DE102004054864A1

DE102004054864A1 - Spindel

Info

Publication number: DE102004054864A1
Application number: DE102004054864A
Authority: DE
Inventors: Uwe Probst; Markus Bernhard; Dietmar König; Markus KÜMMEL; Stephan Dipl.-Ing. Roos
Original assignee: Siemens AG; IMS Gear SE and Co KGaA
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG; IMS Gear SE and Co KGaA
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-05-24
Also published as: CN101056786A; CN100564120C; EP1809522A1; US20080142317A1; WO2006050770A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spindel (1), insbesondere als Bauteil eines Spindeltriebs einer elektromechanischen Parkbremse eines Fahrzeugs. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spindel vorzuschlagen, an der auf einfache Weise ein Standard-Seilzug mit Nippel mit der Spindel lösbar befestigt werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass an einem freien Endabschnitt (11) der Spindel (1) ein Kupplungsteil (7) mit einem Aufnahmeabschnitt (8) zur Aufnahme eines Nippels (9) eines Seilzuges (6) sowie mit einem Befestigungsabschnitt (10) vorgesehen ist, wobei der Befestigungsabschnitt (10) des Kupplungsteils (7) mit dem freien Endabschnitt (11) der Spindel (1) vercrimpt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verbindungsverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spindel, insbesondere als Bauteil eines Spindeltriebs einer elektromechanischen Parkbremse eines Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verbindungsverfahren, insbesondere zur Verbindung eines Kupplungsteils mit einer Spindel.
Eine elektromechanische Parkbremse ersetzt die klassische Handbremse im Fahrzeug. Durch den Wegfall des Handbremshebels kann der Fahrzeuginnenraum neu gestaltet werden und es lassen sich Funktionen realisieren, die man sonst nur von Fahrzeugen mit Automatikgetriebe kennt. Beispielsweise ist es mittels einer elektromechanischen Parkbremse möglich, das Fahrzeug am Berg festzuhalten und ein automatisches Lösen der Handbremse beim Anfahren, z.B. am Berg zu gewährleisten.
Die Bremskraft wird von einer Motorbaugruppe bereitgestellt und auf einen Spindeltrieb bestehend aus einer Spindelmutter und einer Spindel übertragen. Von der Spindel wird eine Zugkraft auf einen Seilzug übertragen, der mit der eigentlichen Bremseinrichtung verbunden ist. Um den Seilzug mit der Spindel zu verbinden, ist es bekannt, den Seilzug unlösbar an der Spindel zu befestigen. Dies hat den Nachteil, dass bei einem Riss des Seils die gesamte Einheit bestehend aus Spindel und Seilzug ausgetauscht werden muss.
Gemäß einer verbesserten Variante ist an dem der Spindel zugeordneten Ende des Seilzugs ein wannenartig ausgebildeter Nippel vorgesehen, in den das freie Ende der Spindel eingelegt werden kann. Als Verdrehschutz für die Spindel ist innerhalb des wannenförmigen Nippels eine Nase vorgesehen, die in eine Ausnehmung am freien Ende der Spindel eingreift. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltungsvariante ist es, dass bei einem Seilriss nicht die komplette Einheit bestehend aus Spindel und Seilzug ausgetauscht werden muss, sondern dass es ausreicht, das gerissene Seil auszutauschen. Von Nachteil ist es, dass der Seilzug aufgrund der speziellen Ausformung des Nippels sehr aufwendig gestaltet ist. Die Verwendung von Standardseilzügen mit herkömmlichen Nippeln ist nicht möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spindel vorzuschlagen, bei dem auf einfache Weise ein Standard-Seilzug mit Nippel mit der Spindel lösbar befestigt werden kann.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Verbindungsverfahren anzugeben, mit dem auf einfache Weise eine belastbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen hergestellt werden kann.
Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe durch eine Spindel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Verfahrensmäßig wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Spindel und des Verbindungsverfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist an einem freien Ende der Spindel ein Kupplungsteil unlösbar befestigt. Das Kupplungsteil weist mindestens zwei Abschnitte auf, nämlich einen Aufnahmeabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass er sich zur Aufnahme eines Nippels eines Seilzugs eignet, sowie einen Befestigungsabschnitt, mit dem das Kupplungsteil an dem freien Ende der Spindel befestigt ist. Gemäß der Erfindung ist der Befestigungsabschnitt mit dem freien Endabschnitt der Spindel verpresst (vercrimpt). Die Erfindung hat den Vorteil, dass herkömmliche Seilzüge, die an ihrem Ende eine Verdickung (Nippel) aufweisen, verwendet werden können. Hierdurch werden die Herstellungs- sowie Reparaturkosten gesenkt. Aufgrund der lösbaren Befestigung ist ein einfacher Austausch des Seilzuges im Falle einer Beschädigung möglich.
Um möglichst große Kräfte in axialer Richtung von der Spindel auf den Seilzug übertragen zu können, ist mit Vorteil vorgesehen, dass an dem freien Endabschnitt der Spindel Mittel zur Aufnahme einer Axialkraftkomponente vorgesehen sind. Diese Mittel sind so ausgebildet, dass im Endbereich der Spindel von einer glatten Zylinderform abgewichen wird. Hierzu kann der Endabschnitt der Spindel beispielsweise als Gewinde ausgebildet sein. Wichtig ist, dass sich der Befestigungsabschnitt des Kupplungsteils bei der Verpressung an die Struktur des Endabschnitts anlegt, so dass ein Formschluss erreicht wird.
Bei der Verpressung ist es von besonderem Vorteil, wenn um den Befestigungsabschnitt herum eine zusätzliche Hülse vorgesehen ist, der wiederum mit dem Befestigungsabschnitt vercrimpt ist, so dass sich eine Vercrimpung von mindestens drei Bauteilen, nämlich der Hülse, dem Befestigungsabschnitt und dem Endabschnitt der Spindel ergibt. Das Vorsehen der Hülse verhindert das Wiederaufweiten des Befestigungsabschnitts des Kupplungsteils. Vorzugsweise ist die Hülse aus Stahl gefertigt. Die Verpressung erfolgt von außen durch Krafteinwirkung in radialer Richtung mit Hilfe von, beispielsweise sechs, über den Umfang verteilten Pressbacken.
In Ausgestaltung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Kupplungsteil als, vorzugsweise einstückiges, Stanzbiegeteil ausgebildet ist, wobei der Befestigungsabschnitt aus zwei gegenüberliegenden, identischen Teilschalen gebildet ist.
Im unmontierten Zustand ist die von den Teilschalen gebildete Hülse nicht rundum geschlossen, sondern die Teilschalen sind durch einen Schlitz voneinander beabstandet, um das Aufschieben auf den freien Endabschnitt der Spindel zu erleichtern.
In der der Spindel abgewandten Frontwand des Aufnahmeabschnitts des Kupplungsteils ist eine Ausnehmung zur Durchführung des Seilzugs vorgesehen. Die Ausnehmung ist derart ausgebildet, dass ein Einführen des Seilzugs radial zur Zugrichtung möglich ist.
Um den Seilzug in dem Aufnahmeabschnitt zu zentrieren, sind zu beiden Seiten des Aufnahmeabschnitts in Richtung Spindel gebogene Nasen vorgesehen. Dabei sind die Nasen so bemessen und ausgebildet, dass das Stahlseil auf der gedachten, Längsmittelachse der Spindel zu liegen kommt. Hierdurch wird das Auftreten von Kräften in Radialrichtung und damit von Kippmomenten, mit Vorteil vermieden. Der Nippel des Seilzugs liegt an der Innenseite der Frontwand des Aufnahmeabschnitts am Randbereich der Ausnehmung an.
Um ein Verdrehen der Spindel zu vermeiden, ist eine Verdrehsicherung vorgesehen, die drehfest mit dem Kupplungsteil verbindbar ist. Die Verdrehsicherung wirkt mit dem Gehäuse des Spindeltriebs zusammen und bildet somit eine Drehmomentstütze. Mit Vorteil ist die Verdrehsicherung als ovales Kunststoffteil ausgebildet, welches auf das Kupplungsteil aufschiebbar ist und dort an einem Anschlag anliegt.
Gemäß den erfindungsgemäßen Verbindungsverfahren wird ein erstes Bauteil, beispielsweise ein zuvor beschriebenes Stanzbiegeteil, derart angeordnet, dass es ein zweites Bauteil, beispielsweise eine Spindel teilweise umschließt. Dies ist bei spielsweise dadurch möglich, dass das erste Bauteil mit seinem, vorzugsweise hülsenförmigen, Befestigungsabschnitt auf das zweite Bauteil aufgeschoben wird. Weiterhin ist mindestens eine Hülse vorgesehen, der derart angeordnet wird, dass er den Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils zumindest teilweise umschließt. Bei einer Hülse kann dies dadurch bewerkstelligt werden, dass die Hülse vor dem Aufschieben des ersten Bauteils auf das zweite Bauteil, auf den Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils aufgeschoben wird. Nachdem die Hülse entsprechend angeordnet wurde, wird von außen auf die Hülse in radialer Richtung eine Kraft ausgeübt, so dass Hülse, Befestigungsabschnitt und zweites Bauteil miteinander vercrimpt und somit unlösbar miteinander verbunden werden.
Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wird diese näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung der Spindel mit Befestigungseinrichtung,
2 eine Spindel mit montiertem Kupplungsteil und Seilzug,
3 eine schematische Darstellung einer Parkbremsbetätigungseinrichtung,
4 Spindel und Kupplungsteil (noch nicht vercrimpt) und
5 Spindel und Kupplungsteil (vercrimpt).
Bei der Spindel 1 handelt es sich um eine Gewindespindel, die mit einer antreibbaren Spindelmutter 2 in Eingriff steht. Die Spindelmutter 2 ist aus Metall ausgebildet und weist ein aufgespritztes Zahnrad 3 auf, welches Teil eines Getriebes 4 ist und mit einem Elektromotor 5 in Wirkverbindung steht.
Um Axialkräfte von der Spindel an eine nicht dargestellte Bremseinrichtung zu übertragen, ist ein Seilzug (Bowdenzug) 6 vorgesehen. Der Seilzug 6 ist lösbar mit einem mit der Spindel 1 unlösbar verbundenen Kupplungsteil 7 verbunden. Das Kupplungsteil 7 ist als Stanz-Biegeteil ausgebildet und weist einen Aufnahmeabschnitt 8 zur Aufnahme eines endseitigen Nippels 9 des Seilzugs 6 und einen Befestigungsabschnitt 10 auf, der mit dem freien Endabschnitt 11 der Spindel 1 durch radiale Pressung vercrimpt ist. Innerhalb des Aufnahmeabschnitts 8 ist der in diesem Ausführungsbeispiel im Querschnitt sechseckige Nippel 9 des Seilzugs 6 aufgenommen. Der Aufnahmeabschnitt 8 besteht im Wesentlichen aus zwei gegenüberliegenden, parallelen Seitenwänden 12, 13, die den Nippel seitlich mit geringem Spiel umschließen. Die beiden Seitenwände 12, 13 sind an der der Spindel 1 abgewandten Frontseite mittels einer Frontwand 14 miteinander verbunden. In der Frontwand 14 des Aufnahmeabschnitts 8 ist eine schlitzförmige Ausnehmung 15 vorgesehen, die nach einer Seite hin offen ist, um ein Einfädeln des Nippels 9 in den Aufnahmeabschnitt 8 zu ermöglichen. Der Nippel 9 wird in dem Aufnahmeabschnitt 8 zentriert, so dass der Seilzug 6 und eine nicht dargestellte, gedachte Längsmittelachse der Spindel 1 fluchten, um ein Auftreten von Nicht-Axialkraftkomponenten zu vermeiden. Hierzu ist die Länge der Ausnehmung 15 so bemessen, dass der Seilzug in entsprechender, zentrierter Position zum Liegen kommt. Eine seitliche Bewegung des Seilzugs wird durch die an dem Seilzug anliegenden Seitenwände 12, 13 des Aufnahmeabschnitts 8 verhindert. Seitlich und am oberen Ende der Ausnehmung 15 sind zwei Nasen 16, 17 vorgesehen, die in Richtung Spindel 1 gebogen sind und so eine Be wegung des Nippels 9 und damit des Seilzugs 6 aus der Ausnehmung 15 heraus verhindern. Hierdurch erfolgt eine Zentrierung des Nippels 9 und damit des Seilzugs 6 in der erwähnten, optimalen Position. Mit seiner dem Seilzug 6 zugewandten Stirnseite liegt der Nippel 9 an der Innenseite der Frontwand 14 an.
Wie erläutert, verhindern die Nasen 16, 17 auch ein Herausgleiten des Nippels 9 aus dem zu zwei Seiten hin offenen Aufnahmeabschnitt 8. Das Einsetzen und Entfernen des Nippels 9 in den Aufnahmeabschnitt 8 ist nur bei entspanntem Seilzug 6 möglich, in dem der Nippel 9 aus leicht schräger Richtung in den Aufnahmeabschnitt eingelegt wird, wobei Seilzug 6 in der Ausnehmung 15 zum Liegen kommt. Dabei ist es wichtig, das der Aufnahmeabschnitt 8 länger als der Nippel 9 ist.
In Richtung Spindel 1 geht der Aufnahmeabschnitt 8 in den hülsenförmigen Befestigungsabschnitt 10 über. Der Befestigungsabschnitt 10 besteht aus zwei gegenüberliegenden Schalen 18, 19. Der Innendurchmesser des Befestigungsabschnitts ist so bemessen, dass der Befestigungsabschnitt bei der Montage, vor der Vercrimpung auf dem freien Endabschnitt 11 der Spindel 1 aufgeschoben werden kann. Der freie Endabschnitt 11 der Spindel 1 ist strukturiert ausgebildet, um die Haltbarkeit der Verbindung zwischen Kupplungsteil und Spindel 1 zu verbessern. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Struktur durch zwei in axialer Richtung der Spindel beabstandete, in radialer Richtung erhöhte Ringe 20 ausgebildet.
Um den hülsenförmigen Befestigungsabschnitt 10 des Kupplungsteils 7 herum ist eine Hülse 21 aus Stahl vorgesehen, die auf die Schalen 18, 19 aufgeschoben wurde. Durch radiale, über den Umfang verteilte, Krafteinwirkung wird die Hülse 21 mit dem Befestigungsabschnitt 10 und dieser wiederum mit dem freien Endabschnitt 11 der Spindel 1 vercrimpt. Bei dem Vercrimpungsprozess fließt das Material des Befestigungsabschnitts 10 in die Vertiefung 22 zwischen den Ringen 20, so dass ein Formschluss hergestellt wird. Auch die Hülse 21 passt sich dieser Struktur an. Durch das Vorsehen der Ringe 20 wird ein Mittel zur verbesserten Aufnahme der Axialkraft bereitgestellt, wodurch die Verbindung zwischen Kupplungsteil 7 und Spindel 1 wesentlich haltbarer wird. Eine weitere Verbesserung der Verbindung wird durch die Hülse 21 erreicht, die ein Wiederaufweiten des als Stanz-Biegeteil ausgebildeten Kupplungsteils 7 verhindert. Die Pfeile 23 in 5 stellen schematisch die radiale Verpressungskraft des Vercrimpungswerkzeugs 24 dar.
Um ein Verdrehen der Spindel 1 um die Längsmittelachse innerhalb des Spindelgehäuses 25 zu verhindern, ist eine Verdrehsicherung 26 aus Kunststoff vorgesehen. Die Kontur der Verdrehsicherung 26 ist oval und wirkt mit einer nicht dargestellten Ausnehmung im Spindelgehäuse 25 zusammen. Die Verdrehsicherung 26 ist drehfest mit dem Kupplungsteil 7 verbunden. Hierzu weist die Verdrehsicherung 26 eine zentrische Durchgangsöffnung 27 auf, mittels derer sie vor dem Anbringen der Hülse 21 auf das Kupplungsteil 7 aufgeschoben werden kann. Zur Begrenzung des Einschubs der Verdrehsicherung 26 auf das Kupplungsteil 7 sind vier Anlagekanten 28 vorgesehen.
Bei den erfindungsgemäßen Verbindungsverfahren wird derart vorgegangen, dass zunächst eine Hülse 21 auf den Befestigungsabschnitt 10 eines ersten Bauteils (Kupplungsteil 7) verschoben wird, woraufhin das erste Bauteil (Kupplungsteil 7) mit dem Befestigungsabschnitt 10 auf das zweite Bauteil (freies Ende 11 der Spindel 1) verschoben wird. Daraufhin erfolgt eine Krafteinwirkung auf die Hülse in radialer Richtung, so dass die Hülse 21 mit dem Befestigungsabschnitt 10 und dem zweiten Bauteil vercrimpt wird. Die Verbindung kann dadurch wesentlich verbessert werden, dass an dem zweiten Bauteil Mittel 20 zur verbesserten Aufnahme einer Axialkraftkomponente vorgesehen werden, mit denen der Befestigungsabschnitt 10 nach der Vercrimpung einen Formschluss bildet.

1: Spindel
2: Spindelmutter
3: Zahnrad
4: Getriebe
5: Elektromotor
6: Seilzug
7: Kupplungsteil
8: Aufnahmeabschnitt
9: Nippel
10: Befestigungsabschnitt
11: freier Endabschnitt
12: Seitenwand
13: Seitenwand
14: Frontwand
15: Ausnehmung
16: Nase
17: Nase
18: Schale
19: Schale
20: Ringe
21: Hülse
22: Vertiefung
23: Radialkraft
24: Vercrimpungswerkzeug
25: Spindelgehäuse
26: Verdrehsicherung
27: Durchgangsöffnung
28: Anlagekante

Claims

Spindel, insbesondere als Bauteil eines Spindeltriebs einer elektromechanischen Parkbremse eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass an einem freien Endabschnitt (11) der Spindel (1) ein Kupplungsteil (7) mit einem Aufnahmeabschnitt (8) zur Aufnahme eines Nippels (9) eines Seilzuges (6) sowie mit einem Befestigungsabschnitt (10) vorgesehen ist, wobei der Befestigungsabschnitt (10) des Kupplungsteils (7) mit dem freien Endabschnitt (11) der Spindel (1) vercrimpt ist.
Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem freien Endabschnitt (11) der Spindel (1) Mittel (20) zur Aufnahme einer Axialkraftkomponente vorgesehen sind.
Spindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (10) mit den Mitteln zur Aufnahme einer Axialkraftkomponente durch Vercrimpung formschlüssig verbunden ist.
Spindel nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (20) als radiale Vertiefung und/oder Erhöhung und/oder als Profilierung und/oder als Gewindeabschnitt ausgebildet sind.
Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil (7) als, vorzugsweise einstückiges, Stanz-Biegeteil ausgebildet ist.
Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnitt (8) zu mindestens einer Seite hin, vorzugsweise zu zwei gegenüberliegenden Seiten hin, offen ist.
Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (10) hülsenförmig ausgebildet ist.
Spindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (10) aus mindestens zwei, vorzugsweise identischen, Schalen (18, 19) gebildet ist.
Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (21), vorzugsweise aus Stahl, vorgesehen ist, die den Befestigungsabschnitt (10) des Kupplungsteils (9) zumindest teilweise umschließt und die mit dem Befestigungsabschnitt (10) vercrimpt ist.
Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnitt (8) in der der Spindel (1) abgewandten Seite (14) eine, vorzugsweise schlitzförmige, Ausnehmung (15) zur Durchführung des Seilzugs (6) aufweist.
Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (16, 17) zur Zentrierung des Nippels (9) in dem Aufnahmeabschnitt (8) vorgesehen sind.
Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (16, 17) gegen Herausfallen des Nippels (9) aus dem Aufnahmeabschnitt (8) vorgesehen sind.
Spindel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel (16, 17) zur Zentrierung und/oder als Mittel gegen Herausfallen des Nippels, zu beiden Seiten der Ausnehmung je eine, vorzugsweise in Richtung Spindel (1) gebogene, Nase vorgesehen ist.
Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdrehsicherung (26) für die Spindel (1) vorgesehen ist.
Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdrehsicherung (26) ein unrundes, vorzugsweise im Querschnitt ovales, drehfest mit dem Kupplungsteil (7) verbindbares, vorzugsweise aufschiebbares, Bauteil, insbesondere aus Kunststoff, vorgesehen ist.
Verbindungsverfahren zur unlösbaren Verbindung eines ersten Bauteils, vorzugsweise eines Stanzbiegeteils, mit einem zweiten Bauteil, vorzugsweise eines Drehteils, insbesondere einer Spindel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil derart angeordnet wird, dass es das zweite Bauteil mit seinem, vorzugsweise hülsenförmigen, Befestigungsabschnitt (10) zumindest teilweise umschließt und das mindestens eine Hülse (21) vorgesehen wird, die derart angeordnet wird, dass sie bzw. er den Befestigungsabschnitt (10) des ersten Bauteils zumindest teilweise umschließt und dass danach die Hülse (21) radial in Richtung zweites Bauteil verpresst wird.
Verbindungsverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Bauteil Mittel (20) zur Aufnahme einer Axialkraftkomponente vorgesehen werden.
Verbindungsverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (10) mit den Mitteln (20) zur Aufnahme einer Axialkraftkomponente durch die Vercrimpung formschlüssig verbunden wird.
Verbindungsverfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (20) als radiale Vertiefung und/oder Erhöhung und/oder als Profilierung und/oder als Gewindeabschnitt ausgebildet werden.