DE102006041719B4

DE102006041719B4 - Kugelgewindemutter und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102006041719B4
Application number: DE102006041719.4A
Authority: DE
Inventors: André Huk
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: DE102006041719A1

Abstract

Kugelgewindemutter (1) aus Wälzlagerstahl, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar an dieser ein Flansch (6) mit mindestens einer Gewindeöffnung (7) vorgesehen ist, und der Flansch (6) ein Ring (9) aus einem weicheren Stahl ist, der mit einem Hülsenabschnitt der Kugelgewindemutter (1) pressverbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kugelgewindemutter aus Wälzlagerstahl, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen sowie auf eine elektromechanische Fahrzeuglenkung.
Kugelgewindemuttern werden beispielsweise in elektromechanischen Lenkungen eingesetzt, um das Antriebsmoment eines Motors unter Zwischenschaltung eines Getriebes in eine translatorische Zahnstangenbewegung umzusetzen.
Bei der Patentinhaberin war erwogen worden, ein Getriebeausgangsglied in der Lenkung, beispielsweise eine Riemenscheibe, aus Platzgründen unmittelbar an einem an der Kugelgewindemutter ausgebildeten Flansch anzuschrauben, wozuder Flansch eine oder mehrere Gewindeöffnungen aufweisen muss.
Dabei wurde die Kugelgewindemutter mit dem Flansch durch Gesenkschmieden aus einem Wälzlagerstahl, beispielsweise 100 Cr6, hergestellt und anschließend nachbearbeitet. Das Schneiden der Gewinde ist jedoch schwierig. Zudem besteht die Gefahr, dass die Gewinde am Flansch aufgrund ihres harten Zustandes teilweise ausbrechen. Um dies zu vermeiden, wird daher ein Anlassen der Gewinde vorgesehen, wodurch sich die Härte und Festigkeit lokal mindern lassen.
Sowohl das Anlassen der Gewinde als auch die Herstellung derselben aus einem Schmiederohling ist sehr aufwändig und mit hohen Kosten verbunden.
Die Verwendung einer Kugelgewindemutter im Kontext einer elektromechanischen Lenkung ist beispielsweise aus DE 10 2005 012 974 A1 bekannt. In einem dort beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist diese mittels zwei Wälzlagern in einem Gehäuse gelagert, wobei an einem Außenumfangsabschnitt der Kugelgewindemutter eine Verzahnung ausgebildet ist. Die Befestigung eines Flansches an der Kugelgewindemutter ist hierbei nicht erforderlich.
In einem in DE 10 2005 012 974 A1 beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist die Kugelgewindemutter axial in eine Buchse eingeschoben und axial mit der Buchse verspannt. Die Buchse weist an ihrem Außenumfang wiederum eine Verzahnung auf. Eine Verdrehsicherung zwischen der Kugelgewindemutter und der Buchse wird durch radial vorspringende Kugelumlenkungsabschnitte der Kugelgewindemutter erhalten, welche in Axialnuten am Innenumfang der Buchse eingreifen. Auch hier ist die Befestigung eines Flansches an der Kugelgewindemutter nicht erforderlich.
Eine weitere Kugelgewindemutter sowie ein Verfahren zu deren Herstellung sind aus DE 11 2004 001 673 T5 bekannt.
Ein Beispiel für die herkömliche Montage einer Kugelgewindemutter kann DE 102 19 840 A1 entnommen werden. Dort ist die Kugelgewindemutter axial in einen Ausnehmung einer Hohlwelle eingeschoben und gegen Verdrehen und axiales Verschieben gesichert. Die Befestigung eines Flansches an der Kugelgewindemutter ist in DE 102 19 840 A1 weder möglich noch erfoderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung einer Kugelgewindemutter mit einem mindestens eine Gewindeöffnung aufweisenden Flansch zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch eine Kugelgewindemutter gemäß Anspruch 1 gelöst, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass der Flansch ein Ring aus einem weicheren Stahl ist, der mit einem Hülsenabschnitt der Kugelgewindemutter pressverbunden ist.
Durch diese Verbundbauweise wird die Herstellung der Gewinde erheblich vereinfach, da diese nunmehr in duktileres Material geschnitten werden und nicht mehr angelassen werden müssen. Die Gewinde können sowohl vor als auch nach dem Fügevorgang in den Ring eingebracht werden.
Durch die Vermeidung komplexer Fertigungsvorgänge ergibt sich insgesamt eine kostengünstigere und weniger aufwendige Lösung.
Die einzelnen Funktionsbereiche sind hierbei optimal an ihre jeweilige Funktion angepasst. So wird im Bereich der Kugelgewindemutter weiterhin eine hohe Härte für eine hohe Lebensdauer bereitgestellt. Der Flansch hingegen, der lediglich eine Befestigungsfunktion für ein Riemenrad erfüllt, ist durch die Verwendung eines weicheren Stahls einfach herstellbar.
Weiterhin kann die Kugelgewindemutter aus einem Rohrabschnitt gefertigt werden, so dass die Herstellung aus einem Schmiederohling entfällt. Dies führt überdies zu einer Verringerung des Einsatzgewichts und damit einer Materialeinsparung und geringerem Bearbeitungsaufwand.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren gemäß Anspruch 4 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nach erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Kugelgewindemutter mit einem mindestens eine Gewindeöffnung aufweisenden Flansch nach der Erfindung in Einbaulage in einer elektromechanischen Lenkung,
2 eine räumliche Darstellung der Kugelgewindemutter aus 1.
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Kugelgewindemutter 1, die in eine elektromechanische Lenkung eingebaut ist, um das rotatorische Antriebsmoment eines Elektromotors in eine translatorische Bewegungskomponente an einer Zahnstange 2 umzusetzen. Die Kugelgewindemutter 1 weist hierzu an ihrem Innenumfang Kugellaufbahnen 3 auf und ist aus Gründen des Verschleißes aus einem Wälzlagerstahl wie beispielsweise 100 Cr6 hergestellt.
Zwischen dem Elektromotor und der im Lenkungsgehäuse 4 drehbar gelagerten, jedoch ortsfest gehaltenen Kugelgewindemutter 1 ist ein Riementrieb angeordnet, von dem in 1 lediglich ein Riemenrad 5 dargestellt ist.
Dieses Riemenrad 5 ist an der Kugelgewindemutter 1 befestigt. Hierzu ist an der hülsenartigen Kugelgewindemutter 1 ein Flansch 6 mit mindestens einer, vorzugsweise jedoch mehreren Gewindeöffnungen 7 vorgesehen. Das Riemenrad 5 ist von außen an den Flansch 6 angesetzt und mit diesem über Schrauben 8 verschraubt.
Der Flansch 6 ist ein Ring 9 aus einem Stahl, der im Vergleich zu Wälzlagerstahl weniger hart ist, d. h. eine höhere Duktilität aufweist. Dieser Ring 9 ist mit der Kugelgewindemutter pressverbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Kugelgewindemutter 1 an einem Endabschnitt einen Absatz 10 auf, auf den der Flansch 7 aufgepresst ist.
Die Kugelgewindemutter 1 kann aus einem rohrförmigen Rohling hergestellt sein, so dass auf einen Schmiederohling verzichtet werden kann.
Bei der Fertigung werden der Ring 9 aus verhältnismäßig weichem Stahl und die rohrförmige, harte Kugelgewindemutter 1 zusammengefügt. In den Ring 9 können dann die Gewindeöffnungen 7 eingebracht werden. Gegebenenfalls kann auch noch eine gemeinsame Bearbeitung erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, die Gewindeöffnungen 7 vor dem Fügen in den Ring 9 einzubringen.
Die Kugellaufbahnen 3 werden vorzugsweise nach dem Aufpressen des Rings 9 gefertigt. Hierdurch werden Verformungen an den Kugellaufbahnen 3, die ansonsten durch das Aufpressen entstehen würden, vermieden.
Bezugszeichenliste

1: Kugelgewindemutter
2: Zahnstange
3: Kugellaufbahn
4: Lenkungsgehäuse
5: Riemenrad
6: Flansch
7: Gewindeöffnung
8: Schraube
9: Ring
10: Absatz

Claims

Kugelgewindemutter (1) aus Wälzlagerstahl, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar an dieser ein Flansch (6) mit mindestens einer Gewindeöffnung (7) vorgesehen ist, und der Flansch (6) ein Ring (9) aus einem weicheren Stahl ist, der mit einem Hülsenabschnitt der Kugelgewindemutter (1) pressverbunden ist.
Kugelgewindemutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelgewindemutter (1) aus einem rohrförmigen Rohling hergestellt ist.
Kugelgewindemutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (6) auf einen abgesetzten Endabschnitt der Kugelgewindemutter (1) aufgepresst ist.
Kugelgewindemutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Flansch (6) ein Riemenrad (5) angeschlossen ist.
Kugelgewindemutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Riemenrad (5) von außen an den Flansch (6) angesetzt und mit diesem über Schrauben (8) verschraubt ist.
Elektromechanische Lenkung, umfassend eine Kugelgewindemutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Verfahren zur Herstellung einer Kugelgewindemutter (1) mit einem mindestens eine Gewindeöffnung (7) aufweisenden Flansch (6), bei dem die Kugelgewindemutter (1) aus einem Wälzlagerstahl hergestellt wird, für den Flansch (6) ein Ring (9) aus weicherem Stahl hergestellt wird, und der Ring (9) mit der Kugelgewindemutter (1) pressverbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelgewindemutter (1) aus einem rohrförmigen Rohling hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelgewindemutter (1) Kugellaufbahnen (3) aufweist, die nach dem Aufpressen des Rings (9) gefertigt werden.