DE102013207618B4

DE102013207618B4 - Spindelmutter und zugehöriger Kugelgewindetrieb

Info

Publication number: DE102013207618B4
Application number: DE102013207618.5A
Authority: DE
Inventors: Mario KREUTZER
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2033-04-27
Also published as: DE102013207618A1; WO2014173403A1; KR20160003085A; US20160108999A1

Abstract

Spindelmutter (1) für einen Kugelgewindetrieb, mit einem festgelegten Außendurchmesser (AD), einer an ihrer Innenseite (2) ausgebildeten schraubenförmigen Kugelrille, einem an ihrer Außenseite ausgebildeten, eine ringförmige Kugelrille (4) aufweisenden Innenring (5), der gemeinsam mit einem Außenring (8) und dazwischen angeordneten Kugeln (7) ein Stützlager (6) bildet, wobei der Innenring (5) einen ersten sich bis zur ringförmigen Kugelrille (4) erstreckenden abgestuften Abschnitt (10) mit festgelegtem Außendurchmesser (Si1) aufweist, an den sich an der anderen Seite der ringförmigen Kugelrille (4) ein zweiter abgestufter Abschnitt (11) mit einem verringertem Außendurchmesser (Si2) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (5) und der Außenring (8) jeweils einstückig ausgebildet sind und der Innenring (5) einstückig mit der Spindelmutter (1) ausgebildet ist, und dass die Differenz des Innendurchmessers (Sa1) der zweiten Schulter (12) des Außenrings (8) und des Abschnitts (10) des ersten Innenrings (5) mit festgelegtem Außendurchmesser (Si1) größer als der Durchmesser einer Kugel (7) ist, und dass die Differenz des Innendurchmessers (Sa2) der ersten Schulter (13) des Außenrings (8) und des zweiten abgestuften Abschnitts (11) des Innenrings (5) mit verringertem Außendurchmesser (Si2) größer als der Durchmesser einer Kugel (7) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb, mit einem festgelegten Außendurchmesser, einer an ihrer Innenseite ausgebildeten schraubenförmigen Kugelrille und einem an ihrer Außenseite ausgebildeten, eine ringförmige Kugelrille aufweisenden Innenring, der gemeinsam mit einem Außenring und dazwischen angeordneten Kugeln ein Stützlager bildet.
Eine Spindelmutter ist Bestandteil eines Kugelgewindetriebs, der eine Drehbewegung zwischen einer Gewindespindel und der Spindelmutter in eine Verschiebung zwischen Gewindespindel und der Spindelmutter umwandelt.
Bei bestimmten Anwendungen eines Kugelgewindetriebs liegt hauptsächlich eine axiale Hauptlast vor. Daneben sind Anwendungen möglich, bei denen das an der Spindelmutter vorgesehene Stützlager ein separates Radiallager ersetzen soll, z. B. bei einer Kopplung mit einem Elektromotor oder einem Riementrieb.
Es ist bereits bekannt, einen Kugelgewindetrieb bzw. dessen Spindelmutter mit einem separaten Axiallager und/oder einem separaten Radiallager oder einem Vierpunktlager zu kombinieren, um einen Kugelgewindetrieb mit einer Lagerfunktion zu versehen. Nachteilig ist dabei jedoch, dass der benötigte Bauraum wegen der mehreren benötigten Einzellager groß ist, zumal gegebenenfalls weitere Bauteile wie Federelemente oder dergleichen erforderlich sind. Herkömmliche Vierpunktlager scheiden für bestimmte Anwendungen aus Kostengründen aus, zudem benötigen sie eine axiale Sicherung der Innenringe. Ein herkömmliches Vierpunktlager mit einteiligen Ringen und symmetrischer Laufbahn, das grundsätzlich für derartige Anwendungen in Frage käme, benötigt einen vergleichsweise großen Bauraum.
In der DE 10 2007 026 605 A1 ist ein Kugelgewindetrieb vorgeschlagen worden, bei dem die Spindelmutter an einem Ende einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser aufweist, der an seiner Außenseite eine Kugelrille zur Bildung eines Lagers aufweist.
Aus der DE 10 2004 040 360 A1 ist ein Kugelgewindetrieb bekannt, dessen Spindelmutter an einem Ende eine angeformte Kugelrille aufweist, so dass ein Ring mittels Wälzkörpern drehbar bezüglich der Spindelmutter gelagert werden kann.
Aus der DE 10 2009 031 711 A1 ist eine Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb bekannt, die an einem Ende eine Stufe mit einem nach außen vergrößerten Durchmesser aufweist, wobei im Bereich der Stufe ein separater Innenring befestigt ist, wodurch eine Kugelrille für Kugeln gebildet wird, durch die ein Außenring drehbar bezüglich der Spindelmutter gelagert wird.
aus der DE 698 09 052 T2 ist ein Kugelgewindetrieb bekannt geworden, dessen Spindelmutter über ein Rillenkugellager gelagert ist, dessen Innenring oder alternativ dessen Außenring geteilt ist. Auf diese Weise können die Kugeln problemlos eingesetzt und der geteilte Ring nach dem Einlegen der Kugeln komplettiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb anzugeben, die einen geringen Bauraumbedarf hat und einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Kugelgewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Spindelmutter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Innenring einen ersten sich bis zur Kugelrille erstreckenden abgestuften Abschnitt mit festgelegtem Außendurchmesser aufweist, an den sich an der anderen Seite der Kugelrille ein zweiter abgestufter Abschnitt mit einem verringertem Außendurchmesser anschließt.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Spindelmutter an ihrer Außenseite mehrere Stufen aufweist. Über den größten Teil ihrer Länge weist die Spindelmutter einen gleichbleibenden bestimmten Außendurchmesser auf. Im Bereich eines Endes weist die Spindelmutter an ihrer Außenseite eine umlaufende ringförmige Kugelrille auf, die für die Bildung eines Stützlagers geeignet ist. Ein erster Abschnitt mit festgelegtem Durchmesser erstreckt sich von dem Abschnitt mit dem bestimmten Außendurchmesser bis zur Kugelrille. Dieser erste Abschnitt weist einen verringerten oder vergrößerten Außendurchmesser im Vergleich zu dem bestimmten Außendurchmesser der Spindelmutter auf. An der anderen, gegenüberliegenden Seite der Kugelrille erstreckt sich ein zweiter abgestufter Abschnitt mit einem verringerten Außendurchmesser. Dieser verringerte Außendurchmesser ist kleiner als der Außendurchmesser des ersten abgestuften Abschnitts.
Erfindungsgemäß sind der Innenring und der Außenring jeweils einstückig ausgebildet und der Innenring ist einstückig mit der Spindelmutter ausgebildet.
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, dass der Außenring eine sich bis zur Kugelrille des Außenrings erstreckende erste Schulter (Sa2) mit einem festgelegten Innendurchmesser aufweist, an die sich an der anderen Seite der Kugelrille eine zweite abgestufte Schulter mit einem vergrößerten Innendurchmesser (Sa1) anschließt. Dementsprechend weist der Außenring an beiden Seiten der Kugelrille eine ähnliche Abstufung wie die Spindelmutter auf. Durch die Festlegung der Stufen bzw. deren Außendurchmesser können der Druckwinkel an der Spindelmutter soweit erhöht und festgelegt werden, dass sich eine maximale Tragfähigkeit in Hauptlastrichtung, das heißt in Axialrichtung, ergibt. Andererseits kann der sich an dem Außenring einstellende Druckwinkel soweit reduziert werden, wie für eine bestimmte Radiallast möglich ist. Dasselbe gilt für den zweiten abgestuften Abschnitt mit dem verringerten Außendurchmesser (Si2) und die zweite Schulter des Außenrings mit dem festgelegten Innendurchmesser (Sa1). Diese Durchmesser werden soweit reduziert, wie für die gegebene Radiallast möglich ist.
Erfindungsgemäß ist die Differenz des Innendurchmessers (Sa1) der zweiten Schulter des Außenrings und des Abschnitts des ersten Innenrings mit festgelegtem Außendurchmesser (Si1) größer als der Durchmesser einer Kugel ist. Auf diese Weise ist eine problemlose Montierbarkeit des Lagers gewährleistet. In ähnlicher Weise ist bei der erfindungsgemäßen Spindelmutter vorgesehen, dass die Differenz des Innendurchmessers (Sa2) der ersten Schulter des Außenrings und des zweiten abgestuften Abschnitts des Innenrings mit verringertem Außendurchmesser (Si2) größer als der Durchmesser einer Kugel ist. Zur Sicherstellung einer problemlosen Montage müssen beide Bedingungen eingehalten werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die ringförmige Kugelrille des Innenrings ein asymmetrisches gotisches Profil aufweist. Dementsprechend berührt eine Kugel die Kugelrille an zwei voneinander beabstandeten Punkten.
Vorzugsweise weist auch die ringförmige Kugelrille des Außenrings ein asymmetrisches gotisches Profil auf.
Eine Variante der erfindungsgemäßen Spindelmutter kann vorsehen, dass der Innenring als separates Bauteil hergestellt und mit der Spindelmutter verbunden, insbesondere aufgepresst, ist.
Daneben betrifft die Erfindung einen Kugelgewindetrieb, mit einer Spindel mit einer schraubenförmigen Kugelrille, einer Spindelmutter und zwischen Spindel und Spindelmutter angeordneten Kugeln. Der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb zeichnet sich dadurch aus, dass er eine Spindelmutter der beschriebenen Art aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Die Zeichnung zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Spindelmutter.
Die Figur zeigt eine Spindelmutter 1 für einen Kugelgewindetrieb in einer geschnittenen Seitenansicht. Im Hinblick auf die radiale Symmetrie ist lediglich eine Hälfte der Spindelmutter 1 gezeigt. Die Spindelmutter 1 besitzt eine rohrförmige Grundform, an ihrer Innenseite 2 weist sie eine (nicht gezeigte) schraubenförmige Kugelrille auf. Die Kugelrille dient als Laufbahn für als Kugeln ausgebildete Wälzkörper, mittels denen die Spindelmutter 1 gegenüber einer Spindel bewegbar ist. Die Spindel weist an ihrer Außenseite ebenfalls eine entsprechende schraubenförmige Kugelrille auf, durch eine Drehbewegung der Spindel oder der Spindelmutter, die durch einen elektrischen Antrieb bewirkt wird, wird die jeweils nicht angetriebene Komponente axial verschoben.
Ein Pfeil 3 zeigt an, dass die Spindelmutter 1 hauptsächlich in axialer Richtung belastet ist. Damit die Spindelmutter 1 gleichzeitig die Funktion eines Radiallagers übernehmen kann, weist die Spindelmutter 1 an ihrer Außenseite eine ringförmige Kugelrille 4 auf, die Bestandteil eines Innenrings 5 eines Stützlagers 6 ist. Neben dem Innenring 5 und Kugeln 7 umfasst das Stützlager 6 auch einen Außenring 8, der eine Kugelrille 9 aufweist.
Der Innenring 5 weist einen ersten sich bis zur Kugelrille 4 erstreckenden abgestuften Abschnitt 10 mit festgelegtem Außendurchmesser (Si1) auf, an den sich an der gegenüberliegenden Seite der Kugelrille 4 ein zweiter abgestufter Abschnitt 11 mit einem verringerten Außendurchmesser (Si2) anschließt. Der Außendurchmesser (Si1) des ersten abgestuften Abschnitts 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel geringer als der Außendurchmesser (AD) der Spindelmutter 1, der Außendurchmesser (Si2) des zweiten abgestuften Abschnitts 11 ist kleiner als der Außendurchmesser (Si1) des ersten abgestuften Abschnitts 10. Der Außendurchmesser AD wird im Rahmen der Auslegung des Kugelgewindetriebs bestimmt, dieser kann sowohl größer als auch kleiner als der festgelegte Außendurchmesser (Si1) sein.
Der Außenring 8, der Bestandteil des Stützlagers 6 ist, weist eine sich bis zur Kugelrille 9 erstreckende erste Schulter 13 mit einem festgelegten Innendurchmesser (Sa2) auf, an die sich an der gegenüberliegenden Seite der Kugelrille 9 eine zweite abgestufte Schulter 12 mit einem vergrößerten Innendurchmesser (Sa1) anschließt. Um die Montierbarkeit des Stützlagers 6 zu gewährleisten, ist die Differenz des Innendurchmessers (Sa1) der zweiten Schulter 12 des Außenrings und des ersten abgestuften Abschnitts 10 des Innenrings 5 mit festgelegtem Außendurchmesser (Si1) größer als der Durchmesser einer Kugel 7. Daneben ist die weitere Bedingung erfüllt, dass die Differenz des Innendurchmessers (Sa2) der ersten Schulter 13 des Außenrings 8 und des zweiten abgestuften Abschnitts 11 des Innenrings 5 mit verringertem Außendurchmesser (Si2) größer als der Durchmesser einer Kugel 7 ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist sowohl die ringförmige Kugelrille 4 des Innenrings 5 als auch die ringförmige Kugelrille 9 des Außenrings 8 ein asymmetrisches gotisches Profil auf.
Bei der Spindelmutter 1 ist der sich an dem Innenring 5 ergebende Druckwinkel 14 sowie der Durchmesser des ersten sich bis zur Kugelrille erstreckenden abgestuften Abschnitts 10 mit festgelegtem Außendurchmesser (Si1) in der durch den Pfeil 3 angegebenen Hauptlastrichtung soweit erhöht worden, dass die Tragfähigkeit des Stützlagers 6 für eine bestimmte Belastung maximal ist. Im Gegenzug ist der sich an dem Außenring 8 einstellende Druckwinkel 15 sowie der verringerte Außendurchmesser (Si2) des zweiten abgestuften Abschnitts 11 und der Innendurchmesser (Sa1) der zweiten Schulter 12 des Außenrings 8 soweit reduziert, wie es für eine vorgegebene Radiallast erforderlich ist.
Eine Variante des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sieht vor, dass der Innenring als separates Bauteil hergestellt und mit der Spindelmutter verbunden ist, insbesondere kann der Innenring aufgepresst sein.
Bezugszeichenliste

1: Spindelmutter
2: Innenseite
3: Pfeil
4: Kugelrille
5: Innenring
6: Stützlager
7: Kugel
8: Außenring
9: Kugelrille
10: Abschnitt
11: Abschnitt
12: Schulter
13: Schulter
14: Druckwinkel
15: Druckwinkel

Claims

Spindelmutter (1) für einen Kugelgewindetrieb, mit einem festgelegten Außendurchmesser (AD), einer an ihrer Innenseite (2) ausgebildeten schraubenförmigen Kugelrille, einem an ihrer Außenseite ausgebildeten, eine ringförmige Kugelrille (4) aufweisenden Innenring (5), der gemeinsam mit einem Außenring (8) und dazwischen angeordneten Kugeln (7) ein Stützlager (6) bildet, wobei der Innenring (5) einen ersten sich bis zur ringförmigen Kugelrille (4) erstreckenden abgestuften Abschnitt (10) mit festgelegtem Außendurchmesser (Si1) aufweist, an den sich an der anderen Seite der ringförmigen Kugelrille (4) ein zweiter abgestufter Abschnitt (11) mit einem verringertem Außendurchmesser (Si2) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (5) und der Außenring (8) jeweils einstückig ausgebildet sind und der Innenring (5) einstückig mit der Spindelmutter (1) ausgebildet ist, und dass die Differenz des Innendurchmessers (Sa1) der zweiten Schulter (12) des Außenrings (8) und des Abschnitts (10) des ersten Innenrings (5) mit festgelegtem Außendurchmesser (Si1) größer als der Durchmesser einer Kugel (7) ist, und dass die Differenz des Innendurchmessers (Sa2) der ersten Schulter (13) des Außenrings (8) und des zweiten abgestuften Abschnitts (11) des Innenrings (5) mit verringertem Außendurchmesser (Si2) größer als der Durchmesser einer Kugel (7) ist.
Spindelmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (8) eine sich bis zur Kugelrille (9) des Außenrings (8) erstreckende erste Schulter (13) mit einem festgelegten Innendurchmesser (Sa2) aufweist, an die sich an der anderen Seite der Kugelrille (9) eine zweite abgestufte Schulter (12) mit einem vergrößerten Innendurchmesser (Sa1) anschließt.
Spindelmutter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Kugelrille (4) des Innenrings (5) ein asymmetrisches gotisches Profil aufweist.
Spindelmutter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Kugelrille (9) des Außenrings (8) ein asymmetrisches gotisches Profil aufweist.
Spindelmutter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring als separates Bauteil hergestellt und mit der Spindelmutter verbunden, insbesondere aufgepresst, ist.
Kugelgewindetrieb, mit einer Spindel mit einer schraubenförmigen Kugelrille, einer Spindelmutter (1) und zwischen Spindel und Spindelmutter (1) angeordneten Kugeln (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.