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Die Erfindung betrifft einen Planetenwälzgewindetrieb, einen Aktuator mit dem Planetenwälzgewindetrieb und ein Ausrücksystem für eine Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges.
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Zur Betätigung von Kupplungen muss üblicherweise ein translatorischer Weg zurückgelegt werden, um Kupplungshälften voneinander zu trennen oder sie miteinander in Eingriff zu bringen. Zu diesem Zweck werden Betätigungseinrichtungen benötigt, die auch Aktoren oder Aktuatoren genannt werden, und mit denen eine benötigte Kraft über einem entsprechenden Weg erzeugbar ist. Es existieren zu diesem Zweck Aktuatoren, die die Drehbewegung eines Bauteiles in eine Axialbewegung eines weiteren Bauteiles umwandeln, z.B. um eine Kupplung zu öffnen oder zu schließen.
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Typische Aktuatoren sind hydraulische Nehmerzylinder, oder auch Planetenwälzgewindespindeltriebe). Planetenwälzgewindespindeltriebe umfassen eine Gewindespindel, einer Spindelmutter und zwischen diesen über den Umfang angeordnete, in einem Planetenrollenträger aufgenommene Planetenwälzkörper. Eine der Komponenten - Gewindespindel oder Spindelmutter - ist drehangetrieben und die andere Komponente ist bei drehfester Anordnung längs der Längsachse der Gewindespindel um einen der eingestellten Übersetzung entsprechenden Axialweg verlagerbar.
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Die
WO 2015/081951 A1 offenbart einen Aktuator mit Planetenwälzgewindespindel (PWG), der insbesondere für die Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges ausgestaltet ist. Die Planetenwälzgewindespindel umfasst eine zentrische, eine Steigung aufweisende Spindel, die mit einem Rotor eines Antriebes drehfest verbunden und mit dem Antrieb um eine Drehachse antreibbar ist. Mit der Spindel stehen mehrere Planetenrollen in Eingriff. Diese Planetenrollen stehen auch mit einem die Planetenrollen umringenden Hohlrad in Eingriff, das Rillen in Umfangsrichtung aufweist. Die Planetenrollen sind an beiden Enden in einem Planetenrollenträger positioniert. Zwischen einem mittigen Bereich einer jeweiligen Planetenrolle und der Lagerung in einem Planetenrollenträger weisen die Planetenrollen an beiden endseitigen Bereichen Absätze mit verringertem Durchmesser auf, die ebenfalls am Umfang verlaufende Rillen haben, wobei die zwischen den Rillen ausgeprägten Formelemente in komplementär ausgestaltete Rillen am Hohlrad eingreifen, um über diese Profilierung axiale Kräfte in das Hohlrad und von diesem auf den Planetenrollenträger übertragen zu können.
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DE 10 2015 204 587 A1 ist es bekannt, am Umfang der Gewindespindel verteilt jeweils Paare von Planetenrollen anzuordnen, die mit der Gewindespindel sowie miteinander kämmen. Die Planetenrollen eines jeweiligen Paares sind baugleich ausgeführt.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Planetenwälzgewindetrieb, einen Aktuator mit dem Planetenwälzgewindetrieb und ein Ausrücksystem für eine Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, die eine zuverlässige axiale Betätigung einer Kupplungseinrichtung mit einem geringen Bauraum sowie geringen Fertigungs- und Montagekosten verbinden. Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, den Aktuator nach Anspruch 9 und das Ausrücksystem für eine Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Planetenwälzgewindetriebes sind in den Unteransprüchen 2-8 angegeben.
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Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Begriffe radial, axial und Umfangsrichtung beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Drehachse einer Planetenrolle oder auf die der Gewindespindel.
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Die Erfindung betrifft einen Planetenwälzgewindetrieb, der insbesondere als Bestandteil eines Aktuators eines Ausrücksystems für eine Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges eingerichtet ist. Der Planetenwälzgewindetrieb umfasst eine Gewindespindel und mehrere mit der Gewindespindel mechanisch in Eingriff stehende, um ihre eigene Längsachse rotierbar angeordnete Planetenrollen, die jeweils einen zylindrischen Absatz aufweisen, in dem mehrere Umfangsrillen eine Struktur ausbilden sind, die mit dem Gewinde der Gewindespindel kämmt, wobei der Planetenwälzgewindetrieb weiterhin einen Planetenrollenträger aufweist, der die Planetenrollen zumindest in axialer Richtung abstützt. Die Planetenrollen sind zumindest im Bereich ihrer Struktur sowie deren Abstand zu wenigstens einem axialen Ende einer jeweiligen Planetenrolle baugleich ausgeführt und an unterschiedlichen axialen Positionen an der Gewindespindel positioniert.
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Die Abstützung der Planetenrollen kann unmittelbar oder mittelbar erfolgen. Vorzugsweise sind die Planetenrollen komplett baugleich ausgeführt. Die unterschiedliche axiale Positionierung der Planetenrollen an der Gewindespindel bedeutet demzufolge, dass sie auf unterschiedlichen Winkelpositionen um die Rotationsachse und auf unterschiedlichen Axial-Positionen entlang der Rotationsachse angeordnet sind. In entsprechender Weise sind auch die Strukturen bzw. deren einzelne Umfangsrillen, die in das Gewinde der Gewindespindel eingreifen, axial unterschiedlich positioniert, nämlich entsprechend dem Anteil an einer kompletten Umdrehung von 360° in Bezug zur vorhergehenden Planetenrolle in einer axialen Entfernung, die diesem Anteil an der Steigung der Gewindespindel entspricht.
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Der Planetenwälzgewindetrieb ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass er kein die Planetenrollen umringendes bzw. umgebendes Hohlrad aufweist. Dies ermöglicht eine radial sehr klein bauende Konstruktion und somit mehr Flexibilität bei Integration in einen bestehenden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges. Dabei soll erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen werden, dass zwischen den Planetenrollen und dem Planetenrollenträger Zwischenelemente, wie zum Beispiel Beschichtungen angeordnet sind, die jedoch keine Funktion der Drehmoment-Übertragung zwischen Planetenrollenträger und Gewindespindel aufweisen.
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Die Gewindespindel ist vorzugsweise zentral angeordnet und weist eine konstante Steigung auf. Die rotatorische Führung der Planetenrollen durch den Planetenrollenträger bewirkt gleichzeitig eine Positionierung der Planetenrollen zueinander bezüglich ihrer Winkelposition in Bezug auf die gemeinsame Rotationsachse. Die Rotationsachsen der Planetenrollen entsprechen deren Längsachsen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Planetenwälzgewindetrieb je Planetenrolle zumindest ein axiales Anlageelement aufweist, welches der axialen Abstützung der jeweiligen Planetenrolle dient, wobei die einzelnen Anlageelemente unterschiedliche axiale Erstreckungen aufweisen. Dadurch werden die unterschiedlichen axialen Positionen der Planetenrollen gewährleistet.
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Die Anlageelemente können dabei integrale Bestandteile des Planetenrollenträgers sein. Insbesondere können sie von einer axialen Begrenzungswand des Planetenrollenträgers ausgebildet sein.
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In einer weiteren Alternative ist vorgesehen, dass die Anlageelemente Bestandteile eines Zwischenrings sind, der axial zwischen den Planetenrollen und dem Planetenrollenträger angeordnet sind. Das bedeutet, dass sich die Planetenrollen an einem axial neben dem kämmenden Absatz positionierten Zwischenring axial abstützen, der vom Planetenrollenträger in seiner radialen Position positioniert ist. Eine Verdrehsicherung des Zwischenrings kann in Form eines Formschlusses zwischen dem Zwischenring und dem Planetenrollenträger, z.B. mittels wenigstens eines sich koaxial erstreckenden Stiftes realisiert sein, der in einer in einer definierten Winkelposition angeordneten Bohrung steckt, wobei der Stift oder die Bohrung in bzw. an einem der beiden Bauteile Zwischenring und Planetenrollenträger angeordnet ist und die Bohrung entsprechend in dem jeweils anderen Bauteil angeordnet ist.
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In alternativer Ausführungsform ist die Verdrehsicherung des Zwischenrings in Form eines Formschlusses zwischen dem Zwischenring und dem Planetenrollenträger realisiert, z.B. mittels einer Außenverzahnung am Zwischenring, die in einer definierten Winkelposition mit einer Innenverzahnung des Planetenrollenträgers zusammenwirkt. Ein derartiger Zwischenring kann aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt sein.
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Weiterhin können die Planetenrollen an wenigstens einem axialen Ende jeweils einen Achszapfen aufweisen, und das jeweilige Anlageelement kann durch eine Bohrung ausgebildet sein, wobei die Bohrungen unterschiedliche Tiefen zur unterschiedlichen axialen Positionierung der Planetenrollen aufweisen können.
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Die Bohrungen sind demzufolge in einem Zwischenring angeordnet, oder in dem Planetenrollenträger selbst. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt in der Ausbildung eines Bohrreibungskontaktes zwischen dem Achszapfen und dem Bohrgrund der Bohrung, der geringe Reibungsverluste generiert. Zu diesem Zweck sind die axialen Enden der Achszapfen vorzugsweise ballig ausgeführt.
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In einer weiteren Alternative ist vorgesehen, dass die Planetenrollen an wenigstens einem axialen Ende jeweils einen Achszapfen mit einem ersten Durchmesser aufweisen und der zylindrische Absatz einer jeweiligen Planetenrolle einen zweiten Durchmesser aufweist, der größer ist als der erste Durchmesser des Achszapfens, so dass der zylindrische Absatz eine axiale Begrenzungsfläche aufweist, und das jeweilige Anlageelement durch ein Körpersegment unterschiedlicher axialer Dicke zur unterschiedlichen axialen Positionierung der Planetenrollen ausgebildet ist.
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Die axiale Begrenzungsfläche besteht somit zwischen dem zylindrischen Absatz und dem jeweiligen Achszapfen.
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Ein Körpersegment unterschiedlicher axialer Dicke kann ein integraler Bestandteil eines Zwischenringes sein, oder auch des Planetenrollenträgers selbst. Ein derartiges Körpersegment kann insbesondere durch einen kreissektorförmigen Abschnitt des Zwischenringes bzw. des Planetenrollenträgers ausgebildet sein, der im Vergleich zum benachbarten Sektor eine unterschiedliche Dicke aufweist.
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Vorzugsweise sind die Planetenrollen spiegelsymmetrisch aufgebaut, so dass sie an ihren axial gegenüberliegenden Enden gleich ausgestaltet sind und demzufolge auf beiden Seiten die gleiche konstruktive Art der Abstützung ermöglichen. Zudem ist dadurch die Montage erleichtert.
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In alternativer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Planetenrollen an wenigstens einem axialen Ende jeweils eine axial verlaufende Bohrung aufweisen und das jeweilige Anlageelement durch einen Zapfen sowie eine axiale Anlagefläche ausgebildet ist, wobei die Zapfen unterschiedliche axiale Längen und/ oder die Anlageflächen unterschiedliche axiale Positionen zur unterschiedlichen axialen Positionierung der Planetenrollen aufweisen.
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Die Anlagefläche ist die Fläche, aus der heraus sich der Achszapfen erstreckt. Die axiale Abstützung einer jeweiligen Planetenrolle kann dabei über den Bohrungsgrund der Planetenrolle erfolgen, und/ oder aber über eine Stirnfläche, die an der Anlagefläche des Anlageelements zur Anlage kommt. Das Anlageelement kann auch hier wieder sowohl von einem Zwischenring realisiert sein als auch von dem Planetenrollenträger selbst.
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Eine weitere Variante der axialen Abstützung sieht vor, dass der Planetenwälzgewindetrieb je Planetenrolle zumindest eine Kugel aufweist, an der sich eine jeweilige Planetenrolle axial abstützt, wobei eine jeweilige Kugel in einer konkaven Vertiefung axial gelagert ist, welche das axiales Anlageelement ausbildet, dass der axialen Abstützung der jeweiligen Planetenrolle (10) dient. Die konkaven Vertiefungen sind vorzugsweise in der axialen Begrenzungswand des Planetenrollenträgers ausgebildet. Die konkaven Vertiefungen haben dabei unterschiedliche in axialer Richtung ausgebildete Tiefen, sodass die darin befindlichen Kugeln unterschiedliche axiale Positionen aufweisen und demzufolge die ihnen zugeordneten Planetenrollen in unterschiedlichen axialen Positionen anordnen.
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Die axiale Abstützung erfolgt demzufolge in dieser Ausgestaltung der Erfindung indirekt über die jeweilige Kugel.
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Die Kugeln dienen der axialen Abstützung der einzelnen Planetenrollen mit einer Wälzlagerung sowie zur Gewährleistung der unterschiedlichen Axialpositionen der Planetenrollen. Dadurch können Reibungsverluste bei der Rotation der Planetenrollen verringert werden. In radialer Richtung sind die Planetenrollen dabei bevorzugt in einem Zwischenring geführt, der in dieser Ausgestaltung der Erfindung allerdings keine axialen Kräfte aufnimmt.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Aktuator, der einen erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb aufweist sowie eine mit dem Planetenwälzgewindetrieb mechanisch gekoppelte rotatorische Antriebseinrichtung zum Antrieb eines Elementes des Planetenwälzgewindetriebes zwecks Realisierung einer translatorischen Bewegung. Der erfindungsgemäße Aktuator kann auch als Modular Clutch Actuator (MCA) bezeichnet werden. Die translatorische Bewegung wird von einem Element des Planetenwälzgewindetriebes, wie zum Beispiel der Gewindespindel, welche drehfest abgestützt ist, ausgeführt und genutzt, um eine Kupplungseinrichtung zwecks Öffnen oder Schließen zu betätigen. Zu diesem Zweck ist der Planetenrollenträger des Planetenwälzgewindetriebes mit einem Rotor der Antriebseinrichtung drehfest verbunden, mit der der Planetenrollenträger um seine zentrale Drehachse antreibbar ist, sodass es zu einer translatorischen Verlagerung der Gewindespindel kommt.
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Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe ein Ausrücksystem für eine Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt, welches einen erfindungsgemäßen Aktuator sowie eine Schnittstelle zur Übertragung einer erzeugten translatorischen Bewegung auf die Kupplungseinrichtung aufweist.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein zu aktuierendes System, insbesondere eine Kupplungseinrichtung, die ein erfindungsgemäßes Ausrücksystem aufweist, wobei das Ausrücksystem dafür eingerichtet ist, eine rotatorische Bewegung einer Rotationseinrichtung in eine translatorische Bewegung zwecks Betätigung einer Kupplung umzuwandeln.
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Der erfindungsgemäße Planetenwälzgewindetrieb ist als ein steigungstreuer Planetenwälzgewindetrieb mit konstanter Übersetzung ausgestaltet und weist den Vorteil auf, dass er mit geringem Volumen und geringen Herstellungskosten sowie vereinfachter Montage eine zuverlässige Kupplungsbetätigung ermöglicht.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
- 1: ein Planetenwälzgewindetrieb einer ersten Ausführungsform in Schnittansicht ohne Gewindespindel,
- 2: die Haupt-Kraftflussrichtung in einem solchen Planetenwälzgewindetrieb in perspektivischer Ansicht,
- 3: die Kraftbeaufschlagung dieses Planetenwälzgewindetriebes in Schnittansicht
- 4: eine Neben-Kraftflussrichtung in einem solchen Planetenwälzgewindetrieb in perspektivischer Ansicht,
- 5: einen Planetenrollenträger einer ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht,
- 6: ein Zwischenring einer ersten Ausführungsform in einer ersten perspektivischen Ansicht,
- 7: der Zwischenring in einer zweiten perspektivischen Ansicht,
- 8: der Zwischenring in einer Seitenansicht,
- 9: der Zwischenring im Planetenrollenträger in perspektivischer Ansicht,
- 10: der Zwischenring im Planetenrollenträger in Schnittansicht,
- 11: eine Planetenrolle in Ansicht von der Seite,
- 12: die Planetenrolle in perspektivischer Ansicht,
- 13: ein Planetenwälzgewindetrieb einer zweiten Ausführungsform in Schnittansicht ohne Gewindespindel,
- 14: einen Planetenrollenträger einer zweiten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht,
- 15: den Planetenrollenträger der zweiten Ausführungsform in Schnittansicht,
- 16: ein Zwischenring einer zweiten Ausführungsform in einer ersten perspektivischen Ansicht,
- 17: ein Zwischenring einer dritten Ausführungsform,
- 18: ein Planetenwälzgewindetrieb einer dritten Ausführungsform in Schnittansicht ohne Gewindespindel,
- 19: der Zwischenring einer vierten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht,
- 20: ein Zwischenring einer fünften Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht,
- 21: eine Gewindespindel einer zweiten Ausführungsform in Schnittansicht,
- 22: die Gewindespindel in perspektivischer Ansicht,
- 23: ein Planetenwälzgewindetrieb einer vierten Ausführungsform in Schnittansicht mit Gewindespindel.
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Die unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebes sind in den 1,13, 18 und 23 dargestellt.
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Diesen Ausführungsformen gemeinsam sind jeweils eine Gewindespindel 1, jedoch in den 1,13 und 18 dargestellten Ausführungsformen nicht ersichtlich ist. In 23 ist die Gewindespindel 1 dargestellt. Achsparallel zur jeweiligen Gewindespindel sind mehrere Planetenrollen 10 am Umfang der Gewindespindel angeordnet, sodass die an einem zylindrischen Absatz 11 der jeweiligen Planetenrolle 10 angeordneten Umfangsrillen 13 mit dem Gewinde der Gewindespindel 1 kämmen können.
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Die Planetenrollen 10 sind mittelbar oder unmittelbar von einem Planetenrollenträger 30 axial und/oder radial geführt. Dieser Planetenrollenträger 30 bildet an seiner äußeren Peripherie einen Teil eines Lagers 105 aus.
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Der Planetenrollenträger 30 kann in Rotation versetzt werden und eine axiale Vorschubbewegung der Gewindespindel erzeugen, indem die Drehbewegung des Planetenrollenträgers 30 auf die Planetenrollen 10 übertragen wird, deren Umfangsrillen 13 mit dem Gewinde der Gewindespindel kämmen, sodass die Planetenrollen 10 zusammen wie eine Gewinde-Mutter wirken und die Drehbewegung in eine translatorische, axiale Bewegung der drehfest abgestützten Gewindespindel umwandeln. Diese translatorische Bewegung wird zur Betätigung einer Kupplungseinrichtung zwecks deren Öffnung oder Schließung genutzt.
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Dasselbe Prinzip wirkt auch umgekehrt, indem bei Rotation der Gewindespindel deren Gewinde in die Umfangsrillen 13 der Planetenrollen 10 greifen, die axial fixiert sind, sich jedoch um ihre jeweilige Längsachse 27 drehen können. Dadurch kann eine axiale Vorschubkraft von der Gewindespindel auf die Planetenrollen 10 übertragen werden, die durch ihre axiale Abstützung, direkt oder indirekt, am Planetenrollenträger 30 die axiale Vorschubkraft auf diesen übertragen.
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Im Folgenden wird auf die unterschiedlichen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebes eingegangen. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des Planetenwälzgewindetriebes. Die Planetenrollen 10 weisen beidseitig angeordnete Achszapfen 14 auf, die in Bohrungen in Zwischenringen 50 stecken, die zwischen den Planetenrollen 10 und dem Planetenrollenträger 30 angeordnet sind. Die Planetenrollen 10 stützen sich dabei axial an dem links dargestellten Zwischenring 50 ab. Die Bohrungen zur Aufnahme der Achszapfen 14 in dem Zwischenring 50 weisen dabei unterschiedliche Tiefen auf, wie noch in Bezug auf 8 ausgeführt werden wird. Dadurch erhalten die einzelnen Planetenrollen 10 unterschiedliche axiale Positionen 18, wie aus den Positionen der axial ersten Rillen der Planetenrollen 10 ersichtlich ist. Dadurch sind die Planetenrollen 10 axial versetzt angeordnet, sodass sie alle baugleich ausgeführt werden können und es keiner konkreten Zuordnung einer bestimmten Planetenrolle 10 zu einer bestimmten Winkelposition bedarf.
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Der Zwischenring 50 bildet somit das Anlageelement 40 für die Planetenrollen 10 aus.
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Der links dargestellte Zwischenring 50 weist an seiner den Planetenrollen 10 abgewandten Seite mehrere sich koaxial erstreckende Stifte 60 auf, die in entsprechenden Bohrungen 61 im Planetenrollenträger 30 angeordnet sind. Diese dienen zur Verdrehsicherung des Zwischenrings 50.
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Dieser Zwischenring 50 liegt dabei axial an einer axialen Begrenzungswand 31 des Planetenrollenträgers 30 an.
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Der auf der rechten Seite dargestellte Zwischenring 50 weist Durchgangsbohrungen auf, die der Aufnahme der rechts angeordneten Achszapfen 14 dienen. Hier erfolgt keine axiale Abstützung der Planetenrolle 10 über die Stirnseite des Achszapfens 14. Dieser Zwischenring 50 ist mit einem Sicherungselement zur Axialsicherung 104 in seiner axialen Position gesichert, und mit einem Verdrehsicherungselement 103 in seiner Winkelposition gesichert.
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Des Weiteren ist er mit einem Trägerblech 101 verbunden, welches an einer axialen Auskragung optional eine Reibfläche 102 für ein externes Reibelement aufweist.
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Aus den 2-5 sind unterschiedliche Kraftflüsse sowie Belastungen durch wirkende Kräfte ersichtlich. 2 ist dabei der Hauptkraftfluss 108 dargestellt, der in dem Planetenwälzgewindetrieb herrscht. Es ist ersichtlich, dass dieser Hauptkraftfluss 108 durch die Gewindespindel 1 eingeleitet wird, von dieser auf die Planetenrollen 10 geleitet wird und von diesen wiederum über den Planetenrollenträger 30 und das Lager 105 ausgeleitet wird. Damit kann einer entsprechenden Haupt-Belastung 172 entgegengewirkt werden, wobei sich der Planetenwälzgewindetrieb axial über die Gewindespindel 1 mit einer Gegenkraft 106 abstützt. Gestrichelt dargestellt ist in 3 auch eine Neben-Belastung 110 in entgegengesetzter Richtung, wobei sich der Planetenwälzgewindetrieb in entsprechender Weise axial über die Gewindespindel 1 mit einer Neben-Gegenkraft 109 abstützt. Ein entsprechender Nebenkraftfluss 111 ist in 4 gezeigt.
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5 zeigt den Planetenrollenträger 30 als Einzelbauteil. Ersichtlich ist hier, dass der Planetenrollenträger 30 an einer axialen Stirnseite eine axiale Begrenzungswand 31 aufweist, in der Bohrungen 61 in bestimmten Winkelpositionen angeordnet sind. Diese Bohrungen 61 dienen der Aufnahme der Stifte 60 des rechts dargestellten Zwischenrings 50. An einem stirnseitigen Ende des Planetenrollenträgers 30 sind achsparallel angeordnete Verdrehsicherungselemente 32 in Form von Bohrungen, sowie auch Axialsicherungselemente 33 in Form von Bohrungen angeordnet.
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In den 6-8 ist der rechts angeordnete zwischen Ring 50 in unterschiedlichen Ansichten ersichtlich. In 6 sind insbesondere die Bohrungen 90 für die Aufnahme der Achszapfen 14 der Planetenrollen 10 dargestellt. Es ist weiterhin ersichtlich, dass der Zwischenring 50 einen zentralen Durchgang 72 für die Gewindespindel aufweist. 7 zeigt achsparallel sich erstreckende Stifte 60, die dazu eingerichtet sind, in die Bohrungen 61 des Planetenrollenträgers 30 eingesteckt zu werden, siehe 5.
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8 zeigt, dass die Bohrungen 90 im Zwischenring 50 unterschiedliche Bohrungstiefen 91 aufweisen, um die unterschiedliche axiale Positionierung der einzelnen Planetenrollen zu realisieren.
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In den 9 und 10 ist der eingebaute Zustand des Zwischenrings 50 im Planetenrollenträger 30 ersichtlich, wobei erkennbar ist, dass sich der Zwischenring 50 axial an der axialen Begrenzungswand 31 des Planetenrollenträgers 30 abstützt.
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Die 11 und 12 zeigen eine Planetenrolle 10 im Detail. Ersichtlich ist insbesondere der zylindrische Absatz 11, dessen zweiter Durchmesser 12 größer ist als der erste Durchmesser 15 der Achszapfen 14. Dadurch bildet sich eine axiale Begrenzungsfläche 16 aus. Die Umfangsrillen 13 bilden einerseits einen Axialkontakt bei Hauptkraftrichtung 19, sowie an ihrer entgegengesetzten Seite einen Axialkontakt bei entgegengesetzter Kraftrichtung 20 aus. An den Stirnseiten der Achszapfen 14 sind axiale Anlageflächen 21, 22 definiert, die der Ausbildung eines Bohrreibekontaktes dienen. Die Achszapfen 14 selbst bilden an ihren Umfangsflächen eine erste radiale Gleitlagerfläche 23 sowie eine zweite radiale Gleitlagerfläche 24 aus. Die der axialen Begrenzungsfläche 16 abgewandte Seite des zylindrischen Absatzes 11 bildet eine axiale Kontaktfläche 25 zur Einleitung der neben Kraftwirkung aus. Es ist ersichtlich, dass die Planetenrolle 10 um die Spiegelsymmetrieebene 26 symmetrisch aufgebaut ist.
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In 13 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebes dargestellt. Hier sind die Zwischenringe 50 mit einer Außenverzahnung 70 ausgestaltet, die formschlüssig mit einer Innenverzahnung des Planetenrollenträgers 30 zusammenwirkt, um eine Verdrehsicherung der Zwischenringe 50 zu realisieren.
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Die 14 und 15 zeigen einen dafür eingerichteten Planetenrollenträger 30. deutlich ersichtlich ist dabei außerdem die stirnseitige Einführhilfe 114 in Form einer Schräge. Um ein Sicherungselement zur Axialsicherung 104 aufzunehmen, weist der Planetenrollenträger 30 eine umlaufende Nut 112 auf.
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In 14 ist zudem dargestellt, dass die Innenwandung des Planetenrollenträgers 30 als Zentrierung 113 für einen entsprechenden Zwischenring 50 ausgestaltet ist. Für diese Ausführungsform des Planetenwälzgewindetriebes ist der linke Zwischenring 50 anders ausgestaltet als bisher dargestellte Zwischenringe.
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Der hier in 16 dargestellte Zwischenring 50 entspricht den in 13 dargestellten und weist als Bestandteile mehrere Anlageelemente 40 auf, die als Körpersegmente 41 des Zwischenrings 50 ausgeführt sind. Diese einzelnen Körpersegmente 41 weisen unterschiedliche Dicken auf, so dass mit ihren axialen Begrenzungsflächen 16 daran anliegende Planetenrollen 10 sich in unterschiedlichen axialen Positionen abstützen.
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Entsprechend haben in der axialen Begrenzungswand 31 des Planetenrollenträgers 30 angeordnete Vertiefungen 43 zur Aufnahme der axialen Enden der Planetenrollen 10 gleiche Tiefen.
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Der in 17 dargestellte Zwischenring 50 stellt eine Alternative zu den in 13 dargestellten Zwischenringen dar. Es ist ersichtlich, dass dieser Zwischenring 50 nur eine ebene Fläche aufweist, da an diesem Zwischenring nur eine axiale Anlage für eine Planetenrolle 10 vorgesehen ist.
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18 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebes. Die linke Seite entspricht dabei der in 13 dargestellten Ausführungsform, wohingegen die rechte Seite einen speziell ausgeführten Zwischenring 50 aufweist, der axial erstreckende Zapfen 73 aufweist, die sich in entsprechend ausgeführte axial verlaufende Bohrungen 17 in den Planetenrollen 10 erstrecken.
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In den 19 und 20 sind dabei unterschiedliche Ausführungsformen eines Zwischenrings 50 dargestellt. 19 zeigt einen solchen Zwischenring 50 mit entsprechend in 16 dargestellten Körpersegmenten 41 unterschiedlicher Dicke, aus denen heraus sich die Zapfen 73 erstrecken. 20 zeigt eine Ausführungsform des Zwischenrings 50 ohne derartige Körpersegmente 41 unterschiedlicher Dicke, sodass dieser Zwischenring 50 eine ebene axiale Anlagefläche 42 ausbildet. Dieser in 20 dargestellte Zwischenring 50 ist geeignet, auf der rechten Seite des in 18 dargestellten Planetenwälzgewindetriebes eingesetzt zu werden.
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Die ebenen Anlageflächen der in den 17 und 20 rechts dargestellten Ausführungsformen des Zwischenrings 50 dienen zur Aufnahme der Nebenkraft entlang des Nebenkraftflusses 111.
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Die 21 und 22 zeigen die Form einer Planetenrolle 10, wie sie in dieser Ausführungsform des Planetenwälzgewindetriebes zur Anwendung kommt. Ersichtlich ist hier deutlich die axial verlaufende Bohrung 17, die koaxial zur Rotationsachse 2 der Planetenrolle 10 angeordnet ist. Ebenfalls bildet die Planetenrolle 10 die axiale Kontaktfläche 25 aus, wie es in 22 ersichtlich ist.
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23 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebes, bei der die rechte Seite gemäß der Ausführungsform in 18 ausgestaltet ist. Die linke Seite wiederum ist derart ausgeführt, dass jeder Planetenrolle 10 eine Kugel 100 zugeordnet ist, die auf dem Planetenrollenträger 30 bzw. dessen axialer Begrenzungswand 31, insbesondere in den Vertiefungen 43 bohrreibend axial abgestützt wird. Die Vertiefungen 43 sind dabei vorzugsweise als negative Formelemente in Form von konkaven Kugelsegmenten ausgestaltet, die jeweils unterschiedliche axiale Tiefen aufweisen, so dass darin angeordnete Kugeln 100 unterschiedliche axiale Positionen haben und demzufolge die ihnen zugeordneten Planetenrollen 10 in unterschiedlichen axialen Positionen halten.
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In der hier vorgeschlagenen Erfindung wird der notwendige axiale Versatz der Rillen der Planetenrollen, die um eine Spindel, welche eine Steigung aufweist, angeordnet sind, durch den axialen Versatz baugleicher Planetenrollen realisiert. Dadurch lässt sich eine Reduzierung des Fertigungs- und Montageaufwands bei der Herstellung des Planetenwälzgewindetriebes erreichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gewindespindel
- 2
- Rotationsachse
- 10
- Planetenrolle
- 11
- zylindrischer Absatz
- 12
- zweiter Durchmesser
- 13
- Umfangsrille
- 14
- Achszapfen
- 15
- erster Durchmesser
- 16
- axiale Begrenzungsfläche
- 17
- axial verlaufende Bohrung
- 18
- unterschiedliche axiale Position
- 19
- Axialkontakt bei Hauptkraftrichtung
- 20
- Axialkontakt bei entgegengesetzter Kraftrichtung
- 21
- erste axiale Anlagefläche
- 22
- zweite axiale Anlagefläche
- 23
- erste radiale Gleitlagerfläche
- 24
- zweite radiale Gleitlagerfläche
- 25
- axiale Kontaktfläche
- 26
- Spiegelsymmetrieebene
- 27
- Längsachse
- 30
- Planetenrollenträger
- 31
- axiale Begrenzungswand
- 32
- Verdrehsicherungselement
- 33
- Axialsicherungselement
- 40
- Anlageelement
- 41
- Körpersegment
- 42
- axiale Anlagefläche
- 43
- Vertiefung
- 50
- Zwischenring
- 60
- koaxial erstreckender Stift
- 61
- Bohrung
- 70
- Außenverzahnung am Zwischenring
- 72
- Durchgang
- 73
- Zapfen
- 80
- Innenverzahnung des Planetenrollenträgers
- 90
- Bohrung
- 91
- Bohrungstiefe
- 100
- Kugel
- 101
- Trägerblech
- 102
- Reibfläche für ein externes Reibelement
- 103
- Verdrehsicherungselement
- 104
- Sicherungselement zur Axialsicherung
- 105
- Lagereinheit
- 106
- Gegenkraft
- 107
- Haupt-Belastung
- 108
- Hauptkraftfluss
- 109
- Neben-Gegenkraft
- 110
- Neben-Belastung
- 111
- Nebenkraftfluss
- 112
- Nut
- 113
- Zentrierung
- 114
- Einführhilfe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/081951 A1 [0004]
- DE 102015204587 A1 [0005]
