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Die Erfindung betrifft einen Planetenwälzgewindetrieb, welcher eine Gewindespindelmutter, eine Rollengewindespindel, eine Mehrzahl von Planetenwälzkörpern mit einer Planetenwälzkörperprofilierung, sowie wenigsten zwei Planetenführungsringe umfasst, wobei der Planetenwälzgewindetrieb eine rotatorische in eine translatorische Bewegung wandelt, indem die Rollengewindespindel konzentrisch in den Planetenführungsringen und der Gewindespindelmutter angeordnet ist, wobei die Planetenführungsringe gegenüber der Rollengewindespindel drehbar sind und die Planetenwälzkörper drehbar um ihre jeweilige Planetenwälzkörperachse in den Planetenführungsringen und innerhalb und der Gewindespindelmutter gelagert sind, wobei die Planetenwälzkörperprofilierung der Planetenwälzkörper mit der Rollengewindespindel kämmt, so dass eine Rotation der Rollengewindespindel eine Rotation der Planetenwälzkörper um ihre Planetenwälzkörperachse und eine Rotation der Planetenwälzkörper um die Rollengewindespindel bewirkt.
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Planetenwälzgewindetriebe sind seit vielen Jahren Stand der Technik und werden beispielsweise in
DD 0277308 A5 beschrieben. Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis, Planetenwälzgewindetriebe kompakt und kostengünstig herzustellen.
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Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes, einen besonders kompakten und einfach herstellbaren Planetenwälzgewindetrieb bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Planetenwälzgewindetrieb, welcher eine Gewindespindelmutter, eine Rollengewindespindel, eine Mehrzahl von Planetenwälzkörpern mit einer Planetenwälzkörperprofilierung, sowie wenigsten zwei Planetenführungsringe umfasst, wobei der Planetenwälzgewindetrieb eine rotatorische in eine translatorische Bewegung wandelt, indem die Rollengewindespindel konzentrisch in den Planetenführungsringen und der Gewindespindelmutter angeordnet ist, wobei die Planetenführungsringe gegenüber der Rollengewindespindel drehbar sind und die Planetenwälzkörper drehbar um ihre jeweilige Planetenwälzkörperachse in den Planetenführungsringen und innerhalb und der Gewindespindelmutter gelagert sind, wobei die Planetenwälzkörperprofilierung der Planetenwälzkörper mit der Rollengewindespindel kämmt, so dass eine Rotation der Rollengewindespindel eine Rotation der Planetenwälzkörper um ihre Planetenwälzkörperachse und eine Rotation der Planetenwälzkörper um die Rollengewindespindel bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenführungsringe drehfest mit einer Gehäusehülse verbunden sind, die Gehäusehülse eine Gehäusehülsemantelfläche aufweist, an der eine Verzahnung zur getrieblichen Kopplung, insbesondere mit einem Endloszugmittel, ausgebildet ist.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass ein besonders kompakter und bauraumoptimierter Planetenwälzgewindetrieb bereitgestellt werden kann. Ferner kann der erfindungsgemäße Planetenwälzgewindetrieb einfach und kostengünstig gefertigt werden. Die Gehäusehülse kann ferner das Eindringen von Schmutz in den getrieblichen Teil des Planetenwälzgewindetriebs vermindern bzw. verhindern. Die drehfeste Anbindung der Gehäusehülse an die Planetenführungsringe kann kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig erfolgen.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Planetenwälzgewindetriebe wandeln eine rotative in eine translatorische Bewegung (und umgekehrt) um. Die Hauptkomponenten eines Planetenwälzgewindetriebs sind üblicher Weise eine Rollengewindespindel, eine Gewindespindelmutter, Planetenwälzkörper und Planetenführungsringe, wobei die Planetenwälzkörper mit einem Planetenwälzkörpergewinde in einer Gewindespindelmutter mit zwei Planetenführungsringen gefasst planetenartig um die Rollengewindespindel achsparallel und ohne axiale Verschiebung rotieren, wodurch sich die Gewindespindelmutter linear gegenüber der Rollengewindespindel bewegt. Sowohl die Rollengewindespindel als auch die Gewindespindelmutter haben in der Regel ein mehrgängiges identisches Profil mit einem Flankenwinkel von bevorzugt 90°.
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Grundsätzlich kann ein Planetenwälzgewindetrieb über die Rollengewindespindel oder über die Rollengewindespindelmutter angetrieben werden.
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Die hohlzylindrisch ausgebildete Gewindespindelmutter hat die Funktion, die Rollengewindespindel sowie die Planetenwälzkörper aufzunehmen. Die Gewindespindel und die Gewindespindelmutter sind gegeneinander drehbar gelagert. Die Gewindespindelmutter hat ferner die Funktion, dass Wälzkörpergetriebe in ihrem Inneren vor mechanischen Einflüssen, sowie Staub und anderen Verschmutzungen zu schützen.
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Eine weitere Funktion der Gewindespindelmutter kann auch darin bestehen, eine mechanische Kopplung an einen, insbesondere elektromotorischen oder hydraulischen Aktorantrieb zu erlauben.
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Um die Steifigkeit und Positioniergenauigkeit unter Last zu verbessern, kann ein Planetenwälzgewindetrieb vorgespannt sein. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem man die Spindelmutter zweiteilig ausbildet und die beiden Gewindespindelmutternhälften gegeneinander verspannt.
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Ferner kann eine Gewindespindelmutter darüber hinaus die Funktion besitzen, dass Planetenwälzgewindetriebe spielfrei einzustellen. Dazu befindet sich ein Gewindespindelmutterdistanzring abgestimmter Dicke zwischen den beiden Spindelmutternhälften.
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Die Gewindespindelmutter kann einteilig oder zweiteilig ausgestaltet sein, wobei im letzteren Fall die Gewindespindelmutter eine erste Spindelmutterhälfte und eine zweite Spindelmutterhälfte umfasst. Bevorzugt sind die erste Spindelmutterhälfte und die zweite Spindelmutterhälfte im Wesentlichen identisch ausgebildet.
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Der Planetenwälzkörper besitzt an seiner äußeren Umfangsfläche wenigstens eine Profilierung. Diese Profilierung des Planetenwälzkörpers kann im Fall eines Planetenwälzgewindetriebs als Planetenwälzkörpergewinde ausgebildet sein. Planetenwälzkörper weisen bevorzugt eine zylindrische Raumform auf, wobei die Länge des Planetenwälzkörpers größer ist als der Durchmesser des Planetenwälzkörpers. Ein zylinderförmiger Planetenwälzkörper weist eine Planetentenwälzkörperachse auf, welche auch als Rotationsachse des Planetenwälzkörpers bezeichnet werden kann. Bevorzugt sind die Planetenwälzkörper im Wesentlichen identisch ausgebildet.
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Die Planetenwälzkörper können an beiden Enden Planetenwälzkörperlagerelemente zur Positionierung und drehbaren Lagerung eines Planetenwälzkörpers in bzw. an einem Planetenführungsring aufweisen. Die Planetenwälzkörperlagerelemente können insbesondere als Lagerzapfen, die in korrespondierenden Lagerbohrungen der Planetenführungsringe gelagert sind, ausgestaltet sein.
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Ein Planetenwälzgewindetrieb weist in der Regel wenigstens zwei Planetenführungsringe auf, welche die Funktion haben, die radiale Position der Planetenwälzkörper zueinander innerhalb der Spindelmutter festzulegen und die Planetenwälzkörper um ihre Längsachse drehbar zu lagern.
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Neben der Lagerung und Positionierung der Planetenwälzkörper, verhindert der Planetenwälzkörperführungsring insbesondere auch das Eindringen von grobem Schmutz in die Spindelmutter.
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Hierzu weist ein Planetenführungsring insbesondere Lagerstellen auf, an oder in denen komplementäre Lagerelemente der Planetenwälzkörper drehbar aufgenommen sind. Besonders bevorzugt ist es, dass die Lagerstellen eines Planetenführungsringes als Lagerbohrungen und die Lagerelemente der Planetenwälzkörper als dazu komplementäre Lagerzapfen ausgeformt sind, so dass die Lagerzapfen drehbar in den Lagerbohrungen aufgenommen sind. Die Lagerstellen sind bevorzugt äquidistant entlang des Umfangs des Planetenführungsrings angeordnet, so dass die Planetenwälzkörper gleichmäßig zwischen der Spindelmutter und der Spindel verteilt sind.
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Ein Planetenführungsring kann integral mit der Spindelmutter ausgebildet oder als ein von der Spindelmutter separates Bauteil ausgestaltet sein. Ist der Planetenführungsring als von der Spindelmutter separates Bauteil ausgebildet, so kann der Planetenführungsring aus einem metallischen Material, keramischen Material oder aus einem Kunststoff gebildet sein. Bevorzugt sind die Planetenführungsringe im Wesentlichen identisch ausgebildet.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Verzahnung axial zwischen den beiden Gehäusehülsenborden angeordnet ist.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Gehäusehülse eine Gehäusehülsemantelfläche aufweist, an der eine Verzahnung zur getrieblichen Kopplung, insbesondere mit einem Endloszugmittel, ausgebildet ist. Es kann somit in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass eine besonders einfache und zur weiteren Bauraumoptimierung beitragende Anbindung eines drehmomentübertragenden Bauteils wie eines Eindloszugmittels oder eines Zahnrades and den Planetenwälzgewindetrieb realisiert werden kann.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die Gehäusehülsemantelfläche radial in Richtung der Rollengewindespindel versetzt an der Gehäusehülse ausgeformt ist, so dass zwei Gehäusehülsenborde zur Führung, insbesondere eines Endloszugmittels, an der Gehäusehülse gebildet sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass eine in dem Planetenwälzgewindetrieb integrierte axiale Führung eines drehmomentübertragenden Bauteils bereitgestellt werden kann.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Planetenführungsringe und die Gewindespindelmutter über eine erste Gruppe von Wälzlagern gegeneinander verdrehbar zueinander angeordnet sind. Somit kann insbesondere bewirkt werden, dass eine besonders reibungsarme Rotation der Bauelemente gegeneinander ermöglicht wird.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Planetenführungsringe an ihren jeweiligen Stirnseiten eine zweite Gruppe von Wälzlagern aufweisen. Die Wirkung, die durch diese Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ermöglicht wird, ist, dass eine besonders reibungsarme Anbindung des Planetenwälzgewindetriebs in der Verbausituation erreicht werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass die Planetenwälzkörper an ihren distalen Enden jeweils einen Planetenwälzkörperlagerzapfen aufweisen, welcher mit der Gewindespindelmutter getrieblich gekoppelt ist. Gemäß dieser Merkmalskombination kann der Vorteil realisiert werden, dass besonders kompakte Ausbildung des Planetenwälzgewindetriebs ermöglicht wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Gehäusehülse aus Kunststoff gebildet ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine gewichts- und kostenoptimierte Ausbildung der Gehäusehülse bereitgestellt werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
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Es zeigt:
- 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebs in einer schematischen Querschnittsansicht.
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Die 1 zeigt einen Planetenwälzgewindetrieb 2. Der Planetenwälzgewindetrieb 2 besitzt eine Gewindespindelmutter 3, eine Rollengewindespindel 4, eine Mehrzahl von Planetenwälzkörpern 5 mit einer Planetenwälzkörperprofilierung 6, sowie die zwei Planetenführungsringe 7.
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Mittels des Planetenwälzgewindetriebs 2 wird eine rotatorische in eine translatorische Bewegung umgewandelt. Dies wird nachstehend näher erläutert. Die Rollengewindespindel 4 ist konzentrisch in den Planetenführungsringen 7 und der Gewindespindelmutter 3 angeordnet. Die Planetenführungsringe 7 sind gegenüber der Rollengewindespindel 4 drehbar und die Planetenwälzkörper 5 drehbar um ihre jeweilige Planetenwälzkörperachse 8 in den Planetenführungsringen 7 und innerhalb und der Gewindespindelmutter 3 gelagert. Die Planetenwälzkörperprofilierung 6 der Planetenwälzkörper 5 kämmt mit der Rollengewindespindel 4, so dass eine Rotation der Rollengewindespindel 4 eine Rotation der Planetenwälzkörper 5 um ihre Planetenwälzkörperachse 8 und eine Rotation der Planetenwälzkörper 5 um die Rollengewindespindel 4 bewirkt.
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Die Planetenwälzkörper 5 verfügen an ihren distalen Enden jeweils über einen Planetenwälzkörperlagerzapfen 15, welcher mit der Gewindespindelmutter 3 getrieblich gekoppelt ist, beispielsweise durch eine geeignete korrespondierende Profilierung wie eine Innengewinde-Außengewinde-Kombination. Hierdurch sind die Planetenwälzkörper zum einen mit der Rollengewindespindel 4 als auch mit der Gewindespindelmutter 3 getrieblich gekoppelt.
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Die Planetenführungsringe 7 weisen einen größeren Durchmesser auf als die Gewindespindelmutter 3 und sind drehfest mit der Gehäusehülse 9 verbunden, so dass die Gewindespindelmutter 3 innerhalb der Gehäusehülse 9 aufgenommen ist. Die Gehäusehülse 9 besitzt eine Gehäusehülsemantelfläche 10, an der die Verzahnung 11 zur getrieblichen Kopplung, insbesondere mit einem nicht dargestellten Endloszugmittel, ausgebildet ist. Die 1 zeigt ferner, dass die Gehäusehülsemantelfläche 10 radial in Richtung der Rollengewindespindel 4 versetzt an der Gehäusehülse 9 ausgeformt ist, so dass zwei Gehäusehülsenborde 12 zur axialen Führung, beispielsweise des nicht dargestellten Endloszugmittels, an der Gehäusehülse 9 gebildet sind.
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Die Planetenführungsringe 7 weisen nicht näher bezeichnete Aufnahmen für die Planetenwälzkörperlagerzapfen 15 auf, wodurch erreicht wird, dass bei einer Drehung der Planetenführungsringe 7 die Planetenwälzkörper 5 um die Rollengewindespindel 4 rotieren. Da die Planetenführungsringe 7 über die Gehäusehülse 9 drehfest miteinander verbunden sind, rotieren die Plantenführungsringe 7 zueinander synchronisiert.
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Die Planetenführungsringe 7 und die Gewindespindelmutter 3 sind über eine erste Gruppe von Wälzlagern 13 gegeneinander verdrehbar zueinander angeordnet. Die Planetenführungsringe 7 weisen an ihren jeweiligen Stirnseiten eine zweite Gruppe von Wälzlagern 14 auf. Diese Lageranordnungen stützen zum einen die Axialkräfte der Rollengewindespindel 4 und die Radialkräfte durch beispielsweise einen Riementrieb oder ein Zahnrad ab. Die Axialkraft auf die Planetentenführungsringe 7 wird von der zweiten Gruppen von Wälzlagern 14 aufgenommen, welche auch den Kontakt zur Umgebungskonstruktion sicherstellen. So können die Axial- und Radialkräfte aufgenommen und an die Umgebungskonstruktion übertragen werden, der Planetenwälzgewindetrieb 2 bleibt drehbar und die Radialkräfte wirken sich nicht auf Rollengewindespindel 4 und die Planetenwälzkörper 5 aus.
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Der Planetenwälzgewindetrieb 2 kann insbesondere zur Hinterachslenkung in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Planetenwälzgewindetrieb
- 3
- Gewindespindelmutter
- 4
- Rollengewindespindel
- 5
- Planetenwälzkörpern
- 6
- Planetenwälzkörperprofilierung
- 7
- Planetenführungsringe
- 8
- Planetenwälzkörperachse
- 9
- Gehäusehülse
- 10
- Gehäusehülsemantelfläche
- 11
- Verzahnung
- 12
- Gehäusehülsenborde
- 13
- erste Gruppe von Wälzlagern
- 14
- zweite Gruppe von Wälzlagern
- 15
- Planetenwälzkörperlagerzapfen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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