DE102022120038B3

DE102022120038B3 - Gewindetrieb, insbesondere für eine elektromechanische Bremse eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102022120038B3
Application number: DE102022120038.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Krome; Florian Schmidt; Jürgen Engel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-08-09
Filing date: 2022-08-09
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2042-08-10

Abstract

Gewindetrieb, dessen Gewindespindel (1) an einem Maschinenteil (8) drehfest und axial verschieblich gelagert ist mittels eines Verdrehsicherungselementes (9), das innerhalb der Querschnittsfläche der Gewindespindel (1) angeordnet ist und dessen zur Spindelachse koaxial angeordneter Führungsstift (10) an dem Maschinenteil (8) befestigt ist und in eine Zentralbohrung (11) der Gewindespindel (1) eingreift und in Umfangsrichtung um die Spindelachse herum formschlüssig mit der Gewindespindel (1) verbunden ist. Eine an einem stirnseitigen Ende der Gewindespindel (1) befestigte Führungsscheibe (13) weist ein Führungsloch (14) für den Führungsstift (10) auf, der das Führungsloch (14) durchgreift und längsverschieblich und drehfest in dem Führungsloch (14) geführt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gewindetrieb, insbesondere einen als Kugelgewindetrieb ausgebildeten Gewindetrieb. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine elektromechanische Bremse eines Kraftfahrzeuges mit diesem Gewindetrieb.
Gewindetriebe zählen zu den Rot-Transgetrieben, die eine Rotation in eine Translation oder umgekehrt umwandeln.
Aus DE 10 2018 214 188 A1 ist ein Gewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden, dessen Gewindespindel an einem Maschinenteil drehfest und axial verschieblich gelagert ist mittels eines Verdrehsicherungselementes, das als Stange ausgebildet und innerhalb der Querschnittsfläche der Gewindespindel angeordnet ist. Die Stange ist entweder verdrehfest an einem Hydraulikzylinder oder an einem Getriebedeckel befestigt. Die Gewindespindel ist als Hohlspindel ausgeführt, an deren Innenumfang ein Innenprofil mit Nuten ausgebildet ist, die sich über die Länge der Gewindespindel erstrecken. Die Stange greift in die Nuten ein, so dass die Gewindespindel drehfest und axialverschieblich gegenüber der Stange angeordnet ist.
Die Fertigung des Innenprofils mit den Nuten am Innenumfang der Gewindespindel ist aufwändig und verteuert den Gewindetrieb. Aufgabe der Erfindung war es, einen Gewindetrieb bereitzustellen, dessen Verdrehsicherung vereinfacht ist.
Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch den Gewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckdienliche Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Gewindetrieb weist eine Gewindespindel auf, die am Außenumfang mit einem schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Gewinde versehen ist. Der Gewindetrieb ist vorzugsweise als Kugelgewindetrieb ausgebildet, dessen drehangetriebene Gewindemutter auf der Gewindespindel angeordnet ist, und dessen Kugeln in schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelkanälen abwälzen, die begrenzt sind durch schraubenförmig gewundene Kugelrillen, die an der Gewindemutter sowie an der Gewindespindel ausgebildet sind.
Die Gewindespindel ist an einem Maschinenteil mittels eines Verdrehsicherungselementes gegen Rotation um ihre Spindelachse gesichert. Das Maschinenteil kann ein Gestell oder ein Gehäuse sein, oder ein Teil davon.
Das Verdrehsicherungselement ermöglicht relative axiale Verschiebungen der Gewindespindel gegenüber dem Maschinenteil. Auf diese Weise kann ein Drehantrieb die Gewindemutter einwandfrei antreiben und eine Rotation der Gewindemutter in eine translatorische Verschiebung der Gewindespindel in Bezug auf die Gewindemutter und auf das Maschinenteil umwandeln.
Das Verdrehsicherungselement weist einen zur Spindelachse koaxial angeordneten Führungsstift auf, der an dem Maschinenteil befestigt ist und in eine Zentralbohrung der Gewindespindel eingreift. Die Länge der Zentralbohrung ist so bemessen, dass sie jedenfalls über den vollständigen Hub der Gewindespindel gegenüber dem Maschinenteil ein Eintauchen des Führungsstiftes abdeckt.
In Umfangsrichtung um die Spindelachse herum ist der Führungsstift formschlüssig mit der Gewindespindel verbunden. Drehbewegungen der Gewindespindel um ihre Spindelachse sind ausgeschlossen.
Eine an einem stirnseitigen Ende der Gewindespindel befestigte Führungsscheibe weist ein Führungsloch für den Führungsstift auf, der das Führungsloch durchgreift und längsverschieblich und drehfest in dem Führungsloch geführt ist. In Umfangsrichtung um die Spindelachse herum ist der Führungsstift formschlüssig mit der Führungsscheibe verbunden. Der Führungsstift und die Führungsscheibe sind mit ihren miteinander in Kontakt stehenden Oberflächen an ihren Außen- und Innenprofilen für Gleitbewegungen geeignet. Diese Oberflächen können durch Beschichtung für den gewünschten Gleitkontakt versehen sein.
Das Führungsloch der Führungsscheibe kann durch ein an das Außenprofil des Führungsstiftes angepasstes Innenprofil begrenzt sein, um diesen Formschluss zu ermöglichen. Beispielsweise durch ein sternförmiges Mantelprofil, oder durch ein polygonförmiges Mantelprofil, insbesondere Zweiflach-, oder Vierkant- oder Sechskantprofile.
Die Führungscheibe kann ein unrundes Außenprofil aufweisen, das in eine an dieses Außenprofil angepasste unrunde Aufnahme der Gewindespindel eingreift. Auf diese Weise ist die Führungsscheibe an der Gewindespindel verdrehsicher aufgenommen.
Der Führungsstift kann die Form eines Zylinders haben mit über den Umfang verteilt angeordneten Längssnuten, die parallel zur Spindelachse ausgerichtet sind. In diesem Fall kann die Führungsscheibe mit einem im wesentlich rund ausgeführten Führungsloch versehen sein, mit über den Umfang verteilt angeordneten Spitzen, die radial einwärts vorstehen und in die Nuten des Führungsstiftes eingreifen.
Die axiale Erstreckung der Zentralbohrung ist zumindest so groß ist wie ein Hub der Gewindespindel gegenüber dem Maschinenteil, wenn Gewindespindel bspw als Hohlspindel ausgeführt ist, kann dadurch bereits die Zentralbohrung bereitgestellt sein. Die Zentralbohrung erstreckt sich jedenfalls über eine axiale Länge, die den Hub des Führungsstiftes in der Zentralbohrung abdeckt.
Die Führungsscheibe kann auf wirtschaftlich günstige Weise beispielsweise aus Blechronden gestanzt werden. Sie gewährleistet eine einwandfreie verdrehsichere axiale Führung des Führungsstiftes in der Führungsscheibe und somit die einwandfreie verdrehsichere axiale Führung der Gewindespindel gegenüber dem Maschinenteil. Die Führungsscheibe kann in die Gewindespindel eingepresst werden, alternativ ist eine stoffschlüssige Verbindung möglich.
Kugelgewindetriebe mit der beschriebenen Verdrehsicherung können vorzugsweise in elektromechanischen Bremsen eines Kraftfahrzeuges zum Einsatz kommen: die verdrehgesicherte Gewindespindel treibt in diesem Fall eine Bremsbacke an und bewegt diese in Richtung auf oder weg von einer Bremsscheibe.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt zwei Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch einen Kugelgewindetrieb,
2 eine Ansicht des Kugelgewindetriebes aus 1.

1 zeigt einen als Kugelgewindetrieb ausgebildeten Gewindetrieb im Längsschnitt. Der Gewindetrieb weist eine Gewindespindel 1 auf, die am Außenumfang mit einem schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Gewinde 2 versehen ist. Eine drehangetriebene Gewindemutter 3 ist auf der Gewindespindel 1 angeordnet. Auf der Gewindemutter 3 ist ein Antriebsrad 12 befestigt, über das die Gewindemutter 3 drehangetrieben wird.
Kugeln 4 wälzen in schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelkanälen 5 ab. Die Kugelkanäle 5 sind begrenzt durch schraubenförmig gewundene Kugelrillen 6, 7, die an der Gewindemutter 3 sowie an der Gewindespindel 1 ausgebildet sind.
Die Gewindespindel 1 ist an einem Maschinenteil 8 mittels eines Verdrehsicherungselementes 9 gegen Rotation um ihre Spindelachse gesichert. Das Verdrehsicherungselement 9 ermöglicht relative axiale Verschiebungen der Gewindespindel 1 gegenüber dem Maschinenteil 8. Auf diese Weise kann ein Drehantrieb die Gewindemutter 3 einwandfrei antreiben und eine Rotation der Gewindemutter 3 in eine translatorische Verschiebung der Gewindespindel 1 in Bezug auf die Gewindemutter 3 und auf das Maschinenteil 8 umwandeln.
Das Verdrehsicherungselement 9 ist innerhalb der Querschnittsfläche der Gewindespindel 1 angeordnet, also innerhalb des Kerndurchmessers.
Das Verdrehsicherungselement 9 weist einen zur Spindelachse koaxial angeordneter Führungsstift 10 auf, der an dem Maschinenteil 8 befestigt ist und in eine Zentralbohrung 11 der Gewindespindel 1 eingreift und in Umfangsrichtung um die Spindelachse herum formschlüssig mit der Gewindespindel 1 verbunden ist.
Eine an einem stirnseitigen Ende der Gewindespindel 1 befestigte Führungsscheibe 13 weist ein Führungsloch 14 für den Führungsstift 10 aufweist, der das Führungsloch 14 durchgreift und längsverschieblich und drehfest in dem Führungsloch 14 geführt ist.
Das Führungsloch 14 der Führungsscheibe 13 ist durch ein an das Außenprofil 15 des Führungsstiftes 10 angepasstes Innenprofil 16 begrenzt (2).
Im Ausführungsbeispiel ist das Außenprofil 15 im Querschnitt durch den Führungsstift 10 gesehen durch drei über den Umfang verteilt angeordnete teilzylindrische Mantelflächensegmente 17 mit einem gemeinsamen Zentrum gebildet, sowie durch drei über den Umfang verteilt angeordnete Stege 18, die erhaben aus den Mantelflächensegmenten 17 radial vorstehen und achsparallel angeordnet sind.
2 zeigt das Innenprofil 16 der Führungsscheibe 13, das durch drei über den Umfang verteilt angeordnete teilzylindrische Mantelflächensegmente 19 mit einem gemeinsamen Zentrum gebildet, sowie durch drei über den Umfang verteilt angeordnete Nuten 20 zwischen umfangsseitig benachbarten Mantelflächensegmenten 19.
2 zeigt den Kugelgewindetrieb in einer Ansicht, ohne den Führungsstift. Die Führungsscheibe 13 hat ein unrundes Außenprofil 21 aufweist, das in eine an dieses Außenprofil 21 angepasste unrunde Aufnahme 22 der Gewindespindel eingreift, die am stirnseitigen Ende der Gewindespindel 1 ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste

1: Gewindespindel
2: Gewinde
3: Gewindemutter
4: Kugel
5: Kugelkanal
6: Kugelrille
7: Kugelrille
8: Maschinenteil
9: Verdrehsicherungselement
10: Führungsstift
11: Zentralbohrung
12: Antriebsrad
13: Führungsscheibe
14: Führungsloch
15: Außenprofil
16: Innenprofil
17: Mantelflächensegment
18: Steg
19: Mantelflächensegment
20: Nut
21: unrundes Außenprofil
22: Aufnahme

Claims

Gewindetrieb, dessen Gewindespindel (1) an einem Maschinenteil (8) drehfest und axial verschieblich gelagert ist mittels eines Verdrehsicherungselementes (9), das innerhalb der Querschnittsfläche der Gewindespindel (1) angeordnet ist und dessen zur Spindelachse koaxial angeordneter Führungsstift (10) an dem Maschinenteil (8) befestigt ist und in eine Zentralbohrung (11) der Gewindespindel (1) eingreift und in Umfangsrichtung um die Spindelachse herum formschlüssig mit der Gewindespindel (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine an einem stirnseitigen Ende der Gewindespindel (1) befestigte Führungsscheibe (13) ein Führungsloch (14) für den Führungsstift (10) aufweist, der das Führungsloch (14) durchgreift und längsverschieblich und drehfest in dem Führungsloch (14) geführt ist.
Gewindetrieb nach Anspruch 1, dessen Führungsloch (14) der Führungsscheibe (13) durch ein an das Außenprofil (15) des Führungsstiftes (10) angepasstes Innenprofil (16) begrenzt ist.
Gewindetrieb nach Anspruch 1 oder 2, dessen Führungsscheibe (13) ein unrundes Außenprofil (21) aufweist, das in eine an dieses Außenprofil (21) angepasste unrunde Aufnahme (22) der Gewindespindel (1) eingreift.
Gewindetrieb nach Anspruch 1, dessen Gewindespindel (1) am Außenumfang mit einem schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Gewinde (2) versehen ist, und dessen Verdrehsicherungselement (9) radial innerhalb eines Kerndurchmessers der Gewindespindel (1) angeordnet ist.
Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der als Kugelgewindetrieb ausgebildet ist, dessen drehangetriebene Gewindemutter (3) auf der Gewindespindel (1) angeordnet ist, und dessen Kugeln (4) in schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelkanälen (5) abwälzen, die begrenzt sind durch Kugelrillen (6, 7), die an der Gewindemutter (3) sowie an der Gewindespindel (1) ausgebildet sind.
Elektromechanische Bremse eines Kraftfahrzeuges mit einem Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, deren Bremsbacke gegen eine Bremsscheibe anpressbar ist, wobei die Gewindespindel die Bremsbacke betätigt.