DE102010011819A1

DE102010011819A1 - Planetenwälzgewindetrieb

Info

Publication number: DE102010011819A1
Application number: DE102010011819A
Authority: DE
Inventors: Thomas Motz; Matthias Dohr; Bettina Rudy; Horst Gredy
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: DE102010011819B4

Abstract

Ein Planetenwälzgewindetrieb ist mit einer Gewindespindel (1), und mit einer auf der Gewindespindel (1) angeordneten Mutter (2), und mit mehreren zwischen der Gewindespindel (1) und der Mutter (2) angeordneten Planeten (3) versehen, die am Innenumfang der Mutter (2) sowie am Außenumfang der Gewindespindel (1) abwälzbar angeordnet sind. Die Planeten (3) weisen jeweils einen mit Vorschubrillen (13) versehenen Mittelabschnitt (10) und zu beiden Seiten des Mittelabschnitts (10) angeordnete Endabschnitte (11, 12) auf, wobei lediglich einer der Endabschnitte (11, 12) der Planeten (3) axial und radial an der Mutter (2) gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Planetenwälzgewindetrieb, der eine Relativdrehung zwischen einer Mutter und einer Gewindespindel in eine axiale Relativverschiebung zwischen der Mutter und der Gewindespindel umwandelt.
Aus der Druckschrift DE 20 2008 008 013 B3 ist ein Planetenwälzgewindetrieb bekannt, der mit einer Gewindespindel und mit einer auf der Gewindespindel angeordneten Mutter versehen ist. Ferner sind mehrere, zwischen der Gewindespindel und der Mutter angeordnete, über den Umfang verteilte Planeten vorgesehen. Die Mutter ist an ihrem Innenumfang mit mutterseitigen Rillen versehen. Die Gewindespindel ist an ihrem Außenumfang mit einem Schraubgewinde versehen, wobei die Planeten umfangsseitig jeweils mit Vorschubrillen sowie Führungsrillen versehen sind. Die an den beiden Endabschnitten der Planeten vorgesehenen Führungsrillen sind lediglich in Eingriff mit den mutterseitigen Rillen, und die zwischen den beiden Endabschnitten gelegenen Vorschubrillen sind lediglich in Eingriff mit dem Schraubgewinde. Ferner ist eine Vorspanneinrichtung für die Planeten vorgesehen.
Unter einer Betätigung des Planetenwälzgewindetriebes wälzen die Planeten einerseits am Außenumfang der Gewindespindel ab und andererseits am Innenumfang der Mutter. Da die Vorschubrillen der Planeten und das Schraubgewinde der Gewindespindel ineinandergreifen, entsteht ein axialer Vorschub, der abhängig ist von der Rotationsgeschwindigkeit und der Steigung des Schraubgewindes.
In dieser Druckschrift sind die mutterseitigen Rillen, das Schraubgewinde, sowie die Führungsrillen sämtlich als Profilierungen bezeichnet. Während das Schraubgewinde der Gewindespindel entlang einer Schraubenlinie am Umfang der Gewindespindel ausgebildet ist, bildet jede Rille eine umfangsseitig in sich geschlossene Bahn oder Nut, wobei eine Vielzahl einander benachbart angeordneter Rillen vorgesehen ist, wobei eine Rille von Rillenflanken begrenzt ist.
Der Eingriff der Planeten einerseits mit der Mutter und andererseits mit der Gewindespindel ist in dieser Druckschrift deutlich in den 2 und 3 erkennbar. Die Rillen und das Schraubgewinde sind durch Rillenflanken und durch Gewindeflanken begrenzt, die aneinander anliegen, so dass über die Planeten eine mit möglichst geringem Schlupf behaftete, reibschlüssige Verbindung zwischen der Mutter und der Gewindespindel bereitgestellt ist.
In der Mutter sind die Vorspannmittel gelagert, welche mit Vorspannkräften gegen Rillen der Profilierungen der Planeten gedrückt sind. Wenigstens Segmente der Profilierungen liegen spielfrei an der Innenprofilierung der Mutter und der Außenprofilierung der Spindel an. Die Vorspannmittel sind durch einen gegen Rillen der Profilierungen der Planeten drückenden Vorspannring sowie ein elastisches Element gebildet. Dieses elastische Element kann auch als Federelement bezeichnet werden, das gemäß dieser Druckschrift bspw. durch einen O-Ring aus Gummi oder durch eine Tellerfeder oder eine Wellfeder gebildet sein kann.
Durch die Vorspannmittel zur Generierung definierter Vorspannungen zwischen dem Planeten und der Mutter beziehungsweise der Spindel sind auch Wärmeausdehnungen dieser Komponenten beim Betrieb des Gewindetriebs unkritisch und führen zu einem geringen Schlupf, der keine negativen Auswirkungen auf die Regelung der Linearposition des Gewindetriebs hat.
Die Planeten sind demzufolge an ihren beiden Endabschnitten sowohl axial als auch radial an der Mutter gelagert, indem sie mit ihren Führungsrillen in die mutterseitigen Rillen der Mutter eingreifen.
Ein Vorteil dieses Planetenwälzgewindetriebes besteht darin, dass trotz vorhandenen Spiels zwischen den Profilierungen der Planeten einerseits und der Innenprofilierung der Mutter beziehungsweise der Außenprofilierung der Spindel andererseits mittels der Vorspannmittel auch im lastfreien Zustand ein geringer Schlupf des Gewindetriebs erhalten wird. Dies bedeutet, dass bei der Festlegung der Komponenten des Gewindetriebs relativ große Toleranzen zulässig sind, was die Kosten der Herstellung des Gewindetriebs signifikant reduziert.
Nachteilig kann bei derartigen Planetenwälzgewindetrieben der aufgrund der Vorspanneinrichtung erhöhte Fertigungsaufwand sein, beispielsweise die Anzahl der Bauteile. Ferner erfordert dieser Planetenwälzgewindetrieb einen erhöhten axialen Bauraum.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, einen Planetenwälzgewindetrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, der einfach herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Planetenwälzgewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Dadurch, dass lediglich einer der Endabschnitte der Planeten axial und radial an der Mutter gelagert ist, ergeben sich etliche Vorteile.
Die Anzahl der Bauteile kann reduziert werden. Ferner sind die Planeten einfacher herstellbar. Wenn beispielsweise die Planeten an lediglich an einem Endabschnitt mit den Führungsrillen zur axialen und radialen Lagerung versehen sind, kann es ausreichen, den anderen Endabschnitt zylindrisch auszubilden. Während bei bekannten Planeten die Lage der Führungsrillen der beiden Endabschnitte zueinander einwandfrei und hochgenau sein muss, um Teilungsfehler und somit Probleme bei der Montage der Planeten in die Mutter zu vermeiden, können derartige Probleme erfindungsgemäß nicht auftreten.
Ferner kann der axiale Bauraum reduziert werden, weil beispielsweise eine Anfederung der Planeten entfallen kann.
Zwar werden Axialkräfte über die Planeten im Betrieb übertragen, jedoch lediglich zwischen den Vorschubrillen und den an dem einen Endabschnitt vorgesehenen Führungsrillen, die in Eingriff mit den mutterseitigen Rillen stehen, um axiale Vorschubkräfte zwischen Mutter und Gewindespindel zu übertragen.
An dem einen Endabschnitt sind die Planeten sowohl axial als auch radial gelagert; an dem anderen Endabschnitt sind die Planeten – wenn überhaupt – lediglich radial gelagert. An beiden Enden können die Planeten in den Umfangsrichtungen in an sich bekannter Weise in Zentrierscheiben gelagert sein, die die Planeten umfangsseitig auf Abstand und parallel zur Gewindespindel halten.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass fertigungsbedingte Toleranzen bei der Herstellung der Mutter ein einwandfreies Zusammenwirken der Planeten mit der Mutter nicht oder deutlich weniger als bei herkömmlichen Planetenwälzgewindetrieben beeinträchtigen. Dieser Vorteil soll an zwei Beispielen erläutert werden.
In dem einen Beispiel ist an einem axialen Ende der Mutter ein Gleitring in der Mutter in einem axialen Schiebesitz angeordnet. An dem anderen Ende ist die Mutter mit den mutterseitigen Rillen versehen. Die Planeten sind an beiden Endabschnitten mit den Führungsrillen versehen, wobei die Führungsrillen des einen Endabschnittes in Rillen des Gleitringes eingreifen, und wobei die Führungsrillen des anderen Endabschnittes in die mutterseitigen Rillen eingreifen.
In dem anderen Beispiel weist die Mutter an ihrem einen Ende an ihrem Innenumfang eine Führungsbahn für die Planeten auf. Die Planeten sind an ihrem einen axialen Endabschnitt mit den Führungsrillen versehen und an ihrem anderen Endabschnitt zylindrisch ausgebildet und mit diesem zylindrischen Endabschnitt an der gemeinsamen Führungsbahn der Mutter radial gelagert. Axiale Relativverschiebungen zwischen den Planeten und der Führungsbahn sind möglich bei dieser Anordnung.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lagerung der Planeten in der Mutter ist ebenso wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sichergestellt, dass nur einer der beiden Endabschnitte der Planeten axiale Kräfte zwischen der Gewindespindel und der Mutter überträgt.
Bei den Planeten kann in bekannter Weise der Mittelabschnitt im Durchmesser größer sein als die Endabschnitte, so dass jeder Planet zwei unterschiedliche Wirkdurchmesser hat, einen kleineren Wirkdurchmesser an den Endabschnitten und einen größeren Wirkdurchmesser an dem Mittelabschnitt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von vier in vier Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb im Längsschnitt,
2 einen weiteren erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb im Längsschnitt,
3 einen weiteren erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb im Längsschnitt, und
4 einen weiteren erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb im Längsschnitt.
Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb im Längsschnitt. Auf einer Gewindespindel 1 ist eine Mutter 2 angeordnet. Zwischen der Gewindespindel 1 und der Mutter 2 sind mehrere über den Umfang der Gewindespindel 1 verteilte Planeten 3 angeordnet. Die Planeten 3 wälzen am Außenumfang der Gewindespindel 1 sowie am Innenumfang der Mutter 2 ab.
Die Mutter 2 ist an ihrem einen axialen Ende am Innenumfang mit mutterseitigen Rillen 6, versehen. Die Mutter 2 ist aus Blech in einem Umformverfahren bereitgestellt, wobei die Rillen 6, durch Rollieren hergestellt sind. Die Mutter 2 kann alternativ in diesem Ausführungsbeispiel auch als Massivteil spangebend hergestellt werden.
An dem anderen axialen Ende ist ein Gleitring 8 in der Mutter 2 angeordnet. Der Gleitring 8 ist in einem axialen Schiebesitz 5a angeordnet, der an der Mutter 2 ausgebildet ist. Der Gleitring 8 ist gegenüber der Mutter 2 axial verschieblich angeordnet und radial gelagert.
Die Planeten 3 sind durch Rollen gebildet, die jeweils einen Mittelabschnitt 10, sowie beidseits des Mittelabschnitts 10 angeordnete Endabschnitte 11, 12 aufweisen. Der Mittelabschnitt 10 ist an seinem Umfang mit einer Vielzahl von Vorschubrillen 13 versehen. Die beiden Endabschnitte 11, 12 sind an ihrem Umfang jeweils mit mehreren Führungsrillen 14, 15 versehen. Die Führungsrillen 14, 15 und die Vorschubrillen 13 sind parallel zueinander angeordnet und auch parallel zu einer quer zur Planetenachse angeordneten Ebene. Die Endabschnitte 11, 12 sind im Durchmesser kleiner als der Mittelabschnitt 10, so dass die Führungsrillen 14, 15 im Durchmesser kleiner sind als die Vorschubrillen 13.
Die Planeten 3 sind im Wirkeingriff einerseits mit der Mutter 2 und andererseits mit der Gewindespindel 1. Die Führungsrillen 14 der Planeten 3 und die mutterseitigen Rillen 6, der Mutter 2 greifen ineinander ein, wobei in bekannter Weise Flanken der Führungsrillen 14 an Flanken der mutterseitigen Rillen 6, 7 anliegen.
Die Vorschubrillen 13 der Planeten 3 und ein Schraubgewinde 16 der Gewindespindel 1 greifen ineinander, wobei Flanken der Vorschubrillen 13 an Flanken des Schraubgewindes 16 anliegen.
Der 1 ist zu entnehmen, dass die Vorschubrillen 13 lediglich in Eingriff mit dem Schraubgewinde 16 der Gewindespindel 1 sind, und dass die Führungsrillen 14 lediglich in Eingriff mit dem mutterseitigen Rillen 6 der Mutter 2 sind.
Die Planeten 3 können an ihren Enden in Zentrierscheiben gelagert sein, die hier nicht abgebildet sind. Jede Zentrierscheibe weist entsprechend der Anzahl der Planeten 3 über den Umfang verteilt angeordnete Bohrungen oder Langlöcher auf, in die – hier nicht abgebildete – Zapfen der Planeten 3 mit Spiel in den radialen Richtungen eingreifen.
In dieser Anordnung übertragen die Planeten 3 axiale Kräfte zwischen der Gewindespindel 1 und der Mutter 2 lediglich über die Vorschubrillen 13 und den Führungsrillen 14. An dem Endabschnitt 12 bleiben die Führungsrillen 15 der Planeten 3 aufgrund des Gleitringes 8 frei von axialen Kräften.
Die einstückig aus Blech gebildete Mutter 2 weist einen verjüngten hohlzylindrischen Endabschnitt 17 auf, an den ein radial erweiterter hohlzylindrischer Mittelabschnitt 18 anschließt, der ohne Formänderung in einen hohlzylindrischen Endabschnitt 19 übergeht.
Die in 2 abgebildete erfindungsgemäße Variante unterscheidet sich von dem Planetenwälzgewindetrieb nach 1 im Wesentlichen dadurch, dass an den hohlzylindrischen Mittelabschnitt 18 ein radial verjüngter Endabschnitt 20 einstückig anschließt, an dessen Innenumfang eine zylindrische Führungsbahn 21 für die Planeten 3 ausgebildet ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Planeten 3 an ihrem Endabschnitt 12 mit zylindrischen Zapfen 22 versehen sind, wobei diese zylindrischen Zapfen 22 an der gemeinsamen Führungsbahn 21 der Mutter 2 abwälzen. Ein Gleitring entfällt.
Ebenso wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel übertragen die Planeten 3 an ihrem Endabschnitt 12 lediglich radiale Kräfte; in den axialen Richtungen sind Relativverschiebungen zwischen den Zapfen 22 und der Führungsbahn 21 der Mutter 2 möglich. Im Betrieb des Planetenwälzgewindetriebes werden axiale Kräfte zwischen der Mutter 2 und der Gewindespindel 1 über die Planeten 3 übertragen, jedoch Lediglich über den Eingriff des Endabschnittes 11 der Planeten 3 mit dem Mutterteil 4 einerseits und über den Eingriff des Mittelabschnitts 10 mit der Gewindespindel 1.
3 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb, der sich von dem in 2 abgebildeten Planetenwälzgewindetrieb lediglich dadurch unterscheidet, dass der an den hohlzylindrischen Mittelabschnitt 18 der Mutter 2 anschließende radial verjüngte hohlzylindrische Endabschnitt 17 axial innerhalb des hohlzylindrischen Mittelabschnitt 18 der Mutter 2 eingezogen ist.
4 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb, der sich von dem in 2 abgebildeten Planetenwälzgewindetrieb lediglich dadurch unterscheidet, dass die Mutter 2 aus einem Massivteil gebildet ist, während die oben beschriebenen Muttern aus Blech in einem Umformverfahren hergestellt sind.
Bei allen Ausführungsbeispielen rotieren die Planeten um ihre Längsachse und um die Spindelachse der Gewindespindel.
Bezugszeichenliste

1: Gewindespindel
2: Mutter
3: Planeten
4
5
5a: Schiebesitz
6: Rillen
7
8: Gleitring
9
10: Mittelabschnitt
11: Endabschnitt
12: Endabschnitt
13: Vorschubrillen
14: Führungsrille
15: Führungsrille
16: Schraubgewinde
17: verjüngter Endabschnitt
18: hohlzylindrischer Mittelabschnitt
19: hohlzylindrischer Endabschnitt
20: radial verjüngter Endabschnitt
21: Führungsbahn
22: Zapfen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202008008013 B3 [0002]

Claims

Planetenwälzgewindetrieb, mit einer Gewindespindel (1), und mit einer auf der Gewindespindel (1) angeordneten Mutter (2), und mit mehreren zwischen der Gewindespindel (1) und der Mutter (2) angeordneten Planeten (3), die am Innenumfang der Mutter (2) sowie am Außenumfang der Gewindespindel (1) abwälzbar angeordnet sind, wobei die Mutter (2) an ihrem Innenumfang mit quer zur Mutterachse angeordneten mutterseitigen Rillen (6, 7) versehen ist, und wobei die Gewindespindel (1) mit einem Schraubgewinde (16) versehen ist, und wobei die Planeten (3) umfangsseitig jeweils mit Vorschubrillen (13) sowie Führungsrillen (14, 15) versehen sind, wobei die Führungsrillen (14, 15) in Eingriff mit den mutterseitigen Rillen (6, 7) sind, und wobei die Vorschubrillen (13) in Eingriff mit dem Schraubgewinde (16) sind, und wobei die Planeten (3) jeweils einen mit den Vorschubrillen (13) versehenen Mittelabschnitt (10) und zu beiden Seiten des Mittelabschnitts (10) angeordnete Endabschnitte (11, 12) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich einer der Endabschnitte (11, 12) der Planeten (3) axial und radial an der Mutter (2) gelagert ist.
Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, bei dem der eine Endabschnitt (12) lediglich radial an der Mutter (2) gelagert ist.
Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, bei dem der eine Endabschnitt (12) der Planeten (3) zylindrisch ausgebildet und radial an einer Führungsbahn (21) der Mutter (2) gelagert ist.
Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, bei dem die Planeten (3) mit dem einen Endabschnitt (12) in einem Gleitring (8) radial gelagert sind, wobei der Gleitring (8) in einem axialen Schiebesitz (5a) angeordnet ist, der an der Mutter (2) vorgesehen ist.
Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 4, bei dem die Mutter (2) an einem axialen Ende mit den Führungsrillen (14) für die Planeten (3), und an dem gegenüberliegenden axialen Ende mit dem Schiebesitz (5a) für den Gleitring (8) versehen ist.
Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, bei dem die Mutter (2) aus Blech in einem Umformverfahren spanlos hergestellt ist.