DE102012204784B4 - Spindle drive and associated actuator - Google Patents

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Abstract

Spindeltrieb (2), umfassend eine Festspindel (8) mit einem ersten (10) und einem zweiten (28) Endabschnitt, wobei der erste Endabschnitt (10) an einer festen Basis (14) fixiert ist und wobei die Festspindel (8) eine schraubenförmige Laufrille (20) mit einer Feststeigung (P1) aufweist, und eine gegen Rotation gesicherte, dem zweiten Endabschnitt (28) auf einer gemeinsamen Achse (82) folgenden axial verschiebbare Hubspindel (62) mit einer schraubenförmigen Laufrille (68) mit einer Hubsteigung (P2), und eine auf beiden Spindeln (8, 62) gelagerte Doppelspindelmutter (126), wobei durch die jeweilige Laufrille (20, 68) und die Doppelspindelmutter (126) jeweils eine schraubenförmige Umlaufbahn (44, 80) im Sinne eines Umlauftriebs für kugelförmige Walzkörper (26, 74) 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.Spindle drive (2) comprising a fixed spindle (8) having a first (10) and a second (28) end portion, the first end portion (10) being fixed to a fixed base (14) and the fixed spindle (8) having a helical running groove (20) with a fixed pitch (P1), and an axially displaceable lifting spindle (62) which is secured against rotation and follows the second end section (28) on a common axis (82) and has a helical running groove (68) with a lifting pitch (P2 ), and a double spindle nut (126) mounted on both spindles (8, 62), whereby a helical orbit (44, 80) in the sense of a revolving drive for spherical rolling bodies is formed by the respective running groove (20, 68) and the double spindle nut (126). (26, 74) is formed, and wherein a return device is provided for the rolling bodies, and wherein the fixed pitch (P1) and the lifting pitch (P2) are chosen to be different in magnitude.

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 are used, for example, in integrated electromechanical-hydraulic brake systems, in particular in automobiles, in which they are used for central pressure supply and volumetric flow supply by driving a piston. A linear actuator for driving the piston can be provided by coupling an electric motor, in particular an EC motor or a brushless DC machine.

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 threaded planetary gear solutions, which are also suitable for the uses mentioned above, only offer insufficient efficiency, particularly in the case of large translations and low power levels. That is, the basic torque 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 recirculating ball screws as actuators cannot reproduce arbitrarily high translations, since otherwise the circumferential groove can no longer form a shoulder height sufficient for the transmission of larger forces. This is due to the fact that the translation of a spindle drive depends on the pitch. The amount of the slope is available as the maximum width of a guide track in which the ball can be guided. For example, with a pitch of 5 mm, 5 mm are available per revolution, with a pitch of 0.5 mm, 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 gear ratio with the pitch of 0.5 mm is higher by a factor of 10 compared to the pitch of 5 mm. However, the forces to be supported axially are also higher by a factor of 10. Assuming a maximum possible groove depth of 0.5 * ball diameter, a pitch of 0.5 mm and 0.5 mm balls results in a depth of 0.25 mm with a semi-circular groove. 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 opposed to significantly less favorable support conditions. The stresses in the material would therefore be much higher. The load-bearing shoulder height mentioned above 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 that is suitable for the above applications is in the U.S. 5,899,114 disclosed. In this case, two nested spindle nuts are provided, with the inner spindle nut also functioning as a spindle, resulting in a very complicated structure that is sensitive to tolerances. Stiffness of the spindle drive, coupled with increased wear, occurs as a result.

Aus der DE 195 19 310 A1 ist eine gattungsgemäße Differentialspindel bekannt, die aus zwei koaxial hintereinander oder koaxial ineinander angeordneten Spindeln besteht.From the DE 195 19 310 A1 a generic differential spindle is known, which consists of two spindles arranged coaxially one behind the other or coaxially one inside the other.

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 of providing a spindle drive which, with a particularly robust structure, can represent larger transmission ratios than conventional spindle drives and is suitable for integration into an electric motor. Furthermore, an actuator with such a spindle drive is to be provided.

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 regard to the spindle drive, the above-mentioned object is achieved according to the invention with a spindle drive comprising a fixed spindle with a first and a second end section, the first end section being fixed to a fixed base and the fixed spindle having a helical running groove with a fixed pitch, and a an axially displaceable lifting spindle secured against rotation and following the second end section on a common axis, with a helical running groove with a lifting pitch, and a double spindle nut mounted on both spindles, with the respective running groove and the double spindle nut each having a helical orbit in the sense of a revolving drive for spherical rolling bodies is formed, and wherein a return device is provided for the rolling bodies, 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 configurations of the invention are the subject matter 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 the case of a spindle drive which can be used in brake systems, in particular electromechanical-hydraulic brake systems, high demands must be made on its stability, robustness and the availability of translations. At the same time, it is disadvantageous for reasons of stability and storage 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 providing a spindle nut and a spindle, of which either the spindle or the spindle nut is mounted in an axially displaceable manner and can thus perform a lifting movement. Rather, there needs to be another component that interacts with these two components to enable the system to provide 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 was also recognized, a robust spindle drive with precisely these properties can be implemented by installing a further spindle and thus moving neither axially nor radially, with the spindle nut then being rotatable on this fixed or fixed spindle and the spindle 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.When the double spindle nut rotates, it is displaced 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, the lifting spindle, which is secured against rotation, is also 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 permanently mounted, a wide range of translations can be realized with 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.According to the invention, the spindle drive comprises spherical rolling bodies for robust operation. In this way, a differential double recirculating ball drive is realized, which is particularly suitable as a power transmission for actuators. The balls can be made of ball bearing steel or ceramics, for example, 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.In order for the lifting spindle to be able to carry out a stroke when the double spindle nut rotates in its axial direction, this spindle must be prevented from rotating and its free axial displaceability must be permitted.

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 rotationally fixing the lifting spindle, the latter has a notched recess which is guided in the axial direction and accommodates 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 has a polygonal cross-section at its end facing away from the double spindle nut, which cross-section is guided by a guide in such a way that the lifting spindle is mounted in a torsion-proof manner. For example, the lifting spindle can be provided with a square cross-section in the support area, which is guided by a corresponding, in particular also square, guide to prevent rotation.

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 stroke pitch and fixed pitch can be freely selected for the spindle drive shown and are determined by the boundary conditions of the task. In principle, all pitches of common conventional recirculating ball screws can be considered as the pitches of both spindles. From the ratio of stroke pitch to fixed pitch, pitches are usually calculated that are smaller than pitches of conventional recirculating ball drives, which can still be achieved under the respectively specified loads. The fixing gradient and the lifting gradient are chosen to be different, for example. This means that when the double spindle nut rotates, it moves to different extents in the axial direction in relation to the fixing spindle and the lifting spindle. It is particularly advantageous here that only one rotatable part, namely the double-spindle nut, is required to implement 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 regard to the actuator, the above-mentioned object is achieved according to the invention in that the actuator comprises an electric motor with a stator and rotor and a spindle drive as described above, the rotor comprising the double spindle nut or being designed as a double spindle nut. The spindle drive is connected to the electric motor or integrated into it in an economical and space-saving manner. Since the rotor of the electric motor is rotatably mounted in any case and can be designed as a double spindle nut or can 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.So that 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 in such a way that a predetermined magnetic flux is generated over the entire travel path of the lifting spindle used in the operation of the spindle drive.

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, there must be an axial overlap of the systems involved in the magnetic circuit (copper windings, sheet metal section of the stator, yoke body on the rotor, magnets on the rotor), which allows the necessary magnetic flux to be provided or enabled. The magnets of the rotor should therefore still be inside the stator even in the end positions of the spindle.

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, the stator can also be mounted so that it can be tracked axially and 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 the structure of the spindle drive described ensures a particularly high degree of efficiency of a screw spindle drive, even with a high transmission ratio. Apart from the double spindle nut, there are no other rotating 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 the case of an actuator in which the rotor is rotatably guided together with the double spindle nut or common spindle nut on the two spindles via the recirculating ball drive, no additional bearings are required. The entire structure is designed to be particularly simple, tolerance-insensitive, robust and effective.

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 is explained in more detail with reference to a drawing. In it, the only figure shows a highly schematic representation of a spindle drive with a fixed spindle, a lifting spindle and a common double spindle nut, which is integrated into 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 126 umgeben. Zwischen der Festspindel 8 und der Doppelspindelmutter 126 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 126 um die Festspindel 8 dreht. Der axiale Verfahrweg der Doppelspindelmutter 126 bei Drehungen der Doppelspindelmutter 126 um die Festspindel 8 ist durch einen Doppelpfeil 50 dargestellt, die Umdrehung der Doppelspindelmutter 126 ist durch den gebogenen Doppelpfeil 56 dargestellt.A spindle drive 2 shown in the figure includes a fixed spindle 8, which is rigidly fixed and fastened with a first end section 10 to a fixed base 14, for example to a housing surrounding the spindle drive 2. The fixed spindle 8 has helical running grooves 20 in which balls 26 can rotate. The fixed spindle 8 is partially surrounded by a double spindle nut 126 in a second end section 28 in the axial direction 32 . Orbital tracks 44 for the balls 26 are designed between the fixed spindle 8 and the double spindle nut 126 so that the balls migrate in the axial direction 32 (or in the opposite direction) when the double spindle nut 126 rotates around the fixed spindle 8 . The axial displacement path of the double spindle nut 126 when the double spindle nut 126 rotates about the fixed spindle 8 is represented by a double arrow 50 , the rotation of the double spindle nut 126 is represented by the curved double arrow 56 .

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 126 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 also includes a second spindle, namely a lifting spindle 62. The lifting spindle 62 also has running grooves 68 for balls 74. The lifting spindle 62 is surrounded by the double spindle nut 126 in the axial direction 32, so that helical orbits 80 for the balls 74 are also defined here. The fixed spindle 8 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 designed 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 126 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.In the axial direction 32 , the lifting spindle 62 has a notched recess 86 which receives a fixed pin 92 . In this way, rotation of the lifting spindle 62 about its longitudinal axis 98 is prevented. When the double spindle nut 126 rotates, the lifting spindle 62 is therefore displaced in the axial direction, which is represented by a double arrow 104 . The anti-twist protection of the lifting spindle 62 can also be realized in a different way, for example a number of ribs attached to the lifting spindle 62, which are guided through slots attached in a stationary manner. In practical applications of the spindle drive, the balls 26, 74 are preferably chosen to be of a similar size or even identical, since both spindles have similar pitches. In certain applications, however, it is also conceivable to choose different ball sizes.

Bei einer Drehung der Doppelspindelmutter 126 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 126 ab. Gleichzeitig hängt er von der jeweiligen Steigung der Spindel 8, 62 an, was im Folgenden erläutert werden soll.When the double spindle nut 126 rotates, it is displaced in the axial direction 32 (depending on the direction of rotation, the opposite direction is also included here) in relation to the fixed spindle 8. also here both directions are included) moves and performs a stroke. The size of the stroke depends on the number of revolutions of the double spindle nut 126 . At the same time, it depends on the respective pitch of the spindle 8, 62, which 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 126. Nun sei ΔP = P2 - P1 die Differenz der beiden Steigungen P1 und P2. Bei n Umdrehungen der Doppelspindelmutter 126 erfährt die Hubspindel 62 einen Hub h der gegeben ist durch h = n * ΔP, wobei dabei der axiale Verfahrweg der Doppelspindelmutter 126 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 lift pitch P 2 . Furthermore, n designates the number of revolutions of the double spindle nut 126. Now let ΔP=P 2 −P 1 be the difference between the two pitches P 1 and P 2 . With n revolutions of the double spindle nut 126, the lifting spindle 62 experiences a stroke h which is given by h=n*ΔP, the axial travel of the double spindle nut 126 in relation to the fixed base 14 being 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.From this it can be seen that the spindle drive can be used as a linear drive with a large number of transmission ratios, with only the two pitches P 1 and P 2 having to be selected accordingly for a desired transmission or a desired transmission ratio.

Der Spindeltrieb 2 ist im in der Figur dargestellten Beispiel in einen Elektromotor 120 integriert. Ein Rotor 38 des Elektromotors 120 ist als Doppelspindelmutter 126 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 integrated into an electric motor 120 in the example shown in the figure. A rotor 38 of the electric motor 120 is designed as a double spindle nut 126 and is rotatably mounted in a stator 132 of the electric motor 120 . In this way, an actuator 138 is implemented for the purposeful exercise of a stroke by controlling the electric motor 120. The spindle drive 2 functions here as a differential double recirculating ball drive designed 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, the fixed spindle 8 is installed, for example, while the lifting spindle 62 on the hydraulic piston side is axially displaceable. One side of the axially displaceable bearing is shown directly above the piston in the receiving cylinder. The other axially displaceable bearing takes place by immersing a guide bolt into a guide hole in the fixed fixed spindle 8.

BezugszeichenlisteReference List

22
Spindeltriebspindle drive
88th
Festspindelfixed spindle
1010
erster Endabschnittfirst end section
1414
feste Basissolid base
2020
Laufrillerunning groove
2626
KugelBullet
2828
zweiter Endabschnittsecond end section
3232
axiale Richtungaxial direction
3838
Rotorrotor
4444
Umlaufbahnorbit
5050
Doppelpfeildouble arrow
5656
Doppelpfeildouble arrow
6262
Hubspindellifting spindle
6868
Laufrillerunning groove
7474
KugelBullet
8080
Umlaufbahnorbit
8282
gemeinsame Achsecommon axis
8686
Ausnehmungrecess
9292
Zapfencones
9898
Längsachselongitudinal axis
104104
Doppelpfeildouble arrow
120120
Elektromotorelectric motor
126126
Doppelspindelmutterdouble spindle nut
132132
Statorstator
138138
Aktuatoractuator
P1P1
Feststeigungfixed pitch
P2p2
Hubsteigunglift slope
nn
Anzahl der Umdrehungennumber of turns
hH
Hubhub
ss
Verfahrwegtravel

Claims (7)

Spindeltrieb (2), umfassend eine Festspindel (8) mit einem ersten (10) und einem zweiten (28) Endabschnitt, wobei der erste Endabschnitt (10) an einer festen Basis (14) fixiert ist und wobei die Festspindel (8) eine schraubenförmige Laufrille (20) mit einer Feststeigung (P1) aufweist, und eine gegen Rotation gesicherte, dem zweiten Endabschnitt (28) auf einer gemeinsamen Achse (82) folgenden axial verschiebbare Hubspindel (62) mit einer schraubenförmigen Laufrille (68) mit einer Hubsteigung (P2), und eine auf beiden Spindeln (8, 62) gelagerte Doppelspindelmutter (126), wobei durch die jeweilige Laufrille (20, 68) und die Doppelspindelmutter (126) jeweils eine schraubenförmige Umlaufbahn (44, 80) im Sinne eines Umlauftriebs für kugelförmige Walzkörper (26, 74) 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.Spindle drive (2) comprising a fixed spindle (8) having a first (10) and a second (28) end portion, the first end portion (10) being fixed to a fixed base (14) and the fixed spindle (8) having a helical running groove (20) with a fixed pitch (P 1 ), and an axially displaceable lifting spindle (62) which is secured against rotation and follows the second end section (28) on a common axis (82) and has a helical running groove (68) with a lifting pitch ( P 2 ), and a double spindle nut (126) mounted on both spindles (8, 62), whereby a helical orbit (44, 80) in the sense of a revolving drive for spherical rolling bodies (26, 74) is formed, and wherein a return device is provided for the rolling bodies, and wherein the fixed pitch (P 1 ) and the lifting pitch (P 2 ) are chosen to be different in magnitude. Spindeltrieb (2) nach Anspruch 1, wobei zur Rotationsfixierung die Hubspindel (62) eine in axialer Richtung (32) geführte kerbenförmige Ausnehmung (86) aufweist, die einen Zapfen (92) aufnimmt.Spindle drive (2) after claim 1 , wherein for rotational fixation, the lifting spindle (62) has a notch-shaped recess (86) which is guided in the axial direction (32) and accommodates a pin (92). Spindeltrieb (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hubspindel (62) an ihrem der Doppelspindelmutter (126) abgewandten Ende einen mehrkantigen Querschnitt aufweist, der durch eine Führung derart geführt wird, dass die Hubspindel (62) verdrehsicher gelagert wird.Spindle drive (2) after claim 1 or 2 , wherein the lifting spindle (62) has a polygonal cross-section at its end facing away from the double spindle nut (126), which is guided by a guide in such a way that the lifting spindle (62) is mounted in a torsion-proof manner. Spindeltrieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die kugelförmigen Walzkörper (26, 74) aus Kugellagerstahl oder Keramik hergestellt sind.Spindle drive (2) according to one of Claims 1 until 3 , wherein the spherical roller bodies (26, 74) are made of ball bearing steel or ceramic. Aktuator (138), umfassend einen Elektromotor (120) mit Stator (132) und Rotor (38), und mit einem Spindeltrieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Rotor (38) die Doppelspindelmutter (126) umfasst oder als Doppelspindelmutter (126) ausgebildet ist.Actuator (138), comprising an electric motor (120) with a stator (132) and a rotor (38), and with a spindle drive (2) according to one of Claims 1 until 4 , wherein the rotor (38) comprises the double spindle nut (126) or is designed as a double spindle nut (126). Aktuator (138) nach Anspruch 5, wobei der Stator (132) und der Rotor (38) derart ausgestaltet sind, dass über den gesamten im Betrieb des Spindeltriebs genutzten Verfahrweg (s) der Hubspindel ein vorgegebener magnetischer Fluss erzeugt wird.actuator (138) after claim 5 , wherein the stator (132) and the rotor (38) are designed in such a way that a predetermined magnetic flux is generated over the entire travel path (s) of the lifting spindle used during operation of the spindle drive. Aktuator (138) nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Stator (132) axial und dem Rotor (38) nachführbar, insbesondere über eine Radial-Axiallagerung, gelagert ist.actuator (138) after claim 5 or 6 , wherein the stator (132) is mounted axially and the rotor (38) so that it can be tracked, in particular via a radial-axial bearing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015114111B4 (en) * 2015-08-26 2021-02-18 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Disc brake for a commercial vehicle
WO2017117692A1 (en) * 2016-01-08 2017-07-13 南京大量数控科技有限公司 Reduction drive mechanism
CN107524772A (en) * 2017-08-21 2017-12-29 北京精密机电控制设备研究所 A kind of big stroke planetary roller screw pair

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3202009A (en) 1963-06-19 1965-08-24 Gen Motors Corp Actuator system
DE19519310A1 (en) 1995-05-26 1996-11-28 Continental Ag Differential gear for braking system actuator
US5899114A (en) 1997-08-14 1999-05-04 Thomson Saginaw Ball Screw Company, L.L.C. Differential ball screw and nut assembly and method of obtaining relative linear motion differentially
DE112005000108T5 (en) 2004-01-09 2007-03-01 Nsk Ltd. Ball screw device
DE102006014834A1 (en) 2006-03-30 2007-10-04 Otto Bihler Handels-Beteiligungs-Gmbh Tool driver assembly for actuating transportation tools, has mechanical lifting accessories, shaft, and stationary catch element extending in axial direction over entire length of possible axial adjustment
DE112006001101T5 (en) 2005-04-28 2008-05-08 Thk Co., Ltd. Speed change mechanism and rotary actuator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3202009A (en) 1963-06-19 1965-08-24 Gen Motors Corp Actuator system
DE19519310A1 (en) 1995-05-26 1996-11-28 Continental Ag Differential gear for braking system actuator
US5899114A (en) 1997-08-14 1999-05-04 Thomson Saginaw Ball Screw Company, L.L.C. Differential ball screw and nut assembly and method of obtaining relative linear motion differentially
DE112005000108T5 (en) 2004-01-09 2007-03-01 Nsk Ltd. Ball screw device
DE112006001101T5 (en) 2005-04-28 2008-05-08 Thk Co., Ltd. Speed change mechanism and rotary actuator
DE102006014834A1 (en) 2006-03-30 2007-10-04 Otto Bihler Handels-Beteiligungs-Gmbh Tool driver assembly for actuating transportation tools, has mechanical lifting accessories, shaft, and stationary catch element extending in axial direction over entire length of possible axial adjustment

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