DE102015215665A1 - Transmission, especially in the chassis area - Google Patents

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Daniel Faber
Benjamin Wübbolt-Gorbatenko
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Abstract

Getriebe (3), insbesondere im Fahrwerksbereich, mit einem Antriebsteil (1) und einem Spindeltrieb (4), wobei der Spindeltrieb (4) eine Spindel (5) und eine Mutter (6) aufweist, die eine gemeinsame Achse (7) haben, und wobei das Antriebsteil (1) eine Rotationsachse (8) aufweist, wobei die Rotationsachse (8) orthogonal zur Spindelachse (7) verläuft und das Antriebsteil (1) auf der Stirnseite zum Spindeltrieb (4) hin eine Spiralkontur (2, 16) aufweist, in die mindestens ein Drehübertragungselement (10) des Spindeltriebs (4) eingreift.Transmission (3), in particular in the chassis area, with a drive part (1) and a spindle drive (4), wherein the spindle drive (4) has a spindle (5) and a nut (6), which have a common axis (7), and wherein the drive part (1) has a rotation axis (8), the rotation axis (8) being orthogonal to the spindle axis (7) and the drive part (1) has a spiral contour (2, 16) on the end face towards the spindle drive (4) , in which at least one rotational transmission element (10) of the spindle drive (4) engages.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere im Fahrwerksbereich, mit einem Antriebsteil und einem Spindeltrieb, wobei der Spindeltrieb eine Spindel und eine Mutter aufweist, die eine gemeinsame Achse, nämlich Spindelachse, haben, und wobei das Antriebsteil eine Rotationsachse aufweist.The invention relates to a transmission, in particular in the chassis area, with a drive part and a spindle drive, wherein the spindle drive has a spindle and a nut having a common axis, namely spindle axis, and wherein the drive part has an axis of rotation.

Es sind vielzählige Dokumente über Aktuatoren oder Getriebe im Fahrwerksbereich bekannt, die sich mit der Positionssicherung befassen. Beispielsweise ist in der DE 10 2008 024 910 A1 ein Aktuator mit einem Motor und einem Abtriebsteil zum Anschluss an ein Stellelement sowie einer Lastmomentsperre zum Blockieren des Abtriebsteils zur Vermeidung unerwünschter Stellbewegungen offenbart, wobei die Lastmomentsperre durch eine Schlingfeder gebildet ist.There are numerous documents known about actuators or transmissions in the chassis area, which deal with the position assurance. For example, in the DE 10 2008 024 910 A1 discloses an actuator with a motor and a driven part for connection to an actuating element and a load torque lock for blocking the driven part to avoid unwanted actuating movements, wherein the load torque lock is formed by a wrap spring.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Getriebe derart weiterzuentwickeln, dass eine stufenlose Verstellung erreicht wird und zugleich unerwünschte Stellbewegungen vermieden werden.Object of the present invention is to develop a transmission such that a continuous adjustment is achieved and at the same unwanted adjusting movements are avoided.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird das im Anspruch 1 angegebene Getriebe vorgeschlagen. Optionale vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich ganz oder teilweise aus den abhängigen Ansprüchen.To achieve the object of the invention specified in claim 1 transmission is proposed. Optional advantageous embodiments of the invention arise wholly or partly from the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Getriebe mit einem Antriebsteil, das eine Rotationsachse aufweist, und einem Spindeltrieb, der eine Spindelachse aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Rotationsachse orthogonal zur Spindelachse oder zu einer zur Spindelachse parallel verlaufenden Achse verläuft und das Antriebsteil auf der Stirnseite zum Spindeltrieb hin eine Spiralkontur, insbesondere eine Spiralnut, aufweist, in die mindestens ein Drehübertragungselement des Spindeltriebs eingreift. Die Mutter des Spindeltriebs weist somit eine Vielzahl an Drehübertragungselementen auf, die entweder in der Mutter integriert oder mit der Mutter drehfest verbunden sind. Die Drehübertragungselemente erstrecken sich vom Außenumfang der Mutter in radialer Richtung. Die, ausgehend von der Achse der Mutter, radial verlaufenden Achsen der jeweiligen Drehübertragungselemente verlaufen somit orthogonal zur Spindelachse. The transmission according to the invention with a drive part which has an axis of rotation and a spindle drive which has a spindle axis is characterized in that the axis of rotation is orthogonal to the spindle axis or to an axis parallel to the spindle axis and the drive part on the front side to the spindle drive a spiral contour, in particular a spiral groove, in which engages at least one rotation transmission element of the spindle drive. The mother of the spindle drive thus has a plurality of rotation transmission elements, which are either integrated in the mother or rotatably connected to the mother. The rotation transmission elements extend from the outer circumference of the nut in the radial direction. The, starting from the axis of the nut, radially extending axes of the respective rotation transmission elements thus extend orthogonal to the spindle axis.

Vorzugsweise ist die Spiralkontur des Antriebsteils als archimedische Spirale ausgebildet. Diese Spiralenform zeichnet sich durch einen konstanten Windungsabstand a über den gesamten Definitionsbereich aus. Sie entsteht, wenn bei einer Drehbewegung der Radius r proportional zum Drehwinkel φ wächst. Demnach gilt folgende Formel für die archimedische Spirale: r = a·φ. Die Spiralkontur kann beispielsweise mittels eines spiralförmig verlaufenden Steges entstehen. Aufgrund der Spiralkontur entsteht somit eine Spiralnut, die von dem spiralförmigen Steg begrenzt ist.Preferably, the spiral contour of the drive part is designed as Archimedean spiral. This spiral shape is characterized by a constant winding distance a over the entire definition range. It arises when, during a rotational movement, the radius r increases in proportion to the angle of rotation φ. Accordingly, the following formula applies to the Archimedean spiral: r = a · φ. The spiral contour can arise, for example, by means of a spirally extending web. Due to the spiral contour thus creates a spiral groove, which is bounded by the spiral web.

Die Drehübertragungselemente weisen eine Kontur auf, die in die Spiralkontur eingreift, so dass eine Kopplung zwischen Antriebsteil und Spindeltrieb entsteht. Hierfür gibt es mehrere Ausführungsmöglichkeiten der Drehübertragungselemente. Beispielsweise können die Drehübertragungselemente eine Zahnkontur eines Zahnrades aufweisen. Das bedeutet, dass die Mutter des Spindeltriebs eine Zahnradkontur auf ihrem Außenumfang aufweist. Bei einer weiteren Ausführung könnten die Drehübertragungselemente als Abtriebsstifte ausgebildet sein. Die Abtriebsstifte weisen beispielsweise eine zylindrische oder kegelstumpf Form auf, deren Enden direkt in der Spiralkontur eingreifen. Eine weitere Ausführung stellen die Abtriebsstifte dar, an deren Enden jeweils ein Abrollelement befestigt ist. Die Abrollelemente können beispielsweise eine zylindrische Form, eine Kugelform oder eine Kegelform aufweisen. Es ist vor allem vorteilhaft, wenn die Drehübertragungselemente, die Abtriebsstifte und/oder die Abrollelemente im Querschnitt eine runde Kontur aufweisen. The rotation transmission elements have a contour which engages in the spiral contour, so that a coupling between the drive part and spindle drive is formed. There are several possible embodiments of the rotation transmission elements for this purpose. For example, the rotation transmission elements may have a tooth contour of a toothed wheel. This means that the nut of the spindle drive has a gear contour on its outer circumference. In a further embodiment, the rotation transmission elements could be designed as output pins. The output pins have, for example, a cylindrical or frustoconical shape whose ends engage directly in the spiral contour. Another embodiment is the output pins, at the ends of each a rolling element is attached. The rolling elements may for example have a cylindrical shape, a spherical shape or a conical shape. It is especially advantageous if the rotation transmission elements, the output pins and / or the rolling elements have a round contour in cross-section.

Aufgrund der archimedischen Spirale bildet sich ein sehr kleiner Anlagewinkel zwischen Antriebsteil und Drehübertragungselement mit oder ohne Abrollelement, wodurch eine Selbsthemmung erreicht wird. Der Anlagewinkel ist demnach kleiner als der Arkustangens der Haftreibungszahl. Somit wird eine unerwünschte Stellbewegung vermieden und stattdessen die Positionssicherung gewährleistet.Due to the Archimedean spiral, a very small contact angle between drive part and rotary transmission element with or without rolling element forms, whereby a self-locking is achieved. The contact angle is therefore smaller than the arctangent of the static friction coefficient. Thus, an undesirable positioning movement is avoided and ensures the position assurance instead.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Abrollelemente auf den Abtriebsstiften wälzgelagert oder gleitgelagert sind. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Getriebes optimiert, wodurch ein Getriebe mit einer hohen Übersetzung und einem verbesserten Wirkungsgrad erreicht wird. Als Wälzlager kann hierfür beispielsweise ein Nadellager verwendet werden. Furthermore, it is advantageous if the rolling elements are roller-mounted or slide-mounted on the output pins. As a result, the efficiency of the transmission is optimized, whereby a transmission with a high gear ratio and improved efficiency is achieved. As a rolling bearing, for example, a needle bearing can be used for this purpose.

Das beschriebene Getriebe ist besonders für mechanische Niveauregulierungssysteme, Spur- und Stutzversteller und Hinterachslenkung für Kraftfahrzeuge geeignet. Weitere Anwendungen im Zusammenhang mit Spindeltrieben, insbesondere mit Kugelgewindetrieben, sind möglich. The described transmission is particularly suitable for mechanical leveling systems, track and Stutzversteller and rear axle steering for motor vehicles. Further applications in connection with spindle drives, in particular with ball screws, are possible.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:Further details, features, combinations of features and effects on the basis of the invention will become apparent from the following description of a preferred, exemplary embodiment of the invention and from the drawings. These show in:

1 eine Ausführungsform eines Antriebsteils eines erfindungsgemäßen Getriebes, 1 an embodiment of a drive part of a transmission according to the invention,

2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes in Schnittansicht, 2 an embodiment of the transmission according to the invention in sectional view,

3 das Ende eines Abtriebsstifts aus 2 mit einem befestigten Abrollelement. 3 the end of an output pin 2 with a fastened rolling element.

In der 1 ist eine Ausführungsform eines Antriebsteils 1 eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellt. Das Antriebsteil 1 ist als Scheibe ausgebildet und weist auf einer Stirnseite eine Spiralnut 2 auf, die von einem spiralförmig verlaufenden Steg 16 begrenzt ist. Der Steg 16 und somit auch die Spiralnut 2 ist als archimedische Spirale ausgebildet ist. In the 1 is an embodiment of a drive part 1 a transmission according to the invention shown. The drive part 1 is formed as a disc and has on a front side a spiral groove 2 on top of a spiraling jetty 16 is limited. The jetty 16 and thus also the spiral groove 2 is designed as an Archimedean spiral.

In der 2 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe 3 schematisch in Schnittansicht dargestellt. Das Getriebe 3 umfasst das Antriebsteil 1 aus 1 sowie einen Spindeltrieb 4. Der Spindeltrieb 4 weist eine Spindel 5 sowie eine Mutter 6 auf. Die Spindel 5 und die Mutter 6 liegen auf einer gemeinsamen Achse 7, die hier im Folgenden als Spindelachse 7 bezeichnet wird und den axialen Verfahrweg der Spindel 5 darstellt. Das Antriebsteil 1 weist eine Rotationsachse 8 auf, die orthogonal zu einer zur Spindelachse 7 parallel verlaufenden Achse verläuft.In the 2 is an inventive transmission 3 schematically shown in sectional view. The gear 3 includes the drive part 1 out 1 and a spindle drive 4 , The spindle drive 4 has a spindle 5 as well as a mother 6 on. The spindle 5 and the mother 6 lie on a common axis 7 hereafter referred to as the spindle axis 7 is referred to and the axial travel of the spindle 5 represents. The drive part 1 has an axis of rotation 8th which is orthogonal to one to the spindle axis 7 parallel axis runs.

Am Außenumfang 9 der Mutter 6 ist eine Vielzahl an Drehübertragungselementen 10 angeordnet. Die Drehübertragungselemente 10 sind als zylindrische Abtriebsstifte 11 ausgebildet, die sich in radialer Richtung des Spindeltriebs 4 erstrecken und an deren Enden 12 Abrollelemente 13 angeordnet sind. Ein Ende eines Abtriebsstiftes ist in der 3 vergrößert dargestellt. Die Abrollelemente 13 sind als Kugeln ausgebildet, die jeweils eine Bohrung 14 aufweisen, in denen sich die Enden 12 der Abtriebsstifte 11 befinden. Die Abrollelemente 13 sind mittels Wälzlager 15 auf den Abtriebsstiften 11 gelagert. At the outer circumference 9 mother 6 is a variety of rotation transmission elements 10 arranged. The rotation transmission elements 10 are as cylindrical output pins 11 formed, extending in the radial direction of the spindle drive 4 extend and at the ends 12 rolling members 13 are arranged. One end of an output pin is in the 3 shown enlarged. The rolling elements 13 are formed as balls, each having a bore 14 have, in which the ends 12 the output pins 11 are located. The rolling elements 13 are by rolling bearings 15 on the output pins 11 stored.

Das Antriebsteil 1 wird gemäß 2 beispielsweise über einen Aktuator, hier nicht dargestellt, angetrieben. Durch die Drehbewegung des Antriebsteils 1 und dessen Spiralnut 2 wird das in die Spiralnut 2 eingreifende Drehübertragungselement 10 rotativ bewegt, wodurch die Mutter 6 des Spindeltriebs 4 ebenfalls rotativ verstellt wird. Die Drehübertragungselemente 10 greifen nacheinander in die Spiralnut 2 des Antriebsteils 1 ein, so dass eine stufenlose Verstellung erzeugt wird. Aufgrund des sehr kleinen Anlagewinkels der Drehübertragungselemente 10 und der Spiralnut 2 bietet diese Ausführungsform auch eine Selbsthemmung, wodurch ein unerwünschtes Verstellen vermieden und somit eine Positionssicherung erreicht wird.The drive part 1 is according to 2 for example, via an actuator, not shown, driven. By the rotational movement of the drive part 1 and its spiral groove 2 this will be in the spiral groove 2 engaging rotary transmission element 10 rotatively moved, causing the mother 6 of the spindle drive 4 also rotatably adjusted. The rotation transmission elements 10 grab one after the other into the spiral groove 2 of the drive part 1 a, so that a stepless adjustment is generated. Due to the very small angle of the rotation transmission elements 10 and the spiral groove 2 This embodiment also provides self-locking, which avoids undesired adjustment and thus ensures position assurance.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Antriebsteil driving part
22
Spiralnut spiral
33
Getriebe transmission
44
Spindeltrieb spindle drive
55
Spindel spindle
66
Mutter mother
77
Spindelachse/Achse des Spindeltriebs Spindle axis / axis of the spindle drive
88th
Rotationsachse des Antriebsteils Rotation axis of the drive part
99
Außenumfang der Mutter Outer circumference of the nut
1010
Drehübertragungselement Rotary transmission element
1111
Abtriebsstift output pin
1212
Ende eines Abtriebsstifts End of an output pin
1313
Abrollelement rolling element
1414
Bohrung drilling
1515
Wälzlager roller bearing
1616
Steg web

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008024910 A1 [0002] DE 102008024910 A1 [0002]

Claims (4)

Getriebe (3), insbesondere im Fahrwerksbereich, mit einem Antriebsteil (1) und einem Spindeltrieb (4), wobei der Spindeltrieb (4) eine Spindel (5) und eine Mutter (6) aufweist, die eine gemeinsame Achse (7) haben, und wobei das Antriebsteil (1) eine Rotationsachse (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (8) orthogonal zur Spindelachse (7) verläuft und das Antriebsteil (1) auf der Stirnseite zum Spindeltrieb (4) hin eine Spiralkontur (2, 16) aufweist, in die mindestens ein Drehübertragungselement (10) des Spindeltriebs (4) eingreift.Transmission ( 3 ), in particular in the chassis area, with a drive part ( 1 ) and a spindle drive ( 4 ), whereby the spindle drive ( 4 ) a spindle ( 5 ) and a mother ( 6 ) having a common axis ( 7 ), and wherein the drive part ( 1 ) a rotation axis ( 8th ), characterized in that the axis of rotation ( 8th ) orthogonal to the spindle axis ( 7 ) and the drive part ( 1 ) on the front side to the spindle drive ( 4 ) a spiral contour ( 2 . 16 ) into which at least one rotation transmission element ( 10 ) of the spindle drive ( 4 ) intervenes. Getriebe (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralkontur (2, 16) als archimedische Spirale ausgebildet ist.Transmission ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the spiral contour ( 2 . 16 ) is designed as an Archimedean spiral. Getriebe (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehübertragungselemente (10) als Abtriebsstifte (11) ausgebildet sind, an deren Enden (12) jeweils ein Abrollelement (13) befestigt ist.Transmission ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotation transmission elements ( 10 ) as output pins ( 11 ) are formed at the ends ( 12 ) each have a rolling element ( 13 ) is attached. Getriebe (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrollelemente (13) auf den Abtriebsstiften (11) wälzgelagert sind.Transmission ( 3 ) according to claim 3, characterized in that the rolling elements ( 13 ) on the output pins ( 11 ) are roller-mounted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786298C1 (en) * 2021-10-07 2022-12-19 Владимир Хасанович Джанаев Ball-helix transmission

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008024910A1 (en) 2008-05-23 2009-11-26 Schaeffler Kg Actuator with a load torque lock

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