DE102010025332A1

DE102010025332A1 - Spindelhubgetriebe mit Verdrehsicherung

Info

Publication number: DE102010025332A1
Application number: DE102010025332A
Authority: DE
Inventors: Gerd Ahnert
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2011-02-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spindelhubgetriebe mit einer Verdrehsicherung als Aktor zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges mit einer elektromotorisch antreibbaren rotationssymmetrischen Gewindespindel mit einer Drehachse und einer eine Drehachse aufweisenden Gewindemutter, wobei die Gewindemutter als becherförmiger Kolben ausgebildet ist, der in einem Gehäuse geführt wird und der Gewindetrieb eine die Gewindespindel/den Antrieb und Kolben miteinander verbindende Verdrehsicherung aufweist, die erfindungsgemäß dadurch gebildet wird, indem das Gehäuse eine zur Kontur der Mantelfläche des Kolbens kongruente Kontur der Innenfläche aufweist, die beliebig geformt ist und zur Drehachse der Gewindespindel nicht konzentrisch verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spindelhubgetriebe mit Verdrehsicherung als Kupplungsaktor zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus den Schriften DE 39 35 438 A1 und DE 39 35 439 A1 ist bekannt, eine Kupplung, insbesondere eine Reibungskupplung, nicht über ein Kupplungspedal, sondern mittels eines Aktors in Form eines Stellantriebes ein- und auszurücken. Dieser Stellantrieb wird über eine elektronische Steuerung angesteuert, die ihrerseits auf bestimmte Sensoren der Betriebsparameter des Fahrzeuges anspricht, wie beispielsweise die Motordrehzahl, die Getriebeeingangsdrehzahl und den Stellwinkel des Kupplungspedals. Über die Steuerung wird die Reibungskupplung beim Anfahren und Wechseln der Gänge selbsttätig geschlossen bzw. geöffnet.
In der DE 43 20 204 A1 wird der Kolben eines Geberzylinders mittels einer elektromotorisch angetriebenen Gewindespindel betätigt. Hierbei ist der Geberzylinder fest mit einem Elektromotor zu einer Einheit verbunden. Bei diesem Gewindegetriebe, das aus einer Gewindespindel und einer Gewindemutter besteht, wird eines dieser beiden Teile an seiner Drehmöglichkeit gehindert, während das andere Teil drehbar ist. Dadurch wird die Drehbewegung der um eine Drehachse rotierenden Motorwelle in eine Verschiebebewegung des Kolbens im Geberzylinder umgesetzt. Dieser Vorgang wird auch als Hub bezeichnet. Die Motorwelle und der Geberzylinder sind dabei gleichachsig hintereinander angeordnet, so dass die Getriebewelle als zur Motorwelle gleichachsiger Gewindetrieb ausgeführt ist. Die drehfest mit der Motorwelle verbundene Gewindespindel ist mit einer relativ zum Geberzylinder verdrehfest, axial verschiebbar geführten, mit dem Kolben verbundenen Spindelmutter verschraubbar, so dass diese Anordnung auch als Spindelhubgetriebe bezeichnet wird.
Weiter ist die EP 1 437 519 B1 bekannt, in der eine Lösung eines Gewindetriebes für einen Geberzylinder für Kupplungsausrücksysteme beschrieben wird. Bei diesem wird die Gewindespindel an der Rotorachse des Elektromotors und die Gewindemutter am Geberkolben angebracht, der einen rohrförmigen Querschnitt aufweist. Dieser rohrförmige Querschnitt des Geberkolbens taucht gleichzeitig in einen äußeren und in einen inneren vollen Zylinder ein. Dabei ist der rohrförmige Kolben mittels Dichtungen sowohl gegenüber dem Hohlzylinder als auch gegen den Vollzylinder abgedichtet.
Nachteilig ist bei diesen Lösungen, dass zur Realisierung einer Verdrehsicherung entsprechender Platz im Gehäuse und an der Spindelmutter – bzw. dem Kolben – vorzusehen ist, wodurch der für den Geberzylinder erforderliche Bauraum vergrößert bzw. der in einem konventionellen Geberzylinder vorhandene Bauraum eingeschränkt wird.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Aktor in Form eines Spindelhubgetriebes mit einer Verdrehsicherung mit den dafür üblichen Bauteilen unter Beibehaltung der Größe des erforderlichen Bauraumes zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit einem Spindelhubgetriebe mit einer Verdrehsicherung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 3 gelöst.
Danach ist das Spindelhubgetriebe zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges mit einer elektromotorisch antreibbaren rotationssymmetrischen Gewindespindel mit einer Drehachse und einer eine Drehachse aufweisenden Gewindemutter versehen, wobei die Gewindemutter als becherförmiger Kolben ausgebildet ist. Dieser wird in einem Gehäuse geführt und der Antrieb weist eine die Gewindespindel (den Antrieb) und Kolben miteinander verbindende Verdrehsicherung auf, die erfindungsgemäß dadurch realisiert wird, indem das Gehäuse eine zur Kontur der Mantelfläche des Kolbens kongruente Kontur der Innenfläche aufweist, die beliebig geformt ist und zur Drehachse der Gewindespindel nicht konzentrisch verläuft.
Fertigungstechnisch kostengünstig ist es, wenn der Kolben einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist.
Außerdem wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass das Spindelhubgetriebe zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges mit einer elektromotorisch antreibbaren rotationssymmetrischen Gewindespindel mit einer Drehachse und einer eine Drehachse aufweisenden Gewindemutter ausgeführt ist. Dabei ist die Gewindemutter als becherförmiger Kolben ausgebildet, der in einem Gehäuse geführt wird. Weiter weist der Gewindetrieb eine die Gewindespindel (den Antrieb) und Kolben miteinander verbindende Verdrehsicherung auf, die erfindungsgemäß dadurch realisiert wird, indem das Gehäuse eine zur Kontur der Mantelfläche des Kolbens kongruente Kontur der Innenfläche aufweist, wobei diese als eine zur Drehachse der Gewindespindel nicht kreisrunde Form ausgeführt ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Erfindung ist vorgesehen, dass die Drehachse der Gewindespindel und die Drehachse des Kolbens in einer Ebene liegen und der Querschnitt des Kolbens als Gleichdick ausgeführt ist.
Als Gleichdick ist dabei in vorteilhafter Weise für eine kostengünstige Herstellung die Form eines Reuleaux-Dreiecks zu wählen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Spindelhubgetriebes im Schnitt,
2 den Schnitt A-A aus 1 in einer Vergrößerung,
3 den Schnitt A-A gemäß 1 durch ein Spindelhubgetriebe, dessen Bauteile eine andere Form als die in 1 aufweisen.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gewinde- bzw. Spindelhubgetriebe mit einem an einem Motor 4 angebundenen Gehäuse 1. Bei diesem ist, wie bereits bekannt, an eine nicht dargestellte Rotorachse des Motors 4 eine Gewindespindel 2 drehfest gekoppelt. Ebenso wird die Gewindemutter des Gewindetriebes durch einen becherförmig ausgebildeten Ringkolben 3 realisiert, der in dem Gehäuse 1 sowohl axial als auch radial geführt wird. Das Gehäuse 1 weist eine Ausnehmung 6 zur Anbindung an eine nicht dargestellte hydraulische Strecke auf. Der Kolben 3 ist an seinem Innendurchmesser mit einem Gewinde versehen, so dass er mit der Gewindespindel 2 form- und kraftschlüssig verbunden ist. Wie aus der Figur ersichtlich, sind sowohl Kolben 3 als auch Gehäuse 1 abgestuft. So weist der Kolben 3 in seinem ersten Führungsabschnitt L1 seinen größten Außendurchmesser auf. In diesem Führungsabschnitt L1 ist der Kolben 3 mittels eines Dichtelements 5 – vorzugsweise in Form eines O-Ringes – gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet. Nach Bildung einer Stufe verringert sich der Außendurchmesser des Kolbens 3 auf den durch ebenfalls eine Stufe erzeugten Innendurchmesser im Gehäuse 1, so dass dieser Abschnitt des Kolbens 3 als zweiter Führungsabschnitt L2 fungiert. Da das becherförmige Gehäuse 1 in diesem Abschnitt verdickt ist, ist in vorteilhafter Weise ein weiteres Dichtelement 5 in Form eines O-Ringes in diesen Abschnitt zur Abdichtung zwischen Kolben 3 und Gehäuse 1 eingebracht. Die beiden Stufen an Kolben 3 und Gehäuse 1 dienen gleichzeitig als Anschlag und damit zur Begrenzung des Kolbenweges innerhalb des Gehäuses 1. Im Bereich der Stufe des Gehäuses 1 ist die mindestens eine Ausnehmung 6 zum Anschluss an eine hydraulische Strecke vorgesehen. Wie aus der Figur ersichtlich, weist das Gehäuse 1 eine mit der des Kolbens 3 zusammenfallende Drehachse C1 auf, die mit einem Betrag s zur Drehachse C2 der Gewindespindel 2 beabstandet ist.
In 2 ist eine Vergrößerung des in 1 ausgewiesenen Schnittes A-A dargestellt. Auch hier sind wieder die mit dem Betrag s zueinander beabstandeten Drehachsen C1, C2 von Kolben 3 und Gewindespindel 2 erkennbar. Außerdem ist aus diesem Schnitt anhand der Kontur die Form des Kolbens 3 ersichtlich, der in diesem Ausführungsbeispiel im Führungsabschnitt L1 eine zylindrische Form aufweist. Durch die beiden formschlüssig ineinander eingesetzten Bauteile, Kolben 3 und Gewindespindel 2, wird mittels des Abstandes bzw. der Exzentrizität s ihrer Drehachsen C2, C1 eine Verdrehsicherung zwischen der Anlagefläche F1 – Innenfläche des Gehäuses 1 – und der Anlagefläche F2 – Mantelfläche des Kolbens 3 – beziehungsweise durch eine zur Drehachse C2 der Gewindespindel 2 nicht kreisrunden Form realisiert.
3 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausführung einer Verdrehsicherung anhand des Schnittes A-A gemäß 1, wobei zur Realisierung des Spindelhubgetriebes wiederum die erforderlichen Bauteile, Spindel, Kolben und Gehäuse verwendet werden, die jedoch in der dargestellten Ausführung eine andere Form als die in 1 aufweisen. Für die Beschreibung dieser Figur wird die Bezeichnung für gleiche Bauteile beibehalten.
Wie ersichtlich, sind die beiden Bauteile, Gewindespindel 2 und Kolben 3, ebenfalls ineinander gesteckt. Allerdings können ihre Drehachsen C1, C2 zusammenfallen, da das auf die Gewindemutter bzw. den Kolben 3 wirkende Drehmoment durch die besonders gestaltete Kontur der Anlageflächen F1, F2 beider Bauteile abgestützt wird. Als Form für die Anlageflächen F1, F2 wird in diesem Falle eine unrunde Form verwendet, wobei die Ecken dieser Kontur als Verdrehsicherung fungieren. Als Vertreter einer unrunden Form wird bei dieser Ausführung ein Gleichdick in Form eines Reuleaux-Dreiecks verwendet.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Spindel-/Gewindespindel
3: Spindelmutter/Kolben/Ringkolben
4: Motor
5: Dichtelement
6: Ausnehmung
s: Abstand/Exzentrizität
C1: Drehachse
C2: Drehachse
F1: Anlagefläche
F2: Anlagefläche
L1: erster Führungsabschnitt
L2: zweiter Führungsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3935438 A1 [0002]
- DE 3935439 A1 [0002]
- DE 4320204 A1 [0003]
- EP 1437519 B1 [0004]

Claims

Spindelhubgetriebe zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges mit einer elektromotorisch antreibbaren rotationssymmetrischen Gewindespindel (2) mit einer Drehachse (C2) und einer eine Drehachse (C1) aufweisenden Gewindemutter (3), wobei die Gewindemutter (3) als becherförmiger Kolben ausgebildet ist, der in einem Gehäuse (1) geführt wird und der Gewindetrieb eine die Gewindespindel (3)/den Antrieb und Kolben (3) miteinander verbindende Verdrehsicherung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung dadurch gebildet wird, indem das Gehäuse (1) eine zur Kontur der Mantelfläche des Kolbens (3) kongruente Kontur der Innenfläche aufweist, die beliebig geformt ist und zur Drehachse (C2) der Gewindespindel (2) nicht konzentrisch verläuft.
Spindelhubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist.
Spindelhubgetriebe zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges mit einer elektromotorisch antreibbaren rotationssymmetrischen Gewindespindel (2) mit einer Drehachse (C2) und einer eine Drehachse (C1) aufweisenden Gewindemutter (3), wobei die Gewindemutter (3) als becherförmiger Kolben ausgebildet ist, der in einem Gehäuse (1) geführt wird und der Gewindetrieb eine die Gewindespindel (3)/Antrieb und Kolben (3) miteinander verbindende Verdrehsicherung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung dadurch gebildet wird, indem das Gehäuse (1) eine zur Kontur der Mantelfläche des Kolbens (3) kongruente Kontur der Innenfläche aufweist, wobei diese als eine zur Drehachse (C2) der Gewindespindel (2) nicht kreisrunde Form ausgeführt ist.
Spindelhubgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (C2) der Gewindespindel (2) und die Drehachse (C1) des Kolbens (3) in einer Ebene liegen.
Spindelhubgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kolbens (3) als Gleichdick ausgeführt ist.
Spindelhubgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichdick die Form eines Reuleaux-Dreiecks aufweist.