DE102015224775A1 - Spindle drive and actuator with spindle drive - Google Patents

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DE102015224775A1 DE102015224775.9A DE102015224775A DE102015224775A1 DE 102015224775 A1 DE102015224775 A1 DE 102015224775A1 DE 102015224775 A DE102015224775 A DE 102015224775A DE 102015224775 A1 DE102015224775 A1 DE 102015224775A1
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Lars-Theodor Thole
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb (1), umfassend eine ein Spindelgewinde (2a) aufweisende Spindel (2), eine ein Muttergewinde (3a) aufweisende Spindelmutter (3), wobei das Spindelgewinde (2a) und das Muttergewinde (3a) als Bewegungsgewinde (2a, 3a) ausgebildet sind und die in Drehrichtung antreibbare Spindelmutter (3) mit der axial verschiebbaren Spindel (2) über das Bewegungsgewinde (2a, 3a) in Eingriff steht. Es wird vorgeschlagen, dass das Spindelgewinde (2a) und das Muttergewinde (3a) durch ein Spannelement (10) in Längsrichtung der Spindel (2) gegeneinander verspannt sind.The invention relates to a spindle drive (1), comprising a spindle (2) having a spindle thread (2a), a spindle nut (3) having a nut thread (3a), the spindle thread (2a) and the nut thread (3a) being used as a movement thread (2a , 3a) and the spindle nut (3) drivable in the direction of rotation is in engagement with the axially displaceable spindle (2) via the movement thread (2a, 3a). It is proposed that the spindle thread (2a) and the nut thread (3a) are braced against each other by a clamping element (10) in the longitudinal direction of the spindle (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Aktuator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 8. Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung des Aktuators. The invention relates to a spindle drive according to the preamble of claim 1 and an actuator according to the preamble of claim 8. The invention also relates to a use of the actuator.

Durch die DE 10 2014 206 934 A1 wurde ein zweifach wirkender Aktuator, auch Stellmotor oder kurz Steller genannt, für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Der Aktuator ist mittig am Achsträger des Kraftfahrzeuges befestigt und wirkt gleichzeitig auf die beiden Hinterräder. Der Aktuator weist einen Spindelantrieb, bestehend aus Spindel und Spindelmutter, auf, welche drehbar im Gehäuse gelagert und axial fixiert ist. Die Spindelmutter wird über einen Elektromotor angetrieben und bewirkt eine Axialverschiebung der Spindel nach der einen oder anderen Seite. Die Spindel weist einen etwa mittig angeordneten Gewindeabschnitt mit einem Bewegungsgewinde, welches in Eingriff mit der Spindelmutter steht, sowie zwei konisch ausgebildete Spindelenden auf, welche jeweils über eine Gewindehülse mit einer Lagerhülse verbunden sind, die ihrerseits gleitend im Gehäuse geführt ist. An den Lagerhülsen, auch Aufschraubzapfen genannt, sind Gelenkgabeln für eine Verbindung mit einem Lenkgestänge angeordnet. By the DE 10 2014 206 934 A1 was a dual-acting actuator, also called servomotor or short actuator known for a rear axle steering a motor vehicle. The actuator is mounted centrally on the axle of the motor vehicle and acts simultaneously on the two rear wheels. The actuator has a spindle drive, consisting of spindle and spindle nut, which is rotatably mounted in the housing and axially fixed. The spindle nut is driven by an electric motor and causes an axial displacement of the spindle to one side or the other. The spindle has an approximately centrally disposed threaded portion with a movement thread, which is in engagement with the spindle nut, and two conical spindle ends, which are each connected via a threaded sleeve with a bearing sleeve, which in turn is slidably guided in the housing. On the bearing sleeves, also called Aufschraubzapfen, joint forks are arranged for connection to a steering linkage.

Das Bewegungsgewinde, z. B. als Trapezgewinde ausgebildet, weist, bedingt durch die Abmessungen von Spindel- und Muttergewinde, ein Axialspiel auf, d. h. die Flanken von Trapezgewinde und Muttergewinde liegen nicht in jedem Betriebszustand spielfrei aneinander. The motion thread, z. B. formed as a trapezoidal thread, has, due to the dimensions of spindle and nut thread, an axial play on, d. H. the flanks of trapezoidal thread and nut thread are not in each operating condition without play together.

Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 8 und 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The invention comprises the features of the independent claims 1, 8 and 9. Advantageous embodiments result from the subclaims.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist bei einem Spindelantrieb vorgesehen, dass das Spindelgewinde und das Muttergewinde durch ein Spannelement in Längsrichtung der Spindel gegeneinander verspannt sind. Damit wird der Vorteil erreicht, dass die Flanken von Spindel- und Muttergewinde ständig aneinander liegen und das Axialspiel beseitigt ist. Mit dem Axialspiel einhergehende Geräusche werden damit ebenfalls unterbunden. According to a first aspect of the invention, it is provided in a spindle drive that the spindle thread and the nut thread are braced against each other by a clamping element in the longitudinal direction of the spindle. Thus, the advantage is achieved that the flanks of spindle and nut threads are constantly together and the axial play is eliminated. Noises associated with the axial play are thereby likewise suppressed.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Spannelement als lose Mutter mit einem Innengewinde, d. h. einem zweiten Muttergewinde ausgebildet, welches mit dem Spindelgewinde in Eingriff steht. Das Spannelement übt somit über sein Innengewinde eine Axialkraft auf die Spindel aus, welche sich an den Flanken des Muttergewindes der Spindelmutter abstützt. According to a preferred embodiment, the clamping element is a loose nut with an internal thread, d. H. formed a second female thread, which is in engagement with the spindle thread. The clamping element thus exerts on its internal thread an axial force on the spindle, which is supported on the flanks of the nut thread of the spindle nut.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Spannelement respektive die lose Mutter über ein Federelement gegenüber der Spindelmutter abgestützt. Durch das Federelement wird eine auf die lose Mutter wirkende Spannkraft erzeugt. According to a further preferred embodiment, the clamping element or the loose nut is supported via a spring element relative to the spindle nut. By the spring element acting on the loose nut clamping force is generated.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement, welches bevorzugt als Tellerfeder ausgebildet ist, gegenüber einer Hülse abgestützt, welche die lose Mutter gleitend in sich aufnimmt und fest mit der Spindelmutter verbunden ist. Die Abstützkraft des Federelements wird somit über die Hülse auf die Spindelmutter übertragen. According to another preferred embodiment, the spring element, which is preferably designed as a plate spring, supported against a sleeve which receives the loose nut slidably in and is firmly connected to the spindle nut. The supporting force of the spring element is thus transmitted via the sleeve to the spindle nut.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Spannelement respektive die lose Mutter drehfest mit der Spindelmutter verbunden. According to a further preferred embodiment, the clamping element or the loose nut is rotatably connected to the spindle nut.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Spindelmutter und die lose Mutter über stirnseitig angeordnete Klauen drehfest, jedoch axial verschiebbar miteinander verbunden. Damit wird erreicht, dass die lose Mutter mit der Spindelmutter synchronisiert ist und ein Verkeilen der losen Mutter mit der Spindelmutter vermieden wird. According to a further preferred embodiment, the spindle nut and the loose nut on the frontally arranged claws are rotationally fixed, but axially slidably connected together. This ensures that the loose nut is synchronized with the spindle nut and wedging the loose nut is avoided with the spindle nut.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die lose Mutter innerhalb der Hülse axial gleitend angeordnet. Damit wird erreicht, dass die lose Mutter auf ihrem Außenumfang zentriert und axial verschiebbar ist. According to a further preferred embodiment, the loose nut is arranged axially slidable within the sleeve. This ensures that the loose nut is centered on its outer circumference and axially displaceable.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung bildet der erfindungsgemäße Spindelantrieb den Antrieb für einen Aktuator, welcher als einseitig oder zweiseitig bzw. als einfach oder doppelt wirkender Aktuator ausgebildet sein kann. Beim Betrieb des Aktuators wird die Spindel linear bewegt und somit ein- und ausgefahren, d. h. sie wechselt ständig ihre Bewegungsrichtung, was ein Umkehrspiel zur Folge hat – dies wird durch die erfindungsgemäße Verspannung beseitigt. Darüber hinaus wird auch ein im Ruhezustand des Spindelantriebes auftretendes Axialspiel beseitigt. According to a further aspect of the invention, the spindle drive according to the invention forms the drive for an actuator, which can be designed as a one-sided or two-sided or as a single or double-acting actuator. During operation of the actuator, the spindle is moved linearly and thus retracted and extended, d. H. It constantly changes its direction of movement, which has a backlash result - this is eliminated by the invention tension. In addition, an axial play occurring in the idle state of the spindle drive is eliminated.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der Aktuator für die Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Auch hierbei ist von Vorteil, wenn etwaiges Spiel der Spindel unterbunden werden kann. According to a further aspect of the invention, the actuator is used for the rear axle steering of a motor vehicle. Again, it is advantageous if any game of the spindle can be prevented.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below, which may result from the description and / or the drawing further features and / or advantages. Show it

1 einen Spindelantrieb mit einem Spannelement als Axialschnitt, 1 a spindle drive with a clamping element as an axial section,

2 den Spindelantrieb gemäß 1 in einer perspektivischen Schnittdarstellung und 2 the spindle drive according to 1 in a perspective sectional view and

3 einen Aktuator mit Spindelantrieb. 3 an actuator with spindle drive.

1 zeigt einen Spindelantrieb 1 mit einer ein Spindelgewinde 2a aufweisenden Spindel 2, welche mit einem Muttergewinde 3a einer Spindelmutter 3 in Eingriff steht. Das Spindelgewinde 2a und das Muttergewinde 3a bilden ein Bewegungsgewinde, welches vorzugsweise als Trapezgewinde ausgebildet ist. Die Spindelmutter 3 ist über ein Wälzlager 4 gegenüber einem nicht dargestellten Gehäuse eines Aktuators drehbar gelagert und axial fixiert. Auf der Spindelmutter 3 ist drehfest eine Riemenscheibe 5 angeordnet, über welche die Spindelmutter 3 von einem Riemen 6 in Drehrichtung antreibbar ist. Die Spindel 2 weist, anschließend an das Spindelgewinde 2a, einen zylindrischen, glatten Spindelabschnitt 2b auf, welcher über ein Nadellager 7 gegenüber der Spindelmutter 3 gelagert und durch einen Dichtring 8 abgedichtet ist. Zusätzlich ist das Spindelgewinde 2a gegenüber der Spindelmutter 3 über ein weiteres Lager 9 zentriert. Auf dem aus der Spindelmutter 3 herausragenden Ende des Spindelgewindes 2a ist ein als lose Mutter 10 ausgebildetes Spannelement 10 angeordnet, welches ein Innengewinde 10a aufweist, das mit dem Außengewinde 2a der Spindel 2, dem Spindelgewinde 2a, in Eingriff steht. Die lose Mutter 10 ist axial gleitend in einer Hülse 11 angeordnet, welche fest mit der Spindelmutter 3 verbunden, vorzugsweise mit der Spindelmutter 3 verschraubt ist. Ein als Tellerfeder 12 ausgebildetes Federelement 12 stützt sich einerseits an der losen Mutter 10 und andererseits an der Hülse 11 ab, welche einen als Widerlager für das Federelement 12 ausgebildeten Bund 11a aufweist. 1 shows a spindle drive 1 with a one spindle thread 2a having spindle 2 , which with a nut thread 3a a spindle nut 3 engaged. The spindle thread 2a and the nut thread 3a form a movement thread, which is preferably designed as a trapezoidal thread. The spindle nut 3 is about a rolling bearing 4 rotatably mounted and axially fixed relative to a housing, not shown, of an actuator. On the spindle nut 3 is rotatably a pulley 5 arranged over which the spindle nut 3 from a belt 6 can be driven in the direction of rotation. The spindle 2 points, then to the spindle thread 2a , a cylindrical, smooth spindle section 2 B on, which via a needle bearing 7 opposite the spindle nut 3 stored and by a sealing ring 8th is sealed. In addition, the spindle thread 2a opposite the spindle nut 3 about another camp 9 centered. On the out of the spindle nut 3 outstanding end of the spindle thread 2a is one as a loose mother 10 trained clamping element 10 arranged, which has an internal thread 10a having, with the external thread 2a the spindle 2 , the spindle thread 2a , is engaged. The loose mother 10 is axially slidable in a sleeve 11 arranged, which firmly with the spindle nut 3 connected, preferably with the spindle nut 3 is screwed. One as a plate spring 12 trained spring element 12 relies on the one hand on the loose mother 10 and on the other hand on the sleeve 11 from which one as an abutment for the spring element 12 trained bunch 11a having.

Die lose Mutter 10 hat in Verbindung mit der Tellerfeder 12 die Wirkung, dass auf die Spindel 2 eine Axialkraft ausgeübt wird, welche die Flanken des Spindelgewindes 2a gegen die Flanken des Muttergewindes 3a der Spindelmutter 3 drückt. Dadurch wird ein Axialspiel vermieden. Die lose Mutter 10 ist – wie in 2 deutlicher dargestellt ist – drehfest mit der Spindelmutter 3 verbunden. The loose mother 10 has in connection with the plate spring 12 the effect of that on the spindle 2 an axial force is exerted, which the flanks of the spindle thread 2a against the flanks of the nut thread 3a the spindle nut 3 suppressed. This avoids axial play. The loose mother 10 is - as in 2 is shown more clearly - rotatably with the spindle nut 3 connected.

2 zeigt den Spindelantrieb 1 gemäß 1 in einer perspektivischen Darstellung, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in 1 verwendet werden. Die Spindelmutter 3 weist, stirnseitig über den Umfang verteilt, Klauen 3b auf, während die lose Mutter 10 Klauen 10b aufweist, welche mit den Klauen 3b der Spindelmutter 3 in Eingriff stehen und somit einen Formschluss in Drehrichtung herstellen, jedoch eine axiale Beweglichkeit zwischen Spindelmutter 3 und loser Mutter 10 zulassen. Die lose Mutter 10 ist somit mit der Spindelmutter 3 synchronisiert. 2 shows the spindle drive 1 according to 1 in a perspective view, wherein for like parts the same reference numerals as in 1 be used. The spindle nut 3 has, clasped at the front over the circumference, claws 3b on while the loose mother 10 steal 10b which, with the claws 3b the spindle nut 3 be engaged and thus produce a positive connection in the direction of rotation, however, an axial movement between the spindle nut 3 and loose mother 10 allow. The loose mother 10 is thus with the spindle nut 3 synchronized.

3 zeigt einen Aktuator 20, wie er vorzugsweise für die Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges verwendbar ist. Der Aktuator 20 weist einen Spindelantrieb 21 auf, welcher eine Spindel 22, eine Spindelmutter 23, Lager 24 sowie eine Riemenscheibe 25 umfasst, welche über einen Riemen 26 von einem Elektromotor 27 antreibbar ist. Der Aktuator 20 weist ein Gehäuse 28 auf, welches über ein erstes Gelenk 29 am Fahrzeugrahmen befestigt ist. Die Spindel 22 ist an einem ihrer beiden Enden mit einem Aufschraubzapfen 30 fest verbunden, welcher gegenüber dem Gehäuse 28 axial gleitend geführt und an seinem äußeren, aus dem Gehäuse 28 herausragenden Ende mit einem zweiten Gelenk 31 verbunden ist. Der Aktuator 20 ist über das zweite Gelenk 31 mit einem nicht dargestellten Lenkgestänge, vorzugsweise einem Spurlenker einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges verbunden und kann somit die Lenkung eines Hinterrades bewirken, wobei er sich fahrzeugseitig über das erste Gelenk 29 abstützt. 3 shows an actuator 20 , as it is preferably used for the rear axle steering of a motor vehicle. The actuator 20 has a spindle drive 21 on which a spindle 22 , a spindle nut 23 , Camp 24 and a pulley 25 which is about a belt 26 from an electric motor 27 is drivable. The actuator 20 has a housing 28 on which a first joint 29 is attached to the vehicle frame. The spindle 22 is at one of its two ends with a screw-on 30 firmly connected, which opposite the housing 28 axially slidably guided and at its outer, out of the housing 28 outstanding end with a second joint 31 connected is. The actuator 20 is about the second joint 31 connected to a steering linkage, not shown, preferably a steering arm of a rear axle steering of a motor vehicle and thus can cause the steering of a rear wheel, wherein it is on the vehicle side on the first joint 29 supported.

Der Spindelantrieb 21 kann durch den erfindungsgemäßen Spindelantrieb 1, wie er in den 1 und 2 dargestellt ist, ergänzt werden, wobei die Spindelmutter 3 über das Lager 4 gegenüber dem Gehäuse 28 abgestützt wird. Der Antrieb der Spindelmutter 3 erfolgt durch den Elektromotor 27, der die Riemenscheibe 5 über den Riemen 6 in Rotation versetzt. Dadurch wird die Spindel 2 in Längsrichtung axial verschoben. The spindle drive 21 can by the spindle drive according to the invention 1 as he is in the 1 and 2 is shown to be supplemented, the spindle nut 3 over the camp 4 opposite the housing 28 is supported. The drive of the spindle nut 3 done by the electric motor 27 , the pulley 5 over the belt 6 set in rotation. This will cause the spindle 2 axially displaced in the longitudinal direction.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Spindelantrieb spindle drive
2 2
Spindel spindle
2a 2a
Spindelgewinde spindle thread
2b 2 B
zylindrischer Abschnitt cylindrical section
3 3
Spindelmutter spindle nut
3a 3a
Muttergewinde nut thread
3b 3b
Klaue claw
4 4
Wälzlager roller bearing
5 5
Riemenscheibe pulley
6 6
Riemen belt
7 7
Nadellager needle roller bearings
8 8th
Dichtring seal
9 9
weiteres Lager another camp
10 10
Spannelement / lose Mutter Clamping element / loose nut
10a 10a
Innengewinde inner thread
10b 10b
Klaue claw
11 11
Hülse shell
11a 11a
Bund Federation
12 12
Federelement / Tellerfeder Spring element / disc spring
20 20
Aktuator actuator
21 21
Spindelantrieb spindle drive
22 22
Spindel spindle
23 23
Spindelmutter spindle nut
24 24
Lager camp
25 25
Riemenscheibe pulley
26 26
Riemen belt
27 27
Elektromotor electric motor
28 28
Gehäuse casing
29 29
erstes Gelenk first joint
30 30
Aufschraubzapfen Aufschraubzapfen
32 32
zweites Gelenk second joint

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014206934 A1 [0002] DE 102014206934 A1 [0002]

Claims (9)

Spindelantrieb, mit einer ein Spindelgewinde (2a) aufweisende Spindel (2), eine ein Muttergewinde (3a) aufweisende Spindelmutter (3), wobei das Spindelgewinde (2a) und das Muttergewinde (3a) als Bewegungsgewinde (2a, 3a) ausgebildet sind und die in Drehrichtung antreibbare Spindelmutter (3) mit der axial verschiebbaren Spindel (2) über das Bewegungsgewinde (2a, 3a) in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, das Spindelgewinde (2a) und das Muttergewinde (3a) durch ein Spannelement (10) in Längsrichtung der Spindel (2) gegeneinander verspannt sind. Spindle drive, with a spindle thread ( 2a ) spindle ( 2 ), one a female thread ( 3a ) having spindle nut ( 3 ), wherein the spindle thread ( 2a ) and the nut thread ( 3a ) as a movement thread ( 2a . 3a ) are formed and in the direction of rotation drivable spindle nut ( 3 ) with the axially displaceable spindle ( 2 ) via the movement thread ( 2a . 3a ), characterized in that the spindle thread ( 2a ) and the nut thread ( 3a ) by a clamping element ( 10 ) in the longitudinal direction of the spindle ( 2 ) are braced against each other. Spindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement als lose Mutter (10) mit einem Innengewinde (10a) ausgebildet ist, welches mit dem Spindelgewinde (2a) in Eingriff steht. Spindle drive according to claim 1, characterized in that the clamping element as a loose nut ( 10 ) with an internal thread ( 10a ) is formed, which with the spindle thread ( 2a ) is engaged. Spindelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lose Mutter (10) über ein Federelement (12) gegenüber der Spindelmutter (3) abgestützt ist. Spindle drive according to claim 2, characterized in that the loose nut ( 10 ) via a spring element ( 12 ) opposite the spindle nut ( 3 ) is supported. Spindelantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12) gegenüber einer Hülse (11) abgestützt ist, welche mit der Spindelmutter (3) fest verbunden ist. Spindle drive according to claim 3, characterized in that the spring element ( 12 ) with respect to a sleeve ( 11 ) is supported, which with the spindle nut ( 3 ) is firmly connected. Spindelantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (10) respektive die lose Mutter (10) drehfest mit der Spindelmutter (3) verbunden ist. Spindle drive according to claim 4, characterized in that the tensioning element ( 10 ) respectively the loose mother ( 10 ) rotatably with the spindle nut ( 3 ) connected is. Spindelantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lose Mutter (10) und die Spindelmutter (3) durch, insbesondere stirnseitig, angeordnete Klauen (10b, 3b) miteinander verbunden sind. Spindle drive according to claim 5, characterized in that the loose nut ( 10 ) and the spindle nut ( 3 ), in particular frontal, arranged claws ( 10b . 3b ) are interconnected. Spindelantrieb nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lose Mutter (10) innerhalb der Hülse (11) axial gleitend angeordnet ist. Spindle drive according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the loose nut ( 10 ) within the sleeve ( 11 ) is axially slidably disposed. Aktuator mit einem Spindelantrieb (1), insbesondere für eine Hinterachslenkung, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. Actuator with a spindle drive ( 1 ), in particular for a rear-axle steering, characterized in that the spindle drive ( 1 ) is designed according to one of the preceding claims. Verwendung eines Aktuators (20) nach Anspruch 8 für die Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges. Use of an actuator ( 20 ) according to claim 8 for the rear axle steering of a motor vehicle.
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