CN115087820A - 行星滚柱丝杠 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行星滚柱丝杠，所述行星滚柱丝杠具有：螺母(2)，所述螺母布置在螺纹主轴(1)上并且横向于主轴轴线分成两个螺母部件(3)；行星滚柱(3)，所述行星滚柱布置成在所述螺纹主轴(1)与所述螺母(2)之间分布在圆周上，所述行星滚柱与所述螺母部件(3)和所述螺纹主轴(1)相互啮合；旋转驱动的行星滚柱承载件(8)，所述行星滚柱承载件布置在所述螺纹主轴(1)上，所述行星滚柱(4)安装在所述行星滚柱承载件的布置成分布在圆周上的凹穴(9)中，所述行星滚柱在圆周方向上保持一定距离，以便能够绕行星滚柱轴线旋转；以及壳体(13)，所述行星滚柱承载件(8)以可旋转的方式安装在所述壳体中。设置有预加载装置(19)，以便对所述壳体(13)与所述行星滚柱(4)之间的轴向预载荷进行调节。

Description

行星滚柱丝杠

技术领域

本发明涉及将旋转运动转换成平移运动的行星滚柱丝杠。本发明还涉及机动车辆的前轴转向系统以及后轴转向系统的具有这种行星滚柱丝杠的致动器。

背景技术

已经从DE 10 2018 116 867 A1已知一种根据权利要求1的前序部分的特征的行星滚柱丝杠。该行星滚柱丝杠设置有布置在螺纹主轴上的螺母，该螺母横向于主轴轴线分成两个螺母部件，并且该行星滚柱丝杠设置有布置在螺纹主轴与螺母之间的行星滚柱，该行星滚柱利用其行星侧凹槽轮廓一方面与螺母侧的凹槽轮廓相互啮合，并且另一方面与螺纹主轴的螺纹轮廓相互啮合。该行星滚柱丝杠还具有行星滚柱承载件，行星滚柱以可绕其行星滚柱轴线旋转的方式安装在行星滚柱承载件的布置成分布在圆周上的凹穴中。

行星滚柱承载件围绕螺母接合，螺母的螺母部件借助于各种技术措施预加载，以允许与行星滚柱接合时没有游隙。该出版物提出在螺母部件之间安装间隔件。还提出了以下替代方案：将螺母部件插入两个丝杠套筒中，螺母部件轴向支承在丝杠套筒上并且被旋拧在一起，直到实现前述的无游隙为止。

这些措施很复杂并且在行星滚柱承载件内需要对应的安装空间。然而，特别是在汽车应用中，经常需要成本有效、节省空间的行星滚柱丝杠，尤其是在行星滚柱丝杠被用于后轴转向系统或前轴转向系统的致动器中时更是如此。

发明内容

本发明基于提供根据权利要求1的前序部分的行星滚柱丝杠的目的，该行星滚柱丝杠易于制造并且需要较少的安装空间。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1的行星滚柱丝杠来实现。

行星滚柱丝杠设置有布置在螺纹主轴上的螺母，该螺母横向于主轴轴线被轴向地分成两个螺母部件。两个螺母部件布置成在轴向上一个位于另一个后方。两个螺母部件之间的轴向距离根据与螺母部件相互啮合的行星滚柱的形状来调节。除了与螺母部件相互啮合的行星滚柱之外，两个螺母部件不需要通过其他部件彼此连接。这些螺母部件可以具有彼此面对的套筒状延伸部，所述延伸部与螺母部件同轴并且以极小的径向游隙互锁、即彼此轴向重叠。在这种情况下，这些互锁的延伸部被定尺寸成使得螺母部件彼此径向对准并且彼此具有限定的径向游隙或限定的配合。

在螺纹主轴与螺母之间布置有分布在圆周上的行星滚柱，该行星滚柱一方面与螺母部件相互啮合并且另一方面与螺纹主轴相互啮合。行星滚柱可以各自具有与螺纹主轴的螺纹轮廓相互啮合的中央凹槽轮廓，并且各自具有位于中央凹槽轮廓的两侧的外凹槽轮廓，外凹槽轮廓中的一个外凹槽轮廓与一个螺母部件相互啮合，并且外凹槽轮廓中的另一外凹槽轮廓与另一螺母部件相互啮合。中央凹槽轮廓在直径方面大于邻近的外凹槽轮廓。

此外，在螺纹主轴上设置有旋转驱动的行星滚柱承载件，行星在圆周方向上保持一定距离并且以绕其行星滚柱轴线可旋转的方式安装在行星滚柱承载件的布置成分布在圆周上的凹穴中。行星滚柱承载件可以是带轮的一部分，带驱动装置的齿形带围绕带轮卷绕。齿形带可以由电动马达驱动。在旋转驱动下，行星承载件围绕螺纹主轴旋转，并且行星从螺纹主轴和螺母上滚离且在行星滚柱承载件的凹穴中围绕行星的纵向轴线旋转。行星滚柱承载件的一次完整旋转相当于主轴进给，其量对应于螺纹主轴的螺纹的节距。因此，这种类型的行星滚柱丝杠是节距正确的。

行星滚柱承载件可以具有布置成彼此在轴向上间隔开的两个承载件凸缘以及布置成与螺纹主轴同轴的驱动齿轮或驱动套筒、例如齿形带轮，该驱动齿轮或驱动套筒、例如齿形带轮围绕螺母接合并且以不可旋转的方式连接至两个承载件凸缘，其中，两个承载件凸缘布置成能够相对于彼此轴向移位。两个承载件凸缘中的一个承载件凸缘可以固定地连接至驱动齿轮，另一承载件凸缘可以借助于滑动配合连接至驱动齿轮，该滑动配合允许该承载件凸缘与驱动齿轮之间的轴向相对位移，并且因此允许两个承载件凸缘之间的相对位移。两个承载件凸缘设置有用以接纳行星的凹穴。

行星滚柱丝杠具有壳体，上述部件安装在该壳体中。壳体可以是致动器壳体。如果行星滚柱丝杠是机动车辆的后轴转向系统的致动器的一部分，则壳体可以设置有供推杆穿过的两个通孔，其中，螺纹主轴是该推杆的一部分。壳体可以是具有固定安装件的开放式部件，行星滚柱丝杠的移动部件安装在该固定安装件上。

行星滚柱承载件可以借助于内支承轴承和外支承轴承支承。一个外支承轴承可以位于一个螺母部件与壳体之间，并且另一外支承轴承可以位于另一螺母部件与壳体之间。以这种方式，行星滚柱承载件可以以可旋转的方式安装在壳体中而不会有任何问题，其中，被布置成能够相对于彼此轴向移位的承载件凸缘简化了对期望的轴向轴承游隙或轴向预载荷的调节。

一个内支承轴承可以位于一个螺母部件与一个承载件凸缘之间，并且另一内支承轴承可以位于另一螺母部件与另一承载件凸缘之间。

这种轴承布置被选择成使得行星滚柱承载件在壳体中的轴向游隙可以借助于预加载装置调节到期望的轴向预载荷。在最简单的情况下，用于一个外支承轴承的壳体侧轴承座中的轴向支承表面能够调节成使得在该轴向支承表面的轴向位移下，所涉及的所有部件的轴向游隙均可以在两个外支承轴承之间调节到达到期望的轴向预载荷。

优选地，内支承轴承由轴向滚柱轴承形成。螺母部件可以在没有径向载荷的情况下操作，并且仅将经由螺纹主轴引入的轴向力经由支承轴承传递到壳体中。

优选地，外支承轴承由角接触轴承形成。以这种方式，由齿形带传递的拉力作为径向力经由角接触轴承传递到壳体中。如果使用具有筒形滚动元件的角接触滚柱轴承，则该角接触轴承的锥形形状的滚道可以布置成例如与横向于主轴轴线布置的平面成大约15度的角度。以这种方式，一方面可以传递大的轴向力，并且另一方面可以传递径向力。

在角接触滚柱轴承作为外支承轴承的情况下，如果行星滚柱承载件的承载件凸缘在其彼此背离的端面上各自设置有用于角接触轴承的锥形形状的支承表面，则是有利的。角接触滚柱轴承的这一个轴承垫圈可以抵靠该支承表面平放，或者该支承表面可以直接用作角接触滚柱轴承的筒形或渐缩的滚动元件的滚道。如上所述，锥角可以是大约15度。

设置有预加载装置，以便对壳体与行星滚柱之间的轴向预载荷进行调节。这种轴向预载荷经由两个螺母部件从壳体传递至行星滚柱。以所述方式可选地布置在承载件凸缘两侧的支承轴承传递该轴向预载荷。在这种预载荷下，行星滚柱承受压缩载荷。

与已知的预加载装置相比，在行星滚柱承载件内部的安装空间中不需要特殊的部件来建立这种预加载。将该预加载装置安装在壳体与行星滚柱承载件之间就足够了。除了减少所需的安装空间之外，这意味着可以减少旋转部件的质量。

优选地，预加载装置可以具有旋拧到壳体中的丝杠部件，该丝杠部件的面向外支承轴承的端面被设计为用于一个外支承轴承的壳体侧轴承座中的轴向支承表面。仅在一个轴向侧设置这种丝杠部件就足够了。用于另一外支承轴承的相反的壳体侧轴承座上的另一轴向支承表面可以是壳体的一体部分。丝杠部件可以被设计为布置成与螺纹主轴同轴的螺纹环，该螺纹环被旋拧到壳体的布置成与螺纹主轴同轴的螺纹孔中。

作为丝杠部件的替代方案，将补偿环插入到壳体中是足够的，该补偿环的端面被设计为用于一个外支承轴承的壳体侧轴承座中的轴向支承表面。补偿环越厚，行星滚柱丝杠的轴向游隙就越小。

为了调节期望的轴向预载荷或轴向游隙，预加载装置前进，直到在壳体与行星滚柱之间设定对应的轴向游隙为止。在丝杠部件的情况下，它朝向一个外支承轴承前进，直到在壳体与行星滚柱之间实现期望的游隙或无游隙并且然后固定在该丝杠位置为止。

根据本发明的行星滚柱丝杠特别适用于机动车辆的后轴转向系统以及前轴转向系统的致动器。该致动器设置有推杆，该推杆的彼此背离的端部被设计成用于机动车辆的转向后轮。在这种情况下，螺纹主轴可以是推杆的一部分，螺纹主轴形成在推杆的端部之间。推杆可以具有两个推杆部件，螺纹主轴布置在这两个推杆部件之间并且固定地连接至这两个推杆部件。推杆的彼此背离的自由端部从致动器的壳体延伸出并且设置有与后轮的轮承载件接合的转向头。

优选地，该致动器设置有电动马达和带驱动装置，带驱动装置的齿形带围绕电动马达的马达小齿轮以及驱动套筒缠绕。带驱动装置与马达小齿轮以及行星滚柱丝杠可以布置在致动器壳体中。电动马达可以布置在壳体外部。

附图说明

下面参照在五个附图中示出的示例性实施方式对本发明进行更详细地说明。在附图中：

图1以纵向截面示出了行星滚柱丝杠，

图2示出了图1的放大部分，

图3示出了行星滚柱丝杠的螺母的变型，

图4示出了机动车辆的后轴转向系统的致动器，以及

图5示出了图4的致动器的截面。

具体实施方式

图1和图2中所示的行星滚柱丝杠设置有布置在螺纹主轴1上的螺母2。螺母2被分成两个螺母部件3，所述两个螺母部件布置成在轴向上一个位于另一个后方。在螺纹主轴1与螺母2之间、在螺纹主轴1的圆周上分布有行星滚柱4。行星滚柱4利用其外凹槽轮廓5与两个螺母部件3相互啮合，并且利用其中央凹槽轮廓6与螺纹主轴1的围绕主轴轴线螺旋卷绕的螺纹轮廓7相互啮合。中央凹槽轮廓6在直径方面大于邻近的外凹槽轮廓5。螺纹主轴1是推杆24的一部分。螺纹主轴的两个轴向端部以可释放或不可释放的方式固定地连接至推杆部件。

行星滚柱丝杠还具有行星滚柱承载件8，行星滚柱4以绕其行星滚柱轴线可旋转的方式安装在行星滚柱承载件的布置成分布在圆周上的凹穴9中。图2清楚地示出了形成在行星滚柱4的轴向端部处的轴承轴颈10，该轴承轴颈接合在行星滚柱承载件8的凹穴9中。

行星滚柱承载件8具有布置成彼此在轴向上间隔开的两个承载件凸缘11以及布置成与螺纹主轴1同轴的驱动齿轮12，该驱动齿轮围绕螺母2接合并且以不可旋转的方式连接至两个承载件凸缘11。两个承载件凸缘11布置成能够相对于彼此轴向移动。两个承载件凸缘11是不可旋转的，但是能够借助于与驱动齿轮12的滑动配合而轴向移位。两个承载件凸缘11设置有用于接纳行星滚柱4的凹穴9。

行星滚柱丝杠具有壳体13，行星滚柱承载件8借助于外支承轴承14以可旋转的方式安装在壳体中。两个螺母部件3借助于内支承轴承15以可旋转的方式安装在其面向相应的承载件凸缘11的一侧。内支承轴承14由轴向滚柱轴承16形成。外支承轴承13由角接触轴承17形成。

承载件凸缘11在其彼此背离的端面上各自设置有用于角接触轴承17的筒形滚动元件的锥形形状的支承表面18。承载件凸缘被设计成在其面对的端面处是平坦的，以支承轴向滚柱轴承16。

此外，设置有预加载装置19，以便对壳体13与行星滚柱4之间的轴向预载荷进行调节。预加载装置具有旋拧到壳体13中的丝杠部件20，该丝杠部件的面向角接触轴承17的端面被设计为外支承轴承中的一个外支承轴承的壳体侧轴承座21。丝杠部件20被设计为与螺纹主轴1同轴布置的螺纹环22，该螺纹环被旋拧到壳体13的螺纹孔23中。

为了从所描述的轴承布置中消除轴承游隙，螺纹环22通过旋拧运动在相邻的角接触轴承17的方向上轴向前进。在这种轴向前进运动下，图1中左侧所示的承载件凸缘11被压向右侧，并且消除了轴向滚柱轴承16的轴向轴承游隙。因此，在两个螺母部件3与行星滚柱4接合的情况下，图1中右侧所示的螺母部件3在轴向滚柱轴承16以及角接触轴承17的方向上向右移动，直到最终也消除了这些轴承的轴向轴承游隙。在此描述的力流从左向右行进，从螺纹环22经由角接触轴承17、承载件凸缘11、轴向滚柱轴承16、螺母部件3、行星滚柱4，并且从行星滚柱经由另一螺母部件3、另一轴向滚柱轴承16、另一承载件凸缘11、另一角接触轴承17最终进入到壳体13中。

图3示出了螺母2的变型，其具有套筒形状的突出部31、32，所述突出部设置在两个螺母部件3的面对的端面上并且互锁且彼此轴向重叠。这些延伸部与螺母2同轴布置但是具有不同的直径，这些直径彼此匹配以用于配装；螺母部件以这种方式彼此完美地径向对准。因此，在延伸部31、32之间只有很小的径向游隙。

图4和图5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的致动器。壳体13在左侧和右侧具有壳体开口25，推杆24在两侧穿过壳体开口。在图4中，推杆通过波纹管隐藏在壳体13外部。推杆24在其端部处设置有转向头26，未进一步示出的轮控制臂连接至转向头。

在致动器的操作期间，被调节为无游隙的行星滚柱丝杠确保了推杆24在行星滚柱承载件的旋转方向反转时的反向运动，在该反向运动期间没有任何轴向游隙被减小。在预加载的力的作用下，所涉及的所有轴承部件被调节至行星滚柱4被按压成与螺母部件3接触的这种程度。

致动器具有电动马达27和带驱动装置28。齿形带29围绕电动马达27的马达小齿轮30以及在此未示出的驱动齿轮12缠绕。

附图标记列表

1 螺纹主轴

2 螺母

3 螺母部件

4 行星滚柱

5 外凹槽轮廓

6 中央凹槽轮廓

7 螺纹轮廓

8 行星滚柱承载件

9 凹穴

10 轴承轴颈

11 承载件凸缘

12 驱动齿轮

13 壳体

14 外支承轴承

15 内支承轴承

16 轴向滚柱轴承

17 角接触轴承

18 滚道

19 预加载装置

20 丝杠部件

21 壳体侧轴承座

22 螺纹环

23 螺纹孔

24 推杆

25 壳体开口

26 转向头

27 电动马达

28 带驱动装置

29 齿形带

30 马达小齿轮

31 套筒状延伸部

32 套筒状延伸部。

Claims (10)

1.一种行星滚柱丝杠，所述行星滚柱丝杠具有螺母(2)，所述螺母布置在螺纹主轴(1)上并且横向于主轴轴线分成两个螺母部件(3)，并且所述行星滚柱丝杠具有行星滚柱(3)，所述行星滚柱布置成在所述螺纹主轴(1)与所述螺母(2)之间分布在圆周上，所述行星滚柱与所述螺母部件(3)和所述螺纹主轴(1)相互啮合，并且所述行星滚柱丝杠具有旋转驱动的行星滚柱承载件(8)，所述行星滚柱承载件布置在所述螺纹主轴(1)上，所述行星滚柱(4)安装在所述行星滚柱承载件的布置成分布在圆周上的凹穴(9)中，所述行星滚柱在圆周方向上保持一定距离，以便能够绕行星滚柱轴线旋转，并且所述行星滚柱丝杠具有壳体(13)，所述行星滚柱承载件(8)以可旋转的方式安装在所述壳体中，其特征在于，设置有预加载装置(19)，以便对所述壳体(13)与所述行星滚柱(4)之间的轴向预载荷进行调节。

2.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠，所述行星滚柱丝杠的所述行星滚柱(4)各自具有与所述螺纹主轴(1)的螺纹轮廓(7)相互啮合的中央凹槽轮廓(6)，并且各自具有位于所述中央凹槽轮廓(6)的两侧的外凹槽轮廓(5)，所述外凹槽轮廓中的一个外凹槽轮廓(5)与一个螺母部件(3)相互啮合，并且所述外凹槽轮廓中的另一外凹槽轮廓(5)与另一螺母部件(3)相互啮合。

3.根据权利要求1或2所述的行星滚柱丝杠，所述行星滚柱丝杠的行星滚柱承载件(8)具有布置成彼此在轴向上间隔开的两个承载件凸缘(11)以及布置成与所述螺纹主轴(1)同轴的驱动齿轮(12)，所述驱动齿轮围绕所述螺母(2)接合并且以不可旋转的方式连接至所述两个承载件凸缘(11)，其中，所述两个承载件凸缘(11)布置成能够相对于彼此轴向移位并且设置有用于接纳所述行星滚柱(4)的凹穴(9)。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的行星滚柱丝杠，所述行星滚柱丝杠的所述行星滚柱承载件(8)借助于内支承轴承(15)和外支承轴承(14)支承，所述外支承轴承中的一个外支承轴承(14)布置在所述一个螺母部件(3)与所述壳体(13)之间，并且所述外支承轴承中的另一外支承轴承(14)布置在所述另一螺母部件(3)与所述壳体(13)之间，并且所述内支承轴承中的一个内支承轴承(15)布置在所述一个螺母部件(3)与一个承载件凸缘(11)之间，并且所述内支承轴承中的另一内支承轴承(15)布置在所述另一螺母部件(3)与另一承载件凸缘(11)之间。

5.根据权利要求4所述的行星滚柱丝杠，所述行星滚柱丝杠的所述内支承轴承(15)由轴向滚柱轴承(16)形成，并且所述行星滚柱丝杠的所述外支承轴承(14)由角接触轴承(17)形成。

6.根据权利要求3和5所述的行星滚柱丝杠，所述行星滚柱丝杠的所述承载件凸缘(11)在所述承载件凸缘的彼此背离的端面上各自设置有用于所述角接触轴承(17)的锥形形状的支承表面(18)。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的行星滚柱丝杠，所述行星滚柱丝杠的所述预加载装置(19)具有旋拧至所述壳体(13)的丝杠部件(20)，所述丝杠部件的面向所述角接触轴承(17)的端面被设计为所述外支承轴承(14)中的一个外支承轴承的壳体侧轴承座(21)。

8.根据权利要求7所述的行星滚柱丝杠，所述行星滚柱丝杠的所述丝杠部件(20)被设计为布置成与所述螺纹主轴(1)同轴的螺纹环(22)，所述螺纹环被旋拧到所述壳体(13)的螺纹孔(23)中。

9.一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8中的至少一项所述的行星滚柱丝杠，推杆(24)以可纵向移位的方式导引在所述行星滚柱丝杠的所述壳体(13)中，并且所述推杆在所述推杆的端部处设置有转向头(26)，所述转向头穿过所述壳体(13)的壳体开口(25)接合，所述螺纹主轴(1)是所述推杆(24)的一部分。

10.一种对根据权利要求1至9中的任一项所述的行星滚柱丝杠的预加载进行调节的方法，所述方法根据下述步骤进行：

将所述行星滚柱丝杠插入到所述壳体(13)中，并且调节所述预加载装置(19)，直到在所述壳体(13)与所述行星滚柱(4)之间设定轴向游隙为止。

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