DE102013207840A1

DE102013207840A1 - Linearantrieb für eine Aktorik

Info

Publication number: DE102013207840A1
Application number: DE201310207840
Authority: DE
Inventors: Peter Greb
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2013-11-21

Abstract

Es ist ein Linearantrieb für eine Aktorik, insbesondere zum Betätigen einer Bremsvorrichtung für eine Hohlradbremse einer Riemenscheibenanordnung beschrieben, der eine drehbar um ihre axiale Achse gelagerte Spindel, eine mit der Spindel mittels Verschraubung in Eingriff stehende Mutter, die drehfest um die Spindel angeordnet und entlang der axialen Achse der Spindel bewegbar ist, und eine Anschlageinheit zum Referenzieren einer Absolutposition der Mutter bezüglich der Spindel aufweist, wobei die Anschlageinheit ein erstes Anschlagelement, das mit einem Endbereich der Mutter drehfest und lagefest verbunden ist und zumindest eine in Umfangsrichtung weisende Kontaktfläche aufweist, und ein zweites Anschlagelement aufweist, das mit einem benachbart zu dem Endbereich der Mutter angeordneten Endbereich der Spindel drehfest und lagefest verbunden ist und zumindest eine in die Umfangsrichtung der Spindel weisende Kontaktfläche aufweist, wobei die Kontaktflächen des ersten Anschlagelements und des zweiten Anschlagelements in einer Anschlagstellung der Anschlageinheit lösbar miteinander in Eingriff stehen. Dadurch kann ein Verklemmen des Linearantriebs vermieden werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb für eine Aktorik, mittels der eine Bremsvorrichtung für eine Hohlradbremse einer Riemenscheibenanordnung betätigbar ist, um ein Schleppmoment auf die Riemenscheibenanordnung zu übertragen.
Aus der Praxis ist es bekannt, dass ein Linearantrieb für eine Aktorik beispielsweise zum Betätigen einer Bremsvorrichtung für eine Hohlradbremse einer Riemenscheibenanordnung eine drehbar um ihre axiale Achse gelagerte Spindel und eine mit der Spindel mittels Verschraubung in Eingriff stehende Mutter aufweist. Die Mutter ist relativ zur Spindel drehfest angeordnet und umgibt die Spindel. Ferner ist die Mutter entlang der axialen Achse der Spindel bewegbar, um ein Druckmoment auf die mittels des Linearantriebs betätigbare Bremsvorrichtung zu übertragen.
Bei einem elektronisch gesteuerten Linearantrieb kann sich eine Zuordnung zwischen einer angesteuerten Position der Mutter bezüglich zur Spindel und einer Absolutposition der Mutter bezüglich zur Spindel im Laufe des Betriebs des Linearantriebs verstellen, so dass eine Initialisierung des Linearantriebs erforderlich sein kann. Dabei kann die Absolutposition der Mutter bezüglich der Spindel bestimmt werden, indem die Mutter gegen einen Anschlag gefahren wird und die Absolutposition der Mutter an einer bekannten Referenzposition, die dem Anschlag zugeordnet ist, überprüft und eingestellt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, bei Riemenscheibenanordnungen, die keinen Absolutweggeber für die Mutter aufweisen, ein fehlerhaftes Positionieren der Mutter bezüglich zur Spindel zu vermeiden.
Es besteht daher ein ständiges Bedürfnis, ein genaues Referenzieren einer Absolutposition der Mutter bezüglich der Spindel auf einfache und kostengünstige Weise zu ermöglichen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe ein genaues Referenzieren einer Absolutposition der Mutter bezüglich der Spindel auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Linearantrieb für eine Aktorik mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Linearantrieb für eine Aktorik, insbesondere zum Betätigen einer Bremsvorrichtung für eine Hohlradbremse einer Riemenscheibenanordnung, mit einer drehbar um ihre axiale Achse gelagerten Spindel, einer mit der Spindel mittels Verschraubung in Eingriff stehenden Mutter, die drehfest um die Spindel angeordnet und entlang der axialen Achse der Spindel bewegbar ist, und einer Anschlageinheit zum Referenzieren einer Absolutposition der Mutter bezüglich der Spindel vorgesehen, wobei die Anschlageinheit ein erstes Anschlagelement, das mit einem Endbereich der Mutter drehfest und lagefest verbunden ist und zumindest eine in Umfangsrichtung der Spindel weisende Kontaktfläche aufweist, und ein zweites Anschlagelement aufweist, das mit einem benachbart zu dem Endbereich der Mutter angeordneten Endbereich der Spindel drehfest und lagefest verbunden ist und zumindest eine in Umfangsrichtung der Spindel weisende Kontaktfläche aufweist, wobei die Kontaktflächen des ersten Anschlagelements und des zweiten Anschlagelements in einer Anschlagstellung der Anschlageinheit lösbar miteinander in Eingriff stehen.
Der erfindungsgemäße Linearantrieb basiert folglich auf dem Prinzip, dass eine Anschlageinheit zum Bestimmen einer Absolutpositon einer Mutter relativ zu einer Spindel ein mit der Mutter verbundenes, erstes Anschlagelement und ein mit der Spindel verbundenes, zweites Anschlagelement aufweist. Da das erste Anschlagelement drehfest oder rotatorisch fest und zugleich lagefest, also translatorisch fest, mit der Mutter verbunden ist, kann das erste Anschlagelement die axiale Bewegung der Mutter übernehmen und sich entlang der axialen Achse zu dem zweiten Anschlagelement hin bewegen, bis das erste Anschlagelement und das zweite Anschlagelement in einer Anschlagstellung der Anschlageinheit miteinander in Eingriff kommen. Das zweite Anschlagelement, das drehfest und lagefest mit dem Endbereich der Spindel verbunden ist, übernimmt die Drehbewegung der Spindel und rotiert folglich mit einer insbesondere mittels eines Motors vorgegebenen Geschwindigkeit um die axiale Achse der Spindel. Da die Spindel keine Bewegung entlang der axialen Achse ausführen kann, also im Wesentlichen lagefest ausgebildet sein kann, bleibt die Position des zweiten Anschlagelements entlang der axialen Achse gesehen unveränderlich oder fest. Das In-Eingriff-Kommen der in Umfangsrichtung weisenden Kontaktflächen des ersten Anschlagelements und des zweiten Anschlagelements kann bewirken, dass eine Kräfteverteilung zwischen den Kontaktflächen quer, insbesondere senkrecht, zur axialen Achse der Spindel wirken kann.
Ferner kann unabhängig von einer Steigung der Spindel und/oder der Mutter und einem Reibwert eines Außengewindes der Spindel und/oder eines Innengewindes der Mutter insbesondere bei hohen Anfahrgeschwindigkeiten des ersten Anschlagelements an das zweite Anschlagelement ein Verkeilen der Spindel mit der Mutter verhindert werden, da die Kontaktflächen nicht unter einem spitzen Winkel gemessen zu einer senkrechten Richtung bezüglich der axialen Achse, sondern unter einem im Wesentlichen rechten Winkel angeordnet sein können. Die Mutter kann nach einem durchgeführten Referenziervorgang von dem Anschlag gelöst werden, und es kann stets ein sehr genaues Referenzieren der Absolutposition der Mutter bezüglich zur Spindel ermöglicht sein.
Da für den Linearantrieb insbesondere für hohe Anfahrgeschwindigkeiten des ersten Anschlagelements an das zweite Anschlagelement geeignet ist, kann der Referenziervorgang besonders schnell und genau ausgeführt werden, und ein Verklemmen des Linearantriebs kann vermieden werden.
Da zu dem Referenziervorgang weder die Spindel noch die Mutter als Anschlag verwendet wird, kann eine Bauteilbelastung dieser Bauteile während des Referenziervorgangs reduziert und gleichzeitig eine Lebensdauer dieser Bauteile erhöht werden.
Daher kann der erfindungsgemäße Linearantrieb eine besonders kostengünstige, einfache und genau arbeitende Alternative zu einem Linearantrieb mit einem kostenintensiven Absolutweggeber für die Positionierung der Mutter bezüglich der Spindel in einer Riemenscheibenanordnung darstellen.
Im Folgenden werden Ausführungsformen des Linearantriebs beschrieben. Diese Ausführungsformen gelten auch für die Aktorik und die Riemenscheibenanordnung.
Insbesondere kann sich die Mutter im Wesentlichen linear, also mit im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit, entlang der axialen Achse bewegen.
Das erste Anschlagelement und das zweite Anschlagelement können jeweils mehrere in Umfangsrichtung der Spindel weisende Kontaktflächen, insbesondere genau zwei Kontaktflächen, aufweisen, die bezüglich der axialen Achse der Spindel in Umfangsrichtung der Spindel gesehen versetzt angeordnet sind, wobei jeweils eine Kontaktfläche des ersten Anschlagelements und eine Kontaktfläche des zweiten Anschlagelements in der Anschlagstellung der Anschlageinheit lösbar miteinander in Eingriff stehen können. Diese Maßnahme bewirkt, dass die Kräfte bei einem In-Eingriff-Kommen der Kontaktflächen im Wesentlichen im Umfangsrichtung der Spindel wirken und gleichzeitig auf eine große Anschlagfläche verteilt sein können, so dass Querkräfte minimiert oder eliminiert werden, die quer zur Umfangsrichtung der Spindel verlaufen und insbesondere bei einem Versehen des ersten und zweiten Anschlagelements mit nur jeweils einer Kontaktfläche auftreten können. Eine zusätzliche Abstützung dieser Querkräfte durch weitere bauliche Maßnahmen kann bei einer Ausgestaltung des ersten und zweiten Anschlagelements mit jeweils mehreren Kontaktflächen im Gegensatz zu einer Ausgestaltung des ersten und zweiten Anschlagelements mit jeweils einer Kontaktfläche nicht erforderlich sein. Dadurch kann eine Beschädigung der Mutter und der Spindel aufgrund einer zu starken Materialbeanspruchung bei dem In-Eingriff-Kommen des ersten und zweiten Anschlagelements vermieden werden.
Insbesondere können sich die Kontaktflächen bezüglich der axialen Achse der Spindel in einer radialen Richtung erstrecken, so dass die bei einem In-Eingriff-Kommen der Kontaktflächen auftretenden Kräfte senkrecht auf die Kontaktflächen des ersten und zweiten Anschlagelements wirken. Alternativ können sich die in Umfangsrichtung der Spindel weisenden Kontaktflächen unter einem Winkel bezüglich der axialen Achse der Spindel, also schräg zur axialen Achse, erstrecken.
Insbesondere können das erste und zweite Anschlagelement eine gleiche Anzahl von Kontaktflächen aufweisen. Insbesondere können die Kontaktflächen des ersten beziehungsweise zweiten Anschlagelements in eine gemeinsame Umfangsrichtung weisen. Bei einer gradzahligen Anzahl von Kontaktflächen des ersten beziehungsweise zweiten Anschlagelements können jeweils zwei Kontaktflächen einander zugewandt sein. Insbesondere können die Kontaktflächen des ersten beziehungsweise zweiten Anschlagelements bezüglich der axialen Achse entlang der Umfangsrichtung der Spindel gesehen zueinander versetzt und gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Bei einer gradzahligen Anzahl von Kontaktflächen des ersten beziehungsweise zweiten Anschlagelements können die Kontaktflächen an gegenüberliegenden Positionen oder diametral versetzt angeordnet sein. Bei einer ungradzahligen Anzahl von Kontaktflächen des ersten beziehungsweise zweiten Anschlagelements können die Kontaktflächen bezüglich der axialen Achse entlang der Umgangsrichtung der Spindel gesehen um einen Winkel zueinander versetzt angeordnet sein, der einem Verhältnis aus 360 Grad und einer Anzahl der Kontaktflächen des ersten beziehungsweise zweiten Anschlagelements entspricht. Beispielsweise kann dieser Winkel bei drei Kontaktflächen 120 Grad betragen.
Ein Außengewinde der Spindel und/oder ein Innengewinde der Mutter kann eine Steigung m aufweisen, wobei eine Anzahl der Kontaktflächen des ersten Anschlagelements beziehungsweise des zweiten Anschlagelements n sein kann, wobei eine Kontaktfläche des ersten Anschlagelements beziehungsweise des zweiten Anschlagelements eine axiale Erstreckung x aufweisen kann, wobei für die axiale Erstreckung x gelten kann: x ≤ m/n. Unter dem Begriff „axiale Erstreckung“ einer Kontaktfläche kann insbesondere eine Breite der Kontaktfläche gemessen entlang der axialen Achse der Spindel verstanden werden. Sofern sich die Kontaktfläche in einer bezüglich der axialen Achse radialen Richtung erstreckt, also die axiale Achse in einer durch die Kontaktfläche definierte Ebene verläuft, entspricht die Breite der Kontaktfläche der axialen Erstreckung der Kontaktfläche. Sofern die Kontaktfläche schräg zur axialen Achse verläuft, bezeichnet der Begriff „axiale Erstreckung“ die Projektion der Kontaktfläche auf die axiale Achse. Das erste Anschlagelement und das zweite Anschlagelement vor Erreichen der Anschlagstellung der Anschlageinheit können derart entlang der axialen Achse gesehen voneinander beabstandet sein, dass bei einer weiteren, d.h. letzten, Drehung der Spindel ein entlang der Achse M gemessener Weg der Mutter zurückgelegt werden kann, der genau der Steigung der Spindel entsprechen kann. In einer Ausgestaltung mit genau zwei Kontaktflächen pro Anschlagelement kann der entlang der axialen Achse zurückgelegte Weg jeder Kontaktfläche eine halbe Steigungslänge der Steigung der Spindel sein, und die axiale Erstreckung jeder der Kontaktflächen kann der halben Steigungslänge entsprechen. Die für die Kräfteverteilung relevante Gesamtanschlagsbreite der Kontaktflächen des ersten und zweiten Anschlagelements kann sich als Summe der beiden axialen Erstreckungen der beiden Kontaktflächen berechnen und die Steigungslänge der Spindelsteigung ergeben. Daher kann durch diese Maßnahme bei einer spiralförmigen Relativbewegung des ersten und zweiten Anschlagelements ein passgenaues Aufeinandertreffen der Kontaktflächen des ersten und zweiten Anschlagelements in der Anschlagstellung erfolgen. Ferner können dadurch das erste Anschlagelement und das zweite Anschlagelement, insbesondere deren entlang der axialen Achse weisenden Stirnflächen, in der Anschlagstellung aufeinandertreffen und sich berühren. Insgesamt wird eine stabile Anschlagstellung der Anschlageinheit geschaffen, so dass eine Beschädigung von Bauteilen des Linearantriebs bei einem In-Eingriff-Kommen der Kontaktflächen der Anschlageinheit vermieden werden kann und gleichzeitig das erste und zweite Anschlagelement leicht gelöst werden können.
Die axiale Erstreckung x der Kontaktfläche des ersten Anschlagelements und des zweiten Anschlagelements kann höchstens etwa 4 Millimeter, insbesondere zumindest etwa 1 Millimeter und höchstens etwa 3,5 Millimeter, vorzugsweise zumindest etwa 1,5 Millimeter und höchstens etwa 3 Millimeter betragen. Diese Werte der axialen Erstreckung der Kontaktflächen können beispielsweise bei einer Ausgestaltung des ersten und zweiten Anschlagelements mit genau einer, zwei oder auch mehreren Kontaktflächen auftreten. Beispielsweise kann die axiale Erstreckung jeder Kontaktfläche des ersten und zweiten Anschlagelements von 1,5 mm bei einer Steigung der Spindel von 3 mm und zwei sich gegenüberliegenden Kontaktflächen pro Anschlagelement sein. Dadurch kann die Anschlageinheit genau und einfach gefertigt werden, und Fertigungstoleranzen beispielsweise im Bereich von Mikrometer können die optimale Funktionsweise des Linearantriebs nicht beeinflussen.
Insbesondere kann eine radiale Höhe der Kontaktflächen des ersten und zweiten Anschlagelements ausreichend groß gewählt werden, so dass die Anschlagfläche des ersten und zweiten Anschlagelements ausreichend groß dimensioniert sein kann. Die in radialer Richtung gemessene Höhe der Kontaktflächen kann beispielsweise höchstens etwa 10 mm, insbesondere zumindest etwa 4 mm und höchstens etwa 9 mm, insbesondere zumindest etwa 5 mm und höchstens etwa 8 mm, weiter insbesondere zumindest etwa 6 mm und höchstens etwa 7 mm betragen.
Die Kontaktflächen des ersten Anschlagelements und des zweiten Anschlagelements können in der Anschlagstellung der Anschlageinheit zueinander im Wesentlichen parallel verlaufen. Die relative Ausrichtung der Kontaktflächen des ersten Anschlagelements und des zweiten Anschlagelements zueinander kann es ermöglichen, dass sich die Kontaktflächen einerseits mit minimalem Abstand einander nähern können und andererseits ohne Verkeilen wieder voneinander gelöst werden können. Der geringe Abstand der miteinander in Eingriff stehenden Kontaktflächen erlaubt einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Oberflächenformung der Kontaktflächen des ersten Anschlagelements und des zweiten Anschlagelements.
Ein dem zweiten Anschlagelement zugewandter Endbereich des ersten Anschlagelements und ein dem ersten Anschlagelement zugewandter Endbereich des zweiten Anschlagelements können jeweils in Umfangsrichtung der Spindel gesehen rampenförmig mit einer Steigung ausgebildet sein, die etwa einer Steigung eines Außengewindes der Spindel und/oder eines Innengewindes der Mutter entsprechen kann. Insbesondere kann der rampenförmige Verlauf des Endbereichs des ersten Anschlagelements in der Anschlagstellung der Anschlageinheit gegenläufig zu einem rampenförmigen Verlauf des Endbereichs des zweiten Anschlagelements sein. Es kann folglich einen Bereich der entlang der axialen Achse der Spindel weist und gleichzeitig radial verläuft, vorgesehen sein, der durch zueinander weisende Flanken der Endbereiche des ersten und zweiten Anschlagelements gebildet sein kann. Dadurch kann die Anschlageinheit besonders robust ausgestaltet sein, und es kann gleichzeitig eine Bauteilbelastung der Anschlageinheit in ihrer Anschlagstellung reduziert werden. Zusätzlich kann der zur Verfügung stehende Bauraum des Linearantriebs für die Ausgestaltung der Anschlageinheit maximal ausgenutzt werden.
Das erste Anschlagelement und das zweite Anschlagelements können ringförmig ausgebildet sein und die Spindel umgeben. Auf diese Weise kann der Linearantrieb kompakt ausgebildet sein und eine Vergrößerung des Bauraums aufgrund der Anschlageinheit vermieden werden.
Der Endbereich der Mutter und das erste Anschlagelement können einstückig ausgebildet sein und/oder der Endbereich der Spindel und das zweite Anschlagelement können einstückig ausgebildet sein. Die einstückige Ausgestaltung der jeweiligen Bauteile ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung der Anschlageinheit des Linearantriebs. Alternativ ist es möglich, dass der Endbereich der Mutter und das erste Anschlagelement zwei oder mehrteilig, beispielsweise aus unterschiedlichen Materialien, ausgebildet sein können. Auch der Endbereich der Spindel und das zweite Anschlagelement können zwei- oder mehrteilig ausgebildet sein.
Insbesondere kann der Linearantrieb als Linearsteller oder mit anderen Worten als Rotations-Linear-Getriebe ausgebildet sein. Der Linearantrieb kann dazu eingerichtet sein, ein Referenzieren der Absolutposition der Mutter bezüglich der Spindel für jede Betätigung der Bremsvorrichtung oder nach einer vorbestimmten Anzahl von Betätigungen der Bremsvorrichtung durchzuführen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Aktorik zum Betätigen einer Bremsvorrichtung für eine Hohlradbremse einer Riemenscheibenanordnung eines Antriebsstrangs, mit einem Linearantrieb, der oben beschrieben ist, und einem Motor zum Antreiben des Linearantriebs, wobei eine Spindel des Linearantriebs derart mit einem Rotor des Motors verbunden ist, dass mittels einer Rotation des Rotors eine Rotation der Spindel erzeugbar ist. Die axiale Achse der Spindel kann dabei der Rotationsachse des Motors entsprechen. Der Motor kann als Elektromotor ausgestaltet sein, und der Linearantrieb kann als elektromechanischer Linearantrieb ausgebildet sein. Die Hohlradbremse kann beispielsweise eine Scheibenbremse aufweisen, die mittels eines Hebels und Rampenmechanismus beispielsweise eines Bremssattels der Bremsvorrichtung mechanisch betätigbar sein kann.
Die Erfindung betrifft ferner eine Riemenscheibenanordnung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Hohlradbremse, insbesondere einer Scheibenbremse, einer Bremsvorrichtung für die Hohlradbremse und einer oben beschriebenen Aktorik zum Betätigen der Bremsvorrichtung.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Aktorik zum Betätigen einer Bremsvorrichtung für eine Hohlradbremse einer Riemenscheibenanordnung eines Antriebsstrangs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische perspektivische Schnittansicht der Aktorik in 1,
s3 eine schematische perspektivische Ansicht eines Endbereichs einer Mutter der Aktorik in 1,
4 eine schematische perspektivische Ansicht einer Spindel der Aktorik in 1,
5 eine schematische Seitenansicht der Aktorik in 1 in einer gelösten Stellung einer Anschlageinheit des Linearantriebs in 1, und
6 eine schematische Seitenansicht der Aktorik in 1 in einer Anschlagstellung einer Anschlageinheit des Linearantriebs in 1.
Die in 1 und 2 dargestellte Aktorik 10 dient zum Betätigen einer Bremsvorrichtung für eine Hohlradbremse einer Riemenscheibenanordnung eines Antriebsstrangs für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und weist einen Linearantrieb 12 auf, der mittels eines Elektromotors der Aktorik 10 betreibbar ist. Der Linearantrieb 12 weist eine Mutter 20 auf, in dem eine drehbar um ihre axiale Achse M und entlang von mit einem zweiseitig endenden Pfeil 16 bezeichneten Drehrichtungen drehbar gelagerte Spindel 18 angeordnet ist. Ein der Bremsvorrichtung zugewandtes Lager 19 der Spindel 18 ist als Ring ausgebildet, durch den die Spindel 18 gesteckt ist und mit dem die Spindel 18 über einen vollumfänglichen Dichtungsring verbunden ist. Die Spindel 18 ist in einem mittleren Teilbereich, der innerhalb der Mutter 20 angeordnet ist, mit einem Außengewinde versehen.
Wie in 2 gezeigt, umgibt die Mutter 20 des Linearantriebs 10 die Spindel 18 vollumfänglich und ist drehfest um die Spindel 18 angeordnet. Die Mutter 20 weist entlang ihrer gesamten axialen Erstreckung, die entlang der axialen Achse M gemessen ist, ein Innengewinde auf, das mit dem Außengewinde der Spindel 18 in Eingriff steht. Eine axiale Erstreckung des Innengewindes der Mutter 20 ist größer als eine axiale Erstreckung des Außengewindes der Spindel 18, so dass die Mutter 20 entlang der axialen Achse M der Spindel 18 gesehen im Wesentlichen linear entlang der Spindel 18 bewegbar ist.
Der Linearantrieb 12 weist ferner eine zweiteilig ausgebildete Anschlageinheit 22 auf, die ein Referenzieren einer Absolutposition der Mutter 20 bezüglich der Spindel 18 ermöglicht. Ein erstes Anschlagelement 24 der Anschlageinheit 22 ist drehfest und lagefest mit einem Endbereich 26 der Mutter 20 verbunden. Ein zweites Anschlagelement 28 der Anschlageinheit 22 ist drehfest und lagefest mit einem Endbereich 30 der Spindel 18 verbunden, der benachbart zu dem Endbereich 26 der Mutter 20 angeordnet ist, und mit dem Endbereich 30 der Spindel 18 einstückig ausgebildet.
Mit Bezug auf 3 wird das erste Anschlagelement 24 beschrieben. Das erste Anschlagelement 24 weist einen ringförmigen Körper 32 auf, der mit einem Endbereich 34 versehen ist, der in einem zusammengebauten Zustand des Linearantriebs 12 dem zweiten Anschlagelement 28 zugewandt ist. Der Körper 32 ist in dem zusammengebauten Zustand des Linearantriebs 12 konzentrisch um die Spindel 18 angeordnet. Der Endbereich 34 des ersten Anschlagelements 24 weist zwei in der Umfangsrichtung der Spindel 18, die einer Umfangsrichtung des Körpers 32 des ersten Anschlagelements 24 entspricht, weisende Kontaktflächen 36a, 36b auf. Die beiden Kontaktflächen 36a, 36b sind einander zugewandt und in der Umfangsrichtung der Spindel 18 und des ersten Anschlagelements 24 gesehen gegenüberliegend angeordnet, so dass die Kontaktflächen 36a, 36b in dem zusammengebauten Zustand des Linearantriebs 12 entlang der axialen Achse M der Spindel 18 in der Umgangsrichtung der Spindel 18 gesehen unter 180 Grad zueinander versetzt und damit gleichförmig voneinander beabstandet angeordnet sind. Ferner erstrecken sich die Kontaktflächen 36a, 36b in einer radialen Richtung bezüglich der axialen Achse M. Eine im Wesentlichen entlang der axialen Achse M der Spindel 18 weisende Stirnfläche 38 des Endbereichs 34 des ersten Anschlagelements 24 ist zweigeteilt ausgebildet, da der Endbereich 34 rampenförmig mit einem ersten Rampenabschnitt 40a und einem zweiten Rampenabschnitt 40b ausgebildet ist. Eine Oberfläche des ersten Rampenabschnitts 40a verläuft von einem Ende der Kontaktfläche 36b, das entlang der axialen Achse M gesehen von dem zweiten Anschlagelement 28 am weitesten beabstandet ist, bis zu einem Ende der Kontaktfläche 36a, das entlang der axialen Achse M gesehen benachbart zum zweiten Anschlagelement 28 angeordnet ist. Eine Oberfläche des zweiten Rampenabschnitts 40b erhebt sich von einem Ende der Kontaktfläche 36a, das entlang der axialen Achse M gesehen von dem zweiten Anschlagelement 28 am weitesten entfernt ist, und steigt zu dem Ende der Kontaktfläche 36b an, das entlang der axialen Achse M gesehen benachbart zum zweiten Anschlagelement 28 angeordnet ist. Eine Steigung jedes Rampenabschnitte 40a, 40b entspricht einer Steigung m des Innengewindes der Mutter 20 sowie einer Steigung des Außengewindes der Spindel 18. Eine axiale Erstreckung x jedes Rampenabschnitts 40a, 40b, die entlang der axialen Achse M gemessen ist, entspricht der halben Gewindesteigung des Innengewindes der Mutter 20.
Das in 4 gezeigte zweite Anschlagelement 28 weist ebenfalls einen im Wesentlichen ringförmigen Körper 42 auf, der die Spindel 18 konzentrisch umgibt und mit einer Außenfläche der Spindel 18 verbunden ist. Ein in dem zusammengebauten Zustand des Linearantriebs 12 dem ersten Anschlagelement 24 zugewandter Endbereich 43 des zweiten Anschlagelements 24 weist zwei Kontaktflächen 44a, 44b auf, die in Umfangsrichtung des Körpers 42 des zweiten Anschlagelements 28 weisen. Die Umfangsrichtung der Spindel 18 entspricht der Umfangsrichtung des zweiten Anschlagelements 28. Die Kontaktflächen 44a, 44b erstrecken sich in der radialen Richtung bezüglich der axialen Achse M. Die Kontaktflächen 44a, 44b sind einander zugewandt und bezüglich der axialen Achse M in der Umfangsrichtung der Spindel 18 gesehen um 180 Grad zueinander versetzt, d.h. an gegenüberliegenden Positionen gleichförmig voneinander beabstandet, angeordnet. Daher ist eine Stirnfläche 46 des Körpers 42 des zweiten Anschlagelements 28 zweigeteilt. Der Endbereich 43 des zweiten Anschlagelements 28 weist einen ersten Rampenabschnitt 48a und einen zweiten Rampenabschnitt 48b auf, die beide in dem zusammengebauten Zustand des Linearantriebs 12 in Richtung des ersten Anschlagelements 24 rampenförmig hin ansteigen. Eine Oberfläche des ersten Rampenabschnitts 48a verläuft von einem entlang der axialen Achse M gesehen von dem ersten Anschlagelement 24 am weitesten beabstandeten Ende der Kontaktfläche 44b bis zu einem Ende der Kontaktfläche 44a, das entlang der axialen Achse M gesehen benachbart zum ersten Anschlagelement 24 angeordnet ist. Eine Oberfläche des zweiten Rampenabschnitts 48b erhebt sich von einem im zusammengebauten Zustand des Linearantriebs 12 entlang der axialen Achse M gesehen vom ersten Anschlagelement 24 am weitesten entfernten Ende der Kontaktfläche 44a und steigt zu dem Ende der Kontaktfläche 44b an, das entlang der axialen Achse M gesehen benachbart zum ersten Anschlagelement 24 angeordnet ist. Eine Steigung der Rampenabschnitte 48a, 48b entspricht einer Steigung des Innengewindes der Mutter 20 und einer Steigung des Außengewindes der Spindel 18 und damit der Steigung der Rampenabschnitte 40a, 40b des ersten Anschlagelements 24. Eine axiale Erstreckung des Rampenabschnitts 48a, 48b, die entlang der axialen Achse M gemessen ist, entspricht der halben Gewindesteigung des Innengewindes der Mutter 20 und ist daher gleich groß wie die axiale Erstreckung x der Kontaktflächen 36a, 36b des ersten Anschlagelements 24. Der Einfachheit halber ist die axiale Erstreckung der Kontaktflächen 44a, 44b in den Figuren ebenfalls mit x bezeichnet.
In einem Betrieb des Linearantriebs 12 treibt der Elektromotor die Spindel 18 entlang einer der Drehrichtungen an, die mit dem Pfeil 16 bezeichnet sind, so dass die Spindel 18 um ihre axiale Achse M rotiert und sich die Mutter 20 entsprechend der Drehrichtung der Spindel 18 zum zweiten Anschlagelement 28 hinbewegt oder von dem zweiten Anschlagelement 28 entfernt. Bei einem Referenzieren der Absolutposition der Mutter 20 bezüglich der Spindel 18 wird die Mutter 20 und somit das erste Anschlagelement 24 mit hoher Drehgeschwindigkeit aus einer gelösten Stellung der Anschlageinheit 22, in der die Kontaktflächen 36a, 36b, 44a, 44b des ersten und zweiten Anschlagelements 24, 28 nicht miteinander in Eingriff stehen, sondern voneinander beabstandet angeordnet sind, zu dem an dem Endbereich 30 der Spindel 18 angeordneten, zweiten Anschlagelement 28 hinbewegt. In einer Anschlagstellung der Anschlageinheit 22 stehen die Kontaktflächen 34a, b, 44a, 44b des ersten und zweiten Anschlagelements 24, 28 miteinander in Eingriff. Dabei berühren sich die Kontaktflächen 36a, 44a, d.h. die Kontaktflächen 36a, 44a stehen direkt miteinander in Kontakt und sind direkt miteinander verbunden. Ein entlang der axialen Achse M der Spindel M gemessener Abstand zwischen den Kontaktflächen 36b, 44b des ersten und zweiten Anschlagelements 24, 28 beträgt an Punkten der Kontaktflächen 36b, 44b, die am weitesten voneinander beabstandet sind, in der Anschlagstellung der Anschlageinheit 22 etwa 20 Mikrometer. Dieser Abstand ist beispielsweise durch Fertigungstoleranzen der Oberflächenform des zweiten Anschlagelements 28 bedingt.
5 zeigt den Linearantrieb 12 in der jetzt mit dem Bezugszeichen 50 versehenden gelösten Stellung der Anschlageinheit 22, bei der das erste Anschlagelement 24 und das zweite Anschlagelement 28 etwa 1 Zentimeter voneinander beabstandet sind. In 6 ist die jetzt mit dem Bezugszeichen 52 versehende Anschlagstellung der Anschlageinheit 22 des Linearantriebs 12 gezeigt, bei dem die Kontaktflächen 36a, 36b des ersten Anschlagelements 24 mit den Kontaktflächen 44a, 44b des zweiten Anschlagelements 28 in Eingriff kommen. Der Vollständigkeit halber wird angemerkt, dass der Linearantrieb 12 in 1 in der Anschlagstellung 52 der Anschlageinheit 22 und in 2 in der gelösten Stellung 50 der Anschlageinheit 22 dargestellt ist. In 1 und 6 ist der Übersicht halber der Endbereich 30 der Spindel 18 gegenüber 2 und 5 verlängert dargestellt, so dass das Lager 19 weiter entfernt von dem zweiten Anschlagelement 28 an der Spindel 18 als in 2 und 5 angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

10: Aktorik
12: Linearantrieb
16: Pfeil
18: Spindel
19: Lager
20: Mutter
22: Anschlageinheit
24: Erstes Anschlagelement
26: Endbereich der Mutter
28: Zweites Anschlagelement
30: Endbereich der Spindel
32: Körper des ersten Anschlagelements
34: Endbereich des ersten Anschlagelements
36a, 36b: Kontaktfläche des ersten Anschlagelements
38: Stirnfläche des ersten Anschlagelements
40a, 40b: Rampenabschnitt des ersten Anschlagelements
42: Körper des zweiten Anschlagelements
43: Endbereich des zweiten Anschlagelements
44a, 44b: Kontaktfläche des zweiten Anschlagelements
46: Stirnfläche des zweiten Anschlagelements
48a, 48b: Rampenabschnitt des zweiten Anschlagelements
50: Gelöste Stellung der Anschlageinheit
52: Anschlagstellung der Anschlageinheit
x: Axiale Erstreckung der Kontaktflächen
M: Axiale Achse der Spindel

Claims

Linearantrieb (12) für eine Aktorik (10), insbesondere zum Betätigen einer Bremsvorrichtung für eine Hohlradbremse einer Riemenscheibenanordnung, mit: einer drehbar um ihre axiale Achse (M) gelagerten Spindel (18), einer mit der Spindel (18) mittels Verschraubung in Eingriff stehenden Mutter (20), die drehfest um die Spindel (18) angeordnet und entlang der axialen Achse (M) der Spindel (18) bewegbar ist, und einer Anschlageinheit (22) zum Referenzieren einer Absolutposition der Mutter (20) bezüglich der Spindel (18), wobei die Anschlageinheit (22) ein erstes Anschlagelement (24), das mit einem Endbereich (26) der Mutter (20) drehfest und lagefest verbunden ist und zumindest eine in Umfangsrichtung der Spindel (18) weisende Kontaktfläche (36a, 36b) aufweist, und ein zweites Anschlagelement (28) aufweist, das mit einem benachbart zu dem Endbereich (26) der Mutter (20) angeordneten Endbereich (30) der Spindel (18) drehfest und lagefest verbunden ist und zumindest eine in Umfangsrichtung der Spindel (18) weisende Kontaktfläche (44a, 44b) aufweist, wobei die Kontaktflächen (36a, 36b, 44a, 44b) des ersten Anschlagelements (24) und des zweiten Anschlagelements (28) in einer Anschlagstellung (52) der Anschlageinheit (22) lösbar miteinander in Eingriff stehen.
Linearantrieb (12) nach Anspruch 1, wobei das erste Anschlagelement (24) und das zweite Anschlagelement (28) jeweils mehrere in Umfangsrichtung der Spindel (18) weisende Kontaktflächen (36a, 36b, 44a, 44b), insbesondere genau zwei Kontaktflächen (36a, 36b, 44a, 44b), aufweisen, die bezüglich der axialen Achse (M) der Spindel (18) in Umfangsrichtung der Spindel (18) gesehen versetzt angeordnet sind, wobei jeweils eine Kontaktfläche (36a, 36b) des ersten Anschlagelements (24) und eine Kontaktfläche (44a, 44b) des zweiten Anschlagelements (28) in der Anschlagstellung (52) der Anschlageinheit (22) lösbar miteinander in Eingriff stehen.
Linearantrieb (12) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Außengewinde der Spindel (18) eine Steigung m aufweist, wobei eine Anzahl der Kontaktflächen (36a, 36b, 44a, 44b) des ersten Anschlagelements (24) beziehungsweise des zweiten Anschlagelements (28) n ist, wobei eine Kontaktfläche (36a, 36b, 44a, 44b) des ersten Anschlagelements (24) beziehungsweise des zweiten Anschlagelements (28) eine axiale Erstreckung x aufweist, wobei für die axiale Erstreckung x gilt: x ≤ m/n
Linearantrieb (12) nach Anspruch 3, wobei die axiale Erstreckung x der Kontaktfläche (36a, 36b, 44a, 44b) des ersten Anschlagelements (24) und des zweiten Anschlagelements (28) höchstens 4 Millimeter, insbesondere zumindest 1 Millimeter und höchstens 3,5 Millimeter, vorzugsweise zumindest 1,5 Millimeter und höchstens 3 Millimeter beträgt.
Linearantrieb (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kontaktflächen (36a, 36b, 44a, 44b) des ersten Anschlagelements (24) und des zweiten Anschlagelements (28) in der Anschlagstellung (52) der Anschlageinheit (22) zueinander im Wesentlichen parallel verlaufen.
Linearantrieb (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein dem zweiten Anschlagelement (28) zugewandter Endbereich (34) des ersten Anschlagelements (24) und ein dem ersten Anschlagelement (24) zugewandter Endbereich (43) des zweiten Anschlagelements (28) jeweils in Umfangsrichtung der Spindel (18) gesehen rampenförmig mit einer Steigung ausgebildet sind, die etwa einer Steigung eines Außengewindes der Spindel (18) entspricht.
Linearantrieb (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Anschlagelement (24) und das zweite Anschlagelements (28) ringförmig ausgebildet sind und die Spindel (18) umgeben.
Linearantrieb (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Endbereich (26) der Mutter (20) und das erste Anschlagelement (24) einstückig ausgebildet sind und/oder der Endbereich (30) der Spindel (18) und das zweite Anschlagelement (28) einstückig ausgebildet sind.
Aktorik (10) zum Betätigen einer Bremsvorrichtung für eine Hohlradbremse einer Riemenscheibenanordnung eines Antriebsstrangs, mit: – einem Linearantrieb (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und – einem Motor zum Antreiben des Linearantriebs (12), wobei eine Spindel (18) des Linearantriebs (12) derart mit einem Rotor des Motors verbunden ist, dass mittels einer Rotation des Rotors eine Rotation der Spindel (18) erzeugbar ist.
Riemenscheibenanordnung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Hohlradbremse, insbesondere einer Scheibenbremse, einer Bremsvorrichtung für die Hohlradbremse und einer Aktorik (10) zum Betätigen der Bremsvorrichtung nach Anspruch 9.