WO2018202240A1 - Verfahren zum befestigen eines magneten an einer gewindespindel eines aktors - Google Patents

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    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts

Definitions

  • the invention relates to a method for fastening a magnet to a threaded spindle of an actuator and to a device for generating a ridge throw in a bore of a threaded spindle and to an actuator arrangement.
  • a direct pressing of the magnets on the spindle shaft is uncertain, since with sintered magnets, the sintered material can not withstand the tension and ruptures.
  • the expansion coefficients of steel to plastic are too different or the plastic relaxes over the temperature strokes and aging, so that no reliable connection can be guaranteed.
  • the invention has for its object to provide a method for fixing a magnet to a threaded spindle of an actuator, in which the magnet can be attached directly to the threaded spindle.
  • the object is achieved in that the magnet is inserted into a bore of the threaded spindle and connected via an interference fit with this.
  • This combination of magnet and threaded spindle via a press fit eliminates the need for an additional process such as gluing, and eliminates the need for additional components, such as a socket, for attaching the magnet.
  • the bore is introduced into the threaded spindle with a slight interference fit, and a ridge throw is produced on a wall of the bore, and then the magnet is pressed into the bore which surrounds the ridge throw.
  • the Grataufsch cuts due to the higher strength of Spindle material in the surrounding plastic magnet and thus forms an undercut in the circumferential direction.
  • a metal is used as the material for the threaded spindle and a plastic-bonded magnet as a magnet.
  • the burr ejection is generated by a cutting tool inserted and executed in the bore, which is preferably rotated during the dipping and / or the withdrawal from the bore.
  • the burr extract can be realized very easily.
  • it is ensured that larger, acting on the magnet torque in the opposite direction does not lead to a release of the magnet.
  • a development of the invention relates to a device for generating a ridge throw in a bore of a threaded spindle of an actuator, preferably a clutch actuator of a clutch actuation system.
  • the device is characterized by a cutting element whose outer diameter corresponds approximately to an inner diameter of the bore and which circumferentially at least one NEN radial cutting projection for generating the Grataufsches In or out of the threaded spindle in a wall of the bore has.
  • a plurality of cutting projections are arranged at regular intervals on the circumference of the cutting element.
  • several burrs are produced simultaneously in the bore, whereby a reliable attachment of the magnet is ensured in the bore during compression.
  • the cutting projections on the circumference of the cutting element are formed so that a cross section of the cutting element is formed star-shaped.
  • a further development of the invention relates to an actuator assembly, in particular for a clutch actuation system, comprising a Planetenxxlzgetriebe for rotating a threaded spindle, which is fixed by a threaded spindle axially movable piston, wherein the threaded spindle carries a magnet, which with a sensor electronics for determining the of the Piston traveled axial path is connected.
  • the plastic-bonded magnet is connected via a press fit with the metallic threaded spindle.
  • the magnet is pressed into a centrally on a piston opposite the end face of the threaded spindle in a, at least one Grataufsch having bore.
  • This burr design allows a firm clawing in the plastic of the plastic-coated magnet regardless of temperature change and torques acting on the magnet over the entire service life. As a result, the grooves of the threaded spindle need not be injured and are therefore available for complete movement of the threaded spindle within the planetary roller gear.
  • Fig. 1 an embodiment of the actuator assembly 1 according to the invention is shown, which has a planetary gear 2, which is driven by an electric motor 3.
  • the rotational movement of the electric motor 3 is converted into a linear movement by means of a threaded spindle 4, which moves a piston 5 axially.
  • the threaded spindle 4 consists of a metal, preferably steel.
  • a plastic-coated magnet 7 is attached to the end face 6. This magnet 7 is in operative connection to a sensor electronics 8, which is arranged on a carrier element 9 within the clutch actuator 1.
  • FIG. 2 an embodiment for attachment of the magnet 7 is shown on the threaded spindle 4.
  • a hole 10 with a slight Overpass generated ( Figure 2a).
  • a star-shaped cutting tool 11 is inserted into the bore 10 for producing a graduated throw 12 at the bore wall.
  • the cutting tool 11 has four equally spaced at the circumference of the cutting tool 11 arranged cutting projections 13.
  • These burrs 12 are shown in Fig. 2a, wherein the burrs 12 protrude into the bore 10.
  • a cross section of the bore 10 is shown in Fig.
  • the plastic-bonded magnet 7 which is for example designed as a stem-shaped, pressed into this hole 10.
  • the Grataufsch 12 cuts into the plastic of the magnet 7 and forms an undercut in the circumferential direction.
  • a magnet 7 can be used, on which a plastic or a plastic plug is arranged, which is then anchored in the bore 10.
  • the arrangement of the cutting projections 13 on the cutting tool 1 1 is not limited to the star-shaped 4X90 ° representation. There are also other angular distances, such as 3 x 120 ° or 6 x 60 ° and the like possible.
  • the raised edge 12 can also be rotated in the bore 10 of the threaded spindle 4.
  • the cutting tool 11 is rotated, forming a helical structure.
  • the direction of rotation of the cutting tool 1 1 is opposite to a direction of the larger twisting moment, which acts on the magnet 7 by the threaded spindle 4.
  • the magnet 7 is tightened on the end face 6 of the threaded spindle 4 when applying the twisting moment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Magneten an einer Gewindespindel eines Aktors, vorzugsweise eines Kupplungsaktors eines Kupplungsbetätigungssystems, wobei der Magnet (7) an einem axialen Ende der Gewindespindel (4) angeordnet ist. Bei einem Verfahren wird der Magnet (7) in eine Bohrung (10) der Gewindespindel (4) eingeführt und über eine Presspassung mit dieser verbunden.

Description

Verfahren zum Befestigen eines Magneten an einer Gewindespindel eines Aktors Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Magneten an einer Gewindespindel eines Aktors sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Grataufwurfes in einer Bohrung einer Gewindespindel und eine Aktoranordnung.
Aus der DE 10 2015 201 600 A1 ist ein Kupplungsaktor mit einer Planetenwälzgewindespindel bekannt. Dabei wird die von dem Elektromotor erzeugte Rotationsbewegung über das Plane- tenwälzgetriebe an die Gewindespindel weitergegeben, welche die Rotationsbewegung in eine axiale Bewegung eines Kolbens des Aktors umsetzt. Um einen vom Kolben zurückgelegten Weg nachvollziehen zu können, ist an der dem Kolben entgegengesetzten Seite der Gewindespindel ein Magnet in einer Nut der Gewindespindel angeordnet, welcher in einer Wirk- Verbindung mit einem Sensorbaustein steht, der auf einem Trägerelement innerhalb des Aktors angeordnet ist. Nachteilig dabei ist, dass der Magnet an die Gewindespindel geklebt wird. Diese Verbindung ist nur begrenzt haltbar. Ein direktes Aufpressen der Magneten auf die Spindelwelle ist unsicher, da bei gesinterten Magneten das Sintermaterial die Spannung nicht aushält und reißt. Bei Kunststoff gebundenen Magneten sind die Ausdehnungskoeffizienten von Stahl zu Kunststoff zu verschieden bzw. der Kunststoff relaxiert über die Temperaturhübe und der Alterung, so dass keine zuverlässige Verbindung gewährleistet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Befestigung eines Magneten an einer Gewindespindel eines Aktors anzugeben, bei welchem der Magnet direkt an der Gewin- despindel befestigt werden kann.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Magnet in eine Bohrung der Gewindespindel eingeführt und über eine Presspassung mit dieser verbunden wird. Durch diese Verbindung von Magnet und Gewindespindel über eine Presspassung kann auf einen Zusatz- prozess wie Kleben verzichtet werden, auch zusätzliche Bauteile, wie eine Buchse, zur Befestigung des Magneten entfallen.
Vorteilhafterweise wird die Bohrung mit einer leichten Übermaßpassung in die Gewindespindel eingebracht und ein Grataufwurf auf einer Wandung der Bohrung erzeugt und anschlie- ßend der Magnet in die den Grataufwurf umfassende Bohrung eingepresst. Beim Einführen des Kunststoff gebundenen Magneten in die Bohrung der aus Metall, insbesondere Stahl, bestehenden Gewindespindel, schneidet der Grataufwurf aufgrund der höheren Festigkeit des Spindelmaterials in den dem Magneten umgebenden Kunststoff ein und bildet somit einen Hinterschnitt in Umfangsrichtung.
In einer Ausgestaltung wird als Material für die Gewindespindel ein Metall und als Magnet ein Kunststoff-gebundener Magnet verwendet. Dadurch wird die axiale Einstellung des Magneten aufgrund von Bauteil- und Montagetoleranzen auch weiterhin gewährleistet.
In einer Ausführungsform wird der Gratauswurf durch ein in die Bohrung ein- und ausgeführtes Schneidwerkzeug erzeugt, welches während des Eintauchens und/oder des Herauszie- hens aus der Bohrung vorzugsweise gedreht wird. Somit lässt sich der Gratauszug sehr einfach realisieren. Darüber hinaus wird sichergestellt, dass größere, auf den Magneten wirkende Verdrehmomente in entgegengesetzter Richtung nicht zu einem Lösen des Magneten führen.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Grataufwurfes in einer Bohrung einer Gewindespindel eines Aktors, vorzugsweise eines Kupplungsaktors eines Kupplungsbetätigungssystems. Bei einer Vorrichtung, bei welcher eine einfache Vorbereitung der Bohrung der Gewindespindel zur Aufnahme des Magneten möglich ist, ist die Vorrichtung durch ein Schneidelement gekennzeichnet, dessen Außendurchmesser annähernd einem Innendurchmesser der Bohrung entspricht und welches umfangsseitig mindestens ei- nen radialen Schneidvorsprung zur Erzeugung des Grataufwurfes beim Ein- bzw. Ausführen in bzw. aus der Gewindespindel in einer Wandung der Bohrung aufweist.
In einer Ausgestaltung sind mehrere Schneidvorsprünge in gleichmäßigen Abständen am Umfang des Schneidelementes angeordnet. Damit werden gleichzeitig in der Bohrung mehrere Grataufwürfe erzeugt, wodurch eine zuverlässige Befestigung des Magneten in der Bohrung beim Verpressen gewährleistet wird.
In einer Ausführungsform sind die Schneidvorsprünge am Umfang des Schneidelementes so ausgebildet, dass ein Querschnitt des Schneidelementes sternförmig ausgebildet ist.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Aktoranordnung, insbesondere für ein Kupplungsbetätigungssystem, umfassend ein Planetenwälzgetriebe zur Verdrehung einer Gewindespindel, an welcher ein durch die Gewindespindel axial beweglicher Kolben befestigt ist, wobei die Gewindespindel einen Magneten trägt, welcher mit einer Sensorelektronik zur Ermittlung des von dem Kolben zurückgelegten axialen Weges verbunden ist. Bei einer Aktoranordnung, bei welcher die Montage des Magneten an der Gewindespindel besonders ein- fach zur realisieren ist und die Montagezeit verkürzt wird, ist der Kunststoff-gebundene Magnet über eine Presspassung mit der metallischen Gewindespindel verbunden.
Vorteilhafterweise ist der Magnet in eine zentrisch an einer dem Kolben entgegengesetzten Stirnseite der Gewindespindel in eine, mindestens einen Grataufwurf aufweisende Bohrung eingepresst. Dieser Grataufwurf ermöglicht ein festes Verkrallen in dem Kunststoff des Kunst- stoff-ummantelten Magneten unabhängig von Temperaturänderung und auf den Magneten wirkende Drehmomente über die gesamte Lebensdauer. Dadurch müssen die Nuten der Gewindespindel nicht verletzt werden und stehen somit der vollständigen Bewegung der Gewin- despindel innerhalb des Planetenwälzgetriebes zur Verfügung.
Eine besonders zuverlässige Verbindung des Magneten mit der Gewindespindel wird erreicht, wenn der Grataufwurf der Bohrung helixförmig ausgebildet ist. Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aktoranordnung,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der Verbindung des Magneten mit einer Gewindespin- del.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aktoranordnung 1 dargestellt, welche ein Planetenrotationsgetriebe 2 aufweist, das von einem Elektromotor 3 angetrieben wird. Die Rotationsbewegung des Elektromotors 3 wird über eine Gewindespindel 4, die einen Kolben 5 axial bewegt, in eine lineare Bewegung umgesetzt. Die Gewindespindel 4 besteht aus einem Metall, vorzugsweise Stahl. An dem, dem Kolben 5 entgegengesetzten Ende der Gewindespindel 4 ist an deren Stirnseite 6 ein Kunststoff-ummantelter Magnet 7 befestigt. Dieser Magnet 7 steht in einer Wirkverbindung zu einer Sensorelektronik 8, die auf einem Trägerelement 9 innerhalb des Kupplungsaktors 1 angeordnet ist.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel zur Befestigung des Magneten 7 an der Gewindespindel 4 dargestellt. In die Stirnseite 6 der Gewindespindel 4 wird eine Bohrung 10 mit einer leichten Überpassung erzeugt (Fig. 2a). Anschließend wird ein sternförmiges Schneidwerkzeug 11 in die Bohrung 10 zur Herstellung eines Gradaufwurfes 12 an der Bohrungswandung eingeführt. Zu diesem Zweck besitzt das Schneidwerkzeug 11 vier in gleichmäßigen Abständen am Umfang des Schneidwerkzeuges 11 angeordnete Schneidvorsprünge 13. Beim Ein- und Ausfüh- ren des Schneidwerkzeuges 11 in die Bohrung 10 wird der entsprechende Grataufwurf 12 von jedem Schneidvorsprung 13 erzeugt. Diese Grataufwürfe 12 sind in Fig. 2a dargestellt, wobei die Grataufwürfe 12 in die Bohrung 10 hineinragen. Ein Querschnitt der Bohrung 10 ist in Fig. 2b dargestellt. Anschließend wird der Kunststoff-gebundene Magnet 7, der beispielswiese stempeiförmig ausgebildet ist, in diese Bohrung 10 gepresst. Dabei schneidet der Grataufwurf 12 in den Kunststoff des Magneten 7 ein und bildet einen Hinterschnitt in Umfangsrichtung.
Anstelle des Kunststoff-gebundenen Magneten 7 kann auch ein Magnet 7 verwendet werden, an welchem ein Plastik- oder ein Kunststoffstecker angeordnet ist, der dann in der Bohrung 10 verankert wird. Die Anordnung der Schneidvorsprünge 13 an dem Schneidwerkzeug 1 1 ist nicht auf die sternförmige 4X90°-Darstellung begrenzt. Es sind auch andere Winkelabstände, wie 3 x 120° oder 6 x 60° und ähnliches möglich.
Wenn in eine Drehrichtung der Gewindespindel 4 größere Verdrehmomente auf den Magneten 7 wirken, kann der Grataufwurf 12 auch gedreht in der Bohrung 10 der Gewindespindel 4 ausgeführt werden. Dadurch wird das Schneidwerkzeug 11 nicht nur senkrecht in der Bohrung 10 hin und her bewegt, sondern beim Einführen als auch beim Wiederherausziehen aus der Bohrung 10 der Gewindespindel 4 wird das Schneidwerkzeug 11 gedreht, wodurch eine He- lixstruktur gebildet wird. Die Drehrichtung des Schneidwerkzeuges 1 1 ist dabei entgegengesetzt zu einer Richtung des größeren Verdrehmomentes, welches durch die Gewindespindel 4 auf den Magneten 7 wirkt. Dadurch wird der Magnet 7 auf der Stirnseite 6 der Gewindespindel 4 beim Anliegen des Verdrehmomentes angezogen. Dies geht insbesondere aus Fig. 3 hervor, wo der Magnet 7 in die Bohrung 10 der Gewindespindel 4 eingeführt ist und auf der Stirnseite 6 der Gewindespindel 4 aufsitzt. Bei der Wirkung von größeren Verdrehmomenten wird der Magnet 7 weiter auf die Stirnseite 6 gezogen, wodurch zuverlässig ein fester Sitz des Magneten 7 realisiert wird. Die axiale Einstellung des Magneten 7 aufgrund von Bauteil- und Montagetoleranzen ist immer gewährleistet. Bezuqszeichenliste
Aktoranordnung
Planetenrotationsgetriebe
Elektromotor
Gewindespindel
Kolben
Stirnseite der Gewindespindel
Magnet
Sensorelektronik
Trägerelement
Bohrung
Schneidwerkzeug
Grataufwurf
Schneidvorsprung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Befestigen eines Magneten an einer Gewindespindel eines Aktors, vorzugsweise eines Kupplungsaktors eines Kupplungsbetätigungssystems, wobei der Magnet (7) an einem axialen Ende der Gewindespindel (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (7) in eine Bohrung (10) der Gewindespindel (4) eingeführt und über eine Presspassung mit dieser verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (10) mit einer leichten Übermaßpassung in die Gewindespindel (4) eingebracht wird und ein Grataufwurf (12) auf einer Wandung der Bohrung (10) erzeugt wird und anschließend der Magnet (7) in die den Grataufwurf (12) umfassende Bohrung (10) eingepresst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Gewindespindel (4) ein Metall und als Magnet (7) ein Kunststoff-gebundener Magnet verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grataufwurf
(12) durch ein in die Bohrung (10) ein- und ausgeführtes Schneidwerkzeug (1 1) erzeugt wird, welches während des Eintauchens und/oder des Herausziehens aus der Bohrung (10) vorzugsweise gedreht wird.
5. Vorrichtung zur Erzeugung eines Grataufwurfes in einer Bohrung einer Gewindespindel eines Aktors, vorzugsweise eines Kupplungsaktors eines Kupplungsbetätigungssystems, gekennzeichnet durch ein zylinderförmiges Schneidelement (1 1), dessen Außendurchmesser annähernd einem Innendurchmesser der Bohrung (10) entspricht, welches umfangsseitig mindestens einen radialen Schneidvorsprung (13) zur Erzeugung des Grataufwurfes (12) in einer Wandung der Bohrung (10) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schneidvorsprünge (13) in gleichmäßigen Abständen am Umfang des Schneidelementes (1 1) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidvorsprünge
(13) am Umfang des Schneidelementes (11) so ausgebildet sind, dass ein Querschnitt des Schneidelementes (11) sternförmig ausgebildet ist.
8. Aktoranordnung, insbesondere für ein Kupplungsbetätigungssystem, umfassend ein Planetenwälzgetriebe (2) zur Verdrehung einer Gewindespindel (4) , an welcher ein durch die Gewindespindel (2) axial beweglicher Kolben (5) befestigt ist, wobei die Gewindespindel (4) einen Magneten (7) trägt, welcher mit einer Sensorelektronik (8) zur Ermittlung des von dem Kolben (5) zurückgelegten axialen Weges in einer Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff gebundene Magnet (7) über eine Presspassung mit der metallischen Gewindespindel (4) verbunden ist.
9. Aktoranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (7) in eine zentrisch an einer dem Kolben (5) entgegengesetzten Stirnseite (6) der Gewindespindel (4) in eine mindestens einen Grataufwurf (12) aufweisende Bohrung (10) eingepresst ist.
10. Aktoranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grataufwurf (12) der Bohrung (10) helixförmig ausgebildet ist.
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