DE102017124131A1 - Actuator with two spherical segments of different diameter and switching unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer durch einen Elektromotor (2) in Drehbewegung versetzbaren Spindelmutter (3), die derart an einer Spindelstange (4) angreift, dass die Rotation der Spindelmutter (3) eine Linearbewegung der Spindelstange (4) bewirkt, wobei die Linearbewegung der Spindelstange (4) zum Verstellen eines Betätigungshebels (5) weitergebbar ist und die Spindelmutter (3) einen Kugelkopf (6) aufweist, der in einer Kugelpfanne (7) derart aufgenommen ist, dass der Kugelkopf (6) relativ zur Kugelpfanne (7) bewegbar ist, wobei der Kugelkopf (6) ein erstes Kugelsegment (8) mit einem ersten Durchmesser und ein zweites Kugelsegment (9) mit einem zweiten Durchmesser aufweist, wobei der erste Durchmesser von dem zweiten Durchmesser verschieden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Schalteinheit (20), die eine solche Betätigungsvorrichtung (1) und einen Betätigungshebel (5) aufweist, wobei der Betätigungshebel (5) an der Spindelstange (4) angebunden ist.The invention relates to an actuating device (1) for a motor vehicle transmission, with a spindle nut (3) displaceable in rotary motion by an electric motor (2) which acts on a spindle rod (4) in such a way that the spindle nut (3) rotates linearly (4) causes, wherein the linear movement of the spindle rod (4) for adjusting an actuating lever (5) is weitergebend and the spindle nut (3) has a ball head (6) which is received in a ball socket (7) such that the ball head ( 6) is movable relative to the ball socket (7), wherein the ball head (6) has a first spherical segment (8) with a first diameter and a second spherical segment (9) with a second diameter, wherein the first diameter is different from the second diameter , Furthermore, the invention relates to a switching unit (20) having such an actuating device (1) and an actuating lever (5), wherein the actuating lever (5) on the spindle rod (4) is connected.
Description
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer durch einen Elektromotor in Drehbewegung versetzbaren Spindelmutter, die derart an einer Spindelstange angreift, dass die Rotation der Spindelmutter eine Linearbewegung der Spindelstange bewirkt, wobei die Linearbewegung der Spindelstange zum Verstellen eines Betätigungshebels weitergebbar ist und die Spindelmutter einen Kugelkopf aufweist, der in einer Kugelpfanne derart aufgenommen ist, dass der Kugelkopf relativ zur Kugelpfanne bewegbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Schalteinheit, die eine solche Betätigungsvorrichtung und einen Betätigungshebel aufweist, wobei der Betätigungshebel an der Spindelstange angebunden ist.The invention relates to an actuating device for a motor vehicle transmission, with a displaceable by an electric motor in rotary motion spindle nut which acts on a spindle rod such that the rotation of the spindle nut causes a linear movement of the spindle rod, wherein the linear movement of the spindle rod for adjusting an actuating lever can be passed and the Spindle nut having a ball head, which is received in a ball socket such that the ball head is movable relative to the ball socket. Furthermore, the invention relates to a switching unit having such an actuating device and an actuating lever, wherein the actuating lever is connected to the spindle rod.
Bei solchen Betätigungsaktoren weisen die Spindelmutter und die Spindelstange jeweils eine Verzahnung auf, die miteinander im Eingriff stehen. Die Spindelmutter ist drehbar, aber axialfest relativ zu einem Gehäuse gelagert und die Spindelstange ist drehfest, aber axial verschieblich relativ zu dem Gehäuse gelagert, so dass bei einer Rotation der Spindelmutter über den Verzahnungseingriff eine translatorische Verschiebung in Axialrichtung der Spindelstange hervorgerufen wird. Dabei wird das Drehmoment von dem Elektromotor, beispielsweise über eine Formschlussverbindung, an die Kugelpfanne weitergegeben und von der Kugelpfanne, vorzugsweise über eine formschlüssige Drehmomentmitnahme/Formschlussverbindung, an den Kugelkopf der Spindelmutter übertragen. Die Kugelpfanne und der Kugelkopf sind also so miteinander verbunden, dass ein Drehmoment um die Längsachse der Spindelmutter bzw. der Kugelpfanne übertragen werden kann, aber eine Verdrehung des Kugelkopfes relativ zu der Kugelpfanne um eine Radialachse der Spindelmutter, insbesondere um eine Verschwenkungsachse des Betätigungshebels, ermöglicht ist. Die Drehmomentmitnahme zwischen der Kugelpfanne und dem Kugelkopf kann vorzugsweise über eine Nut-Nase-Verbindung erfolgen.In such actuating actuators, the spindle nut and the spindle rod each have a toothing, which are engaged with each other. The spindle nut is rotatable, but mounted axially fixed relative to a housing and the spindle rod is rotatably but axially displaceably mounted relative to the housing, so that upon rotation of the spindle nut via the meshing a translational displacement in the axial direction of the spindle rod is caused. In this case, the torque from the electric motor, for example via a positive connection, passed to the ball socket and transmitted from the ball socket, preferably via a form-locking torque / positive connection, to the ball head of the spindle nut. The ball socket and the ball head are thus connected to each other so that a torque about the longitudinal axis of the spindle nut or the ball socket can be transmitted, but allows a rotation of the ball head relative to the ball socket about a radial axis of the spindle nut, in particular about a pivot axis of the actuating lever is. The torque entrainment between the ball socket and the ball head can preferably take place via a groove-nose connection.
Aus der
Aus der
Die
Die
In der
Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass bisher bekannte Betätigungsaktoren, insbesondere verschwenkbare Betätigungsaktoren mit einem Kugelgelenkmechanismus, einen großen radialen Bauraum benötigen oder die Größe des übertragbaren Drehmoments stark begrenzt ist.However, the prior art always has the disadvantage that previously known actuation actuators, in particular pivotable actuation actuators with a ball joint mechanism, require a large radial space or the size of the transmittable torque is severely limited.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll ein Betätigungsaktor mit einem Kugelgelenkmechanismus entwickelt werden, der besonders bauraumsparend, insbesondere in Radialrichtung, ausgelegt ist und hohe Axialkräfte abstützen und/oder übertragen kann.It is therefore the object of the invention to avoid or at least reduce the disadvantages of the prior art. In particular, an actuation actuator with a ball joint mechanism is to be developed, which is particularly space-saving, especially in the radial direction, designed and supported high axial forces and / or can transfer.
Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kugelkopf ein erstes Kugelsegment mit einem ersten (Außen-) Durchmesser und ein zweites Kugelsegment mit einem zweiten (Außen-) Durchmesser aufweist, wobei der erste Durchmesser von dem zweiten Durchmesser verschieden ist. The object is achieved in a generic device according to the invention in that the ball head has a first spherical segment with a first (outer) diameter and a second spherical segment with a second (outer) diameter, wherein the first diameter is different from the second diameter.
Dies hat den Vorteil, dass je nach der axialen Anordnung der beiden Kugelsegmente die Durchmesser auf die radial außerhalb liegenden Bauteile abgestimmt werden können. Insbesondere ist es dadurch in vorteilhafter Weise möglich, einen Rotor des Elektromotors und/oder die Rotorlager mit einem reduzierten Durchmesser auszulegen und somit radialen Bauraum einzusparen.This has the advantage that, depending on the axial arrangement of the two spherical segments, the diameter can be matched to the radially outwardly located components. In particular, it is thereby possible in an advantageous manner to design a rotor of the electric motor and / or the rotor bearing with a reduced diameter and thus to save radial space.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and are explained in more detail below.
Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn das erste Kugelsegment, das dem Betätigungshebel zugewandt ist, einen größeren Durchmesser aufweist als das zweite Kugelsegment, das dem Elektromotor zugewandt ist. Dadurch kann der nutzbare Kugelbereich des ersten Kugelsegments vergrößert werden, ohne dass der Durchmesser des zweiten Kugelsegments gesteigert wird. Somit können höhere Axialkräfte durch das erste Kugelsegment und damit durch den Kugelkopf übertragen werden.In particular, it is expedient if the first ball segment, which faces the actuating lever, has a larger diameter than the second ball segment, which faces the electric motor. As a result, the usable ball area of the first ball segment can be increased without the diameter of the second ball segment being increased. Thus, higher axial forces can be transmitted through the first ball segment and thus through the ball head.
Außerdem ist es von Vorteil, wenn die Kugelmittelpunkte der Kugelsegmente deckungsgleich sind. Das heißt also, dass der Mittelpunkt des ersten Kugelsegments und der Mittelpunkt des zweiten Kugelsegments kongruent sind. Dadurch wird eine gewünschte Verschwenkbarkeit des Kugelkopfes gegenüber der Kugelpfanne sichergestellt.Moreover, it is advantageous if the ball centers of the spherical segments are congruent. This means that the center of the first sphere segment and the center of the second sphere segment are congruent. This ensures a desired pivoting of the ball head relative to the ball socket.
Weiterhin zeichnet sich ein günstiges Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass der Kugelkopf in Axialrichtung vor oder hinter einem Rotor des Elektromotors angeordnet ist. Das heißt also, dass der Kugelkopf in Axialrichtung versetzt zu dem Rotor, also nicht auf derselben axialen Höhe, angeordnet ist. Durch den vorgelagerten/ausgelagerten Kugelkopf hinsichtlich des Elektromotors bzw. des Rotors des Elektromotors ist es nicht mehr notwendig, dass der Außendurchmesser des Kugelkopfes geringer als der Innendurchmesser des Rotors ist. Somit kann der Kugelkopf mit einem größeren Außendurchmesser bei gleichzeitig kleinerem Rotordurchmesser ausgestaltet werden.Furthermore, a favorable embodiment is characterized in that the ball head is arranged in the axial direction in front of or behind a rotor of the electric motor. This means that the ball head is arranged in the axial direction offset from the rotor, ie not at the same axial height. Due to the upstream / outsourced ball head with respect to the electric motor or the rotor of the electric motor, it is no longer necessary that the outer diameter of the ball head is smaller than the inner diameter of the rotor. Thus, the ball head can be configured with a larger outer diameter with a smaller rotor diameter.
Insbesondere ist der Kugelkopf in Axialrichtung zwischen dem Rotor und dem Betätigungshebel angeordnet, da die radialen Abmessungen des Kugelkopfs (und damit die maximale Axialkraftübertragung) dann weitgehend unabhängig von den radialen Abmessungen des Rotors (und damit dem radialen Bauraum im Bereich des Elektromotors) festgelegt werden können.In particular, the ball head is arranged in the axial direction between the rotor and the actuating lever, since the radial dimensions of the ball head (and thus the maximum Axialkraftübertragung) then largely independent of the radial dimensions of the rotor (and thus the radial space in the region of the electric motor) can be determined ,
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Rotor über ein erstes Rotorlager und/oder ein zweites Rotorlager drehbar in einem Gehäuse gelagert ist, wobei der Kugelmittelpunkt des ersten Kugelsegments und/oder des zweites Kugelsegments nahe der Lagerebene, vorzugsweise exakt in der Lagerebene, des ersten Rotorlagers, das ein betätigungshebel-nahes bzw. spindelzugewandtes Rotorlager ist, angeordnet ist. So ist es vorteilhafterweise möglich, das abzustützende Drehmoment in dem ersten Rotorlager aufgrund von Querkräften bei der Verkippung/Verschwenkung des Kugelkopfes zu verkleinern oder vollständig zu eliminieren. Dadurch ist es auch möglich, das zweite Rotorlager kleiner zu dimensionieren und gegebenenfalls vollständig entfallen zu lassen, was Vorteile hinsichtlich des Bauraumbedarfs mit sich bringt.Furthermore, it is advantageous if the rotor is rotatably mounted in a housing via a first rotor bearing and / or a second rotor bearing, wherein the ball center of the first ball segment and / or the second ball segment near the storage plane, preferably exactly in the storage plane of the first Rotor bearing, which is an actuating lever-near or spindle-facing rotor bearing is arranged. Thus, it is advantageously possible to reduce the torque to be supported in the first rotor bearing due to lateral forces in the tilting / pivoting of the ball head or completely eliminate. As a result, it is also possible to make the second rotor bearing smaller and possibly omit it completely, which brings advantages with regard to the space requirement.
Zudem ist es zweckmäßig, den Kugelkopf nahe dem ersten Rotorlager anzuordnen, vorzugsweise auf dergleichen axialen Höhe, da dann auch vergrößerte Schwenkwinkel für die Spindel bzw. den Kugelkopf möglich sind.In addition, it is expedient to arrange the ball head near the first rotor bearing, preferably at the same axial height, since then also increased pivot angle for the spindle or the ball head are possible.
Auch ist es von Vorteil, wenn das erste Kugelsegment in Axialrichtung versetzt, also nicht auf derselben axialen Höhe, zu dem ersten Rotorlager angeordnet ist. Das heißt also, dass das erste Kugelsegment in Axialrichtung zwischen dem ersten Rotorlager und dem Betätigungshebel angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, den Außendurchmesser des ersten Kugelsegments größer als den Innendurchmesser des ersten Rotorlagers auszugestalten. So kann vorteilhafterweise eine größere Kugelfläche zur Übertragung der Axialkräfte bereitgestellt werden.It is also advantageous if the first ball segment offset in the axial direction, that is not arranged at the same axial height, to the first rotor bearing. This means that the first ball segment is arranged in the axial direction between the first rotor bearing and the actuating lever. This makes it possible to design the outer diameter of the first ball segment larger than the inner diameter of the first rotor bearing. Thus, advantageously, a larger spherical surface for transmitting the axial forces can be provided.
Zudem ist es bevorzugt, wenn das zweite Kugelsegment nahe der Lagerebene, vorzugsweise zumindest teilweise exakt in der Lagerebene, des ersten Rotorlagers angeordnet ist.In addition, it is preferred if the second ball segment is arranged close to the bearing plane, preferably at least partially exactly in the bearing plane, of the first rotor bearing.
Ein günstiges Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Spindelmutter ein (Innen-) Gewinde aufweist und sich eine Gewindelänge des Gewindes der Spindelmutter über den Kugelaußendurchmesser des Kugelkopfes hinaus erstreckt, was den Bauraumbedarf der Spindelmutter reduziert. Außerdem kann dadurch der Aktorhub der Betätigungsvorrichtung verlängert werden.A favorable embodiment is characterized in that the spindle nut has an (internal) thread and a thread length of the thread of the spindle nut extends beyond the ball outside diameter of the ball head, which reduces the space requirement of the spindle nut. In addition, thereby the Aktorhub the actuator can be extended.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Kugelpfanne zwei Kugelpfannenteile/Kugelpfannenhälften aufweist, wobei ein erster Kugelpfannenteil/eine erste Kugelpfannenhälfte an den Durchmesser des ersten Kugelsegments angepasst ist und ein zweiter Kugelpfannenteil/eine zweite Kugelpfannenhälfte an den Durchmesser des zweiten Kugelsegments angepasst ist.Further, it is advantageous if the ball socket comprises two ball socket parts / ball socket halves, wherein a first ball socket part / a first ball socket half is adapted to the diameter of the first ball segment and a second ball socket part / a second ball socket half to the Diameter of the second ball segment is adjusted.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der erste Kugelpfannenteil und der zweite Kugelpfannenteil form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind, so dass die Axialkräfte gut übertragen werden können.Furthermore, it is expedient if the first ball socket part and the second ball socket part are positively and / or positively and / or materially connected to each other, so that the axial forces can be transmitted well.
Zudem ist es zweckmäßig, wenn das erste Kugelsegment und das zweite Kugelsegment integral, also einmaterialig und einstückig, ausgebildet sind.In addition, it is expedient if the first spherical segment and the second spherical segment are formed integrally, that is, in one material and in one piece.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der zweite Kugelpfannenteil einen zylindrischen Abschnitt zur Aufnahme der Spindelstange aufweist, so dass die Spindelstange, insbesondere im eingerückten Zustand des Betätigungshebels, geführt wird.It is also advantageous if the second ball socket part has a cylindrical portion for receiving the spindle rod, so that the spindle rod, in particular in the engaged state of the actuating lever, is guided.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Schalteinheit mit einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung und einem Betätigungshebel gelöst, wobei der Betätigungshebel an der Spindelstange angebunden ist.The object of the invention is also achieved by a switching unit with an actuating device according to the invention and an actuating lever, wherein the actuating lever is connected to the spindle rod.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Längsschnittdarstellung einer Schalteinheit mit einer Betätigungsvorrichtung und einem eingerückten Betätigungshebel, und -
2 eine Längsschnittdarstellung der Schalteinheit mit der Betätigungsvorrichtung und dem ausgerücktem Betätigungshebel.
-
1 a longitudinal sectional view of a switching unit with an actuator and an engaged operating lever, and -
2 a longitudinal sectional view of the switching unit with the actuator and the disengaged operating lever.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic in nature and are for the sole purpose of understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numerals.
Die Spindelmutter
Der Kugelkopf
Der Mittelpunkt des ersten Kugelsegments
Der erste Außendurchmesser/Durchmesser des ersten Kugelsegments
Der Elektromotor
Das erste Kugelsegment
Die Spindelstange
Die Kugelpfanne
Der zweite Kugelpfannenteil
Die Betätigungsvorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Betätigungsvorrichtungactuator
- 22
- Elektromotorelectric motor
- 33
- Spindelmutterspindle nut
- 44
- Spindelstangespindle rod
- 55
- Betätigungshebelactuating lever
- 66
- Kugelkopfball head
- 77
- Kugelpfanneball socket
- 88th
- erstes Kugelsegmentfirst sphere segment
- 99
- zweites Kugelsegmentsecond sphere segment
- 1010
- Statorstator
- 1111
- Rotorrotor
- 1212
- erstes Rotorlagerfirst rotor bearing
- 1313
- zweites Rotorlagersecond rotor bearing
- 1414
- Gehäusecasing
- 1515
- Außengewindeexternal thread
- 1616
- Innengewindeinner thread
- 1717
- erster Kugelpfannenteilfirst ball socket part
- 1818
- zweiter Kugelpfannenteilsecond ball socket part
- 1919
- zylindrischer Abschnittcylindrical section
- 2020
- Schalteinheitswitching unit
- 2121
- Anschlagattack
- 2222
- Stirnflächeface
- 2323
- Gabelkopfclevis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102016206749 A1 [0007]DE 102016206749 A1 [0007]
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