DE60025534T2

DE60025534T2 - Aktuator mit fluchtungsfehlerkompensation

Info

Publication number: DE60025534T2
Application number: DE60025534T
Authority: DE
Inventors: Jan Hendrikus KAPAAN; Thomas Fucks; Jiri Gurka; Jωrρme DUBUS
Original assignee: SKF Engineering and Research Centre BV
Current assignee: SKF Engineering and Research Centre BV
Priority date: 1999-11-23
Filing date: 2000-11-23
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: DE60025534D1; JP4902079B2; JP2003515074A; EP1232347A1; KR20020059770A; WO2001038750A1; KR100681805B1; NL1013651C2; AU2237901A; CN100347462C; CN1399709A; EP1232347B1; US6719103B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator, der ein Gehäuse mit einem Motor und einem Schraubmechanismus umfasst, wobei der Schraubmechanismus eine Schraubenmutter und eine Schraube umfasst, von denen eine in Bezug auf das Gehäuse durch eine Schraubmechanismus-Lagerung drehbar gelagert ist, wodurch relative Drehungen der Schraube und der Schraubenmutter in Bezug auf die Längsachse des Schraubmechanismus möglich sind, und ein Betätigungselement, das mit dem Schraubmechanismus durch eine Betätigungselement-Verbindung verbunden ist, so dass bei einer relativen Drehung der Schraubenmutter und der Schraube das Betätigungselement linear in Bezug auf das Gehäuse verschoben wird.
Ein solcher Aktuator ist durch US-A-5 829 557 her bekannt. Der Motor, der elektrisch, hydraulisch usw. sein kann, dreht entweder die Schraubenmutter oder die Schraube, die wiederum der jeweils anderen eine Translationsbewegung verleiht. Als eine Alternative kann die Schraubenmutter oder die Schraube völlig fest sein, wobei die andere in dem Fall sowohl eine Dreh- als auch Translationsbewegung ausführt.
Die Schraubenmutter und die Schraube sind jeweils mit einem Schraubgewinde versehen, die sich in den meisten einfachen Ausführungsbeispielen in einem direkten Eingriff befinden. Um jedoch die innere Reibung des Schrauben-Aktuators zu verringern, werden die Schraube und die Schraubenmutter häufig durch Kugeln oder Riffelwalzen miteinander in Eingriff gebracht, die in den entsprechend geformten Schraubge winden der Schraubenmutter und der Schraube aufgenommen werden.
Insbesondere das letztere Ausführungsbeispiel bietet eine hohe Effizienz, was zu einem verringerten Energieverbrauch führt. Darüber hinaus ist die Belastbarkeit in Bezug auf lineare Beanspruchungen ausgezeichnet. Kugel- oder Walzen-Schraubmechanismen sind jedoch ziemlich anfällig für abweichende Beanspruchungen wie Quer-Beanspruchungen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Aktuator von der Art bereitzustellen, auf die zuvor hingewiesen wurde, der nicht diesen Nachteil der Anfälligkeit in Bezug auf Quer-Beanspruchungen hat. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 erfüllt.
Da der Schraubmechanismus nun an beiden Enden durch Verbindungen beansprucht wird, die quer gerichtete Drehungen ermöglichen, sind jegliche Biegemomente und Quer-Beanspruchungen reduziert oder fehlen sogar völlig.
Die Schraubmechanismus-Lagerung kann ein Kugelgelenk mit Übertragungssplinten bzw. Keilen umfassen, die keine Drehung in Bezug auf die Längsachse des Aktuators zulassen. Ein solches Kugelgelenk kann analog einem Gleichlaufgelenk ausgeführt sein. In diesem Sinn ist die Schraubmechanismus-Lagerung in Bezug auf die Drehungen um die Längsachse starr, um den Stator des Motors gegen Drehung (quasi) unbeweglich zu machen.
Da der Motor außerdem in Bezug auf das Gehäuse durch die Schraubmechanismus-Lagerung gelagert wird, ist die Übertragung zwischen dem Motor und dem Schraubmechanismus keinen Relativbewegungen ausgesetzt. Damit sind in dem Fall, in dem der Motor mit dem Schraubmechanismus durch eine Untersetzung in Eingriff kommt, keine speziell geformten Zahnräder notwendig.
Die Schraubmechanismus-Lagerung und die Betätigungselement-Verbindung umfassen Kugelgelenke mit oder ohne Übertragungskeile. Solche Kugelgelenke ermöglichen quer gerichtete Drehungen in jede Richtung.
Vorzugsweise ist die Schraubenmutter mit dem äußeren Ring eines Schraubmechanismus-Lagers verbunden oder damit integriert, dessen innerer Ring mit dem Kugelgelenk verbunden oder damit integriert ist. Außerdem kann die Schraube mit einem Kugelgelenk verbunden oder damit integriert sein, das wiederum mit dem Betätigungselement verbunden oder damit integriert ist.
Das Betätigungselement wird in Bezug auf das Gehäuse seitlich geführt, so dass die quer gerichteten Drehungen und Bewegungen des Schraubmechanismus begrenzt werden. Diese Führung kann z. B. durch eine sich seitlich erstreckende Federeinrichtung oder durch Aufnahme des Betätigungselements in einer Bohrung oder einem Schlitz usw. erreicht werden.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Bremssattel für eine Scheibenbremse, der ein Sattelgehäuse umfasst, das mindestens zwei gegenüberliegende Bremsbeläge lagert, zwischen denen eine Bremsscheibe aufgenommen werden kann, und einen Aktuator, wie den, auf den zuvor hingewiesen wurde, wobei der Aktuator ein Gehäuse mit einem Motor und einem Schraubmechanismus umfasst, wobei der Schraubmechanismus eine Schraubenmutter und eine Schraube umfasst, von denen eine in Bezug auf das Gehäuse durch eine Schraubmechanismus-Lagerung drehbar gelagert ist, wodurch relative Drehungen der Schraube und der Schraubenmutter in Bezug auf die Längsachse des Schraubmechanismus möglich sind, und ein Betätigungselement, das mit dem Schraubmechanismus durch eine Betätigungselement-Verbindung verbunden ist, so dass bei einer relativen Drehung der Schraubenmutter und der Schraube das Betäti gungselement in Bezug auf das Gehäuse linear verschoben wird.
Erfindungsgemäß umfassen die Schraubmechanismus-Lagerung und die Betätigungselement-Verbindung Kugelgelenke mit mindestens einer Rotationsachse quer in Bezug auf die Schraubmechanismus-Längsachse, wobei der Motor in Bezug auf das Gehäuse durch die Schraubmechanismus-Lagerung gelagert ist.
Das Betätigungselement ist in einer Öffnung oder Bohrung usw. in einer Querwand des Bremssattel-Gehäuses untergebracht oder direkt am Bremsbelag befestigt, wobei sich das Betätigungselement durch die Öffnung erstreckt und an seinem vorderen Ende einen Bremsbelag führt. Damit können (bei verschobenen Bremskräften) Bewegungen des Betätigungselements und dadurch des Aktuators in akzeptablen Grenzen gehalten werden.
Die Erfindung wird des Weiteren in Bezug auf ein Ausführungsbeispiel eines Bremssattels beschrieben, der einen erfindungsgemäßen Aktuator umfasst.
Die Abbildung zeigt einen Bremssattel für eine Scheibenbremse. Der Bremssattel hat ein Sattelgehäuse 1, das zwei Bremsbeläge 2, 3 führt. Am Sattelgehäuse 1 ist das Aktuator-Gehäuse 4 des Schrauben-Aktuators 5 angebracht. Der Schrauben-Aktuator 5 umfasst einen elektrischen Motor 6 mit einem Stator 7, der mit dem Aktuator-Gehäuse 4 verbunden ist, und einen Rotor 8.
Darüber hinaus umfasst der Schrauben-Aktuator 5 einen Schraubmechanismus 9, der aus einer Schraubenmutter 10 und einer Schraube 11 besteht. Die Schraubenmutter 10 und die Schraube 11 haben Schraubgewinde, die miteinander durch Kugeln 12 in Eingriff kommen.
Der Schraubmechanismus 9 wird in Bezug auf das Aktuator-Gehäuse 4 durch ein Kugelgelenk 13 der Schraubmechanismus-Lagerung mit Keilen gelagert, die einen Antrieb relativ zur Schraube zulassen und den Stator 7 in Bezug auf das Gehäuse unbeweglich machen. Dieses verkeilte Kugelgelenk 13 umfasst eine Kugel 14, die in einer Kappe 15 aufgenommen und durch einen Draht 16 arretiert ist. Die Kappe 15 umfasst einen integrierten inneren Laufring 17 des Lagers 18, um die Schraubenmutter 10 in Bezug auf das Aktuator-Gehäuse 4 drehbar zu. lagern.
Die Schraubenmutter selbst führt einen integrierten äußeren Laufring 19, wobei die Kugeln 20 durch den Draht 21 des Lagers 18 festgehalten werden.
Der Rotor 8 ist mit der Schraubenmutter 10 durch einen Untersetzungsmechanismus 24 verbunden.
Die Schraube 11 ist durch ein Kugelgelenk 26 der Betätigungselement-Verbindung mit einem Betätigungselement 25 verbunden. Das Kugelgelenk 26 umfasst außerdem eine Kugel 14, die in ihrer entsprechenden Aussparung einer Kappe 15 aufgenommen wird und durch den Draht 16 festgehalten wird.
Die Kappe 15 ist im Betätigungselement 25 untergebracht, das entweder direkt am Bremsbelag 3 befestigt ist, der im Bremssattel mittig angeordnet und gleitend gelagert ist, oder als ein Kolben wirkt und in einer Bohrung des Bremssattels gleitend gelagert ist.
Beim Betätigen des Aktuators 5 werden die Bremsbeläge 2, 3 zueinander verschoben und üben dadurch eine Reibung auf die Bremsscheibe (nicht dargestellt) aus. Beim Bremszustand haben die Bremsbeläge 2, 3 die Neigung, sich zusammen etwas in der Richtung der Drehbewegung der Bremsscheibe zu verschieben. Alle Querbewegungen, die durch das Betätigungselement 25 wahrgenommen werden können, werden nun durch die Kugelgelenke 13, 26 ausgeglichen. Damit sind die Schraubenmutter 10, die Schraube 11 und die Kugeln 12 keinen quer gerichteten Kräften ausgesetzt.

Claims

Aktuator (5), der ein Gehäuse (4) mit einem Motor (6) und einem Schraubmechanismus (9), wobei der Schraubmechanismus (9) eine Schraubenmutter (10) und eine Schraube (11) umfasst, von denen eine in Bezug auf das Gehäuse (4) drehbar durch eine Schraubmechanismus-Lagerung (13) gelagert ist, die relative Drehbewegungen der Schraube (11) und der Schraubenmutter (10) in Bezug auf die Schraubmechanismus-Längsachse (28) ermöglicht, und ein Betätigungselement (25) umfasst, das mit dem Schraubmechanismus (9) durch eine Betätigungselement-Verbindung (26) verbunden ist, so dass bei einer relativen Drehbewegung der Schraubenmutter (10) und der Schraube (11) das Betätigungselement (25) in Bezug auf das Gehäuse (4) linear verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubmechanismus-Lagerung (13) und die Betätigungselement-Verbindung (26) Kugelgelenke (14, 15) mit mindestens einer Rotationsachse quer in Bezug auf die Schraubmechanismus-Längsachse (28) haben, und darin, dass der Motor (6) in Bezug auf das Gehäuse (4) durch die Schraubmechanismus-Lagerung (13) gelagert ist.
Aktuator nach Anspruch 1, wobei der Rotor (8) des Motors (6) drehbar auf der Schraubenmutter (10) gelagert ist, die in Bezug auf die Schraubmechanismus-Längsachse (28) drehbar gelagert ist.
Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor (6) mit dem Schraubmechanismus (9) durch eine Untersetzung (24) in Eingriff kommt.
Aktuator nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Kugelgelenk (14, 15) eine Nut/Keil-Übertragung wie ein Gleichlaufgelenk umfasst, um eine axiale Drehbewegung zu verhindern.
Aktuator nach Anspruch 4, wobei die Schraubenmutter (10) mit dem äußeren Ring (19) eines Schraubmechanismus-Traglagers (18) verbunden oder damit integriert ist, wobei dessen innerer Ring (17) mit dem Kugelgelenk (14, 15) verbunden oder damit integriert ist.
Aktuator nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Schraube (11) mit einem der Kugelgelenke (14, 15) verbunden oder damit integriert ist, das wiederum mit dem Betätigungselement (25) verbunden oder damit integriert ist.
Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement (25) in Bezug auf das Gehäuse (5) seitlich geführt wird.
Aktuator nach Anspruch 7, wobei das Betätigungselement (25) mit dem Gehäuse durch eine sich seitlich erstreckende Federeinrichtung (27) verbunden ist.
Aktuator nach Anspruch 8, wobei das Betätigungselement (25) ein Gleitkolben ist.
Aktuator nach Anspruch 8, wobei das Betätigungselement in einer Bohrung oder einem Schlitz im Gehäuse aufgenommen wird.
Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schraube eine Kugel- oder Walzenschraube ist.
Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schraubmechanismus ein integriertes Schmiermittel-Dosierungsmodul umfasst.
Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Sensor bereitgestellt wird, um eine Dreh- oder Translationsbewegung zu erfassen.
Bremssattel für eine Scheibenbremse, die ein Sattelgehäuse (1), das mindestens zwei gegenüberliegende Bremsbeläge (2, 3) lagert, zwischen denen eine Bremsscheibe aufgenommen werden kann, und einen Aktuator (5) entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubmechanismus-Lagerung (13) und die Betätigungselement-Verbindung (26) Kugelgelenke (14, 15) mit mindestens einer Rotationsachse quer in Bezug zur Schraubmechanismus-Längsachse (28) umfassen, und darin, dass der Motor (6) in Bezug auf das Gehäuse (4) durch die Schraubmechanismus-Lagerung (13) gelagert ist.
Bremssattel nach Anspruch 14, wobei das Betätigungselement direkt mit dem Bremsbelag verbunden ist.
Bremssattel nach Anspruch 15, wobei das Betätigungselement ein Gleitkolben ist, der in einer Bohrung des Sattels untergebracht ist.
Bremssattel nach Anspruch 16, wobei das Betätigungselement (25) in einer Öffnung in einer Querwand des Bremssattel-Gehäuses untergebracht ist, wobei sich das Betätigungselement durch die Öffnung erstreckt und einen Bremsbelag an seinem vorstehenden Ende trägt.
Bremssattel nach Anspruch 17, wobei die Öffnung im Allgemeinen so breit ist wie das Betätigungselement, wenn es in Richtung der Reibungskräfte betrachtet wird, die auf den Bremsbelag während einer Bremswirkung ausgeübt werden.