DE102015205963B3

DE102015205963B3 - Planetenwälzgewindetrieb (PWG) und Aktor mit einem Planetenwälzgewindetrieb

Info

Publication number: DE102015205963B3
Application number: DE102015205963.4A
Authority: DE
Inventors: Lars Schumann; Lászlo Mán; Peter Greb
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2035-04-02
Also published as: DE112016001577A5; CN107407343B; KR20170133401A; WO2016155724A1; CN107407343A; KR102594443B1

Abstract

Der Planetenwälzgewindetrieb (PWG) ist insbesondere für die Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges vorgesehen, wobei die Planeten eine Planetengeometrie für eine insbesondere einseitige Krafteinleitung aufweisen, derart, dass mit einer Profilierung einer Spindel in einem ersten Längenbereich mehrere Planetenrollen mit ihren Profilierungen in Eingriff stehen und die Profilierungen der Planetenrollen in einem zweiten Längenbereich mit einer Profilierung eines die Planetenrollen umringenden Hohlrades kämmen, wobei die Profilierungen gewindeartig mit Erhebungen und sich dazwischen erstreckende Rillen ausgebildet sind und wobei die Planetenrollen achsparallel zur Spindel verlaufen und an beiden Enden in Planetenrollenträgern frei drehbar um ihre eigene Längsachse positioniert sind, und wobei die Planetenrollenträger drehfest abgestützt sind. Erfindungsgemäß weisen die Planetenrollen an nur einem ersten Ende in der Nähe des zweiten Längenbereiches einen Lagerzapfen auf, mit welchem sie in dem ersten Planetenrollenträger gelagert sind, während die Planetenrollen an ihrem zweiten Ende mit ihren Profilierungen in dem zweiten Planetenrollenträger abgestützt sind. Ebenfalls erfindungsgemäß ist ein Aktor, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb.

Description

Die Erfindung betrifft einen Planetenwälzgewindetrieb (PWG) eines Aktors nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und einen Aktor mit einem Planetenwälzgewindetrieb. Planetenwälzgewindetriebe (PWG) (auch bezeichnet als Planetenwälzgewindespindeltriebe oder als Planetenwälzgewindespindeln) sind seit vielen Jahren Stand der Technik und werden beispielsweise in DD 277308 A5 beschrieben. Aus der Druckschrift DE 10 2010 047 800 A1 ist beispielsweise ein Planetenwälzgewindetrieb bekannt, der in einem Hydrostataktor in Form eines hydrostatischen Kupplungsaktors enthalten ist, um eine mittels eines Elektromotors erzeugte Drehbewegung in eine Axialbewegung umzuwandeln. Ein Planetenwälzgewindetrieb, mit einer Gewindespindel, und mit einer auf der Gewindespindel angeordneten Mutter, und mit mehreren über den Umfang verteilten, zwischen der Gewindespindel und der Mutter angeordneten Planeten, die am Innenumfang der Mutter sowie am Außenumfang der Gewindespindel abwälzbar angeordnet sind, ist aus der Druckschrift DE 10 2010 011 820 A1 bekannt. Bei dieser Lösung ist eine Vorspanneinrichtung für die Planeten vorgesehen, wobei die Mutter zwei axial zueinander bewegliche Mutterteile aufweist, und wobei die Vorspanneinrichtung ein gegen das eine Mutterteil angefedertes Federelement aufweist. Die Mutter übernimmt zwei Funktionen: einerseits ist sie Getriebeteil und andererseits ist sie Teil der Vorspanneinrichtung.
In einer noch nicht veröffentlichten Schutzrechtsanmeldung wird ein PWG mit derart asymmetrisch ausgebildeten Planetenrollen vorgeschlagen, dass diese in genau einem Längenbereich mit einem Hohlrad kämmen. Die Lagerung der Planetenrollen erfolgt dabei über beidseitig an den Enden der Planetenrollen ausgebildete Lagerzapfen, welche in Planetenrollenträgern gelagert sind.
Auch anderen, dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist es gemein, dass an beiden Enden der Planetenrollen Lagerzapfen ausgebildet sind. Daraus resultiert ein entsprechend großer Bauraumbedarf.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Planetenwälzgewindetrieb mit hauptsächlich einseitiger Belastungsrichtung zu entwickeln, bei welchem eine verkleinerte axiale Baulänge ermöglicht wird, sowie einen Aktor mit einem entsprechenden Planetenwälzgewindetrieb bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten und achten Patentanspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Planetenwälzgewindetrieb (PWG) ist insbesondere für die Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges vorgesehen, wobei die Planeten eine Planetengeometrie für eine insbesondere einseitige Krafteinleitung aufweisen, derart, dass mit einer Profilierung einer Spindel in einem ersten Längenbereich mehrere Planetenrollen mit ihren Profilierungen in Eingriff stehen und die Profilierungen der Planetenrollen in einem zweiten Längenbereich mit einer Profilierung eines die Planetenrollen umringenden Hohlrades kämmen, wobei die Profilierungen gewindeartig mit Erhebungen und sich dazwischen erstreckende Rillen ausgebildet sind und wobei die Planetenrollen achsparallel zur Spindel verlaufen und an beiden Enden in Planetenrollenträgern frei drehbar um ihre eigene Längsachse positioniert sind, und wobei die Planetenrollenträger drehfest abgestützt sind. Erfindungsgemäß weisen die Planetenrollen an nur einem ersten Ende in der Nähe des zweiten Längenbereiches einen Lagerzapfen auf, mit welchem sie in dem ersten Planetenrollenträger gelagert sind, während die Planetenrollen an ihrem zweiten Ende mit ihren Profilierungen in dem zweiten Planetenrollenträger abgestützt sind. Die Planetenrollen selbst sind somit unsymmetrisch ausgebildet.
Insbesondere ist der erste Längenbereich (L₁) vom zweiten Längenbereich (L₂) verschieden.
Die Planetenrollen und das die Planetenrollen umringende Hohlrad sind von einer Außenhülse umgeben, welche zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil den ersten Planetenrollenträger aufnimmt und ein zweiter Teil den zweiten Planetenrollenträger bildet.
Zwischen der Außenhülse und dem Hohlrad ist bevorzugt eine Reibeinrichtung in Form einer Schlingfeder angeordnet.
In Hauptkraftrichtung erfolgt die radiale Abstützung der Planetenrollen anteilig über den profilierten Hohlrad-Bereich, sowie über einen ersten Planetenrollenträger, in dem der Lagerzapfen am ersten Ende der Planetenrollen gelagert ist.
In der entgegengesetzten Kraftrichtung, an dem dem Lagerzapfen gegenüberliegenden Ende der Planetenrollen, erfolgt die radiale Lagerung der Planetenrollen im ersten Längenbereich über die Erhebungen der Profilierungen der Planetenrollen. Somit kann auf dieser Seite der Planetenrollen auf einen zusätzlichen Lagerzapfen verzichtet werden.
Insbesondere liegt der Planetenrollenträger an dem dem ersten Ende der Planetenrollen gegenüberliegenden zweiten Ende der Planetenrollen zumindest bereichsweise radial benachbart zu den Planetenrollen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Erhebungen der Profilierungen der Planetenrollen im ersten Längenbereich abgeflacht. Diese Ausgestaltung führt zu einer Flächenlast in der Lagerstelle, was sich als vorteilhaft gegenüber gerundeten Erhebungen der Profilierungen der Planetenrollen erwiesen hat. Die Abflachung kann beispielsweise über einen Drehund/oder Schleifvorgang erfolgen.
Das dem ersten Ende gegenüberliegende zweite Ende der Planetenrollen steht bevorzugt mit einem Axialsicherungsblech in Wirkverbindung. Die geringe bzw. selten auftretende Axialkraft in Gegenrichtung zur Hauptkraftrichtung wird stirnseitig von den Planetenrollen in dieses axiale Sicherungsblech eingeleitet. Das Axialsicherungsblech ist bevorzugt metallisch und kann signifikant dünner gestaltet sein, als der Planetenträger mit Zapfenlagerung auf der Gegenseite.
Die Planetenrollen und/oder das Axialsicherungsblech sind an ihrer Kontaktfläche bevorzugt abgerundet ausgebildet. Dies sorgt vorteilhafterweise für eine verringerte Bohrreibung an der Kontaktfläche.
Ebenfalls erfindungsgemäß ist ein Aktor, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird vorteilhafterweise der axiale Bauraum des Planetenwälzgewindetriebes reduziert
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert, ohne dabei auf diese beschränkt zu sein. Es zeigen:
1: einen Längsschnitt durch ein PWG nach dem Stand der Technik mit beidseitigen Lagerzapfen,
2: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes PWG.
In 1 ist ein Längsschnitt durch ein PWG 1 nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Planetenrollen 3 greifen in einem ersten Längenbereich L₁ mit einem ersten Bereich ihrer Profilierung P_3.1 in die Profilierung P₂ der Spindel 2 ein. In einem zweiten Längenbereich L₂ greifen die Planetenrollen 3 mit einem zweiten Bereich ihrer Profilierung P_3.2 in die Profilierung P₄ des die Planetenrollen 3 umringenden Hohlrades 4 ein. Die Planetenrollen 3 weisen an beiden Enden Lagerzapfen 7 auf, mit welchen sie in Planetenrollenträgern 5, 6 axial und radial abgestützt sind. Die Planetenrollen 3 und das die Planetenrollen 3 umringende Hohlrad 4 sind von einer Außenhülse 9 umgeben, welche zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil den ersten Planetenrollenträger 5 aufnimmt und ein zweiter Teil den zweiten Planetenrollenträger 6 bildet. Zwischen der Außenhülse 9 und dem Hohlrad 4 ist eine Reibeinrichtung in Form einer Schlingfeder 10 angeordnet.
2 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes PWG 1. Die Planetenrollen 3 greifen in einem ersten Längenbereich L₁ mit einem ersten Bereich ihrer Profilierung P_3.1 in die Profilierung P₂ der Spindel 2 ein. In einem zweiten Längenbereich L₂ greifen die Planetenrollen 3 mit einem zweiten Bereich ihrer Profilierung P_3.2 in die Profilierung P₄ des die Planetenrollen 3 umringenden Hohlrades 4 ein. Erfindungsgemäß ist nur am ersten Ende der Planetenrollen 3 ein Lagerzapfen 7 ausgebildet. Dieser ist zur axialen und radialen Lagerung der Planetenrollen 3 in Hauptkraftrichtung in einem ersten Planetenrollenträger 5 abgestützt. Ein Teil der radialen Abstützung der Planetenrollen 3 in Hauptkraftrichtung wird zudem über das Hohlrad 4 im zweiten Längenbereich L₂ realisiert. Am gegenüberliegenden Ende ist kein Lagerzapfen ausgebildet. Die radiale Abstützung in der der Hauptkraftrichtung entgegengesetzten Kraftrichtung erfolgt über die Erhebungen der Profilierungen P_3.1 der Planetenrollen 3 in einem ersten Teil L_1.1 des ersten Längenbereiches L₁. In diesem Teil L_1.1 des ersten Längenbereiches L₁ ist ein zweiter Planetenrollenträger 6 radial benachbart zu den Planetenrollen 3 angeordnet, über welchen die radiale Abstützung erfolgt. Im ersten Längenbereich L₁ sind die Erhebungen der Profilierungen der Planetenrollen 3 abgeflacht, was zu einer Flächenlast in der Lagerstelle führt. Die Stirnseite der Planetenrollen 3 am ersten Längenbereich L₁ steht zur Ableitung der Axialkraft in Gegenrichtung zur Hauptkraftrichtung in Wirkverbindung mit einem Axialsicherungsblech 8. In der dargestellten Ausführungsform sind sowohl die Planetenrollen 3, als auch das Axialsicherungsblech 8 an der Kontaktstelle der Planetenrollen 3 zum Axialsicherungsblech 8 eben ausgebildet. Die Planetenrollen 3 und das die Planetenrollen 3 umringende Hohlrad 4 sind von einer Außenhülse 9 umgeben, welche zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil den ersten Planetenrollenträger 5 aufnimmt und ein zweiter Teil den zweiten Planetenrollenträger 6 bildet. Zwischen der Außenhülse 9 und dem Hohlrad 4 ist eine Reibeinrichtung in Form einer Schlingfeder 10 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Planetenwälzgewindetrieb
2: Spindel
3: Planetenrolle
4: Hohlrad
5: erster Planetenrollenträger
6: zweiter Planetenrollenträger
7: Lagerzapfen
8: Axialsicherungsblech
9: Außenhülse
10: Schlingfeder
L₁: erster Längenbereich
L_1.1: erster Teil des ersten Längenbereiches
L₂: zweiter Längenbereich
P₂: Profilierung der Spindel
P_3.1: Profilierung der Planetenrolle in Eingriff mit der Spindel
P_3.2: Profilierung der Planetenrolle in Eingriff mit dem Hohlrad
P₄: Profilierung des Hohlrades

Claims

Planetenwälzgewindetrieb (PWG) (1), insbesondere für die Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges, wobei mit einer Profilierung (P₂) einer Spindel (2) in einem ersten Längenbereich (L₁) mehrere Planetenrollen (3) mit ihren Profilierungen (P_3.1, P_3.2) in Eingriff stehen und die Profilierungen (P_3.2) der Planetenrollen (3) in einem zweiten Längenbereich (L₂) mit einer Profilierung (P₄) eines die Planetenrollen (3) umringenden Hohlrades (4) kämmen, wobei die Profilierungen (P₂, P_3.1, P_3.2, P₄) gewindeartig mit Erhebungen und sich dazwischen erstreckende Rillen ausgebildet sind, und wobei die Planetenrollen (3) achsparallel zur Spindel (2) verlaufen und an beiden Enden in einem ersten und einem zweiten Planetenrollenträger (5, 6) frei drehbar um ihre eigene Längsachse positioniert sind, und wobei die Planetenrollenträger (5, 6) drehfest abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenrollen (3) an nur einem ersten Ende in der Nähe des zweiten Längenbereiches (L₂) einen Lagerzapfen (7) aufweisen und mit dem Lagerzapfen (7) in dem ersten Planetenrollenträger (5) gelagert sind, und dass die Planetenrollen (3) an ihrem zweiten Ende mit ihren Profilierungen (P_3.1) in dem zweiten Planetenrollenträger (6) abgestützt sind.
Planetenwälzgewindetrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Längenbereich (L₁) vom zweiten Längenbereich (L₂) verschieden ist.
Planetenwälzgewindetrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Lagerung der Planetenrollen (3) in einem ersten Teil (L_1.1) des ersten Längenbereiches (L₁) über die Erhebungen der Profilierungen (P_3.1) der Planetenrollen (3) erfolgt.
Planetenwälzgewindetrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenrollenträger (6) an dem dem ersten Ende der Planetenrollen (3) gegenüberliegenden zweiten Ende der Planetenrollen (3) zumindest bereichsweise radial benachbart zu den Planetenrollen (3) liegt.
Planetenwälzgewindetrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen der Profilierungen (P_3.1) der Planetenrollen (3) im ersten Längenbereich (L₁) abgeflacht sind.
Planetenwälzgewindetrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenrollen (3) stirnseitig an ihrem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende mit einem Axialsicherungsblech (8) in Wirkverbindung stehen.
Planetenwälzgewindetrieb (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenrollen (3) und/oder das Axialsicherungsblech (8) an ihrer Kontaktfläche abgerundet ausgebildet sind.
Aktor, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeuges, mit einem Planetenwälzgewindetrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.