den 1 bis 6 beschrieben wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spindelmutter
- 2
- Mutterteil
- 3
- Umlenkelement
- 4
- Haltestift
- 5
- Überlappungsabschnitt
- 6
- Lasche
- 7
- Stiftaufnahme
- 8
- Bohrung
- 9
- Umlenkstutzen
- 10
- Umlenköffnung
- 11
- Lücke
- 12
- Zahnstange
- 13
- Zahnreihe
- 14
- Gewindespindel
