CN117501031A - 用于组装真螺距滚动接触式行星传动装置的部件的套组 - Google Patents

Abstract

一种用于组装特别是用于后轴转向系统的机电致动器(30)的真螺距滚动接触式行星传动装置(1)的部件(2、12、17、31、32)的套组包括至少一个螺纹主轴(2)、可以安置在螺纹主轴(2)上的多个行星轮(12)、设计成用于导引行星轮(12)并且设置为驱动元件的至少一个保持架(6)以及设置成用于接纳行星轮(12)的多个不同主轴螺母(17、31、32)，主轴螺母(17、31、32)在位于螺纹主轴(2)与主轴螺母(17、31、32)之间的行星轮(12)具有的游隙方面彼此不同。

Description

用于组装真螺距滚动接触式行星传动装置的部件的套组

技术领域

本发明涉及适于组装真导程滚动接触式行星传动装置的各种部件的套组、即套件。

背景技术

从DE 10 2007 015 985 A1已知一种滚动接触式行星传动装置，该滚动接触式行星传动装置在该文件中通常被称为用于将旋转运动转换成轴向运动的装置。已知的滚动接触式行星传动装置的部件是具有预定数目的齿轮的螺纹主轴、多个行星滚子即滚动元件以及具有内部轮廓的螺母。根据DE 102007 015 985A1，具有不同数目的齿轮的螺纹主轴可以与相同类型的滚动元件组合。这提供了适于制造具有不同传动比的滚动接触式行星传动装置的套件。

EP 0 603 067 B1公开了一种滚动接触式行星传动装置，该滚动接触式行星传动装置在这种情况下被称为滚子丝杠机构。滚子丝杠机构的滚子、即行星滚子借助于导引保持架导引并且接触布置在预加载壳体中的两个环形对开螺母，从而在具有主轴螺母的整体功能的对开螺母与行星滚子之间提供预载荷。

WO 2019/007457 A1中描述了将滚动接触式行星传动装置的螺母零件彼此抵靠并且抵靠行星滚子进行支撑的其他可能性。与WO 2019/007457 A1中提出的技术方案相比，在DE 10 2019 127 865 A1中公开的滚动接触式行星传动装置的情况下，两个螺母零件通过非破坏性可拆卸的连接固定以防相互旋转。

在文件WO 2020/164653 A1、DE 10 2019 103 384 A1和DE 10 2019 109166A1中描述了有时也称为同步行星丝杠驱动器的真导程滚动接触式行星传动装置的不同变型。在真导程行星丝杠驱动器中，被驱动的不是丝杠驱动器的螺母或主轴，而是丝杠驱动器的行星滚子在其中被导引的保持架。与使用螺纹主轴或相关螺母作为驱动元件的行星丝杠驱动器相比，这提供的优点在于，驱动元件的角位置与输出元件的进给之间存在明确的关系。在这方面，真导程行星丝杠驱动器(SPWG)具有与简单运动螺纹相同的特性。就摩擦而言，真导程行星丝杠驱动器通常优于简单的运动螺纹。通过行星丝杠驱动器可以获得的极限传动比是通过真导程行星丝杠驱动器无法实现的。

DE 10 2019 110 980 A1描述了一种用于组装滚动接触式行星传动装置的方法。作为该方法的一部分，将行星滚子插入带有填充开口的主轴螺母中。

例如在DE 10 2019 109 166 A1中描述了在滚动接触式行星传动装置中对若干行星滚子进行导引的保持架的细节。该滚动接触式行星传动装置的保持架包括固定在主轴螺母内的若干个环形保持架元件。

关于包括行星丝杠驱动器的致动器上的可能的测量系统，参照DE 102019 119339A1作为示例。在这种情况下，提供了彼此相互作用的两个测量系统。

例如从DE 10 2018 130 612 A1中已知一种用于车辆的后轴转向系统的行星丝杠驱动器。该文件详细论述了一种轴向轴承，行星丝杠驱动器的螺母通过该轴向轴承相对于壳体安装。

发明内容

与前述现有技术相比，本发明基于简化用于各种应用的滚动接触式行星传动装置的制造的目的，其中，目标是实现可能用于最终产品、即滚动接触式行星传动装置的最紧凑、坚固的设计。

根据本发明，该目的通过适于制造根据权利要求1的真导程滚动接触式行星传动装置的部件的套组来实现。该部件的套组包括至少一个螺纹主轴、可以安置在螺纹主轴上的多个行星滚子、设计成用于导引行星滚子并且设置为驱动元件的至少一个保持架、以及设置成用于接纳行星滚子的多个不同的主轴螺母，所述主轴螺母在位于螺纹主轴与主轴螺母之间的行星滚子具有的游隙方面彼此不同。

本发明基于下述考虑：根据预期应用，滚动接触式行星传动装置关于存在于滚动接触式行星传动装置(PWG)中的游隙可以存在不同的理想状态。虽然主轴螺母与行星滚子之间的高的预载荷在第一应用中可能是有利的，但是在机械卸载状态下行星滚子与螺纹主轴之间的较低的预载荷或者甚至游隙在另一应用中可能是有利的。

根据权利要求1的部件的套组在具有最少数目的不同部件变型的情况下考虑了这种不同的要求。仅主轴螺母存在不同的变型，而行星滚子和螺纹主轴可以以标准化形式使用。

当安装行星丝杠驱动器时，无需调整各个螺母零件之间的预载荷。相反，仅需选择合适的主轴螺母。行星丝杠驱动器中的部件数目较少还具有公差链特别短的优点。由于采用整体式主轴螺母，因此滚动接触式行星传动装置具有简单且坚固的设计。

另外，主轴螺母的一件式设计确保了高的刚性程度，其中，可以根据需要通过位于主轴螺母的内径和/或外径上限定的凹口来影响刚性。也可以设置其他类型的材料弱化部代替凹口，这些材料弱化部位于主轴螺母的中央部段中、即位于主轴螺母接触行星滚子的部段之间。这种特别是呈位于主轴螺母的内径和/或外径上的一个或更多个周向槽形式的材料弱化部为主轴螺母提供了在轴向方向上的意义重大的、尽管轻微的弹性回弹力。

用于制造滚动接触式行星传动装置的部件的套组包括例如三种或更多种不同变型的主轴螺母。在此，主轴螺母的第一变型可以设计成在主轴螺母与行星滚子之间产生具有游隙的接触。还可以提供适于在主轴螺母与行星滚子之间产生预加载接触的主轴螺母的变型。最后，可以将主轴螺母与滚动接触式行星传动装置的其他部件、特别是螺纹主轴和行星滚子的几何形状相匹配，使得主轴螺母与行星齿轮之间存在过渡游隙。术语“过渡游隙”被理解为意指游隙与预加载之间的边界处的范围。

所有变型的主轴螺母都可以包括具有均匀螺距的无导程轮廓。这意味着在同一个主轴螺母内存在恒定的螺距、即由轮廓形成的凹槽之间的一致的距离，并且所有变型的主轴螺母都具有相同的螺距。

在这种无导程轮廓主轴螺母的一种可能的设计中，主轴螺母的两个外部轮廓部段彼此间隔开，其中，主轴的第一外部部段的轮廓的凹槽与主轴螺母的第二外部部段的轮廓的凹槽之间存在的最小距离根据主轴螺母的变型而不同。简单来说，这意味着主轴螺母的两个外部轮廓部段根据变型彼此处于不同的距离，其中，主轴螺母的外部尺寸在所有变型中可以是相同的。在此，在第一变型的主轴螺母中存在的以所描述的方式测量的最大距离与在另一变型的主轴螺母中存在的以相同的方式确定的最小距离之间的差值与例如主轴螺母的轮廓的螺距的至少5％且至多30％对应。

在当在轴向方向上观察时相应主轴螺母的两个外部轮廓部段的最内侧的凹槽之间的不同距离中反映了不同变型的主轴螺母之间的差异，这使得一件式主轴螺母的中央部段、通常是非异形部段具有不同的宽度。根据该PWG部件的套组的可能的变型，该套组中所包括的所有变型的主轴螺母在其中央部分中具有呈相应主轴螺母的外周表面上的环形槽形式的材料弱化部，这确保了限定的弹性。

滚动接触式行星传动装置的可以以不同变型获得的一件式主轴螺母用于传递力、特别是轴向力，但是主轴螺母既不是滚动接触式行星传动装置的驱动元件也不是输出元件。可以设置滚动轴承来将主轴螺母安装在保持架中。还可以设置滚动轴承来将围绕主轴螺母的保持架安装在周围结构中。在这两种情况下，滚子轴承、特别是角接触滚子轴承或角接触滚针轴承可以被认为是滚动轴承，其中，滚动元件、即滚子可以在单独的轴承环上滚动或者直接在滚动接触式行星传动装置的相关部件上、即主轴螺母或保持架的表面上滚动。

附图说明

在下文中，参照附图对本发明的示例性实施方式进行更详细的解释。在附图中：

图1示出了滚动接触式行星传动装置的截面图，

图2示出了包括滚动接触式行星传动装置的机电致动器、即机动车辆的后轴转向系统的线性致动器的示意图，

图3至图5示出了可以在滚动接触式行星传动装置中使用的可能的行星滚子和主轴螺母组合。

具体实施方式

用附图标记1表示的滚动接触式行星传动装置设计为真导程行星丝杠驱动器(SPWG)。关于设计为SPWG的这种丝杠驱动器的基本功能，参照开头所引用的现有技术。

滚动接触式行星传动装置1包括具有螺纹3的螺纹主轴2，该螺纹在本情况下是单头螺纹。与此不同，也可以实现具有多头主轴、特别是双头或三头主轴的滚动接触式行星传动装置1的变型(未示出)。螺纹主轴2的中心轴线并且因此整个滚动接触式行星传动装置1的中心轴线用MA表示。螺纹主轴2被壳体4同心地包围，壳体可以作为整体旋转并且充当滚动接触式行星传动装置1的驱动元件。壳体4的外齿部5使壳体能够由图1中未示出的牵引装置驱动。替代性地，单独的驱动元件、例如齿轮或链轮可以连接至壳体4。

在示出了机电底盘致动器30的基本结构的图2中所示的布局中，可以经由其致动滚动接触式行星传动装置1的牵引装置是齿形带38，该齿形带可以与设计为减速齿轮的带驱动器39相关联。为了驱动带驱动器39，设置了电动马达33，该电动马达的平行于中心轴线MA的马达轴用34表示并且牢固地连接至带轮35，齿形带38经由带轮运行。图2中未示出用于将可旋转壳体4安装在周围结构中的装置。螺纹主轴2经由铰接件36联接至另一底盘元件37。致动器30是机动车辆的后轴转向系统的一部分。类似地，机电致动器30适于在车辆的前轴转向系统中使用。

以可旋转的方式安装在致动器30中并且其外齿部5位于收缩的壳体区域7中的壳体4与滚动接触式行星传动装置1的保持架6相关联。保持架6还包括两个驱动凸缘9，驱动凸缘中的每个驱动凸缘以不可旋转的方式连接至不带齿的筒形壳体部段8。驱动凸缘9又连接至行星间隔件10，该行星间隔件的形状也是环形的。此外，保持架6在其端部面上与两个盘11相关联。

多个行星滚子12在保持架6中被导引。行星滚子12具有异形和阶梯形状。在此，每个行星滚子12的最大直径存在于用13表示的行星滚子的中央部段的区域中。用14表示的行星滚子12的中央部段13的轮廓具有与用P₃表示的螺纹3的导程对应的螺距P₁₄。与主轴2的螺纹3相反，轮廓14设计成没有导程。行星滚子12仅利用行星滚子的中央部段13接触螺纹主轴2。

中央部段13在两侧与行星滚子12的外部部段15邻接，该外部部段具有外部轮廓16。与中央部段13中的轮廓14相对应，外部轮廓16也设计成无导程凹槽的形式。外部轮廓16的螺距用P₁₆表示并且不一定与存在于行星滚子12的中央部段13中的螺距P₁₄对应。

行星滚子12的外部轮廓16与主轴螺母17、31、32的轮廓20啮合。主轴螺母17、31、32的轮廓20的螺距用P₂₀表示并且与行星滚子12的外部轮廓16的螺距P₁₆对应。由轮廓20在主轴螺母17、31、32的内周表面上形成的凹槽用21表示。轮廓20形成在主轴螺母17、31、32的外部轮廓部段19上。主轴螺母17、31、32的中央的非异形部段18在轴向上位于外部部段19之间。在中央部段18中，主轴螺母17、31、32与行星滚子12之间不存在接触。在中央部段18的外周表面上存在环形槽40，该环形槽可以在图3至图5中看到，并且该环形槽通常被称为材料弱化部并确保主轴螺母17、31、32在其轴向方向上的限定弹性。

主轴螺母17、31、32借助于两个内滚动轴承22、在本情况下为两个推力滚子轴承安装在保持架6中。内滚动轴承22各自具有螺母侧轴承环23和保持架侧轴承环24。内滚动轴承22的滚动元件25、即滚子在保持架26中被导引。在未示出的修改实施方式中，滚动元件25还可以直接在主轴螺母17、31、32和/或保持架6的表面上滚动，特别是在驱动凸缘9上滚动，而不是在轴承环23、24上滚动。在任何情况下，滚动轴承22都布置在保持架6内。

在保持架6的外侧存在两个外滚动轴承27，这两个外滚动轴承在这种情况下被设计为角接触滚子轴承。外滚动轴承27具有保持架侧轴承环28以及外轴承环29，保持架侧轴承环在本情况下各自接触驱动凸缘9并且同时接触盘11，外轴承环接触周围的部件(未示出)、即致动器壳体。

图3至图5中描绘的行星滚子和主轴螺母组合仅在主轴螺母17、31、32方面彼此不同。根据图3的主轴螺母17使得行星滚子12能够布置成在主轴螺母17中具有游隙。外部部段19的最内侧的、即距中央部段18最近的两个凹槽21之间的距离用d_19a表示。

在图5所示的变型中，在两个外部部段19的最内侧的凹槽21之间测量的该距离是最大的并且用d_19c表示。与根据图3的主轴螺母17相比，根据图5的主轴螺母32的增加的距离d_19c确保了当行星滚子12插入到主轴螺母32中时产生预载荷。由于轮廓16、20的形状，该预载荷使行星滚子12相对于中心轴线MA沿径向方向压靠螺纹主轴2。

在图4所示的布局中，使用了主轴螺母31，其中，不同外部部段19的最近的凹槽21之间的距离用d_19b表示，并且该距离在绝对值方面处于距离d_19a与距离d_19c之间。就行星滚子12的游隙而言，这提供了根据图3的具有游隙的布置结构与根据图5的预加载布置结构之间的过渡范围。根据图3至图5的所有行星滚子和主轴螺母组合都适于在根据图1的滚动接触式行星传动装置1中选择性地使用。

附图标记列表

1 滚动接触式行星传动装置

2 螺纹主轴

3 螺纹

4 壳体

5 壳体的外齿部

6 保持架

7 壳体的收缩的区域

8 没有齿的筒形壳体部段

9 驱动凸缘

10 行星间隔件

11 盘

12 行星滚子

13 行星滚子的中央部段

14 行星滚子的中央部段的轮廓

15 行星滚子的外部部段

16 行星滚子的外部轮廓

17 主轴螺母

18 主轴螺母的中央的非异形部段

19 主轴螺母的外部轮廓部段

20 主轴螺母的轮廓

21 主轴螺母的凹槽

22 内滚动轴承

23 内滚动轴承的螺母侧轴承环

24 内滚动轴承的保持架侧轴承环

25 内滚动轴承的滚动元件

26 内滚动轴承的保持架

27 外滚动轴承

28 外滚动轴承的保持架侧轴承环

29 外滚动轴承的外轴承环

30 致动器

31 改进的主轴螺母

32 改进的主轴螺母

33 电动马达

34 马达轴

35 带轮

36 铰接件

37 底盘元件

38 齿形带

39 带驱动器

40 材料弱化部、槽

d_19a 主轴螺母的最内侧、即最靠近非异形部段18的两个外部轮廓部段19的凹槽21之间的距离

d_19b、d₁₉c 与d_19a相同但是在改进的主轴螺母的情况下

MA 中心轴线

P₃ 螺纹主轴的导程

P₁₄ 行星滚子的中央部段的轮廓的螺距

P₁₅ 行星滚子的外部部段的轮廓的螺距

P₂₀ 主轴螺母的轮廓的螺距

Claims (10)

1.一种用于组装真导程滚动接触式行星传动装置(1)的部件(2、12、17、31、32)的套组，所述套组具有至少一个螺纹主轴(2)、能够安置在所述螺纹主轴(2)上的多个行星滚子(12)、设计成用于导引所述行星滚子(12)并且设置为驱动元件的至少一个保持架(6)以及设置成用于接纳所述行星滚子(12)的多个不同的主轴螺母(17、31、32)，所述主轴螺母在位于所述螺纹主轴(2)与所述主轴螺母(17、31、32)之间的所述行星滚子(12)具有的游隙方面彼此不同。

2.根据权利要求1所述的套组，其特征在于，所述套组包括设置成用于与其他一致的部件(2、12)一起组装的至少三种不同变型的主轴螺母(17、31、32)。

3.根据权利要求2所述的套组，其特征在于，一种变型的主轴螺母(17)设计成在所述主轴螺母(17)与所述行星滚子(12)之间产生具有游隙的接触。

4.根据权利要求2或3所述的套组，其特征在于，一种变型的主轴螺母(32)设计成在所述主轴螺母(32)与所述行星滚子(12)之间产生预加载的接触。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的套组，其特征在于，一种变型的主轴螺母(31)设计成在所述主轴螺母(31)与所述行星滚子(12)之间产生过渡游隙。

6.根据权利要求2至5中的任一项所述的套组，其特征在于，所有变型的主轴螺母(17、31、32)均包括具有一致的螺距(P₂₀)的无导程轮廓(20)，其中，所述主轴螺母(17、31、32)的两个外部轮廓部段(19)彼此间隔开，并且存在于所述主轴螺母(17、31、32)的第一外部部段(19)的轮廓(20)的凹槽(21)与所述主轴螺母(17、31、32)的第二外部部段(19)的轮廓(20)的凹槽(21)之间的最小距离(d_19a、d_19b、d_19c)根据所述主轴螺母(17、31、32)的变型而不同。

7.根据权利要求6所述的套组，其特征在于，最大距离(d_19c)与最小距离(d_19a)之间的差值与所述主轴螺母(17、31、32)的轮廓(20)的螺距(P₂₀)的至少5％且至多30％对应。

8.根据权利要求6或7所述的套组，其特征在于，所述主轴螺母(17、31、32)中的至少一者具有特别是呈周向槽(40)形式的材料弱化部，所述材料弱化部布置在所述主轴螺母的外部轮廓部段(19)之间并且在所述轴向方向上赋予整个所述主轴螺母(17、31、32)弹性。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的套组，其特征在于，所述套组包括用于将所述主轴螺母(17、31、32)安装在所述保持架(6)中的滚动轴承(22)和用于将所述保持架(6)安装在周围结构中的滚动轴承(27)。

10.根据权利要求9所述的套组，其特征在于，所述滚动轴承(22、27)中的至少一者设计为角接触滚子轴承或角接触滚针轴承。