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Die Erfindung betrifft ein nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildetes Planetenwälzgetriebe mit gegeneinander vorgespannten Mutterteilen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Planetenwälzgetriebes.
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Ein gattungsgemäßes Planetenwälzgetriebe, das heißt ein Planetenwälzgewindetrieb, ist beispielsweise aus der
DE 10 2010 011 820 A1 bekannt. Eine Vorspanneinrichtung für die Planeten des Getriebes umfasst in diesem Fall ein Federelement, welches gegen eines der Mutterteile angefedert ist. Die Mutter, in welcher beide Mutterteile aufgenommen sind, stellt ein Getriebeteil dar und ist zugleich Teil der Vorspanneinrichtung. Durch die Vorspanneinrichtung sind die Planeten spielfrei innerhalb des Planetenwälzgewindetriebs angeordnet.
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Zur Herstellung eines definierten Axialabstandes zwischen zwei Mutterteilen eines Planetenwälzgewindetriebs kann ein Distanzring zwischen die Mutterteile eingesetzt werden. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die
DE 85 13 093 U1 hingewiesen.
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Die
DE 10 2010 011 821 A1 offenbart ein Planetenwälzgetriebe mit einer Mutter, welche einen integrierten Federabschnitt aufweist. Die Mutter ist damit in Axialrichtung vorgespannt und gegen die Planeten angefedert.
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Ein in der
DE 10 2013 213 704 A1 beschriebener Planetenwälzgewindetrieb weist einen zwischen zwei Mutterteile eingesetzten Distanzring auf, der durch mehrere Ringsegmente gebildet ist.
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Ein Planetenwälzgewindetrieb mit einem Stellteil, welches zur Erzeugung einer Axialkraft auf ein Mutterteil einer Spindelmutter vorgesehen ist, ist in der
EP2 600 035 B1 beschrieben. Das Stellteil ist hierbei in Form eines Stellrings in einem als Hülse ausgebildeten Aufnahmeteil der Spindelmutter fixiert, wobei das Aufnahmeteil und das Stellteil formschlüssig ineinandergreifende Stützprofile zur axial formschlüssigen Abstützung des Stellteils aufweisen. Eines der Stützprofile kann dabei durch plastische Verformung von Material in das andere Stützprofil gebildet sein. Das Stellteil ist gegen ein verstellbares Mutterteil angestellt, welche an seinem Innenumfang ein von den Planeten kontaktiertes Eingriffsprofil in Form mehrerer Rillen aufweist.
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Eine mit einem Planetenwälzgetriebe arbeitende Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs ist zum Beispiel in der
DE 10 2017 124 388 A1 offenbart. Auch in diesem Fall umfasst das Planetenwälzgetriebe zwei gegeneinander verspannte Mutterelemente.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetenwälzgetriebe gegenüber dem Stand der Technik dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine Vorspannung zwischen zwei Mutterteilen besonders einfach eingestellt und beibehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Planetenwälzgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Planetenwälzgetriebes gemäß Anspruch 7. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt den Planetenwälzgewindetrieb, und umgekehrt.
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Das Planetenwälzgetriebe umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption eine Gewindespindel, mehrere die Gewindespindel kontaktierende Planeten, sowie zwei gegeneinander vorgespannte Mutterteile, wobei jeder Planet beide Mutterteile kontaktiert. Erfindungsgemäß weist eines der Mutterteile ein Außengewinde auf, welches in ein Innengewinde des anderen Mutterteils eingeschraubt ist, wobei die beiden Mutterteile durch eine nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindung, die unmittelbar zwischen den zwei Mutterteilen hergestellt ist, gegen gegenseitige Verdrehung gesichert sind. Damit ist die Einstellung der beiden Mutterteile ohne Zusatzteil dauerhaft festgelegt.
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Im Zuge der Herstellung des Planetenwälzgetriebes kann mit Hilfe der als Gewindeteile ausgebildeten Mutterteile die Vorspannung des Getriebes durch Veränderung des axialen Abstandes zwischen den Mutterteilen eingestellt werden, ohne gesonderte Bauteile, etwa in Form von Federelementen, Aktoren oder Vorspannmuttern, zu verwenden. Nach der Einstellung der gewünschten Relativposition zwischen den Mutterteilen wird diese Position wiederum ohne Verwendung gesonderter Teile gesichert. Damit ist das Planetenwälzgetriebe sowohl raumsparend als auch teilesparend aufgebaut. Der Entfall einer späteren Möglichkeit der Verstellung der Vorspannung des Getriebes wird in Kauf genommen.
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Gemäß einer ersten möglichen Ausgestaltung liegt die nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindung des Planetenwälzgetriebes als Formschlussverbindung, welche durch einen verformten Bereich mindestens eines der beiden Mutterteile gebildet ist, vor. Hierbei ist der verformte Bereich vorzugsweise an dem das Innengewinde aufweisenden Mutterteil gebildet. In besonders vorteilhafter Weise befindet sich der verformte Bereich in einem gegenüber einem angrenzenden Abschnitt dünnwandigeren Abschnitt desjenigen Mutterteils, welches mit dem Innengewinde versehen ist. In jedem Fall ist die in Umfangsrichtung wirksame Formschlussverbindung vorzugsweise unmittelbar zwischen den beiden Gewinden hergestellt.
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Das Planetenwälzgetriebe einschließlich der Formschlussverbindung zwischen den beiden als Wälzpartner der Planeten fungierenden Mutterteilen ist folgendermaßen herstellbar:
- - Bereitstellung einer ein- oder mehrgängigen Gewindespindel, einer Anzahl Planeten, sowie zweier Mutterteile, wobei eines der Mutterteile ein Innengewinde und das andere Mutterteil ein mit dem Innengewinde korrespondierendes Außengewinde aufweist,
- - Loses Zusammenschrauben der beiden Mutterteile, das heißt Einschrauben des mit dem Außengewinde versehenen Mutterteils in das mit dem Innengewinde versehene Mutterteil, wobei der Einschraubvorgang vor dem Erreichen eines Anschlags gestoppt wird,
- - Einsetzen der Planeten sowie der Gewindespindel in den durch die Mutterteile gebildeten Hohlraum, wobei hierbei auch Planetenträger grundsätzlich bekannter Form, welche die Planeten in Umfangsrichtung auf Abstand halten zum Einsatz kommen können,
- - Erzeugung einer die Planeten und damit das gesamte Planetenwälzgetriebe belastenden Vorspannung durch weitere Verdrehung der beiden Mutterteile gegeneinander,
- - Dauerhafte Fixierung des ersten Mutterteils gegenüber dem zweiten Mutterteil durch Verformung mindestens eines Mutterteils derart, dass ein Formschluss zwischen beiden Mutterteilen gebildet wird.
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Der in Umfangsrichtung der Mutterteile wirksame Formschluss kann durch prinzipiell bekannte Verfahren, entweder punktuell oder umlaufend, beispielsweise durch Prägen, Bördeln oder Rollieren, hergestellt werden. Eine Demontage des Planetenwälzgetriebes ist nicht vorgesehen
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Gemäß einer zweiten möglichen Ausgestaltung, die ebenfalls keine Demontage des Planetenwälzgetriebes vorsieht, ist die Verbindung zwischen den gegeneinander verspannten Mutterteilen als stoffschlüssige Verbindung, insbesondere Löt- oder Schweißverbindung, ausgebildet.
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In beiden beschriebenen Ausgestaltungen sind die Planeten, das heißt Rollen des Planetenwälzgewindetriebes, vorzugsweise als abgesetzte Planeten ausgeführt. Hierbei weist jeder Planet einen profilierten Mittelabschnitt und zwei daran anschließende Seitenabschnitte mit im Vergleich zum Mittelabschnitt reduzierten Durchmesser auf. Die Mittelabschnitte der Planeten kontaktieren die Gewindespindel, wogegen die beiden Seitenabschnitte eines jeden Planeten jeweils ein Mutterteil kontaktieren. Im Unterschied zur Gewindespindel weisen durch die Mutterteile gebildete Profilierungen, in welchen die Planeten abwälzen, keine Steigung auf. Die direkt durch die Mutterteile gebildete Verschraubung, welche in Axialrichtung zwischen den steigungslosen Profilierungen der Spindelmutter angeordnet ist, umgibt ringförmig die Gesamtheit der Mittelabschnitte der Planeten, wobei auch die in Umfangsrichtung wirksame form- oder stoffschlüssige Verbindung zwischen den Mutterteilen vorzugsweise in diesem mittleren Abschnitt der der Spindelmutter angeordnet ist.
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Das Planetenwälzgetriebe wird in typischen Anwendungen mit rotierender Spindelmutter und verschiebbarer Gewindespindel betrieben, wobei die Gewindespindel gegen Verdrehung gesichert ist. Umgekehrt ist es auch möglich, die Gewindespindel als rotierendes Antriebselement vorzusehen, wobei die Spindelmutter, welche die beiden dauerhaft starr miteinander verbunden Mutterteile umfasst, als linear verschiebbares Abtriebselement fungiert.
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Statt die Mutter oder Spindel des Planetenwälzgetriebes anzutreiben, ist es auch möglich, einen die Planeten führenden Käfig als Antriebselement des Planetenwälzgetriebes zu nutzen. Damit ist das Getriebe als steigungstreuer Planetenwälzgewindetrieb ausgeführt, das heißt als Gewindetrieb, welcher eine bestimmte Winkeländerung des antreibenden Elementes, ebenso wie ein einfaches Bewegungsgewinde, in exakt bestimmter Weise in einen Vorschub des Abtriebselementes, hier der Gewindespindel, umsetzt. Hinsichtlich möglicher Bauformen von steigungstreuen Planetenwälzgewindetrieben, welche kurz auch als SPWG bezeichnet werden, wird beispielhaft auf die Dokumente
DE 195 40 634 C1 und
DE 198 07 432 A1 hingewiesen.
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Das Planetenwälzgetriebe ist beispielsweise zur Verwendung als Stellgetriebe einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs geeignet. Ebenso ist zum Beispiel eine Verwendung in einem elektromechanischen Bremsaktuator eines Fahrzeugs möglich.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt:
- 1 ein Planetenwälzgetriebe in schematisierter Schnittdarstellung.
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Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Planetenwälzgetriebe ist Teil eines elektromechanischen Aktors, welcher in einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommt. Hinsichtlich der grundsätzlichen Funktion und der Verwendung des Planetenwälzgetriebes 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik hingewiesen.
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Das Planetenwälzgetriebe 1 umfasst eine Gewindespindel 2 und eine mehrteilig aufgebaute Mutter 3. Die Mittelachse des Planetenwälzgetriebes ist mit M bezeichnet. Zwischen der Gewindespindel 2 und der Mutter 3 rollen mehrere Planeten 4 ab. Jeder Planet 4 weist einen profilierten Mittelabschnitt 5 sowie daran anschließende, ebenfalls profilierte Seitenabschnitte 6, 7 auf. Die Profilierungen der verschiedenen Abschnitte 5, 6, 7 weisen im Unterschied zur Gewindespindel 2 keine Steigung auf. Der Durchmesser des Mittelabschnitts 5 ist größer als der Durchmesser der Seitenabschnitte 6,7. Ausschließlich der Mittelabschnitt 5 eines jeden Planeten 4 rollt auf dem mit 8 bezeichneten Gewinde der Gewindespindel 2 ab.
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Die Mutter 3 ist mehrteilig aufgebaut, wobei zwei Mutterteile 9, 10 direkt miteinander verschraubt sind. Das Mutterteil 9 weist ein mit 11 bezeichnetes Innengewinde auf, in welches ein Außengewinde 12 des Mutterteils 10 eingeschraubt ist. Weiter weist das Mutterteil 9 eine Innenprofilierung 13 auf, in der die Seitenabschnitte 7 der Planeten 4 abrollen. In entsprechender Weise weist das Mutterteil 10 eine Innenprofilierung 14 auf, in der die Seitenabschnitte 6 der Planeten 4 abrollen.
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Bei der Montage des Planetenwälzgetriebes 1 werden die Planeten 4 in nicht dargestellte Planetenträger eingesetzt, welche die Planeten 4 in Umfangsrichtung auf Abstand halten. Nachdem die in 1 skizzierte Anordnung - einschließlich der Planetenträger - aufgebaut ist, werden die beiden Mutterteile 9, 10 derart eingestellt, dass eine gewünschte Vorspannung des Planetenwälzgetriebes 1 erreicht ist.
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Anschließend wird die gewählte Relativpositionierung der Mutterteile 9, 10 durch Verformung des Mutterteils 9 endgültig fixiert. Durch die Verformung entsteht eine in Umfangsrichtung der Mutterteile 9, 10 wirksame Verbindung VS, das heißt eine Verdrehsicherungsverbindung.
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Die Verdrehsicherungsverbindung VS befindet sich in einem dünnwandigen Abschnitt 15 des Mutterteils 9, welcher an die offene Stirnseite des Mutterteils 9 anschließt. Der dünnwandige Abschnitt 9 geht über in einen im Vergleich hierzu längeren, dickwandigen Abschnitt 16. Das Innengewinde 11 erstreckt sich über beide Abschnitte 15, 16 des Mutterteils 9.
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Im Ausführungsbereich liegt die formschlüssige Verbindung VS in Form einzelner, voneinander getrennter Verformungsbereiche VB, welche als Prägepunkte ausgestaltet sind, vor. Alternativ könnte durch Rollieren eine umlaufende Verbindung VS zwischen den Mutterteilen 9, 10 hergestellt sein. In jedem Fall ist die Verdrehsicherungsverbindung VS in dem im Vergleich zum restlichen Mutterteil 9 besonders dünnwandigen Abschnitt 15 ausgebildet, wobei das Innengewinde 11 in das Außengewinde 12 des Mutterteils 10 durch plastische Verformung eingedrückt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenwälzgewindetrieb
- 2
- Gewindespindel
- 3
- Mutter
- 4
- Planet
- 5
- Mittelabschnitt
- 6
- Seitenabschnitt
- 7
- Seitenabschnitt
- 8
- Gewinde der Gewindespindel
- 9
- Mutterteil mit Innengewinde
- 10
- Mutterteil mit Außengewinde
- 11
- Innengewinde
- 12
- Außengewinde
- 13
- Innenprofilierung des Mutterteils 9
- 14
- Innenprofilierung des Mutterteils 10
- 15
- Dünnwandiger Abschnitt des Mutterteils 9
- 16
- Dickwandiger Abschnitt des Mutterteils 9
- M
- Mittelachse
- VB
- Verformungsbereich
- VS
- Verdrehsicherungsverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010011820 A1 [0002]
- DE 8513093 U1 [0003]
- DE 102010011821 A1 [0004]
- DE 102013213704 A1 [0005]
- EP 2600035 B1 [0006]
- DE 102017124388 A1 [0007]
- DE 19540634 C1 [0018]
- DE 19807432 A1 [0018]
