CN105940245B - 具有行星滚柱丝杠(pwg)的执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有行星滚柱丝杠(PWG)的执行器，所述执行器尤其用于操纵车辆的离合器，其中多个行星滚柱(4.2)与螺杆(3)接合，所述行星滚柱与环绕行星滚柱的齿圈(4.1)啮合，其中行星滚柱在两个端部上定位在行星滚柱架(4.3)中，并且行星架抗扭地支撑在套筒(4)中，所述套筒环绕齿圈并且在两个端部上径向向内指向，其中根据本发明，套筒和支撑在其中的行星架被轴向地固定，并且与驱动器的转子(R)抗扭地连接，并且能够围绕旋转轴线被驱动；螺杆(3)被抗扭地支撑；以及在转子和行星架旋转时，螺杆执行轴向的行程(H)，其中行星架支撑在套筒中。

Description

具有行星滚柱丝杠(PWG)的执行器
技术领域
本发明涉及一种根据第一权利要求的前序部分所述的具有行星滚柱丝杠(PWG)的执行器。
背景技术
行星滚柱丝杠(PWG)(也称作行星滚柱丝杠传动机构)多年以来是现有技术并且例如在DD 0277308 A5中说明。从文献DE 10 2010 047 800 A1中例如已知一种行星滚柱丝杠传动机构，其包含在呈静液压的离合器执行器形式的静液压执行器中，以便将借助于电动机产生的旋转运动转换为轴向运动。从文献DE 10 2010 011 820 A1中已知一种行星滚柱丝杠传动机构，所述行星滚柱丝杠传动机构具有丝杠，并且具有设置在丝杠上的螺母，并且具有多个行星，所述行星在环周上分布，所述行星设置在丝杠和螺母之间，所述行星以可滚动的方式设置在螺母的内环周上以及在丝杠的外环周上。在该解决方案中提出一种用于行星的预紧装置，其中螺母具有两个可相对于彼此轴向运动的螺母部件，并且其中预紧装置具有相对于一个螺母部件弹性支承的弹簧元件。螺母具有两个功能：一方面其是传动部件，而另一方面其是预紧装置的部件。
还已知一种用于行星滚柱丝杠的滑移检测的绝对测量装置(参见DE 10 2011 088995 A1)，所述绝对测量装置具有设置在丝杠上的丝杠螺母并且具有多个行星，所述行星在环周上分布地设置，并且所述行星与丝杠以及丝杠螺母滚动接合，其中传感器元件检测丝杠和丝杠螺母相对彼此的轴向位移，所述传感器元件以相对于丝杠螺母不可轴向移动的方式设置，其中丝杠螺母以围绕丝杠轴线可转动的方式支承在壳体上，所述壳体具有传感器元件。
在一个还未公开的申请中说明一种用于机动车的离合器的分离系统，其中利用驱动器经由行星滚柱丝杠操纵活塞，所述活塞可轴向移动地支承在壳体中。
已知的系统要求大的轴向结构空间并且相对耗费地构成。
应用在分离系统中的已知中央分离装置、例如电的中央分离装置相对紧凑地构成，然而其不是轴向封闭的并且具有基本上环形的构造。
发明内容
本发明的目的在于，改进一种具有行星滚柱丝杠传动机构的执行器，所述执行器需要小的结构空间并且具有简单的结构上的构造。
在此，执行器具有行星滚柱丝杠(PWG)，并且所述执行器尤其用于操纵车辆的离合器，其中多个行星滚柱与螺杆接合，所述行星滚柱与环绕行星滚柱的齿圈啮合，其中行星滚柱在两个端部处定位在行星滚柱架中，并且行星滚柱架抗扭地支撑在套筒中，所述套筒环绕齿圈并且在两个端部上径向向内指向，并且根据本发明，套筒和支撑在其中的行星滚柱架被轴向地固定，并且与驱动器的转子抗扭地连接，并且能够围绕旋转轴线被驱动，其中螺杆抗扭地被支撑，以及在转子和行星滚柱架旋转时螺杆执行轴向的行程，其中行星架支撑在套筒中。
由此首次实现，将与转子相关联的行星架的旋转转换为螺杆的轴向运动。与现有技术不同，由此不需要绝对位移传感器来确定螺杆的轴向位置，因为可经由螺杆的导程确定所述轴向位置。
有利地，通过这种结构上的构造，螺杆沿轴向方向至少部分地埋入电子装置壳体中，所述电子装置壳体容纳执行器的电子装置，为此电子装置具有空腔，螺杆能够被引入到所述空腔中。
所需的结构空间需求大致对应于螺杆的直径×行程，并因此比现有技术中更小，由此能够显著地减小执行器的轴向结构空间。
为了将套筒与转子相关联进而在转子侧与行星架相关联，套筒轴向地固定在转子架的径向向内指向的第一凸缘和承载元件的径向向内指向的第二凸缘之间，并且所述套筒径向地由转子架环绕以及与转子架抗扭地连接。在转子侧的承载元件抗扭地容纳信号载体并且在电动机电子装置中集成有旋转传感器，所述旋转传感器检测旋转。
在转子架和承载元件之间的连接优选以螺纹连接的形式构成，为此转子架具有内螺纹，以及承载元件具有外螺纹，由此所述转子架和所述承载元件能够简单地共同安装。螺纹连接优选抗扭转地构成，例如由螺纹固定装置构成。
转子架与轴承轴向固定地连接，其中轴承轴向无间隙地支撑在壳体上，使得经由螺杆导入的轴向力能够导出到壳体中、尤其是方向反转地(mit Richtungsumkehr)导出。
在此仅设有这一个轴承，同步的行星滚柱丝杠本身用作第二电动机轴承。
在此，例如经由导向螺母抗扭地支撑螺杆。
为了抗扭转地固定导向螺母，所述导向螺母抗扭地、然而可轴向移动地在空心型材中引导，其中空心型材又是相对于壳体抗扭的进而是相对于驱动器的定子抗扭的。
在螺杆的第二端部上抗扭地设置有压力件，所述压力件用作为用于待操纵的元件(例如分离系统的液压腔或活塞)的接口。
为了尤其在机械的接口处保护执行器免受外部影响，使用波纹管，所述波纹管设置在压力件和/或螺杆的第二端部与壳体之间。
优选将同步的行星滚柱丝杠用于根据本发明的执行器，使得螺杆的特定的进给与特定的旋转相关联。
借助于根据本发明的解决方案可实现，经由与转子相关联的行星齿轮架的旋转确定螺杆的轴向行程，而不用为此使用耗费的传感装置，因为与现有技术不同地，不需要绝对位移传感器来确定螺杆的轴向位置。
有利地，将根据本发明的解决方案与基准的方案组合，由此能够确定执行器的可轴向移动的元件的，在此螺杆的进而压力件的轴向基准位置/零位置。
为了确定基准点设有确保基准的弹簧组，所述弹簧组至少在螺杆的零位置和基准位置中支撑在轴承的外环和压力件之间。压力件能够与分离运动相反地相对于弹簧组移动，直至所述弹簧组夹紧在一起。由此可经由弹簧组的特征曲线确定行星滚柱丝杠的轴向的基准点或零位置，进而确定螺杆的和压力件的轴向的基准点或零位置。
在知道基准点/零位置之后，可经由螺杆的导程确定螺杆的轴向位置，进而确定与所述螺杆连接的其他可轴向移动的构件(第二套筒/活塞)的轴向位置。
两个行星架抗扭地支撑在第一套筒中，所述第一套筒环绕齿圈且在两个端部上径向向内指向，并且所述套筒与驱动器的转子抗扭地直接连接并且被轴向固定地容纳。
壳体抗扭地固定在发动机缸体上，所述发动机缸体容纳驱动器(优选电动机)。
抗扭的且可轴向操纵的螺杆具有导程≠0，并且有利地仅与用于角/位置传感器的角感测器组合，所述角感测器与转子组件的元件抗转动地连接。
套筒优选两件式地构成，并且其两个半部例如焊接地或以其他方式相互连接。
附图说明
在下文中根据实施例和相关附图详细阐述本发明。
附图示出：
图1示出根据现有技术的执行器的原理图；
图2示出根据本发明的执行器的原理图；
图3示出执行器的纵剖面；
图4示出转子组件的三维图；
图5示出转子组件的纵剖面；
图6示出呈行星滚柱丝杠(PWG)形式的传动机构；
图7示出具有信号发生器(Signalgeber)的载体；
图8示出具有磁体载体的转子架；
图9示出定子的三维图；
图10示出定子的纵剖面；
图11示出执行器在基准位置中的纵剖面；
图12示出执行器在零位置中的纵剖面；以及
图13示出执行器在最大分离位置中的纵剖面。
具体实施方式
在图1中示出根据现有技术的执行器的原理图，所述执行器具有行星滚柱丝杠PWG1a。驱动器的定子Sa安置在壳体2a中并且在定子Sa的径向内部支承有转子Ra，行星滚柱丝杠1a的螺杆3a随着所述转子旋转并且为此与转子Ra抗扭地连接。螺杆Sa轴向固定地容纳在转子Ra上并且随着所述转子旋转，并且在螺杆Sa旋转时，与螺杆Sa啮合的行星件、环绕所述行星的齿圈和行星架(在此不可见)执行呈行程H形式的轴向运动，其中所述行星、齿圈和行星架由行星滚柱丝杠壳体4a包围。虚线的描述示出执行行程的组件，所述组件位于其最大分离位置中。在与螺杆Sa相对置的侧上设置有电子装置壳体6a，所述电子装置壳体容纳电子组件5a。执行器具有大的结构长度La。
图2示出根据本发明的执行器的原理图，所述执行器具有行星滚柱丝杠1。其中驱动器(电动机)的定子S同样安置在壳体2中。在定子S的径向内部支承有转子R。与现有技术不同地，螺杆3在壳体侧抗扭地且可轴向移动地设置。与螺杆3啮合的行星件、环绕所述行星件的齿圈和行星架(在此不可见)直接或经由中间元件与转子R耦联，并且在转子R旋转时执行转动运动，其中所述行星件、齿圈和行星架由套筒4包围，并且与未示出的行星件啮合的螺杆3执行具有最大行程H的轴向的往复运动。在其移入的位置中，螺杆3的第一端部3.1伸入电子组件5中进而伸入容纳电子组件5的电子装置壳体6中。由此，螺杆3的轴向行程能够“隐藏”在电子装置中，其中在电子组件5中的结构空间需求大致对应于螺杆3的未示出的外直径×行程H。执行器的长度减少了下述长度：螺杆3在其移回的位置中埋入电子组件5中的长度，使得在行程H相同时所述执行器的结构长度L明显比在现有技术中更小。在螺杆3的第二端部3.2上固定有压力件7，所述压力件作用到待操纵的未示出的元件上。波纹管8在压力件7和壳体2之间延伸，所述波纹管保护执行器以防止污染和湿气渗入。在图2中虚线箭头表明在螺杆2处于最大行程H时的构件。
在图3中示出执行器的纵剖面，所述执行器具有行星滚柱丝杠(PWG)1，借助于所述行星滚柱丝杠，转子R的由电动机产生的转动运动转换为行星滚柱丝杠1的螺杆3的轴向的往复运动。为此，螺杆3的第一端部3.1抗扭地容纳在壳体2处，进而关于驱动器的定子S抗扭地容纳，并且所述第一端部3.1在螺杆3的在此示出的移入状态中伸入电子组件5中进而伸入电子装置壳体6中。在螺杆3的第二端部3.2上抗扭地设置有压力件7。波纹管8在压力件7和壳体1之间延伸。套筒4环绕齿圈4.1，所述齿圈与行星滚柱4.2接合，所述行星滚柱支承在两侧的行星滚柱架4.3中并且与螺杆3啮合。套筒4和支撑在其中的行星架4.3轴向固定，并且与驱动器的转子R抗扭地连接，并且能够围绕旋转轴线A被驱动。因为螺杆3被抗扭地支撑，所以在转子R和支撑在套筒3中的行星滚柱架4.3旋转时，所述螺杆3经由行星滚柱4.2执行轴向行程H。转子R和随着其旋转的构件经由轴承16支撑在壳体1上。在转子侧上设置有信号发生器15，以及在壳体侧上设置有旋转传感器15.1，以便经由螺杆3的导程和旋转确定螺杆3的轴向位置。
为了确定基准点设置弹簧组F。
图4和5示出转子组件和螺杆3，以及图6示出转子组件的行星滚柱丝杠(PWG)1。转子组件由转子R形成，所述转子抗扭地安置在转子架9上，在所述转子架中容纳有行星滚柱丝杠1的随着转子R旋转的部件。转子R具有磁体载体10(铁背部)，围绕所述磁体载体设置有径向外部的磁体11并且设有外罩12。转子架9设有内螺纹9.1和径向向内指向的第一凸缘9.2(也参见图8)。还提出一种承载元件13，所述承载元件具有外螺纹13.1和径向向内指向的第二凸缘13.2(也参见图7)。转子架9和承载元件13经由内螺纹9.1和外螺纹13.1彼此拧紧，并且套筒4轴向地固定在第一凸缘9.2和第二凸缘13.2之间，因为转子架9和承载元件13彼此拧紧时，套筒4的两个没有分开表示的半部相对于彼此轴向夹紧。在拧紧之后，转子架9、承载元件13和套筒4抗扭地彼此连接。在此，螺纹连接能够附加地防止无意松开。在行星滚柱丝杠的套筒4中抗扭地容纳有行星滚柱架4.3，并且行星滚柱4.2在端侧支承在所述行星滚柱架中。行星滚柱4.2在径向外部与齿圈4.1啮合，并且在径向内部与螺杆3的螺纹3.3啮合(也参见图6)。
承载元件13经由信号发生器载体14抗扭地容纳信号发生器15。
转子R或转子组件经由轴承16支承，所述轴承的轴承内环16.1轴向固定地且抗扭地与转子架9连接，并且所述轴承的轴承外环16.2轴向无间隙地且抗扭地支承在未示出的壳体上，使得经由螺杆3导入的轴向力能够导出到壳体中。
在旋转上文所描述的转子组件时，螺杆3执行往复运动，并且为此，所述螺杆在其第一端部3.1上抗扭地且可轴向移动地经由导向螺母17支撑在壳体侧，所述导向螺母具有外轮廓17.1。螺杆3和导向螺母17抗扭地彼此连接，优选经由螺杆3的外螺纹3.3和导向螺母17的未图示的内螺纹拧紧。
在图9和10中示出的定子S在径向外部具有铁芯18以及在径向内部具有线圈19，其中转子R在所述定子中旋转，所述线圈具有与在此未示出的电子组件接触的接触部20。套筒式的定子架21设有内轮廓22，导向螺母17的外轮廓17.1抗扭地支撑在所述内轮廓中。
在图11中示出在基准位置中的执行器。在所述位置中，螺杆3和压力件7预紧在移入的极限位置中，并且弹簧组7是预紧的。为此，压力件7能够与分离运动相反地相对于弹簧组F移动，直至所述弹簧组夹紧在一起(auf Block)。在根据图12的零位置中，螺杆3执行小的行程，在此向右执行并且弹簧组F松弛。由此可能的是，经由弹簧组的特征曲线确定行星滚柱丝杠的零位置或轴向的基准点，进而确定螺杆和压力件的零位置或轴向的基准点。
在知道基准点/零点之后，能够经由螺杆3的导程确定螺杆3的轴向位置进而确定与所述螺杆连接的压力件7的轴向位置，这经由转子侧的信号发生器15和定子侧的旋转传感器15.1实现，使得螺杆的特定的进给与特定的旋转相关联。
在图13中示出螺杆3的和压力件7的最大行程H或最大分离位置。
为了确保执行器的小结构长度，定子架21连同接合在其中的螺杆3伸入电子组件5中，所述电子组件在电子装置壳体6中具有相应的留空部。
附图标记列表
现有技术——图1
1a 行星滚柱丝杠PWG
2a 壳体
3a 螺杆
4a 行星滚柱丝杠-壳体
5a 电子组件
6a 电子装置壳体
H 行程
La 结构长度La
Sa 螺杆
Ra 转子
根据本发明的解决方案——图2至13：
1 行星滚柱丝杠(PWG)
2 壳体
3 螺杆
3.1 螺杆的第一端部
3.2 螺杆的第二端部
3.3 螺纹
4 套筒
4.1 齿圈
4.2 行星滚柱
4.3 行星滚柱架
5 电子组件
6 电子装置壳体
7 压力件
8 波纹管
9 转子架
9.1 内螺纹
9.2 第一凸缘
10 磁体载体
11 磁体
12 外罩
13 承载元件
13.1 外螺纹
13.2 第二凸缘
14 信号发生器载体
15 信号发生器
15.1 旋转传感器
16 轴承
16.1 轴承内环
16.2 轴承外环
17 导向螺母
17.1 外轮廓
18 铁芯
19 线圈
20 接触部
21 定子架
22 内轮廓
F 弹簧组
H 行程
L 结构长度
R 转子
S 定子
S1 信号发生器
S2 旋转传感器

Claims (10)

1.一种具有行星滚柱丝杠(PWG)(1)的执行器，其中多个行星滚柱(4.2)与螺杆(3)接合，所述行星滚柱与环绕所述行星滚柱(4.2)的齿圈(4.1)啮合，其中所述行星滚柱(4.2)在两个端部上定位在行星滚柱架(4.3)中，并且所述行星滚柱架(4.3)抗扭地支撑在套筒(4)中，所述套筒环绕所述齿圈(4.1)并且在两个端部上径向向内指向，其特征在于，
-所述套筒(4)和支撑在其中的所述行星滚柱架(4.3)被轴向地固定，并且与驱动器的转子(R)抗扭地连接，并且能够围绕旋转轴线(A)被驱动；
-所述螺杆(3)关于所述驱动器的定子(S)和壳体(2)被抗扭地支撑；以及
-在所述转子(R)和所述行星滚柱架(4.3)旋转时，所述螺杆(3)执行轴向的行程(H)，其中所述行星滚柱架支撑在所述套筒(4)中,所述套筒(4)轴向地固定在转子架(9)的径向向内指向的第一凸缘(9.2)和承载元件(13)的径向向内指向的第二凸缘(13.2)之间，其中所述转子架(9)和所述承载元件(13)抗扭地彼此连接。
2.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述螺杆(3)沿轴向方向至少部分地埋入电子装置壳体(6)中，所述电子装置壳体容纳所述执行器的电子组件(5)；并且所述电子组件(5)具有空腔，所述螺杆(3)能够移入所述空腔中。
3.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述承载元件(13)抗扭地容纳信号发生器(15)。
4.根据权利要求3所述的执行器，其特征在于，在转子架(9)和承载元件(13)之间的连接以螺纹连接的形式构成，为此所述转子架(9)具有内螺纹(9.1)而所述承载元件(13)具有外螺纹(13.1)，并且所述转子架(9)与轴承(16)轴向固定地连接，其中所述轴承(16)轴向无间隙地支撑在所述壳体(2)上，使得经由所述螺杆(3)导入的轴向力能够导出到所述壳体(2)中。
5.根据权利要求4所述的执行器，其特征在于，所述螺杆(3)的轴向力能够通过换向经由所述转子架(9)和所述轴承(16)导出到所述壳体(2)中。
6.根据权利要求4所述的执行器，其特征在于，所述螺杆(3)经由导向螺母(17)抗扭地支撑。
7.根据权利要求6所述的执行器，其特征在于，所述导向螺母(17)抗扭转地固定在所述螺杆(3)的第一端部上，并且所述导向螺母在定子架(21)中以能轴向移动的方式引导，并且所述定子架(21)是相对于所述壳体(2)抗扭的进而是相对于所述驱动器的所述定子(S)抗扭的；并且在所述螺杆的第二端部(3.2)上抗扭地设置有压力件(7)，所述压力件用作为用于待操纵的元件的接口。
8.根据权利要求7所述的执行器，其特征在于，在所述压力件(7)和/或所述螺杆的第二端部(3.2)与所述壳体(2)之间设置有波纹管(8)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的执行器，其特征在于，使用同步的行星滚柱丝杠(1)，使得所述螺杆(3)的特定的进给与特定的旋转相关联。
10.根据权利要求7所述的执行器，其特征在于，确保基准的弹簧组(F)至少在所述螺杆(3)的零位置和基准位置中支撑在所述压力件(7)和所述轴承(16)的轴承外环(16.2)之间。
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