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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. Elektromechanische Bremsen können Betriebsbremsen, Feststellbremsen und Kombination von beiden sein.
Gewindetriebe zählen zu den Rot-Transgetrieben, die eine Rotation in eine Translation oder umgekehrt umwandeln.
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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 übe die Länge der Gewindespindel erstrecken. Die Stange greift in die Nuten ein, so dass die Gewindespindel drehfest und axialverschieblich gegenüber der Stange angeordnet ist.
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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.
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Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch den Gewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckdienliche Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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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.
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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.
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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.
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Das Verdrehsicherungselement ist innerhalb der Querschnittsfläche der Gewindespindel angeordnet. Dadurch, dass es wenigstens einen parallel und exzentrisch zur Spindelachse angeordneten Führungsstift aufweist, der in ein Führungsloch eingreift und entlang des Führungslochs längsverschieblich geführt ist, ergeben sich nachstehend beschriebene Vorteile.
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Durch den radialen Abstand des Führungsstiftes zur Spindelachse ist eine Rotation der Gewindespindel ausgeschlossen aufgrund der rotationsfesten Lage der Verdrehsicherung. Die Gewindespindel ist üblicherweise über die Mutter radial gelagert und kann radial nicht ausweichen unter einer Drehmomentbelastung der Gewindespindel um den Führungsstift herum.
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Der radial zur Spindelachse beabstandet angeordnete Führungsstift kann an der Gewindespindel gehalten sein, also angeschraubt, eingepresst, angeschweißt, oder sonstwie befestigt sein. In diesem Fall ist das Führungsloch maschinenteilseitig vorgesehen.
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Der Führungsstift kann an dem Maschinenteil gehalten sein, beispielsweise angeschraubt, eingepresst, angeschweißt sein. In diesem Fall ist das Führungsloch spindelseitig vorgesehen. Das Führungsloch kann auf einfache Weise als zylindrische Bohrung ausgeführt sein, die stirnseitig in die Gewindespindel eingebracht wird, mit radialem Abstand zur Spindelachse.
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Der Führungsstift kann ein handelsüblicher, kostengünstiger Stift sein, beispielsweise ein Passstift Diese Passstifte können in die genannten Führungslöcher eingreifen, die als Bohrungen ausgeführt sein können. Die Passstifte lassen sich entlang der Bohrungen einwandfrei axial verschieben. Die zylindrischen Mantelflächen dienen als Führungsflächen entlang der Führungslöcher.
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Es mag zweckmäßig sein, anstelle eines glattzylindrischen Stiftes einen Kerbstift als Führungsstift zu verwenden. Wenn der Kerbstift in eine als Sacklochbohrung ausgeführte zylindrische Bohrung eingreift und entlang der Bohrung verschoben wird, kann in dem Sackloch komprimierte Luft durch die Kerben des Kerbstiftes entweichen.
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Das Führungsloch ist begrenzt durch eine an die Außenkontur des Führungsstiftes angepasste Innenkontur. In günstiger Weise lässt sich das Führungsloch als zylindrische Bohrung ausführen, mit der zylindrischen Innenkontur.
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Vorzugsweise sind zwei parallel angeordnete, insbesondere zylindrische Führungsstifte vorgesehen, von denen wenigstens einer exzentrisch zur Spindelachse angeordnet ist. Vorzugsweise können beide Führungsstifte radial beabstandet zur Spindelachse angeordnet sein. In diesem Fall wirken unter einer Drehmomentbelastung der Gewindespindel keine radialen Kräfte da diese sich aufgrund der symmetrischen Anordnung aufheben, so dass eine Abstützung der Gewindespindel vereinfacht sein kann.
Es können auch mehr als zwei Führungsstifte eingesetzt werden, deren Durchmesser an die Betriebsbedingungen angepasst ist um die Drehmomente einwandfrei zu übertragen.
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Der Führungsstift kann mit einem Ende an dem Maschinenteil gehalten sein und mit dem anderen Ende in ein stirnseitig an der Gewindespindel eingerichtetes Führungsloch eingreifen. Die axiale Erstreckung des Führungslochs ist zumindest so groß ist wie ein Hub der Gewindespindel gegenüber dem Maschinenteil. Die Länge des Führungslochs ist so bemessen, dass sie jedenfalls über den vollständigen Hub der Gewindespindel gegenüber dem Maschinenteil ein Eintauchen und Abstützen des Führungsstiftes abdeckt.
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Alternativ kann der Führungsstift mit dem einen Ende an der Gewindespindel gehalten sein und mit dem anderen Ende in das Führungsloch des Maschinenteils eingreifen, dessen axiale Erstreckung zumindest so groß ist wie ein Hub der Gewindespindel gegenüber dem Maschinenteil.
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Die Gewindespindel kann an ihrem einen Ende eine zu der Spindelachse angeordnete Zentralbohrung aufweisen, die vorzugsweise koaxial zur Spindelachse angeordnet ist. Eine derartige Zentralbohrung kann auf einfache Art und Weise mit einem Schneidwerkzeug hergestellt werden. Die axiale Erstreckung dieser Zentralbohrung ist zumindest so groß ist wie ein Hub der Gewindespindel gegenüber dem Maschinenteil. An das stirnseitige Ende der Gewindespindel kann eine Führungsscheibe befestigt werden, die das stirnseitige Ende und die Zentralbohrung abdeckt. Die Führungsscheibe kann bündig mit der Gewindespindel abschließen oder axial versetzt zu dem stirnseitigen Ende der Gewindespindel angeordnet sein.
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Die Führungsscheibe ist in diesem Fall mit mindestens einem Führungsloch zur Durchführung mindestens eines Führungsstiftes versehen ist. Vorzugsweise sind mindestens zwei Führungslöcher eingerichtet, von denen wenigstens eines exzentrisch zur Spindelachse angeordnet ist. Idealerweise sind in diesem Beispiel alle Führungslöcher mit radialem Abstand zur Spindelachse angeordnet.
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Die Führungsscheibe an sich kann dünn ausgeführt sein, benötigt also keinen großen axialen Bauraum. Die Zentralbohrung kann auf einfache Weise so tief gebohrt werden, dass der Führungsstift ausreichend tief eintauchen kann.
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Die Gewindespindel ist üblicherweise am Außenumfang mit einem schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Gewinde versehen. Das Verdrehsicherungselement ist radial innerhalb eines Kerndurchmessers der Gewindespindel angeordnet.
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Die Erfindung eignet sich besonders für Kugelgewindetriebe, deren drehangetriebene Gewindemutter auf der Gewindespindel angeordnet ist, und deren Kugeln in schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelkanälen abwälzen, die begrenzt sind durch Kugelrillen, die an der Gewindemutter sowie an der Gewindespindel ausgebildet sind. Diese Kugelgewindetriebe sind leichtgängig.
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Derartige Kugelgewindetriebe können vorzugsweise in elektromechanische Bremsen eines Kraftfahrzeuges zum Einsatz kommen: die verdrehgesicherte Gewindespindel treibt in diesem Fall einen Bremsbelag an und bewegt diesen in Richtung auf oder weg von einer Bremsscheibe.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in insgesamt drei Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch einen Kugelgewindetrieb,
- 2 eine Ansicht des Kugelgewindetriebes aus 1 und
- 3 einen Längsschnitt durch einen weiteren Kugelgewindetrieb.
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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.
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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.
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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.
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Das Verdrehsicherungselement 9 ist innerhalb der Querschnittsfläche der Gewindespindel 1 angeordnet, also innerhalb des Kerndurchmessers.
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Das Verdrehsicherungselement 9 weist zwei parallel zueinander angeordnete zylindrische Führungsstifte 10 auf, die beide exzentrisch zur Spindelachse angeordnet sind. Die Spindelachse liegt zwischen den beiden Führungsstiften 10.
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Die Führungsstifte 10 sind mit dem einen Ende an der Gewindespindel 1 gehalten und greifen mit dem anderen Ende in Führungslöcher 11 des Maschinenteils 8 ein, deren axiale Erstreckung zumindest so groß ist wie ein Hub der Gewindespindel 1 gegenüber dem Maschinenteil 8.
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Das Führungsloch 11 ist begrenzt durch eine an die Außenkontur des Führungsstiftes 10 angepasste Innenkontur. Im Ausführungsbeispiel ist das Führungsloch 11 als zylindrische Bohrung mit zylindrischer Innenkontur ausgeführt. Das Maschinenteil 8 ist gestellfest angeordnet.
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Durch den radialen Abstand der Führungsstifte 10 zur Spindelachse ist eine Rotation der Gewindespindel 1 ausgeschlossen, aufgrund der rotationsfesten Lage der Verdrehsicherung um die Spindelachse.
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Die Führungsstifte 10 sind in Bohrungen 13 der Gewindespindel 1 eingepresst, die an dem stirnseitigen Ende der Gewindespindel 1 eingebracht sind, die parallel zueinander und parallel zur Spindelachse angeordnet sind.
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2 zeigt eine Ansicht im Halbschnitt mit den beiden Führungsstiften 10.
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3 zeigt eine Variante einer Verdrehsicherung 9 des Kugelgewindetriebes. Die Gewindespindel 1 weist an ihrem einen Ende eine koaxial zu der Spindelachse angeordnete Zentralbohrung 14 auf. Die axiale Erstreckung dieser Zentralbohrung 14 ist so groß ist wie ein Hub der Gewindespindel 1 gegenüber dem Maschinenteil 8. An das stirnseitige Ende der Gewindespindel 1 ist eine Führungsscheibe 15 befestigt, die das stirnseitige Ende und die Zentralbohrung 14 abdeckt. Die Führungsscheibe 15 ist mit zwei Führungslöchern 16 zur Durchführung der Führungsstifte 10 versehen. Die Lage der Führungslöcher 16 in Bezug auf die Spindelachse ist ebenso im wie zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gewindespindel
- 2
- Gewinde
- 3
- Gewindemutter
- 4
- Kugel
- 5
- Kugelkanal
- 6
- Kugelrille
- 7
- Kugelrille
- 8
- Maschinenteil
- 9
- Verdrehsicherungselement
- 10
- Führungsstift
- 11
- Führungsloch
- 12
- Antriebsrad
- 13
- Bohrung
- 14
- Zentralbohrung
- 15
- Führungsscheibe
- 16
- Führungsloch
