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Die Erfindung betrifft einen Planetenwälzgewindetrieb, einen Aktuator mit dem Planetenwälzgewindetrieb, insbesondere mit einem synchronisierten Planetenwälzgewindetrieb (SPWG), 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.
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Aus der
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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Aus der
DE 10 2017 114 198 A1 ist ein Planetenwälzgewindetrieb bekannt, der ein Rotationslager aufweist, wobei der Lagerinnenring des Rotationslagers durch den Planetenrollenträger ausgebildet ist. Die eingesetzten Planeten sind je nach ihrer Winkelposition gestuft ausgeführt. Der Planetenwälzgewindetrieb umfasst kein Hohlrad. Axialkraft wird über einen jeweiligen Bohrreibungskontakt auf die Planetenrollen bzw. deren Zapfen, die auch an Zwischenbauteilen anlegen können, übertragen.
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Unterschiedliche Planetenwälzgewindetriebe bedingen daher einen unterschiedlichen Aufwand hinsichtlich der Fertigung und Montage einzelner Bauteile, wie zum Beispiel der Planetenrollen, um deren Verwechslung bei der Montage zu vermeiden. Des Weiteren ist ein unterschiedlicher Aufwand bei der Montage zu betreiben, da, je nach Bauart der Planetenrollen, diese ausschließlich an ihren entsprechenden Winkelpositionen anzuordnen sind.
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Aus der
DE 10 2016 210 190 A1 ist ein Planetenwälzgewindetrieb mit einem Radialkraft aufnehmendem Ring in Kombination mit einem Axialkraft übertragendem Hohlrad bekannt.
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Aus der
WO 2015/ 048961A2 und der
DE 10 2015 207 391 A1 sind Planetenwälzgewindetriebe bekannt, die zusätzlich mit drehrichtungsabhängig wirkenden Reibelementen, wie z.B. Doppelschlingfedern, ausgerüstet sind, um einen leichten Betrieb bzw. einen Freilauf des Planetenwälzgewindetriebes in einer Drehrichtung zu ermöglichen und in der entgegengesetzten Drehrichtung eine Hemmung bzw. Erschwerung der Drehbewegung zu realisieren.
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Der
DE 10 2017 125 149 A1 ist ebenfalls ein Planetenwälzgewindetrieb entnehmbar, der kein mit den Planetenrollen kämmendes Hohlrad aufweist, jedoch einen aus zwei Hälften zusammengesetzten Planetenrollenträger zur axialen sowie radialen Führung der Planetenrollen und Übertragung axialer Kräfte auf und von den Planetenrollen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Planetenwälzgewindetrieb sowie einen Aktuator mit dem Planetenwälzgewindetrieb und ein Ausrücksystem für eine Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, die in konstruktiv einfacher Weise die Übertragung von axialen Kräften mit einer hohen Lebensdauer sowie geräuscharm gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, sowie durch einen Aktuator mit dem Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 9 und durch ein Ausrücksystem für eine Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit dem erfindungsgemäßen Aktuator nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebs sind in den Unteransprüchen 2-8 angegeben.
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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Erfindungsgemäß wird ein Planetenwälzgewindetrieb, insbesondere als Bestandteil eines Aktuators eines Ausrücksystems für eine Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, zur Verfügung gestellt, welcher eine Gewindespindel und mehrere mit der Gewindespindelmechanisch in Eingriff stehende, um ihre eigene Längsachse rotierbar angeordnete Planetenrollen, umfasst. Die Planetenrollen weisen jeweils einen zylindrischen Absatz auf, in dem mehrere Umfangsrillen eine Struktur ausbilden, die mit dem Gewinde der Gewindespindel kämmt. Weiterhin umfasst der Planetenwälzgewindetrieb zumindest einen Planetenrollenträger, der die Planetenrollen zumindest in axialer Richtung abstützt. Es ist vorgesehen, dass die Planetenrollen an ihrer radialen Außenseite von einer im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Planetenhülse umgeben sind, die der radialen Abstützung der Planetenrollen dient. Diese Planetenhülse ist an ihrer Innenseite zumindest im Bereich der radialen Überlagerung mit den Strukturen der Planetenrollen im Wesentlichen derart glatt ausgeführt, dass von den Strukturen der Planetenrollen keine formschlüssige Übertragung einer Axialkraft auf die Planetenhülse möglich ist.
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Das bedeutet, dass die Planetenhülse an ihrer radialen Innenseite vorzugsweise vollständig glatt ausgebildet ist, so dass die Struktur der Planetenrollen nicht mit Formelementen an der radialen Innenseite der Planetenhülse einen Formschluss ausbilden kann und demzufolge nicht zur Übertragung von axialen Kräften und entsprechend nicht zur axialen Abstützung dienen kann.
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Der erfindungsgemäße Planetenwälzgewindetrieb umfasst somit eine axial verlaufende Spindel und mehrere in einem Planetenrollenträger geführte in Umfangsrichtung um die Spindel angeordnete Planetenrollen, welche an ihren axialen Enden in oder an Planetenrollenträgern und/oder Abstützelementen geführt sind, wobei der Planetenwälzgewindetrieb hohlradlos gestaltet ist und in radialer Richtung zwischen einem Trägerblech und den wenigstens Teilen des Gewindebereichs bzw. Strukturbereichs der Planetenrollen eine Planetenhülse vorgesehen ist.
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Die Planetenrollen können an der Innenseite der hohlzylinderförmigen Planetenhülse abrollen, wenn sie in radialen Kontakt miteinander stehen. Bei ausreichend hoher Haftreibung zwischen den Planetenrollen und der Planetenhülse kann diese durch die Abrollbewegung der Planetenrollen wie ein Hohlrad eines Planetengetriebes ebenso rotieren. Insbesondere bei Ausführung eines Spitzgewindes oder Trapezgewindes an der Spindel und auf Grund der dort durch die schräg verlaufendem Gewindeflanken herrschenden Druckkräfte mit radialer Komponente kann es bei einer spielbehafteten Lagerung der Planetenrollen zu einer radialen Verschiebung einer jeweiligen Planetenrolle kommen. Eine radiale Bewegung der Planetenrollen kann jedoch durch die erfindungsgemäß angeordnete Planetenhülse blockiert werden, ohne dass es beim Betrieb des Planetenwälzgewindetriebes zu höheren Reibungsverlusten kommt. Dadurch werden zudem die Lagerungen der Planetenrollen in den Planetenrollenträgern entlastet.
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Vorzugsweise erstreckt sich die glatte Innenseite der Planetenhülse axial zumindest über den Bereich der Struktur der Planetenrollen.
Weiterhin sollte die Lagerungen der Planetenrollen im Planetenrollenträger ein theoretisches radiales Spiel cl aufweisen und die Planetenrollen durch die Planetenhülse mit einem theoretischen radialen Spiel ch gelagert sind, wobei das radiale Spiel in der Lagerung cl größer ist als das radiale Spiel in der Planetenhülse ch.
Dabei kann die Planetenhülse derart ausgestaltet sein, dass sie mit einer radialen Vorspannung auf die Planetenrollen wirkt. Das theoretische radiale Spiel cl in der Lagerung der Planetenrollen ist das Spiel, welches vorhanden ist, wenn keine Planetenhülse für eine radiale Wegbegrenzung sorgt. Das theoretische radiale Spiel ch zur Planetenhülse ist das Spiel, welches vorhanden ist, wenn keine Lagerung einer jeweiligen Planetenrolle für eine radiale Wegbegrenzung sorgt.
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Insbesondere kann das theoretische radiale Spiel ch in der Planetenhülse maximal 0,3%, insbesondere maximal 0,1%, des Durchmessers betragen, auf dem die Planetenrollen an der Planetenhülse abrollen. Demzufolge beträgt das maximale Spiel zwischen Planetenrolle und Planetenhülse bei einem Laufkreis-Durchmesser von 19,4 mm vorzugsweise nicht mehr als 0,02 mm. Ein radiales Übermaß des inneren Durchmessers der Planetenhülse zur Erzeugung einer leichten Presspassung mit den Planetenrollen sollte nicht mehr als 0,1% des Durchmessers betragen, auf dem die Planetenrollen an der Planetenhülse abrollen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Planetenwälzgewindetriebes ist vorgesehen, dass der Planetenrollenträger durch zwei vorzugsweise baugleich ausgeführte Planetenrollenträgerhälften ausgebildet ist, die zur winkelpositionsgenauen Aufnahme der Planetenrollen dienen. Vorzugsweise weist wenigstens eine der Planetenrollenträgerhälften eine Anlauffläche auf, gegen die die Planetenhülse bei gegebenenfalls stattfindender axialer Verlagerung andrücken kann. Gegebenenfalls sind die Planetenrollenträgerhälften aus Kunststoff ausgeführt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Planetenrollen ebenfalls axialsymmetrisch ausgestaltet sind, so dass deren Montage vereinfacht ist.
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Zur radialen Positionierung sowie zur Verringerung der herrschenden Reibmomente ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Planetenrollen an ihren axialen Enden Zapfen aufweisen, die in Aufnahmen in den Planetenrollenträgerhälften zur Ausbildung einer Lagerung einer jeweiligen Planetenrolle aufgenommen sind. Entsprechend werden auf die Planetenrollen Axialkräfte insbesondere über einen Bohrreibungskontakt übertragen. Je nach Größe der Zapfen und der dazugehörigen Aufnahmen besteht in der jeweiligen Planetenrollenlagerung das radiale Spiel cl.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb ist es, dass zumindest eine der Lagerungen in der Aufnahme eine radiale Aussparung aufweist, durch welche Fluid, insbesondere Schmiermittel, dem Zapfen in der Aussparung zuführbar ist. Diese Aussparung kann dieselbe oder eine geringere axiale Erstreckung wie der axiale Endbereich der jeweiligen Aussparung aufweisen, so dass Fluid dem stirnseitigen Ende des Zapfens zuführbar ist oder zumindest einem Bereich in der unmittelbaren Nähe des stirnseitigen Endes, zur besseren Fluidversorgung des Bohrreibungskontakts. Zudem bewirkt die Aussparung eine effiziente Abfuhr von Abrieb aus der Lagerung bzw. eine Verhinderung der dauerhaften Ablagerung von Verschleißprodukten.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in wenigstens einer Aufnahme ein Reibelement zur axialen Abstützung einer jeweiligen Planetenrolle angeordnet ist.
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Zudem kann der Planetenwälzgewindetrieb derart ausgestaltet sein, dass er weiterhin ein Gehäuse aufweist, welches zumindest die Planetenhülse radial einhaust, und außerdem eine Doppelschlingfeder aufweist, die zwischen Planetenhülse und Gehäuse angeordnet ist.
Die Doppelschlingfeder hat einen ersten, der Außenseite der Planetenhülse zugewandten Wicklungsbereich und einen zweiten, der Innenseite des Gehäuses zugewandten Wicklungsbereich, wobei die beiden Wicklungsbereiche derart ausgestaltet und mechanisch miteinander verbunden sind, dass bei Drehung des Planetenrollenträgers in einer ersten Drehrichtung die radiale Druckspannung von dem ersten Wicklungsbereich auf die Planetenhülse verringert wird, so dass eine Gleitbewegung der Planetenhülse an dem ersten Wicklungsbereich erleichtert ist.
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Dabei wird die radiale Druckspannung von dem zweiten Wicklungsbereich auf das Gehäuse vergrößert, so dass eine Gleitbewegung des zweiten Wicklungsbereichs stark erschwert wird oder sogar eine Blockade der Drehbewegung erzeugt wird. Bei Drehung des Planetenrollenträgers in einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung wird die radiale Druckspannung von dem ersten Wicklungsbereich auf die Planetenhülse vergrößert, so dass eine Gleitbewegung der Planetenhülse stark erschwert wird oder sogar eine Blockade der Drehbewegung erzeugt wird. Dabei wird die radiale Druckspannung von dem zweiten Wicklungsbereich auf das Gehäuse verringert, so dass eine Gleitbewegung des zweiten Wicklungsbereichs an dem Gehäuse erleichtert ist.
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Wie stark die radiale Druckspannung verändert wird hängt von der jeweiligen Ausgestaltung der Doppelschlingfeder bzw. den bestehenden Durchmessern von Planetenhülse und Gehäuse ab. Eine radialen Anlage mit Erzeugung der entsprechenden Druckbelastung, aus der ein entsprechendes Reibmoment resultiert, wird erzeugt, um unter Ausnutzung des Reibmoments eine selbsttätige Rückstellung eines mit dem erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb ausgestatteten Aktuators zu vermeiden. In der ersten Drehrichtung ist der Planetenwälzgewindetrieb demzufolge mit einem wesentlich geringeren Antriebsmoment betreibbar als in der entgegengesetzten, zweiten Richtung.
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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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Die Erfindung ergänzend wird 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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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 gemäß des Standes der Technik in Schnittansicht;
- 2: eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A aus 1 ;
- 3: eine vergrößerte Ansicht der Lagerung einer Planetenrolle des in 1 dargestellten Planetenwälzgewindetriebs;
- 4: der in 1 dargestellte Planetenwälzgewindetrieb in einem Querschnitt;
- 5: ein erfindungsgemäßer Planetenwälzgewindetrieb in Schnittansicht;
- 6: die aus Planetenrollenträger, Planetenrollen und Planetenhülse zusammengesetzte Einheit des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebs in Schnittansicht;
- 7: eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts B aus 6;
- 8: die aus Planetenrollenträger, Planetenrollen und Planetenhülse zusammengesetzte Einheit des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebs in perspektivischer Ansicht;
- 9: eine Planetenrollenträgerhälfte in perspektivischer Ansicht;
- 10: eine Planetenhülse des Planetenwälzgewindetriebs in perspektivischer Ansicht;
- 11: ein erfindungsgemäßer Planetenwälzgewindetrieb in Schnittansicht mit Doppelschlingfeder; und
- 12: die aus Planetenrollenträger, Planetenrollen und Planetenhülse zusammengesetzte Einheit des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebs in perspektivischer Ansicht mit Doppelschlingfeder.
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Zur Erläuterung des Standes der Technik wird zunächst Bezug genommen auf die 1-4, die einen herkömmlichen Planetenwälzgewindetrieb 1 bzw. Teile davon darstellen.
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In 1 ist der allgemeine Aufbau des Planetenwälzgewindetriebs 1 ersichtlich. Dieser umfasst ein Gehäuse 2, welches auch als Trägerblech bezeichnet wird, axial durchdringend eine Gewindespindel 10, mit deren Außengewinde Planetenrollen 20 bzw. deren durch Umfangsrillen 22 ausgebildete Strukturen 23 kämmen. Die an einem zylindrischen Absatz 21 einer jeweiligen Planetenrolle 20 angeordneten Umfangsrillen können ein Außengewinde ausbilden, oder aber eine durch eine Vielzahl von am Umfang parallel zueinander angeordneten Rillen ausgebildet sein.
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Die Planetenrollen 20 weisen an ihren axialen Enden Zapfen 24 auf, die in entsprechenden Aufnahmen 33 in einer ersten Planetenrollenträgerhälfte 31 und in einer zweiten Planetenrollenträgerhälfte 32, die zusammen einen Planetenrollenträger 30 ausbilden, angeordnet sind. Derart sind die Planetenrollen 20 axial und radial durch den Planetenrollenträger 30 positioniert und gelagert. In der hier dargestellten Ausführungsform stützen sich die Planetenrollen 20 axial an Reibelementen 35 ab, die sich wiederum an den Planetenrollenträgerhälften 31,32 axial abstützen.
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Bei einer Drehbewegung des Planetenrollenträgers 30 um die Längsachse 11 der Gewindespindel 10 kommt es somit zu einer axialen Verlagerung der Gewindespindel 10 in der dargestellten Bewegungsrichtung 4, so dass bei Einleitung eines entsprechenden Drehmomentes von der Gewindespindel 10 eine axiale Kraft, insbesondere zu Betätigung einer Kupplungseinrichtung, ausgeübt werden kann. Zur Realisierung der Drehbewegung umfasst der Planetenwälzgewindetrieb 1 ein Rotationslager 3, welches das Gehäuse 2 rotatorisch lagert.
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Bei einer translatorischen Bewegung der Gewindespindel 10 entlang der Bewegungsrichtung 4 kommt es bei Betätigung einer Einrichtung durch die Gewindespindel 10 zu einer axialen Belastung 25 auf die Gewindespindel 10.
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An der Peripherie des Planetenwälzgewindetriebes 1 wird dieser axialen Belastung 20 eine entsprechende Stützkraft 26 als Reaktionskraft entgegengesetzt.
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Innerhalb des Planetenwälzgewindetriebs 1 werden diese axialen Belastungen von der Gewindespindel 10 auf die Planetenrollen 20 übertragen, wie durch die dargestellte axiale Kraft 27 und die axiale Gegenkraft 28 angedeutet ist. Bei bevorzugter Anwendung eines Spitzgewindes oder Trapezgewindes und des darin ausgeführten Flankenwinkels 12 des Gewindes, wie in 2 angedeutet, kann es bei entsprechendem Spiel in der Lagerung 42 der Planetenrollen 20 aufgrund der dadurch entstehenden radialen Kraft 29 auf eine jeweilige Planetenrolle 20 zu einer radialen Verschiebung der Planetenrolle 20 kommen. Eine solche radiale Verschiebung erhöht die radiale Belastung der Planetenrolle 20 bzw. deren Lagerung 42 und/oder führt zu unerwünschter Geräuschbildung und gegebenenfalls zu erhöhtem Verschleiß. Ein bereits existierendes radiales Spiel cl in der Lagerung 42, wie in 3 gezeigt, kann dadurch gegebenenfalls über die Lebensdauer vergrößert werden.
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4 zeigt in einem Querschnitt durch den Planetenwälzgewindetrieb 1 noch einmal die radialen Kräfte 29, die auf die Planetenrollen 20 wirken.
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Im Folgenden wird der erfindungsgemäße Planetenwälzgewindetrieb 1 anhand der in den 5-12 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, wobei in Bezug zum Stand der Technik gemäß 1 gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Der erfindungsgemäße Planetenwälzgewindetrieb 1, wie er den 5-12 entnehmbar ist, sieht zur Entlastung der Lagerungen 42 sowie zur Begrenzung einer radialen Verschiebung der Planetenrollen 20 eine Planetenhülse 40 vor, die die Planetenrollen 20 zumindest abschnittsweise im axialen Bereich deren Strukturen 23 radial umgibt. Die Planetenhülse 40 ist dabei derart ausgeführt und angeordnet, dass die Planetenrollen 20 bei relativ großem Spiel cl in der Lagerung 42 an der Innenseite 41 der Planetenhülse 40 zur Anlage gelangen können und derart von der Planetenhülse 40 radial gestützt werden. Dabei ist die Planetenhülse 40 bzw. deren Innenseite 41 derart ausgeführt, dass die Innenseite im Wesentlichen und vorzugsweise keine Formelemente aufweist, die der axialen Abstützung bzw. der formschlüssigen axialen Übertragung von Kräften der Struktur 23 bzw. der Umfangsrillen 22 der Planetenrollen 20 an der bzw. auf die Planetenhülse 40 dienen könnten. Dabei ist im Sinne der Erfindung jedoch eine reibschlüssige Kraftübertragung von einer Planetenrolle 20 auf die Planetenhülse 40 aufgrund der möglichen radialen Anlage einer jeweiligen Planetenrolle 20 an der Innenseite 41 der Planetenhülse 40 möglich und zulässig.
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6 zeigt die aus Planetenrollenträgerhälften 31,32, die zusammen den Planetenrollenträger 30 ausbilden, und den Planetenrollen 20 sowie Planetenhülse 40 zusammengesetzte Baueinheit.
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Ersichtlich ist hier, dass auch wie in Bezug zum Stand der Technik gemäß 1 beschrieben, die Planetenrollenträgerhälften 31,32 die Planetenrollen 20 positionieren und lagern.
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Der in 6 angedeutete Ausschnitt B ist in 7 vergrößert dargestellt. Hier ist auch das radiale Spiel ch zwischen einer jeweiligen Planetenrolle 20 und der Innenseite 41 der Planetenhülse 40 dargestellt. Das radiale Spiel ch zwischen einer jeweiligen Planetenrolle 20 und der Innenseite 41 der Planetenhülse 40 ist vorzugsweise geringer als das radiale Spiel cl in der Lagerung 42 einer jeweiligen Planetenrolle 20. Das radiale Spiel ch zwischen einer jeweiligen Planetenrolle 20 und der Innenseite 41 der Planetenhülse 40 kann auch 0 mm betragen, insbesondere, wenn durch die Planetenhülse 40 eine dauerhafte radiale Druckspannung auf die Planetenrollen 20 ausgeübt wird. Dies ist dann der Fall, wenn der Abroll-Durchmesser 43, der durch die geometrische Gestaltung der Innenseite 41 der Planetenhülse 40 definiert ist, geringer ist als die maximale radiale Erstreckung der Planetenrollen 20, bezogen auf die Längsachse 11 der Gewindespindel 10.
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8 zeigt die in 6 dargestellte Baueinheit in perspektivischer Ansicht. Ersichtlich ist hier insbesondere, dass Planetenhülse 40 axial von den beiden Planetenrollenträgerhälften 31,32 eingeschlossen ist. Die hier dargestellte Baueinheit wird auch als Planetenwälzgewindetrieb- Patrone bezeichnet.
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In 9 ist die erste Planetenrollenträgerhälfte 31 dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass diese an den Aufnahmen 33 zur Aufnahme der Zapfen 24 der Planetenrollen 20 angeschlossen jeweils radiale Aussparungen 34 aufweist. Diese radialen Aussparungen 34 dienen insbesondere der erleichterten Zuführung von Schmierstoffen zur jeweiligen Lagerung 42 und/oder der Abführung von Abrieb bzw. Schmutz aus der jeweiligen Lagerung 42, um die Lebensdauer der jeweiligen Lagerung 42 zu erhöhen.
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Des Weiteren ist ersichtlich, dass die erste Planetenrollenträgerhälfte 31 axiale Vorsprünge 36 aufweist, an deren axialen Stirnseiten Stifte 37 sowie Bohrungen 38 angeordnet sind, die mit entsprechenden Bohrungen sowie Stiften an axialen Vorsprüngen der zweiten Planetenrollenträgerhälfte formschlüssig zusammenwirken, um somit eine Einheit in Form des Planetenrollenträgers 30 zur Verfügung zu stellen. Zudem umfasst die dargestellte Planetenrollenträgerhälfte eine Anlauffläche 39 zur axialen Blockierung einer translatorischen, axialen Bewegung der Planetenhülse.
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10 zeigt in perspektivischer Ansicht die Planetenhülse 40 alleine, wobei erkennbar ist, dass die Planetenhülse 40 ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Bauteils ist. Die Innenseite 41 der Planetenhülse 40 ist hier vollständig glatt ausgeführt.
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Zur Anlage an die bereits erwähnte Anlauffläche 39 an der Planetenrollenträgerhälfte 31 ist axial an der Planetenhülse 40 eine Andruckfläche 43 vorgesehen.
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11 ist eine vorteilhaft ausgestaltete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebes 1 entnehmbar, die zusätzlich zu den beschriebenen Bauteilen eine Doppelschlingfeder 5 umfasst. Diese Doppelschlingfeder 50 ist radial zwischen der Planetenhülse 40 und dem Gehäuse 2 angeordnet.
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Die Doppelschlingfeder 50 umfasst einen ersten Wicklungsbereich 51, der einen geringeren Durchmesser aufweist als ein mit dem ersten Wicklungsbereich 51 mechanisch gekoppelter zweiter Wicklungsbereich 52 der Doppelschlingfeder 50. Derart ist der erste Wicklungsbereich 51 näher an der Außenseite der Planetenhülse 40 angeordnet als an der Innenseite des Gehäuses 2.
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Der zweite Wicklungsbereich 52 ist näher an der Innenseite des Gehäuses 2 angeordnet als an der Außenseite der Planetenhülse 40.
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Dies führt dazu, dass bei Realisierung einer Drehbewegung des Planetenrollenträgers 30 in einer ersten Drehrichtung, insbesondere zur Realisierung der Bewegungsrichtung 4, eine radiale Druckbelastung durch den ersten Wicklungsbereichs51 auf die Planetenhülse 40 verringert wird und eine radiale Druckbelastung durch den zweiten Wicklungsbereich 52 auf die Innenseite des Gehäuses 2 vergrößert wird.
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Bei Umkehr der Drehrichtung und somit Drehbewegung des Planetenrollenträgers 30 in einer zweiten Drehrichtung kommt es erfindungsgemäß zu einer Vergrößerung der dadurch ausgeübten radialen Druckspannung auf die Planetenhülse 40, sowie zu einer Verringerung der von dem zweiten Wicklungsbereich 52 ausgeübten radialen Druckspannung auf das Gehäuse 2, sodass eine weitere Drehbewegung und demzufolge auch eine weitere axiale Verschiebung der Gewindespindel 10 erschwert wird. Dadurch erfährt der erfindungsgemäße Planetenwälzgewindetrieb 1 in der zweiten Drehrichtung eine Selbsthaltung, um derart zum Beispiel ohne weitere Energiezufuhr eine geöffnete Kupplung in einem geöffneten Zustand halten zu können.
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In 12 ist in perspektivischer Ansicht die aus Planetenrollenträgerhälften 31,32, hier nicht ersichtlicher Planetenrollen, nicht ersichtlicher Planetenhülse und Doppelschlingfeder 50 zusammengesetzte Einheit dargestellt.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Planetenwälzgewindetrieb wird eine Einrichtung zur Betätigung einer Kupplung zur Verfügung gestellt, die durch optimale radiale Positionierung der Planetenrollen einen verschleiß- und geräuscharmen Betrieb über eine lange Lebensdauer gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenwälzgewindetrieb
- 2
- Gehäuse
- 3
- Rotationslager
- 4
- Bewegungsrichtung
- 10
- Gewindespindel
- 11
- Längsachse der Gewindespindel
- 12
- Flankenwinkel des Gewindes
- 20
- Planetenrolle
- 21
- zylindrischer Absatz
- 22
- Umfangsrille
- 23
- Struktur
- 24
- Zapfen
- 25
- axiale Belastung
- 26
- Stützkraft
- 27
- axiale Kraft
- 28
- axiale Gegenkraft
- 29
- radiale Kraft
- 30
- Planetenrollenträger
- 31
- Erste Planetenrollenträgerhälfte
- 32
- Zweite Planetenrollenträgerhälfte
- 33
- Aufnahme
- 34
- radiale Aussparung
- 35
- Reibelement
- 36
- axialer Vorsprung
- 37
- Stift
- 38
- Bohrung
- 39
- Anlauffläche
- 40
- Planetenhülse
- 41
- Innenseite
- 42
- Lagerung
- 43
- Andruckfläche
- 43
- Abroll-Durchmesser
- 50
- Doppelschlingfeder
- 51
- Erster Wicklungsbereich
- 52
- Zweiter Wicklungsbereich
- cl
- radiales Spiel in der Lagerung
- ch
- radiales Spiel in der Hülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/081951 A1 [0004]
- DE 102015204587 A1 [0005]
- DE 102017114198 A1 [0006]
- DE 102016210190 A1 [0008]
- WO 2015/048961 A2 [0009]
- DE 102015207391 A1 [0009]
- DE 102017125149 A1 [0010]
