DE102005006697B4

DE102005006697B4 - Ball screw nut with internal ball return

Info

Publication number: DE102005006697B4
Application number: DE102005006697.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Niehues; Andre Huk; Sven Borgwardt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: DE102005006697A1

Abstract

Kugelgewindemutter mit interner Kugelrückführung, umfassend eine metallische Gewindehülse (2) und mindestens eine Kugelumlenkung (4) zur Verbindung von zwei Gewindeabschnitten der Gewindehülse (2), wobei die aus Kunststoff gefertigte Kugelumlenkung (4) an die metallische Gewindehülse (2) angeschweißt oder mit dieser verklebt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelumlenkung (4) zweischalig ausgebildet ist, wobei die Trennung (9) der beiden Schalen (6, 7) der Kugelumlenkung (4) zumindest teilweise entlang der zugehörigen Kugellaufbahn (8) verläuft, und die beiden Schalen (6, 7) der Kugelumlenkung (4) im Einbauzustand miteinander verschweißt sind.Ball screw nut with internal ball return, comprising a metallic threaded sleeve (2) and at least one ball deflection (4) for connecting two threaded portions of the threaded sleeve (2), wherein the made of plastic ball deflection (4) welded to the metallic threaded sleeve (2) or with this is glued, characterized in that the ball deflection (4) is double-shell, wherein the separation (9) of the two shells (6, 7) of the ball guide (4) at least partially along the associated ball track (8), and the two shells (6, 7) of the ball guide (4) are welded together in the installed state.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kugelgewindemutter mit interner Kugelrückführung gemäß dem Oberbegriff von Patentanpruch 1.The invention relates to a ball screw nut with internal ball return according to the preamble of patent claim 1.

Kugelgewindemuttern mit interner Kugelrückführung werden beispielsweise in Lenkungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt.Ball screw nuts with internal ball return are used for example in steering systems of motor vehicles.

Über die Kugelumlenkung wird in der Kugelgewindemutter der Kugelumlauf gewährleistet. Die Kugeln gelangen dabei in den nächsten oder aber in einen weiteren Gewindegang. Im oben genannten Einsatzfall einer Fahrzeuglenkung erreichen die Kugeln hierbei eine maximale Geschwindigkeit in der Größenordnung von etwa 0,85 Metern pro Sekunde. Während im mittleren Bereich der Umlenkung ausschließlich Fliehkräfte an den Kugeln auftreten, sind diese am Einlauf in die Kugelnlaufbahn, bedingt durch den Übergang aus einem belasteten Zustand in einem unbelasteten Zustand, auch Stößen ausgesetzt. Hierbei kommt es mitunter zu einer akustisch wahrnehmbaren Interaktion mit der Kugellaufbahn.By means of the ball deflection, the ball screw is ensured in the ball screw nut. The balls enter the next or another thread. In the case of a vehicle steering system mentioned above, the balls hereby reach a maximum speed of the order of about 0.85 meters per second. While only centrifugal forces on the balls occur in the central region of the deflection, these are exposed to the inlet to the ball track, due to the transition from a loaded state in an unloaded state, and shocks. This sometimes leads to an acoustically perceptible interaction with the ball track.

Eine Kugelgewindermutter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus US 3,234,810 A bekannt. Dort wird einen Kugelrückführung aus Kunststoff vorgeschlagen, welche radial offen ist, so dass die Kuglen über einen Teil der Rückführungsbahn entlang eines metallischen Innenwandabschnitts der Kugelgewindemutter geführt werden.A ball screw nut according to the preamble of claim 1 is made US 3,234,810 A known. There is proposed a ball return of plastic, which is radially open, so that the balls are guided over a part of the return path along a metallic inner wall portion of the ball screw nut.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die akustischen Eigenschaften einer Kugelgewindemutter weiter zu verbessern.Based on this, the object of the invention is to further improve the acoustic properties of a ball screw nut.

Diese Aufgabe wird durch eine Kugelgewindemutter mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst, bei der die Kugelumlenkung aus Kunststoff gefertigt ist. Im Vergleich zu herkömmlichen, vollständig aus Stahl gefertigten Kugelgewindemuttern führt dies zu einer Geräuschminderung. Die aus Kunststoff gefertigte Kugelumlenkung wird an die Gewindehülse angeschweißt oder mit dieser verklebt , wodurch sich eine einfache und kostengünstige Fertigung realisieren lässt. This object is achieved by a ball screw nut with the features of claim 1, wherein the ball deflection is made of plastic. This results in noise reduction compared to conventional all-steel ballscrews. The plastic ball deflector is welded to the threaded sleeve or glued to it, which can be a simple and inexpensive production realized.

Die Kugelumlenkung ist dabei zweischalig ausgebildet. Beide Schalen der Kugelumlenkung sind im Einbauzustand miteinander verschweißt.The ball deflection is double-shelled. Both shells of the ball deflection are welded together in the installed state.

Vorzugsweise werden die Schalen bei der Montage zunächst lediglich ineinandergesteckt und dann als Einheit in der Gewindehülse montiert. Beim anschließenden Verschweißen werden zum einen die beiden Schalen fest miteinander verbunden. Gleichzeitig erfolgt eine feste Verbindung mit der Gewindehülse.Preferably, the shells are initially only inserted into each other during assembly and then mounted as a unit in the threaded sleeve. During the subsequent welding, the two shells are firmly connected to each other. At the same time there is a firm connection with the threaded sleeve.

Durch die zweischalige Ausgestaltung lassen sich im Bereich der Kugellaufbahn der Kugelumlenkung Kugelumschließungswinkel von größer als 180 Grad verwirklichen, indem die Trennung der Schalen entlang der Kugellaufbahn vorgesehen wird. Dies ermöglicht eine optimale Kugellaufgeometrie und eine weitere Verbesserung der Laufruhe.Due to the two-shell design, ball encircling angles of greater than 180 degrees can be realized in the region of the ball track of the ball deflection by providing the separation of the shells along the ball track. This allows an optimal ball running geometry and a further improvement of smoothness.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.Further, advantageous embodiments of the invention are specified in the patent claims.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

1 eine räumliche Ansicht einer Kugelgewindemutter nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Darstellung der Kugelumlenkung,
3 eine Teilschnittansicht der Kugelumlenkung der Kugelgewindemutter nach 1,
4 eine räumliche Ansicht der Kugelumlenkung,
5 einen Schnitt durch die Kugellaufbahn der Kugelumlenkung,
6 die Schalen der Kugelumlenkung im getrennten Zustand,
7 die Schalen der Kugelumlenkung im zusammengesteckten Zustand,
8 die Kugelumlenkung im Zustand des Einfügens in die Gewindehülse der Kugelgewindemutter, und in
9 das Verschweißen der Schalen untereinander sowie mit der Gewindehülse.

The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows in:

1 3 is a perspective view of a ball screw nut according to an embodiment of the invention,
2 a schematic representation of the ball deflection,
3 a partial sectional view of the ball deflection of the ball screw nut after 1 .
4 a spatial view of the ball deflection,
5 a section through the ball track of the ball deflection,
6 the shells of the ball deflection in the separated state,
7 the shells of the ball deflection in the assembled state,
8th the ball deflection in the state of insertion into the threaded sleeve of the ball screw nut, and in
9 the welding of the shells with each other and with the threaded sleeve.

Das Ausführungsbeispiel in den 1 bis 9 zeigt eine Kugelgewindemutter 1 mit interner Kugelumlenkung, die sich für den Einsatz in einer Kraftfahrzeuglenkung eignet. Der Kugelgewindemutter 1 umfasst eine Gewindehülse 2 mit einem Innengewinde 3, dessen Gewindegänge als Kugellaufbahnen ausgestaltet sind. Die in den Gewindegängen laufenden, in 1 nicht näher dargestellten Kugeln rollen überdies in entsprechenden Gewindegängen an einer Spindel ab. Durch eine Rotation der Kugelgewindemutter ergibt sich so eine translatorische Bewegung der Spindel. Umgekehrt kann eine Rotation der Spindel in eine Translation der Kugelgewindemutter umgesetzt werden.The embodiment in the 1 to 9 shows a ball screw nut 1 with internal ball deflection, which is suitable for use in a motor vehicle steering. The ball screw nut 1 includes a threaded sleeve 2 with an internal thread 3 , whose threads are designed as ball raceways. The threads running in, in 1 not shown balls also roll off in corresponding threads on a spindle. By a rotation of the ball screw nut results in a translational movement of the spindle. Conversely, a rotation of the spindle can be converted into a translation of the ball screw nut.

Die Gewindehülse 2 weist mehrere Kugelumlenkungen 4 auf, welche zwei Gewindeabschnitte miteinander verbinden, wie dies in 2 schematisch dargestellt ist. Dadurch wird ein Kugelumlauf gewährleistet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel verbinden die Kugelumlenkungen 4 jeweils zwei benachbarte Gewindegänge. Es ist jedoch auch möglich, mit einer Kugelumlenkung 4 weiter auseinanderliegende, d. h. nicht benachbarte Gewindegänge miteinander zu verbinden.The threaded sleeve 2 has several ball deflections 4 on which connect two threaded sections together, as in 2 is shown schematically. This ensures a recirculating ball. In the embodiment shown here connect the ball deflections 4 two adjacent threads each. However, it is also possible with a ball deflection 4 further apart, ie non-adjacent threads to connect together.

Üblicherweise sind die Gewindehülse 2, die Kugelumlenkungen 4 und die Kugeln aus Stahl hergestellt. Bei der vorliegenden Erfindung kommen zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften nunmehr jedoch Kugelumlenkungen 4 aus Kunststoff zum Einsatz, wie sie in 4 dargestellt sind. Dadurch werden die Anprallgeräusche, die beim Übergang aus dem belasteten Zustand in den unbelasteten Zustand entstehen können, verringert.Usually, the threaded sleeve 2 , the ball deflections 4 and the balls are made of steel. In the present invention, however, to improve the acoustic properties now ball deflections 4 made of plastic used as in 4 are shown. As a result, the impact noise, which can arise during the transition from the loaded state to the unloaded state, is reduced.

Die Kugelumlenkungen 4 werden vorzugsweise von innen in Außenöffnungen 5 der Gewindehülse 2 eingesetzt und anschließend mit der Gewindehülse 2 verschweißt, so dass sich eine feste Verbindung ergibt. Alternativ können die Kugelumlenkungen 4 auch eingeklebt werden. In beiden Fällen stützen sich die Kugelumlenkungen 4 in den Außenöffnungen 5 der Gewindehülse 2 ab. Die Außenöffnungen 5 werden vorzugsweise als langlochartige Nuten ausgeführt, die zu der Längsachse der Gewindehülse 2 angewinkelt sind.The ball deflections 4 are preferably from the inside in outer openings 5 the threaded sleeve 2 used and then with the threaded sleeve 2 welded, so that there is a firm connection. Alternatively, the ball deflections 4 also be glued. In both cases, the ball deflections are based 4 in the outer openings 5 the threaded sleeve 2 from. The outer openings 5 are preferably designed as slot-like grooves, which are to the longitudinal axis of the threaded sleeve 2 are angled.

Die Kugelumlenkungen 4 können insbesondere formschlüssig an der Gewindehülse 2 gehalten und zudem mit dieser zumindest punktuell verschweißt, d.h. durch punktuelles Aufschmelzen der Kugelumlenkungen angebunden, oder alternativ eingeklebt sein.The ball deflections 4 can in particular form fit to the threaded sleeve 2 held and also at least selectively welded to this, that is connected by selective melting of ball deflectors, or alternatively glued.

Weiterhin sind die Kugelumlenkungen 4 zweischalig ausgebildet, wie dies anhand der 6 und 7 zu erkennen ist. Die beiden Schalen 6 und 7 der Kugelumlenkungen 4 sind im Einbauzustand miteinander verschweißt. Im Hinblick auf die weiter unten erläuterte Art und Weise der Montage sind die Schalen 6 und 7 zusammensteckbar ausgeführt, so dass sich diese zunächst provisorisch zusammenfügen lassen, bevor beide Teile unlösbar miteinander verbunden werden.Furthermore, the ball deflections 4 clamshell-shaped, as determined by the 6 and 7 can be seen. The two bowls 6 and 7 the ball deflections 4 are welded together in the installed state. With regard to the manner of assembly explained below, the shells are 6 and 7 designed to be plugged together, so that they can be provisionally put together before both parts are permanently connected to each other.

Die Trennung 9 der beiden Schalen 6 und 7 einer Kugelumlenkung 4 verläuft zumindest teilweise entlang der zugehörigen Kugellaufbahn 8. Hierdurch lässt sich der in 5 dargestellte Laufbahnquerschnitt realisieren. Zumindest in einem Mittelabschnitt weist die Kugellaufbahn 8 einen Kugelumschließungswinkel größer als 180 Grad auf. Dies begünstigt die Laufruhe, da sich die Kugeln 12 unabhängig von der Fliehkraftwirkung stets auf einer definierten Bahn befinden.The separation 9 the two shells 6 and 7 a ball deflection 4 runs at least partially along the associated ball track 8th , This allows the in 5 realized runway cross-section realize. At least in a middle section, the ball track 8th a ball encircling angle greater than 180 degrees. This favors the smoothness, since the balls 12 regardless of the centrifugal effect always located on a defined path.

Jede Kugelumlenkung 4 bildet einen Positionierungsabschnitt 10 aus, mit dem sich diese in einer der Außenöffnungen 5 der Gewindehülse 2 ausrichten lässt. Weiterhin befinden sich an den Kugelumlenkungen 4 Vorsprünge 11, die dem Profil des Innengewindes 3 der Gewindehülse 2 angepasst sind. Die Kugelumlenkungen 4 lassen sich so problemlos an der gewünschten Stelle in der Gewindehülse 2 positionieren und provisorisch fixieren, bevor diese mit der Gewindehülse 2 stoffschlüssig verbunden werden.Every ball deflection 4 forms a positioning section 10 out, with this in one of the outer openings 5 the threaded sleeve 2 align. Furthermore, located at the ball deflections 4 projections 11 that the profile of the internal thread 3 the threaded sleeve 2 are adjusted. The ball deflections 4 can be so easily at the desired location in the threaded sleeve 2 position and provisionally fix before placing them with the threaded sleeve 2 be connected cohesively.

Anhand der 6 bis 9 soll nun kurz das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kugelumlaufmutter 1 erläutert werden. Hierzu werden zunächst die Gewindehülse 2 und die Kugelumlenkungen 4 separat hergestellt. Wie 6 zeigt, bestehen die Kugelumlenkungen 4 aus zwei Schalen 6 und 7. Diese werden, wie in 7 gezeigt, lose zusammengesteckt. Anschließend werden, wie in 8 gezeigt, die zusammengesteckten Kugelumlenkungen 4 in die Gewindehülse 2 montiert. Dabei werden die einzelnen Kugelumlenkungen 4 mit ihren Abschnitten 10 von innen an den Außenöffnungen 5 der Gewindehülse 2 positioniert und mit den Vorsprüngen 11 im Innengewinde 3 der Gewindehülse 2 verrastet. Durch Wärmeeinwirkung im Bereich der Außenöffnungen 5 verschweißen die Schalen 6 und 7 der Kugelumlenkungen 4 miteinander sowie zugleich mit der Gewindehülse 2 (vgl. 9). Der Wärmeeintrag kann hierbei gegebenenfalls lediglich punktuell erfolgen.Based on 6 to 9 Let now briefly the process for producing the ball screw according to the invention 1 be explained. For this purpose, first the threaded sleeve 2 and the ball deflections 4 made separately. As 6 shows the ball deflections exist 4 from two bowls 6 and 7 , These will, as in 7 shown, loosely put together. Subsequently, as in 8th shown the pinned ball deflections 4 in the threaded sleeve 2 assembled. Here are the individual ball deflections 4 with their sections 10 from the inside to the outer openings 5 the threaded sleeve 2 positioned and with the protrusions 11 in the internal thread 3 the threaded sleeve 2 locked. By heat in the area of the outer openings 5 weld the shells 6 and 7 the ball deflections 4 together and at the same time with the threaded sleeve 2 (see. 9 ). The heat input can be done here only selectively.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: KugelgewindemutterBall screw nut
22: Gewindehülsethreaded sleeve
33: Innengewindeinner thread
44: Kugelumlenkungenball recirculation
55: Außenöffnungexternal opening
66: SchaleBowl
77: SchaleBowl
88th: KugellaufbahnBall track
99: Trennungseparation
1010: Positionierungsabschnittpositioning section
1111: Eingriffsvorsprungengaging projection
1212: KugelBullet

Claims

Ball screw nut with internal ball return, comprising a metallic threaded sleeve (2) and at least one ball deflection (4) for connecting two threaded portions of the threaded sleeve (2), wherein the made of plastic ball deflection (4) welded to the metallic threaded sleeve (2) or with this is glued, characterized in that the ball deflection (4) is formed two shells, wherein the separation (9) of the two shells (6, 7) of the ball guide (4) at least partially along the associated ball raceway (8), and the two shells (6, 7) of the ball guide (4) are welded together in the installed state.

Ball screw nut after Claim 1 , characterized in that the ball deflection (4) by selective melting on the metallic threaded sleeve (2) is connected.

Ball screw nut after Claim 1 or 2 , characterized in that the ball deflection (4) is positively coupled to the threaded sleeve (2).

Ball screw nut according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the ball deflection (4) has a ball raceway (8) whose Kugelumschließungswinkel is greater than 180 degrees.

Ball screw nut according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the shells (6, 7) of the ball deflection (4) at an outer opening (5) of the threaded sleeve (2) are aligned.

Ball screw nut after Claim 5 , characterized in that the shells (6, 7) extend with a portion (10) from the inside into the outer opening (5) of the threaded sleeve (2).

Ball screw nut after Claim 5 or 6 , characterized in that the outer opening (5) is angled to the longitudinal axis of the threaded sleeve (2).

Ball screw nut according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the ball deflection (4) has a projection (11) for engagement with the thread (3) of the threaded sleeve (2).

Ball screw nut according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the shells (6, 7) of a ball deflection (4) are plugged together and in the assembled state in the threaded sleeve (2) can be used.

Ball screw nut according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that the threaded sleeve (2) has a plurality of ball circulations with each corresponding to a ball deflection (4).

Ball screw nut according to one of Claims 1 to 10 , characterized in that the ball deflection (4) each connect two adjacent threaded portions of the threaded sleeve (2).

Ball screw nut according to one of Claims 1 to 11 , characterized in that balls (12) are provided of steel.