CN103307239A - 行星滚子传动装置和具有行星滚子传动装置的静液压促动器 - Google Patents

行星滚子传动装置和具有行星滚子传动装置的静液压促动器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种行星滚子传动装置和具有行星滚子传动装置的静液压促动器，所述行星滚子传动装置包括：一个具有外轮廓的丝杠；一个具有内轮廓的丝杠螺母；以及多个在圆周上设置的、分别借助于至少一个轮廓区段与所述外轮廓和所述内轮廓啮合的、可扭转地接收在行星架上的行星滚动体，其中，在丝杠与丝杠螺母之间由驱动装置迫使进行相对转动的情况下在丝杠螺母与丝杠之间以一个沿着丝杠的纵轴线的轴向位移迫使一个轴向移位。为了使行星滚子传动装置与在所述轴向位移上的不同载荷速度和移位速度相适配，所述行星滚子传动装置借助于闭锁装置相对于丝杠或丝杠螺母在所述轴向位移的部分位移上闭锁。

Description

行星滚子传动装置和具有行星滚子传动装置的静液压促动器
技术领域
本发明涉及一种行星滚子传动装置和具有行星滚子传动装置的静液压促动器，所述行星滚子传动装置包括：一个具有外轮廓的丝杠；一个具有内轮廓的丝杠螺母；以及多个在圆周上设置的、分别借助于至少一个轮廓区段与所述外轮廓和所述内轮廓啮合的、可扭转地接收在行星架上的行星滚动体，其中，在丝杠与丝杠螺母之间由驱动装置迫使进行相对转动的情况下在丝杠螺母与丝杠之间以一个沿着丝杠的纵轴线的轴向位移迫使一个轴向移位。
背景技术
行星滚子传动装置由丝杠、丝杠螺母和在所述丝杠与丝杠螺母之间在圆周上设置并且被接收在行星架中的行星滚动体构成。在此，丝杠、丝杠螺母和行星滚动体具有轮廓成型部，以便在丝杠与丝杠螺母之间传递旋转运动，其中，所述部件之一（丝杠或丝杠螺母）被旋转驱动并且其他部件在无相对转动地布置的情况下沿着所述丝杠的纵轴线以相应于预设定的变速比的轴向位移移位。在此，行星滚动体具有两个不同的轮廓区段，所述轮廓区段一方面与丝杠啮合并且另一方面与丝杠螺母啮合，其中，行星滚动体上的一个轮廓为沟槽形并且行星滚动体上的其他轮廓区段通常为沟槽形，视实施方式而定在丝杠或丝杠螺母上并且相应于所述其他部件上的沟槽区段地设置互补的螺纹区段。由此，相对于将丝杠直接接收在丝杠螺母上相比实现了一下变速比，利用所述变速比可使得每个丝杠旋转在进给量少的情况下实现较高的力。
由EP320621A1例如公开了一种行星滚子传动装置，其中，丝杠具有螺纹并且丝杠螺母具有沟槽（Rillen），滚动体分别借助于相应互补构成的轮廓区段在所述沟槽上滚动。在此，被轴向固定地支承并且例如由电动机旋转驱动的丝杠相对于无相对转动地设置的丝杠螺母转动，从而使得丝杠螺母强制地并且通过行星体在丝杠螺母沟槽中的摩擦锁合式滚动而轴向移位。在此，在丝杠螺母的轴向位移上得到与丝杠转速成正比的运动。为此，行星架的行星传动装置利用行星滚子相应地以旋转部件、即丝杠或丝杠螺母的一半转速或（视直径设计而定）以其他比例旋转。
DE102010047800A1公开了一种行星滚子传动装置的应用，其中，静液压促动器的构造为主动缸活塞的促动器部件轴向固定地与无相对转动且轴向可移位地布置的丝杆耦合，其中，轴向固定的丝杠螺母由电动机旋转驱动，从而使得在丝杠螺母旋转时所述丝杠和丝杠螺母彼此相对沿着轴向位移移位。因为接收所述活塞并且与该活塞形成一个压力室的缸壳体固定地设置并且所述丝杠螺母轴向地支撑在缸壳体上，所以所述活塞根据所述丝杠螺母的旋转驱动建立一个例如用于操纵机动车部件如制动器、摩擦离合器及诸如此类的压力。在此，特别是在摩擦离合器的情况下期望的是，借助于高的螺距快速渡过具有小载荷要求的气隙并且能够在摩擦离合器的作用区域中借助于小螺距利用具有小功率的电动机施加高载荷。
发明内容
因此，本发明的任务是，建议一种行星滚子传动装置，其传动比能够适配于沿着待由行星滚子传动装置转换的轴向位移的不同要求。此外，本发明的任务是，建议一种静液压促动器，其沿着所述轴线位移具有与旋转驱动不成比例的传动比特征曲线。
该任务通过一种行星滚子传动装置解决，其包括：一个具有外轮廓的丝杠；一个具有内轮廓的丝杠螺母；以及多个在圆周上设置的、分别借助于至少一个轮廓区段与所述外轮廓和所述内轮廓啮合的、可扭转地接收在行星架上的行星滚动体，其中，在丝杠与丝杠螺母之间由驱动装置迫使进行相对转动的情况下在丝杠螺母与丝杠之间以一个沿着丝杠的纵轴线的轴向位移迫使一个轴向移位，所述行星滚子传动装置还包括一个闭锁装置，利用所述闭锁装置能够使行星架相对于丝杠螺母旋转锁合地固定。
通过行星滚子传动装置与优选带有沟槽轮廓的部件的有针对性的无相对转动的耦合，由行星滚子传动装置近似得到一种丝杠驱动器。在此，以优选的方式降低变速比——也就是快速移位，以便例如能够快速地渡过例如具有小载荷要求的部分位移。较高的载荷要求可通过松脱所述闭锁装置借助于针对较小载荷设计的电动机施加相应提高为减速的变速比。此外例如可规定，利用针对比较高的载荷设计的电动机在闭锁装置激活时在行星滚动体与通过沟槽与所述行星滚动体啮合的部件之间无打滑的情况下走过大的轴向位移和/或大的载荷并且在闭锁装置打开的情况下由于变速比增大而触发并且走过非常小的位移区间。
所述闭锁装置可被构造为形状锁合地和/或摩擦锁合地作用。例如闭锁装置可以从外部借助于由控制装置控制的促动器装置来转换，其中，可以将检测所述轴向位移的位移传感器的传感器数据、所述电动机的旋转特征值和/或电参数归为其取决于力和/或取决于位移的控制。但是被证实特别有利的是，机械地自动控制所述闭锁装置。在此，闭锁装置的转换可以取决于位移、取决于力和/或取决于载荷地进行。例如，闭锁装置可以取决于丝杠与丝杠螺母之间作用的轴向力、也就是取决于载荷地转换。
根据一个有利的实施方式，所述行星滚子传动装置能够以如下方式设置，使得所述外轮廓和与所述外轮廓啮合的轮廓区段构造为螺纹形，所述内轮廓和与所述内轮廓啮合的轮廓区段构造为沟槽形，所述丝杠轴向固定地并且被旋转驱动地构成，并且所述丝杠螺母无相对转动地并且轴向可移位地构成。这意味着，沟槽轮廓设置在无相对转动并且轴向可移位的丝杠螺母与行星滚动体之间，螺纹轮廓设置在所述轴向固定并且被旋转驱动的丝杠与所述行星滚动体的相应轮廓区段之间。因此，闭锁装置在行星滚动体与丝杠螺母之间作用地设置，其方式是，将行星架相对于丝杠螺母闭锁。
在这种实施方式中，为了在丝杠螺母与由该丝杠螺母轴向移位的促动器部件之间产生取决于载荷而作用的闭锁装置，设置一个将该促动器部件轴向地相对于丝杠螺母预加载的弹簧装置。通过弹簧装置的预加载可激活闭锁装置，也就是说，阻止行星滚动体与丝杠螺母之间的减速式并且由于螺距降低引起的相对转动。在行星架相对于丝杠螺母的闭锁状态中，在无载荷时，丝杠螺母和轴向弹性地通过弹簧装置连接的促动器部件在电动机的相对小的转速或转角的情况下走过一个大的部分位移。如果载荷通过作用在促动器部件上的反作用力而增大，则相应地在刚度方面设计的弹簧装置被压缩并且所述促动器部件相对于丝杠螺母在取消闭锁装置的闭锁作用的情况下移位。在此，促动器部件可有利地碰在配置给丝杠螺母的止挡上，从而在行星滚动体相对于丝杠螺母的变速比作用的相对转动时在转速或转角高的情况下由电动机施加增大的力并且所述促动器部件可在其余的轴向位移上移位。
在此有利的是，所述丝杠螺母和所述弹簧装置安装在一个套筒部件中，其中，所述促动器部件被相对于所述行星架预加载并且在载荷下抵抗所述弹簧装置的作用相对于所述套筒的止挡夹紧。
所述促动器部件在一个相应设备的构件上、例如制动器的制动杠杆或制动活塞、摩擦离合器的杠杆或盘形弹簧、滑移部件例如天窗的窗或诸如此类上转换丝杠螺母的轴向运动。为此，所述促动器部件构造为杆、绳系统、链部件或诸如此类。特别是如果所述轴线位移的轴线和待操纵的构件的轴线没有同轴地设置或者不可同轴地设置，则促动器部件可构造为主动缸的活塞，所述主动缸通过压力管路操纵从动缸，所述从动缸又加载所述设备的构件。在此，出于结构空间原因被证明特别有利的是，促动器部件构造为径向包围所述丝杠螺母并且被接收在相对于所述丝杠螺母径向有间隙地设置的缸壳体中的环形活塞。
根据本发明的构思，所建议的行星滚子传动装置设置在具有在缸壳体中轴向可移位地设置并且与该缸壳体构成压力室的活塞的静液压促动器中，其中，活塞借助于行星滚子传动装置轴向移位。在此，活塞优选构造为环形活塞并且行星滚子传动装置优选设置在所述环形活塞的径向内部。这种静液压促动器可操纵摩擦离合器、例如压式摩擦离合器，在所述摩擦离合器的情况下，通过一个部分位移在开始摩擦锁合之前在闭锁装置激活并且从而行星架被锁定的情况下被快速克服气隙并且随着扭矩传递的开始并且从而载荷的上升将闭锁装置转换为不激活并且所述行星架与所述丝杠螺母（或者在其他实施方式中）与丝杠解耦。
附图说明
借助在附图1-4中所示的实施例详细解释本发明。附图示出：
图1是横向于示意性示出的行星滚子传动装置的剖面图，
图2以部分剖面图示出闭锁装置闭合时的行星滚子传动装置的示意性细节图，
图3以部分剖面图示出闭锁装置打开时的图2中行星滚子传动装置的示意性细节图，和
图4是用于阐述在图2的行星滚子传动装置在轴向位移上作用的力。
具体实施方式
图1以示意图示出行星滚子传动装置1的剖面图，其具有围绕纵轴线d被旋转驱动地并且轴向固定地接收在未示出的壳体上的丝杠2和轴向可移位的、无相对转动地布置的丝杠螺母3。在丝杠2与丝杠螺母3之间设置由在圆周上分布的行星滚动体4和可旋转地接收所述行星滚动体的行星架5构成的行星总成。行星滚动体4在此与示出的简化图相反地借助于轮廓区段7、8分别利用丝杠2的外轮廓9和丝杠螺母3的内轮廓10滚动。在此，所述轮廓区段7、8沟槽形地构成，所述外轮廓9优选螺纹形地构成并且所述内轮廓10沟槽形地构成。
在未闭锁状态中，在丝杠例如借助于电动机的与丝杠2无相对转动地耦合并且一体地由该丝杠构成的转子旋转驱动的情况下，通过外轮廓9的螺距和所述行星总成6在丝杠2与丝杠螺母3之间调节出高的传动比并且将旋转运动转换为丝杠螺母3的轴向位移，从而即使在作用在丝杠螺母3上的轴向力高时也可以使用尺寸相对小的电动机。在此，取决于转速比，行星架5例如以丝杠2的转速的一半旋转。
为了在作用在丝杠螺母3上的载荷小时也在一个部分位移上实现丝杠螺母3的高进给并且从而实现利用采用的载荷快速调节出期望的位置、例如摩擦离合器的探测点，设置一个闭锁装置11，所述闭锁装置将行星架5相对于丝杠螺母3以旋转锁合的方式闭锁。所述闭锁装置11可以摩擦锁合和/或形状锁合地设置，从而在该闭锁装置11激活时行星滚子传动装置1在无行星总成的作用的情况下几乎作为传统的丝杠驱动装置起作用。
图2以沿着纵轴线d的部分剖视图示出图1中的行星滚子传动装置1的细节图。从该附图中可清楚地看到接收在行星架5中的行星滚动体4与轮廓区段7、8的阶梯形的构造，所述轮廓区段7、8分别与丝杠2的外轮廓9和丝杠螺母3的内轮廓10配合。丝杠螺母3安装在与缸壳体12无相对转动地连接并且相对于该缸壳体以间隙13构成的套筒14中并且借助于蓄能器15、例如盘形弹簧相对于所述套筒轴向地预夹紧。
所述套筒14无相对转动地耦合在缸壳体12上并且相对于该缸壳体轴向可移位地耦合。构造为环形活塞16的促动器部件17固定在所述套筒14上，从而在所述套筒14通过丝杠螺母3轴向移位时所述环形活塞16形式的促动器部件17移位。所述环形活塞16和缸壳体12以未详细示出的方式形成一个具有压力室的主动缸，所述压力室通过环形活塞16的轴向移位在随后借助于压力管路连接的从动缸中建立压力并且从而操纵一个设备的相应构件。
闭锁装置11在此通过摩擦接触18和夹紧在所述套筒的止挡19与所述促动器部件17之间的弹簧装置20构成。所述摩擦接触18在所述行星架5与所述促动器部件17的穿过所述套筒14的壁21的凸块22之间构成。弹簧装置20、例如盘形弹簧、盘形弹簧组、在圆周上分布地设置的螺旋压簧或诸如此类在此将所述促动器部件17并且从而将所述凸块22夹紧到起动盘23上。图2在此示出闭锁装置11的闭合状态，其中，一旦作用在促动器部件17上的载荷FL小于由弹簧装置20施加的力，则闭锁装置保持转换。如果所述载荷FL较大，则凸块22由于抵抗弹簧装置20的作用而移位的促动器部件17从行星架5上抬起，从而使得行星总成6的减速作用被激活。
图3示出行星滚子传动装置1，具有未激活的闭锁装置11。由于作用在促动器部件17上的载荷FL大，因此该促动器部件在弹簧装置20压缩的情况下被夹紧到所述套筒14或与该套筒固定连接的螺母25或套筒的止挡24上。由此，凸块22从行星架5上抬起并且摩擦接触18被取消。由此使得行星架5能够相对于丝杠螺母3转动。如果丝杠2被驱动，则行星滚动体4被放入丝杠2与丝杠螺母3之间并且由此提高丝杠的传动比为减速，从而使得所述促动器部件17在出现载荷FL时在电动机的转速较大并且载荷较低的情况下可在所述轴向位移上移位。
图4中的图表26示出力F和轴向位移S的关系，所述轴向位移可相应于摩擦离合器的行程，具有作用在图2和3中的行星滚子传动装置上的力。在此，例如一个摩擦离合器在所述轴向位移S上被操纵。由所述摩擦离合器施加的载荷FL在此在部分位移st上小，因为首先必须克服所述摩擦离合器的气隙。在所述部分位移st结束时，所述摩擦离合器开始传递力矩。为此，必须将相应于所述载荷FL的力施加到接合杠杆上以形成摩擦锁合。为了能够快速渡过所述部分位移st并且能够在具有大载荷FL的区域中设置一个增速比，在行星架5与促动器部件17之间构造用所述弹簧装置20的力FR预加载的摩擦接触。其随着弹簧装置20的压缩程度的增加而降低，从而在所述部分位移st结束时所述摩擦接触18被取消并且所述行星滚子传动装置1以所述行星总成6的减速比工作。
附图标记列表
1  行星滚子传动装置
2  丝杠
3  丝杠螺母
4  行星滚动体
5  行星架
6  行星总成
7  轮廓区段
8  轮廓区段
9  外轮廓
10 内轮廓
11 闭锁装置
12 缸壳体
13 间隙
14 套筒
15 蓄能器
16 环形活塞
17 促动器部件
18 摩擦接触
19 止挡
20 弹簧装置
21 壁
22 凸块
23 起动盘
24 止挡
25 螺母
26 图表
d  纵轴线
F  力
FL 载荷
FR 力
s  轴向位移
st 部分位移

Claims (10)

1.一种行星滚子传动装置（1），其包括：一个具有外轮廓（9）的丝杠（2）；一个具有内轮廓（10）的丝杠螺母（3）；以及多个在圆周上设置的、分别借助于至少一个轮廓区段（7，8）与所述外轮廓（9）和所述内轮廓（10）啮合的、可扭转地接收在一个行星架（5）上的行星滚动体（4），其中，在由驱动装置迫使丝杠（2）与丝杠螺母（3）之间进行相对转动时在丝杠螺母（3）与丝杠（2）之间以一个沿着丝杠（2）的纵轴线（d）的轴向位移（s）迫使一个轴向移位，其特征在于，设置一个闭锁装置（11），利用所述闭锁装置能够使行星架相对于丝杠螺母旋转锁合地闭锁。
2.如权利要求1所述的行星滚子传动装置（1），其特征在于，所述闭锁装置形状锁合地作用。
3.如权利要求2所述的行星滚子传动装置（1），其特征在于，所述闭锁装置（11）摩擦锁合地作用。
4.如权利要求1至3中任一项所述的行星滚子传动装置（1），其特征在于，所述闭锁装置（11）能够取决于在丝杠（2）与丝杠螺母（3）之间作用的载荷（FL）地转换。
5.如权利要求1至4中任一项所述的行星滚子传动装置（1），其特征在于，所述外轮廓（9）构造为螺纹形并且与所述外轮廓啮合的轮廓区段（7）构造为沟槽形，所述内轮廓（10）和与所述内轮廓啮合的轮廓区段（8）构造为沟槽形，所述丝杠（2）轴向固定地并且被旋转驱动地构成，并且所述丝杠螺母（3）无相对转动地并且轴向可移位地构成。
6.如权利要求5所述的行星滚子传动装置（1），其特征在于，在所述丝杠螺母（2）与一个由所述丝杠螺母轴向移位的促动器部件（17）之间设置一个将所述促动器部件轴向地相对于丝杠螺母（3）预加载的弹簧装置（20）。
7.如权利要求6所述的行星滚子传动装置（1），其特征在于，所述丝杠螺母（3）和所述弹簧装置（20）安装在一个套筒（14）中，其中，所述促动器部件（17）被相对于所述行星架（5）预加载并且在载荷（FL）下抵抗所述弹簧装置（20）的作用相对于所述套筒（14）的止挡（24）夹紧。
8.如权利要求6或7所述的行星滚子传动装置（1），其特征在于，所述促动器部件（17）构造为径向包围所述丝杠螺母（3）并且被接收在相对于所述丝杠螺母（3）径向有间隙地设置的缸壳体（12）中的环形活塞（16）。
9.一种静液压促动器，具有在缸壳体（12）中轴向可移位地设置并且与该缸壳体形成压力室的活塞和使该活塞轴向移位的、如权利要求1至8中任一项所述的行星滚子传动装置（1）。
10.如权利要求9所述的静液压促动器，其特征在于，所述活塞构造为环形活塞（16）并且所述行星滚子传动装置（1）设置在所述环形活塞的径向内部。
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