DE102012204784A1

DE102012204784A1 - Spindle drive i.e. differential-dual-ball circulating drive, for use in electromechanical-hydraulic brake system of automobile, has spindles including grooves with gradients, which are selected of different sizes according to amount

Info

Publication number: DE102012204784A1
Application number: DE201210204784
Authority: DE
Inventors: Johannes Deichmann
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: DE102012204784B4

Abstract

The drive (2) has a fixed spindle (8) including an end section fixed at a fixed base (14). The spindle includes a helical running groove (20) with a fixed gradient (P1). A lifting spindle (62) is provided with a helical running groove (68) with a lifting gradient (P2). A dual spindle nut (38) is mounted on the spindles. Helical orbits (44, 80) are formed through the grooves and the nut in sense of a circulating drive for balls (26, 74). A return device is provided for the rolling bodies. The gradients are selected of different sizes according to amount. An independent claim is also included for an actuator.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spindeltrieb und einen zugehörigen Aktuator.The invention relates to a spindle drive and an associated actuator.

Spindeltriebe und zugehörige Aktuatoren finden beispielsweise in integrierten elektromechanisch-hydraulischen Bremssystemen, insbesondere in Automobilen, Verwendung, in denen sie durch Antrieb eines Kolbens zur zentralen Druckversorgung und Volumenstromversorgung genutzt werden. Durch Ankopplung eines Elektromotors, insbesondere eines EC-Motors bzw. einer bürstenlosen Gleichstrommaschine, kann ein Linear-Aktuator zum Antrieb des Kolbens bereitgestellt werden.Spindle drives and associated actuators find use, for example, in integrated electromechanical-hydraulic brake systems, in particular in automobiles, in which they are used by driving a piston for central pressure supply and volumetric flow supply. By coupling an electric motor, in particular an EC motor or a brushless DC machine, a linear actuator for driving the piston can be provided.

Bekannte Gewinde-Planetengetriebelösungen, die auch für die oben genannten Verwendungen geeignet sind, bieten nur einen unzureichenden Wirkungsgrad, insbesondere bei großen Übersetzungen und kleinen Leistungen. Das heißt, das Grundmoment des Systems ist zu hoch.Known thread planetary gear solutions, which are also suitable for the above-mentioned uses, offer only insufficient efficiency, especially for large translations and small outputs. That is, the basic moment of the system is too high.

Konventionelle Kugelumlaufspindeln als Aktuatoren können keine beliebig hohen Übersetzungen abbilden, da sonst die umlaufende Nut keine zur Übertragung von größeren Kräften ausreichende Schulterhöhe mehr ausbilden kann. Dies rührt daher, dass die Übersetzung eines Spindeltriebs von der Steigung abhängig ist. Als maximale Breite einer Führungsbahn, in der die Kugel geführt werden kann, steht der Betrag der Steigung zur Verfügung. Zum Beispiel stehen bei 5 mm Steigung pro Umdrehung 5 mm zur Verfügung, bei 0,5 mm Steigung nur noch 0,5 mm.Conventional ball screws as actuators can not reflect arbitrarily high translations, because otherwise the circumferential groove can not form sufficient for the transmission of larger forces shoulder height more. This is because the ratio of a spindle drive depends on the pitch. As the maximum width of a guideway in which the ball can be performed, the amount of the slope is available. For example, with 5 mm pitch per revolution, 5 mm are available, with 0.5 mm pitch only 0.5 mm.

Nun ist die Übersetzung bei der Steigung von 0,5 mm im Vergleich zur Steigung von 5 mm um den Faktor 10 höher. Damit sind aber auch die axial abzustützenden Kräfte auch um den Faktor 10 höher. Eine maximal mögliche Nuttiefe als 0,5* Kugeldurchmesser unterstellt, ergibt sich bei einer Steigung von 0,5 mm und 0,5 mm Kugeln bei halbkreisförmiger Nut eine Tiefe von 0,25 mm. Bei der 5 mm Steigung sind mit gleichem Ansatz 2,5 mm tiefe Nuten und 5 mm Kugeln möglich. Einer deutlich höheren Belastung stehen also deutlich ungünstigere Abstützbedingungen entgegen. Die Spannungen im Material wären somit sehr viel höher. Die oben genannte tragende Schulterhöhe entspricht dabei ungefähr der Nuttiefe.Now, the ratio at the pitch of 0.5 mm is higher by a factor of 10 compared to the pitch of 5 mm. But so are the axial forces to be supported also by a factor of 10 higher. A maximum possible groove depth assumed as 0.5 * ball diameter, resulting in a pitch of 0.5 mm and 0.5 mm balls at a semicircular groove depth of 0.25 mm. With the 5 mm pitch, 2.5 mm deep grooves and 5 mm balls are possible with the same approach. A significantly higher load is therefore counteracted by significantly less favorable support conditions. The stresses in the material would be much higher. The above-mentioned carrying shoulder height corresponds approximately to the groove depth.

Ein differentieller Spindeltrieb, der für die oben genannten Anwendungen geeignet ist, ist in der US 5,899,114 offenbart. Dabei sind zwei ineinander geschachtelte Spindelmuttern vorgesehen, wobei die innere Spindelmutter auch als Spindel fungiert, so dass sich ein recht komplizierter und toleranzempfindlicher Aufbau ergibt. Schwergängigkeiten des Spindeltriebs, gekoppelt mit erhöhtem Verschleiß, treten in der Folge auf.A differential spindle drive, which is suitable for the above applications, is in the US 5,899,114 disclosed. In this case, two nested spindle nuts are provided, wherein the inner spindle nut also acts as a spindle, so that there is a rather complicated and tolerancesempfindlicher structure. Bindings of the spindle drive, coupled with increased wear, occur in the sequence.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Spindeltrieb bereitzustellen, der bei einem besonders robusten Aufbau im Gegensatz zu konventionellen Spindeltrieben größere Übersetzungen darstellen kann und sich für die Integration in einen Elektromotor eignet. Weiterhin soll ein Aktuator mit einem derartigen Spindeltrieb bereitgestellt werden.The invention is based on the object to provide a spindle drive, which can represent larger translations in contrast to conventional spindle drives in a particularly robust construction and is suitable for integration into an electric motor. Furthermore, an actuator is to be provided with such a spindle drive.

In Bezug auf den Spindeltrieb wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit einem Spindeltrieb umfassend eine Festspindel mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt, wobei der erste Endabschnitt an einer festen Basis fixiert ist und wobei die Festspindel eine schraubenförmige Laufrille mit einer Feststeigung aufweist, und eine gegen Rotation gesicherte, dem zweiten Endabschnitt auf einer gemeinsamen Achse folgenden axial verschiebbare Hubspindel mit einer schraubenförmigen Laufrille mit einer Hubsteigung, und eine auf beiden Spindeln gelagerte Doppelspindelmutter, wobei durch die jeweilige Laufrille und die Doppelspindelmutter jeweils eine schraubenförmige Umlaufbahn im Sinne eines Umlauftriebs für kugelförmige Walzkörper gebildet ist, und wobei eine Rückführungseinrichtung für die Walzkörper vorgesehen ist, und wobei die Feststeigung (P₁) und die Hubsteigung (P₂) betragsmäßig unterschiedlich groß gewählt sind.With respect to the spindle drive, the above object is achieved according to the invention with a spindle drive comprising a fixed spindle with a first and a second end portion, wherein the first end portion is fixed to a fixed base and wherein the fixed spindle has a helical groove with a fixed pitch, and a secured against rotation, the second end portion on a common axis following axially displaceable lifting spindle with a helical groove with a lifting pitch, and mounted on two spindles double spindle nut, each by the respective groove and the double spindle nut a helical orbit in the sense of a rotary drive for spherical rolling elements is formed, and wherein a return means for the rolling elements is provided, and wherein the fixed pitch (P ₁ ) and the lifting pitch (P ₂ ) are chosen to be different in magnitude.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei einem in Bremssystemen, insbesondere elektromechanisch-hydraulischen Bremssystemen, einsetzbaren Spindeltrieb hohe Anforderungen an dessen Stabilität, Robustheit, und die Verfügbarkeit von Übersetzungen zu stellen sind. Gleichzeitig ist es aus stabilitätstechnischen und lagerungstechnischen Gründen nachteilig, viele drehbarer Komponenten vorzusehen.The invention is based on the consideration that in a brake system which can be used in brake systems, in particular electromechanical-hydraulic brake systems, high demands are placed on its stability, robustness, and the availability of translations. At the same time, it is disadvantageous for reasons of stability and storage technology to provide many rotatable components.

Wie nunmehr erkannt wurde, lassen sich diese Anforderungen erfüllen, indem nicht nur eine Spindelmutter und eine Spindel vorgesehen sind, von denen entweder die Spindel oder die Spindelmutter axial verschiebbar gelagert ist und so eine Hubbewegung ausführen kann. Es bedarf vielmehr einer weiteren, mit diesen zwei Komponenten wechselwirkenden Komponente, durch die das System zur Bereitstellung von Übersetzungen ertüchtigt wird.As has now been recognized, these requirements can be met by not only a spindle nut and a spindle are provided, of which either the spindle or the spindle nut is mounted axially displaceable and so can perform a lifting movement. Rather, it requires a further component interacting with these two components, which enhances the system for providing translations.

Wie weiterhin erkannt wurde, lässt sich ein robuster Spindeltrieb mit eben dieser Eigenschaften realisieren, indem eine weitere Spindel fest eingebaut wird und sich auf diese Weise weder axial noch radial bewegt, wobei die Spindelmutter dann drehbar auf dieser fixen bzw. festen Spindel und der Spindel, die für den Hub verantwortlich ist, gelagert wird.As has further been recognized, a robust spindle drive with just these properties can be realized by a further spindle is firmly installed and moves in this way neither axially nor radially, the spindle nut then rotatably on this fixed spindle and the spindle, which is responsible for the hub is stored.

Bei einer Rotation der Doppelspindelmutter verschiebt sich diese axial auf der fest eingebauten Fixierspindel, wodurch sich eine erste axiale Verschiebung des Systems aus Doppelspindelmutter und Hubspindel ergibt. Aufgrund der Drehung der Doppelmutter wird zusätzlich die gegen Rotation gesicherte Hubspindel axial bewegt. Aufgrund dieser drei Komponenten und der dadurch resultierenden gleichzeitigen relativen Bewegung der Doppelspindelmutter zu zwei Spindeln, von denen die eine fest montiert ist, kann durch diesen Differential-Spindeltrieb eine weite Spannweite an Übersetzungen realisiert werden. During a rotation of the double spindle nut, this moves axially on the permanently installed fixing spindle, resulting in a first axial displacement of the system of double spindle nut and lifting spindle. Due to the rotation of the double nut additionally secured against rotation Hubspindel is moved axially. Due to these three components and the resulting simultaneous relative movement of the double spindle nut to two spindles, one of which is fixedly mounted, a wide range of translations can be realized by this differential spindle drive.

Der Spindeltrieb umfasst erfindungsgemäß für einen robusten Betrieb kugelförmige Walzkörper. Auf diese Weise wird ein Differential-Doppel-Kugelumlauftrieb realisiert, der sich in besondere Weise als Leistungsgetriebe für Aktuatoren eignet. Die Kugeln können dabei beispielsweise aus Kugellagerstahl oder Keramik hergestellt sein und gegebenenfalls zur Verbesserung ihrer Laufeigenschaften eine Oberflächenbeschichtung aufweisen.The spindle drive comprises according to the invention for a robust operation spherical rolling elements. In this way, a differential double ball screw drive is realized, which is particularly suitable as a power transmission for actuators. The balls can be made for example of ball bearing steel or ceramic and optionally have a surface coating to improve their running properties.

Damit die Hubspindel bei Drehung der Doppelspindelmutter in ihrer axialen Richtung einen Hub durchführen kann, muss eine Verdrehung dieser Spindel unterbunden und ihre freie axiale Verschiebbarkeit zugelassen werden.Thus, the lifting spindle can perform a stroke in rotation in the axial direction of the double spindle nut, a rotation of this spindle must be prevented and their free axial displacement be allowed.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Spindeltriebs weist zur Rotationsfixierung der Hubspindel diese eine in axialer Richtung geführte kerbenförmige Ausnehmung auf, die einen Zapfen aufnimmt.In a preferred embodiment of the spindle drive for rotational fixation of the lifting spindle this has a notched in the axial direction notch-shaped recess which receives a pin.

Alternativ oder in Kombination weist die Hubspindel an ihrem der Doppelspindelmutter abgewandten Ende einen mehrkantigen Querschnitt auf, der durch eine Führung derart geführt wird, dass die Hubspindel verdrehsicher gelagert wird. Beispielsweise kann die Hubspindel mit einem quadratischer Querschnitt im Abstützbereich versehen werden, der zur Hinderung der Verdrehung durch eine entsprechende, insbesondere auch quadratische, Führung geführt wird.Alternatively or in combination, the lifting spindle at its end facing away from the double spindle nut has a polygonal cross section which is guided by a guide such that the lifting spindle is mounted against rotation. For example, the lifting spindle can be provided with a square cross-section in the support region, which is guided to prevent rotation by a corresponding, in particular square, guide.

Die Verhältnisse von Hubsteigung und Feststeigung sind bei dem dargestellten Spindeltrieb frei wählbar und von den Randbedingungen der Aufgabenstellung bestimmt. Als Steigungen beider Spindeln kommen dabei prinzipiell alle Steigungen gebräuchlicher konventioneller Kugelumlaufspindeln in Frage. Aus dem Verhältnis von Hubsteigung zu Feststeigung errechnen sich üblicherweise Steigungen die kleiner sind als Steigungen von konventionellen Kugelumlauftrieben, die unter den jeweils vorgegebenen Belastungen noch erreicht werden können. Die Fixiersteigung und die Hubsteigung sind beispielsweise unterschiedlich groß gewählt. Das heißt, bei einer Drehung der Doppelspindelmutter bewegt sich diese in axialer Richtung im Verhältnis zur Fixierspindel und zur Hubspindel jeweils unterschiedlich weit. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass zur Realisierung der Übersetzung nur ein drehbares Teil, nämlich die Doppelspindelmutter, erforderlich ist.The ratios of Hubsteigung and fixed pitch are freely selectable in the illustrated spindle drive and determined by the boundary conditions of the task. As gradients of both spindles come in principle all slopes of conventional conventional ball screws in question. From the ratio of Hubsteigung to fixed pitch are usually calculated slopes that are smaller than gradients of conventional recirculating ball bearings, which can be achieved under the given loads. The Fixiersteigung and the Hubsteigung are selected, for example, different sizes. That is, with a rotation of the double spindle nut, this moves in the axial direction in relation to the fixing spindle and the lifting spindle each differently. It is particularly advantageous that only one rotatable part, namely the double spindle nut, is required to realize the translation.

In Bezug auf den Aktuator wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem der Aktuator einen Elektromotor mit Stator und Rotor und einen oben beschriebenen Spindeltrieb umfasst, wobei der Rotor die Doppelspindelmutter umfasst oder als Doppelspindelmutter ausgebildet ist. Der Spindeltrieb ist dabei auf ökonomische und platzsparende Weise mit dem Elektromotor verbunden bzw. in diesen integriert. Da der Rotor des Elektromotors in jedem Fall drehbar gelagert wird und als Doppelspindelmutter ausgebildet sein kann oder diese umfassen kann, sind keine weiteren drehbaren Komponenten erforderlich.With respect to the actuator, the above object is achieved according to the invention by the actuator comprises an electric motor with stator and rotor and a spindle drive described above, wherein the rotor comprises the double spindle nut or is designed as a double spindle nut. The spindle drive is connected in an economical and space-saving manner with the electric motor or integrated into this. Since the rotor of the electric motor is rotatably mounted in each case and may be formed as a double spindle nut or may include this, no further rotatable components are required.

Damit die Doppelspindelmutter bzw. der Rotor in jeder Position durch den Stator bewegt bzw. gedreht werden kann, sind der Stator und der Rotor vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass über den gesamten im Betrieb des Spindeltriebs genutzten Verfahrweg der Hubspindel ein vorgegebener magnetischer Fluss erzeugt wird.Thus, the double spindle nut or the rotor can be moved or rotated in any position by the stator, the stator and the rotor are advantageously designed such that over the entire used during operation of the spindle drive travel of the lifting spindle, a predetermined magnetic flux is generated.

In jeder axialen Position der Spindelmutter muss somit eine axiale Überdeckung der am magnetischen Kreis beteiligten Systeme (Kupferwicklungen Blechschnitt des Stators, Rückschlusskörper am Rotor, Magnete am Rotor) gegeben sein, die es erlaubt, den erforderlichen magnetischen Fluss zu stellen, respektive zu ermöglichen. Die Magnete des Rotors sollten sich daher auch in den Spindelendlagen noch innerhalb des Stators befinden.In each axial position of the spindle nut thus an axial overlap of the systems involved in the magnetic circuit (copper windings plate cut of the stator, return body on the rotor, magnets on the rotor) must be given, which makes it possible to provide the required magnetic flux, respectively to allow. The magnets of the rotor should therefore also be in the Spindelendlagen still within the stator.

Alternativ oder in Kombination kann auch der der Stator axial und dem Rotor nachführbar, insbesondere über eine Radial-Axiallagerung, gelagert sein.Alternatively or in combination, it is also possible for the stator to be axially movable and trackable to the rotor, in particular via a radial axial bearing.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch den geschilderten Aufbau des Spindeltriebs ein besonders hoher Wirkungsgrad eines Schraubspindelantriebs auch bei hoher Übersetzung gewährleistet wird. Außer der Doppelspindelmutter gibt es keine weiteren drehbaren Teile.The advantages of the invention are, in particular, that a particularly high efficiency of a screw drive is ensured even with high translation by the described construction of the spindle drive. Apart from the double spindle nut, there are no other rotatable parts.

Bei einem Aktuator, bei dem der Rotor gemeinsam mit der Doppelspindelmutter bzw. gemeinsamen Spindelmutter auf den beiden Spindeln über den Kugelumlauftrieb drehbar geführt ist, bedarf es keiner zusätzlichen Lagerungen. Der gesamte Aufbau ist besonders einfach, toleranzunempfindlich, robust und effektiv gestaltet.In an actuator in which the rotor is rotatably guided together with the double spindle nut or common spindle nut on the two spindles on the recirculating ball drive, it requires no additional bearings. The entire structure is particularly simple, insensitive to tolerances, robust and effectively designed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt in stark schematisierter Darstellung die einzige Figur einen Spindeltrieb mit einer Festspindel, einer Hubspindel und einer gemeinsamen Doppelspindelmutter, der in einen Elektromotor integriert ist. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. It shows in a highly schematic representation of the single figure a spindle drive with a fixed spindle, a lifting spindle and a common double spindle nut, which is integrated in an electric motor.

Ein in der Figur dargestellter Spindeltrieb 2 umfasst eine Festspindel 8, die mit einem ersten Endabschnitt 10 an einer festen Basis 14, beispielsweise an einem den Spindeltrieb 2 umgebenden Gehäuse, starr fixiert und befestigt ist. Die Festspindel 8 weist schraubenförmig umlaufende Laufrillen 20 auf, in denen Kugeln 26 umlaufen können. Die Festspindel 8 ist bereichsweise in einem zweiten Endabschnitt 28 in axialer Richtung 32 von einer Doppelspindelmutter 38 umgeben. Zwischen der Festspindel 8 und der Doppelspindelmutter 38 sind Umlaufbahnen 44 für die Kugeln 26 ausgestaltet, so dass die Kugeln in axialer Richtung 32 (bzw. in umgekehrter Richtung) wandern, wenn sich die Doppelspindelmutter 38 um die Festspindel 8 dreht. Der axiale Verfahrweg der Doppelspindelmutter 38 bei Drehungen der Doppelspindelmutter 38 um die Festspindel 8 ist durch einen Doppelpfeil 50 dargestellt, die Umdrehung der Doppelspindelmutter 26 ist durch den gebogenen Doppelpfeil 56 dargestellt.A spindle drive shown in the figure 2 includes a fixed spindle 8th that with a first end section 10 on a firm basis 14 , For example, on a spindle drive 2 surrounding housing, rigidly fixed and attached. The fixed spindle 8th has helical circumferential grooves 20 on where balls are 26 can run around. The fixed spindle 8th is partially in a second end section 28 in the axial direction 32 from a double spindle nut 38 surround. Between the fixed spindle 8th and the double spindle nut 38 are orbits 44 for the balls 26 designed so that the balls in the axial direction 32 (or in the opposite direction) wander when the double spindle nut 38 around the fixed spindle 8th rotates. The axial travel of the double spindle nut 38 during rotations of the double spindle nut 38 around the fixed spindle 8th is by a double arrow 50 shown, the revolution of the double spindle nut 26 is by the curved double arrow 56 shown.

Der Spindeltrieb 2 umfasst weiterhin eine zweite Spindel, nämlich eine Hubspindel 62. Auch die Hubspindel 62 weist Laufrillen 68 für Kugeln 74 auf. Die Hubspindel 62 ist in axialer Richtung 32 von der Doppelspindelmutter 38 umgeben, so dass auch hier schraubenförmige Umlaufbahnen 80 für die Kugeln 74 definiert werden. Die Festspindel 8 und die Hubspindel 62 liegen auf einer gedachten gemeinsamen Achse 82. Rückführungseinrichtungen für die jeweiligen Kugeln 26, 74 sind nicht eingezeichnet. Diese können in bekannter Form ausgestaltet sein.The spindle drive 2 further comprises a second spindle, namely a lifting spindle 62 , Also the lifting spindle 62 has grooves 68 for balls 74 on. The lifting spindle 62 is in the axial direction 32 from the double spindle nut 38 surrounded, so that here too helical orbits 80 for the balls 74 To be defined. The fixed spindle 8th and the lifting spindle 62 lie on an imaginary common axis 82 , Return devices for the respective balls 26 . 74 are not shown. These can be configured in a known form.

Die Hubspindel 62 weist in axialer Richtung 32 eine kerbenförmige Ausnehmung 86 auf, die einen fest montierten Zapfen 92 aufnimmt. Auf diese Weise wird eine Rotation der Hubspindel 62 um ihre Längsachse 98 verhindert. Bei einer Drehung der Doppelspindelmutter 38 verschiebt sich daher die Hubspindel 62 in axialer Richtung, was durch einen Doppelpfeil 104 dargestellt ist. Die Verdrehsicherung der Hubspindel 62 kann auch auf andere Art realisiert werden, beispielsweise eine Anzahl von der der Hubspindel 62 angebrachten Rippen, die durch ortsfest angebrachte Schlitze geführt werden. Die Kugeln 26, 74 werden in praktischen Anwendungen des Spindeltriebs bevorzugt ähnlich groß oder sogar identisch gewählt werden, da beide Spindeln ähnliche Steigungen haben. Bei bestimmten Anwendungen ist aber auch denkbar, abweichende Kugelgrößen zu wählen.The lifting spindle 62 points in the axial direction 32 a notch-shaped recess 86 put on a fixed pin 92 receives. In this way, a rotation of the lifting spindle 62 around its longitudinal axis 98 prevented. Upon rotation of the double spindle nut 38 Therefore, the lifting spindle shifts 62 in the axial direction, which is indicated by a double arrow 104 is shown. The rotation of the lifting spindle 62 can also be realized in other ways, for example, a number of the lifting spindle 62 attached ribs which are guided by fixedly mounted slots. The balls 26 . 74 in practical applications of the spindle drive are preferably selected to be similar or even identical, since both spindles have similar slopes. In certain applications, however, it is also conceivable to choose different ball sizes.

Bei einer Drehung der Doppelspindelmutter 38 verschiebt sich diese in axialer Richtung 32 (hierbei ist je nach Drehsinn auch jeweils die umgekehrte Richtung eingeschlossen) im Verhältnis zur Festspindel 8. Gleichzeitig führt die Verdrehsicherung der Hubspindel 62 dazu, dass diese sich auch in axialer Richtung 32 (auch hier sind beide Richtungen eingeschlossen) bewegt und einen Hub durchführt. Die Größe des Hubs hängt dabei von der Anzahl der Umdrehungen der Doppelspindelmutter ab. Gleichzeitig hängt er von der jeweiligen Steigung der Spindel 8, 62 an, was im Folgenden erläutert werden soll.Upon rotation of the double spindle nut 38 this shifts in the axial direction 32 (Here, depending on the direction of rotation and in each case the reverse direction is included) in relation to the fixed spindle 8th , At the same time the rotation of the lifting spindle leads 62 in addition to being in the axial direction 32 (here both directions are included) moves and performs a stroke. The size of the hub depends on the number of revolutions of the double spindle nut. At the same time it depends on the respective pitch of the spindle 8th . 62 to what will be explained below.

Die Umlaufbahn 44 für die Kugeln 26 weist eine Feststeigung P₁ auf und die Umlaufbahn 80 für die Kugeln 74 weist eine Hubsteigung P₂ auf. Weiterhin bezeichnet n die Anzahl der Umdrehungen der Doppelspindelmutter 38. Nun sei ΔP = P₂ – P₁ die Differenz der beiden Steigungen P₁ und P₂. Bei n Umdrehungen der Doppelspindelmutter 38 erfährt die Hubspindel 62 einen Hub h der gegeben ist durch h = n·ΔP, wobei dabei der axiale Verfahrweg der Doppelspindelmutter 38 in Bezug zur festen Basis 14 geben ist durch s = n·P₁.The orbit 44 for the balls 26 has a fixed pitch P ₁ and the orbit 80 for the balls 74 has a stroke P ₂ . Furthermore, n denotes the number of revolutions of the double spindle nut 38 , Now let ΔP = P ₂ -P _{1 be} the difference between the two slopes P ₁ and P ₂ . With n revolutions of the double spindle nut 38 experiences the lifting spindle 62 a stroke h is given by h = n · ΔP, wherein thereby the axial travel of the double spindle nut 38 in relation to the fixed base 14 is given by s = n · P ₁ .

Daraus ist ersichtlich, dass sich der Spindeltrieb als Lineargetriebe mit einer Vielzahl von Übersetzungen einsetzen lässt, wobei für eine gewünschte Übersetzung bzw. ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis nur die beiden Steigungen P₁ und P₂ entsprechend gewählt werden müssen.It can be seen that the spindle drive can be used as a linear gear with a variety of translations, with only the two slopes P ₁ and P ₂ must be selected according to a desired ratio or a desired gear ratio.

Der Spindeltrieb 2 ist im in der Figur dargestellten Beispiel in einen Elektromotor 120 integriert. Ein Rotor 126 des Elektromotors 120 ist als Doppelspindelmutter 38 ausgebildet und drehbar in einem Stator 132 des Elektromotors 120 gelagert. Auf diese Weise wird ein Aktuator 138 realisiert zur zielgerichteten Ausübung von Hub durch Ansteuerung des Elektromotors 120. Der Spindeltrieb 2 fungiert hierbei als Differential-Doppel-Kugelumlauftrieb ausgebildetes Leistungsgetriebe für den Aktuator 138.The spindle drive 2 is in the example shown in the figure in an electric motor 120 integrated. A rotor 126 of the electric motor 120 is as a double spindle nut 38 formed and rotatable in a stator 132 of the electric motor 120 stored. This way becomes an actuator 138 realized for purposeful exercise of stroke by controlling the electric motor 120 , The spindle drive 2 acts as a differential double ball screw trained power transmission for the actuator 138 ,

Bei einer Verwendung des Spindeltriebs 2 in einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges wird beispielhaft die Festspindel 8 fest eingebaut, während die Hydraulik-kolbenseitige Hubspindel 62 axial verschiebbar ist. Eine Seite der axial verschieblichen Lagerung wird direkt über den Kolben im Aufnahmezylinder dargestellt. Die andere axial verschiebliche Lagerung erfolgt durch Eintauchen eines Führungsbolzens in eine Führungsbohrung in der festen Festspindel 8.When using the spindle drive 2 in a brake system of a motor vehicle is exemplified the fixed spindle 8th firmly installed while the hydraulic piston-side lifting spindle 62 is axially displaceable. One side of the axially displaceable bearing is represented directly above the piston in the receiving cylinder. The other axially displaceable storage is done by immersing a guide pin in a guide hole in the fixed fixed spindle 8th ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Spindeltrieb spindle drive
88th: Festspindel fixed spindle
1010: erster Endabschnitt first end section
1414: feste Basis firm basis
2020: Laufrille groove
2626: Kugel Bullet
28 28: zweiter Endabschnitt second end section
3232: axiale Richtung axial direction
3838: Doppelspindelmutter Double spindle nut
4444: Umlaufbahn orbit
5050: Doppelpfeil double arrow
5656: Doppelpfeil double arrow
6262: Hubspindel lifting spindle
6868: Laufrille groove
7474: Kugel Bullet
8080: Umlaufbahn orbit
8282: gemeinsame Achse common axis
8686: Ausnehmung recess
9292: Zapfen spigot
9898: Längsachse longitudinal axis
104104: Doppelpfeil double arrow
120120: Elektromotor electric motor
126126: Rotor rotor
132132: Stator stator
138138: Aktuator actuator
P1P1: Feststeigung fixed pitch
P2P2: Hubsteigung Hubsteigung
nn: Anzahl der Umdrehungen Number of revolutions
hH: Hub stroke
ss: Verfahrweg traverse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5899114 [0006]

Claims

Spindle drive ( 2 ), comprising a fixed spindle ( 8th ) with a first ( 10 ) and a second ( 28 ) End portion, wherein the first end portion ( 10 ) on a fixed basis ( 14 ) and wherein the fixed spindle ( 8th ) a helical groove ( 20 ) with a fixed pitch (P ₁ ), and a rotation secured, the second end portion ( 28 ) on a common axis ( 82 ) following axially displaceable lifting spindle ( 62 ) with a helical groove ( 68 ) with one pitch (P ₂ ), and one on both spindles (P ₂ ) 8th . 62 ) mounted double spindle nut ( 38 ), whereby by the respective track ( 20 . 68 ) and the double spindle nut ( 38 ) each have a helical orbit ( 44 . 80 ) in the sense of a circulation drive for spherical rolling bodies ( 26 . 74 ), and wherein a return device for the rolling elements is provided, and wherein the fixed pitch (P ₁ ) and the lifting pitch (P ₂ ) are selected to be different in magnitude.

Spindle drive ( 2 ) according to claim 1, wherein for rotational fixing the lifting spindle ( 62 ) one in the axial direction ( 32 ) guided notch-shaped recess ( 86 ) having a pin ( 92 ).

Spindle drive ( 2 ) according to claim 1 or 2, wherein the lifting spindle ( 62 ) at her the double spindle nut ( 38 ) facing away from a polygonal cross section, which is guided by a guide such that the lifting spindle ( 62 ) is mounted against rotation.

Spindle drive ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the spherical rolling bodies ( 26 . 74 ) are made of ball bearing steel or ceramic.

Actuator ( 138 ) comprising an electric motor ( 120 ) with stator ( 132 ) and rotor ( 126 ), and with a spindle drive ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the rotor ( 126 ) the double spindle nut ( 38 ) or as a double spindle nut ( 38 ) is trained.

Actuator ( 138 ) according to claim 5, wherein the stator ( 132 ) and the rotor ( 126 ) are configured such that over the entire used during operation of the spindle drive travel (s) of the Hubspindel a predetermined magnetic flux is generated.

Actuator ( 138 ) according to claim 5 or 6, wherein the stator ( 132 ) axially and the rotor ( 126 ) trackable, in particular via a radial thrust bearing, is stored.