DE102011084400A1

DE102011084400A1 - Planetenwälzgetriebe mit Wegmesssystem

Info

Publication number: DE102011084400A1
Application number: DE201110084400
Authority: DE
Inventors: Thomas Rink; Martin Kram
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetenwälzgetriebe (1) mit einer eine Außenprofilierung (7) aufweisenden Gewindespindel (3), einer eine Innenprofilierung (6) aufweisenden Spindelmutter (2), zwischen der Außenprofilierung (7) und der Innenprofilierung (6) angeordneten Planetenrollen (10) sowie einem einen Axialweg zwischen Gewindespindel (3) und Spindelmutter (2) erfassenden Messsystem (12). Um einen Schlupf zwischen Gewindespindel (3) und Spindelmutter (2) in zuverlässiger Weise erfassen und korrigieren zu können, ist das Messsystem (12) durch ein Seilzugmesssystem (13) mit einem zwischen Gewindespindel (3) und Spindelmutter (2) angeordneten Seil (15) und einem eine zu einem zurückgelegten Axialweg proportional erforderlichen Seillänge erfassenden Sensor gebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Planetenwälzgetriebe mit einer eine Außenprofilierung aufweisenden Gewindespindel, einer eine Innenprofilierung aufweisenden Spindelmutter, zwischen der Außenprofilierung und der Innenprofilierung angeordneten Planetenrollen sowie einem einen Axialweg zwischen Gewindespindel und Spindelmutter erfassenden Wegmesssystem.
Hintergrund der Erfindung
Planetengetriebe wandeln eine Drehbewegung in eine Axialbewegung und umgekehrt. Hierzu sind die Gewindespindel mit einer Außenprofilierung beispielsweise mit einem Außengewinde und die Spindelmutter mit einer Innenprofilierung, beispielsweise mit einem Innengwinde versehen. Auf diesen Profilierungen wälzen mittels komplementärer Profilierungen um die Gewindespindel angeordnete Planetenrollen ab.
Infolge des nicht formschlüssigen Wälzbetriebs zwischen Gewindespindel, Spindelmutter und Planetenrollen ist das Planetengetriebe insbesondere unter Last mit Schlupf belastet, so dass keine eindeutige Zuordnung zwischen Drehbewegung und Axialbewegung herstellbar ist. Dies ist insbesondere von Nachteil, wenn durch einen vorgegebenen Drehwinkel und/oder eine entsprechende Anzahl von Umdrehungen eines Drehantriebs eine exakte axiale Weglänge eingestellt werden soll.
Aus der DE 10 2009 040 606 A1 ist ein Planetengetriebe mit einem Wegmesssystem bekannt, bei dem ein in die Spindelmutter integrierter Sensor die Außenprofilierung der Gewindestange als Maßstab für die axial zurückgelegte Weglänge zwischen Spindelmutter und Gewindespindel herangezogen wird. Durch Befettung und weitere funktionsbedingte Vorgaben für den mechanischen Betrieb der Gewindespindel ist die sensorische Erfassung des Axialwegs auf diese Weise eingeschränkt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Planetengetriebes mit einem Wegmesssystem unter Vermeidung einer Doppelfunktion der Außenprofilierung der Gewindespindel.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch ein Planetenwälzgetriebe mit einer eine Außenprofilierung aufweisenden Gewindespindel, einer eine Innenprofilierung aufweisenden Spindelmutter, zwischen der Außenprofilierung und der Innenprofilierung angeordneten Rollenkörpern sowie einem einen Axialweg zwischen Gewindespindel und Spindelmutter erfassenden Wegmesssystem gelöst, wobei das Wegmesssystem durch ein Seilzugmesssystem mit einem zwischen Gewindespindel und Spindelmutter angeordneten Seil und einem eine zu einem zurückgelegten Axialweg proportional erforderlichen Seillänge erfassenden Sensor gebildet ist. Durch die Trennung von mechanischem Antrieb und der Erfassung des Axialwegs kann der Axialweg zulässig und in entsprechender Auflösung ermittelt werden. Je nach Betriebsweise des Planetenwälzgetriebes kann die Gewindespindel oder die Spindelmutter axial festgelegt sein und beispielsweise von einem Motor wie Elektromotor drehangetrieben werden, so dass in entsprechender Weise die Spindelmutter oder die Gewindespindel axial verlagert wird. Dementsprechend können ein Seilende des Seils an der Gewindespindel und eine Aufrolleinrichtung mit dem Sensor an der Spindelmutter oder das Seilende des Seils an der Spindelmutter und die Aufrolleinrichtung mit dem Sensor an der Gewindespindel angeordnet sein. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn hierbei die Aufrolleinrichtung an einem nicht drehangetriebenen, axial fest gelagerten Bauteil des Planetengetriebes angeordnet ist. Das Seilende wird entsprechend an dem axial verlagerbaren, nicht drehenden Bauteil-Gewindespindel oder Spindelmutter – befestigt.
Im Sinne einer einfachen Zuordnung der von dem Sensor während eines zurückgelegten Axialwegs erforderlichen Seillänge ist das Seil bevorzugt parallel zu der Längsachse der Gewindespindel gespannt angeordnet. In weiteren Ausführungsformen, bei der eine parallele Seilführung beispielsweise aus bauraumbedingten Vorgaben ungünstig ist, kann die Seilführung nicht parallel zur Gewindespindel erfolgen, wobei eine Korrektur über entsprechende trigonometrische Operation erfolgen kann.
Der Sensor erfasst direkt oder indirekt die Seillänge. Hierzu können beispielsweise über die Länge des Seils Signalmarken wie Inkrementen vorgesehen sein, wobei eine Anzahl der Inkremente vom Sensor erfasst wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor eine Rotation zumindest einer Seilrolle der Aufrollrichtung erfassen und beispielsweise erfasste Drehkennwerte wie Umdrehungszahl, Drehwinkel und/oder dergleichen in ein der Seillänge und nachfolgend einem Axialweg proportionale Signale umformen. Hierbei können an der Seilrolle Inkrementmarken wie Inkrementwinkel oder Inkrementwege angeordnet sein, welche von einem Inkrementalweg- oder Inkrementalwinkelsensor wie beispielsweise einem Hall-Sensor erfasst und ausgewertet werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein direkter Seilweg oder der Drehwinkel beziehungsweise der erforderliche Umfang einer Seilrolle, welche das Seil aufwickelt, analog erfasst werden, indem an dem Seil oder der Seilrolle ein Folienpotentiometer als Sensor vorgesehen ist. Hierbei wird beispielsweise der Widerstand einer der Seillänge oder dem zurückgelegten Umfang einer Seilrolle entsprechender Folienwiderstand ausgewertet.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird anhand der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 einen Schnitt durch ein Planetenwälzgetriebe mit Seilzugmesssystem und drehangetriebener Gewindespindel und
2 einen Schnitt durch ein Planetenwälzgetriebe mit Seilzugmesssystem und drehangetriebener Spindelmutter.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
1 zeigt das Planetenwälzgetriebe 1 mit der drehfest angeordneten Spindelmutter 2 und der von dem in das drehfest angeordnete Gehäuse 4 aufgenommenen Motor 5 drehangetriebenen, axial fest aufgenommenen Gewindespindel 3 im Schnitt. Spindelmutter 2 und Gewindespindel 3 weisen die Innenprofilierung 6 wie Innengewinde beziehungsweise die Außenprofilierung 7 wie Außengewinde auf, zwischen denen über den Umfang verteilt die mit entsprechenden Profilierungen 8, 9 versehenen Planetenrollen 10 angeordnet sind. Bei Drehantrieb der längs der Längsachse 11 angeordneten, axial festgelegten Gewindespindel 3 wird die drehfest angeordnete Spindelmutter 2 axial verlagert. Infolge des zwischen Innenprofilierung 6 und Außenprofilierung 7 einerseits und den Profilierungen 8, 9 auftretendem Schlupf ist eine eindeutige Zuordnung zwischen der Drehbewegung des Rotors des Motors 5 und dem Axialweg der Spindelmutter 2 unter Berücksichtigung der Übersetzung des Planetengetriebes 1 nicht möglich. Die Ermittlung des Axialwegs der Spindelmutter 2 entlang der Längsachse 11 erfolgt daher mittels des als Seilzugmesssystem 13 ausgebildeten Messsystems 12.
Das Seilzugmesssystem 13 enthält die an dem Gehäuse 4 aufgenommene Aufrolleinrichtung 14, das Seil 15 und die das Seilende 16 mit der Spindelmutter 2 verbindende Seilbefestigung 17. Das Seil 15 ist parallel zu der Längsachse 11 entlang der Gewindespindel 3 gespannt und ist mittels der Aufrolleinrichtung 14 vorgespannt. Abhängig von der Axialverlagerung der Spindelmutter wird das Seil 15 auf- und abgerollt, wobei ein der Aufrolleinrichtung 14 beigeordneter Sensor die erforderliche Seillänge ermittelt und daraus der Axialweg der Spindelmutter 2 ermittelt wird. Eine Ermittlung der Seillänge kann durch direkte Ermittlung der Seillänge, einer Drehbewegung einer Seilrolle 18 zur Aufwicklung des Seils 15 mit vorgegebenem Durchmesser oder dergleichen erfolgen. Beispielsweise kann der Drehwinkel der Seilrolle 18 mittels eines Sensors wie Drehgeber, beispielsweise zur Erfassung von Winkelinkrementen in Form eines Hallsensors erfasst werden. Es versteht sich, dass in einem weiteren Ausführungsbeispiel die Aufrolleinrichtung 14 in der Spindelmutter 2 und das Seilende 16 an dem Gehäuse 4 untergebracht sein kann.
2 zeigt ein dem Planetenwälzgetriebe 1 ähnliches Planetenwälzgetriebe 1a im Schnitt. Im Gegensatz zu dem Planetenwälzgetriebe 1 ist hier die Gewindespindel 3a axial fest und drehfest in dem drehfest aufgenommenen Gehäuse 4a angeordnet. Dementsprechend ist die Spindelmutter 2a verdrehbar ausgebildet und wird von dem Motor 5a drehangetrieben. Das als Seilzugmesssystem 13a ausgebildete Messsystem 12a mit der Aufrolleinrichtung 14a, dem Seil 15a und der Seilbefestigung 17a erfüllt dieselbe Aufgabe wie das Seilzugmesssystem 13 der 1. Im Unterschied hierzu ist das Seilende in dem Motorgehäuse 19 des Motors 5a und die Aufrolleinrichtung 14a in dem entsprechend gegenüber dem Gehäuse 4 der 1, welches dort als Motorgehäuse fungiert, an die drehfeste Aufnahme der Gewindespindel angepasste Gehäuse 4a aufgenommen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Aufrolleinrichtung 14a in dem Motorgehäuse 19 und das Seilende 16a in dem Gehäuse 4a aufgenommen sein.
Bezugszeichenliste

1: Planetenwälzgetriebe
1a: Planetenwälzgetriebe
2: Spindelmutter
2a: Spindelmutter
3: Gewindespindel
3a: Gewindespindel
4: Gehäuse
4a: Gehäuse
5: Motor
5a: Motor
6: Innenprofilierung
7: Außenprofilierung
8: Profilierung
9: Profilierung
10: Planetenrolle
11: Längsachse
12: Messsystem
12a: Messsystem
13: Seilzugmesssystem
13a: Seilzugmesssystem
14: Aufrolleinrichtung
14a: Aufrolleinrichtung
15: Seil
15a: Seil
16: Seilende
16a: Seilende
17: Seilbefestigung
17a: Seilbefestigung
18: Seilrolle
19: Motorgehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009040606 A1 [0004]

Claims

Planetenwälzgetriebe (1, 1a) mit einer eine Außenprofilierung (7) aufweisenden Gewindespindel (3, 3a), einer eine Innenprofilierung (6) aufweisenden Spindelmutter (2, 2a), zwischen der Außenprofilierung (7) und der Innenprofilierung (6) angeordneten Planetenrollen (10) sowie einem einen Axialweg zwischen Gewindespindel (3, 3a) und Spindelmutter (2, 2a) erfassenden Messsystem (12, 12a), dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (12, 12a) durch ein Seilzugmesssystem (13, 13a) mit einem zwischen Gewindespindel (3, 3a) und Spindelmutter (2, 2a) angeordneten Seil (15, 15a) und einem eine zu einem zurückgelegten Axialweg proportional erforderlichen Seillänge erfassenden Sensor gebildet ist.
Planetenwälzgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Seilende des Seils der Gewindespindel und eine Aufrolleinrichtung mit dem Sensor der Spindelmutter zugeordnet ist.
Planetenwälzgetriebe (1, 1a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Seilende des Seils der Spindelmutter (2, 2a) und eine Aufrolleinrichtung (14, 14a) mit dem Sensor der Gewindespindel (3, 3a) zugeordnet ist.
Planetenwälzgetriebe (1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (2a) axial festgelegt ist und von einem Motor (5a) unter axialer Verlagerung der Gewindespindel (3a) drehangetrieben wird.
Planetenwälzgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (3) axial festgelegt ist und von einem Motor (5) unter axialer Verlagerung der Spindelmutter (2) drehangetrieben wird.
Planetenwälzgetriebe (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (15, 15a) parallel zu der Längsachse (11) der Gewindespindel (3, 3a) gespannt ist.
Planetenwälzgetriebe (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine Rotation einer Seilrolle (18) der Aufrolleinrichtung (14, 14a) erfasst.
Planetenwälzgetriebe (1, 1a) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Inkrementalwinkelgeber ist.
Planetenwälzgetriebe (1, 1a) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Folienpotentiometer ist.