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Patent Searching and Data


Title:
THREADED DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/005258
Kind Code:
A1
Abstract:
A threaded drive, in particular for an actuator, for example a hydraulic clutch actuator, in a motor vehicle, comprises a linearly displaceable spindle (6) and a spindle nut (4) which is stationary in the linear direction with respect to a housing (12) of the actuator and is connected fixedly to a rotor (3) of an electric motor so as to rotate with it, and at least one bearing (11), in particular a ball bearing, which is provided for mounting the rotor (3) in a manner which is fixed in the axial direction, and a pressure piece (10) which is connected to the spindle (6). On that side of the spindle (6) which faces away from the pressure piece (10), said spindle (6) is guided in a spindle guide (7, 8, 9) which comprises at least one attaching sleeve (8) and a guided sliding element (9), wherein the attaching sleeve (8) is arranged coaxially with respect to the spindle (6) and is fastened to the housing (12), and the guided sliding element (9) is configured at least indirectly for mounting the spindle (6) in the attaching sleeve (8) in a manner which is secured against rotation.

Inventors:
MALITOURNE JEROME (FR)
MÁN LÁSZLO (DE)
GREB PETER (DE)
Application Number:
PCT/DE2016/200281
Publication Date:
January 12, 2017
Filing Date:
June 17, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16H25/22; H02K7/06; F16D29/00; F16H25/20
Domestic Patent References:
WO2014058050A12014-04-17
Foreign References:
JP2014080994A2014-05-08
DE19528735A11996-02-15
DE202008001576U12008-03-27
DE4426682A11996-02-01
DE102010047800A12011-05-05
DE102011075950A12012-11-22
DE102011088995A12013-06-20
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Claims:
Patentansprüche

1 . Gewindetneb, mit einer linear verlagerbaren Spindel (6) und einer in Linearrichtung gegenüber einem Gehäuse (12) ortsfesten, mit einem Rotor (3) eines Elektromotors drehfest verbundenen Spindelmutter (4), sowie mit mindestens einem zur in Axialrichtung festgelegten Lagerung des Rotors (3) vorgesehenen Lager (1 1 ) und mit einem mit der Spindel (6) verbundenen Druckstück (10), dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Druckstück (10) abgewandten Seite der Spindel (6) diese in einer Spindelführung (7,8,9) geführt ist, welche eine Anbindungshülse (8) und ein Führungsgleitelement (9) umfasst, wobei

- die Anbindungshülse (8) koaxial zur Spindel (6) angeordnet und an dem Gehäuse (12) befestigt ist,

- das Führungsgleitelement (9) zumindest indirekt zur verdrehgesicherten Lagerung der Spindel (6) in der Anbindungshülse (8) ausgebildet ist.

2. Gewindetrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindungshülse (8) kippweich mit dem Gehäuse (12) verbunden ist.

3. Gewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindungshülse (8) einstückig mit einer ein Teil des Gehäuses (12) bildenden Statorumspritzung aus Kunststoff ausgebildet ist.

4. Gewindetrieb nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Anbindungshülse (8) eine relativ zu dieser nicht verdrehbare Führungshülse (7) angeordnet ist, welche einseitig, nämlich an der dem Gehäuse (12) abgewandten Seite, in der Anbindungshülse (8) befestigt ist, wobei das Führungsgleitelement (9) in der Führungshülse (7) verdrehgesichert geführt ist.

5. Gewindetrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (7) als Metallhülse mit mehreren Führungsnuten (15) ausgebildet ist.

6. Gewindetrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (7) eine größere Steifigkeit als die Anbindungshülse (8) aufweist.

7. Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (7) an der Anbindungshülse (8) kippweich angebunden ist.

8. Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsgleitelement (9) die Spindel (6) stirnseitig abschließt.

9. Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Lager (1 1 ) ein einziges Kugellager vorgesehen ist, welches an der dem Druckstück (10) zugewandten Stirnseite des Gehäuses (12) angeordnet ist. 10. Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch mehrere Planeten (16), welche in Wirkverbindung mit der Spindelmutter (4) sowie mit der Spindel (6) stehen.

Description:
Gewindetrieb

Die Erfindung betrifft einen insbesondere für einen Aktor, beispielsweise

Kupplungsaktor, geeigneten Gewindetrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Ein derartiger Gewindetrieb ist beispielsweise aus der DE 10 2010 047 800 A1 bekannt. Dieser Gewindetrieb ist als elektrisch angetriebenes Planetenwälzgetriebe ausgebildet und als Teil eines hydrostatischen Kupplungsaktors, das heißt eines Hydrostataktors, in einem Kraftfahrzeug verwendbar. Der Hydrostataktor weist einen Geberzylinder mit einer Druckkammer auf, wobei ein Kolben mittels des als Rotativ- Linear-Getriebe fungierenden Planetenwälzgetriebes mit hoher Übersetzung verschiebbar ist. Der Kolben ist hierbei axial zwischen Druckkammer und Planetenwälzgetriebe angeordnet. Weitere Planetenwälzgetriebe sind beispielsweise aus der DE 10 201 1 075 950 A1 sowie aus der DE 10 201 1 088 995 A1 bekannt. Im letztgenannten Fall ist zusätzlich zu den mechanischen Elementen des Getriebes, nämlich Planetenwälzgetriebes, auch ein Sensorelement vorgesehen, welches zur Erfassung einer axialen Verschiebung zwischen einer Gewindespindel und einer Spindelmutter dient.

Planetenwälzgetriebe weisen allgemein eine Spindelmutter, eine Spindel, sowie zwischen Spindelmutter und Spindel abrollende, profilierte Planeten auf. Gegenüber einfachen Schraubgewindetrieben zeichnen sich Planetenwälzgetriebe durch eine wesentlich höhere Übersetzung aus, womit sich auch mit kleinen elektrischen Antrieben hohe axiale Betriebskräfte erzeugen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelten Gewindetrieb anzugeben, welcher sich besonders durch gleichbleibende, auch unter Bedingungen der Serienfertigung höchstens gering streu- enden Produkteigenschaften auszeichnet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Gewindetrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Der Gewindetrieb weist in an sich bekanntem Grundaufbau eine linear verschiebbare Spindel und eine in Linearrichtung, das heißt Axialrichtung der Spindel, gegenüber einem Gehäuse des Gewindetriebs ortsfeste Spindelmutter auf, wobei die Spindelmutter mit einem Rotor eines Elektromotors drehfest verbunden oder identisch ist, während der zugehörige Stator fest im Gehäuse angeordnet ist. Durch den elektromotorischen Antrieb ist der Gewindetrieb integraler Bestandteil eines Aktors, welcher eine rotative Bewegung in eine lineare Bewegung umsetzt. Der Rotor ist mit Hilfe mindestens eines Lagers, insbesondere Wälzlagers, rotierbar gela- gert und zugleich in Axialrichtung der Spindel relativ zum Gehäuse fixiert. Ferner ist ein Druckstück vorgesehen, welches mit der Spindel verbunden und insbesondere zur Erzeugung eines Hydraulikdrucks geeignet ist. Auf der dem Druckstück abgewandten Seite der Spindel ist erfindungsgemäß eine Spindelführung vorgesehen, welche zumindest eine Anbindungshülse und ein Führungsgleitelement umfasst. Hierbei ist die Anbindungshülse koaxial zur Spindel angeordnet und an dem Gehäuse befestigt, beispielsweise einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet. In jedem Fall weist die Anbindungshülse einen Außendurchmesser auf, welcher geringer als der maximale Außendurchmesser des Gehäuses ist. In Axialrichtung ist die Anbindungshülse von den elektrischen Komponenten des Aktors, das heißt sowohl vom Rotor als auch vom Stator, beabstandet. Das Führungsgleitelement ist mit der Spindel auf deren dem Druckstück abgewandten Seite verbunden und zumindest indirekt zur

verdrehgesicherten Lagerung der Spindel in der Anbindungshülse vorgesehen. Hierbei ist die in Axialrichtung gemessene Länge der Anbindungshülse ausreichend, um während des gesamten möglichen Verfahrwegs der Spindel das Führungsgleitelement innerhalb des Querschnitts der Anbindungshülse zu halten.

Durch die Gleitlagerung der Spindel an deren dem Druckstück abgewandten Ende innerhalb der Anbindungshülse ist die Spindel mehrfach in radialer Richtung, nämlich einerseits indirekt über die Spindelmutter und die zugehörige Lagerung, insbesondere Wälzlagerung, des Rotors und andererseits direkt mittels des Führungsgleitelementes gelagert. Durch das Hinausragen der Anbindungshülse über die den Rotor umfassenden elektrischen Komponenten des Aktors ist sichergestellt, dass die beiden Lager- stellen axial voneinander beabstandet sind. Eine mechanische Überbestimmung von Lagerungen ist nicht gegeben.

In bevorzugter Ausgestaltung ist die Anbindungshülse kippweich mit dem Gehäuse verbunden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass auch fertigungsbedingte oder thermisch bedingte Abmessungsänderungen kompensiert werden. Verspannungen innerhalb des Gewindetriebs werden auf diese Weise vermieden. In fertigungstechnisch besonders günstiger Ausgestaltung ist die Anbindungshülse einstückig mit einer gehäusefesten Statorumspritzung aus Kunststoff ausgebildet. Die Statorumspritzung bildet hierbei einen Teil des Gehäuses des Gewindetriebs.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist innerhalb der Anbindungshülse eine relativ zu dieser nicht verdrehbare Führungshülse angeordnet, welche ausschließlich an der dem Gehäuse abgewandten, vorzugsweise geschlossenen, Seite in der Anbin- dungshülse befestigt ist, wobei das mit der Spindel verbundene Führungsgleitelement in der Führungshülse verdrehgesichert geführt ist. Als Führungshülse ist insbesondere ein Metallprofil mit mehreren sich in Längsrichtung erstreckenden Führungsnuten geeignet. Das Führungsgleitelement weist in diesem Fall sich in Radialrichtung erstreckende Vorsprünge auf, welche in die Führungsnuten eingreifen. Vorzugsweise weist die Führungshülse eine größere Steifigkeit als die Anbindungshülse auf. Dies betrifft insbesondere die Auslenkbarkeit der betreffenden Hülse in radialer Richtung sowie die Komprimierbarkeit der jeweiligen Hülse in derselben Richtung. Durch die relativ starre Ausbildung der Führungshülse sind gute Führungseigenschaften, insbesondere was die Drehmomentabstützung betrifft, gegeben. Gleichzeitig ist die Führungshülse an der Anbindungshülse in bevorzugter Ausgestaltung kippweich angebunden. Es existieren somit zwei Schwenkpunkte, an denen bei einer Auslenkung des Führungsgleitelementes und damit des Spindelendes in radialer Richtung geometrische Veränderungen auftreten: Zum einen die Stelle, an welcher die Anbindungshülse an das Gehäuse angebunden, insbesondere angespritzt, ist; zum anderen - am zweiten Ende der Anbindungshülse - die Stelle, an welcher die Führungshülse an der Anbindungshülse befestigt ist. Insgesamt ist damit eine weiche Aufhängung der Spindel an deren dem Druckstück abgewandten Ende realisiert. Unabhängig vom Vorhandensein einer Führungshülse schließt das Führungsgleitele- ment die Spindel vorzugsweise stirnseitig ab. Das Führungsgleitelement kann beispielsweise formschlüssig mit der Spindel verbunden sein.

Der Rotor des Elektromotors und damit auch die Spindelmutter ist vorzugsweise mittels eines einzigen Lagers, insbesondere Kugellagers, beispielsweise Rillenkugellagers oder Vierpunktlagers, im Gehäuse gelagert. Das Lager befindet sich vorzugsweise auf der der Anbindungshülse abgewandten und damit dem Druckstück zugewand- ten Seite des Gehäuses, womit ein besonders großer axialer Abstand zwischen den beiden verschiedenartigen Lagerungen, nämlich einerseits der Wälzlagerung und andererseits der Spindelführung, gegeben ist. Im Fall der Gestaltung des Gewindetriebs als Planetenwälzgetriebe sind zwischen der Spindelmutter und der Spindel mehrere profilierte Planeten angeordnet. Unabhängig von der Art der Zusammenwirkung zwi- sehen Spindel und Spindelmutter kann der Gewindetrieb ein Messsystem aufweisen.

Das Druckstück kann dazu vorgesehen sein, Druck auf eine Hydraulikflüssigkeit auszuüben. Der Gewindetrieb kann in diesem Fall als hydrostatischer Aktor, beispielsweise Kupplungsaktor, ausgebildet sein. Ebenso ist der Gewindetrieb zum Beispiel zur Betätigung von Bremsen, nämlich Betriebs- oder Feststellbremsen, oder für Getriebebetätigungen, Parksperren, Tür- und Klappenbetätigungen verwendbar. In allen Fällen kann alternativ zu einem Planetenwälzgetriebe auch ein Kugelgewindetrieb, ein Rollengewindetrieb oder ein einfacher Schraubgewindetrieb vorgesehen sein. Optional ist der Gewindetrieb mit einem weiteren Getriebe kombiniert.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass in einem Gewindetrieb eine Drehmomentabstützung zwischen Spindel und Gehäuse durch eine kippweich an das Gehäuse angebundene Hülse, nämlich Anbindungshülse, realisiert ist, womit eine mechanische Überbestimmung vermieden wird, wobei der gesamte Verfahrweg der Spindel innerhalb der Anbindungshülse ausführbar ist. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung her erläutert. Hierin zeigt: einen Gewindetrieb in einer vereinfachten Schnittdarstellung, ein Detail des Gewindetriebs nach Fig. 1 in einer weiteren Schnittdarstellung (s. gestrichelte Schnittlinie in Fig. 1 ).

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten, als Kupplungsaktor in einem Kraftfahrzeug verwendbaren Gewindetrieb, hinsichtlich dessen prinzipieller Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird.

Der Gewindetrieb 1 ist als elektrisch angetriebener Planetenwälzgewindetrieb ausge- bildet. Hierbei umfasst ein Elektromotor einen Stator 2 und einen Rotor 3, welcher fest mit einer Spindelmutter 4 verbunden ist, die über lediglich andeutungsweise dargestellte Planeten 16 mit einer Spindel 6, nämlich Gewindespindel, zusammenwirkt und auch ein radiale Abstützung der Spindel 6 darstellt. Abweichend von der vereinfachten Darstellung nach Fig. 1 kann sich die Spindelmutter 4 über die gesamte in axialer Richtung gemessene Länge des Rotors 3 erstrecken. Der Stator 2 ist fest in ein Gehäuse 12 des Gewindetriebs 1 eingebettet und stützt sich in axialer Richtung gegen eine Wandung 13 ab, die nicht Teil des Gewindetriebs 1 ist.

Die Spindel 6 ragt in axialer Richtung, über den Stator 2 sowie Rotor 3 hinausgehend, in eine Führungshülse 7 und eine diese umgebende Anbindungshülse 8 hinein, wobei beide Hülsen 7, 8 koaxial zur Spindel 6 angeordnet sind. Auf das in die Hülsen 7, 8 eintauchende Ende der Spindel 6 ist ein Führungsgleitelement 9 aufgesetzt, welches drehfest mit der Spindel 6 verbunden und derart topfförmig gestaltet ist, dass es die Stirnseite der Spindel 6 abdeckt. Das starr mit der Spindel 6 verbundene Führungs- gleitelement 9 wiederum ist verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar in der Führungshülse 7 geführt, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht. Das Führungsgleitelement 9 sowie die Führungshülse 7 weisen zu diesem Zweck Vorsprünge 14 in Form kurzer, sich in Längsrichtung der Spindel 6 erstreckender Leisten beziehungsweise Führungsnuten 15 auf, welche eine Verdrehung zwischen den genannten Teilen 9, 7 verhindern. Im vorliegenden Fall sind jeweils drei Vorsprünge 14 sowie zugehörige Führungsnuten 15 symmetrisch um den Umfang der Mittelachse der Spindel 6 verteilt.

Während es sich bei dem Führungsgleitelement 9 um ein Kunststoffteil handelt, ist die Führungshülse 7 aus Stahlblech gefertigt. Vergleichbar mit dem Führungsgleitelement 9 ist auch die Anbindungshülse 8 stirnseitig geschlossen. Die Führungshülse 7 ist am geschlossenen Ende der Anbindungshülse 8 verdrehgesichert, jedoch beschränkt kippbar in dieser gehalten. Am gegenüberliegenden, dem Rotor 3 zugewandten Ende der Führungshülse 7 ist diese offen und nicht gelagert. Die Führungshülse 7 ist somit innerhalb der Anbindungshülse 8 nur einseitig und damit zumindest geringfügig nachgiebig gelagert. Im Übrigen, das heißt abgesehen von der stirnseitigen Anbindung der Führungshülse 7 an die Anbindungshülse 8, ist ein Ringspalt zwischen den genannten Hülsen 7,8 gebildet. Gleichzeitig ist die Anbindungshülse 8 kippweich an den Stator 2 angebunden. Hierbei ist die Anbindungshülse einstückig mit der Statorumspritzung aus Kunststoff gefertigt. Im Vergleich zur Führungshülse 7 weist die Anbindungshülse 8 zwar eine größere Wandstärke, jedoch auch eine größere Nachgiebigkeit, insbesondere in radialer Richtung, auf.

Die Hülsen 7, 8 stellen zusammen mit dem Führungsgleitelement 9 eine Spindelführung dar, die axial vom Stator 2 und Rotor 3 beabstandet ist. Der Rotor 3 ist, wie aus Fig. 1 hervorgeht, wälzgelagert. Auf der der Spindelführung 7, 8 , 9 abgewandten Seite des Rotors 3 ist die Spindel 6 mit einem in einem Zylinder 5 verfahrbaren Druck- stück 10 verbunden, welches für die Verwendbarkeit des Gewindetriebs 1 als hydrostatischer Aktor, beispielsweise in einer Kupplung, insbesondere Doppelkupplung, innerhalb des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, sorgt. Bezugszeichenliste Aktor

Stator

Rotor

Spindelmutter

Zylinder

Spindel

Führungshülse

Anbindungshulse

Führungsgleitelement

Druckstück

Lager

Gehäuse

Wandung

Vorsprung

Führungsnut

Planet