CH715214A2

CH715214A2 - Roller screw drive with AOW (acoustic surface waves) sensor.

Info

Publication number: CH715214A2
Application number: CH00897/19A
Authority: CH
Inventors: Bernard François
Original assignee: Skf Motion Tech Ab
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2020-01-31
Also published as: CH715214B1; DE102019118008B4; FR3084124B1; DE102019118008A1; FR3084124A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rollengewindetrieb (10), der eine Schraube (12) umfasst, eine Mutter (16), die um und koaxial mit der genannten Schraube (12) angeordnet ist, mehrere Rollen (20), die in einem radialen Zwischenraum (22) zwischen der Schraube (12) und der Mutter (16) angeordnet sind, jeweils an ihren Enden mit Aussenverzahnungen (26, 28) versehen sind und die axial beiderseits des Aussengewindes (24) angeordnet sind. Kronen (34, 36), die mit der Mutter (16) fest verbunden sind und Synchronisationsinnenverzahnungen (38, 40) aufweisen, stehen mit den Aussenverzahnungen (26, 28) der genannten Rollen (20) in Eingriff. Ein Schmiermittel ist im genannten radialen Zwischenraum (22) vorgesehen. Die Mutter (16) ist mit mindestens einer zylindrischen Innenfläche (54, 56) versehen, die axial zwischen einer Krone (34, 36) und dem Innengewinde (18) der Mutter (16) angeordnet ist, wobei der Rollengewindetrieb (10) ebenfalls mindestens einen AOW(Akustische Oberflächenwellen)-Sensor (60, 62) umfasst, um eine physikalische Grösse des genannten Gewindetriebes (10) zu messen, der in der genannten mindestens einen zylindrischen Innenfläche (54, 56) der Mutter (16) angeordnet ist.The invention relates to a roller screw drive (10) which comprises a screw (12), a nut (16) which is arranged around and coaxially with said screw (12), a plurality of rollers (20) which are arranged in a radial space (22 ) are arranged between the screw (12) and the nut (16), are provided at their ends with external toothing (26, 28) and are arranged axially on both sides of the external thread (24). Crowns (34, 36) which are firmly connected to the nut (16) and have internal synchronization teeth (38, 40) are in engagement with the external teeth (26, 28) of said rollers (20). A lubricant is provided in the radial space (22) mentioned. The nut (16) is provided with at least one cylindrical inner surface (54, 56) which is arranged axially between a crown (34, 36) and the internal thread (18) of the nut (16), the roller screw drive (10) likewise at least an AOW (surface acoustic wave) sensor (60, 62) for measuring a physical size of said screw drive (10), which is arranged in said at least one cylindrical inner surface (54, 56) of the nut (16).

Description

Beschreibung Fachgebiet der Erfindung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Rollengewindetriebe, die ermöglichen, eine Rotationsbewegung in eine lineare Translationsbewegung umzusetzen und umgekehrt.Description Field of the Invention The present invention relates to the field of roller screws which enable a rotational movement to be converted into a linear translation movement and vice versa.

Stand der Technik [0002] Ein derartiger Gewindetrieb ist mit einer Schraube versehen, die ein Aussengewinde aufweist, einer Mutter, die um die Schraube angeordnet ist und ein Innengewinde aufweist, und mehreren Rollen in Längsrichtung, die ein Aussengewinde aufweisen, das mit dem Aussengewinde und dem Innengewinde der Schraube bzw. der Mutter in Eingriff steht.PRIOR ART Such a screw drive is provided with a screw which has an external thread, a nut which is arranged around the screw and has an internal thread, and a plurality of rollers in the longitudinal direction which have an external thread which is connected to the external thread and the internal thread of the screw or nut is engaged.

[0003] Vorteilhafterweise ist der Zwischenraum, der sich radial zwischen der Mutter und der Schraube befindet und in dem die Rollen angeordnet sind, dicht geschlossen und mit Schmiermittel versehen, insbesondere mit Schmierfett. Diese innere Schmierung des Gewindetriebes erlaubt es, die Innentemperatur des Gewindetriebes zu begrenzen. Die Beschädigung der beweglichen Teile, insbesondere der Berührungsflächen ihrer Gewinde, wird verringert, um die Qualität der mechanischen Rotations- und/oder Translationsverbindung, die der Gewindetrieb bietet, aufrechtzuerhalten. Die Lebensdauer der inneren Bestandteile des Gewindetriebes wird erhöht und die Gefahr eines Bruches insbesondere während des Betriebes verringert.Advantageously, the space, which is located radially between the nut and the screw and in which the rollers are arranged, is tightly closed and provided with lubricant, in particular with grease. This internal lubrication of the screw drive allows the inside temperature of the screw drive to be limited. Damage to the moving parts, in particular the contact surfaces of their threads, is reduced in order to maintain the quality of the mechanical rotation and / or translation connection that the screw drive offers. The service life of the internal components of the screw drive is increased and the risk of breakage is reduced, particularly during operation.

[0004] In einem Typ von Rollengewindetrieben, Planetenrollengewindetrieb genannt, weisen die Gewinde der Rollen und das Gewinde der Mutter identischen Steigungswinkel auf, der aber von dem des Gewindes der Schraube verschieden ist, derart, dass die Rollen bei Drehung der Schraube relativ zur Mutter um ihre eigene Achse rotieren und um die Schraube wälzen, ohne sich innerhalb der Mutter in Achsenrichtung zu bewegen. Die Rollen werden zur Rotation parallel zur Schraubenachse mit Hilfe von Kronen gehalten, die eine Synchronisationsinnenverzahnung aufweisen, die mit Aussenverzahnungen der genannten Rollen in Eingriff steht.In one type of roller screw, called planetary roller screw, the threads of the rollers and the thread of the nut have an identical pitch angle, but which is different from that of the thread of the screw, such that the rollers rotate relative to the nut when the screw rotates rotate and roll their own axis around the screw without moving axially within the nut. The rollers are held for rotation parallel to the screw axis with the aid of crowns which have an internal synchronization toothing which engages with external teeth of the rollers mentioned.

[0005] Es ist bekannt, einen derartigen Rollengewindetrieb mit Mitteln zu versehen, um die Messung, die Überwachung und Analyse von Schlüsselgrössen der beweglichen Teile im genannten Gewindetrieb sicherzustellen. Die Kenntnis des Wertes und der Änderungen einer Grösse, wie der Viskosität des Schmiermittels, erlaubt es, die Effektivität des Gewindetriebes, sowie seine Arbeitsbedingungen zu bewerten und Verschleiss und mögliches Versagen der beweglichen Teile festzustellen und ihnen vorzubeugen.It is known to provide such a roller screw drive with means to ensure the measurement, monitoring and analysis of key sizes of the moving parts in said screw drive. Knowing the value and the changes in a size, such as the viscosity of the lubricant, allows the effectiveness of the screw drive and its working conditions to be assessed and wear and possible failure of the moving parts to be determined and prevented.

[0006] Es ist jedoch aufgrund der Rotationen der beweglichen Teile und der sie begleitenden Verschiebungen zueinander ausserordentlich kompliziert, Sensoren in einen Rollengewindetrieb einzubauen. Ausserdem muss der Sensor an einer Stelle angeordnet werden, die die Messgrösse betrifft und wo sie im Getriebe repräsentativ ist. Im Fall der Messung der Viskosität ist unerlässlich, dass sich der Sensor im abgedichteten radialen Zwischenraum zwischen der Schraube und der Mutter befindet, was seinen Einbau kompliziert.However, due to the rotations of the moving parts and the accompanying displacements to each other, it is extremely complicated to install sensors in a roller screw drive. In addition, the sensor must be placed at a location that affects the measurement variable and where it is representative in the gearbox. In the case of viscosity measurement, it is essential that the sensor be in the sealed radial space between the screw and the nut, which complicates its installation.

Zusammenfassung der Erfindung [0007] Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, diesem Nachteil Abhilfe zu schaffen.Summary of the Invention The present invention intends to remedy this disadvantage.

[0008] Insbesondere beabsichtigt die vorliegende Erfindung, einen Rollengewindetrieb zu schaffen, der einfach herzustellen ist und eine erhöhte Lebensdauer aufweist.In particular, the present invention intends to provide a roller screw that is easy to manufacture and has an increased life.

[0009] Die Erfindung betrifft einen Rollengewindetrieb, der eine Schraube mit einem Aussengewinde umfasst, eine Mutter, die um und koaxial mit der Schraube angeordnet ist, wobei die genannte Mutter ein Innengewinde aufweist, und mehrere Rollen, die in einem radialen Zwischenraum zwischen der Schraube und der Mutter angeordnet sind und die jeweils ein Aussengewinde aufweisen, das mit dem genannten Aussengewinde der Schraube und dem genannten Innengewinde der Mutter in Eingriff steht. Die Rollen sind ausserdem jeweils an ihren Enden mit Aussenverzahnungen versehen, die axial beiderseits des Aussengewindes angeordnet sind. Ausserdem umfasst der Rollengewindetrieb mit der Mutter fest verbundene Kronen, die eine Synchronisationsinnenverzahnung aufweisen, die mit der Aussenverzahnung der genannten Rollen in Eingriff steht. Ein Schmiermittel ist im genannten radialen Zwischenraum vorgesehen.The invention relates to a roller screw drive, which comprises a screw with an external thread, a nut which is arranged around and coaxial with the screw, said nut having an internal thread, and a plurality of rollers in a radial space between the screw and the nut are arranged and each have an external thread which is in engagement with said external thread of the screw and said internal thread of the nut. The rollers are also each provided at their ends with external toothing, which are arranged axially on both sides of the external thread. In addition, the roller screw drive has crowns which are fixedly connected to the nut and which have internal synchronization teeth which are in engagement with the external teeth of said rollers. A lubricant is provided in the radial space mentioned.

[0010] Erfindungsgemäss ist die Mutter mit mindestens einer zylindrischen Innenfläche versehen, die axial zwischen einer Krone und dem Innengewinde der Mutter angeordnet ist. Der Rollengewindetrieb umfasst ebenfalls mindestens einen AOW(Akustische Oberflächenwellen)-Sensor, um eine physikalische Grösse des Gewindetriebes zu messen. Der genannte Sensor ist mit einem festen Träger versehen, einer ersten Reihe von Elektroden, die auf dem genannten Träger angeordnet sind und elektrisch erregt werden können, um akustische Wellen zu erzeugen, die sich an einer Oberfläche des Trägers ausbreiten, die mit dem Schmiermittel in Berührung steht, um von einer zweiten Reihe von Elektroden empfangen zu werden, die in einem axialen Abstand von der ersten Reihe von Elektroden auf dem genannten Träger angeordnet sind. Der genannte mindestens eine Sensor ist in der genannten mindestens einen zylindrischen Innenfläche der Mutter angeordnet.According to the invention, the nut is provided with at least one cylindrical inner surface which is arranged axially between a crown and the internal thread of the nut. The roller screw drive also includes at least one AOW (surface acoustic wave) sensor to measure a physical size of the screw drive. Said sensor is provided with a fixed support, a first row of electrodes which are arranged on the said support and can be electrically excited to produce acoustic waves which propagate on a surface of the support which are in contact with the lubricant stands to be received by a second row of electrodes, which are arranged at an axial distance from the first row of electrodes on said carrier. Said at least one sensor is arranged in said at least one cylindrical inner surface of the nut.

[0011] Nach weiteren vorteilhaften, aber nicht obligatorischen Merkmalen der Erfindung, einzeln oder in Kombination:[0011] According to further advantageous but not mandatory features of the invention, individually or in combination:

CH 715 214 A2CH 715 214 A2

- sind die mit Synchronisationsverzahnungen versehenen Kronen jeweils an einem nicht gewindeten zylindrischen Abschnitt der Mutter angebracht,the crowns provided with synchronization teeth are each attached to a non-threaded cylindrical section of the nut,

- sind die Kronen einstückig mit der Mutter geformt, wobei die Synchronisationsverzahnungen in der Mutter ausgebildet werden,the crowns are formed in one piece with the nut, the synchronization teeth being formed in the nut,

- sind die Rollen jeweils an jedem Ende mit einem zylindrischen Zapfen versehen, der vom Aussengewinde aus in Achsenrichtung auswärts ragt,the rollers are provided at each end with a cylindrical pin which projects outwards in the axial direction from the external thread,

- umfasst der Rollengewindetrieb zwei Ringe, die jeweils radial zwischen der Schraube und der Mutter angebracht sind und axial beiderseits der Rollen, die jeweils mit mehreren durchgehenden, zylindrischen Ausnehmungen versehen sind, die in Umfangsrichtung regelmässig verteilt sind und in deren Innerem die Zapfen der Rollen aufgenommen werden,- The roller screw comprises two rings, which are each attached radially between the screw and the nut and axially on both sides of the rollers, which are each provided with a plurality of continuous, cylindrical recesses that are regularly distributed in the circumferential direction and inside which the pins of the rollers are received become,

- ist die physikalische Grösse, die vom mindestens einen Sensor gemessen wird, die Temperatur, der Druck oder die Viskosität des Schmiermittels,- is the physical quantity measured by the at least one sensor, the temperature, the pressure or the viscosity of the lubricant,

- besteht der feste Träger des Sensors für akustische Oberflächenwellen aus piezoelektrischem Werkstoff,- the solid support of the surface acoustic wave sensor is made of piezoelectric material,

- ist der Sensor auf der Innenfläche einer flexiblen Leiterplatte montiert, die in die zylindrische Innenfläche der Mutter eingesetzt ist,the sensor is mounted on the inner surface of a flexible printed circuit board which is inserted into the cylindrical inner surface of the nut,

- ist die Mutter mit zwei zylindrischen Innenflächen axial beiderseits des Innengewindes versehen, wobei jede der genannten Oberflächen mit mindestens einem AOW-Sensor versehen ist,the nut is provided with two cylindrical inner surfaces axially on both sides of the internal thread, each of said surfaces being provided with at least one AOW sensor,

- ist die erste Reihe von Elektroden dazu bestimmt, direkt durch elektrische Kabel, die durch die Mutter verlaufen, mit einer elektrischen Stromversorgung verbunden zu werden,the first row of electrodes is designed to be connected directly to an electrical power supply through electrical cables running through the nut,

- ist die erste Reihe von Elektroden dazu bestimmt, indirekt, durch Funkwellen, beispielsweise durch ein Nahfeldkommunikationssystem (englich «near-field communication»), mit einer elektrischen Stromversorgung verbunden zu werden,the first row of electrodes is intended to be connected indirectly to an electrical power supply by radio waves, for example by a near-field communication system ("near-field communication"),

- ist die zweite Reihe von Elektroden dazu bestimmt, direkt durch elektrische Kabel, die durch die Mutter verlaufen, mit einem Empfänger verbunden zu werden.- The second row of electrodes is intended to be connected directly to a receiver by means of electrical cables running through the nut.

[0012] Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Stellglied, das einen Rotationsantrieb und einen Rollengewindetrieb nach irgendeinem der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst, wobei die Schraube an den Antrieb gekoppelt ist.The invention also relates to an actuator comprising a rotary drive and a roller screw drive according to any of the embodiments described above, the screw being coupled to the drive.

Kurze Beschreibung der Figuren [0013] Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen besser verständlich werden, die als keineswegs einschränkende Beispiele angegeben werden, und in den beigefügten Figuren dargestellt sind. Es zeigen:Brief Description of the Figures The present invention will become more apparent from the detailed description of embodiments, which are given as non-limiting examples, and which are illustrated in the accompanying figures. Show it:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines erfindungsgemässen Rollengewindetriebes,1 is an axial sectional view of a roller screw drive according to the invention,

Fig. 2 eine Ansicht des Details B der Fig. 1,2 is a view of detail B of FIG. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Achse l-l der Fig. 1,3 is a sectional view along the axis l-l of FIG. 1,

Fig. 4 eine Ansicht des Details A der Fig. 3, undFig. 4 is a view of detail A of Fig. 3, and

Fig. 5 eine Draufsicht eines AOW-Sensors für den Gewindetrieb der Fig. 1.5 is a top view of an AOW sensor for the screw drive of FIG. 1.

Detaillierte Beschreibung [0014] Ein Planetenrollengewindetrieb (s. Fig. 1 bis 4), der als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, umfasst eine Schraube 12 mit der Achse X12, mit einem Aussengewinde 14 versehen, eine Mutter 16, die koaxial um die Schraube 12 montiert und mit einen Innengewinde 18 versehen ist, deren Innendurchmesser grösser ist, als der Aussendurchmesser des Gewindes 14, und mehrere Rollen 20 in Längsrichtung, die im Zwischenraum 22, der radial von der Schraube 12 und der Mutter 16 begrenzt wird, angeordnet sind. Die Schraube 12 erstreckt sich in Längsrichtung durch eine zylindrische Bohrung der Mutter 16, in der das Innengewinde 18 ausgebildet ist. In besonders vorteilhafter Weise ist der radiale Zwischenraum 22 mit Schmiermittel Versehen, beispielsweise mit Schmierfett.Detailed Description A planetary roller screw drive (see FIGS. 1 to 4), designated as a whole by 10, comprises a screw 12 with the axis X12, provided with an external thread 14, a nut 16, which is coaxial with the screw 12 is mounted and provided with an internal thread 18, the internal diameter of which is larger than the external diameter of the thread 14, and a plurality of rollers 20 in the longitudinal direction, which are arranged in the intermediate space 22, which is delimited radially by the screw 12 and the nut 16. The screw 12 extends in the longitudinal direction through a cylindrical bore of the nut 16, in which the internal thread 18 is formed. In a particularly advantageous manner, the radial space 22 is provided with lubricant, for example with grease.

[0015] Die Rollen 20 sind miteinander identisch und regelmässig in Umfangsrichtung um die Schraube 12 verteilt. Jede Rolle 20 erstreckt sich längs einer zur Achse X12 der Schraube 12 parallelen Achse X20 und weist ein Aussengewinde 24 auf, das mit dem Aussengewinde 14 der Schraube 12 und dem Innengewinde 18 der Mutter 16 in Eingriff steht.The rollers 20 are identical to each other and regularly distributed in the circumferential direction around the screw 12. Each roller 20 extends along an axis X20 parallel to the axis X12 of the screw 12 and has an external thread 24 which is in engagement with the external thread 14 of the screw 12 and the internal thread 18 of the nut 16.

[0016] Jede Rolle 20 umfasst ausserdem an jedem Ende in Längsrichtung eine Aussenverzahnung 26, 28 und einen zylindrischen Zapfen 30, 32, der von der Verzahnung aus in Achsenrichtung auswärts ragt. Die Verzahnungen 26, 28 sind axial beiderseits des Aussengewindes 24 angeordnet. Die Verzahnungen 26, 28 umfassen jeweils mehrere miteinander identische, radiale Zähne, die untereinander in Umfangsrichtung regelmässig beabstandet sind. Im dargestellten Beispiel sind die Aussenflächen der Verzahnungen 26, 28 derart gewindet, dass sie mit dem Aussengewinde 14 der Schraube 12 in Eingriff gelangen können. In einer alternativen Ausführungsform können die Aussenflächen der Verzahnungen 26, 28 zylindrische, gegenüber dem Aussengewinde 14 der Schraube 12 radial versetzte Abschnitte sein.Each roller 20 also comprises at each end in the longitudinal direction an external toothing 26, 28 and a cylindrical pin 30, 32 which projects outward from the toothing in the axial direction. The toothings 26, 28 are arranged axially on both sides of the external thread 24. The toothings 26, 28 each comprise a plurality of identical radial teeth which are regularly spaced apart from one another in the circumferential direction. In the example shown, the outer surfaces of the toothings 26, 28 are threaded in such a way that they can engage with the external thread 14 of the screw 12. In an alternative embodiment, the outer surfaces of the toothings 26, 28 can be cylindrical sections which are radially offset with respect to the external thread 14 of the screw 12.

CH 715 214 A2 [0017] Der Gewindetrieb 10 ist ausserdem mit zwei Kronen 34, 36 versehen, die jeweils Innenverzahnungen 38 bzw. 40 aufweisen. Die Kronen 34, 36 sind radial zwischen der Schraube 12 und der Mutter 16 angeordnet und axial beiderseits des Innengewindes 18 der Mutter 16. Im dargestellten Beispiel sind die Kronen 34, 36 jeweils an einem nicht gewindeten zylindrischen Abschnitt der Mutter 16 angebracht. Die Bohrung der Mutter 16 ist gestuft, um die genannten Kronen 34, 36 mit geringerem radialem Platzbedarf aufzunehmen. Die Kronen 34, 36 sind mit der Mutter 16 durch ein beliebiges geeignetes Mittel fest verbunden, beispielsweise durch Schrauben oder Nieten. In einer alternativen Ausführungsform sind die Kronen 34, 36 mit der Mutter 16 einstückig ausgebildet, wobei dann die Innenverzahnungen auf der Bohrung der genannten Mutter axial beiderseits des Innengewindes 18 der Mutter 16 ausgebildet sind. Jede Innenverzahnung 38, 40 steht mit der Aussenverzahnung 26 bzw. 28 der Rollen 20 zur Synchronisation von deren Rotationsbewegung um die Schraube 12 in Eingriff. Die Innenverzahnungen 38, 40 der Kronen 34, 36 sind identisch.CH 715 214 A2 [0017] The screw drive 10 is also provided with two crowns 34, 36, each of which has internal teeth 38 and 40, respectively. The crowns 34, 36 are arranged radially between the screw 12 and the nut 16 and axially on both sides of the internal thread 18 of the nut 16. In the example shown, the crowns 34, 36 are each attached to a non-threaded cylindrical section of the nut 16. The bore of the nut 16 is stepped to accommodate the above-mentioned crowns 34, 36 with a smaller radial space requirement. The crowns 34, 36 are firmly connected to the nut 16 by any suitable means, for example by screws or rivets. In an alternative embodiment, the crowns 34, 36 are formed in one piece with the nut 16, the internal toothings then being formed axially on both sides of the internal thread 18 of the nut 16 on the bore of said nut. Each internal toothing 38, 40 is in engagement with the external toothing 26 or 28 of the rollers 20 in order to synchronize their rotational movement about the screw 12. The internal toothings 38, 40 of the crowns 34, 36 are identical.

[0018] Der Gewindetrieb 10 umfasst ausserdem zwei Ringe 42, 44, die jeweils radial zwischen dem Gewinde 14 der Schraube 12 und der Mutter 16 montiert sind und relativ zur zugehörigen Krone 34, 36 axial nach aussen versetzt sind. Jeder Ring 42, 44 ist in Achsenrichtung in einem Bereich der entsprechenden Krone 34, 36 montiert und in Umfangsrichtung relativ zu den genannten Kronen und der Mutter frei. Jeder Ring 42, 44 weist mehrere durchgehende zylindrische Ausnehmungen 46 bzw. 48 auf, die regelmässig in Umfangsrichtung verteilt sind und in deren Innerem die zylindrischen Zapfen 30, 32 der Rollen 20 aufgenommen werden. Damit werden die Rollen 20 in Umfangsrichtung in regelmässigem Abstand gehalten. Der Gewindetrieb 10 umfasst ebenfalls Sprengringe 50, 52, die jeweils in einer Kehle (nicht bezeichnet) montiert sind, die in einem Teil der entsprechenden Krone 34, 36 ausgebildet ist, und die dafür vorgesehen sind, den entsprechenden Ring 42, 44 in Achsenrichtung zu halten.The screw drive 10 also comprises two rings 42, 44, which are each mounted radially between the thread 14 of the screw 12 and the nut 16 and are axially offset relative to the associated crown 34, 36 to the outside. Each ring 42, 44 is mounted in the axial direction in a region of the corresponding crown 34, 36 and is free in the circumferential direction relative to said crowns and the nut. Each ring 42, 44 has a plurality of continuous cylindrical recesses 46 and 48, which are regularly distributed in the circumferential direction and in the interior of which the cylindrical pins 30, 32 of the rollers 20 are received. The rollers 20 are thus kept at regular intervals in the circumferential direction. The lead screw 10 also includes snap rings 50, 52, each mounted in a groove (not shown) formed in a part of the corresponding crown 34, 36 and which are intended to axially close the corresponding ring 42, 44 hold.

[0019] Erfindungsgemäss ist die Mutter 16 mit zwei Bohrungsabschnitten 54, 56 versehen, die eine zylindrische Innenfläche aufweisen. Ein erster zylindrischer Innenabschnitt 54 ist axial zwischen der Krone 34 und dem Innengewinde 18 der Mutter 16 angeordnet und ein zweiter zylindrischer Innenabschnitt 56 ist axial zwischen der Krone 36 und dem Innengewinde 18 der Mutter 16 angeordnet. Die beiden Abschnitte 54, 56 rahmen das Gewinde 18 axial ein. Die zylindrischen Innenflächen der Abschnitte 54, 56 sind radial gegenüber den Rollen 20 versetzt, derart, dass sie ringförmige, radiale Zwischenräume axial beiderseits der Gewinde 18, 24 der Mutter 16 bzw. der Rollen ausbilden.According to the invention, the nut 16 is provided with two bore sections 54, 56 which have a cylindrical inner surface. A first cylindrical inner section 54 is arranged axially between the crown 34 and the internal thread 18 of the nut 16 and a second cylindrical inner section 56 is arranged axially between the crown 36 and the internal thread 18 of the nut 16. The two sections 54, 56 frame the thread 18 axially. The cylindrical inner surfaces of the sections 54, 56 are offset radially with respect to the rollers 20 such that they form annular, radial spaces axially on both sides of the threads 18, 24 of the nut 16 or the rollers.

[0020] Der Rollengewindetrieb 10 umfasst ebenfalls zwei AOW-Sensoren 60,62 zur Messung einer physikalischen Grösse des Gewindetriebes. Die vom mindestens einen Sensor gemessene physikalische Grösse ist die Temperatur, der Druck oder die Viskosität des Schmiermittels im radialen Zwischenraum 22 zwischen der Schraube 12 und der Mutter 16, in dem sich die Rollen 20 befinden.The roller screw drive 10 also comprises two AOW sensors 60, 62 for measuring a physical size of the screw drive. The physical quantity measured by the at least one sensor is the temperature, the pressure or the viscosity of the lubricant in the radial space 22 between the screw 12 and the nut 16 in which the rollers 20 are located.

[0021] Nur der Sensor 62 ist im Einzelnen in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellt, da der Sensor 60 ähnlich ist. Der Sensor 62 ist mit einem festen Träger 64 versehen. Der feste Träger 64 besteht vorteilhafterweise aus piezoelektrischem Werkstoff. Der Träger 64 ist an der Innenseite einer flexiblen Leiterplatte 70 montiert, die in der zylindrischen Innenfläche des Abschnittes 56 der Bohrung der Mutter 16 angeordnet ist. Der Träger 64 ist vorteilhafterweise mit der Platte 70 fest verbunden, beispielsweise durch Klebung. Die Platte 70 ist vorteilhafterweise ringförmig im Abschnitt 56 der Mutter 16. Die Platte 70 ist vorteilhafterweise fest mit dem genannten Abschnitt 56 verbunden, beispielsweise durch Klebung.Only the sensor 62 is shown in detail in FIGS. 2, 4 and 5, since the sensor 60 is similar. The sensor 62 is provided with a fixed support 64. The fixed support 64 is advantageously made of piezoelectric material. The carrier 64 is mounted on the inside of a flexible printed circuit board 70 which is arranged in the cylindrical inner surface of the section 56 of the bore of the nut 16. The carrier 64 is advantageously firmly connected to the plate 70, for example by gluing. The plate 70 is advantageously ring-shaped in the section 56 of the nut 16. The plate 70 is advantageously firmly connected to the section 56 mentioned, for example by gluing.

[0022] Der Sensor 62 umfasst ebenfalls eine erste Reihe von Elektroden 66, die auf dem genannten Träger 64 angeordnet sind. Diese Elektroden 66 können elektrisch erregt werden, um akustische Wellen zu erzeugen, die sich über eine Oberfläche des Trägers 64 ausbreiten, die mit dem Schmiermittel in Berührung steht, um von einer zweiten Reihe von Elektroden 68 empfangen zu werden, die auf dem genannten Träger 64 angeordnet sind. Die zweite Reihe von Elektroden 68 ist in axialem Abstand von der ersten Reihe von Elektroden 66 angeordnet, um eine Ausbreitungsfläche für die akustischen Wellen auszubilden.The sensor 62 also comprises a first row of electrodes 66, which are arranged on the carrier 64 mentioned. These electrodes 66 can be electrically energized to produce acoustic waves that travel across a surface of the carrier 64 that is in contact with the lubricant to be received by a second row of electrodes 68 that are on the carrier 64 are arranged. The second row of electrodes 68 is axially spaced from the first row of electrodes 66 to form a propagation area for the acoustic waves.

[0023] Die Elektroden der ersten Reihe 66 sind mit einer elektrischen Stromversorgung (nicht dargestellt) ausserhalb des Gewindetriebes 10 verbunden. Die genannte Verbindung kann direkt sein, durch elektrische Kabel, die durch die Mutter 16 verlaufen, oder indirekt mit Hilfe von Funkwellen, beispielsweise durch ein System vom Typ Nahfeldkommunikation (englich «near-field communication»). Der genannte mindestens eine Sensor ist in der genannten mindestens einen zylindrischen Innenfläche der Mutter angeordnet.The electrodes of the first row 66 are connected to an electrical power supply (not shown) outside the screw drive 10. The connection mentioned can be direct, by means of electrical cables which run through the nut 16, or indirectly by means of radio waves, for example by means of a system of the near-field communication type. Said at least one sensor is arranged in said at least one cylindrical inner surface of the nut.

[0024] Die Elektroden der zweiten Reihe 68 sind mit einem Empfänger (nicht dargestellt) ausserhalb des Gewindetriebes 10 verbunden. In ähnlicher Weise kann die Verbindung direkt oder indirekt sein.The electrodes of the second row 68 are connected to a receiver (not shown) outside the screw drive 10. Similarly, the connection can be direct or indirect.

[0025] Der Sensor arbeitet in der im Folgenden beschriebenen Weise. Wenn die Elektroden der ersten Reihe 66 durch eine Stromversorgung elektrisch erregt werden, erzeugen die genannten Elektroden akustische Wellen. Diese akustischen Wellen breiten sich in Richtung der zweiten Reihe von Elektroden 68 im axialen Zwischenraum zwischen den beiden Reihen 66, 68 und an der Oberfläche des Trägers 64 aus piezoelektrischem Werkstoff aus. Diese Wellen breiten sich also an einer Oberfläche in direktem Kontakt mit dem Schmiermittel aus und werden also von den physikalischen Bedingungen des genannten Schmiermittels beeinflusst. In dem Fall, wo die Viskosität des Schmiermittels die zu messende physikalische Grösse ist, werden die Resonanzfrequenz und die Amplitude der Oberflächenwellen unmittelbar in Abhängigkeit vom Wert der Viskosität geändert. Die zweite Reihe von Elektroden 68 empfängt diese akustischen Wellen nach ihrer Ausbreitung. Die Merkmale dieser Wellen, insbesondere die Resonanzfrequenz und die Amplitude, werden dann durch diese Empfangselektroden 68 an einen Empfänger ausserhalb des Gewindetriebes 10 übermittelt. Diese Merkmale derThe sensor works in the manner described below. When the electrodes of the first row 66 are electrically excited by a power supply, said electrodes generate acoustic waves. These acoustic waves propagate in the direction of the second row of electrodes 68 in the axial space between the two rows 66, 68 and on the surface of the carrier 64 made of piezoelectric material. These waves spread on a surface in direct contact with the lubricant and are therefore influenced by the physical conditions of the lubricant mentioned. In the case where the viscosity of the lubricant is the physical quantity to be measured, the resonance frequency and the amplitude of the surface waves are changed immediately depending on the value of the viscosity. The second row of electrodes 68 receives these acoustic waves after they have propagated. The characteristics of these waves, in particular the resonance frequency and the amplitude, are then transmitted by these receiving electrodes 68 to a receiver outside the screw drive 10. These characteristics of

CH 715 214 A2 empfangenen Wellen werden dann analysiert und die gewünschte physikalische Grösse des Schmiermittels kann durch Korrelation abgeleitet werden.CH 715 214 A2 received waves are then analyzed and the desired physical size of the lubricant can be derived by correlation.

[0026] Der Sensor 60 ist im Abschnitt 54 der Mutter 16 montiert und hat einen ähnlichen Aufbau, wie der Sensor 62. Dank des Aufbaus der Mutter 16 mit zwei zylindrischen Innenflächen der Bohrungsabschnitte 54, 56 axial beiderseits des Innengewindes 18, wobei jeder der genannten Abschnitte 54, 56 mit mindestens einem AOW-Sensor 60, 62 versehen ist, ist es möglich, in den beiden Translationsrichtungen der Schraube 12 Messungen einer Grösse des Gewindetriebes 10 und genauer des Schmiermittels im Zwischenraum 22 vorzunehmen.The sensor 60 is mounted in the section 54 of the nut 16 and has a similar structure to the sensor 62. Thanks to the structure of the nut 16 with two cylindrical inner surfaces of the bore sections 54, 56 axially on both sides of the internal thread 18, each of the mentioned Sections 54, 56 is provided with at least one AOW sensor 60, 62, it is possible to carry out measurements of a size of the screw drive 10 and more precisely of the lubricant in the intermediate space 22 in the two translation directions of the screw 12.

[0027] Ausserdem können die technischen Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen vollständig oder nur für einige unter ihnen miteinander kombiniert werden. So kann der Rollengewindetrieb hinsichtlich der Kosten, Leistung und Einfachheit der Ausführung angepasst werden.In addition, the technical features of the various embodiments can be combined with one another completely or only for some of them. In this way, the roller screw drive can be adapted in terms of cost, performance and simplicity of execution.

Claims

claims

1. roller screw drive (10), comprising:

- a screw (12) with an external thread (14),

a nut (16) which is arranged around and coaxial with said screw (12), said nut (16) having an internal thread (18),

- A plurality of rollers (20) which are arranged in a radial space (22) between the screw (12) and the nut (16) and each have an external thread (24) which is connected to said external thread (14) of the screw ( 12) and said internal thread (18) of the nut (16) is engaged and which are also provided at their ends with external teeth (26, 28) which are arranged axially on both sides of the external thread (24)

- Crowns (34, 36) which are firmly connected to the nut (16) and have internal synchronization teeth (38, 40) which engage with the external teeth (26, 28) of the said rollers (20), and

- A lubricant which is provided in said radial space (22), characterized in that the nut (16) is provided with at least one cylindrical inner surface (54, 56) which is axially between a crown (34, 36) and the internal thread (18) of the nut (16) is arranged, the roller screw drive (10) comprising at least one AOW (acoustic surface wave) sensor (60, 62) in order to measure a physical size of the screw drive (10), which in the said at least a cylindrical inner surface (54, 56) of the nut (16) is arranged, said sensor (60, 62) being provided with a fixed support (64) with a first row of electrodes (66) placed on said support (64) are arranged and can be electrically excited to produce acoustic waves that propagate on a surface of the carrier (64) that is in contact with the lubricant to be received by a second row of electrodes (68) , di e are arranged at an axial distance from the first row of electrodes (66) on said carrier (64).

2. Screw drive according to claim 1, in which the physical quantity, which is measured by the at least one sensor (60, 62), is the temperature, the pressure or the viscosity of the lubricant.

3. Screw drive according to any one of the preceding claims, in which the carrier (64) of the AOW sensor (60, 62) consists of piezoelectric material.

4. Screw drive according to any one of the preceding claims, in which the sensor (60, 62) is mounted on the inner surface of a flexible printed circuit board (70) which is inserted into the cylindrical inner surface (54, 56) of the nut (16).

5. Screw drive according to any one of the preceding claims, in which the nut (16) is provided with two cylindrical inner surfaces (54, 56) axially on both sides of the internal thread (18), each of said surfaces having at least one AOW sensor (60, 62 ) is provided.

6. A screw drive according to any one of the preceding claims, in which the crowns (34, 36) provided with the synchronization teeth (38, 40) are each attached to a non-threaded cylindrical section of the nut (16).

7. Screw drive according to any one of claims 1 to 5, in which the crowns are integrally formed with the nut (16), wherein the synchronization teeth are formed in the nut (16).

8. An actuator comprising a rotary drive and a roller screw drive according to any one of the preceding claims, wherein the screw (12) is coupled to the drive.

CH 715 214 A2 [Fig. 1], ΓΜ

CH 715 214 A2 [Fig. 2]

CH 715 214 A2 [Fig. 3]

CH 715 214 A2 [Fig. 4]

CH 715 214 A2 [Fig. 5]