CN106321761A - 行星滚柱丝杠传动机构和具有其的执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种行星滚柱丝杠传动机构，其具有：丝杠；与丝杠接合的多个行星滚动体；行星架装置，行星架装置能围绕行星滚动体的轴线旋转地支承行星滚动体，行星滚动体与丝杠轴线平行地定向；和包围行星滚动体的一个齿圈元件，所述齿圈元件与行星滚动体啮合并且沿两个轴向方向中的至少一个轴向方向支撑在行星架装置上。本发明提出，齿圈元件沿一个轴向方向支撑在行星架装置上并且行星滚柱丝杠传动机构附加地具有包围行星滚动体的另一齿圈元件，另一齿圈元件与所述一个齿圈元件轴向错开地设置并且沿另一轴向方向支撑在行星架装置上。本发明还涉及一种执行器、尤其用于操作车辆部件的执行器，执行器具有这种行星滚柱丝杠传动机构。

Description

行星滚柱丝杠传动机构和具有其的执行器
技术领域
本发明涉及一种行星滚柱丝杠传动机构、尤其同步的行星滚柱丝杠传动机构，行星滚柱丝杠传动机构具有(i)丝杠，(ii)与丝杠接合的多个行星滚动体，(iii)行星架装置，所述行星架装置能围绕行星滚动体的轴线旋转地支承行星滚动体，行星滚动体与丝杠轴线平行地定向；和(iv)包围行星滚动体的一个齿圈元件，所述齿圈元件与行星滚动体啮合并且沿两个轴向方向中的至少一个轴向方向支撑在行星架装置上。本发明还涉及一种执行器，尤其用于操作车辆部件的执行器，所述执行器具有行星滚柱丝杠传动机构。
背景技术
行星滚柱丝杠传动机构(PWG)具有：丝杠、用作齿圈的丝杠螺母和在所述丝杠和所述丝杠螺母之间在环周上设置的、容纳在行星架中的行星滚动体作为主要的部件。行星滚动体例如设计为行星滚子。这种行星滚柱丝杠传动机构的丝杠、丝杠螺母和行星滚动体具有轮廓部，以便在丝杠和丝杠螺母之间传递旋转运动，其中这两个部件中的一个——丝杠或丝杠螺母——被旋转驱动并且另一个部件在沿着丝杠的纵轴线抗扭地设置时以对应于设定的传动比的轴向行程移动。在此，行星滚动体具有两个不同的轮廓部段，所述轮廓部段一方面与丝杠啮合以及另一方面与丝杠螺母啮合，其中行星滚动体上的一个轮廓部段是纹槽状的以及行星滚动体上的另一轮廓部段通常是纹槽状的，并且根据实施方式，在丝杠或丝杠螺母上设有互补的螺纹部段，并且纹槽部段相应地设置在另一部件上。由此，与将丝杠直接容纳在丝杠螺母上相比实现如下传动比，借助所述传动比在小的推进时每次丝杠旋转实现较高的力。
开头时提到类型的行星滚柱丝杠传动机构从文献DD 277 308A5中已知。在此所描述的行星滚柱丝杠传动机构具有带有轮廓的丝杠、与丝杠接合的多个行星滚子、两个覆盖件和丝杠螺母，其中所述覆盖件具有凸肩，所述凸肩围绕行星滚子的轴线能旋转地支承与丝杠轴线平行地定向的行星滚子，所述丝杠螺母形成包围行星滚动体的齿圈，所述齿圈与 行星滚动体啮合并且沿至少一个轴向方向支撑在行星架装置上。在所述行星滚柱丝杠传动机构中，丝杠的、齿圈的和行星滚动体的轮廓部以在整个纵向延伸上规则分布的方式设置，由此在给定的结构空间中得到大的结构空间需求或相对小的载荷。
行星滚柱丝杠传动机构用于执行器/促动器的应用例如从DE 10 2012 212 608A1中已知。所述文献示出用于在重型载重车中用于电磁转向装置的促动器，所述促动器具有行星滚柱丝杠传动机构和电动机，所述电动机的转子构成为空心轴并且与行星滚柱丝杠传动机构的丝杠螺母抗扭地连接。
发明内容
本发明的目的是提出一种行星滚柱丝杠传动机构以及相应的执行器，其中得到稳固的、紧凑的内部结构。
根据本发明，所述目的的解决方案通过行星滚柱丝杠传动机构实现。本发明的优选的设计方案在下文中给出，下文中的特征能够分别以单独形式或以组合形式形成本发明的方面。
根据本发明，在根据本发明的行星滚柱丝杠传动机构中提出，齿圈元件沿一个轴向方向支撑在行星架装置上并且行星滚柱丝杠传动机构附加地具有包围行星滚动体的另一齿圈元件，所述另一齿圈元件与所述一个齿圈元件轴向错开地设置并且所述另一齿圈元件沿(相反的)另一轴向方向支撑在行星架装置上。包括两个齿圈元件的齿圈的应用实现，关于相应的旋转方向，对于牵拉运行和压力运行在行星滚柱丝杠传动机构之内提供不同的力线路径。由此，行星滚柱丝杠传动机构能够明显更好地匹配于对丝杠传动机构提出的要求。
行星滚动体尤其构成为行星滚子、即构成为滚子状的行星滚动体。
在此有利地提出，一个齿圈元件经由第一轴向轴承沿一个轴向方向支撑在行星架装置上，并且另一齿圈元件经由第二轴向轴承沿另一轴向方向支撑在行星架装置上。
根据本发明的一个有利的实施方式提出，行星滚动体中的每个在第一轴向部段L1中与齿圈元件啮合，在第二轴向部段L2中与另一齿圈 元件啮合并且在第三轴向部段L3中与丝杠接合。在此尤其提出，第三轴向部段L3设置在第一轴向部段L1和第二轴向部段L2之间。
有利地，三个轴向部段无重叠地设置，因此在三个轴向部段之间或也仅在三个轴向部段中的两个之间不存在轴向的重叠区域。
根据本发明的一个优选的设计方案，行星架装置与至少一个卷簧(Schlingfeder)和/或至少一个其他的摩擦装置有效连接。优选地，行星架装置与两个卷簧或两个其他的摩擦装置有效连接。
在此有利地提出，行星架装置与至少一个卷簧套筒一件式地构成，在所述卷簧套筒的内直径上设置有至少一个卷簧。
在此有利地提出，至少一个卷簧构成为双卷簧和/或至少一个其他的摩擦装置构成为与旋转方向相关的摩擦装置。优选地，设有两个双卷簧或两个其他的与旋转方向相关的摩擦装置。
本发明还涉及一种执行器，其具有驱动装置、尤其电动机并且具有前述行星滚柱丝杠传动机构。执行器尤其是用于操作车辆部件的执行器、尤其离合器执行器。
根据本发明的另一优选的设计方案，设计为电动机的驱动装置具有构成为空心轴的转子，所述转子与行星架装置抗扭地连接。
附图说明
在下文中，参照附图根据优选的实施例示例地阐述本发明，其中下面描述的特征能够分别以单独形式以及以组合形式形成本发明的方面。附图示出：
图1示出贯穿具有行星滚柱丝杠传动机构(PWG)的执行器的纵向半剖面图；以及
图2示出行星滚柱丝杠传动机构，其具有用于牵拉运行和压力运行的关于相应的运动方向产生的力线路径。
具体实施方式
图1示出贯穿具有行星滚柱丝杠传动机构(PWG)12的执行器10 的纵剖面，其中仅示出直至主轴线14的上半部。示出的PWG 12具有下列主要部件：丝杠16、行星滚动体18、行星架装置20以及由两个齿圈元件22、24构成的齿圈26。主轴线14与丝杠16的纵轴线或旋转轴线重合。构成为行星滚子的行星滚动体18沿周向包围丝杠16，然而其中仅示出一个行星滚动体，其中所述行星滚动体与丝杠16轴线平行地定向并且所述行星滚动体围绕其相应的轴线能旋转地由行星架装置20支承。行星滚动体18由两个齿圈元件(一个齿圈元件22和另一齿圈元件24)中的每个在相应的轴向区域中围绕。所述齿圈元件22、24中的每个与行星滚动体18啮合并且沿两个轴向方向中的各一个轴向方向支撑在行星架装置20上。行星滚动体18具有用于齿圈接触的第一轴向部段L1和第二轴向部段L2以及用于丝杠接触的第三轴向部段L3，所述第一轴向部段和第二轴向部段分别具有第一纹槽直径并且所述第三轴向部段具有第二纹槽直径。类似地，齿圈元件22、24中的每个也具有各一个与行星滚动体18的第一或第二轴向部段L1、L2相对应的纵向区域，所述纵向区域具有用于行星件接触的纹槽。
齿圈元件22、24中的每个齿圈元件在一侧轴向地支承在相应的轴向轴承28、30中。在此，两个轴向轴承28、30轴向地围绕两个齿圈元件22、24。在此，一个齿圈元件22经由所述轴向轴承中的第一轴向轴承28沿一个轴向方向轴向地支撑在行星架装置20上并且另一齿圈元件24经由轴向轴承中的第二轴向轴承30沿另一轴向方向支撑在行星架装置20上。
行星架装置20设有套筒或者形成这种套筒，在所述套筒的内直径上在齿圈元件22、24的区域中设置有各一个卷簧32、34或各一个其他的摩擦装置。两个卷簧32、34在此构成为双卷簧。双卷簧是与旋转方向相关的摩擦装置的具体的实施方式。
示出的行星滚柱丝杠传动机构12由此能够构成为同步的行星滚柱丝杠传动机构(SPWG)。
执行器10还具有构成为电动机36的驱动装置38，所述驱动装置具有套筒状的转子40和沿周向包围转子的定子42。转子40以及形成丝杠螺母的行星架装置20经由主轴承44能旋转地支承在执行器10的或行星滚柱丝杠传动机构12的壳体46中/上。然而，在图1中仅部分地示出壳体46。丝杠16本身经由固定在丝杠上的力矩支架 (Momentenstütze)48能旋转地支承在执行器10的或行星滚柱丝杠传动机构12的壳体46中/上。
行星滚柱丝杠传动机构12用于将围绕主轴线14的旋转运动转变为沿着所述主轴线14的直线运动。
在此，行星滚柱丝杠传动机构12的下述设计方案是特别重要的：
-行星滚柱丝杠传动机构12设置为用于将例如旋转支撑的丝杠16的(由驱动装置产生的)旋转方向转换为直线运动，其中替选地旋转驱动的丝杠16和旋转支撑的行星架装置20以及其他组合也是值得考虑的；
-使用两个齿圈元件22、24，各一个力方向使用一个齿圈元件，所述齿圈元件分别具有所属的轴向轴承28、30并且分别具有至少一个摩擦装置；以及
-摩擦装置在此优选与旋转方向相关地构成，其中摩擦装置尤其构成为双卷簧，因为所述双卷簧与其他摩擦装置相比是沿打开方向几乎与摩擦系数无关的。
执行器10尤其是用于操作车辆部件的执行器。在图2中以离合器执行器的实例描述执行器10的功能。
图2除了执行器10以外示出表示在壳体46上的相应的支撑力的箭头50和用于执行器力(箭头54)的两个可能的方向或力类型(压力FC或拉力FP)的相应的力线路径52的图示说明。除此之外，示出车辆部件、即在此为离合器的具有压力区域(+)和拉力区域(-)的两个特征曲线K1、K2。
通过箭头，特征曲线K1、K2的区域+/-与在图2中下部和上部的相应的力线路径52相关联。
在上面示出的情况下，在存在拉力(FP：Pulling Force)时力线路径52从丝杠16经过行星滚动体18、另一齿圈元件24、第二轴向轴承30伸展至行星架20的相应的侧然后从行星架装置20继续经过主轴承44伸展至壳体46，在那所述壳体沿箭头50的方向支撑。
在下面示出的情况下，在存在压力(FC：Compressive Force)时力 线路径52从丝杠16经过行星滚动体18、一个齿圈元件22、第一轴向轴承28伸展至行星架20的相应的另一侧然后从行星架装置20继续经过主轴承44伸展至壳体46，在那所述壳体沿箭头50的方向支撑。
此外，现在将描述摩擦单元的功能，例如即卷簧32、34的功能。
在没有摩擦单元(卷簧32、34)的情况下，丝杠16由于同步的行星滚柱丝杠传动机构(SPWG)12的受结构决定的良好的效率在无电流的驱动的情况下沿力方向(箭头54)运动(直至力方向反转，所述力方向反转对应于相应的特征曲线K1、K2的过零)。
在图2中在上部描述的牵拉负荷(-)：
摩擦装置32、34阻止在行星架装置20和齿圈26之间的相对运动进而阻止行星滚柱丝杠传动机构12的所有运动。如果现在驱动装置38在图2中上部描述的情况下被通电，使得丝杠16在图中向右运动(“+”通电)，那么必须抵抗(双)卷簧34的大的摩擦、然而借助于“辅助的”执行器力工作。结构的不受负载的部分(在此即具有卷簧32和齿圈元件22的左侧)同样产生(小的)摩擦力，其中根据摩擦比或者在另一齿圈元件24(压力侧)和行星滚动体18之间(如示出的)或者在所述齿圈元件24和摩擦单元(卷簧34)之间进行滑动。在图2中上部所描述的情况下，在运动方向反转时丝杠16必须(在图中向左)抵抗执行器力并且抵抗(双)卷簧34的小的摩擦地工作。在行星滚动体18和齿圈22、24之间相对运动(通电的驱动)期间，总是进行滚动运动。
所述描述相应地相反地适用于在图2中下部所描述的压力负载(+)：
摩擦装置32、34阻止在行星架装置20和齿圈26之间的相对运动进而阻止行星滚柱丝杠传动机构12的所有运动。如果现在驱动装置38在图2中下部描述的情况下被通电，使得丝杠16在图中向左运动(“-”通电)，那么必须抵抗(双)卷簧32的大的摩擦、然而借助于“辅助的”执行器力工作。结构的不受负载的部分(在此即具有卷簧34和齿圈元件24的右侧)同样产生(小的)摩擦力，其中根据摩擦比或者在另一齿圈元件22和行星滚动体18之间(如示出的)或者在所述齿圈元件22和摩擦单元(卷簧32)之间进行滑动。在图2中下部所描述的情况下，在运动方向反转时丝杠16必须(即在图中向右)抵抗执行器力并且抵 抗(双)卷簧32的小的摩擦地工作。在行星滚动体18和齿圈26的元件22、24之间的相对运动(通电的驱动)期间，总是进行滚动运动。
附图标记列表
10 执行器
12 行星滚柱丝杠传动机构
14 主轴线
16 丝杠
18 行星滚动体
20 行星架装置
22 齿圈元件
24 另一齿圈元件
26 齿圈
28 第一轴向轴承
30 第二轴向轴承
32 卷簧
34 卷簧
36 电动机
38 驱动装置
40 转子
42 定子
44 主轴承
46 壳体
48 固定在丝杠上的力矩支架
50 箭头
52 路径
54 箭头
K1 特征曲线
K2 特征曲线
L1 第一轴向部段
L2 第二轴向部段
L3 第三轴向部段。

Claims (10)

1.一种行星滚柱丝杠传动机构(12)、尤其同步的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(16)；
-与所述丝杠(16)接合的多个行星滚动体(18)；
-行星架装置(20)，行星滚动体(18)能围绕行星滚动体的轴线旋转地被所述行星架装置支承，所述行星滚动体与所述丝杠(16)轴线平行地定向；和
-包围所述行星滚动体(18)的一个齿圈元件(22)，所述齿圈元件与所述行星滚动体(18)啮合并且沿两个轴向方向中的至少一个轴向方向支撑在所述行星架装置(20)上，
其特征在于，所述齿圈元件(22)沿一个轴向方向支撑在所述行星架装置(20)上并且所述行星滚柱丝杠传动机构(12)附加地具有包围所述行星滚动体(18)的另一齿圈元件(24)，所述另一齿圈元件与所述一个齿圈元件(22)轴向错开地设置并且沿另一轴向方向支撑在所述行星架装置(20)上。
2.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠传动机构，其特征在于，所述一个齿圈元件(22)经由第一轴向轴承(28)沿所述一个轴向方向支撑在所述行星架装置(20)上，以及所述另一齿圈元件(24)经由第二轴向轴承(30)沿所述另一轴向方向支撑在所述行星架装置(20)上。
3.根据权利要求1或2所述的行星滚柱丝杠传动机构，其特征在于，所述行星滚动体(18)中的每个行星滚动体在第一轴向部段(L1)中与所述一个齿圈元件(22)啮合，在第二轴向部段(L2)中与所述另一齿圈元件(24)啮合以及在第三轴向部段(L3)中与所述丝杠(16)接合。
4.根据权利要求3所述的行星滚柱丝杠传动机构，其特征在于，所述第三轴向部段(L3)设置在所述第一轴向部段(L1)和所述第二轴向部段(L2)之间。
5.根据权利要求3或4所述的行星滚柱丝杠传动机构，其特征在于，三个所述轴向部段(L1，L2，L3)无重叠地设置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的行星滚柱丝杠传动机构，其特征在于，所述行星架装置(20)与至少一个卷簧(32，34)和/或至少一个其他的摩擦装置有效连接。
7.根据权利要求6所述的行星滚柱丝杠传动机构，其特征在于，所述行星架装置(20)与至少一个卷簧套筒一件式地构成，在所述卷簧套筒的内直径上设置有至少一个卷簧(32，34)。
8.根据权利要求6或7所述的行星滚柱丝杠传动机构，其特征在于，所述至少一个卷簧(32)构成为双卷簧和/或所述至少一个其他的摩擦装置构成为与旋转方向相关的摩擦装置。
9.一种执行器(10)、尤其用于操作车辆部件的执行器，所述执行器具有驱动装置(38)、尤其电动机(36)，和根据权利要求1至8中任一项所述的行星滚柱丝杠传动机构(12)。
10.根据权利要求9所述的执行器，其特征在于，所述电动机(36)具有构成为空心轴的转子(40)，所述转子与所述行星架装置(20)抗扭地连接。
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