DE19736734C2

DE19736734C2 - Lineares Stellglied und bevorzugte Anwendung

Info

Publication number: DE19736734C2
Application number: DE19736734A
Authority: DE
Inventors: Gerd Hoermansdoerfer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-24
Filing date: 1997-08-23
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2017-08-24
Also published as: DE19736734A1

Description

Die Erfindung betrifft ein lineares Stellglied für die Umsetzung einer schnellen Drehbe wegung mit niedrigem Moment in eine langsame Linearbewegung mit hoher Kraft.

Derartige Stellglieder sind im allgemeinen Maschinenbau in den verschiedensten Aus führungsformen bekannt, z. B. als Kugelumlaufspindel, Rollengewindetrieb oder Plane ten-Wälz-Gewindetrieb.

Jede der bekannten Ausführungsformen hat ihre spezifischen Vor- bzw. Nachteils, so daß die für die jeweilige Anwendung zu treffende Auswahl in der Regel auf dem günstigsten Kompromiß beruht. Es sind bestimmte Einsatzfälle bekannt, bei denen mit den bekannten Mechanismen befriedigende konstruktive Lösungen nicht erzielbar sind.

So wird zur Zeit unter dem aus dem englischen übernommenen Begriff "Brake by wire" ein elektrisches Bremssystem für Kraftfahrzeuge entwickelt, welches die bisherige Hy draulik überflüssig macht. Sie soll nämlich durch elektromotorische Antriebe an den Bremssätteln ersetzt werden. Ein Sensor mißt, wie stark der Fahrer auf das Bremspedal tritt und meldet sein Meßergebnis an den Mikroprozessor der Systemsteuerung, welche den Befehl aus der Schuhsole des Fahrers an die Motoren an den Bremssätteln weiter gibt. Das alles funktioniert schneller und genauer als im hydraulischen System. Dabei kann die elektronische Steuerung solche Funktionen wie Antiblockiersystem (ABS) oder Antischlupfregelung (ASR) gleich mit übernehmen und so den Komplex Bremse im Auto erheblich vereinfachen.

Aus der PCT-Anmeldung WO 89/03490 ist ein elektrisch betriebenes Bremssystem be kannt, wobei ein Elektromotor über ein Planetengetriebe mit zwei Hohlrädern und einen integrierten Kugelgewindetrieb auf eine Druckplatte wirkt, womit eine Bremskraft auf die Bremsbacken einer Schwimmsattel-Scheibenbremse ausübbar ist. Die vorgeschlagene Bauform bedingt eine große Anzahl von Einzelteilen mit teilweise engen Toleranzen bzw. hohen Qualitätsansprüchen. Daraus resultieren hohe Fertigungskosten und hohes Ge wicht. Außerdem erfordert das Konzept eine Sicherung der Kugelumlaufmutter gegen Verdrehung, z. B. mittels eines in einer Nut verschiebbaren Zapfens oder Bolzens.

Mit der Offenlegungsschrift DE 195 11 287 A1 werden verschiedene Bauformen eines elektrischen Scheibenbremsystems vorgeschlagen, wobei der elektrische Antriebsmotor zwecks Einsparung von Baulänge das Untersetzungsgetriebe jeweils radial umgreift. Da bei bestehen die vorgeschlagenen Untersetzungs- bzw. Umsetzungsgetriebe aus im Prin zip bekannten Rollengewindetrieben z. B. mit Rollenrückführung oder zusätzlicher Stirn radverzahnung der Planetenrollen. Gewöhnliche Rollengewindetriebe lassen jedoch keine beliebig kleinen Untersetzungen zu. Außerdem werden bei sehr kleinen Spindel steigungen die Tragzahlen sehr klein, sodaß sie für die vorgeschlagene Anwendung nicht mehr ausreichen. Ein einstufiger Rollengewindetrieb würde daher sowohl einen stärkeren Antriebsmotor als auch ein größer dimensioniertes Getriebe erforderlich ma chen. In der Offenlegungsschrift wird zur Überwindung dieses Problems die Integration einer zusätzlichen Planetenstufe vorgeschlagen. Damit ist jedoch eine Erhöhung der Her stellkosten und eine Reduzierung des Gesamtwirkungsgrades verbunden. Ohnehin ist der Bauaufwand der gezeigten Ausführungen recht hoch, wobei hier insbesondere die Kosten für den Rollengewindetrieb bei verzahnten Planetenrollen sowie für das die Druckkräfte aufnehmende Wälzlager zu Buche schlagen dürften. Auch bei dem Konzept gemäß der genannten Schrift ist eine Verdrehsicherung des auf den Bremsklotz wirken den Getriebeelements erforderlich, z. B. mittels eines in eine Bohrung des Bremsklotzes eingreifenden Bolzens.

Prototypen derartiger Bremssysteme haben leider gezeigt, daß das elektrische Antriebs system in Gestalt eines Kollektivs aus Antriebsmotor und Getriebe die gestellte Aufgabe nicht ohne weiteres erfüllen konnte. Insbesondere der zum einen Teil mit der hohen Untersetzung und zum anderen Teil mit dem Arbeitsprinzip zusammenhängende nied rige Wirkungsgrad des Getriebes erforderte Elektromotoren hoher Leistung, um den benötigten Anpreßdruck der Bremsbacken mit extrem kurzen Ansprechzeiten an den Bremsscheiben zu erreichen. Für die Ansteuerung derart starker Motoren wäre eine Auf rüstung der heute üblichen Bordnetzspannung von 12 auf 60 Volt unumgänglich, da die sonst außerordentlich hohen Ströme auch bei sehr großen Kabelquerschnitten zu ent sprechenden elektrischen Verlustleistungen im Bordnetz führen würden. Außerdem wären große Elektromotoren gleichzeitig auch schwerer, wodurch sich die ungefederten Massen des Rades in nachteiliger Weise erhöhen würden. Es ist ferner noch zu berück sichtigen, daß im Radhaus bzw. im Bereich der Aufhängung nur wenig Einbauraum zur Verfügung steht, sodaß voluminöse Aggregate ohnehin nicht unterzubringen wären. Daneben sind solche elektrischen Bremssysteme wegen der noch zu hohen Kosten gegenüber den bisherigen hydraulischen Bauformen nicht konkurrenzfähig.

Es bestand daher insbesondere für die oben genannte Anwendung die Aufgabe zur Schaffung eines linearen Stellgliedes hoher Kraft bei kleinen Hüben, welches in der Lage sein sollte, die zugeführte elektrische Energie möglichst verlustfrei in mechanische Lei stung umzuwandeln. Die Aufgabe insgesamt erhielt ihren hohen Schwierigkeitsgrad durch das folgende Anforderungsprofil:

- hoher Wirkungsgrad
- kleinste Arbeitshübe bei sehr hohem Kraftbedarf
- ausreichend großer Arbeitsbereich zur Kompensation des Verschleißes an Bremsschei be und -belägen
- kleines Bauvolumen und niedriges Gewicht
- Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Temperaturwechsel
- Resistenz gegen Verschmutzung und Nässe
- absolute Zuverlässigkeit
- Vibrationsfestigkeit
- Servicefreundlichkeit bei Servicearmut
- niedrige Produktionskosten

Die oben geschilderte Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen speziellen Wälz trieb gelöst, welcher aufgrund seines geschickten Konzeptes die genannten Anforde rungen nahezu kompromißos zu erfüllen in der Lage ist. Der erfindungsgemäße Wälz trieb basiert auf der Idee, zur Erzeugung einer translatorischen Bewegung zwischen zwei mit ihrem Gewinde aufeinander abrollenden Körpern das Verhältnis zwischen den Wälzkreisen ungleich dem der Gangzahl zu gestalten. Die Untersetzung der Rotations in eine Translationsbewegung wird dann unendlich groß, wenn die beiden genannten Verhältnisse gleich sind. In diesem Falle ist der axiale Vorschub gleich Null. Bei sehr kleinen Ungleichheiten ergeben sich entsprechend kleine Vorschübe hoher Kraft. Mit der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, die erheblichen Axialkräfte vom Wälztrieb direkt auf das Gestell so zu übertragen, daß die übrigen Komponenten frei von Axialkräften bleiben und der Antrieb (z. B. in Gestalt eines Elektromotors) ortsfest am Gestell montier bar ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll die Funktionsweise direkt anhand der in den drei Zeichnungsfiguren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den Fig. 1 bis 3 wird in einer teilweise geschnitten bzw. abgebrochen gezeichneten Darstellung jeweils ein erfindungsgemäßes Ensemble vorgestellt, welches zur Integration in die Scheibenbremsanlage eines Kraftfahrzeuges vorgesehen ist. Da die Beispiele im wesentlichen der Verdeutlichung des Funktionsprinzips dienen sollen, wurden kleinere Einzelheiten (z. B. Sicherungsringe, zusätzliche Abdichtungen, Kabelanschlüsse, Stecker und dergleichen) aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit weggelassen. Aus den selben Gründen wurde ein leicht vergrößernder Zeichnungsmaßstab gewählt.

Das Ausführungsbeispiel des Stellgliedes gemäß Fig. 1 besitzt ein Gehäuse 1 mit einem flanschartigen Ansatz 2 zur Verbindung mit dem Bremssattel einer Scheibenbremse. Der innere Bereich des Gehäuses 1 gliedert sich in zwei Bereiche auf, von denen der erste, hier links angeordnete, den Wälztrieb beherbergt, während der zweite, hier rechts liegende, der Aufnahme eines elektrischen Antriebsmotors dient. In das Gehäuse 1 sind umlaufende Nuten eingestochen, um Kühlrippen 18 zur besseren Wärmeabfuhr zu schaffen.

Im Gehäuse ist linksseitig ein axial beweglicher Kolben 3 untergebracht, welcher mit seiner Stirnfläche entweder direkt oder über eine Querkraftentkopplung (z. B. Rolle) auf den Belagträger der Bremsbacke wirken kann. Der Kolben ist im gezeigten Beispiel mit einem radialen Abstand zum Gehäuse angeordnet. Beide Teile sind gegeneinander mit einer Dichtung 19 abgedichtet, um das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit zu un terbinden. Auf der Innenseite des Kolbens ist ein Hohlrad mit einem in diesem Falle dreigängigen Innengewinde 10 gebildet. In diesem Hohlrad wälzen sich mehrere (z. B. drei) spezielle Planetenrollen mit ihrem eingängigen Gewinde ab, von denen nur die Planetenrolle 8 eingezeichnet ist, um nicht die Ansicht auf die inneren Einzelheiten des Wälztriebs zu versperren. Die Planetenrolle 8 ist mittels eines Bolzens 9 in einem Käfig 4 gelagert. In diese Lagerung sind zwecks weiterer Reduzierung der Lagerreibung Wälzkörper, z. B. Nadelrollen, integrierbar. Der Käfig geht nach rechts hin in eine Welle 5 über, deren Zapfen 6 mit einem Wälzlager 7 im Gehäuse 1 gelagert ist. Die im Käfig 4 abgestützen speziellen Planetenrollen 8 sind in axialer Richtung untergliedert, wobei der linke Bereich mit dem Gewinde und der rechte mit umlaufenden Rippen bzw. Nuten versehen ist. Diese ohne Steigung umlaufenden Rippen bzw. Nuten rollen in einer Nuten-/Rippenprofilierung 11 des Gehäuses 1 ab. In der Zeichnung wurden für das Beispiel die Seitenwinkel der jeweiligen Zähne des Gewindes bzw. des Rollentriebs auf ungefähr 45° festgelegt, ein Wert, der z. B. bei Rollengewindespindeln üblich ist. Für die generelle Funktion der erfindungsgemäßen Einheit ist allerdings der Seitenwinkel von untergeord neter Bedeutung. Es scheint jedoch vorteilhaft zu sein, den aufeinander abwälzenden Flanken eine ballige Kontur zu verleihen, um unter Last etwa ellipsenähnliche Pressungs flächen der Wälzpartner zu realisieren. Der im rechten Gehäusebereich des Ausfüh rungsbeispiels angeordnete elektromotorische Antrieb soll weiter unten gemeinsam für die drei gezeigten Ausführungsbeispiele beschrieben werden.

In der Zeichnungsfigur 2 wird eine Abwandlung des in Fig. 1 vorgestellten Ausführungs beispiels gezeigt. In das Gehäuse 20 mit Flansch 21 ist eine zylindrische Passung 37 eingearbeitet, welche die Lauffläche für den Kolben 22 bildet. Wie zuvor ist der Kolben gegen das Gehäuse mit einer Dichtung 36 abgedichtet. Auch sind im Bereich des elek trischen Motors außenliegende Kühlrippen 35 vorhanden. Die Planetenrollen 25 sind im Käfig 23 mit Bolzen 26 gelagert. Der Käfig geht nach rechts in einen Wellen stummel 24 über, welcher der Ankopplung des elektrischen Motors dient. Der Kolben 22 ist gleichzeitig ein Hohlrad mit dreigängigem Innengewinde 27, während im Gehäuse 20 eine Nuten-/Rippenprofilierung 28 eingearbeitet ist. Die rechtsseitig auf den Planetenrol len 25 liegende Nuten-/Rippenprofilierung 28 rollt spielfrei in der jenigen des Gehäuses ab, sodaß eine nach allen Seiten stabile Lagerung entsteht, welche im Prinzip eine zu sätzliche Lagerung der Käfigwelle 24 entbehrlich macht.

Eine weitere Abwandlung der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ist in Fig. 3 dar gestellt. Dabei stimmen Gehäuse 38 mit Kühlrippen 58 und Flansch 39, Kolben 40 mit Abdichtung 59, Passung 41, Planetenrolle 44 mit Bolzen 45, dreigängiges Gewinde 46 und Nuten-/Rippenprofilierung 47 mit den jeweils entsprechenden Bauteilen der Fig. 1 über ein. Der Käfig ist hier jedoch nicht einstückig ausgefürt, sondern besteht aus Käfigschei ben 42 und 43. Im Prinzip sind diese Käfigscheiben noch durch Stege z. B. mittels Ver schraubung oder Vernietung verbindbar, oder auch einstückig herstellbar. Jedoch muß im Zentrum des so gebildeten Käfigs genügend Freiraum für ein dort vorgesehenes Sonnenrad verbleiben. In dem gezeigten Beispiel wird das Sonnenrad aus einem mit der Nuten-/Rippenprofilierung 47 der Planetenrolle korrespondierendem Doppelrillenrad 51 gebildet, welches Teil eines Trieblings 48 ist. Dieser geht in einen Wellenzapfen 49 über, der seinerseits mittels eines Wälzlagers 50 im Gehäuse 38 gelagert ist.

Zur grundsätzlichen Funktionsweise des Getriebesystems sollen im folgenden noch nä here Erläuterungen gegeben werden. Rotiert der Käfig 4, 23 rechtsdrehend, so werden die speziellen Planetenrollen 8, 25 mitgenommen und aufgrund des Reib schlusses zwischen ihren rechtsseitig liegenden Rippen-/Nutenpaaren und der ent sprechenden Innenprofilierung 11, 28 des Gehäuses 1, 20 mit ihrem eigenen Wälz kreis auf demjenigen der Innenprofilierung 11, 28 unter eigener Linksrotation abgerollt. Die axiale Lage der Planetenrollen bleibt dabei unverändert. Gleichzeitig wälzt sich das linksseitig liegende (eingängige) Gewinde der Planetenrollen reibschlüssig auf dem Innengewinde 10, 27 des Kolbens 3, 22 ab. Wenn die Wälzkreise der beiden beteiligten Wälzgruppen gleich groß gewählt werden, entsteht zwischen dem Gehäuse 1, 20 und dem Kolben 3, 22 keine Winkelverschiebung. Der Kolben wird daher keine Dreh bewegung ausführen, auch nicht, wenn ein rotativer Anschlag z. B. in Form einer Nuten führung oder dergleichen fehlt. Die beschriebene Funktion wird sinngemäß auch dann erzielt, wenn die speziellen Planetenrollen direkt angetrieben werden, z. B. wie in Fig. 3 dargestellt.

Das Gangzahlverhältnis zwischen dem Gewinde der Plantenrollen 8, 25, 44 und dem Innengewinde 10, 27, 46 des Kolbens muß logischerweise immer eine ganze Zahl sein und wird näherungsweise an das Durchmesserverhältnis angepaßt, vor allem wenn sehr kleine resultierende Gesamtsteigungen gefordert sind. Da die kleinste Gangzahl für die einzelne Planetenrolle eins beträgt, kann z. B. die Gangzahl für das Innengewinde 10, 27, 46 auf drei festgelegt werden, wenn der Wälzkreisdurchmesser der Planetenrolle un gefähr ein Drittel des Wälzkreisdurchmessers beträgt. Dieses Verhältnis wurde auch für die gezeigten Ausführungsbeispiele gewählt. Im Käfig sind dann z. B. ohne weiteres drei oder mehr Planetenrollen einbaubar. Im Prinzip wird man versuchen, immer die größt mögliche Anzahl an Planetenrollen unterzubringen.

Wird nun das Durchmesserverhältnis zwischen den Wälzkreisen der Gewinde der Plane tenrollen 8, 25, 44 und dem Innengewinde 10, 27, 46 abweichend von dem ganz zahligen Gangzahlverhältnis beider Wälzpartner festgelegt, so resultiert pro Umdrehung des Käfigs eine Axialverschiebung des Kolbens gemäß folgender Beziehung:

Hierin sind:
z = Auswärtsbewegung des Kolbens in mm pro rechtsdrehender Antriebsumdrehung
G_H = Gangzahl Hohlrad
G_P = Gangzahl Planetenrolle
D_H = Wälzkreisdurchmesser Hohlrad
D_P = Wälzkreisdurchmesser Planetenrolle
s = Steigungssprung (Teilung) in mm

Anhand der Formel wird deutlich, daß z. B. bei einem Gangzahlverhältnis von 3 zu 1 und einem Verhältnis der Wälzkreisdurchmesser von ebenfalls 3 zu 1 der axiale Vor schub des Kolbens Null wird. Setzt man z. B. die aus der Zeichnung entnommenen Wälzkreisdurchmesser von 45 mm für das Hohlrad und 14,25 mm für die Planetenrolle ein, so ergibt sich aufgrund des Gangzahlverhältnisses von 3 zu 1 und des Steigungs sprungs von 6 mm ein axialer Vorschub des Kolbens von 0,3 mm pro Antriebsumdre hung. Da das Vorzeichen positiv ist, erfolgt für den Fall eines Rechtsgewindes die Axialbewegung nach außen.

Im Prinzip kann für den erfindungsgemäßen Wälztrieb sowohl ein Rechts- als auch Linksgewinde verwendet werden. Ebenso besteht die Wahlmöglichkeit, den Wälzkreis durchmesser der speziellen Planetenrolle in ihrem Verhältnis zum Hohlrad geringfügig größer oder geringfügig kleiner festzulegen, als es dem Gangzahlverhältnis entspricht. Gemäß der weiter oben gegebenen Formel ergibt sich daraus eine jeweilige Umkehr der Drehrichtung. Allerdings bietet eine im relativen Verhältnis jeweils größere spezielle Planetenrolle eine erhöhte Sicherheit gegen Schlupf, da bei einem Blockieren der spezi ellen Planetenrolle der Kolben mit der Steigungsgeschwindigkeit sehr viel schneller nach außen (z. B. gegen den Belagträger) vorgeschoben werden müßte.

Für den Antrieb des Wälztriebs wird in den drei Beispielen ein jeweils identischer elektri scher Scheibenläufermotor herangezogen. Sein Rotor besteht aus einem scheibenförmi gen Magneten 12, 29, 52 mit einer axialen mehrpoligen Magnetisierung. Er ist auf der Käfigwelle mittels eines Trägers 13, 30, 53 aus nicht magnetisierbarem Werkstoff be festigt. Der entsprechende Stator ist aus zwei Hälften aufgebaut, welche den Seitenflä chen des scheibenförmigen Magneten über einen Luftspalt entgegenstehen. Das jeweili ge magnetische Joch 14/15, 31/32, 54/55 läuft in Statorzähne aus, die in ihrer Polzahl mit denen des scheibenförmigen Magneten korrespondieren. Die magnetische Erregung der beiden Statorhälften z. B. mittels einer zweiphasigen Ansteuerung wird von Ring spulen 16/17, 33/34, 56/57 übernommen.

Generell sind für den rotativen Antrieb des Systems die unterschiedlichsten Elektromoto ren verwendbar, z. B. Gleichstrom-, Wechselstrom-, Schrittmotoren oder dergleichen, und unter bestimmten Voraussetzungen auch Drehmagnete mit begrenztem Drehwin kel. Die eigentliche Bremskraft ist dabei z. B. über eine Regelung der Stromstärke, eine Änderung der Frequenz, oder über Benutzung einer Taktung mit veränderbarem Impuls- /Pausenzeitverhältnis einstellbar. Ebenso können geschlossene Regelkreise mit entspre chenden Aufnehmern zum Einsatz gelangen.

Mit der Erfindung werden noch verschiedene Modifikationen des Systems zur Verfügung gestellt. So wird vorgeschlagen, als rotativen Antrieb einen Drehmagneten einzusetzen und diesen über einen Freilauf (z. B. einem Schlingfeder- oder Klemmkörperfreilauf) mit dem Wälztrieb zu koppeln. Der Drehwinkel des Drehmagneten ist dann für den eigentli chen Bremshub verantwortlich, während der zum Ausgleich des Verschleißes an Brems belägen und Bremsscheiben erforderliche Hub über den Freilauf automatisch kompen sierbar ist.

Als weitere Modifikation wird angeboten, die Welle des Antriebsmotors mit einem gerad- oder schrägverzahnten Zahnrad in Gestalt eines Sonnenrades auszurüsten, und dieses mit einer zusätzlichen Verzahnung der Planetenrollen kämmen zu lassen. Diese Verzahnung ist auf den Planetenrollen entweder axial verschoben anreihbar, oder in die Rollenköpfe der Planetenrollen einbringbar. Die so als Quasi-Planetengetriebe gebildete Getriebestufe bewirkt nicht nur eine zusätzliche Untersetzung, sondern reduziert auch das Massenträgheitsmoment des Gesamtsystems. Dadurch kann die Ansprechge schwindigkeit der Bremsanlage gesteigert werden. Die mit den Verzahnungen der speziellen Planetenrollen kämmende Verzahnung des Sonnenrades wird in der hier vor geschlagenen Bauform gleichzeitig zur drehwinkelmäßigen Harmonisierung der speziel len Planetenrollen herangezogen. Ohne die Quasi-Planetenstufe stellt sich eine dreh winkelmäßige Gleichgewichtslage der speziellen Planetenrollen selbsttätig ein.

Die Ausführung gemäß obigem Vorschlag ist noch zu einer vollwertigen Planetenstufe erweiterbar, wenn dem Gehäuse 1, 20, 38 ein verzahntes Hohlrad hinzugefügt wird. Das verzahnte Sonnenrad des Antriebs kämmt dann in der Verzahnung der Planeten rollen, während diese wiederum im verzahnten Hohlrad kämmen.

Zur Sicherstellung des für die Funktion unerläßlichen Reibschlusses des Systems wird ferner vorgeschlagen, mindestens eine der speziellen Plantenrollen radial verstellbar zu machen oder im Rollenbereich durch Einfügen z. B. einer Tellerfeder und eines Ringes auf der nicht Kraft übertragenden Seite axial vorzuspannen.

Das Sonnenrad kann ferner in Anlehnung an die Ausführung gemäß Fig. 3 auch als glat ter Zylinder (z. B. Hohlzylinder) gestaltet sein und auf den Zahnspitzen der Planetenrol len laufen, wobei diese dann vorzugsweise abgeplattet sind. Ein derartiger Hohlzylinder ist dann z. B. vorspannbar, indem er über die entsprechende Länge schraubenlinienartig mit großer Steigung geschlitzt wird. Wenn sich dabei die Zylinderlänge bis in den Gewindebereich der Planetenrollen erstrecken sollte, ist es ratsam, die schraubenlinien artige Schlitzung des Hohlzylinders gegenphasig zur Gangrichtung des Planetenrollen gewindes und mit abweichender Steigung auszuführen, damit ein eventueller Rasteffekt beim Überrollen ausgeschlossen ist.

Das erfindungsgemäße lineare Stellglied kann auch in extrem einfacher Ausführung z. B. für eine Handverstellung an einer Maschine oder einem Maschinenelement realisiert werden, wenn die motorische Antriebsseite durch ein einfaches Handrad ersetzt wird. Es sind dann sehr feinfühlige oder höhere Kraft erfordernde Verstellvorgänge mit Leichtig keit erzielbar.

Mit der Erfindung wird insgesamt ein lineares Stellglied zur Verfügung gestellt, welches für eine ganze Reihe von Anwendungen nutzbar und in den verschiedensten Ausführun gen herstellbar ist. Insbesondere scheint es die Anforderungen als Bestandteil einer elek trisch betriebenen Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges in optimaler Weise erfüllen zu können. Es besitzt wegen der reinen Rollreibung einen ausgesprochen hohen Wirkungs grad, besteht aus einer relativ kleinen Zahl von Bauteilen, und ist daher in einer sehr kompakten Baugröße zu verwirklichen. Dabei kann es zu recht niedrigen Kosten herge stellt werden. Damit wird unter anderem der Weg eröffnet, die Vorteile der elektrischen bzw. elektronischen Technologie im Kraftfahrzeug auch für den Bereich der Bremsanla ge nutzbar zu machen.

Claims

1. Vorrichtung für die Umwandlung einer Rotations- in eine Translationsbewegung, be stehend aus einem Wälztrieb mit mindestens einer in einem Hohlrad mit Gewinde umlaufenden Planetenrolle, dadurch gekennzeichnet, daß diese Planetenrolle (8, 25, 44) mindestens in einem ersten Abschnitt ein Außengewinde und in einem zweiten Abschnitt wenigstens eine steigungslos umlaufende Anlauffläche, bzw. eine Nuten-/Rippenprofilie rung mit mindestens einer Nut bzw. Rippe aufweist, wobei sich während des Umlaufs dieser Planetenrolle ihr Außengewinde auf dem Innengewinde (10, 27, 46) dieses ersten Hohlrades und gleichzeitig ihre steigungslos umlaufende Anlauffläche bzw. ihre Nuten- /Rippenprofilierung auf wenigstens einer steigungslos umlaufenden Anlauffläche bzw. einer Nuten-/Rippenprofilierung (11, 28, 47)eines zweiten Hohlrades abwälzt, wobei das Verhältnis zwischen dem Wälzkreisdurchmesser des Außengewindes der Planetenrolle und dem Wälzkreisdurchmesser des Innengewindes des Hohlrades ungleich dem Gang zahlverhältnis zwischen dem Außengewinde der Planetenrolle und dem Innengewinde des Hohlrades ist und daraus im Abwälzbetrieb eine axiale Relativbewegung zwischen der Planetenrolle und dem Hohlrad mit Innengewinde resultiert.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zwischen der Planetenrolle und dem Hohlrad mit Innengewinde bzw. dem Hohlrad mit steigungslos umlaufender Anlauffläche oder Nuten-/Rippenprofilierung gebildeten Wälz kreise den gleichen Durchmesser besitzen, sodaß beim Umlauf der Planetenrolle zwi schen beiden Hohlrädern keine Winkelverschiebung entsteht.

3. Vorrichtung für die Umwandlung einer Rotations- in eine Translationsbewegung, be stehend aus einem Wälztrieb mit mindestens einer um eine Gewindespindel laufenden Planetenrolle, dadurch gekennzeichnet, daß diese Planetenrolle mindestens in einem er sten Abschnitt ein Außengewinde und in einem zweiten Abschnitt wenigstens eine stei gungslos umlaufende Anlauffläche bzw. eine Nuten-/Rippenprofilierung mit mindestens einer Nut bzw. Rippe aufweist, wobei sich während des Umlaufs dieser Planetenrolle ihr Außengewinde auf dem Außengewinde der Spindel und gleichzeitig ihre steigungslos umlaufende Anlauffläche bzw. ihre Nuten-/Rippenprofilierung auf der steigungslos um laufenden Anlauffläche bzw. der Nuten-/Rippenprofilierung eines Achszapfens abwälzt, wobei das Verhältnis zwischen dem Wälzkreisdurchmesser des Außengewindes der Pla netenrolle und dem Wälzkreisdurchmesser des Außengewindes der Spindel un gleich dem Gangzahlverhältnis zwischen dem Außengewinde der Planetenrolle und dem Außengewinde der Spindel ist und daraus im Äbwälzbetrieb eine axiale Relativbe wegung zwischen der Planetenrolle und der Gewindespindel resultiert.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zwischen der Planetenrolle und der Gewindespindel bzw. dem Achszapfen mit steigungslos um laufender Anlauffläche oder Nuten-/Rippenprofilierung gebildeten Wälzkreise den glei chen Durchmesser besitzen, sodaß beim Umlauf der Planetenrolle zwischen der Gewin despindel und dem Achszapfen keine Winkelverschiebung entsteht.

5. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenrollen drehbar in einem Käfig (4, 23, 42/43) achsparallel zu diesem gelagert ist/sind.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der rotative Antrieb drehfest mit dem Käfig (4, 23, 42/43) verbunden ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenrollen zusätzlich mit einer Stirnradverzahnung versehen ist/sind und über ein mit dem rotativen Antrieb in Verbindung stehendes Sonnenrad mit korrespondierender Verzahnung ange trieben wird/werden.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenrollen über ihre Nuten-/Rippenprofilierung mittels eines Sonnenrades (51) mit einer korrespon dierenden Nuten-/Rippenprofilierung rotativ angetrieben wird/werden.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenrollen über ihren äußeren Durchmesser (z. B. über abgeplattete Rippenspitzen) mittels eines im Prinzip zylinderförmigen Sonnenrades rotativ angetrieben wird/werden, wobei dieses Sonnenrad wahlweise als Massivzylinder, als Hohlzylinder oder als Hohlzylinder mit z. B. gegenphasig zur Gewindesteigung der Planetenrollen verlaufender schraubenlinien artiger Schlitzung ausgeführt ist.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenrollen zwecks Harmonisierung ihrer rotativen Position zusätzlich mit einer Stirnradverzahnung versehen ist/sind, welche in eine zusätzliche Hohlradverzahnung des Hohlrades mit der Nuten-/Rippenprofilierung eingreift, wobei die jeweils zwischen den beiden Verzahnun gen bzw. zwischen den beiden Nuten-/Rippenprofilierungen gebildeten Wälzkreise die gleichen Durchmesser besitzen.

11. Vorrrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenrollen zusätzlich mit einer Stirnradverzahnung versehen ist/sind, welche in eine zusätzliche Hohlradverzahnung des Hohlrades mit der Nuten-/Rippenprofilierung eingreift, wobei die jeweils zwischen den beiden Verzahnungen bzw. zwischen den beiden Nuten-/Rip penprofilierungen gebildeten Wälzkreise die gleichen Durchmesser besitzen, und die Planetenrollen über ein mit den rotativen Antrieb in Verbindung stehendes Sonnenrad mit korrespondierender Verzahnung angetrieben wird/werden.

12. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad mit steigungslos umlaufender Anlauffläche bzw. Nuten-/Rippenprofilierung (11, 28, 47) mit dem Gehäuse (1, 20, 38) der Vorrichtung fest verbunden ist.

13. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Innengewinde (10, 27, 46) versehene Hohlrad Teil eines axial bewegbaren Kolbens (3, 22, 40) ist.

14. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Planetenrolle, bzw. mindestens eine von mehreren Pla netenrollen radial verstellbar ist, um Spielfreiheit zu erzielen, bzw. mittels eines entspre chenden Anpreßdrucks einen Reibschluß mit dem jeweiligen Wälzpartner sicherzustellen.

15. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Planetenrolle, bzw. mindestens eine von mehreren Pla netenrollen mittels Hilfsmitteln z. B. aus Ring und Tellerfeder, vorzugsweise auf der beim Arbeitshub mit Druckkräften nicht beanspruchten Seite, in axialer Richtung gegen die steigungslos umlaufende Anlauffläche vorgespannt ist.

16. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kraftübertragungsweg zwischen Antrieb und restlichem Wälztrieb ein Freilauf (z. B. Schlingfeder- oder Klemmkörperfreilauf) geschaltet ist.

17. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb aus einem Handrad besteht.

18. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb über einen elektrischen Motor (z. B. Asynchron-, Gleichstrom-, Reluktanz-, Schritt-, Scheibenläufermotor) erfolgt.

19. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb mittels eines Drehmagneten gebildet ist.

20. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorstehenden An sprüche als Bestandteil einer Bremsanlage in einem Fahrzeug (z. B. Kraftfahrzeug), ei nem Schienenfahrzeug oder Flugzeug.