CN107208713B - 具有行星滚柱丝杠传动装置的执行器 - Google Patents

具有行星滚柱丝杠传动装置的执行器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有行星滚柱丝杠传动装置(PWG)的执行器，所述执行器尤其用于借助于能轴向移动的活塞操纵车辆的离合器，其中多个行星滚柱与主轴接合，所述行星滚柱与围绕行星滚柱的齿圈啮合，其中行星滚柱与主轴以轴线平行的方式伸展并且可围绕其自身的纵轴线旋转地定位在行星滚柱承载件中，并且其中执行器具有至少一个能轴向移动的部件，以实现分离运动，所述部件或者是主轴或者是传动装置壳体，并且其中集成有用于确定能轴向移动的部件的基准位置的机构，并且其中用于确定能轴向移动的部件的基准位置的机构还包含止挡弹簧和用于确定主轴的角度变化的角度传感器。

Description

具有行星滚柱丝杠传动装置的执行器
背景技术
在近年中，自动离合器愈发盛行。越来越多地通过使用传感装置和电子启动地对行驶变化进行的干预提高了舒适度和安全性。
从车辆技术中已知：为了操控离合器在自动变速器中应用至少一个离合器执行器。当在离合器执行器中不应用绝对路径测量装置时，能够设有增量式路径测量装置，所述增量式路径测量装置相应地具有增量式位移测量传感器。在应用所谓的电子换向马达时，该增量式位移测量传感器直接地集成到马达中。
已经指出：增量式路径测量装置必须定期地进行调准。在调准增量式路径测量装置时，以键控的方式经过定标点，其中定标点的位置用作为用于调准增量式路径测量装置的零点或离合器基准位置。
DE102005028844B4公开一种用于借助控制装置来控制借助于可通电的离合器执行机构操纵的、非自保持的离合器的方法，所述离合器处于驱动单元和变速器之间，借助所述控制装置进行离合器执行装置的控制和传感器的测量数据的检测，以确定离合器位置，其中为了验证离合器基准位置，在预设的第一无源时间段期间或在出现执行器静止之前将离合器执行装置切换为是无电流的，并且此后在第一次测量中确定所达到的离合器位置，并且在预设的有源时间段期间进行离合器执行装置的通电，并且随后在预设的另一无源时间段期间或在出现执行器静止之前重新将离合器执行装置切换为是无流的，并且此后在另一测量中确定离合器位置，并且随后通过如下方式检查：最后测量的离合器位置是否能够验证为新的离合器基准位置，其方式在于，确定在最后的测量中确定的离合器位置与在之前的测量中确定的离合器位置是否一致或者是否处于对于离合器基准位置的可信的数值范围之内。
在此，当通过驱动力矩置于运动中的主轴通过机械阻力静止时，视为找到基准点。为了排除错误的机械阻力(例如污染物)，推荐经由可信性策略来确保基准点。推荐使用螺距准确的蜗杆传动装置。这种遵守斜率的主轴传动装置例如是行星滚柱传动装置(PWG)。
行星滚柱传动装置(PWG)(也称作为行星滚柱丝杠传动装置)长期以来是现有技术，并且例如在DD 0277308A5中描述。从参考文献DE 10 2010 047 800 A1中例如已知一种行星滚柱丝杠传动装置，所述行星滚柱丝杠传动装置包含在静液压的离合器执行器形式的静液压执行器中，以便将借助于电动马达产生的转动运动变换成轴向运动。从参考文献DE10 2010 011 820 A1中已知一种行星滚柱传动装置，其具有丝杠和设置在丝杠上的螺母和多个在环周之上分布的行星件，所述行星件设置在丝杠和螺母之间，所述行星件以可滚动的方式设置在螺母的内环周上以及设置在丝杠的外环周上。在该解决方案中，设有用于行星件的预紧装置，其中螺母具有两个轴向相互运动的螺母部件，并且其中预紧装置具有弹簧元件，所述弹簧元件相对于螺母部件弹簧加荷。螺母承担两个功能：一方面是传动装置部件，并且另一方面其是预紧装置的一部分。
从在其后公开的参考文献DWO2015/081651A1中还已知一种行星滚柱丝杠传动装置，其中借助于弹簧组件和转子或主轴上的转动角度传感器能够执行方位确定。
发明内容
本发明的目的是：提供一种定基准所需的止挡件的结构装置。
所述目的借助于如下设计方案实现。
本发明涉及一种具有行星滚柱丝杠传动装置(PWG)的执行器，所述执行器尤其用于借助于能轴向移动的活塞操纵车辆的离合器，其中多个行星滚柱与主轴接合，所述行星滚柱与围绕行星滚柱的齿圈啮合，其中行星滚柱与主轴以轴线平行的方式伸展，并且以可围绕其自身的纵轴线转动的方式定位在行星滚柱承载件中，并且其中执行器具有至少一个能轴向移动的部件，以实现分离运动，所述部件或者是主轴或者是传动装置壳体，并且其中集成有用于确定能轴向移动的部件的基准位置的机构，并且其中所述用于确定能轴向移动的部件的基准位置的机构还包含止挡弹簧和角度传感器，所述角度传感器用于确定主轴的角度变化。
尤其能够提出：止挡弹簧至少与齿圈以运动的方式耦联。
优选地，止挡弹簧是碟形弹簧或螺旋压缩弹簧或管式弹簧或板簧。
止挡弹簧能够设置在主轴端部上或设置在行星滚柱传动装置的传动装置壳体中。
特别地，止挡弹簧能够处于行星滚柱传动装置的轴向轴承和主轴的端部之间，所述轴向轴承尤其处于行星滚柱的区域中，所述主轴的端部更确切地说是在主轴的端部区域中的或行星滚柱传动装置的端部的区域中的止挡区域。该区域尤其能够相反于传动装置的如下区域设置，所述区域具有马达，即用于驱动主轴的电动马达。
在此，止挡弹簧能够设置在轴承环和滚子轴承或类似的轴承之间，在那里该另一轴承将止挡弹簧从主轴的转动运动中脱耦。
特别地，止挡盘设置在如下位置处，所述位置相对于轴向不可移动的部件沿轴向方向固定。
在一个优选的实施方式中，轴向不可移动的部件是主轴并且可轴向移动的部件是传动装置壳体，所述传动装置壳体包括行星滚柱、齿圈、轴向球轴承和行星滚柱承载件。通过从转子导入主轴中的驱动力矩使行星滚柱轴向地朝止挡盘的方向运动。
在此，在能轴向移动的部件朝止挡盘的方向轴向运动时，在轴向方向上设置在止挡盘和止挡弹簧之间的滚针轴承与止挡盘处于接触，由此转矩提高。
在此优选地，在止挡盘和滚针轴承接触之后，行星滚柱丝杠传动装置朝止挡盘的方向的进一步的轴向运动引起止挡弹簧的偏转。
止挡弹簧变形，直至在所导入的驱动力矩和由止挡弹簧变形引起的阻力矩之间出现平衡。
在另一优选的实施方式中，预紧弹簧与止挡弹簧并联或串联地设置。有利地，在预紧弹簧和止挡弹簧串联布置的情况下，更简单地设定用于行星滚柱丝杠传动装置的预紧力，因为总刚度决定性地取决于最软的弹簧，即预紧弹簧。相对于并联布置，由于对于预紧弹簧在此更好地提供结构空间，预紧弹簧在该情况下能够显著更软地设计。
替选地，预紧弹簧与止挡弹簧并联地设置。有利地，对于该布置不需要附加的支承部位。
止挡件的特征曲线能够通过止挡弹簧的预紧、止挡弹簧的刚度和结构来影响。在实施例中更详细地进行阐述。
为了限制止挡弹簧的压缩，在止挡壳体之内，附加的止挡套筒能够以与止挡弹簧直接有效接触的方式设置。
在止挡盘与滚针轴承止挡时，能够在主轴和行星滚柱之间实现转动运动脱耦。该脱耦例如能够经由不同的轴承或经由局部的分离来进行。经由不同的轴承进行的脱耦例如能够经由在行星滚柱的轴向球轴承盘和套筒之间的滑动轴承来实现，或经由在轴向轴承和止挡弹簧之间的滚针轴承来实现。
对于根据本发明的结构尤其有利的是：短的力流，进而受负荷的部件的数量的最小化和有利的负荷，优选压力负荷代替弯曲负荷。
同样地，根据本发明提出一种用于确定执行器的能轴向运动的部件的基准位置的方法，所述执行器具有行星滚柱丝杠传动装置(PWG)，所述执行器尤其用于借助于能轴向移动的活塞操纵车辆的离合器，所述方法包括如下步骤：
a.测量导入执行器中的驱动力矩和由止挡弹簧变形引起的阻力矩，
b.借助于角度传感器检测主轴的转动角度，所述角度传感器设置在主轴的轴向端部上，
c.检测在导入的驱动力矩和由止挡弹簧变形引起的阻力矩之间的平衡点，
其中步骤a至c能够以任意的顺序进行或同时进行。
附图说明
下面，以实施例和所附的附图详细阐述本发明。
其示出：
图1示出具有行星滚柱丝杠传动装置的根据本发明的执行器的剖面图，
图2示出具有止挡件的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图，
图3示出具有在套筒和轴向球轴承之间转动运动脱耦的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图，
图4示出具有借助于滚针轴承在轴向轴承和止挡弹簧之间实现的转动运动脱耦的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图，
图5示出具有主轴端部处的止挡件的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图，
图6示出具有与预紧弹簧串联设置的止挡弹簧的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图，
图7示出具有平行于预紧弹簧设置的止挡弹簧的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图，
图8示出具有不受力的止挡件的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图和特征曲线，
图9示出具有预紧的止挡件的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图和特征曲线，
图10示出具有预紧的止挡件和附加的止挡件套筒的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图和特征曲线。
具体实施方式
在图1中示出具有行星滚柱丝杠传动装置的根据本发明的执行器的纵剖面图。转子将驱动力矩导入主轴6中，所述主轴在此处示出的实施方式中轴向不可移动地支承。多个行星滚柱4与主轴6接合，所述行星滚柱与围绕行星滚柱4的齿圈5啮合，其中行星滚柱4可围绕其自身的纵轴线转动地定位在行星滚柱承载件中。在主轴6上设置有止挡盘1，所述止挡盘相对于主轴6沿轴向方向固定并且其位置不可变化。在止挡盘1和行星滚柱4的轴向轴承之间存在滚针轴承2和止挡弹簧3，所述滚针轴承相对于主轴6可沿轴向方向运动，所述止挡弹簧同样可沿轴向方向运动。此外，预紧弹簧8与止挡弹簧3串联设置。通过导入驱动力矩，行星滚柱4连同驱动器壳体，在此为套筒10，一起向左，即朝打开的方向或降低压力的方向运动。一旦滚针轴承2与止挡盘1接触，止挡弹簧3就变形。止挡弹簧3变形，直至导入的驱动力矩和由止挡弹簧3变形引起的阻力矩之间出现平衡。如果在该平衡点处将主轴6的由安置在主轴端部上的角度传感器7检测的角度记录为是可信的，那么发现基准点。
图2示出具有止挡件的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图。除了图1中描述的事实之外，将力流作为虚线示出。在导入驱动力矩时，所述驱动力矩从主轴6传递到行星滚柱4上。转矩从行星滚柱4变换成轴向力，并且经由轴向轴承传递到止挡弹簧3、滚针轴承2和止挡盘1上。其引起套筒10连同包含在其中的部件朝止挡盘1的方向的轴向运动。一旦滚针轴承2与止挡盘1接触，止挡弹簧3就变形，直至在导入的驱动力矩和由止挡弹簧3变形引起的阻力矩之间出现平衡。在所示出的实施方式中，能够将干扰影响降低到最小。对此，一方面由阻力矩产生的轴向力经由滚子轴承(滚针轴承2)传递到止挡盘1上。另一方面，能够将止挡弹簧3的刚度选择为高至，使得驱动力矩的偏差引起所允许小的基准点移动，并且还能够在止挡情况下承受由于惯性力的出现而引起的机械负荷。
在图3至5中示出在止挡情况下主轴6和行星滚柱4之间转动运动脱耦的不同方案。该脱耦能够局部地进行还有由于其类型进行。
图3示出图2中描述的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图，其具有在套筒10和轴向球轴承之间的转动运动脱耦。在此，在套筒10和轴向球轴承盘11之间设置有滑动轴承12。
在图4中示出的实施方式中，在止挡情况下借助于滚针轴承2在轴向球轴承盘11和止挡弹簧3之间实现转动运动脱耦。
根据图5在止挡情况下进行转动运动的局部脱耦。在此，止挡盘1、止挡弹簧3和滚针轴承2设置在主轴端部上。借助于预紧弹簧8总是带动套筒10，并且总是将环绕接合套筒16挤压到轴向球轴承盘11上。在止挡情况下，环绕接合套筒16与滚针轴承17接触。其形成阻力矩。滚针轴承17轴向移动，直至其与止挡盘1接触。止挡弹簧如在图6和7中示出那样能够与预紧弹簧串联或并联设置。
图6示出具有与预紧弹簧8串联设置的止挡弹簧3的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图。该串联设置的优点是，能够更简单地设定用于行星滚柱4的预紧力，因为在此由于用于预紧弹簧的更大的结构空间，所述预紧弹簧能够柔软地构成。总刚度决定性地取决于最软的弹簧，即预紧弹簧。
图7示出具有平行于预紧弹簧8设置的止挡弹簧3的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图。
止挡件的特征曲线能够通过止挡弹簧的预紧、止挡弹簧的刚度和结构来影响。该变型形式可行性在图8至10中根据三个特征曲线和所属的结构设计方案来阐述。在此，在全部三个实施例中，转矩开始大于零，因为行星滚柱丝杠传动装置中的摩擦力矩在导入驱动力矩之后总是起作用。点p1在全部三个附图8至10中表示如下力矩，在所述力矩下止挡盘1和滚针轴承2接触，并且从所述力矩起转矩提高。滚针轴承2和止挡弹簧3在全部三个实施方式中由止挡壳体13包围，所述止挡壳体径向地通过间隙配合固定在活塞容纳部15上。止挡壳体13和预紧弹簧8在此具有中央的留空部，在止挡盘与滚针轴承2接触之前，止挡盘1能够穿过所述留空部。
在图8中示出具有不受力的止挡件的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图和相应的特征曲线。如果在一定主轴转动角度p1下止挡盘1与滚针轴承2接触，那么在轴向可移动的部件进一步轴向运动时，止挡弹簧3开始偏转。转矩从该点起连续地上升。
图9示出具有预紧的止挡件的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图和相应的特征曲线。在止挡预紧的情况下，转矩在位置p1处突变地从摩擦力矩开始提高，并且随后连续地上升。
图10示出具有预紧的止挡件和附加的止挡件套筒14的行星滚柱丝杠传动装置的剖面图和相应的特征曲线。在借助附加的止挡套筒14进行预紧止挡时，转矩在位置p1处突变地从摩擦力矩开始提高，并且随后在止挡弹簧3的压缩阶段期间连续地继续上升，直至止挡套筒14与滚针轴承2接触(位置p2)。此外，止挡套筒14用于限定的端部止挡，而不必须强制性地完全压缩止挡弹簧3。
附图标记列表
1 止挡盘
2 滚针轴承
3 止挡弹簧
4 行星滚柱
5 齿圈
6 主轴
7 角度传感器
8 预紧弹簧
9 转子
10 套筒
11 轴向球轴承盘
12 滑动轴承
13 止挡壳体
14 止挡套筒
15 活塞容纳部
16 环绕接合套筒
17 滚针轴承盘

Claims (12)

1.一种具有行星滚柱丝杠传动装置的执行器，其中多个行星滚柱(4)与主轴(6)接合，所述行星滚柱与围绕所述行星滚柱(4)的齿圈(5)啮合，其中所述行星滚柱(4)与所述主轴(6)以轴线平行的方式伸展，并且以能围绕其自身的纵轴线转动的方式定位在行星滚柱承载件中，并且其中所述执行器具有至少一个能轴向移动的部件，以实现分离运动，所述部件或者是所述主轴(6)或者是传动装置壳体(10)，并且其中集成有用于确定所述能轴向移动的部件的基准位置的机构，并且其中用于确定所述能轴向移动的部件的基准位置的所述机构还包含止挡弹簧(3)和角度传感器(7)，所述角度传感器用于确定所述主轴(6)的角度变化。
2.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，止挡盘(1)设置在如下位置处，所述位置相对于轴向不可移动的部件沿轴向方向固定。
3.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，止挡盘(1)设置在如下位置处，所述位置相对于所述主轴(6)沿轴向方向固定。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的执行器，其特征在于，在所述能轴向移动的部件朝所述止挡盘(1)的方向轴向运动时，滚针轴承(2)与所述止挡盘(1)处于接触，所述滚针轴承在轴向方向上设置在止挡盘(1)和止挡弹簧(3)之间。
5.根据权利要求4所述的执行器，其特征在于，在接触止挡盘(1)和滚针轴承(2)之后，所述能轴向移动的部件朝所述止挡盘(1)的方向的进一步的轴向运动引起所述止挡弹簧(3)的偏转。
6.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述止挡弹簧(3)是碟形弹簧或螺旋压缩弹簧或管式弹簧或板簧。
7.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，与所述止挡弹簧(3) 并联或串联地设置有预紧弹簧(8)。
8.根据权利要求1、2、3、6和7中任一项所述的执行器，其特征在于，在止挡壳体(13)之内，以与所述止挡弹簧(3)有效连接的方式设置有止挡套筒(14)，以限制述止挡弹簧(3)的压缩。
9.根据权利要求4所述的执行器，其特征在于，在所述止挡盘(1)与所述滚针轴承(2)止挡时，能够在所述主轴(6)和所述行星滚柱(4)之间实现转动运动脱耦。
10.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述执行器用于借助于能轴向移动的活塞操纵车辆的离合器。
11.一种用于确定执行器的能轴向运动的部件的基准位置的方法，所述执行器具有行星滚柱丝杠传动装置，所述方法包括如下步骤：
a.测量导入所述执行器中的驱动力矩和由止挡弹簧(3)变形引起的阻力矩，
b.借助于角度传感器(7)检测主轴(6)的转动角度，所述角度传感器设置在所述主轴(6)的轴向端部上，
c.检测在导入的驱动力矩和由所述止挡弹簧变形引起的阻力矩之间的平衡点，
其中步骤a至c能够以任意的顺序进行或同时进行。
12.根据权利要求11所述的用于确定执行器的能轴向运动的部件的基准位置的方法，其特征在于，所述执行器用于借助于能轴向移动的活塞操纵车辆的离合器。
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