DE10353983B4

DE10353983B4 - Vorrichtung zur Überführung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung

Info

Publication number: DE10353983B4
Application number: DE10353983A
Authority: DE
Inventors: Shushan Ann Arbor Bai
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2010-04-01
Anticipated expiration: 2023-11-20
Also published as: US20040099071A1; US6874609B2; DE10353983A1

Abstract

Vorrichtung zur Überführung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung mit:
einer ersten Schubplatte (16) mit drei Rollenanordnungen (28, 30), die an dieser an unter gleichem Winkel beabstandeten Stellen und mit separaten und getrennten Radien (R1, R2, R3) befestigt sind;
einer zweiten Schubplatte (18) mit drei Rampenabschnitten (40, 42, 44), die an dieser an bezüglich der Rollenanordnungen (28, 30) komplementär benachbarten Stellen ausgebildet sind; und
einem an einem äußeren Umfang der ersten Schubplatte (16) ausgebildeten motorgetriebenen Schneckengetriebe (52), um die erste Schubplatte (16) zu drehen und damit eine relative Linearbewegung zwischen den Schubplatten (16, 18) zu erzwingen.

Description

Diese Erfindung betrifft Überführungsmechanismen, und zwar Überführungsmechanismen, die eine Drehbewegung in eine Linearbewegung überführen.
Vorrichtungen zur Überführung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung, die auch als Vorrichtung zur Überführung von Drehmoment in Schub bekannt sind, besitzen ein drehendes Antriebselement wie auch ein sich linear bewegendes Abtriebselement. Es sind Rollenelemente zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement angeordnet, um die erforderliche Relativdrehung zwischen diesen beiden Einheiten zuzulassen. Die Rollenelemente sind allgemein in einer Gruppe von drei um 120 Grad getrennten Rollenelementen angeordnet und wirken auf eine benachbarte Rampe, die an dem Abtriebselement ausgebildet ist. Die Rampen und Rollen besitzen denselben Radius. Die Rollen sind unter einem Winkel von 120 Grad verteilt, um für eine gleichmäßige Verteilung von Kraftlasten zu sorgen, wodurch die Antriebsbewegung auf 120 Grad begrenzt wird. Dies begrenzt den gesamten Linearverlauf, insbesondere, wenn der Rampenwinkel klein genug gewählt ist, so dass ein selbstsicherndes Merkmal vorgesehen wird.
In der DE 199 42 462 C1 ist eine Zwischenlage für einen Axialstelltrieb mit zwei gegeneinander beweglichen Stellringen offenbart. Jeder Stellring ist durch drei wendelförmige Lauf- oder Gleitbahnen gebildet, die sich jeweils über eine Kreisbogenlänge von etwa 120 Grad erstrecken.
Die DE 198 30 822 C1 beschreibt einen Axialstelltrieb mit zwei konzentrisch angeordneten wendelförmigen Rampen, die sich jeweils über eine Kreisbogenlänge von etwa 360 Grad erstrecken.
Aus der DE 1 298 811 A ist ein Schaltwerkgetriebe zum Drücken oder Ziehen einer Last bekannt, welches eine untere und eine obere Nockenscheibe mit jeweils mindestens zwei konzentrisch angeordneten Nockenbahnen umfasst. Jede Nockenbahn weist mehrere entlang der Nockenbahn gleichverteilt angeordnete Paare von ansteigenden und abfallenden Neigungsflächen auf, wobei die Anordnungen der Neigungsflächen der einzelnen Nockenbahnen zueinander versetzt sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Überführung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung vorzusehen.
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung besitzt das Drehantriebselement drei Rollenelemente, die gleich beabstandet und jeweils benachbart einer komplementären Rampe an dem Abtriebselement angeordnet sind.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Rollenelemente wie auch die Rampen an dem Abtriebselement an unterschiedlichen radialen Positionen bezüglich der Achse des Antriebselementes angeordnet.
Bei einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Drehantriebselement eine Antriebsdrehung von etwa 360 Grad aufweisen, welche vollständig linear auf das Abtriebselement überführen werden kann.
Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Linearbewegung des Abtriebselements dazu verwendet, einen Eingriff wie auch ein Ausrücken eines Drehmomentüberführungsmechanismus vorzusehen.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Überführung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung ist, die in einem Drehmomentüberführungsmechanismus arbeitet, der in einem eingerückten Zustand gezeigt ist;
2 eine Ansicht entlang Linie 2-2 von 1 ist; und
3 eine Ansicht ähnlich zu 1 ist, wobei der Drehmomentüberführungsmechanismus in dem vollständig ausgerückten Zustand gezeigt ist.
In den Zeichnungen bezeichnen in allen Ansichten gleiche Bezugszeichen dieselben oder entsprechende Teile. In 1 ist ein Mechanismus 10 zur Überführung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung wie auch ein Drehmomentüberführungsmechanismus 12 gezeigt. Der Mechanismus 10 zur Überführung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung besitzt eine drehbare Lagerwelle 14, eine Dreh-Schubplatte 16 und eine Linear-Schubplatte 18. Die Dreh-Schubplatte 16 ist drehbar an der Welle 14 gelagert. Ein Schubnadellager 20 ist zwischen einer Schulter 22 an der Platte 16 und einem Schublager 24 angeordnet, das an eine an der Welle 14 ausgebildete Schulter 26 angrenzt.
An der Schubplatte 16 sind drei unter gleichem Winkel beabstandete Rollenelemente 28 und 30 angeordnet. Das dritte Rollenelement ist in 1 nicht gezeigt. Jedes Rollenelement umfasst einen Achsbolzen oder Stift 32, auf dem eine Rolle 34 durch ein Nadellager 36 gelagert ist. Die Rolle 28 ist mit einem Radius R1 bezüglich der Mittellinie 38 der Welle 14 angeordnet. Das Rollenelement 30 ist mit einem Radius R2 bezüglich der Mittellinie 38 angeordnet, und die dritte der Rollen ist mit einem Radius R3 bezüglich der Mittellinie 38 angeordnet.
Die Linear-Schubplatte 18 umfasst drei Rampenabschnitte 40, 42 und 44, die mit den Radien R1, R2 bzw. R3 angeordnet sind. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, besitzt die Rampe 40 einen hohen Rand oder Endabschnitt 46, die Rampe 42 besitzt einen hohen Rand oder Endabschnitt 48 und die Rampe 44 besitzt einen hohen Rand oder Endabschnitt 50. Jede der Rampen 40, 42 und 44 beginnt an ihrem jeweiligen hohen Endabschnitt 46, 48 und 50 und verringert sich in ihrer Höhe in Richtung des Pfeils A. Die Rolle 28, die in 1 gezeigt ist, ist an dem hohen Rampenendabschnitt 46 angeordnet, die Rolle 30 ist an dem hohen Rampenendabschnitt 48 angeordnet, und die in 1 nicht gezeigte Rolle ist an dem hohen Ende 50 der Rampe 44 angeordnet.
Die Schubplatte 16 besitzt ein Schneckengetriebe 52, das an ihrem äußeren Umfang ausgebildet ist. Das Schneckengetriebe 52 kämmt mit einer Schnecke 54, die durch einen herkömmlichen Elektromotor 56 bezüglich der Drehbewegung gesteuert wird. Der Elektromotor 56 dient dazu, die Schnecke 54 in Richtungen sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen, so dass die Drehung der Schubplatte 16 in beiden Richtungen leicht gesteuert werden kann.
Die Schubplatte 18 besitzt einen inneren ausgenommenen Abschnitt 58, der mit einer an der Welle 14 ausgebildeten Kerbe 60 wie auch einer Vielzahl von Kugel- oder Rollenelementen 62 zusammenwirkt, um eine relative Linearbewegung zwischen der Schubplatte 18 und der Lagerwelle 14 zuzulassen, während eine Relativdrehung dazwischen verhindert wird. Die Schubplatte 18 wird mit den Rollen 28 und 30 der Schubplatte 16 durch eine Tellerfeder 64 in Kontakt gedrückt, die zwischen einem Sicherungsring 66 und einer Fläche 68 der Schubplatte 18 gesichert oder eingeschlossen ist. Der Sicherungsring 66 ist in einer Nut 70 angebracht, die in der Welle 14 ausgebildet ist.
Ein Rollenschublager 72 liegt an der Fläche 68 wie auch an einem Betätigungskolben 74 an, der eine Komponente des Drehmoment überführungsmechanismus 12 darstellt. Der Drehmomentüberführungsmechanismus 12 umfasst auch eine Vielzahl von Reibungsplatten 76, die mit einem Gehäuseelement 78 keilverzahnt (splined) sind, wie auch eine Vielzahl von Reibungsplatten 80, die mit einer Nabe 82 keilverzahnt sind. Die Nabe 82 kann mit einem herkömmlichen Überführungselement, wie beispielsweise einem Zahnrad oder einer Welle, Verbunden sein. Wenn das Gehäuse 78 ein stationäres Gehäuse ist, wird die Nabe 82 stationär gehalten, wenn sich der Drehmomentüberführungsmechanismus 12 in dem vollständig eingerückten Zustand, der in 1 gezeigt ist, befindet.
Die Vorrichtung 10 zur Überführung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung wie auch der Drehmomentüberführungsmechanismus 12 sind in 3 in dem vollständig ausgerückten Zustand gezeigt. In diesem Zustand befinden sich die Rollenelemente 28 und 30 an dem unteren Ende der Rampen 40 bzw. 42. Diese unteren Enden sind unmittelbar benachbart zu den hohen Enden 46 und 48 angeordnet. Die dritte Rolle, die in 3 nicht gezeigt ist, befindet sich ebenfalls an dem unteren Ende ihrer jeweiligen Rampe 44 benachbart dem hohen Ende 50.
Wenn die Platte 16 durch den Motor 56 und die Schnecke 54 in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, treten die Rollenelemente 28 und 30 mit den jeweiligen Schubplattenrampen 40 und 42 an kontinuierlich abnehmenden Stellen in Kontakt. Dies erlaubt, dass die Feder 64 die Schubplatte 18 nach links drücken kann, wie in 3 gezeigt ist, wodurch der Reibungseingriff der Reibungsplatten 76 und 80 des Drehmomentüberführungsmechanismus 12 entlastet wird.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Drehschubplatte 16 um etwa 360 Grad angetrieben werden kann, während sich die Schubplatte 18 linear eine kleine Größe bewegt, die ausreichend ist, um einen Eingriff wie auch ein Ausrücken des Drehmomentüberführungsmechanismus 12 vorzusehen. Ein derartig hoher Drehantrieb kann einen kleinen Schub- oder Linearabtrieb vorsehen, was zur Folge hat, dass ein kleiner Drehmomentantrieb einen hohen Schubantrieb erzeugt.
Bei Verwendung in einem Mechanismus zur Steuerung einer Drehmomentüberführung ersetzt der Elektromotor das herkömmlichere hydraulische Steuersystem, das normalerweise dazu verwendet wird, einen Eingriff des Kolbens 74 zu bewirken, wodurch der Bedarf nach Fluiddurchgängen wie auch einer Fluidquelle vermieden wird, was den Wirkungsgrad beim Betrieb eines ein Drehmoment überführenden Mechanismus verbessert.
Die Welle 14 kann auch als der Steuerantrieb verwendet werden. Wenn die Schubplatte 16 bezüglich der Welle 14 stationär gehalten wird und die Welle 14 gedreht wird, dreht sich die Schubplatte 18 mit der Welle 14, was zur Folge hat, dass die Rampen 40, 42 und 44 bezüglich den Rollen 28 und 30 gedreht werden, was wiederum eine Linearbewegung der Schubplatte 18 bezüglich der Rollenschubplatte 16 bewirkt. In diesem Fall kann der Antriebsmotor mit der Welle 14 verbunden sein.
Für Fachleute ist es offensichtlich, dass andere Abwandlungen und Änderungen angesichts der obigen Offenbarung möglich sind.
Zusammengefasst umfasst ein Aktuator zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung zwei Schubplatten. Eine der Schubplatten besitzt drei an dieser befestigte Rollenanordnungen. Die Rollenanordnungen sind unter gleichem Winkel beabstandet und mit separaten Radien angeordnet. Die andere Schubplatte besitzt drei Rampen, die an dieser in angrenzender Beziehung zu jeweiligen der Rollenan ordnungen ausgebildet sind. Eine der Schubplatten ist bezüglich der anderen drehbar, wodurch die Wirkung zwischen den Rollenanordnungen und den Rampen zur Folge hat, dass die Drehwirkung der einen Schubplatte eine Linearbewegung in der anderen Schubplatte bewirkt. Die radial beabstandeten Rollenanordnungen und Rampen erlauben im Wesentlichen eine Drehung um 360° an der drehbaren Platte während einer Linearbewegung der anderen Platte.

Claims

Vorrichtung zur Überführung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung mit: einer ersten Schubplatte (16) mit drei Rollenanordnungen (28, 30), die an dieser an unter gleichem Winkel beabstandeten Stellen und mit separaten und getrennten Radien (R1, R2, R3) befestigt sind; einer zweiten Schubplatte (18) mit drei Rampenabschnitten (40, 42, 44), die an dieser an bezüglich der Rollenanordnungen (28, 30) komplementär benachbarten Stellen ausgebildet sind; und einem an einem äußeren Umfang der ersten Schubplatte (16) ausgebildeten motorgetriebenen Schneckengetriebe (52), um die erste Schubplatte (16) zu drehen und damit eine relative Linearbewegung zwischen den Schubplatten (16, 18) zu erzwingen.
Vorrichtung zur Überführung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Rampenabschnitte (40, 42, 44) einen Umfang aufweist, der sich im Wesentlichen über 360 Grad erstreckt.
Vorrichtung zur Überführung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Rampenabschnitte (40, 42, 44) einen Startpunkt besitzt, der im Wesentlichen um 120 Grad von jedem der anderen Startpunkte der Rampenabschnitte (40, 42, 44) beabstandet ist.