DE102012220723A1 - Nut spindle unit for actuator to operate e.g. ring gear brake for crankshaft pulley, has nut transmitting axial movement during rotation of spindle and axially formed outside of thread portion for radial support at spindle circumference - Google Patents

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Lászlo Mán
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Abstract

The unit (3) has a rotatably mounted spindle (6) provided with an external thread (21). A nut (24) is provided with an internal thread (25) for screw fastening with the external thread of the spindle. The nut is formed for transmission of axial movement during rotation of the spindle around a rotational axis. The external thread is provided over an external thread portion of the spindle. The nut is axially formed outside of the external thread portion for radial support at a circumference of the spindle. An independent claim is also included for an actuator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mutter-Spindel-Vorrichtung für eine Aktorik, insbesondere für ein Getriebe einer Kurbelwellenriemenscheibe. Die Erfindung ist insbesondere zur Anwendung als Bestandteil einer Aktorik eines riemengetriebenen Starter-Generators (RSG) vorgesehen.The invention relates to a nut-spindle device for an actuator system, in particular for a transmission of a crankshaft pulley. The invention is particularly intended for use as part of an actuator of a belt-driven starter-generator (RSG).

Übliche Mutter-Spindel-Einheiten weisen eine Spindel mit einem langen Gewinde auf, auf der eine Mutter mit einem kurzen Gewinde geführt wird. Solche Einheiten werden von außen auf die Spindel geschmiert. Auf Grund unterschiedlichen und ungünstigen Einbaulagen bei einer Kurbelwellenriemenscheibe in einem RSG sind relativ große Mengen an Schmiermittel in der Regel nötig, um den Gewindekontakt einer Mutter-Spindel-Einheit für eine Kurbelwellenriemenscheibe sicher zu schmieren. Conventional nut-spindle units have a spindle with a long thread on which a nut is guided with a short thread. Such units are lubricated from the outside to the spindle. Due to different and unfavorable mounting positions in a crankshaft pulley in a RSG relatively large amounts of lubricant are usually required to lubricate the threaded contact of a nut-spindle unit for a crankshaft pulley safely.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen aufzuzeigen, mit deren Hilfe entweder eine Reduzierung der Schmiermittelmenge und/oder eine ausreichende Gewindeschmierung einer Mutter-Spindel-Einheit in jeder beliebigen Einbaulage sichergestellt werden kann. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen aufzuzeigen, mit deren Hilfe eine Montagevereinfachung, eine Bauteilreduzierung und/oder eine Kostenreduzierung in der Herstellung einer Mutter-Spindel-Einheit erreicht werden kann.It is an object of the invention to show measures by means of which either a reduction in the amount of lubricant and / or a sufficient thread lubrication of a nut-spindle unit can be ensured in any mounting position. Furthermore, it is an object of the invention to show measures by means of which a simplification of assembly, a component reduction and / or a cost reduction in the manufacture of a nut-spindle unit can be achieved.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Mutter-Spindel-Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Einige bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Typischerweise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung als eine Mutter-Spindel-Einheit beziehungsweise eine Baueinheit oder eine Baugruppe konzipiert.The object is achieved by a mother-spindle device with the features of claim 1. Some preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims. Typically, the device according to the invention is designed as a nut-spindle unit or a structural unit or an assembly.

Erfindungsgemäß wird eine Mutter-Spindel-Vorrichtung für eine Aktorik, insbesondere zur Betätigung einer Bremsanlage für ein Getriebe einer Kurbelwellenriemenscheibe, aufweisend eine drehbar gelagerte Spindel mit einem Außengewinde und eine Mutter mit einem Innengewinde zur Verschraubung mit dem Außengewinde der Spindel, wobei die Mutter zur Übertragung einer axialen Bewegung bei einer Rotation der Spindel um ihre Drehachse ausgebildet ist, wobei das Außengewinde über einen begrenzten axialen Abschnitt der Spindel vorgesehen ist, und wobei die Mutter zur radialen Abstützung auf der Spindel axial außerhalb des Außengewinde-Abschnitts ausgebildet ist. Auf dieser Weise kann durch die radiale Abstützung auf der Spindel eine zentrierte axiale Führung der Mutter auf der Spindel bei der Übertragung der axialen Bewegung bewirkt werden, ohne den zusätzlichen Einbau von Lagern oder Führungsbuchsen für die Mutter zu benötigen, was wiederum eine Montagevereinfachung und eine Bauteilreduzierung der Mutter-Spindel-Vorrichtung bedeutet. According to the invention, a nut-spindle device for an actuator system, in particular for actuating a brake system for a transmission of a crankshaft pulley, comprising a rotatably mounted spindle with an external thread and a nut with an internal thread for screwing to the external thread of the spindle, the nut for transmission an axial movement is formed with a rotation of the spindle about its axis of rotation, wherein the external thread is provided over a limited axial portion of the spindle, and wherein the nut for radial support on the spindle is formed axially outside the male threaded portion. In this way, the radial support on the spindle can effect centered axial guidance of the nut on the spindle in transmitting the axial movement without the need for additional installation of bearings or bushings for the nut, which in turn facilitates assembly and component reduction means the nut spindle device.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Mutter zur radialen Abstützung um einen Umfang der Spindel herum auf mindestens einer axialen Seite des Außengewinde-Abschnitts, bevorzugt auf beiden axialen Seiten des Außengewinde-Abschnitts, ausgebildet, wobei die radiale Abstützung der Mutter eine zentrierte axiale Führung der Mutter auf der Spindel bewirkt. In diesem Zusammenhang weist die Spindel mindestens eine äußere Stützfläche axial außerhalb des Außengewinde-Abschnitts auf und die Mutter weist ein Profil zur radialen Abstützung auf der Stützfläche der Spindel auf, wobei das Profil vorzugsweise ausgebildet ist, um die Abstützung beziehungsweise die axiale Führung auf der Spindel über einen gesamten Arbeitshub der Mutter zu bewirken. Die mindestens eine äußere Stützfläche der Spindel ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und über eine axiale Länge vorgesehen, die in etwa einer axialen Länge des Innengewindes der Mutter entspricht. Insbesondere hat die Stützfläche der Spindel einen äußeren Durchmesser, der kleiner ist, als ein Durchmesser des Außengewindes. Vorzugsweise entspricht das Profil der Mutter zur radialen Abstützung auf der äußeren Stützfläche der Spindel dem Innengewinde der Mutter beziehungsweise einer teil-zylindrischen Fläche am Innendurchmesser des Innengewindes. Daher umfasst das Profil eine oder mehrere Kontaktflächen, die zur Abstützung auf der Spindel in Kontakt mit der/den Stützfläche(n) der Spindel kommen. Die eine oder mehrere Kontaktflächen des Profils ist/sind vorzugsweise verteilt, insbesondere etwa gleichmäßig, entlang der axialen Länge der Mutter, um die Abstützung der Mutter über deren Länge auf der Spindel zu verteilen. In dieser Hinsicht kann das Profil beispielsweise eine schraubenförmige Fläche am Innendurchmesser des Innengewindes der Mutter umfassen.In a preferred embodiment of the invention, the nut for radial support around a circumference of the spindle on at least one axial side of the male threaded portion, preferably formed on both axial sides of the male threaded portion, wherein the radial support of the nut has a centered axial guidance the mother on the spindle causes. In this context, the spindle has at least one outer support surface axially outside of the externally threaded portion and the nut has a profile for radial support on the support surface of the spindle, wherein the profile is preferably formed to the support or the axial guidance on the spindle to effect over a whole working stroke of the mother. The at least one outer support surface of the spindle is preferably cylindrical and provided over an axial length which corresponds approximately to an axial length of the internal thread of the nut. In particular, the support surface of the spindle has an outer diameter which is smaller than a diameter of the external thread. Preferably, the profile of the nut for radial support on the outer support surface of the spindle corresponds to the internal thread of the nut or a part-cylindrical surface on the inner diameter of the internal thread. Therefore, the profile includes one or more contact surfaces that come into contact with the support surface (s) of the spindle for support on the spindle. The one or more contact surfaces of the profile is / are preferably distributed, in particular approximately evenly, along the axial length of the nut to distribute the support of the nut over its length on the spindle. In this regard, for example, the profile may include a helical surface on the inner diameter of the internal thread of the nut.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Mutter-Spindel-Vorrichtung hat die Spindel eine gleichmäßige zylindrische Stützfläche auf beiden axialen Seiten des Außengewinde-Abschnitts und die Mutter hat eine axiale Länge, die deutlich größer ist, als der Außengewinde-Abschnitt der Spindel. Auch das Innengewinde der Mutter erstreckt sich typischerweise über einen axialen Abschnitt, der länger ist, beispielsweise mindestens eineinhalb mal, bevorzugt mindestens zweimal und weiter bevorzugt mindestens dreimal länger ist, als der Außengewinde-Abschnitt der Spindel. Vorzugsweise hat das Innengewinde der Mutter einen inneren Durchmesser, der nur geringfügig größer ist, als der Durchmesser der beiden zylindrischen Stützflächen auf den jeweiligen Seiten des Außengewinde-Abschnitts der Spindel, so dass das Innengewinde der Mutter das Profil zur radialen Abstützung auf den äußeren Stützflächen der Spindel bildet.In a particularly preferred embodiment of the nut-spindle device, the spindle has a uniform cylindrical support surface on both axial sides of the male threaded portion and the nut has an axial length that is significantly greater than the male threaded portion of the spindle. Also, the internal thread of the nut typically extends over an axial portion which is longer, for example at least one and a half times, preferably at least twice and more preferably at least three times longer than the male threaded portion of the spindle. Preferably, the internal thread of the nut has an inner diameter which is only slightly larger than the diameter of the two cylindrical support surfaces on the respective sides of the male threaded portion of the spindle, so that the internal thread of the Nut forms the profile for radial support on the outer support surfaces of the spindle.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Mutter zur Abdichtung um einen Umfang der Spindel herum auf mindestens einer axialen Seite des Außengewinde-Abschnitts ausgebildet, bevorzugt auf beiden Seiten des Außengewinde-Abschnitts. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Mutter mindestens ein Dichtelement zur Abdichtung in axialer Richtung mit der Stützfläche der Spindel auf und das mindestens eine Dichtelement ist an mindestens einem, vorzugsweise den beiden, axialen Ende(n) der Mutter vorgesehen. Mit anderen Worten können die Dichtelemente an jeweiligen axialen Enden der Mutter gegen die zylindrischen Stützflächen der Spindel derart abdichten, dass die Abdichtung zusammen mit der Mutter in axialer Richtung bewegbar oder verschiebbar ist. In a preferred embodiment of the invention, the nut is designed to seal around a circumference of the spindle on at least one axial side of the male threaded portion, preferably on both sides of the male threaded portion. According to a particularly preferred embodiment, the nut has at least one sealing element for sealing in the axial direction with the support surface of the spindle and the at least one sealing element is provided on at least one, preferably the two, axial end (s) of the nut. In other words, the sealing elements can seal at respective axial ends of the nut against the cylindrical support surfaces of the spindle such that the seal is movable or displaceable together with the nut in the axial direction.

Somit wird ein Raum innerhalb der Mutter um die Spindel herum geschaffen, in dem das Schmiermittel für die Verschraubung der Gewinde eingeschlossen bereitgehalten werden kann. Im abgedichteten Raum innerhalb der Mutter kann deshalb eine geringe aber dennoch ausreichende Schmiermittelmenge zur Verfügung gestellt werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße Mutter-Spindel-Vorrichtung eine Reduzierung der Schmiermittelmenge herbeiführen sowie eine Gewindeschmierung in jeder beliebigen Einbaulage sicherstellen. Ferner kann die Abdichtung mit einfachen oder herkömmlichen Dichtungen erfolgen.Thus, a space is created within the nut around the spindle, in which the lubricant can be kept ready to be screwed into the thread. In the sealed space within the mother therefore a small but sufficient amount of lubricant can be provided. As a result, the nut-spindle device according to the invention can bring about a reduction in the amount of lubricant and ensure a thread lubrication in any installation position. Furthermore, the sealing can be done with simple or conventional seals.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird zur Vermeidung der Nachteile herkömmlicher Mutter-Spindel-Einheiten vorgeschlagen, auf der Spindel ein kurzes Gewinde vorzusehen, welches eine vor- und nachgeschaltete zylindrische Stützfläche aufweist. In der Mutter befindet sich dann ein langes Gewinde mit vor- und nachgeschalteter Abdichtungen. Das heißt, die Mutter weist Dichtelemente in Kontakt zur Spindel auf. Die erfindungsgemäße Mutter-Spindel-Einheit ist daher mit einem Bewegungsgewinde in der Art ausgestattet, dass das Gewinde der Mutter um mindestens den Arbeitshub des Gewindetriebs längeres Gewinde aufweist als die Spindel. Die Mutter wird vor und nach dem Außengewinde der Spindel auf den zylindrischen Stützflächen abgestützt und geführt. Auf dieser Weise wird die Mutter mit ihrem verhältnismäßig langen Innengewinde hin und her auf dem kurzen Außengewinde der Spindel geführt, während die Dichtelemente an jeweiligen Enden der Mutter gegen die zylindrischen Stützflächen auf beiden axialen Seiten des Außengewindes abdichten.According to the preferred embodiment, in order to avoid the disadvantages of conventional nut-spindle units, it is proposed to provide a short thread on the spindle, which has a forward and downstream cylindrical support surface. In the mother is then a long thread with upstream and downstream seals. That is, the nut has sealing elements in contact with the spindle. The nut-spindle unit according to the invention is therefore equipped with a movement thread in the way that the thread of the nut has at least the working stroke of the screw longer thread than the spindle. The nut is supported and guided on the cylindrical support surfaces before and after the external thread of the spindle. In this way, the nut with its relatively long internal thread is guided back and forth on the short external thread of the spindle, while the sealing elements at respective ends of the nut seal against the cylindrical support surfaces on both axial sides of the external thread.

Somit kann der Gewindekontakt einer erfindungsgemäßen Mutter-Spindel-Vorrichtung für eine Kurbelwellenriemenscheibe trotz ungünstigen Einbaulagen (z.B. mit vertikaler Spindelachse) mit relativ geringen Mengen an Schmiermittel noch sicher geschmiert werden. Während der die Spindel und Mutter umgebende Bauraum im Stand der Technik nahezu komplett mit Schmiermittel gefüllt sein musste, kann die Mutter der erfindungsgemäßen Mutter-Spindel-Vorrichtung eine abgedichtete Kammer für Schmiermittel bilden. Beim Verfahren der Mutter müssen dabei keine großen Schmiermittelmengen verdrängt werden, was wiederum die Dynamiknachteile und/oder die Gefahr von Staudrücken im Stand der Technik vermeiden kann.Thus, the threaded contact of a crankshaft pulley nut-spindle device according to the invention can still be safely lubricated with relatively small amounts of lubricant, despite unfavorable mounting positions (for example, with a vertical spindle axis). While the space surrounding the spindle and nut in the prior art had to be almost completely filled with lubricant, the nut of the nut-spindle device according to the invention can form a sealed chamber for lubricant. In the process of mother no large amounts of lubricant must be displaced, which in turn can avoid the dynamics disadvantages and / or the risk of back pressure in the prior art.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Mutter mindestens ein Betätigungselement zur Übertragung der axialen Bewegung auf eine zu betätigende Anlage, insbesondere eine Bremsanlage für ein Getriebe einer Kurbelwellenriemenscheibe in einem riemengetriebenen Starter-Generator (RSG). Das mindestens eine Betätigungselement erstreckt sich quer zur axialen Richtung beziehungsweise lateral von der Mutter zum Betätigen einer Bremsbacke der Bremsanlage. In a preferred embodiment of the invention, the nut comprises at least one actuating element for transmitting the axial movement to a system to be actuated, in particular a brake system for a transmission of a crankshaft pulley in a belt-driven starter-generator (RSG). The at least one actuating element extends transversely to the axial direction or laterally of the nut for actuating a brake shoe of the brake system.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Spindel und die Mutter in einem Gehäuse gelagert, wobei die Mutter zur axialen Bewegung hin und her entlang der Drehachse über einen Arbeitshub in einem Innenraum des Gehäuses gelagert ist. Vorzugsweise weist die Mutter mindestens eine äußere Führungs- oder Stützfläche auf, welche die Mutter im Gehäuse gegen eine Rotation stützt. Somit kann eine Rotation der Mutter vermieden werden, die sonst durch Übertragung eines Drehmoments der Spindel erfolgen könnte.In a preferred embodiment of the invention, the spindle and the nut are mounted in a housing, wherein the nut is mounted for axial movement back and forth along the axis of rotation over a working stroke in an interior of the housing. Preferably, the nut has at least one outer guide or support surface which supports the nut in the housing against rotation. Thus, a rotation of the nut can be avoided, which could otherwise be done by transmitting a torque of the spindle.

Ferner betrifft die Erfindung eine Aktorik zur Betätigung einer Bremsanlage, insbesondere für ein Getriebe einer Kurbelwellenriemenscheibe, mit einem Motor zur Eingabe einer Rotation und einer Mutter-Spindel-Vorrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet werden kann, wobei die Spindel der Mutter-Spindel-Vorrichtung derart mit einem Rotor des Motors verbunden ist, dass eine Rotation des Rotors eine entsprechende Rotation der Spindel erzeugen kann. Der Motor ist typischerweise als Elektromotor ausgebildet und die Spindel ist vorzugsweise unmittelbar fest mit dem Rotor verbunden. Alternativ kann die Verbindung zwischen Spindel und Rotor mittelbar über eine Kupplung und/oder über ein Getriebe erfolgen.Furthermore, the invention relates to an actuator for actuating a brake system, in particular for a transmission of a crankshaft pulley, with a motor for inputting a rotation and a nut-spindle device, which can be trained and developed as described above, wherein the spindle of the parent Spindle device is connected to a rotor of the motor such that rotation of the rotor can generate a corresponding rotation of the spindle. The motor is typically designed as an electric motor and the spindle is preferably connected directly to the rotor. Alternatively, the connection between the spindle and the rotor can be effected indirectly via a clutch and / or via a transmission.

Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang, insbesondere ein Getriebe einer Kurbelwellenriemenscheibe, mit einer Bremsanlage und einer erfindungsgemäßen Aktorik, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet werden kann.Furthermore, the invention relates to a drive train, in particular a transmission of a crankshaft pulley, with a brake system and an actuator according to the invention, which can be trained and further developed as described above.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:The invention will be described below with reference to the attached drawings exemplary embodiments explained by way of example, wherein the features shown below, both individually and in combination may represent an aspect of the invention. Show it:

1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bremsanlage für einen RSG beziehungsweise für ein Getriebe einer Kurbelwellenriemenscheibe, 1 : a schematic representation of a brake system according to the invention for a RSG or for a transmission of a crankshaft pulley,

2: eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Aktorik der Bremsanlage aus 1, ohne den Stator der E-Maschine zu zeigen 2 : A sectional view of the actuator according to the invention of the brake system 1 without showing the stator of the electric motor

3: eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Aktorik der Bremsanlage aus 1, mit dem Stator der E-Maschine gezeigt und mit der Mutter der Mutter-Spindel-Vorrichtung in einer ihrer Endpositionen, 3 : A sectional view of the actuator according to the invention of the brake system 1 shown with the stator of the electric motor and with the nut of the nut-spindle device in one of its end positions,

4: eine perspektivische Ansicht einer Spindel der erfindungsgemäßen Mutter-Spindel-Vorrichtung der Aktorik aus 2 und 3, 4 : A perspective view of a spindle of the mother-spindle device of the actuator according to the invention 2 and 3 .

5: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Mutter-Spindel-Vorrichtung der Aktorik aus 2 und 3, 5 : A perspective view of the mother-spindle device of the actuator according to the invention 2 and 3 .

6: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Mutter-Spindel-Vorrichtung der Aktorik aus 2 und 3, mit einem Drehlager montiert auf der Spindel, 6 : A perspective view of the mother-spindle device of the actuator according to the invention 2 and 3 , with a pivot bearing mounted on the spindle,

7: eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Mutter-Spindel-Vorrichtung und des Rotors der Aktorik aus der 2 und 3, und 7 : A cross-sectional view of the mother-spindle device according to the invention and the rotor of the actuator from the 2 and 3 , and

8: eine Querschnittsansicht der Mutter der Mutter-Spindel-Vorrichtung aus 7. 8th : A cross-sectional view of the nut of the nut spindle device 7 ,

Die in 1 als Hohlradbremse ausgestaltete Bremsanlage B für einen riemengetriebenen Starter-Generator (RSG) beziehungsweise für das Hohlrad einer Kurbelwellenriemenscheibe weist eine Aktorik 1, die eine elektrische Maschine bzw. einen Elektromotor 2 und eine Mutter-Spindel-Einheit 3 umfasst, sowie ein Bremsgehäuse 4 und einen Bremssattel 5 auf. In the 1 designed as a ring gear brake system B for a belt-driven starter-generator (RSG) or for the ring gear of a crankshaft pulley has an actuator 1 , which is an electric machine or an electric motor 2 and a nut-spindle unit 3 includes, as well as a brake housing 4 and a caliper 5 on.

Der Aufbau der Aktorik 1 ist in den 2 und 3 deutlicher dargestellt. Die Mutter-Spindel-Einheit 3 ist Bestandteil der Aktorik 1 und weist eine Spindel 6 auf, deren Ende 7 mit einem Rotor 8 des Elektromotors 2 mittels einer kraftschlüssigen Presspassung in einer Buchse 9 fest verbunden ist. An dem Ende 7 der Spindel 6 ist ein Sensor oder Drehgeber 10 an einem Flansch 11 angeordnet, der ebenfalls auf einem Passsitz am Ende 7 der Spindel 6 gefügt werden kann. Ferner ist die Spindel 6 in einem am Motorgehäuse 12 fixierten Rolllager 13 drehbar gelagert, so dass eine Drehachse 14 der Spindel 6 koaxial mit der Drehachse des Motors verläuft. Die Mutter-Spindel-Einheit 3 weist ferner ein längliches Gehäuse 15 auf, in der sich die Spindel 6 erstreckt, wobei das andere Ende 16 der Spindel 6 in einem weiteren Lager 17 an einem inneren Ende des Gehäuses 15 drehbar gelagert ist. Dabei ist die Spindel 6 zwischen einem motorseitigen Festlager 13 und einem gehäusefesten Loslager 17 gelagert. Mittels der kraftschlüssigen Presspassung in der Buchse 9 des Rotors 8 wird ein Innenring 18 des Fest- bzw. Rolllagers 13 zwischen der Buchse 9 und einer Schulter S der Spindel 6 verdrehsicher geklemmt. Auch in der 6 ist die Anordnung des Rolllagers 13 beziehungsweise des Innenrings 18 des Rolllagers 13 gegen die Schulter 18 der Spindel 6 zu sehen. Mittels einer Verschraubung V wird das Gehäuse 15 der Mutter-Spindel-Einheit 3 mit dem Motorgehäuse 12 verbunden. Dabei wird ein Außenring 19 des Fest- bzw. Rolllagers 13 durch eine Klemmhülse 20 gegen das statische Motorgehäuse 12 auch verdrehsicher geklemmt.The structure of the actuators 1 is in the 2 and 3 shown more clearly. The nut spindle unit 3 is part of the actuators 1 and has a spindle 6 on, whose end 7 with a rotor 8th of the electric motor 2 by means of a frictional interference fit in a socket 9 is firmly connected. At the end 7 the spindle 6 is a sensor or encoder 10 on a flange 11 arranged, which is also on a snug fit in the end 7 the spindle 6 can be joined. Furthermore, the spindle 6 in one on the motor housing 12 fixed rolling bearing 13 rotatably mounted, so that a rotation axis 14 the spindle 6 coaxial with the axis of rotation of the motor. The nut spindle unit 3 also has an elongated housing 15 on, in which the spindle 6 extends, with the other end 16 the spindle 6 in another camp 17 at an inner end of the housing 15 is rotatably mounted. Here is the spindle 6 between a motor-side fixed bearing 13 and a floating bearing 17 stored. By means of the frictional interference fit in the socket 9 of the rotor 8th becomes an inner ring 18 of the fixed or roller bearing 13 between the socket 9 and a shoulder S of the spindle 6 locked against rotation. Also in the 6 is the arrangement of the rolling bearing 13 or the inner ring 18 of the rolling bearing 13 against the shoulder 18 the spindle 6 to see. By means of a screw V, the housing 15 the nut spindle unit 3 with the motor housing 12 connected. This is an outer ring 19 of the fixed or roller bearing 13 through a clamping sleeve 20 against the static motor housing 12 also clamped against rotation.

Wie besonders den 4 und 7 zu entnehmen ist, weist die Spindel 6 der Mutter-Spindel-Vorrichtung 3 ein relativ kurzes Außengewinde 21 (also, über einen relativ kurzen oder begrenzten länglichen bzw. axialen Abschnitt 22) auf, wobei die Spindel 6 ferner gleichmäßige zylindrische Flächen 23 kleineren (und gleichen) Durchmessers vor und nach dem Außengewinde-Abschnitt 22 aufweist. Ferner – mit Bezug nun auf 2 bis 6 und insbesondere auf die 7 und 8 – umfasst die Mutter-Spindel-Einheit 3 natürlich auch eine Mutter 24 mit einem Innengewinde 25 zur Verschraubung mit dem Außengewinde 21 der Spindel 6. Wie die Spindel 6, ist die Mutter 24 ebenfalls im Gehäuse 15 angeordnet, und zwar in verschraubter Verbindung mit der Spindel 6. Die Mutter 24 hat eine längliche Gestalt und das Innengewinde 25 erstreckt sich über einen axialen Abschnitt 26 der Mutter, der deutlich – etwa fünf bis sechsmal – länger ist als der Außengewinde-Abschnitt 22 der Spindel 6. Das Innengewinde 25 der Mutter 24 hat einen inneren Durchmesser D1, der nur geringfügig größer ist, als ein Durchmesser D2 der beiden zylindrischen Stützflächen 23 auf den jeweiligen Seiten des Außengewinde-Abschnitts 22 der Spindel 6, so dass das Innengewinde 25 der Mutter ein inneres Profil 27 zur radialen Abstützung auf den äußeren Stützflächen 23 der Spindel 6 bildet. Die durch das Innengewinde 25 ausgestaltete, schraubenförmige innere Profilfläche 27 der Mutter 24 ist somit nicht nur für eine Übertragung der axialen Bewegung sondern auch für eine zentrierte Führung der Mutter 24 während dieser Bewegung verantwortlich. Damit kann eine genaue und zuverlässige Führung der Mutter 24 in der Mutter-Spindel-Einheit 3 ohne den Einsatz von Führungsbuchsen sichergestellt werden.How special that 4 and 7 can be seen, the spindle has 6 the nut spindle device 3 a relatively short external thread 21 (ie, over a relatively short or limited longitudinal or axial section 22 ), where the spindle 6 furthermore uniform cylindrical surfaces 23 smaller (and equal) diameter before and after the male thread section 22 having. Further, with reference now to 2 to 6 and in particular to the 7 and 8th - Includes the nut-spindle unit 3 of course, a mother 24 with an internal thread 25 for screwing with the external thread 21 the spindle 6 , Like the spindle 6 , is the mother 24 also in the housing 15 arranged, in screwed connection with the spindle 6 , The mother 24 has an elongated shape and the internal thread 25 extends over an axial section 26 The mother, who is clearly - about five to six times - longer than the male thread section 22 the spindle 6 , The internal thread 25 mother 24 has an inner diameter D 1 , which is only slightly larger than a diameter D 2 of the two cylindrical support surfaces 23 on the respective sides of the external thread section 22 the spindle 6 so that the internal thread 25 the mother an inner profile 27 for radial support on the outer support surfaces 23 the spindle 6 forms. The through the internal thread 25 designed, helical inner profile surface 27 mother 24 is thus not only for a transmission of the axial movement but also for a centered leadership of the mother 24 responsible during this movement. This allows an accurate and reliable guidance of the mother 24 in the nut spindle unit 3 be ensured without the use of guide bushes.

Wie den 7 und 8 am besten zu entnehmen, weist die Mutter 24 außerdem vor- und nachgeschaltete Dichtelemente 28 an jeweiligen Enden des relativ langen Innengewindes 25 auf. Die Dichtelemente 28 sind axial bezogen auf die Spindel 6 in dafür vorgesehenen Öffnungen 29 an den Enden der Mutter 24 fixiert, beispielsweise durch Kleben oder durch ein radiales Verstiften. Jedes Dichtelement 28 ist kreisrund ringförmig und besteht z.B. aus Gummi oder aus einem geeigneten Kunststoff. Jedes Dichtelement 28 steht in Kontakt zur Spindel 6 im Bereich einer der zylindrischen Flächen 23 auf einer Seite des Außengewinde-Abschnitts 22. Auf dieser Weise bleibt ein Raum oder eine Kammer 30 zwischen der Mutter 24 und der Spindel 6 ständig abgedichtet, so dass dieser Raum 30, wenn er mit Schmiermittel gefühlt ist, immer eine ausreichende Menge an Schmiermittel im Gewindekontakt hält, egal in welche Orientierung oder Einbaulage sich die Aktorik 1 befindet. Da der Raum 30 zwischen Mutter 24 und Spindel 6 in diesem Fall sehr klein gehalten wird, wird auch relativ wenig Schmiermittel durch eine Bewegung der Mutter 24 zu verdrängen sein.Like that 7 and 8th The mother points out best 24 also upstream and downstream sealing elements 28 at respective ends of the relatively long internal thread 25 on. The sealing elements 28 are axially related to the spindle 6 in designated openings 29 at the ends of the mother 24 fixed, for example by gluing or by a radial pinning. Each sealing element 28 is circular in shape and consists for example of rubber or a suitable plastic. Each sealing element 28 is in contact with the spindle 6 in the area of one of the cylindrical surfaces 23 on one side of the external thread section 22 , In this way, a room or a chamber remains 30 between the mother 24 and the spindle 6 constantly sealed, leaving this room 30 If it is felt with lubricant, always keep a sufficient amount of lubricant in the threaded contact, no matter in which orientation or mounting position the actuators 1 located. Because the room 30 between mother 24 and spindle 6 In this case, kept very small, is also relatively little lubricant by a movement of the nut 24 to displace.

Als Bestandteil der Aktorik 1 ist die Mutter 24 zur Übertragung einer axialen Bewegung bei einer Rotation der Spindel 6 um ihre Drehachse 14 ausgebildet und umfasst hierzu ein Betätigungselement 31 zur Übertragung der axialen Bewegung auf die Bremsanlage B beziehungsweise auf den Bremssattel 5, wobei sich das Betätigungselement 31 von der Mutter 24 lateral oder quer zur axialen Richtung 14 erstreckt. Das Gehäuse 15 hat einen Innenraum 32 dessen Form einem in axialer Richtung 14 bewegten Querschnitt der Mutter 24 in etwa entspricht, so dass die Mutter 24 zur axialen Bewegung entlang der Drehachse 14 gelagert ist. In diesem Zusammenhang weist die Mutter 24 äußere Führungs- oder Stützflächen 33 auf, die infolge von Momenten aufgrund von Reibung in der Verschraubung der Gewinden 21, 25 mit dem Gehäuse 15 in Kontakt kommen. Diese lateralen Flächen 33 stützen die Mutter 24 im Gehäuse 15 gegen eine Rotation, die sonst durch die Übertragung eines Drehmoments der Spindel 6 erfolgen könnte. Auf dieser Weise wird die Mutter 24 nicht mit der Spindel 6 gedreht sondern lässt sich durch ein Drehen der Spindel 6 ausschließlich entlang der Achse 14 hin und her bewegen oder verschieben.As part of the actuators 1 is the mother 24 for transmitting an axial movement during a rotation of the spindle 6 around its axis of rotation 14 formed and includes for this purpose an actuating element 31 for transmitting the axial movement to the brake system B or to the caliper 5 , wherein the actuator 31 from the mother 24 lateral or transverse to the axial direction 14 extends. The housing 15 has an interior 32 its shape one in the axial direction 14 moving cross section of the nut 24 roughly equivalent, so the mother 24 for axial movement along the axis of rotation 14 is stored. In this context, the mother points 24 outer guide or support surfaces 33 due to moments due to friction in the threading of the threads 21 . 25 with the housing 15 get in touch. These lateral surfaces 33 support the mother 24 in the case 15 against rotation, otherwise due to the transmission of a torque of the spindle 6 could be done. This is how the mother becomes 24 not with the spindle 6 but can be rotated by turning the spindle 6 only along the axis 14 move back and forth or move.

Die jeweiligen Längen der Spindel- und Muttergewinden 21, 25 und/oder der in der axialen Richtung im Gehäuse 15 zur Verfügung gestellten Bewegungsraum bestimmen bzw. bestimmt den Arbeitshub H der Mutter-Spindel-Vorrichtung 3 und der Aktorik 1. Dieser Arbeitshub H ist in der 3 deutlich dargestellt, indem die jeweiligen Endpositionen der axialen Bewegung der Mutter 24 gezeigt sind. Diese Positionen entsprechen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung der Bremssattel 5 bzw. dessen Bremsbeläge. Sowohl das Festlager 13 als auch das Loslager 17 könnten jeweils als Anschlag für ein Ende der Mutter 24 dienen, um die Endpositionen der axialen Hubbewegung H zu definieren.The respective lengths of the spindle and nut threads 21 . 25 and / or in the axial direction in the housing 15 provided movement space determines or determines the working stroke H of the nut-spindle device 3 and the actuators 1 , This working H is in the 3 clearly shown by the respective end positions of the axial movement of the nut 24 are shown. These positions correspond to an open position and a closed position of the calipers 5 or its brake pads. Both the fixed camp 13 as well as the floating bearing 17 could each be as a stop for an end of the mother 24 serve to define the end positions of the axial stroke H.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

BB
Bremsanlage braking system
11
Aktorik actuators
22
Elektromotor electric motor
33
Mutter-Spindel-Einheit Nut-spindle unit
44
Bremsgehäuse brake housing
55
Bremssattel caliper
66
Spindel spindle
77
Ende der Spindel End of the spindle
88th
Rotor  rotor
99
Buchse Rifle
1010
Sensor oder Drehgeber Sensor or rotary encoder
1111
Flansch flange
1212
Motorgehäuse motor housing
1313
Rolllager rolling bearings
1414
Drehachse axis of rotation
1515
Gehäuse der Mutter-Spindel-Einheit Housing of the nut spindle unit
1616
Anderes Ende der Spindel Other end of the spindle
1717
Lager camp
1818
Innenring des Rolllagers Inner ring of the rolling bearing
1919
Außenring des Rolllagers Outer ring of the roller bearing
2020
Klemmhülse collet
2121
Außengewinde external thread
2222
Abschnitt des Außengewindes Section of external thread
2323
zylindrische Stützflächen cylindrical support surfaces
2424
Mutter mother
2525
Innengewinde inner thread
2626
Abschnitt des Innengewindes Section of the internal thread
2727
Profilfläche der Mutter Profile surface of the nut
2828
Dichtelement sealing element
2929
Öffnung am Ende der Mutter Opening at the end of the mother
3030
Raum zwischen Mutter und Spindel Space between mother and spindle
3131
Betätigungselement actuator
3232
Innenraum des Gehäuses Interior of the housing
3333
äußere Stützfläche der Mutter outer support surface of the nut
D1 D 1
Innendurchmesser der Mutter Inner diameter of the nut
D2 D 2
Außendurchmesser der Stützflächen Outer diameter of the support surfaces
VV
Verschraubung screw
SS
Schulter der Spindel Shoulder of the spindle
HH
Arbeitshub der Mutter-Spindel-Vorrichtung Power stroke of the nut spindle device

Claims (10)

Mutter-Spindel-Vorrichtung (3) für eine Aktorik, insbesondere zur Betätigung einer Bremsanlage (B) für ein Getriebe einer Kurbelwellenriemenscheibe, aufweisend eine drehbar gelagerte Spindel (6) mit einem Außengewinde (21), und eine Mutter (24) mit einem Innengewinde (25) zur Verschraubung mit dem Außengewinde (21) der Spindel (6), wobei die Mutter (24) zur Übertragung einer axialen Bewegung bei einer Rotation der Spindel (6) um ihre Drehachse (14) ausgebildet ist, wobei das Außengewinde (21) über einen begrenzten axialen Abschnitt (22) der Spindel (6) vorgesehen ist, und wobei die Mutter (24) zur radialen Abstützung auf der Spindel (6) axial außerhalb des Außengewinde-Abschnitts (22) ausgebildet ist.Nut Spindle Device ( 3 ) for an actuator, in particular for actuating a brake system (B) for a transmission of a crankshaft pulley, comprising a rotatably mounted spindle ( 6 ) with an external thread ( 21 ), and a mother ( 24 ) with an internal thread ( 25 ) for screwing with the external thread ( 21 ) of the spindle ( 6 ), where the mother ( 24 ) for transmitting an axial movement during a rotation of the spindle ( 6 ) about its axis of rotation ( 14 ) is trained, the external thread ( 21 ) over a limited axial section ( 22 ) of the spindle ( 6 ), and wherein the nut ( 24 ) for radial support on the spindle ( 6 ) axially outside the male threaded portion ( 22 ) is trained. Mutter-Spindel-Vorrichtung (3) nach Anspruch 1, wobei die Mutter (24) zur radialen Abstützung um einen Umfang der Spindel (6) herum auf mindestens einer axialen Seite des Außengewinde-Abschnitts (22), bevorzugt auf beiden axialen Seiten des Außengewinde-Abschnitts (22), ausgebildet ist, wobei die radiale Abstützung der Mutter (24) eine zentrierte axiale Führung der Mutter (24) auf der Spindel (6) bewirkt.Nut Spindle Device ( 3 ) according to claim 1, wherein the nut ( 24 ) for radial support around a circumference of the spindle ( 6 ) around at least one axial side of the externally threaded portion ( 22 ), preferably on both axial sides of the externally threaded portion ( 22 ), wherein the radial support of the nut ( 24 ) a centered axial guidance of the nut ( 24 ) on the spindle ( 6 ) causes. Mutter-Spindel-Vorrichtung (3) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Spindel (6) mindestens eine äußere Stützfläche (23) axial außerhalb des Außengewinde-Abschnitts (22) aufweist, und wobei die Mutter (24) ein Profil (27) zur radialen Abstützung auf der Stützfläche (23) der Spindel (6) aufweist, wobei das Profil (27) vorzugsweise ausgebildet ist, um die Abstützung beziehungsweise die axiale Führung auf der Spindel (6) über einen gesamten Arbeitshub (H) der Mutter (24) zu bewirken. Nut Spindle Device ( 3 ) according to claim 1 or claim 2, wherein the spindle ( 6 ) at least one outer support surface ( 23 ) axially outside the male threaded portion ( 22 ), and wherein the nut ( 24 ) a profile ( 27 ) for radial support on the support surface ( 23 ) of the spindle ( 6 ), the profile ( 27 ) is preferably formed to the support or the axial guidance on the spindle ( 6 ) over a whole working stroke (H) of the mother ( 24 ) to effect. Mutter-Spindel-Vorrichtung (3) nach Anspruch 3, wobei das Profil (27) der Mutter (24) zur radialen Abstützung auf der äußeren Stützfläche (23) der Spindel (6) eine oder mehrere Kontaktflächen umfasst, die entlang einer axialen Länge der Mutter (24), insbesondere etwa gleichmäßig, verteilt ist oder sind, um die Abstützung der Mutter (24) über deren Länge zu verteilen, wobei das Profil (27) vorzugsweise dem Innengewinde (25) beziehungsweise einer schraubenförmigen inneren Profilfläche an einem Innendurchmesser (D1) des Innengewindes (25) entspricht. Nut Spindle Device ( 3 ) according to claim 3, wherein the profile ( 27 ) mother ( 24 ) for radial support on the outer support surface ( 23 ) of the spindle ( 6 ) comprises one or more contact surfaces along an axial length of the nut ( 24 ), in particular approximately evenly, is distributed or to the support of the mother ( 24 ) over their length, the profile ( 27 ) preferably the internal thread ( 25 ) or a helical inner profile surface on an inner diameter (D 1 ) of the inner thread ( 25 ) corresponds. Mutter-Spindel-Vorrichtung (3) nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die mindestens eine äußere Stützfläche (23) der Spindel (6) zylindrisch ausgebildet und über eine axiale Länge vorgesehen ist, die in etwa einer axialen Länge des Innengewindes (25) der Mutter (24) entspricht.Nut Spindle Device ( 3 ) according to claim 3 or claim 4, wherein the at least one outer support surface ( 23 ) of the spindle ( 6 ) is cylindrical and provided over an axial length which is approximately an axial length of the internal thread ( 25 ) mother ( 24 ) corresponds. Mutter-Spindel-Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mutter (24) ein Dichtelement (28) zur Abdichtung um einen Umfang der Spindel (6) herum auf mindestens einer axialen Seite des Außengewinde-Abschnitts (22), bevorzugt auf beiden Seiten des Außengewinde-Abschnitts (22), aufweist, wobei das Dichtelement (28) an mindestens einem, vorzugsweise beiden, axialen Ende(n) der Mutter (24) vorgesehen ist.Nut Spindle Device ( 3 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the nut ( 24 ) a sealing element ( 28 ) for sealing around a circumference of the spindle ( 6 ) around at least one axial side of the externally threaded portion ( 22 ), preferably on both sides of the externally threaded portion ( 22 ), wherein the sealing element ( 28 ) on at least one, preferably both, axial end (s) of the nut ( 24 ) is provided. Mutter-Spindel-Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Mutter (24) einen abgedichteten Raum (30) um die Spindel (6) herum umfasst, in dem Schmiermittel (S) für die Verschraubung der Gewinden (21, 25) bereitgehalten werden kann.Nut Spindle Device ( 3 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the nut ( 24 ) a sealed room ( 30 ) around the spindle ( 6 ), in which lubricant (S) for screwing the threads ( 21 . 25 ) can be kept ready. Mutter-Spindel-Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Mutter (24) eine axiale Länge hat, die vielfach großer ist, als der Außengewinde-Abschnitt (22) der Spindel, und/oder wobei die Spindel (6) und die Mutter (24) in einem Gehäuse (15) gelagert sind, wobei die Mutter (24) zur axialen Bewegung hin und her entlang der Drehachse (14) über einen Arbeitshub (H) in einem Innenraum (32) des Gehäuses (15) gelagert ist, und/oder wobei die Mutter (24) mindestens ein Betätigungselement (31) zur Übertragung der axialen Bewegung auf eine zu betätigende Anlage (B), insbesondere eine Bremsanlage, aufweist, und wobei sich das mindestens eine Betätigungselement (31) lateral bzw. quer zur axialen Richtung von der Mutter (24) erstreckt.Nut Spindle Device ( 3 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the nut ( 24 ) has an axial length which is many times greater than the male threaded portion ( 22 ) of the spindle, and / or wherein the spindle ( 6 ) and the mother ( 24 ) in a housing ( 15 ), the nut ( 24 ) for axial movement back and forth along the axis of rotation ( 14 ) over a working stroke (H) in an interior ( 32 ) of the housing ( 15 ) and / or wherein the nut ( 24 ) at least one actuating element ( 31 ) for transmitting the axial movement to a system (B) to be actuated, in particular a brake system, and wherein the at least one actuating element ( 31 ) laterally or transversely to the axial direction of the nut ( 24 ). Aktorik (1) zur Betätigung einer Bremsanlage (B), insbesondere für ein Getriebe einer Kurbelwellenriemenscheibe, mit einem Motor (2) zur Eingabe einer Rotation und einer Mutter-Spindel-Vorrichtung (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Spindel (6) der Mutter-Spindel-Vorrichtung (3) derart mit einem Rotor (9) des Motors (2) verbunden ist, dass eine Rotation des Rotors (9) eine Rotation der Spindel (6) erzeugen kann. Actuators ( 1 ) for actuating a brake system (B), in particular for a transmission of a crankshaft pulley, with a motor ( 2 ) for inputting a rotation and a nut spindle device ( 3 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the spindle ( 6 ) of the nut spindle device ( 3 ) in such a way with a rotor ( 9 ) of the motor ( 2 ), that a rotation of the rotor ( 9 ) a rotation of the spindle ( 6 ). Antriebsstrang, insbesondere ein Getriebe einer Kurbelwellenriemenscheibe, mit einer Bremsanlage (B) und einer Aktorik (1) zur Betätigung der Bremsanlage (B) gemäß dem Anspruch 9.Drive train, in particular a transmission of a crankshaft pulley, with a brake system (B) and an actuator system ( 1 ) for actuating the brake system (B) according to claim 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10774891B2 (en) 2015-09-07 2020-09-15 ZF Automotive UK Limited Electromechanical actuator

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