CN114450505B - 行星滚柱丝杠传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的后桥转向系统的致动器的行星滚柱丝杠传动装置，该行星滚柱丝杠传动装置包括行星滚柱支承件(7)，该行星滚柱支承件容纳行星滚柱(3)并且以与驱动套筒共同旋转的方式连接至驱动套筒(11)，该驱动套筒以能够绕丝杠主轴(1)旋转的方式被驱动并且借助于轴向倾斜滚柱轴承(13)以可旋转的方式安装在机器部分(12)上，该轴向倾斜滚柱轴承相对于驱动套筒(11)同轴布置并且轴向倾斜滚柱轴承的滚柱(14)与倾斜轴承滚道(15，19)处于滚动接触，倾斜轴承滚道相对于横向于驱动套筒(11)的旋转轴线布置的平面(E)偏斜。

Description

行星滚柱丝杠传动装置
技术领域
本发明涉及行星滚柱丝杠传动装置，该行星滚柱丝杠传动装置将旋转运动转换成平移运动。本发明还涉及机动车辆的后桥转向系统的具有此类行星滚柱丝杠传动装置的致动器。
背景技术
现有行星滚柱丝杠传动装置已经从DE 10 2015 206 735 B3获知。该行星滚柱丝杠传动装置设置有布置在丝杠主轴上的螺母以及布置在丝杠主轴与螺母之间的行星滚柱，并且这些行星滚柱借助于行星滚柱的行星凹槽轮廓一方面与螺母侧的凹槽轮廓啮合，并且另一方面与丝杠主轴的螺纹轮廓啮合。该行星滚柱丝杠传动装置还具有带有凹穴的行星滚柱支承件，凹穴布置成分布在圆周上，并且行星滚柱以能够绕行星滚柱的行星滚柱轴线旋转的方式安装在凹穴中。行星滚柱支承件以共同旋转的方式与驱动套筒连接，驱动套筒以能够绕丝杠主轴的主轴轴线旋转的方式被驱动。驱动套筒借助于被称为主轴承的轴承而以可旋转的方式安装在机器部分上。
根据应用，相当大的轴向致动力经由主轴承传递。本发明的目的是提出一种行星滚柱丝杠传动装置，该行星滚柱丝杠传动装置经由主轴承来可靠地传递轴向致动力。
发明内容
根据本发明，该目的已经通过如下行星滚柱丝杠传动装置来实现。该行星滚柱丝杠传动装置设置有布置在丝杠主轴上的螺母以及布置在丝杠主轴与螺母之间的行星滚柱，并且这些行星滚柱借助于行星滚柱的行星凹槽轮廓一方面与螺母侧的凹槽轮廓啮合，并且另一方面与丝杠主轴的螺纹轮廓啮合。该行星丝杠传动装置还具有带有凹穴的行星滚柱支承件，这些凹穴布置成分布在圆周上，并且行星滚柱以能够绕行星滚柱的行星滚柱轴线旋转的方式安装在凹穴中。
行星滚柱支承件以共同旋转的方式与驱动套筒连接，驱动套筒以能够绕丝杠主轴的主轴轴线旋转的方式被驱动。该行星滚柱丝杠传动装置是真实螺距的行星滚柱丝杠传动装置：无论行星滚柱与相关驱动部分接合可能发生的滑移如何，行星滚柱支承件围绕丝杠主轴的一个完整旋转都对应于驱动套筒与丝杠主轴之间的以丝杠主轴的螺纹轮廓的螺距量发生的相对位移。
驱动套筒借助于与驱动套筒同轴布置的轴向倾斜滚柱轴承而以可旋转的方式安装在机器部分上，轴向倾斜滚柱轴承的滚柱与倾斜轴承滚道处于滚动接触，倾斜轴承滚道相对于与驱动套筒的旋转轴线横向布置的横向平面偏斜。机器部分可以布置成固定至框架并且设计为例如其中容纳有行星滚柱丝杠传动装置的壳体。
轴向倾斜滚柱轴承传递了大部分的轴向力，这些轴向力在丝杠主轴与机器部分之间传递。这些轴向力经由行星滚柱、螺母和驱动套筒来传递。轴向倾斜滚柱轴承的滚柱优选地呈筒形，但是替代性地还可以呈锥形。倾斜轴承滚道相对于横向平面的倾斜度取决于预期的径向力的大小。用于根据本发明的行星滚柱丝杠传动装置的优选驱动装置可以是带驱动装置。在这种情况下，带齿的带例如围绕驱动套筒成环并且对驱动套筒进行驱动。在带齿的带的张紧侧部中产生的张紧力作为径向力传递至驱动套筒，并且经由轴向倾斜滚柱轴承而从驱动套筒传递至机器部分。倾斜轴承滚道相对于横向平面的倾斜度越大，则可以传递的径向力就越大。在带齿的带驱动装置的情况下，径向力只是轴向力的一小部分，例如为轴向力的约百分之一。在这种情况下，倾斜轴承滚道可以略微偏斜。
螺母优选地借助于轴向滚柱轴承而轴向地安装在驱动套筒上。轴向滚柱轴承不传递任何的径向轴承力。以这种方式确保从外侧作用的径向力不会传递至螺母和行星滚柱，而是借助于轴向倾斜滚柱轴承恰当地传导到机器部分中。
轴向倾斜滚柱轴承可以具有两个轴承环，其中，倾斜轴承滚道形成为相互面向的端面。这些轴承环在纵向截面中观察、即沿旋转轴线观察时可以呈近似三角形，其中，这些轴承环具有布置成与彼此垂直的轴承表面以及与这些轴承表面的彼此背向的端部邻接的倾斜轴承滚道。
优选地，驱动套筒具有套筒和倾斜轴承盘，该倾斜轴承盘以在旋转方面固定的方式布置在套筒中并且具有偏斜的倾斜轴承滚道。套筒和倾斜轴承盘两者都可以以在经济上有利的方式制造。例如，倾斜轴承盘可以通过冲压或挤出来生产，并且套筒可以形成为拉制件。倾斜轴承盘可以被压到套筒中。倾斜轴承滚道可以模制到倾斜轴承盘上。
倾斜轴承盘在轴向方向以一定游隙并且以在旋转方面固定的方式布置在套筒中可以是有用的。这种改进方案提供的优点在于，在轴向载荷下进行操作期间，套筒保持至少在很大程度上不受轴向载荷的影响并且主要将驱动力传递至行星滚柱支承件。轴向载荷——开始于作用在丝杠主轴中的轴向载荷——经由行星滚柱传递到螺母中，并且从螺母经由轴向倾斜滚柱轴承传递到机器部分中，该机器部分可以是致动器——特别是机动车辆的转向系统——的壳体，行星滚柱丝杠传动装置内置到该致动器的壳体中。
在行星滚柱丝杠传动装置操作时，螺母和被旋转地驱动的驱动套筒相对于彼此旋转。在螺母与倾斜轴承盘之间可以方便地设置有轴向轴承、例如轴向滚柱轴承。如果在机器部分与驱动套筒之间于外侧上设置有轴承游隙，则可以借助于具有轴向游隙的倾斜轴承盘而在驱动套筒与螺母之间同时具有轴向轴承的轴承游隙。如果一个倾斜轴承盘具有轴向游隙，这是足够的。布置在套筒的另一轴向端部处的另一倾斜轴承盘可以固定地连接至套筒，但是替代性地也可以以一定轴向游隙布置在套筒中。
在外侧，倾斜轴承盘与螺母之间的轴向轴承游隙可以经由机器部分与倾斜轴承盘之间的轴承游隙来设置。
倾斜轴承盘在倾斜轴承盘的背向倾斜轴承滚道的端面上可以具有例如用于轴向滚柱轴承的轴向轴承滚道。与倾斜轴承滚道类似，该轴向轴承滚道可以模制到倾斜轴承盘上。
行星滚柱支承件在倾斜轴承盘的接纳部上可以牢固地连接至倾斜轴承盘，该接纳部径向地布置在倾斜轴承滚道以内。接纳部在倾斜轴承盘中可以设计为中央开口、例如设计为类似孔的筒形部。行星滚柱支承件可以设置有筒形连接件，筒形连接件压到该孔中使得驱动力可以恰当地从驱动套筒传递至行星滚柱支承件。替代性地，倾斜轴承盘的开口可以是多边形的或者行星滚柱支承件可以设置有多边形的连接件，所述多边形的连接件插入到所述多边形的开口中，使得驱动力可以恰当地从驱动套筒传递至行星滚柱支承件。如果期望倾斜轴承盘在套筒中具有轴向游隙，则这种替代方案可以是有用的。
行星滚柱丝杠传动装置优选地设置有两个轴向倾斜滚柱轴承，所述两个轴向倾斜滚柱轴承各自布置在驱动套筒的端面中的一个端面上。结构上完全相同的轴向倾斜滚柱轴承可以特别地用于期望在两个轴向方向上具有相同大小的轴向载荷的应用中，使得可以进行在经济上有利的生产。
根据本发明的行星滚柱丝杠传动装置特别地适于机动车辆的后桥转向系统的致动器。该致动器设置有推杆，该推杆的彼此背向的端部设计成用于机动车辆的后轮的铰接。在这种情况下，丝杠主轴可以是推杆的一部分，丝杠主轴形成在推杆的端部之间。推杆可以具有两个推杆部分，丝杠主轴布置在这两个推杆部分之间并且牢固地连接至这两个推杆部分。推杆的彼此背向的自由端部被导引离开致动器的壳体，并且设置有与后轮的轮支承件接合的连接头。
该致动器优选地设置有电动马达和带驱动装置，该带驱动装置的带齿的带围绕电动马达的马达小齿轮和驱动套筒成环。带驱动装置与马达小齿轮以及行星滚柱丝杠传动装置可以布置在致动器壳体中。
上述轴向倾斜滚柱轴承以及/或者轴向滚柱轴承可以根据应用相关的需求进行专门地修改。如果期望在这些轴承中增大摩擦力，则可取的是，以已知的方式使一个或更多个滚柱的旋转轴线倾斜，使得所述一个或更多个滚柱的旋转轴线不会与轴承的旋转轴线相交，而是与围绕轴承的旋转轴线同轴布置的假想圆接触。在这种情况下，可以以期望的方式根据载荷来产生增大的摩擦力。
附图说明
下面参照在三个附图中示出的示例性实施方式更详细地描述本发明。在附图中：
图1以纵向截面示出了的行星滚柱丝杠传动装置；
图2示出了机动车辆的后桥转向系统的致动器；
图3示出了来自图2的截面。
具体实施方式
在图1中示出的行星滚柱丝杠传动装置设置有布置在丝杠主轴1上的螺母2。在丝杠主轴1与螺母2之间于丝杠主轴1的圆周上分布有行星滚柱3。行星滚柱3借助于行星滚柱的行星凹槽轮廓4一方面与螺母侧的凹槽轮廓5啮合，另一方面与丝杠主轴1的围绕主轴轴线螺旋卷绕的螺纹轮廓6啮合。
该行星滚柱丝杠传动装置还具有带有凹穴8的行星滚柱支承件7，凹穴布置成分布在圆周上，并且行星滚柱3以能够绕行星滚柱的行星滚柱轴线旋转的方式安装在凹穴中。附图清楚地示出了轴承轴颈9，轴承轴颈形成在行星滚柱3的轴向端部处并且接合在行星滚柱支承件7的轴承凹穴10中。
行星滚柱支承件7以共同旋转的方式与驱动套筒11连接，该驱动套筒以能够绕丝杠主轴1的主轴轴线旋转的方式被驱动。驱动套筒11借助于与驱动套筒11同轴布置的轴向倾斜滚柱轴承13以可旋转的方式安装在仅此处示出的机器部分12上，轴向倾斜滚柱轴承的筒形滚柱14与倾斜轴承滚道15、19滚动接触，该倾斜轴承滚道相对于与驱动套筒的旋转轴线横向布置的横向平面偏斜。
机器部分12固定至框架并且在示例性实施方式中设计为壳体，如在图2中清晰示出的。
螺母2借助于轴向滚柱轴承17轴向地安装在驱动套筒11上。轴向滚柱轴承17只传递轴向轴承力并且使得一方面能够在丝杠主轴1、行星滚柱3与螺母2之间具有径向游隙，另一方面能够在上述三者与驱动套筒11之间具有径向游隙。轴向滚柱轴承17具有两个盘20、21，所述两个盘在其相互面向的端面上各自设置有轴向滚柱轴承17的轴向轴承滚道22、23。一个盘20支承在驱动套筒11上并且另一盘21支承在螺母2上。
驱动套筒11具有套筒24，在该套筒的端部的端面中的每个端面中以在旋转方面固定的方式插入有倾斜轴承盘25。两个倾斜轴承盘25在其彼此背向的端面上设置有轴向倾斜滚柱轴承13的倾斜轴承滚道15。轴向滚柱轴承17的轴向轴承滚道22可以替代性地形成在倾斜轴承盘25的相互面向的端面上；在这种情况下，盘可以被省去。
套筒24于其外周处在中央部分中设计为带齿的带轮16，带驱动装置的带齿的带可以围绕该带齿的带轮成环。
行星滚柱支承件7于两个轴向端部处接纳在两个倾斜轴承盘25的中央接纳部26中，并且行星滚柱支承件牢固地连接至倾斜轴承盘25，所述中央接纳部布置在倾斜轴承滚道15径向内侧。接纳部26在倾斜轴承盘25中可以设计为中央开口、例如设计成类似孔的筒形部。
行星滚柱支承件7在行星滚柱支承件的轴向端部中的每个轴向端部处设置有连接件18，该连接件牢固地插入到所述接纳部26中，使得可以适当地将驱动力从驱动套筒11传递至行星滚柱支承件7。出于设置轴承游隙的目的，可以是有用的是，一方面，在套筒24与两个倾斜轴承盘25之间存在旋转方面固定的连接，并且另一方面，至少一个倾斜轴承盘25可以在套筒24中存在轴向游隙。轴向倾斜滚柱轴承13在机器部分12与驱动套筒11之间的轴承游隙可以借助于位于机械部分12的侧部上的调整装置(未示出)而在外部进行设置。由于倾斜轴承盘25具有轴向游隙，因此螺母2与驱动套筒11之间的轴向滚柱轴承17同时也设置有轴向游隙。
在根据图1的示例性实施方式中，行星滚柱丝杠传动装置设置有两个轴向倾斜滚柱轴承13，所述两个轴向倾斜滚柱轴承各自布置在驱动套筒11的端面中的一个端面上。在预期于两个轴向方向上具有同样大小的轴向载荷的情况下，该行星滚柱丝杠传动装置是有用的，并且使得能够使用在结构上完全相同的轴向倾斜滚柱轴承，使得可以进行在经济上有利的生产。
图2示出了机动车辆的后轴转向系统的具有上述行星滚柱丝杠传动装置的致动器，该行星滚柱丝杠传动装置布置在致动器的设计为壳体27的机器部分中。该致动器设置有推杆28，推杆的彼此背向的端部设计成用于机动车辆的后轮的铰接并且被导引离开壳体27。在示例性实施方式中，推杆28的端部设置有叉状的连接头29。在附图中，推杆28的从壳体27突出的端部被波纹套管包裹并且被覆盖。行星滚柱丝杠传动装置的布置在壳体27中的丝杠主轴1形成了推杆28的中央部分。推杆28可以具有轴向地前后布置的两个推杆部分，并且丝杠主轴1布置在这两个推杆部分之间并且牢固地连接至这两个推杆部分。替代性地，各推杆部分和丝杠主轴可以彼此连接成一个件。
致动器具有在图3中详细示出的电动马达30和带驱动装置31。带齿的带32围绕电动马达30的马达小齿轮33以及驱动套筒11成环，驱动套筒在此未示出。带驱动装置、马达小齿轮33和行星滚柱丝杠传动装置容纳在壳体27中。
附图标记说明
1丝杠主轴2螺母3行星滚柱4行星凹槽轮廓5螺母侧的凹槽轮廓6螺纹轮廓7行星滚柱支承件8凹穴9轴承轴颈10轴承凹穴11驱动套筒12机器部分13轴向倾斜滚柱轴承14滚柱15倾斜轴承滚道16带齿的带轮17轴向滚柱轴承18连接件19倾斜轴承滚道20盘21盘22轴向轴承滚道23轴向轴承滚道24套筒25倾斜轴承盘26中心接纳部27壳体28推杆29连接头30电动马达31带驱动装置32带齿的带33马达小齿轮。

Claims (10)

1.一种行星滚柱丝杠传动装置，所述行星滚柱丝杠传动装置具有：螺母(2)，所述螺母布置在丝杠主轴(1)上；行星滚柱(3)，所述行星滚柱布置在所述丝杠主轴(1)与所述螺母(2)之间，并且所述行星滚柱借助于所述行星滚柱的行星凹槽轮廓(4)一方面与螺母侧的凹槽轮廓(5)啮合，并且另一方面与所述丝杠主轴(1)的螺纹轮廓(6)啮合；行星滚柱支承件(7)，所述行星滚柱支承件具有凹穴(8)，所述凹穴布置成分布在圆周上，并且所述行星滚柱(3)以能够绕所述行星滚柱的行星滚柱轴线旋转的方式安装在所述凹穴中；以及驱动套筒(11)，所述驱动套筒以能够绕所述丝杠主轴(1)的主轴轴线旋转的方式被驱动，并且所述驱动套筒以共同旋转的方式与所述行星滚柱支承件(7)连接并且借助于轴承以可旋转的方式安装在机器部分(12)上，其特征在于，所述轴承由与所述驱动套筒(11)同轴布置的轴向倾斜滚柱轴承(13)形成，所述轴向倾斜滚柱轴承的滚柱(14)与倾斜轴承滚道(15，19)处于滚动接触，所述倾斜轴承滚道相对于垂直于所述驱动套筒(11)的旋转轴线布置的平面(E)偏斜。
2.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠传动装置，所述行星滚柱丝杠传动装置的所述驱动套筒(11)具有套筒(24)和倾斜轴承盘(25)，所述倾斜轴承盘以在旋转方面固定的方式布置在所述套筒(24)中并且具有偏斜的所述倾斜轴承滚道(15)。
3.根据权利要求2所述的行星滚柱丝杠传动装置，所述行星滚柱丝杠传动装置的所述倾斜轴承盘(25)在轴向方向上以一定游隙布置在所述套筒(24)中。
4.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠传动装置，所述行星滚柱丝杠传动装置的所述螺母(2)借助于轴向滚柱轴承(17)而轴向地安装在所述驱动套筒(11)上。
5.根据权利要求2所述的行星滚柱丝杠传动装置，所述行星滚柱丝杠传动装置的所述螺母(2)借助于轴向滚柱轴承(17)而轴向地安装在所述倾斜轴承盘(25)上，在所述倾斜轴承盘的背向所述倾斜轴承滚道(15，19)的端面上设置有所述轴向滚柱轴承(17)的轴向轴承滚道(23)。
6.根据权利要求2至5中的一项所述的行星滚柱丝杠传动装置，所述行星滚柱丝杠传动装置的所述行星滚柱支承件(7)在所述倾斜轴承盘(25)的接纳部(26)上牢固地连接至所述倾斜轴承盘(25)，所述接纳部径向地布置在所述倾斜轴承滚道(15)以内。
7.根据权利要求1至5中的一项所述的行星滚柱丝杠传动装置，具有两个倾斜滚柱轴承(13)，所述两个倾斜滚柱轴承各自布置在所述驱动套筒(11)的端面中的一个端面上。
8.一种机动车辆的后轴转向系统的致动器，所述致动器具有根据权利要求1至7中的一项所述的行星滚柱丝杠传动装置并且具有推杆(28)，所述推杆的端部彼此背向并且设计成用于所述机动车辆的后轮的铰接，其中，丝杠主轴(1)是所述推杆(28)的一部分。
9.根据权利要求8所述的致动器，具有电动马达(30)和带驱动装置(31)，所述带驱动装置的带齿的带(32)围绕所述电动马达(30)的马达小齿轮(33)和驱动套筒(11)成环。
10.根据权利要求9所述的致动器，具有壳体(27)，所述壳体形成机器部分(12)，所述带驱动装置(31)与所述马达小齿轮(33)以及所述行星滚柱丝杠传动装置布置在所述壳体中。
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