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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Planetenwälzgewindetrieb. Der Planetenwälzgewindetrieb wird insbesondere als Aktor in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Der Aktor kann eine Antriebseinheit zum Antrieb des Aktors aufweisen.
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Der Aktor ist insbesondere zur Betätigung einer Kupplung, z. B. einer Reibkupplung, eines Kraftfahrzeuges vorgesehen. Die Antriebseinheit ist insbesondere ein Rotor eines Elektromotors, wobei über eine Umwandlung der rotatorischen Bewegung des Rotors in eine translatorische Bewegung (über das Planetenwälzgetriebe) ein Kolben entlang der axialen Richtung und damit ein Volumen eines Druckmittels hin zu einem Nehmerzylinder einer Betätigungsvorrichtung einer Kupplung verschiebbar ist.
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Die Reibkupplung ist insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die Reibkupplung ist insbesondere zwischen einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeuges und einem Getriebe angeordnet und überträgt ein Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeuges.
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Aus der
WO 2015/149777 A1 ist ein Aktor mit einer Planetenwälzgewindespindel (PWG) bekannt. Dabei wird eine von einem Elektromotor erzeugte Drehbewegung über das Planetenwälzgetriebe in eine Bewegung entlang einer axialen Richtung umgewandelt. Damit kann ein Kolben über den Elektromotor zur Betätigung des Nehmerzylinders und der Reibkupplung entlang der axialen Richtung verlagert werden. Das Planetenwälzgetriebe ist durch ein Fluid geflutet in einem Innenraum des Aktors angeordnet.
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Die Planeten eines Planetenwälzgetriebes werden regelmäßig über ihre an den Enden ausgebildeten Zapfen in Kunststoffelementen drehbar gelagert. Dafür sind diese Kunststoffelemente an beiden Zapfen eines Planeten anzuordnen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lindern. Insbesondere soll ein einfacher herzustellendes Planetenwälzgetriebe vorgeschlagen werden, dessen Komplexität und Herstellungskosten insbesondere weiter gesenkt werden sollen
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Planetenwälzgetriebe gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Es wird ein Planetenwälzgewindetrieb vorgeschlagen, zumindest umfassend eine Gewindespindel, eine Mehrzahl von Planeten, einen Rotorträger, einen Planetenträger sowie eine Mutter. Der Rotorträger bildet ein Gehäuse aus, in dem die Mutter und die Mehrzahl von Planeten sowie der Planetenträger angeordnet sind. Der Rotorträger weist eine erste Stirnseite und zweite Stirnseite auf, die über einen hülsenartigen Abschnitt miteinander verbunden sind. Die erste Stirnseite weist zumindest eine erste Aufnahme zur drehbaren Lagerung eines der Planeten über einen ersten Zapfen des Planeten auf. Der Planetenträger ist im Bereich der zweiten Stirnseite angeordnet und weist zumindest eine zweite Aufnahme zur drehbaren Lagerung des Planeten über einen zweiten Zapfen auf.
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Insbesondere weist der Rotorträger für jeden Planeten eine erste Aufnahme auf. Bevorzugt weist der Planetenträger für jeden Planeten eine zweite Aufnahme auf.
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Die Gewindespindel erstreckt sich entlang einer axialen Richtung, insbesondere über die erste Stirnseite des Rotorträgers hinaus. Bevorzugt erstreckt sich die Gewindespindel (auch) über die zweite Stirnseite des Rotorträgers hinaus bzw. durch den Planetenträger hindurch.
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Jeder Planet weist ein Gewinde auf, das mit der Gewindespindel zusammenwirkt. Jeder Planet erstreckt sich von einem ersten Zapfen entlang der axialen Richtung bis zu einem zweiten Zapfen. Über die (zylindrischen) Zapfen ist jeder Planet drehbar gelagert.
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Die Mutter weist Innenrillen auf, die mit einer (anderen) Rille jedes Planeten zusammenwirken. Eine Drehung des Rotorträgers (z. B. über einen Rotor einer elektrischen Maschine) bewirkt eine Drehung des drehfest mit dem Rotorträger verbundenen Planetenträgers. Damit werden die Planeten entlang einer Umfangsrichtung um eine Drehachse des Planetenwälzgetriebes rotiert. Die Planeten stützen sich über die (andere) Rillen an der Mutter ab. Die Mutter stützt sich z. B. über ein Axiallager (und/oder Radiallager) an dem Rotorträger ab. Die Drehung der Planeten um die Gewindespindel bewirkt zusätzlich insbesondere eine Drehbewegung jedes Planeten um seine jeweils eigene Drehachse. Damit wird über die Drehung des Rotorträgers eine Verlagerung der Gewindespindel entlang der axialen Richtung hervorgerufen.
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Vorliegend wird vorgeschlagen, die erste Aufnahme zur drehbaren Aufnahme eines Zapfens zumindest eines Planeten direkt in dem Rotorträger anzuordnen. Damit kann ein bisher eingesetztes Kunststoffelement eingespart werden.
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Insbesondere ist die erste Aufnahme durch einen Stahlwerkstoff gebildet.
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Insbesondere sind der Rotorträger und die erste Aufnahme einteilig ausgebildet und aus einem gemeinsamen Ausgangsmaterial hergestellt. Insbesondere sind also Rotorträger und erste Aufnahme durch einen Stahlwerkstoff gebildet.
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Bevorzugt kann der Rotorträger z. B. thermisch behandelt und dabei z. B. beschichtet werden. Insbesondere ist davon auch ein Aufkohlen der Oberfläche des Rotorträgers umfasst. Durch ein Aufkohlen wird ein Kohlenstoff-Gehalt des Ausgangsmaterials zumindest im oberflächennahen Bereich des Rotorträgers erhöht. Damit können gewünschte Eigenschaften erzeugt und sichergestellt werden. Insbesondere wird der Rotorträger im Bereich der ersten Aufnahme aufgekohlt.
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Bevorzugt ist die erste Aufnahme durch eine Umformung der ersten Stirnseite gebildet.
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Insbesondere ist der Rotorträger ein Tiefziehteil.
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Die erste Aufnahme (bzw. alle erste Aufnahmen) ist insbesondere durch einen Stanzprozess oder durch einen Umformprozess (Tiefziehen, Pressen, Schmieden) hergestellt.
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Bevorzugt ist die erste Aufnahme (ausschließlich oder zusätzlich) durch eine spanende Bearbeitung (Bohren, Fräsen, Hohnen, Schleifen etc.) der ersten Stirnseite gebildet.
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Insbesondere sind der Planetenträger und die zweite Aufnahme (einteilig ausgeführt und) durch jeweils einen (gleichen) Stahlwerkstoff gebildet.
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Insbesondere ist der Planetenträger ein Stanzteil.
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Die zweite Aufnahme (bzw. alle zweite Aufnahmen) ist insbesondere durch einen Stanzprozess oder durch einen Umformprozess (Tiefziehen, Pressen, Schmieden) hergestellt.
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Bevorzugt ist die zweite Aufnahme (ausschließlich oder zusätzlich) durch eine spanende Bearbeitung (Bohren, Fräsen, Hohnen, Schleifen etc.) des Planetenträgers gebildet.
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Der Planetenträger ist insbesondere drehfest mit dem Rotorträger verbunden. Insbesondere ist zwischen Planetenträger und Rotorträger eine gegenüber der Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung ausgebildet. Insbesondere ist der Planetenträger in dem Rotorträger durch Verstemmen (z. B. durch Ausbildung einer Presspassung) angeordnet.
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Insbesondere ist die drehbare Lagerung zumindest eines Planeten (bevorzugt von allen Planeten) zumindest in einem von Rotorträger und Planetenträger (bevorzugt in beiden) durch einen Stahl-Stahl Kontakt gebildet. Insbesondere kontaktieren sich also der Stahlwerkstoff des Planeten und der des Rotorträgers bzw. des Planeten und der des Planetenträgers.
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Insbesondere ist der Rotorträger mit erster Stirnseite, erster Aufnahme, zweiter Stirnseite und Abschnitt einteilig (stoffschlüssig miteinander verbunden) ausgeführt (also insbesondere ohne Fügen mehrere Bauteile zu dem Rotorträger).
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Die vorgeschlagene Ausgestaltung des Planetenwälzgetriebes ermöglicht insbesondere eine genauere Anordnung der Planeten in dem Planetenwälzgetriebe, da weitere Bauteile, die bisher zur Lagerung der Planeten eingesetzt wurden, nun nicht mehr benötigt werden. Die genauere Anordnung der Planeten bewirkt eine bessere Kraftverteilung auf das Gewinde der Planeten, so dass eine längere (und gleichmäßig lange) Lebensdauer der Planeten gewährleistet werden kann.
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Weiter wird durch die genauere Lagerung der Planeten ein Winkelspiel der Planeten verringert (also Tendenz der Querstellung der Planeten gegenüber der Gewindespindel), so dass auch dadurch die Kraftverteilung verbessert und damit die Lebensdauer verlängert werden kann.
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Insbesondere wird das Planetenwälzgetriebe in einem Fluid geflutet betrieben (z. B. in einem hydraulischen Fluid, z. B. einer Bremsflüssigkeit). Durch das Fluid werden die Lagerstellen der Planeten (erste Aufnahme, zweite Aufnahme) ausreichend geschmiert.
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Insbesondere wird der Rotorträger durch Tiefziehen hergestellt. Insbesondere aus einem 16MnCr5-Werkstoff.
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Insbesondere wird der Planetenträger durch Stanzen hergestellt. Insbesondere aus einem C80M-Werkstoff.
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Es wird weiter ein Aktor zur Betätigung einer Komponente eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, zumindest umfassend den vorstehend beschriebenen Planetenwälzgewindetrieb. Der Aktor umfasst weiter insbesondere eine Antriebseinheit zum Antrieb des Rotorträgers (also zur Drehung um die Drehachse).
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Insbesondere ist zumindest die eine erste Aufnahme und zumindest die eine zweite Aufnahme zur drehbaren Lagerung des Planeten mit einem hydraulischem Fluid geschmiert. Bevorzugt wird das Planetenwälzgetriebe in einem Fluid geflutet betrieben (z. B. in einem hydraulischen Fluid, z. B. einer Bremsflüssigkeit). Durch das Fluid werden die Lagerstellen der Planeten (erste Aufnahme, zweite Aufnahme) ausreichend geschmiert.
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Der Aktor ist insbesondere zur Betätigung einer Kupplung, z. B. einer Reibkupplung, eines Kraftfahrzeuges vorgesehen. Die Antriebseinheit ist insbesondere ein Rotor eines Elektromotors, wobei über eine Umwandlung der rotatorischen Bewegung des Rotors in eine translatorische Bewegung (über das Planetenwälzgetriebe) ein Kolben entlang der axialen Richtung und damit ein Volumen eines Druckmittels hin zu einem Nehmerzylinder einer Betätigungsvorrichtung einer Kupplung verschiebbar ist.
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Die Ausführungen zu dem Planetenträger gelten insbesondere gleichermaßen für den Aktor und umgekehrt.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1: eine erste Ausführungsvariante eines bekannten Planetenwälzgewindetriebs in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 2: eine zweite Ausführungsvariante eines bekannten Planetenwälzgewindetriebs in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 3: ein Planetenwälzgewindetrieb in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 4: ein Detail des Planetenwälzgewindetriebs nach 3 in einer perspektivischen Ansicht;
- 5: einen Planetenträger des Planetenwälzgewindetriebs nach 3 und 4 in einer perspektivischen Ansicht; und
- 6: einen Rotorträger des Planetenwälzgewindetriebs nach 3 und 4 in einer perspektivischen Ansicht.
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1 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines bekannten Planetenwälzgewindetriebs 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. 2 zeigt eine zweite Ausführungsvariante eines bekannten Planetenwälzgewindetriebs 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die 1 und 2 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
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Die Planetenwälzgewindetriebe 1 umfassen jeweils eine Gewindespindel 2, eine Mehrzahl von Planeten 3, einen Rotorträger 4, sowie eine Mutter 6. Weiter sind ein erstes Lagerelement 19 aus Kunststoff zur Aufnahme der ersten Zapfen 11 und ein zweites Lagerelement 20 zur Aufnahme der zweiten Zapfen 12 vorgesehen. Der Rotorträger 4 bildet ein Gehäuse aus, in dem die Mutter 6, die Mehrzahl von Planeten 3, und die Lagerelemente 19, 20 angeordnet sind. Der Rotorträger 4 weist eine erste Stirnseite 7 und zweite Stirnseite 8 auf, die über einen hülsenartigen Abschnitt 9 miteinander verbunden sind. An der ersten Stirnseite 7 ist das erste Lagerelement 19 mit ersten Aufnahmen 10 zur drehbaren Lagerung der Planeten 3 über einen ersten Zapfen 11 jedes Planeten 3 vorgesehen. Das zweite Lagerelement 20 ist im Bereich der zweiten Stirnseite 8 angeordnet und weist zweite Aufnahmen 12 zur drehbaren Lagerung der Planeten 3 über zweite Zapfen 13 auf.
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Die Planeten 3 des Planetenwälzgetriebes 1 werden über ihre an den Enden ausgebildeten Zapfen 11, 13 in Kunststoffelementen (Lagerelementen 19, 20) drehbar gelagert. Dafür sind diese Kunststoffelemente an beiden Zapfen 11, 13 eines Planeten 3 anzuordnen. Die Planeten 3 sind in der radialen Richtung 18 beabstandet zur Drehachse 16 angeordnet.
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Die Gewindespindel 2 erstreckt sich entlang einer axialen Richtung 15 über die erste Stirnseite 7 des Rotorträgers 4 hinaus. Die Gewindespindel 2 erstreckt sich auch über die zweite Stirnseite 8 des Rotorträgers 4 hinaus.
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Jeder Planet 3 weist Rillen auf, die mit der Gewindespindel 2 zusammenwirken. Jeder Planet 3 erstreckt sich von einem ersten Zapfen 11 entlang der axialen Richtung 15 bis zu einem zweiten Zapfen 13. Über die (zylindrischen) Zapfen 11, 13 ist jeder Planet 3 drehbar gelagert.
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Die Mutter 6 weist Innenrillen auf, die mit einer (anderen) Rille jedes Planeten 3 zusammenwirken. Eine Drehung des Rotorträgers 4, z. B. über den Rotor 21 der elektrischen Maschine 22, bewirkt eine Drehung des drehfest mit dem Rotorträger 4 verbundenen zweiten Lagerelements 20. Damit werden die Planeten 3 entlang einer Umfangsrichtung 17 um eine Drehachse 16 des Planetenwälzgetriebes 1 rotiert. Die Planeten 3 stützen sich über die (andere) Rille an der Mutter 6 ab. Die Mutter 6 stützt sich über ein Lager 23 an dem Rotorträger 4 ab. Die Drehung der Planeten 3 um die Gewindespindel 2 bewirkt zusätzlich eine Drehbewegung jedes Planeten 3 um seine jeweils eigene Drehachse. Damit wird über die Drehung des Rotorträgers 4 eine Verlagerung der Gewindespindel 2 entlang der axialen Richtung 15 hervorgerufen.
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Elektrische Maschine 22 und Planetenwälzgewindetrieb 1 bilden zusammen zumindest einen Teil eines Aktors 24.
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3 zeigt ein Planetenwälzgewindetrieb 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. 4 zeigt ein Detail des Planetenwälzgewindetriebs 1 nach 3 in einer perspektivischen Ansicht. 5 zeigt einen Planetenträger 5 des Planetenwälzgewindetriebs 1 nach 3 und 4 in einer perspektivischen Ansicht. 6 zeigt einen Rotorträger 4 des Planetenwälzgewindetriebs 1 nach 3 und 4 in einer perspektivischen Ansicht. Die 3 bis 6 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu 1 und 2 wird verwiesen.
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Der Planetenwälzgewindetrieb 1 umfasst eine Gewindespindel 2, eine Mehrzahl von Planeten 3, einen Rotorträger 4, einen Planetenträger 5 sowie eine Mutter 6. Der Rotorträger 4 bildet ein Gehäuse aus, in dem die Mutter 6 und die Mehrzahl von Planeten 3 sowie der Planetenträger 4 angeordnet sind. Der Rotorträger 4 weist eine erste Stirnseite 7 und zweite Stirnseite 8 auf, die über einen hülsenartigen Abschnitt 9 miteinander verbunden sind. Die erste Stirnseite 7 weist mehrere erste Aufnahme 10 zur drehbaren Lagerung der Planeten 3 über einen ersten Zapfen 11 jedes Planeten 3 auf. Der Planetenträger 5 ist im Bereich der zweiten Stirnseite 8 angeordnet und weist mehrere zweite Aufnahmen 12 zur drehbaren Lagerung jedes Planeten 3 über einen zweiten Zapfen 13 auf.
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Die Gewindespindel 2 erstreckt sich entlang einer axialen Richtung 15 über die erste Stirnseite 7 des Rotorträgers 4 hinaus. Die Gewindespindel 2 erstreckt sich auch über die zweite Stirnseite 8 des Rotorträgers 4 hinaus und durch den Planetenträger 5 hindurch.
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Jeder Planet 3 weist ein Gewinde auf, das mit der Gewindespindel 2 zusammenwirkt. Jeder Planet 3 erstreckt sich von einem ersten Zapfen 11 entlang der axialen Richtung 15 bis zu einem zweiten Zapfen 13. Über die (zylindrischen) Zapfen 11, 13 ist jeder Planet 3 drehbar gelagert.
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Die Mutter 6 weist ein Innengewinde auf, das mit einem (anderen) Gewinde jedes Planeten 3 zusammenwirkt. Eine Drehung des Rotorträgers 4, z. B. über den Rotor 21 der elektrischen Maschine 22 (siehe 1 und 2), bewirkt eine Drehung des drehfest mit dem Rotorträger 4 verbundenen Planetenträgers 5. Damit werden die Planeten 3 entlang einer Umfangsrichtung 17 um eine Drehachse 16 des Planetenwälzgetriebes 1 rotiert. Die Planeten 3 stützen sich über das (andere) Gewinde an der Mutter 6 ab. Die Mutter 6 stützt sich über ein Lager 23 an dem Rotorträger 4 ab. Die Drehung der Planeten 3 um die Gewindespindel 2 bewirkt zusätzlich eine Drehbewegung jedes Planeten 3 um seine jeweils eigene Drehachse. Damit wird über die Drehung des Rotorträgers 4 eine Verlagerung der Gewindespindel 2 entlang der axialen Richtung 15 hervorgerufen.
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Hier sind die ersten Aufnahmen 10 zur drehbaren Aufnahme jedes ersten Zapfens 11 der Planeten 3 direkt in dem Rotorträger 4 angeordnet. Damit kann ein bisher eingesetztes Kunststoffelement (das erste Lagerelement 19 - siehe 1 und 2) eingespart werden.
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Rotorträger 4 und erste Aufnahmen 10 sind einteilig ausgebildet und aus einem gemeinsamen Ausgangsmaterial 14 hergestellt.
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Planetenträger 5 und zweite Aufnahmen 12 sind einteilig ausgeführt und durch den gleichen Stahlwerkstoff gebildet.
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Der Planetenträger 5 ist drehfest mit dem Rotorträger 4 verbunden. Zwischen Planetenträger 5 und Rotorträger 4 ist eine gegenüber der Umfangsrichtung 17 formschlüssige Verbindung 25 ausgebildet.
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Der Rotorträger 4 ist mit erster Stirnseite 7, erster Aufnahme 10, zweiter Stirnseite 8 und Abschnitt 9 einteilig (stoffschlüssig miteinander verbunden) ausgeführt (ohne Fügen mehrere Bauteile zu dem Rotorträger 4).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenwälzgewindetrieb
- 2
- Gewindespindel
- 3
- Planet
- 4
- Rotorträger
- 5
- Planetenträger
- 6
- Mutter
- 7
- erste Stirnseite
- 8
- zweite Stirnseite
- 9
- Abschnitt
- 10
- erste Aufnahme
- 11
- erster Zapfen
- 12
- zweite Aufnahme
- 13
- zweiter Zapfen
- 14
- Ausgangsmaterial
- 15
- axiale Richtung
- 16
- Drehachse
- 17
- Umfangsrichtung
- 18
- radiale Richtung
- 19
- erstes Lagerelement
- 20
- zweites Lagerelement
- 21
- Rotor
- 22
- elektrische Maschine
- 23
- Lager
- 24
- Aktor
- 25
- Verbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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