DE19719510A1

DE19719510A1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung

Info

Publication number: DE19719510A1
Application number: DE1997119510
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl Ing Zernickel
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-11-12

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung, mit einer zentralen Gewindespindel und einer diese gemeinsam mit Wälzkörpern umgebenden Spindelmutter, die in einem ortsfesten Gehäuse angeordnet sind, sowie mit einem eine Drehbewegung der Gewindespindel erzeugenden Elektromotor, dessen Läufer mit der Gewindespin del verbunden ist.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Vorrichtungen sind als Kugel- oder Rollengewindetriebe zur Um wandlung einer rotatorischen Bewegung in eine translatorische Bewegung bekannt. Mit ihnen sind aber nur große Steigungen realisierbar.

Eine in der EP-OS 0 743 470 offenbarte Vorrichtung verwendet zur Umwand lung der Drehbewegung des Motorläufers in eine Verschiebebewegung der Gewindespindel einen Planetengewindetrieb. Dieser ermöglicht es, für eine große Kraftübertragung auf eine Bremsscheibe einen kleinen Spindelvorschub dadurch zu erzeugen, daß die Gewindespindel mit einem feinen Gewinde mit sehr kleiner Steigung versehen ist, während die Spindelmutter ein grobes Gewinde aufweist. Die Wälzkörper sind als Rollenkörper ausgebildet. Sie befinden sich in dem Ringraum zwischen der Gewindespindel und der Spindel mutter und umgreifen bei der Drehung der Spindelmutter die Gewindespindel als Planeten. Sie befinden sich mit den Gewinden der Gewindespindel und der Spindelmutter im Eingriff und benötigen daher jeweils zwei unterschiedliche Gewinde, ein feines Gewinde für den Eingriff an der Spindel und ein grobes Gewinde für den Eingriff an der Spindelmutter.

Diese Anordnung weist nicht nur den Nachteil eines sehr hohen Herstellungs aufwandes auf, sondern sie erfordert auch eine exakte Abstimmung der beiden Gewindetypen zueinander an den Planeten, der Gewindespindel und der Spindelmutter.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung zu schaffen, welche es jeweils mit einem einfach herstellbaren Gewinde der Gewindespindel und der Spindelmutter ermöglicht, im Betrieb einen geringen Spindelvorschub zu erzie len.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Elektromotor und der Gewindespindel ein Getriebe angeordnet ist, von wel chem jeweils die Spindelmutter und die Gewindespindel mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar sind. Auf diese Weise ergibt sich durch eine direkte Differenzbewegung zwischen der Spindelmutter und der Gewindespindel die Möglichkeit, eine geringe Steigung als Differenzsteigung zu verwirklichen. Dieses Prinzip ist insbesondere bei einer Kraftfahrzeug-Elektrobremse einsetzbar.

Das Getriebe kann als Zahnradgetriebe ausgebildet sein, welches zwei an dem Läufer befestigte Antriebsräder mit unterschiedlichen Zähnezahlen sowie ein an der Spindelmutter befestigtes Abtriebsrad und ein an einem Kupplungsring für die Gewindespindel befestigtes Abtriebsrad aufweist.

Die Gewindespindel kann auf einer Teillänge als Keilnutwelle für eine Längs führung ausgebildet und dort von dem Kupplungsring gemeinsam mit als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern umgeben sein.

In dem ortsfestem Gehäuse kann die Spindelmutter mit Kugellagern drehbar gelagert sein. Die Spindel kann an einer Stirnseite über ein Axialwälzlager an einer Druckscheibe einer Bremse axial abgestützt sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Axialschnitt durch eine Vorrichtung mit einer Gewindespindel, die Teil sowohl eines Kugelgewin detriebes als auch einer Längsführung ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Eine Gewindespindel 1 ist auf einer Teillänge an ihrer äußeren Oberfläche mit einer wendelförmigen Gewinderille 2 versehen, die als Laufbahn für als Kugeln ausgebildete Wälzkörper 3 dient. Mit diesen Wälzkörpern ist eine die Gewinde spindel 1 umgebende Spindelmutter 4 mit ihrer inneren Oberfläche an der Gewindespindel 1 drehbar gelagert, die ebenfalls Gewinderillen für die Wälz körper 3 aufweist. Die Gewindespindel 1 kann bei ihrer axialen Verlagerung mit einem stirnseitigen Ende über ein Axialwälzlager 5 und eine Druckscheibe 6 auf einen Bremsbelag 7 und eine nicht dargestellte Bremsscheibe einer Fahrzeugbremse einwirken. Sie ist über die Spindelmutter 4 in einem ortsfesten Gehäuse 8 der Vorrichtung gehalten. Zur Lagerung der die Gewindespindel 1 konzentrisch umgebenden Spindelmutter 4 innerhalb des ortsfesten Gehäuses 8 dienen Kugellager 9.

Die Gewindespindel 1 ist nur auf einer Teillänge mit der Gewinderille 2 ver sehen und von der Spindelmutter 4 umgeben. Auf einer weiteren, von dem Axialwälzlager 5 und der Druckscheibe 6 abgewandten Teillänge ist die Gewin despindel 1 als Keilnutwelle 10 ausgebildet und hier über Kugeln 11 in einem Kupplungsring 12 so gelagert, daß sich eine Längsführung ergibt. In diesem Längenbereich der Gewindespindel 1 befindet sich ein Elektromotor 13 mit einem zur Gewindespindel 1 achsparallelen Läufer 14. An diesem sind in Achsrichtung hintereinander ein Antriebsrad 15 mit einer Zähnezahl Z₁ und ein Antriebsrad 16 mit einer Zähnezahl Z₃ befestigt. Diese als Zahnräder ausgebil deten Antriebsräder 15 und 16 sind Teil eines zwischen dem Elektromotor 13 und der Gewindespindel 1 befindlichen Zahnradgetriebes. Das Antriebsrad 15 befindet sich mit einem Abtriebsrad 17 mit einer Zähnezahl Z₂ im Eingriff, welches an der Spindelmutter 4 befestigt ist, während das Antriebsrad 16 des Läufers 14 sich mit einem Abtriebsrad 18 mit einer Zähnezahl Z₄ im Eingriff befindet, welches an dem Kupplungsring 12 befestigt ist.

Die Antriebsräder 15 und 16 des Läufers 14 haben unterschiedliche Zähnezah len Z₁ und Z₃. In entsprechender Weise sind auch die Zähnezahlen Z₂ und Z₄ des Abtriebsrades 17 und des Abtriebrades 18 unterschiedlich. Dadurch erfolgt bei der Drehung des Läufers 14 des Elektromotors 13 ein Antrieb der Spindel mutter 4 und des Kupplungsringes 12 in derselben Drehrichtung aber mit unterschiedlichen Drehzahlen, so daß sich die Gewindespindel 1 infolge der Drehzahldifferenz und der dadurch bedingten Differenzsteigung gegenüber dem ortsfesten Gehäuse 8 axial verschiebt.

Der Vorschub der Gewindespindel 1 ergibt sich also aus der Drehbewegung der Spindelmutter 4 über die Verzahnung Z₁/Z₂ und der Drehbewegung des Kupp lungsringes 12 über die Verzahnung Z₃/Z₄. Die Spindelmutter 4 kann in einer anderen Ausführungsform auch direkt mit dem Motorläufer gekoppelt sein.

Denkbar ist die Verwendung von entsprechenden Planetensätzen, wobei dann der Elektromotor 13 die Gewindespindel 1 umgreifen würde.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Gewindespindel 1 selbst vom Elektromotor 13 über das Zahnradpaar Z₃/Z₄ in dieselbe Richtung wie die Spindelmutter 4 gedreht, jedoch mit einer etwas geringeren Drehzahl. Das Übersetzungsverhältnis wird durch die erforderliche Gesamtsteigung bestimmt und kann mit Hilfe folgender Gleichungen ermittelt werden:

i₁, i₂, i_ges = Übersetzungsverhältnisse
S_M = Steigung der Spindelmutter
S_d = Differenzsteigung.

Zur Gewährleistung eines Vorschubes ist das Verhältnis

ausschlaggebend. Mit der vorgeschlagenen Konstruktion können auf einfache Weise große Übersetzungen bzw. geringe Steigungen realisiert werden.

Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehören ein geringer Relativhub und ein geringer Bauraumbedarf. An den Gewindetrieb werden keine hohen Genauigkeitsanforderungen gestellt, durch die Verzahnung ist eine Relativbewegung immer gegeben. Durch Abschalten des Antriebsrades 16 mit der Zähnezahl Z₃ und durch Sperren des Antriebsrades 18 mit der Zähnezahl Z₄ ist ein Eilgang möglich.

Bezugszeichenliste

1

Gewindespindel

2

Gewinderille

3

Wälzkörper

4

Spindelmutter

5

Axialwälzlager

6

Druckscheibe

7

Bremsbelag

8

ortsfestes Gehäuse

9

Kugellager

10

Keilnutwelle

11

Kugel

12

Kupplungsring

13

Elektromotor

14

Läufer

15

Antriebsrad
Z₁

Zähnezahl

16

Antriebszahl
Z₃

Zähnezahl

17

Abtriebsrad
Z₂

Zähnezahl

18

Abtriebsrad
Z₄

Zähnezahl

Claims

1. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung, mit einer zentralen Gewindespindel und einer diese gemeinsam mit Wälzkörpern umgebenden Spindelmutter, die in einem ortsfesten Gehäuse angeordnet sind, sowie mit einem eine Drehbewegung der Gewindespindel erzeugenden Elektromotor, dessen Läufer mit der Gewindespindel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Elektromotor (13) und der Gewindespindel (1) ein Getriebe angeordnet ist, von welchem jeweils die Spindelmutter (4) und die Gewindespindel (1) mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als Zahnradgetriebe ausgebildet ist, welches zwei an dem Läufer (14) befestigte Antriebsräder (15, 16) mit unterschiedlichen Zähnezahlen (Z₁, Z₃) sowie ein an der Spindelmutter (4) befestigtes Abtriebsrad (17) und ein an einem Kupplungs ring (12) für die Gewindespindel (1) befestigtes Abtriebsrad (18) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde spindel (1) auf einer Teillänge als Keilnutwelle (10) für eine Längsführung ausgebildet und dort von dem Kupplungsring (12) gemeinsam mit als Kugeln (11) ausgebildeten Wälzkörpern umgeben ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmut ter (4) in dem ortsfesten Gehäuse (8) mit Kugellagern (9) drehbar gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde spindel (1) an einer Stirnseite über ein Axialwälzlager (5) an einer Druckscheibe (6) einer Bremse axial abgestützt ist.