DE102022133507A1 - Spindle nut and method for producing a profile sleeve for a ball screw - Google Patents

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Abstract

Eine Spindelmutter (2) eines Kugelgewindetriebs (1) weist eine Außenumlenkung für Wälzkörper auf, welche in einem endlosen Kanal (6) umlaufen, der einen Lastabschnitt (5) sowie einen Rücklaufabschnitt aufweist, wobei der Lastabschnitt (5) an der Innenumfangsfläche eines Mutterkörpers (3) und der Rücklaufabschnitt zwischen der Außenumfangsfläche des Mutterkörpers (3) und einer Innenumfangsfläche einer Hülse (7) ausgebildet ist. Die Spindelmutter (2) umfasst ein rohrförmiges Element (8), welches einen geringeren Außendurchmesser (DR) als die Hülse (7) aufweist und zur Einleitung von Axialkräften in den Mutterkörper (3) ausgebildet ist. Das rohrförmige Element (8) ist einstückig mit der Hülse (7) als starr mit dem Mutterkörper (3) verbundene Profilrohrhülse (10) ausgebildet.

Figure DE102022133507A1_0000
A spindle nut (2) of a ball screw drive (1) has an external deflection for rolling elements which rotate in an endless channel (6) which has a load section (5) and a return section, wherein the load section (5) is formed on the inner circumferential surface of a nut body (3) and the return section is formed between the outer circumferential surface of the nut body (3) and an inner circumferential surface of a sleeve (7). The spindle nut (2) comprises a tubular element (8) which has a smaller outer diameter (DR) than the sleeve (7) and is designed to introduce axial forces into the nut body (3). The tubular element (8) is formed in one piece with the sleeve (7) as a profile tubular sleeve (10) which is rigidly connected to the nut body (3).
Figure DE102022133507A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine für die Verwendung in einem Kugelgewindetrieb vorgesehene Spindelmutter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Profilrohrhülse für einen Kugelgewindetrieb.The invention relates to a spindle nut intended for use in a ball screw drive according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing a profile tube sleeve for a ball screw drive.

Eine gattungsgemäße Spindelmutter eines Kugelgewindetriebs ist beispielsweise aus der DE 10 2012 215 395 A1 bekannt. Die bekannte Spindelmutter weist ein Mutterteil, das heißt einen Mutterkörper, auf, an dessen Innenumfangsfläche eine Kugelrille ausgebildet ist, in welcher Kugeln abrollen, die zwischen einer Gewindespindel und der Spindelmutter des Kugelgewindetriebs angeordnet sind. Im Fall der DE 10 2012 215 395 A1 ist eine Außenumlenkung der Kugeln gegeben, wobei die Kugeln in einem Umlenkelement, welches den Mutterkörper radial umgibt und einen Rücklaufabschnitt darstellt, geführt und von dort aus zurück in den Lastabschnitt, welcher durch die schraubenförmigen Profilierungen der Gewindespindel sowie des Mutterkörpers gebildet ist, geführt werden.A generic spindle nut of a ball screw is, for example, from the EN 10 2012 215 395 A1 The known spindle nut has a nut part, that is, a nut body, on the inner circumferential surface of which a ball groove is formed, in which balls roll, which are arranged between a threaded spindle and the spindle nut of the ball screw drive. In the case of the EN 10 2012 215 395 A1 an external deflection of the balls is provided, whereby the balls are guided in a deflection element which radially surrounds the nut body and represents a return section, and from there are guided back into the load section, which is formed by the helical profiles of the threaded spindle and the nut body.

Das Umlenkelement der Spindelmutter nach der DE 10 2012 215 395 A1 ist in einer Hülse angeordnet, welche stirnseitig in Form eines Radialbords endet. An der Innenumfangsfläche des Radialbords überlappt die Hülse mit einem rohrförmigen Maschinenteil, welches an einer Stirnfläche des Mutterkörpers anschlägt und zur Übertragung von axialen Kräften zwischen dem genannten rohrförmigen Element und dem Mutterkörper geeignet ist. Die Hülse und das rohrförmige Element sind drehfest zueinander angeordnet. Die Vorrichtung nach der DE 10 2012 215 395 A1 ist für Anwendung konzipiert, in denen die Gewindespindel als rotierendes Antriebselement und die Spindelmutter als axial verschiebbares, verdrehgesichertes Abtriebselement fungiert.The deflection element of the spindle nut after the EN 10 2012 215 395 A1 is arranged in a sleeve which ends in the form of a radial rim. On the inner circumferential surface of the radial rim, the sleeve overlaps with a tubular machine part which abuts against a front surface of the nut body and is suitable for transmitting axial forces between the said tubular element and the nut body. The sleeve and the tubular element are arranged in a rotationally fixed manner to one another. The device according to the EN 10 2012 215 395 A1 is designed for applications in which the threaded spindle acts as a rotating drive element and the spindle nut as an axially displaceable, anti-twisting output element.

Eine in der DE 10 2016 120 248 A1 offenbarter Kugelgewindetrieb weist zusätzlich zu einer Spindelmutter und einer Gewindespindel ein Halteelement auf, welches durch eine die Gewindemutter in einem Endbereich außen umgreifende Vorkragung formschlüssig spielfrei mit der Gewindemutter verbunden ist. Zur Herstellung dieser Verbindung weist die Gewindemutter an ihrer Außenumfangsfläche eine umlaufende Nut auf, in welche im Zuge der Bildung der formschlüssigen Verbindung zwischen Gewindemutter und Halteelement Material des Halteelements eingedrückt wird.One in the EN 10 2016 120 248 A1 In addition to a spindle nut and a threaded spindle, the disclosed ball screw drive has a holding element which is connected to the threaded nut in a form-fitting manner without play by a projection which surrounds the threaded nut in an end region on the outside. To produce this connection, the threaded nut has a circumferential groove on its outer peripheral surface into which material of the holding element is pressed during the formation of the form-fitting connection between the threaded nut and the holding element.

Ein Kugelgewindetrieb, welcher unter anderem für die Verwendung in einem Bremsaktor oder einem Fahrwerksaktor eines Kraftfahrzeugs geeignet ist, ist in der DE 10 2017 111 220 A1 beschrieben. In diesem Fall ist eine Einzelumlenkung der Wälzkörper, das heißt Kugeln, vorgesehen.A ball screw drive, which is suitable for use in a brake actuator or a chassis actuator of a motor vehicle, is described in the EN 10 2017 111 220 A1 described. In this case, individual deflection of the rolling elements, i.e. balls, is provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelgewindetrieb, welcher zur Verwendung in einem elektromechanischen Aktor geeignet ist, gegenüber dem Stand der Technik insbesondere unter fertigungstechnischen Aspekten weiterzuentwickeln.The invention is based on the object of further developing a ball screw drive which is suitable for use in an electromechanical actuator, compared to the prior art, in particular under production engineering aspects.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine eine Komponente eines Kugelgewindetriebs darstellende Spindelmutter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein nach Anspruch 9 gestaltetes Verfahren zur Herstellung einer Profilrohrhülse für einen Kugelgewindetrieb, wobei die Profilrohrhülse der Spindelmutter des Kugelgewindetriebs zuzurechnen ist. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtungen, das heißt den Kugelgewindetrieb und dessen Spindelmutter, sowie umgekehrt.This object is achieved according to the invention by a spindle nut representing a component of a ball screw drive with the features of claim 1. The object is also achieved by a method designed according to claim 9 for producing a profile tube sleeve for a ball screw drive, wherein the profile tube sleeve is assigned to the spindle nut of the ball screw drive. The embodiments and advantages of the invention explained below in connection with the manufacturing method also apply mutatis mutandis to the devices, i.e. the ball screw drive and its spindle nut, and vice versa.

Die Spindelmutter ist zur Verwendung in einem Kugelgewindetrieb mit einer Außenumlenkung der Wälzkörper, das heißt Kugeln, vorgesehen, Die Kugeln laufen hierbei in einem endlosen Kanal um, welcher einen Lastabschnitt sowie einen Rücklaufabschnitt umfasst, wobei der Lastabschnitt an der Innenumfangsfläche eines Mutterkörpers der Spindelmutter und der Rücklaufabschnitt zwischen der Außenumfangsfläche des Mutterkörpers und einer Innenumfangsfläche einer Hülse ausgebildet ist. The spindle nut is intended for use in a ball screw drive with an external deflection of the rolling elements, i.e. balls. The balls rotate in an endless channel which comprises a load section and a return section, wherein the load section is formed on the inner peripheral surface of a nut body of the spindle nut and the return section is formed between the outer peripheral surface of the nut body and an inner peripheral surface of a sleeve.

Weiterhin weist die Spindelmutter ein rohrförmiges, insbesondere profiliertes, Element auf, welches einen geringeren Außendurchmesser als die Hülse hat und zur Einleitung von Axialkräften in den Mutterkörper ausgebildet ist. Ebenso ist die Übertragung von Momenten zwischen dem genannten rohrförmigen Element und dem Mutterkörper vorgesehen. In jedem Fall ist das rohrförmige Element anmeldungsgemäß starr mit dem Mutterkörper verbunden und als einstückig mit der Hülse ausgebildete Profilrohrhülse gestaltet.Furthermore, the spindle nut has a tubular, in particular profiled, element which has a smaller outer diameter than the sleeve and is designed to introduce axial forces into the nut body. The transmission of moments between the said tubular element and the nut body is also provided. In any case, the tubular element is rigidly connected to the nut body according to the application and is designed as a profile tubular sleeve formed in one piece with the sleeve.

Der als profiliertes rohrförmiges Element gestaltete Abschnitt der Profilrohrhülse wird kurz auch als Profilrohr bezeichnet und ist zur mechanischen Kopplung zwischen dem Mutterkörper und einem Element einer Umgebungskonstruktion geeignet. Dies gilt sowohl in Fällen, in denen die Spindelmutter als linear bewegliches, nicht drehbares Abtriebselement des Kugelgewindetriebs ausgebildet ist, als auch in Fällen, in denen die Spindelmutter samt Profilrohrhülse als Antriebselement des Kugelgewindetriebs rotiert. Im letztgenannten Fall ist die Profilierung der Profilrohrhülse insbesondere nutzbar, um eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung mit einem beispielsweise elektrisch angetriebenen Rotationselement herzustellen, welche Antriebsleistung in den Kugelgewindetrieb einspeist. Ebenso wie die Hülse ist das einstückig an diese anschließende Profilrohr konzentrisch zur Mittelachse der Gewindespindel und damit des gesamten Kugelgewindetriebs angeordnet.The section of the profile tube sleeve designed as a profiled tubular element is also referred to as a profile tube for short and is suitable for mechanical coupling between the nut body and an element of a surrounding structure. This applies both in cases in which the spindle nut is designed as a linearly movable, non-rotatable output element of the ball screw drive, and in cases in which the spindle nut together with the profile tube sleeve rotates as a drive element of the ball screw drive. In the latter case, the profiling of the profile tube sleeve is particularly useful bar in order to create a circumferentially positive connection with, for example, an electrically driven rotary element, which feeds drive power into the ball screw. Just like the sleeve, the profile tube that is integrally connected to it is arranged concentrically to the center axis of the threaded spindle and thus of the entire ball screw.

Gemäß einer insbesondere unter Fertigungsgesichtspunkten vorteilhaften Ausgestaltung sind mehrere fensterförmige Aussparungen in einem ringscheibenförmigen, als Anschlag für den Mutterkörper fungierenden, die Hülse mit dem rohrförmigen Element verbindenden Boden der Profilrohrhülse ausgebildet. Diese Aussparungen können sich in mindestens einen der beiden jeweils eine zylindrische Grundform aufweisende Abschnitte „rohrförmiges Element“ und „Hülse“ der Profilrohrhülse hinein erstrecken. Insbesondere enden die Aussparungen jeweils an einer im rohrförmigen Element ausgebildeten, in dessen Längsrichtung verlaufenden Nut, das heißt Längsnut. Die Längsnuten sind insbesondere als Konturen einer Verdrehsicherung nutzbar. According to a design that is particularly advantageous from a manufacturing point of view, several window-shaped recesses are formed in a ring-disk-shaped base of the profile tube sleeve that acts as a stop for the nut body and connects the sleeve to the tubular element. These recesses can extend into at least one of the two sections of the profile tube sleeve, "tubular element" and "sleeve", each of which has a cylindrical basic shape. In particular, the recesses each end at a groove formed in the tubular element and running in its longitudinal direction, i.e. a longitudinal groove. The longitudinal grooves can be used in particular as contours of an anti-twist device.

Weiterhin kann die Profilrohrhülse an mindestens einer ihrer Stirnseiten einseitig offene Aussparungen aufweisen, welche als Rücknehmungen in Axialrichtung der Profilrohrhülse zu verstehen sind. Dies bedeutet, dass eine an die betreffende Stirnseite angelegte, zur Mittelachse der Spindelmutter normale Ebene im Bereich der Aussparungen vom Material der Profilrohrhülse abgehoben ist.Furthermore, the profile tube sleeve can have recesses that are open on one side on at least one of its end faces, which are to be understood as recesses in the axial direction of the profile tube sleeve. This means that a plane applied to the end face in question and normal to the center axis of the spindle nut is raised from the material of the profile tube sleeve in the area of the recesses.

Sowohl die stirnseitigen Aussparungen als auch die bereits erwähnten fensterartigen Aussparungen in einem mittleren Bereich der Profilrohrhülse stellen bei der umformtechnischen Fertigung der Profilrohrhülse Freiräume bereit, in die eventuelles überschüssiges Material verdrängt werden kann, ohne die funktionsrelevanten Konturen der Profilrohrhülse zu beeinträchtigen. Die stirnseitigen Aussparungen können insbesondere in Bereichen ausgebildet sein, in denen die Querschnittsform der Profilrohrhülse von einer Kreisform abweicht. Eine solche Abweichung von einem kreisförmigen Querschnitt ist im Bereich der Längsnuten gegeben. Ebenso gilt dies für stirnseitige Verprägungen, mit welchen eine formschlüssige Verbindung zwischen der Hülse und dem Mutterkörper hergestellt ist. Somit können auf beiden Stirnseiten der Profilrohrhülse Konturabschnitte existieren, welche sowohl in Axialrichtung als auch in Radialrichtung eine Abweichung von der im Übrigen gegebenen Kreisringform der entsprechenden stirnseitigen Kontur bedeuten.Both the front-side recesses and the window-like recesses already mentioned in a central area of the profile tube sleeve provide free spaces during the forming production of the profile tube sleeve, into which any excess material can be displaced without affecting the functionally relevant contours of the profile tube sleeve. The front-side recesses can be formed in particular in areas in which the cross-sectional shape of the profile tube sleeve deviates from a circular shape. Such a deviation from a circular cross-section occurs in the area of the longitudinal grooves. This also applies to front-side embossings, with which a positive connection is established between the sleeve and the nut body. Contour sections can therefore exist on both front sides of the profile tube sleeve, which represent a deviation from the otherwise given circular ring shape of the corresponding front-side contour in both the axial direction and the radial direction.

Ein präzises, dauerhaft stabiles Verpressen zwischen dem Mutterkörper und der Profilrohrhülse wird durch eine Durchmesserstufung der Hülse erleichtert, wobei sich die Hülse von deren Stirnseite in Richtung zum Profilrohr verjüngt. Insbesondere kann die Hülse an ihrem Innendurchmesser mehrfach gestuft sein. Der Pressverband hat neben seiner mechanischen insbesondere eine abdichtende Funktion. Zudem stellt der Pressverband während der Montage eine Erleichterung des Handlings dar. Nicht zuletzt begünstigt der Pressverband eine automatische Funktionsprüfung sowie eine prozesssichere Endmontage.Precise, permanently stable pressing between the nut body and the profile tube sleeve is facilitated by a diameter gradation of the sleeve, whereby the sleeve tapers from its front side towards the profile tube. In particular, the sleeve can be stepped several times on its inner diameter. In addition to its mechanical function, the press fit has a sealing function. In addition, the press fit makes handling easier during assembly. Last but not least, the press fit facilitates automatic functional testing and process-reliable final assembly.

Axial zwischen zwei ringförmigen Stufen kann innerhalb der fertig montierten Spindelmutter mindestens ein Hohlraum gebildet sein, welcher beispielsweise der Aufnahme eines Kugelumlenkungselementes oder eines Dämpfers dient. Die Kugeln können während ihrer Rückführung zum Lastkanal unmittelbar zwischen dem Mutterkörper und der Hülse oder mit Hilfe weiterer Funktionselemente geführt sein.At least one cavity can be formed axially between two ring-shaped steps within the fully assembled spindle nut, which serves, for example, to accommodate a ball deflection element or a damper. During their return to the load channel, the balls can be guided directly between the nut body and the sleeve or with the help of other functional elements.

Eine mögliche Weiterbildung der Profilrohrhülse sieht vor, dass in deren Hülse mehrere formschlüssig mit dem Mutterkörper zusammenwirkende, von der Stirnseite der Hülse beabstandete, insbesondere bis zum Übergang zum profilierten rohrförmigen Element reichende, Sicken ausgebildet sind. Damit sind Formschlusskonturen bereitgestellt, welche auf materialsparende, fertigungsfreundliche Weise eine besonders hohe Drehmomentübertragung oder Übertragung abstützender Momente zwischen dem Mutterkörper und der Profilrohrhülse ermöglichen.A possible further development of the profile tube sleeve provides that several beads are formed in the sleeve which interact with the nut body in a form-fitting manner, are spaced from the front side of the sleeve, in particular extending to the transition to the profiled tubular element. This provides form-fitting contours which enable a particularly high torque transmission or transmission of supporting moments between the nut body and the profile tube sleeve in a material-saving, production-friendly manner.

Als Werkstoffe zur Fertigung der Profilrohrhülse sind unter anderem Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von maximal 0,35 Gew.-% Kohlenstoff, zum Beispiel 16MnCr5, DC03 (Werkstoffnummer 1.0347) oder DC04 (Werkstoffnummer 1.0338) geeignet. Auch hochlegierte Stähle mit einem hohen Chromgehalt, beispielsweise X2CrNi19-11, die neben einer guten Umformbarkeit einen Korrosionsschutz bieten, sind zur Herstellung der Profilrohrhülse verwendbar.Suitable materials for manufacturing the profile tube sleeve include steels with a carbon content of a maximum of 0.35% by weight carbon, for example 16MnCr5, DC03 (material number 1.0347) or DC04 (material number 1.0338). High-alloy steels with a high chromium content, for example X2CrNi19-11, which offer corrosion protection in addition to good formability, can also be used to manufacture the profile tube sleeve.

Die genannten Werkstoffe sowie weitere, nicht genannte Werkstoffe, insbesondere Stähle, eignen sich zur Herstellung der Profilrohrhülse in folgenden Schritten:

  • - Bereitstellung eines ringscheibenförmigen Rondenzuschnitts,
  • - Formung eines rohrförmigen Zwischenproduktes aus dem Rondenzuschnitt durch Tiefziehen,
  • - Erzeugen von Aussparungen in dem rohrförmigen Zwischenprodukt durch Stanzen,
  • - Formung von sich über einen Teil der Länge des rohrförmigen Zwischenproduktes erstreckenden Nuten durch Prägen,
  • - Abschließendes Kalibrieren des rohrförmigen Zwischenproduktes und damit Fertigstellung der Form der Profilrohrhülse.
The materials mentioned as well as other materials not mentioned, in particular steels, are suitable for the production of the profile tube sleeve in the following steps:
  • - Provision of a ring-shaped blank,
  • - Forming a tubular intermediate product from the blank by deep drawing,
  • - Creating recesses in the tubular intermediate product by punching,
  • - forming grooves extending over part of the length of the tubular intermediate product by embossing,
  • - Final calibration of the tubular intermediate product and thus completion of the shape of the profile tube sleeve.

Optional schließ sich eine spanabhebende Bearbeitung, beispielsweise in Form von Doppelhöhenschleifen oder Drehen, an den Stirnseiten der Profilrohrhülse an.Optionally, machining, for example in the form of double-height grinding or turning, can be carried out on the end faces of the profile tube sleeve.

Typische Wandstärken der Profilrohrhülse liegen im Bereich von 0,1 mm bis 3 mm, wobei nicht notwendigerweise eine einheitliche Wandstärke gegeben ist. Insbesondere kann die Wandstärke im Bereich der Hülse geringer als im Bereich des Profilrohrs sein. Als typischer Bauteildurchmesser ist der Bereich von 10 mm bis 60 mm, als typische Gesamtlänge der Profilrohrhülse der Bereich von 10 mm bis 200 mm zu nennen.Typical wall thicknesses of the profile tube sleeve are in the range of 0.1 mm to 3 mm, although there is not necessarily a uniform wall thickness. In particular, the wall thickness in the area of the sleeve can be less than in the area of the profile tube. The typical component diameter is in the range of 10 mm to 60 mm, and the typical total length of the profile tube sleeve is in the range of 10 mm to 200 mm.

Die den Mutterkörper sowie die Profilrohrhülse als Multifunktionselement aufweisende Spindelmutter ist insbesondere als Element eines elektromechanischen Aktors zur Bremsbetätigung in einem Kraftfahrzeug verwendbar. Hierbei kann das Profilrohr Axialkräfte auf einen Kolben eines hydraulischen Systems übertragen. Auch eine direkte elektromechanische Bremsbetätigung durch Verschieben der Profilrohrhülse ohne Zwischenschaltung hydraulischer Komponenten kommt in Betracht.The spindle nut, which has the nut body and the profile tube sleeve as a multifunctional element, can be used in particular as an element of an electromechanical actuator for brake actuation in a motor vehicle. The profile tube can transfer axial forces to a piston of a hydraulic system. Direct electromechanical brake actuation by moving the profile tube sleeve without the need for intermediary hydraulic components is also possible.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

  • 1 eine Spindelmutter eines Kugelgewindetriebs in perspektivischer Ansicht,
  • 2 und 3 eine Profilrohrhülse der Spindelmutter nach 1 in teilfertigem Zustand, jeweils in perspektivischer Ansicht,
  • 4 die Profilrohrhülse in Seitenansicht,
  • 5 die Profilrohrhülse in stirnseitiger Ansicht,
  • 6 und 7 Details der Profilrohrhülse in perspektivischen Ansichten,
  • 8 die Profilrohrhülse in einer Schnittdarstellung,
  • 9 die Spindelmutter einschließlich der Profilrohrhülse in einer Schnittdarstellung,
  • 10 eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 9 abgewandelte Ausführungsform einer Profilrohrhülse in Seitenansicht,
  • 11 einen Abschnitt der Profilrohrhülse nach 10 in perspektivischer Ansicht.
Several embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. In the drawing:
  • 1 a spindle nut of a ball screw in perspective view,
  • 2 and 3 a profile tube sleeve of the spindle nut according to 1 in partially finished state, each in perspective view,
  • 4 the profile tube sleeve in side view,
  • 5 the profile tube sleeve in front view,
  • 6 and 7 Details of the profile tube sleeve in perspective views,
  • 8th the profile tube sleeve in a sectional view,
  • 9 the spindle nut including the profile tube sleeve in a sectional view,
  • 10 a compared to the embodiment according to the 1 to 9 modified embodiment of a profile tube sleeve in side view,
  • 11 a section of the profile tube sleeve 10 in perspective view.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämtliche Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.The following explanations refer to all embodiments, unless otherwise stated. Parts that correspond to one another or have essentially the same effect are identified with the same reference symbols in all figures.

Ein in den Figuren nicht vollständig dargestellter Kugelgewindetrieb 1 ist in an sich bekannter Weise zur Umsetzung einer Rotation in eine lineare Bewegung vorgesehen und umfasst eine Spindelmutter 2, welche eine nicht dargestellte Gewindespindel umgibt. Der Kugelgewindetrieb 1 nach den Ausführungsbeispielen ist insbesondere zur Verwendung in einem elektromechanischen Aktor zur Bremsbetätigung in einem Kraftfahrzeug geeignet, wobei die Gewindespindel als antreibendes, rotierendes Element fungiert. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Kugelgewindetriebs 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.A ball screw drive 1, not fully shown in the figures, is provided in a manner known per se for converting a rotation into a linear movement and comprises a spindle nut 2 which surrounds a threaded spindle (not shown). The ball screw drive 1 according to the exemplary embodiments is particularly suitable for use in an electromechanical actuator for actuating brakes in a motor vehicle, with the threaded spindle acting as a driving, rotating element. With regard to the basic function of the ball screw drive 1, reference is made to the prior art cited at the beginning.

Die Spindelmutter 2 weist einen metallischen Mutterkörper 3 auf, an dessen Innenumfangsfläche eine Kugelrille 4 ausgebildet ist. In der Kugelrille 4 abrollende, zugleich die zugehörige Gewindespindel kontaktierende Wälzkörper, nämlich Kugeln, befinden sich in einem Lastabschnitt 5 eines endlosen Kanals 6. Der Kanal 6 umfasst in an sich bekannter Weise einen Rücklaufabschnitt, sodass eine Außenumlenkung der Kugeln gegeben ist.The spindle nut 2 has a metallic nut body 3, on the inner circumferential surface of which a ball groove 4 is formed. Rolling elements, namely balls, rolling in the ball groove 4 and at the same time contacting the associated threaded spindle are located in a load section 5 of an endless channel 6. The channel 6 comprises a return section in a manner known per se, so that an external deflection of the balls is provided.

Der Mutterkörper 3 ist umgeben von einer Hülse 7 aus Stahlblech, welche einen Außendurchmesser DH aufweist. An die Hülse 7 schließt sich in Axialrichtung der Spindelmutter 2 nahtlos ein rohrförmiges Element 8 an, wobei die Hülse 7 über einen Boden 9 mit dem rohrförmigen Element 8 einstückig zu einer Profilrohrhülse 10 verbunden ist. Der mit DR bezeichnete Außendurchmesser des rohrförmigen Elementes 8 ist geringer als der Außendurchmesser DH der Hülse 7. Die mit LH bezeichnete Länge der Hülse 7, welche im Wesentlichen der in Axialrichtung des Kugelgewindetriebs 1 zu messenden Länge des Mutterkörpers 3 entspricht, beträgt in den vorliegenden Fällen weniger als die Hälfte der mit LR bezeichneten Länge des rohrförmigen Elementes 8. Auch Ausführungsformen mit anderen Längenrelationen sind möglich. Insbesondere können die Längen LH, LR annähernd oder absolut gleich sein.The nut body 3 is surrounded by a sleeve 7 made of sheet steel, which has an outer diameter DH. A tubular element 8 adjoins the sleeve 7 seamlessly in the axial direction of the spindle nut 2, the sleeve 7 being connected to the tubular element 8 in one piece via a base 9 to form a profile tubular sleeve 10. The outer diameter of the tubular element 8, designated DR, is smaller than the outer diameter DH of the sleeve 7. The length of the sleeve 7, designated LH, which essentially corresponds to the length of the nut body 3 measured in the axial direction of the ball screw 1, is in the present case less than half the length of the tubular element 8, designated LR. Embodiments with other length relationships are also possible. In particular, the lengths LH, LR can be approximately or absolutely equal.

Das rohrförmige Element 8 ist als Profilrohr ausgebildet, welches zwei einander diametral gegenüber liegende, sich nahezu über seine gesamte Länge LR erstreckende Nuten 11 aufweist. Eine hiervon abweichende Anzahl und Positionierung der Nuten 11 kommt ebenfalls in Betracht. Die Nuten 11 sind insbesondere zur Verdrehsicherung der gesamten Profilrohrhülse in einer nicht dargestellten Umgebungskonstruktion nutzbar. Eine durch die Nuten 11 gebildete Innenprofilierung 12 kann zudem zur Führung von weiteren Bauteilen, zum Beispiel Kolben, genutzt werden.The tubular element 8 is designed as a profile tube which has two diametrically opposed grooves 11 extending over almost its entire length LR. A different number and positioning of the grooves 11 is also possible. The grooves 11 can be used in particular to prevent the entire profile tube sleeve from twisting in an adjacent structure (not shown). An internal profile 12 formed by the grooves 11 can also be used to guide other components, for example pistons.

Die einteilige Profilrohrhülse 10 wird umformtechnisch, ausgehend von einem aus Blech ausgestanzten Rondenzuschnitt, hergestellt. Eine hohe geometrische Präzision der Profilrohrhülse 10 wird begünstigt durch auf den Umformprozess abgestimmte Aussparungen 13, 14, 15 an verschiedenen Stellen der Profilrohrhülse 10. Hierbei befinden sich Aussparungen 13 an einer ersten, mutterseitigen Stirnseite 16 der Profilrohrhülse 10, fensterförmige Aussparungen 14 am Übergang zwischen der Hülse 7 und dem rohrförmigen Element 8, das heißt im Boden 9, sowie Aussparungen 15 an der zweiten Stirnseite 17 der Profilrohrhülse 10. Die letztgenannten Aussparungen 15 sind am Ende einer jeden Nut 11 des Profilrohrs 8 ausgebildet. Die an der gegenüberliegenden Stirnseite 16 angeordneten Aussparungen 13 können ohne Änderung der Funktionalität entfallen.The one-piece profile tube sleeve 10 is manufactured by forming technology, starting from a blank punched out of sheet metal. A high geometric precision of the profile tube sleeve 10 is promoted by recesses 13, 14, 15 at various points on the profile tube sleeve 10 that are tailored to the forming process. There are recesses 13 on a first, nut-side end face 16 of the profile tube sleeve 10, window-shaped recesses 14 at the transition between the sleeve 7 and the tubular element 8, i.e. in the base 9, and recesses 15 on the second end face 17 of the profile tube sleeve 10. The latter recesses 15 are formed at the end of each groove 11 of the profile tube 8. The recesses 13 arranged on the opposite end face 16 can be omitted without changing the functionality.

Der Mutterkörper 3 ist per Presssitz in der Profilrohrhülse 10 fixiert. Zu diesem Zweck befinden sich an der Innenumfangsfläche der Hülse 7 mehrere ringförmig umlaufende Stufen 18, 19. Angrenzend an die mutterseitige Stirnseite 16 existieren bei der fertiggestellten Spindelmutter 2 mehrere Verprägungen 20, wobei hier Material der Hülse 7 in Ausnehmungen 21 des Mutterkörpers 3 eingedrückt ist. Zwischen den beiden ringförmigen Stufen 18, 19 existiert ein Hohlraum 22 zwischen der Außenumfangsfläche des Mutterkörpers 3 und der Innenumfangsfläche der Hülse 7. Dieser Hohlraum 22 ist insbesondere zur Aufnahme von Elementen der Kugelumlenkung nutzbar.The nut body 3 is fixed in the profile tube sleeve 10 by means of a press fit. For this purpose, there are several ring-shaped, circumferential steps 18, 19 on the inner circumferential surface of the sleeve 7. Adjacent to the nut-side end face 16, there are several embossments 20 on the finished spindle nut 2, with material from the sleeve 7 being pressed into recesses 21 in the nut body 3. Between the two ring-shaped steps 18, 19, there is a cavity 22 between the outer circumferential surface of the nut body 3 and the inner circumferential surface of the sleeve 7. This cavity 22 can be used in particular to accommodate elements of the ball deflection.

Die abgewandelte Ausführungsform nach den 10 und 11 zeichnet sich dadurch aus, dass in der Hülse 7 mehrere in Axialrichtung verlaufende Sicken 23 innerhalb der Hülse 7, angrenzend an den Boden 9, ausgebildet sind. Durch diese Sicken 23 ist ein in Umfangsrichtung wirkender Formschluss zwischen der Profilrohrhülse 10 und dem Mutterkörper 3 gegeben, wobei auch in diesem Fall Material, das heißt Blech, der Profilrohrhülse 10 in Ausnehmungen des Mutterkörpers 3 eingedrückt ist. Im Übrigen stimmt der Aufbau der Profilrohrhülse 10 nach den 10 und 11 mit dem Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 9 überein.The modified embodiment according to the 10 and 11 is characterized in that in the sleeve 7, several beads 23 running in the axial direction are formed within the sleeve 7, adjacent to the base 9. These beads 23 provide a circumferentially acting positive connection between the profile tube sleeve 10 and the nut body 3, whereby in this case too, material, i.e. sheet metal, of the profile tube sleeve 10 is pressed into recesses in the nut body 3. In addition, the structure of the profile tube sleeve 10 corresponds to the 10 and 11 with the embodiment according to the 1 to 9 agree.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
KugelgewindetriebBall screw drive
22
SpindelmutterSpindle nut
33
MutterkörperMother body
44
KugelrilleBall groove
55
LastabschnittLoad section
66
Kanalchannel
77
HülseSleeve
88th
rohrförmiges Element, Profilrohrtubular element, profile tube
99
BodenFloor
1010
ProfilrohrhülseProfile tube sleeve
1111
NutGroove
1212
InnenprofilierungInternal profiling
1313
Aussparung, stirnseitig, MutterseiteRecess, front side, nut side
1414
Aussparung, fensterförmigrecess, window-shaped
1515
Aussparung, zweite StirnseiteRecess, second front side
1616
Stirnseite, mutterseitigFront side, nut side
1717
zweite Stirnseitesecond front side
1818
ringförmig umlaufende Stufering-shaped circumferential step
1919
ringförmig umlaufende Stufering-shaped circumferential step
2020
VerprägungEmbossing
2121
AusnehmungRecess
2222
Hohlraumcavity
2323
Sicke Bead
DHDH
Außendurchmesser der Hülse 7Outer diameter of sleeve 7
DRDR
Außendurchmesser des rohrförmigen Elements 8Outer diameter of tubular element 8
LHLH
Länge der Hülse 7Length of sleeve 7
LRLR
Länge des rohrförmigen Elements 8Length of tubular element 8

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012215395 A1 [0002, 0003]DE 102012215395 A1 [0002, 0003]
  • DE 102016120248 A1 [0004]DE 102016120248 A1 [0004]
  • DE 102017111220 A1 [0005]DE 102017111220 A1 [0005]

Claims (9)

Spindelmutter (2) eines Kugelgewindetriebs (1), mit einer Außenumlenkung für Wälzkörper, welche in einem endlosen Kanal (6) umlaufen, welcher einen Lastabschnitt (5) sowie einen Rücklaufabschnitt aufweist, wobei der Lastabschnitt (5) an der Innenumfangsfläche eines Mutterkörpers (3) und der Rücklaufabschnitt zwischen der Außenumfangsfläche des Mutterkörpers (3) und einer Innenumfangsfläche einer Hülse (7) ausgebildet ist, sowie mit einem rohrförmigen Element (8), welches einen geringeren Außendurchmesser (DR) als die Hülse (7) aufweist und zur Einleitung von Axialkräften in den Mutterkörper (3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Element (8) einstückig mit der Hülse (7) als starr mit dem Mutterkörper (3) verbundene Profilrohrhülse (10) ausgebildet ist.Spindle nut (2) of a ball screw drive (1), with an external deflection for rolling elements which rotate in an endless channel (6) which has a load section (5) and a return section, wherein the load section (5) is formed on the inner circumferential surface of a nut body (3) and the return section is formed between the outer circumferential surface of the nut body (3) and an inner circumferential surface of a sleeve (7), and with a tubular element (8) which has a smaller outer diameter (DR) than the sleeve (7) and is designed to introduce axial forces into the nut body (3), characterized in that the tubular element (8) is formed integrally with the sleeve (7) as a profile tubular sleeve (10) which is rigidly connected to the nut body (3). Spindelmutter (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Aussparungen (14) in einem ringscheibenförmigen, als Anschlag für den Mutterkörper (3) fungierenden, die Hülse (7) mit dem rohrförmigen Element (8) verbindenden Boden (9) der Profilrohrhülse (10) ausgebildet sind.Spindle nut (2) after Claim 1 , characterized in that a plurality of recesses (14) are formed in an annular disk-shaped base (9) of the profile tube sleeve (10), which acts as a stop for the nut body (3) and connects the sleeve (7) to the tubular element (8). Spindelmutter (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aussparungen (14) in mindestens einen der Abschnitte (7, 8) rohrförmiges Element (8) und Hülse (7) der Profilrohrhülse (10) hinein erstrecken.Spindle nut (2) after Claim 2 , characterized in that the recesses (14) extend into at least one of the sections (7, 8) of the tubular element (8) and sleeve (7) of the profile tube sleeve (10). Spindelmutter (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (14) jeweils an einer im rohrförmigen Element (8) ausgebildeten, in dessen Längsrichtung verlaufenden Nut (11) enden.Spindle nut (2) after Claim 1 or 2 , characterized in that the recesses (14) each end at a groove (11) formed in the tubular element (8) and running in its longitudinal direction. Spindelmutter (2) nach einem der Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilrohrhülse (10) an mindestens einer ihrer Stirnseiten (16, 17) Aussparungen (13, 15), das heißt Rücknehmungen in Axialrichtung der Profilrohrhülse (10), aufweist, wobei die Aussparungen (13, 15) jeweils in Bereichen ausgebildet sind, in denen die Querschnittsform der Profilrohrhülse (10) von einer Kreisform abweicht.Spindle nut (2) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the profile tube sleeve (10) has recesses (13, 15) on at least one of its end faces (16, 17), that is to say recesses in the axial direction of the profile tube sleeve (10), wherein the recesses (13, 15) are each formed in regions in which the cross-sectional shape of the profile tube sleeve (10) deviates from a circular shape. Spindelmutter (2) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitigen Ausnehmungen (15) im rohrförmigen Element (8) jeweils an dem der Hülse (7) abgewandten Ende einer jeden Nut (11) ausgebildet sind.Spindle nut (2) after Claim 4 and 5 , characterized in that the front-side recesses (15) in the tubular element (8) are each formed at the end of each groove (11) facing away from the sleeve (7). Spindelmutter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (7) an ihrem Innendurchmesser mehrfach gestuft ist.Spindle nut (2) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the sleeve (7) is stepped several times on its inner diameter. Spindelmutter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hülse (7) mehrere formschlüssig mit dem Mutterkörper (3) zusammenwirkende, von der Stirnseite (16) der Hülse (7) beabstandete, insbesondere bis zum Übergang zum profilierten rohrförmigen Element (8) reichende, Sicken (23) ausgebildet sind.Spindle nut (2) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that a plurality of beads (23) are formed in the sleeve (7) which interact in a form-fitting manner with the nut body (3), are spaced from the end face (16) of the sleeve (7), and in particular extend as far as the transition to the profiled tubular element (8). Verfahren zur Herstellung einer Profilrohrhülse (10) für einen Kugelgewindetrieb (1), mit folgenden Schritten: - Bereitstellung eines ringscheibenförmigen Rondenzuschnitts, - Formung eines rohrförmigen Zwischenproduktes aus dem Rondenzuschnitt durch Tiefziehen, - Erzeugen von Aussparungen (13, 14, 15) in dem rohrförmigen Zwischenprodukt durch Stanzen, - Formung von sich über einen Teil der Länge des rohrförmigen Zwischenproduktes erstreckenden Nuten (11) durch Prägen, - Abschließendes Kalibrieren des rohrförmigen Zwischenproduktes und damit Fertigstellung der Form der Profilrohrhülse (10).Method for producing a profile tube sleeve (10) for a ball screw drive (1), with the following steps: - Providing a ring-disk-shaped blank, - Forming a tubular intermediate product from the blank by deep drawing, - Creating recesses (13, 14, 15) in the tubular intermediate product by punching, - Forming grooves (11) extending over part of the length of the tubular intermediate product by embossing, - Final calibration of the tubular intermediate product and thus completion of the shape of the profile tube sleeve (10).
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