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Die Erfindung betrifft eine Gewindestange, mit deren Hilfe ein Spindeltrieb ausgebildet werden kann.
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Aus der
DE 10 2012 215 278 A1 ist eine Scheibenbremse für einen Riementrieb mit einer Riemenscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten bekannt, mit deren Hilfe ein Hohlrad eines zwischen der Riemenscheibe und einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Planetengetriebes gebremst werden kann, um ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe wahlweise zu ändern. Die Scheibenbremse weist eine mit einem Reibbelag versehene Bremsbacke und einen mit einem Reibbelag versehenen Bremssattel auf, die mit Hilfe einer Betätigungsaktorik zueinander in axialer Richtung verlagert werden können, um zum Schließen der Scheibenbremse und Bremsen einer Bremsscheibe des Hohlrads den Bremssattel und die Bremsbacke gegen die Bremsscheibe zu pressen. Die Betätigungsaktorik weist einen von einem Betätigungsaktor verschwenkbaren Bremshebel auf, der über ein Rampensystem die Schwenkbewegung des Bremshebels in eine axiale Verlagerung der Bremsbacke und des Bremssattels wandelt. Der Betätigungsaktor weist einen Spindeltrieb auf, bei dem eine an dem Bremshebel anschlagende Spindelmutter auf einer von einem Elektromotor angetriebenen Spindel aufgeschraubt ist.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Lebensdauer von Spindeltrieben zu erhöhen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen Spindeltrieb mit einer hohen Lebensdauer ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Gewindestange mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist eine Gewindestange, insbesondere zur Ausbildung einer Spindel eines Spindeltriebs eines Aktors zum Betätigen einer Scheibenbremse, vorgesehen mit einem Wellenkörper, einem von dem Wellenkörper nach radial außen abstehenden wendelförmig verlaufenden Außengewinde, wobei das Außengewinde eine von dem Wellenkörper weg weisende Kopfseite und zwei die Kopfseite mit dem Wellenkörper verbindende Flankenseiten aufweist, wobei das Außengewinde einen Traggewindebereich mit einem im Wesentlichen konstanten Gewindequerschnitt und einen sich an dem Traggewindebereich jeweils anschließenden ersten Gewindeauslauf mit einem sich vom Traggewindebereich aus verjüngenden Gewindequerschnitt und einen zweiten Gewindeauslauf mit einem sich vom Traggewindebereich aus verjüngenden Gewindequerschnitt aufweist, wobei der erste Gewindeauslauf an der zum Traggewindebereich weisenden Flankenseite und/oder der zweite Gewindeauslauf an der zum Traggewindebereich weisenden Flankenseite zumindest in einem Teilbereich eine größere Steigung in Wendelrichtung als die Flankenseite im Traggewindebereich aufweist.
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Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass bei einem einen Spindeltrieb aufweisenden Aktor zum Betätigen einer Scheibenbremse eine vergleichsweise hohe Betätigungskraft, beispielsweise zum reibschlüssigen Verpressen einer Bremsscheibe, übertragen werden muss. Dadurch kann es über die Lebensdauer des Spindeltriebs vorkommen, dass sich ein Innengewinde einer Spindelmutter, in der die die Spindel ausbildende Gewindestange eingeschraubt ist, plastisch verformt. Insbesondere bei einem Aktor zum Betätigen einer Scheibenbremse werden in der Regel immer die selben Positionen angefahren, so dass sich durch die verschleißbedingte plastische Verformung des Innengewindes der Spindelmutter im Übergang zwischen dem belasteten und dem unbelasteten Bereich der Spindelmutter ein Absatz („Verschleißmarke“) ausbildet. Wenn zu einem späteren Zeitpunkt eine Position angefahren werden soll, die hinter der Verschleißmarke liegt, schlägt das Außengewinde an dem verschleißbedingten Absatz an, wodurch zur Überwindung der Verschleißmarke für den Vortrieb des Spindeltriebs eine deutlich höhere Betätigungskraft erforderlich ist, die nicht immer von einem die Spindel antreibenden Elektromotor bereitgestellt werden kann. Durch die im Gewindeauslauf größere Steigung in Wendelrichtung ergibt sich für den Wellenkörper zwischen zwei nachfolgenden Flankenseiten ein sich verbreiternder Gewindegrund. Bei einer Relativdrehung der Gewindestange relativ zu einer Mutter weist die Flankenseite mit der höheren Steigung einen größeren Abstand zu dem Innengewinde der Mutter auf. Im verschlissenen Zustand des Innengewindes kann dadurch die Flankenseite mit der höheren Steigung an der Verschleißmarke zunächst vorbeigeführt werden und erst bei einer weiteren Relativdrehung nachfolgend in der Art einer schiefen Ebene an einer Kante des verschleißbedingten Absatzes der Verschleißmarke in Kontakt gelangen. Ein blockierendes Anschlagen des Gewindeauslaufs an dem verschleißbedingten Absatz kann dadurch vermieden werden, so dass auch im Verschleißzustand mit geringen Betätigungskräften der Spindeltrieb betrieben werden kann. Durch die im Gewindeauslauf größere Steigung der Flankenseite kann diese Flankenseite an einem sich bei Verschleiß in einem Innengewinde einer Mutter ausbildenden Absatz mit einer schiefen Ebene an dem Absatz entlang gleiten, so dass ein blockierendes Anschlagen im Verschleiß vermieden ist, wodurch auch bei Verschleißerscheinungen ein Spindeltrieb mit einer hohen Lebensdauer ermöglicht ist.
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Insbesondere ist die von der Steigung im Traggewindebereich abweichende Steigung im ersten Gewindeauslauf und/oder im zweiten Gewindeauslauf konstant oder in Wendelrichtung von dem Traggewindebereich weg im Wesentlichen stetig ansteigend ausgeführt. Die Flankenseite mit der größeren Steigung kann für die Absatzmarke als schiefe Ebene mit konstanter Steigung wirken oder beispielsweise einen gerundeten Verlauf aufweisen, so dass bei einer geringen Erstreckung in Wendelrichtung grundsätzlich auch stärkere Verschleißsituationen mit besonders tief eingegrabenen verschleißbedingten Absätzen überwunden werden können.
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Vorzugsweise weist der erste Gewindeauslauf und/oder der zweite Gewindeauslauf an seinem von dem Traggewindebereich weg weisenden Ende eine in Wendelrichtung weisende Rundung auf, wobei insbesondere die Kopfseite des ersten Gewindeauslaufs und/oder des zweiten Gewindeauslaufs im Bereich der Rundung zu dem Wellenkörper beabstandet ist. Dadurch kann im Vergleich zu einem herkömmlich geschnittenen Außengewinde ein Teil des Gewindeauslaufs entfernt sein und die sich ergebene in Wendelrichtung weisende Stirnseite gerundet ausgeführt sein. Durch diese Rundung kann sich für die Flankenseite eine stetig ansteigende Steigung ergeben.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Aktor zum Betätigen einer Bremse oder Kupplung, mit einem Spindeltrieb zum Verlagern einer Anpressplatte zum Öffnen und/oder reibschlüssigen Schließen der Bremse oder Kupplung, wobei der Spindeltrieb eine in eine Spindelmutter eingeschraubte Spindel aufweist, wobei die Spindel als Gewindestange, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, ausgestaltet ist. Der Aktor kann insbesondere Teil einer Scheibenbremse sein, wie sie in
DE 10 2012 215 278 A1 beschrieben ist, auf deren Inhalt als Teil der Erfindung hiermit Bezug genommen wird. Durch die im Gewindeauslauf der Gewindestange größere Steigung der Flankenseite kann diese Flankenseite an einem sich bei Verschleiß in einem Innengewinde einer Mutter ausbildenden Absatz mit einer schiefen Ebene an dem Absatz entlang gleiten, so dass ein blockierendes Anschlagen im Verschleiß vermieden ist, wodurch auch bei Verschleißerscheinungen ein Spindeltrieb mit einer hohen Lebensdauer ermöglicht ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Gewindestange,
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2: eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Gewindestange,
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3: eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Gewindestange,
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4: eine schematische Schnittansicht einer Abwicklung eines Teils eines Spindeltriebs nach dem Stand der Technik im Verschleißzustand,
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5: eine schematische Schnittansicht einer Abwicklung eines Teils eines Spindeltriebs im Verschleißzustand mit einer erfindungsgemäßen Gewindestange in einer Endstellung ‚ im Verschleißzustand und
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6: eine schematische Schnittansicht einer Abwicklung eines Teils des Spindeltriebs aus 5 in einer über die Endstellung hinausgehenden Stellung.
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Die in 1 dargestellte Gewindestange 10 zur Ausbildung einer Spindel eines Spindeltriebs eines Aktors zum Betätigen einer Scheibenbremse weist einen Wellenkörper 12 auf, von dem nach radial außen ein wendelförmig verlaufendes Außengewinde 14 absteht. Das Außengewinde 14 weist eine von dem Wellenkörper 12 weg weisende Kopfseite 16 und zwei die Kopfseite 16 mit dem Wellenkörper verbindende Flankenseiten 18 auf. Das Außengewinde 14 weist einen Traggewindebereich 20 mit einem im Wesentlichen konstanten Gewindequerschnitt und einen sich an dem Traggewindebereich 20 jeweils anschließenden ersten Gewindeauslauf 22 mit einem sich vom Traggewindebereich 20 aus verjüngenden Gewindequerschnitt und einen zweiten Gewindeauslauf 24 mit einem sich vom Traggewindebereich 20 aus verjüngenden Gewindequerschnitt auf. Der erste Gewindeauslauf 22 und der zweite Gewindeauslauf 24 weist an der jeweiligen zum Traggewindebereich 20 weisenden Flankenseite 18 eine größere Steigung in Wendelrichtung als die Flankenseite 18 im Traggewindebereich 20 auf. Der herkömmliche Verlauf 26 der Flankenseite 18 bei einem normgerechten Gewinde nach dem Stand der Technik ist zur Verdeutlichung als dünne Linie angedeutet, während der erfindungsgemäße Verlauf 28 zur Verdeutlichung als dicke Linie angedeutet ist.
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Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Gewindestange 10 ist im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführungsform der Gewindestange 10 ein endseitiger Teil des ersten Gewindeauslaufs 22 und des zweiten Gewindeauslaufs 24 entfernt. Dadurch ergibt sich am Ende des ersten Gewindeauslaufs 22 eine erste Stirnseite 30 und am Ende des zweiten Gewindeauslaufs 24 eine zweite Stirnseite 32. Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform der Gewindestange 10 sind im Vergleich zu der in 2 dargestellten Ausführungsform der Gewindestange 10 die erste Stirnseite 30 und die zweite Stirnseite 32 gerundet ausgeführt.
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Wie in 4 dargestellt kann sich im Verschleißzustand eines Spindeltriebs 34 durch eine plastische Verformung eines Innengewindes 36 einer Spindelmutter ein verschleißbedingter Absatz 38 („Verschleißmarke“) ergeben, an dem das Außengewinde 14 eines normgerechten Gewindes nach dem Stand der Technik aufgrund des herkömmlichen Verlaufs 26 der Flankenseite 18 anschlagen kann. Wie in 5 dargestellt kann das erfindungsgemäße Außengewinde 14 aufgrund des erfindungsgemäßen Verlaufs 28 der Flankenseite 18 im Bereich der Gewindeausläufe 24, 26 beispielsweise gerundet ausgestaltet sein, so dass die Flankenseite 18 in der Art einer schiefen Ebene an dem Absatz 38 vorbeibewegt werden kann und wie in 6 dargestellt auch eine Position hinter dem Absatz 38 mit geringen Betätigungskräften erreichen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gewindestange
- 12
- Wellenkörper
- 14
- Außengewinde
- 16
- Kopfseite
- 18
- Flankenseite
- 20
- Traggewindebereich
- 22
- erster Gewindeauslauf
- 24
- zweiter Gewindeauslauf
- 26
- herkömmlicher Verlauf
- 28
- erfindungsgemäßer Verlauf
- 30
- erste Stirnseite
- 32
- zweite Stirnseite
- 34
- Spindeltrieb
- 36
- Innengewinde
- 38
- Absatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012215278 A1 [0002, 0010]
