DE102020120965A1 - planetary screw drive - Google Patents
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Abstract
Planetenwälzgewindetrieb (1), zumindest umfassend• eine Gewindespindel (2) mit einer sich entlang einer axialen Richtung (3) erstreckenden Drehachse (4),• eine Mehrzahl von mit der Gewindespindel (2) mechanisch in Eingriff stehenden, um jeweils eine eigene Längsachse (5) rotierbar angeordnete Planetenrollen (6), die jeweils einen zylindrischen Absatz (7) aufweisen, an dem mehrere Umfangsrillen (8) eine Struktur ausbilden, die mit einem Gewinde (9) der Gewindespindel (2) kämmt,• einen Planetenrollenträger (10), der die Planetenrollen (5) zumindest gegenüber der axialen Richtung (3) abstützt, mit einer ersten Kontaktfläche (11) sowie• ein Gehäuseteil (12) mit einer zweiten Kontaktfläche (13); wobei bei einer Drehung des Planetenrollenträgers (10) um die Gewindespindel (2) die Gewindespindel (2) gegenüber dem Planetenrollenträger (10) entlang der axialen Richtung (3) verlagerbar ist.Planetary roller screw drive (1), at least comprising• a threaded spindle (2) with an axis of rotation (4) extending along an axial direction (3),• a plurality of screws which are mechanically engaged with the threaded spindle (2) and each have their own longitudinal axis ( 5) rotatably arranged planetary rollers (6), each having a cylindrical shoulder (7) on which several circumferential grooves (8) form a structure that meshes with a thread (9) of the threaded spindle (2),• a planetary roller carrier (10) , which supports the planetary rollers (5) at least in relation to the axial direction (3), with a first contact surface (11) and• a housing part (12) with a second contact surface (13); wherein when the planetary roller carrier (10) rotates about the threaded spindle (2), the threaded spindle (2) can be displaced relative to the planetary roller carrier (10) along the axial direction (3).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Planetenwälzgewindetrieb, insbesondere als Bestandteil eines Aktuators eines Ausrücksystems für eine Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges.The present invention relates to a planetary screw drive, in particular as part of an actuator of a release system for a clutch device of a motor vehicle.
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.In order to actuate clutches, a translatory path must usually be covered in order to separate clutch halves from one another or to bring them into engagement with one another. For this purpose, actuating devices are required, which are also called actuators or actuators, and with which a required force can be generated over a corresponding path. For this purpose, there are actuators that convert the rotational movement of a component into an axial movement of another component, e.g. to open or close a clutch.
Typische Aktuatoren sind hydraulische Nehmerzylinder oder auch Planetenwälzgewinde(-spindel-)triebe. Ein Planetenwälzgewinde umfasst zumindest eine Gewindespindel mit einer sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden Drehachse, eine Mehrzahl von mit der Gewindespindel mechanisch in Eingriff stehenden, um jeweils eine eigene Längsachse rotierbar angeordnete, Planetenrollen, die jeweils einen zylindrischen Absatz aufweisen, an dem mehrere Umfangsrillen eine Struktur ausbilden, die mit einem Gewinde der Gewindespindel kämmt, einen Planetenrollenträger, der die Planetenrollen zumindest gegenüber der axialen Richtung abstützt, sowie ein Gehäuseteil, in dem der Planetenrollenträger angeordnet ist. Bei einer Drehung z. B. des Planetenrollenträgers um die Gewindespindel bzw. die Drehachse wird die Gewindespindel gegenüber dem Planetenrollenträger entlang einer axialen Richtung verlagert.Typical actuators are hydraulic slave cylinders or planetary screw (spindle) drives. A planetary rolling thread comprises at least one threaded spindle with an axis of rotation extending along an axial direction, a plurality of planetary rollers that mechanically engage with the threaded spindle and are each arranged to be rotatable about their own longitudinal axis, each of which has a cylindrical shoulder on which several circumferential grooves form a structure form, which meshes with a thread of the threaded spindle, a planetary roller carrier, which supports the planetary rollers at least with respect to the axial direction, and a housing part in which the planetary roller carrier is arranged. With a rotation z. B. the planetary roller carrier to the threaded spindle or the axis of rotation, the threaded spindle is displaced relative to the planetary roller carrier along an axial direction.
Das Gehäuseteil kann z. B. mit einem Rotor eines Elektroantriebs verbunden sein, so dass durch Drehung des Rotors das Gehäuseteil und damit der Planetenrollenträger gegenüber der Gewindespindel verdreht wird.The housing part can, for. B. be connected to a rotor of an electric drive, so that the housing part and thus the planetary roller carrier is rotated relative to the threaded spindle by rotation of the rotor.
Der Planetenwälzgewindetrieb kann eine wenigstens zweiteilige Kassette als Planetenrollenträger aufweisen, die zur winkelpositionsgenauen Aufnahme der Planetenrollen dient und die axial durch das Gehäuseteil abgestützt ist. Zur definierten Positionierung der Kassettenteile können die Teile der Kassette Formelemente aufweisen, so dass bei mechanischer Wirkverbindung zwischen den Formelementen die beiden Kassettenteile hinsichtlich ihrer Winkelposition in Bezug zueinander definiert positioniert sind.The planetary roller screw drive can have an at least two-part cassette as a planetary roller carrier, which is used to accommodate the planetary rollers with an exact angular position and which is supported axially by the housing part. For the defined positioning of the cassette parts, the parts of the cassette can have shaped elements, so that when there is a mechanical operative connection between the shaped elements, the two cassette parts are positioned in a defined manner with regard to their angular position in relation to one another.
Der Planetenrollenträger oder zumindest eines der Kassettenteile kann zumindest ein weiteres Formelement aufweisen, das mit einem entsprechend ausgeführten Formelement des Gehäuseteils zusammenwirkt, so dass bei einer mechanischen Wirkverbindung zwischen den Formelementen eine rotatorische Relativbewegung des Planetenrollenträgers oder des jeweiligen Kassettenteils in Bezug zum Gehäuseteil blockiert ist. Diese Verbindung dient der Übertragung von Drehmoment zwischen dem Gehäuseteil und dem Planetenrollenträger.The planetary roller carrier or at least one of the cassette parts can have at least one further shaped element which interacts with a correspondingly designed shaped element of the housing part, so that when there is a mechanical operative connection between the shaped elements, a relative rotational movement of the planetary roller carrier or the respective cassette part in relation to the housing part is blocked. This connection is used to transmit torque between the housing part and the planetary roller carrier.
In der
Zur Ausbildung der Formelemente müssen die betroffenen Bauteile teilweise aufwändig mechanisch bearbeitet werden. Zur Sicherstellung der Formgenauigkeit kann es erforderlich sein, dass diese Bearbeitung ggf. auch erst nach einer Härtesteigerung (z. B. infolge einer Wärmebehandlung) des Materials erfolgt.In order to form the shaped elements, the affected components sometimes have to be mechanically processed in a complex manner. To ensure dimensional accuracy, it may be necessary for this processing to take place only after the material has increased in hardness (e.g. as a result of heat treatment).
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein Planetenwälzgewindetrieb anzugeben, bei dem eine verlässliche Drehmomentübertragung zwischen den Komponenten realisiert werden kann und der kostengünstig herstellbar ist.Proceeding from this, the object of the present invention is to at least partially overcome the problems known from the prior art and in particular to specify a planetary screw drive in which reliable torque transmission between the components can be realized and which can be produced inexpensively.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Planetenwälzgewindetrieb 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.This object is achieved with a planetary screw drive according to the features of
Es wird ein Planetenwälzgewindetrieb vorgeschlagen, insbesondere als Bestandteil eines Aktuators eines Ausrücksystems für eine Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges. Der Planentenwälzgewindetrieb umfasst zumindest
- • eine Gewindespindel mit einer sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden Drehachse,
- • eine Mehrzahl von mit der Gewindespindel mechanisch in Eingriff stehenden, um jeweils eine eigene Längsachse rotierbar angeordnete, Planetenrollen, die jeweils einen zylindrischen Absatz aufweisen, an dem mehrere Umfangsrillen eine Struktur ausbilden, die mit einem Gewinde der Gewindespindel kämmt,
- • einen Planetenrollenträger, der die Planetenrollen zumindest gegenüber der axialen Richtung abstützt, mit einer ersten Kontaktfläche sowie
- • ein Gehäuseteil mit einer zweiten Kontaktfläche.
- • a threaded spindle with an axis of rotation extending along an axial direction,
- • a plurality of mechanically engaged with the threaded spindle, each arranged to be rotatable about its own longitudinal axis, Planetary rollers, each of which has a cylindrical shoulder on which several circumferential grooves form a structure that meshes with a thread on the threaded spindle,
- • a planetary roller carrier, which supports the planetary rollers at least in relation to the axial direction, with a first contact surface and
- • a housing part with a second contact surface.
Bei einer Drehung des Planetenrollenträgers um die Gewindespindel ist die Gewindespindel gegenüber dem Planetenrollenträger entlang einer axialen Richtung verlagerbar. Der Planetenrollenträger und das Gehäuseteil bilden über die Kontaktflächen eine gegenüber einer Umfangsrichtung formschlüssige erste Verbindung aus. Zumindest eine der Kontaktflächen weist eine Oberflächenstruktur auf, durch die die andere Kontaktfläche bei Montage des Planetenwälzgewindetriebs zur Ausbildung der ersten Verbindung zumindest teilweise verformbar ist.When the planetary roller carrier rotates about the threaded spindle, the threaded spindle can be displaced in an axial direction relative to the planetary roller carrier. Via the contact surfaces, the planetary roller carrier and the housing part form a first connection that is form-fitting relative to a circumferential direction. At least one of the contact surfaces has a surface structure through which the other contact surface can be deformed at least partially when the planetary screw drive is assembled to form the first connection.
Die Gewindespindel ist insbesondere (nur) relativ zum Planetenrollenträger drehbar. Die Gewindespindel kann, bei Drehung gegenüber dem Planetenrollenträger, gegenüber dem Planetenrollenträger entlang der axialen Richtung verlagert werden. Die Gewindespindel weist ein Gewinde auf, so dass die Gewindespindel infolge der kämmenden Anordnung mit den Planetenrollen, in Abhängigkeit von einer Gewindesteigung sukzessive verlagerbar ist. Die Struktur der Planetenrollen wälzt auf dem Gewinde der Gewindespindel ab. Jede Planetenrolle weist eine Längsachse auf, die insbesondere parallel zur Drehachse angeordnet ist, und ist um diese Längsachse drehbar an dem Planetenrollenträger drehbar angeordnet.The threaded spindle is in particular (only) rotatable relative to the planetary roller carrier. When rotating relative to the planetary roller carrier, the threaded spindle can be displaced relative to the planetary roller carrier along the axial direction. The threaded spindle has a thread so that the threaded spindle can be successively displaced as a function of a thread pitch as a result of the meshing arrangement with the planetary rollers. The structure of the planetary rollers rolls on the thread of the threaded spindle. Each planetary roller has a longitudinal axis, which is arranged in particular parallel to the axis of rotation, and is arranged on the planetary roller carrier such that it can rotate about this longitudinal axis.
Das Gehäuseteil kann z. B. mit einem Rotor eines Elektroantriebs verbunden sein, so dass durch Drehung des Rotors das Gehäuseteil und damit der Planetenrollenträger und die mit diesem verbundenen Planetenrollen gegenüber der Gewindespindel und um die Drehachse verdreht werden.The housing part can, for. B. be connected to a rotor of an electric drive, so that the housing part and thus the planetary roller carrier and the associated planetary rollers relative to the threaded spindle and rotated about the axis of rotation by rotation of the rotor.
Hier wird nun vorgeschlagen, dass der Planetenrollenträger und das Gehäuseteil über die Kontaktflächen eine gegenüber einer Umfangsrichtung formschlüssige erste Verbindung ausbilden. Zur Ausbildung der ersten Verbindung weist insbesondere nur eine der Kontaktflächen eine Oberflächenstruktur auf, die während der Montage von Planetenrollenträger und Gehäuseteil in die Kontaktfläche des anderen Bauteils eingreift und dort eine komplementäre Oberflächenstruktur ausbildet. Die Verformung der anderen Kontaktfläche durch die Oberflächenstruktur umfasst insbesondere eine Verdrängung von Material.It is now proposed here that the planetary roller carrier and the housing part form a first connection that is form-fitting relative to a circumferential direction via the contact surfaces. To form the first connection, in particular only one of the contact surfaces has a surface structure which engages in the contact surface of the other component during assembly of the planetary roller carrier and housing part and forms a complementary surface structure there. The deformation of the other contact surface by the surface structure includes in particular a displacement of material.
Diese Art der ersten Verbindung ermöglicht insbesondere, dass der Planetenrollenträger und das Gehäuseteil vor der Montage zumindest gegenüber einer Umfangsrichtung nicht zueinander ausgerichtet werden müssen. Weiter kann ein in der Umfangsrichtung wirkendes Drehmoment durch die so ausgebildete erste Verbindung spielfrei (gegenüber der Umfangsrichtung) übertragen werden. Weiter kann das Drehmoment, entlang der Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt, zwischen dem Planetenrollenträger und dem Gehäuseteil übertragen werden.In particular, this type of first connection means that the planetary roller carrier and the housing part do not have to be aligned with one another, at least with respect to a circumferential direction, before assembly. Furthermore, a torque acting in the circumferential direction can be transmitted without play (relative to the circumferential direction) by the first connection designed in this way. Furthermore, the torque, distributed uniformly along the circumferential direction, can be transmitted between the planetary roller carrier and the housing part.
Die Oberflächenstruktur kann z. B. durch ein Rändelverfahren hergestellt sein. Beim Rändeln wird ein rundes Werkstück gegen ein rundes Werkzeug, dass die Oberflächenstruktur aufweist, gepresst und aufeinander abgewälzt, so dass sich beide drehen. Dabei wird die Oberflächenstruktur des Werkzeuges auf das Werkstück übertragen. So werden z. B. Erhebungen an der Oberfläche des Werkzeuges in die Oberfläche des Werkstückes eingedrückt.The surface structure can B. be made by a knurling process. When knurling, a round workpiece is pressed against a round tool that has the surface structure and rolled over one another so that both rotate. The surface structure of the tool is transferred to the workpiece. So e.g. B. elevations on the surface of the tool are pressed into the surface of the workpiece.
Insbesondere ist zumindest eine der Kontaktflächen durch ein Kunststoffmaterial gebildet.In particular, at least one of the contact surfaces is formed by a plastic material.
Insbesondere ist die andere (oder zumindest eine) Kontaktfläche durch ein metallisches Material gebildet, z. B. durch ein eisenhaltiges Material, bevorzugt durch einen Stahl.In particular, the other (or at least one) contact surface is formed by a metallic material, e.g. B. by a ferrous material, preferably by a steel.
Insbesondere weist die Kontaktfläche mit der höheren Festigkeit die Oberflächenstruktur auf. So kann die Oberflächenstruktur während der Montage der Bauteile zur Verformung der anderen Kontaktfläche eingesetzt werden.In particular, the contact surface with the higher strength has the surface structure. The surface structure can thus be used to deform the other contact surface during assembly of the components.
Insbesondere sind der Planetenrollenträger und das Gehäuseteil aus Materialien hergestellt, deren Wärmeausdehnungskoeffizienten [1 / Kelvin] sich um höchstens 10 %, bevorzugt um höchstens 5 %, voneinander unterscheiden. Damit kann im Betrieb des Planetenwälzgewindetrieb ein niedriges Umkehrspiel (gegenüber der Umfangsrichtung) und eine gleichbleibende Pressung zwischen Gehäuseteil und Planetenrollenträger (z. B. gegenüber einer radialen Richtung) gewährleistet werden.In particular, the planetary roller carrier and the housing part are made of materials whose coefficients of thermal expansion [1/Kelvin] differ from one another by at most 10%, preferably by at most 5%. In this way, a low backlash (relative to the circumferential direction) and a constant pressure between the housing part and the planetary roller carrier (eg relative to a radial direction) can be ensured during operation of the planetary roller screw drive.
Insbesondere sind die Kontaktflächen konzentrisch zueinander angeordnet, wobei ein größter Außendurchmesser der ersten Kontaktfläche größer ist als ein kleinster Innendurchmesser der zweiten Kontaktfläche. Damit überschneiden sich die Kontaktflächen in der radialen Richtung, so dass eine Oberflächenstruktur an der einen Kontaktfläche zur Verformung bzw. Umformung der anderen Kontaktfläche eingesetzt werden kann.In particular, the contact surfaces are arranged concentrically to one another, with a largest outer diameter of the first contact surface being larger than a smallest inner diameter of the second contact surface. The contact surfaces thus overlap in the radial direction, so that a surface structure on one contact surface can be used to deform or reshape the other contact surface.
Insbesondere kann so eine erste Verbindung nach Art einer Verzahnung bzw. einer Keilverzahnung realisiert werden.In particular, a first connection can be realized in the manner of a toothing or a splined toothing.
Insbesondere ist der Planentenrollenträger mehrteilig (nach Art einer Kassette) ausgeführt und umfasst zumindest ein erstes Teil mit ersten Aufnahmen sowie ein zweites Teil mit zweiten Aufnahmen für die Planentenrollen, wobei der erste Teil und der zweite Teil eine gegenüber der Umfangsrichtung formschlüssige zweite Verbindung ausbilden. Jede Planetenrolle erstreckt sich insbesondere ausgehend von einem ersten Ende entlang der Längsachse hin zu einem zweiten Ende. Jedes erste Ende ist in einer ersten Aufnahme und jedes zweite Ende in einer zweiten Aufnahme angeordnet.In particular, the planetary roller carrier is designed in several parts (like a cassette) and comprises at least a first part with first receptacles and a second part with second receptacles for the planetary rollers, with the first part and the second part forming a second connection that is form-fitting relative to the circumferential direction. Each planetary roller extends in particular starting from a first end along the longitudinal axis towards a second end. Each first end is located in a first receptacle and each second end is located in a second receptacle.
Die Planetenrollen können baugleich oder zueinander unterschiedlich ausgeführt sein. Insbesondere in der Ausgestaltung mit baugleichen Planetenrollen ist vorgesehen, dass wenigstens eines der (Kassetten-)Teile je darin anzuordnender Planetenrolle eine Aufnahme mit einem Absatz unterschiedlicher axialer Erstreckung aufweist. Dieser Absatz dient zur axial versetzten Anordnung einer jeweiligen, sich daran gegenüber der axialen Richtung abstützenden Planetenrolle, um zu gewährleisten, dass eine jeweilige Planetenrolle eine definierte Position gegenüber der axialen Richtung zum sauberen Eingriff in das Gewinde der Gewindespindel aufweist. Die axiale Position bezieht sich hier auf die Drehachse der zentral angeordneten Gewindespindel.The planetary rollers can be identical or different from each other. Particularly in the embodiment with planetary rollers of the same construction, it is provided that at least one of the (cassette) parts for each planetary roller to be arranged therein has a receptacle with a shoulder of different axial extent. This shoulder is used for the axially offset arrangement of a respective planetary roller that is supported on it in relation to the axial direction, in order to ensure that a respective planetary roller has a defined position in relation to the axial direction for clean engagement in the thread of the threaded spindle. The axial position here refers to the axis of rotation of the centrally located threaded spindle.
Weiterhin kann an wenigstens einem der (Kassetten-)Teile bzw. in mindestens einer der Aufnahmen ein Reibelement zur axialen Abstützung einer jeweiligen Planetenrolle angeordnet sein. Dieses Reibelement, welches auch als Reibplatte bezeichnet wird, ist zum Beispiel in der Aufnahme bzw. an einem Lagerzapfen einer Planetenrolle oder auch an einem stirnseitigen Absatz der Planetenrolle angeordnet. Die Materialpaarung von Planetenrolle und Reibelement sollte vorzugsweise einen Reibwert µ ≤ 0,15 aufweisen. Dadurch kann in einfacher Weise reibbedingter Verschleiß, auftretend bei der Übertragung von axialen Kräften auf bzw. von den Planetenrollen zum Planetenrollenträger, reduziert werden.Furthermore, a friction element for axially supporting a respective planetary roller can be arranged on at least one of the (cassette) parts or in at least one of the receptacles. This friction element, which is also referred to as a friction plate, is arranged, for example, in the receptacle or on a bearing journal of a planetary roller or else on a front shoulder of the planetary roller. The material pairing of planetary roller and friction element should preferably have a coefficient of friction μ ≤ 0.15. As a result, wear caused by friction, which occurs when axial forces are transmitted to or from the planetary rollers for the planetary roller carrier, can be reduced in a simple manner.
Insbesondere bildet nur eines der Teile mit dem Gehäuseteil die formschlüssige erste Verbindung aus.In particular, only one of the parts forms the form-fitting first connection with the housing part.
Alternativ bilden beide Teile mit dem Gehäuseteil jeweils eine formschlüssige erste Verbindung aus.Alternatively, both parts each form a form-fitting first connection with the housing part.
Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Planetenwälzgewindetriebs vorgeschlagen, zumindest aufweisend die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen zumindest des Planetenrollenträgers und der Planetenrollen;
- b) Bereitstellen des Gehäuseteils;
- c) Zusammenbau des Planetenrollenträgers und des Gehäuseteils und Ausbilden der ersten Verbindung durch zumindest teilweises Verformen der einen Kontaktfläche durch die Oberflächenstruktur der anderen Kontaktfläche.
- a) providing at least the planetary roller carrier and the planetary rollers;
- b) providing the housing part;
- c) Assembling the planetary roller carrier and the housing part and forming the first connection by at least partially deforming one contact surface through the surface structure of the other contact surface.
Die Schritte a) und b) können insbesondere in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden. Die Gewindespindel kann vor Schritt c) bereitgestellt werden, ggf. zusammen mit dem Planetenrollenträger. Schritte a) bis c) erfolgen insbesondere in der angegebenen Reihenfolge.Steps a) and b) can in particular be carried out in different sequences. The threaded spindle can be provided before step c), possibly together with the planetary roller carrier. Steps a) to c) take place in particular in the specified order.
Insbesondere sind die Kontaktflächen konzentrisch zueinander angeordnet, wobei ein größter Außendurchmesser der ersten Kontaktfläche größer ist als ein kleinster Innendurchmesser der zweiten Kontaktfläche. Damit überschneiden sich die Kontaktflächen in der radialen Richtung, so dass eine Oberflächenstruktur an der einen Kontaktfläche zur Verformung bzw. Umformung der anderen Kontaktfläche eingesetzt werden kann.In particular, the contact surfaces are arranged concentrically to one another, with a largest outer diameter of the first contact surface being larger than a smallest inner diameter of the second contact surface. The contact surfaces thus overlap in the radial direction, so that a surface structure on one contact surface can be used to deform or reshape the other contact surface.
Der Zusammenbau erfolgt insbesondere durch ein Einschieben des Planetenrollenträgers in das Gehäuseteil entlang der axialen Richtung.The assembly takes place in particular by pushing the planetary roller carrier into the housing part along the axial direction.
Insbesondere kann so eine erste Verbindung nach Art einer Verzahnung bzw. einer Keilverzahnung realisiert werden.In particular, a first connection can be realized in the manner of a toothing or a splined toothing.
Insbesondere ist zumindest das eine von Planetenrollenträger und Gehäuseteil zumindest teilweise aus einem metallischen Material hergestellt. Insbesondere werden vor Schritt c) zunächst eine mechanische Bearbeitung des Materials zur Ausbildung der Oberflächenstruktur sowie nachfolgend eine Härtebehandlung des Materials zur Steigerung einer Härte des Materials durchgeführt.In particular, at least one of the planetary roller carrier and the housing part is at least partially made of a metallic material. In particular, prior to step c), the material is first mechanically processed to form the surface structure and then the material is hardened to increase the hardness of the material.
Weiter wird ein Aktuator vorgeschlagen, der den beschriebenen 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, hier dem Gehäuseteil, drehfest verbunden, mit der der Planetenrollenträger um seine zentrale Drehachse antreibbar ist, so dass es zu einer translatorischen Verlagerung der Gewindespindel kommt.Furthermore, an actuator is proposed which has the described planetary roller screw drive and a rotary drive device mechanically coupled to the planetary roller screw drive for driving an element of the planetary roller screw drive for the purpose of realizing a translatory movement. The actuator according to the invention can also be referred to as a modular clutch actuator (MCA). The translational movement is carried out by an element of the planetary screw drive, such as the threaded spindle, which is supported in a rotationally fixed manner, and used to actuate a clutch device for the purpose of opening or closing. To this Purpose is the planetary roller carrier of the planetary roller screw with a rotor of the drive device, here the housing part, non-rotatably connected, with which the planetary roller carrier can be driven about its central axis of rotation, so that there is a translatory displacement of the threaded spindle.
Weiter wird ein Ausrücksystem für eine Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, welches den beschriebenen Aktuator sowie eine Schnittstelle zur Übertragung einer erzeugten translatorischen Bewegung auf die Kupplungseinrichtung aufweistFurthermore, a release system for a clutch device of a motor vehicle is proposed, which has the actuator described and an interface for transmitting a generated translational movement to the clutch device
Die Ausführungen zu dem Planetenwälzgewindetrieb sind insbesondere auf das Verfahren, den Aktuator und das Ausrücksystem übertragbar und umgekehrt.The statements on the planetary screw drive can be transferred in particular to the method, the actuator and the release system and vice versa.
Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.The use of indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), particularly in the claims and the description reflecting them, is to be understood as such and not as a numeral. Correspondingly introduced terms or components are to be understood in such a way that they are present at least once and in particular can also be present several times.
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. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”, ...) primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or sequence of these objects, sizes or make processes mandatory for each other. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times (“at least one”), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten 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 zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
-
1 : eine erste Ausführungsvariante eines bekannten Planetenwälzgewindetriebs in einer Seitenansicht im Schnitt; -
2 : ein Gehäuseteildes Planetenwälzgewindetriebs nach 1 in einer perspektivischen Ansicht; -
3 : einen Planetenrollenträger des Planetenwälzgewindetriebs nach1 in einer perspektivischen Ansicht; -
4 : eine zweite Ausführungsvariante eines bekannten Planetenwälzgewindetriebs in einer perspektivischen Ansicht in einer Seitenansicht im Schnitt; -
5 : einen Planetenrollenträger des Planetenwälzgewindetriebs nach4 in einer perspektivischen Ansicht; -
6 : einen Planetenwälzgewindetrieb in einer Seitenansicht im Schnitt; -
7 : einen Planetenrollenträger des Planetenwälzgewindetriebs nach6 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt; -
8 :den Planetenrollenträger nach 7 in einer Explosionsdarstellung in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt; -
9 : ein Gehäuseteildes Planetenwälzgewindetriebs nach 6 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt; und -
10 : ein Teil des mehrteiligen Planetenrollenträgers nach7 und8 in einer perspektivischen Ansicht.
-
1 : a first embodiment variant of a known planetary screw drive in a side view in section; -
2 : a housing part of theplanetary screw drive 1 in a perspective view; -
3 : a planetary roller carrier of theplanetary screw drive 1 in a perspective view; -
4 : a second embodiment variant of a known planetary screw drive in a perspective view in a side view in section; -
5 : a planetary roller carrier of theplanetary screw drive 4 in a perspective view; -
6 : a planetary screw drive in a side view in section; -
7 : a planetary roller carrier of theplanetary screw drive 6 in a perspective view in section; -
8th : theplanetary roller carrier 7 in an exploded perspective view in section; -
9 : a housing part of theplanetary screw drive 6 in a perspective view in section; and -
10 : part of the multi-partplanetary roller carrier 7 and8th in a perspective view.
Ein Planetenwälzgewinde 1 umfasst zumindest eine Gewindespindel 2 mit einer sich entlang einer axialen Richtung 3 erstreckenden Drehachse 4, eine Mehrzahl von mit der Gewindespindel 2 mechanisch in Eingriff stehenden, um jeweils eine eigene Längsachse 5 rotierbar angeordnete, Planetenrollen 6, die jeweils einen zylindrischen Absatz 7 aufweisen, an dem mehrere Umfangsrillen 8 eine Struktur ausbilden, die mit einem Gewinde 9 der Gewindespindel 2 kämmt, einen Planetenrollenträger 10, der die Planetenrollen 6 zumindest gegenüber der axialen Richtung 3 abstützt, sowie ein Gehäuseteil 12, in dem der Planetenrollenträger 10 angeordnet ist. Bei einer Drehung z. B. des Planetenrollenträgers 10 um die Gewindespindel 2 bzw. die Drehachse 4 wird die Gewindespindel 2 gegenüber dem Planetenrollenträger 10 entlang einer axialen Richtung 3 verlagert.A
Planetenrollenträger 10 und Gehäuseteil 12 sind über Formelemente so verbunden, dass eine gegenüber der Umfangsrichtung 14 formschlüssige erste Verbindung 15 gebildet ist.The
Der Planetenrollenträger 10 ist hier zweiteilig ausgeführt.The
Das Gehäuseteil 12 kann z. B. mit einem Rotor eines Elektroantriebs verbunden sein, so dass durch Drehung des Rotors das Gehäuseteil 12 und damit der Planetenrollenträger 10 gegenüber der Gewindespindel 2 verdreht wird.The
Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante weist der Planetenwälzgewindetrieb 1 gemäß
Der Planetenrollenträger 10 oder zumindest eines der Kassettenteile kann zumindest ein weiteres Formelement aufweisen, das mit einem entsprechend ausgeführten Formelement des Gehäuseteils 12 zusammenwirkt, so dass bei einer mechanischen Wirkverbindung zwischen den Formelementen eine rotatorische Relativbewegung des Planetenrollenträgers 10 oder des jeweiligen Kassettenteils in Bezug zum Gehäuseteil 12 blockiert ist. Diese erste Verbindung 15 dient der Übertragung von Drehmoment zwischen dem Gehäuseteil 12 und dem Planetenrollenträger 10. Hier ist dieses Formelement zwischen dem zweiten Teil 21 des Planetenrollenträgers 10 und Gehäuseteil 12 eine biegbare Blechzunge am Gehäuseteil 12, die im umgebogenen Zustand in ein komplementär ausgestaltetes Formelement in Form einer Aussparung eines Kassettenteils eingreift.The
Der Planentenwälzgewindetrieb 1 umfasst eine Gewindespindel 2 mit einer sich entlang einer axialen Richtung 3 erstreckenden Drehachse 4, eine Mehrzahl von mit der Gewindespindel 2 mechanisch in Eingriff stehenden, um jeweils eine eigene Längsachse 5 rotierbar angeordnete, Planetenrollen 6, die jeweils einen zylindrischen Absatz 7 aufweisen, an dem mehrere Umfangsrillen 8 eine Struktur ausbilden, die mit einem Gewinde 9 der Gewindespindel 2 kämmt, einen Planetenrollenträger 10, der die Planetenrollen 6 zumindest gegenüber der axialen Richtung 3 abstützt, mit einer ersten Kontaktfläche 11 sowie ein Gehäuseteil 12 mit einer zweiten Kontaktfläche 13. Bei einer Drehung des Planetenrollenträgers 10 um die Gewindespindel 2 ist die Gewindespindel 2 gegenüber dem Planetenrollenträger 10 entlang einer axialen Richtung 3 verlagerbar. Der Planetenrollenträger 10 und das Gehäuseteil 12 bilden über die Kontaktflächen 11, 13 eine gegenüber einer Umfangsrichtung 14 formschlüssige erste Verbindung 15 aus. Zumindest eine der Kontaktflächen 11, 13 weist eine Oberflächenstruktur 16 auf, durch die die andere Kontaktfläche 13, 11 bei Montage des Planetenwälzgewindetriebs 1 zur Ausbildung der ersten Verbindung 15 zumindest teilweise verformbar ist.The planetary
Die Gewindespindel 1 kann, bei Drehung gegenüber dem Planetenrollenträger 10, gegenüber dem Planetenrollenträger 10 entlang der axialen Richtung 3 verlagert werden. Die Gewindespindel 2 weist ein Gewinde 9 auf, so dass die Gewindespindel 2 infolge der kämmenden Anordnung mit den Planetenrollen 6, in Abhängigkeit von einer Gewindesteigung sukzessive entlang der axialen Richtung 3 verlagerbar ist. Die Struktur der Planetenrollen 6 wälzt auf dem Gewinde 9 der Gewindespindel 2 ab. Jede Planetenrolle 6 weist eine Längsachse 5 auf, die parallel zur Drehachse 4 angeordnet ist, und ist um diese Längsachse 5 drehbar an dem Planetenrollenträger 10 drehbar angeordnet.When rotating relative to the
Das Gehäuseteil 12 kann z. B. mit einem Rotor eines Elektroantriebs verbunden sein, so dass durch Drehung des Rotors das Gehäuseteil 12 und damit der Planetenrollenträger 10 und die mit diesem verbundenen Planetenrollen 6 gegenüber der Gewindespindel 2 und um die Drehachse 4 verdreht werden.The
Hier wird nun vorgeschlagen, dass der Planetenrollenträger 10 und das Gehäuseteil 12 über die Kontaktflächen 11, 13 eine gegenüber einer Umfangsrichtung 14 formschlüssige erste Verbindung 15 ausbilden. Zur Ausbildung der ersten Verbindung 15 weist insbesondere nur eine der Kontaktflächen 11, 13 eine Oberflächenstruktur 16 auf, die während der Montage von Planetenrollenträger 10 und Gehäuseteil 12 in die Kontaktfläche 11, 13 des anderen Bauteils eingreift und dort eine komplementäre Oberflächenstruktur 16 ausbildet. Die Verformung der anderen Kontaktfläche 13, 11 durch die Oberflächenstruktur 16 umfasst insbesondere eine Verdrängung von Material.It is now proposed here that the
Diese Art der ersten Verbindung 15 ermöglicht insbesondere, dass der Planetenrollenträger 10 und das Gehäuseteil 12 vor der Montage zumindest gegenüber einer Umfangsrichtung 14 nicht zueinander ausgerichtet werden müssen. Weiter kann ein in der Umfangsrichtung 14 wirkendes Drehmoment durch die so ausgebildete erste Verbindung 15 spielfrei (gegenüber der Umfangsrichtung 14) übertragen werden. Weiter kann das Drehmoment, entlang der Umfangsrichtung 14 gleichmäßig verteilt, zwischen dem Planetenrollenträger 10 und dem Gehäuseteil 12 übertragen werden.This type of
Die Oberflächenstruktur 16 kann z. B. durch ein Rändelverfahren hergestellt sein (siehe Oberflächenstruktur
Die Kontaktflächen 11, 13 sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei ein größter Außendurchmesser 17 der ersten Kontaktfläche 11 (siehe
Insbesondere kann so eine erste Verbindung nach Art einer Verzahnung bzw. einer Keilverzahnung realisiert werden (siehe
In den
Bevorzugt ist, dass der Planetenträger 10 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist und vor der Montage keine Oberflächenstruktur 16 aufweist. Die Oberflächenstruktur 16 ist insbesondere nur an dem Gehäuseteil 12 vorgesehen und wird im Rahmen des Schrittes c) des Verfahrens auf die erste Kontaktfläche 11 aufgeprägt.It is preferred that the
Der Planentenrollenträger 10 ist mehrteilig (nach Art einer Kassette) ausgeführt und umfasst zumindest ein erstes Teil 19 mit ersten Aufnahmen 20 sowie ein zweites Teil 21 mit zweiten Aufnahmen 22 für die Planentenrollen 6, wobei der erste Teil 19 und der zweite Teil 21 über Formelemente (vergleiche
Die Planetenrollen 6 können baugleich oder zueinander unterschiedlich ausgeführt sein. Insbesondere in der Ausgestaltung mit baugleichen Planetenrollen 6 ist vorgesehen, dass wenigstens eines der (Kassetten-)Teile 19, 21 je darin anzuordnender Planetenrolle 6 eine Aufnahme 20, 22 mit einem Absatz unterschiedlicher axialer Erstreckung aufweist. Dieser Absatz dient zur axial versetzten Anordnung einer jeweiligen, sich daran gegenüber der axialen Richtung 3 abstützenden Planetenrolle 6, um zu gewährleisten, dass eine jeweilige Planetenrolle 6 eine definierte Position gegenüber der axialen Richtung 3 zum sauberen Eingriff in das Gewinde 9 der Gewindespindel 2 aufweist. Die axiale Position bezieht sich hier auf die Drehachse 4 der zentral angeordneten Gewindespindel 2.The
Weiterhin kann an wenigstens einem der (Kassetten-)Teile 19, 21 bzw. in mindestens einer der Aufnahmen 20, 22 ein Reibelement zur axialen Abstützung einer jeweiligen Planetenrolle 6 angeordnet sein. Dieses Reibelement, welches auch als Reibplatte bezeichnet wird, ist zum Beispiel in der Aufnahme 20, 22 bzw. an einem Lagerzapfen einer Planetenrolle 6 oder auch an einem stirnseitigen Absatz der Planetenrolle 6 angeordnet.Furthermore, a friction element for the axial support of a respective
Gemäß
Der Zusammenbau des Planetenwälzgewindetriebs 1 erfolgt durch ein Einschieben des Planetenrollenträgers 10 bzw. beider Teile 19, 21 in das Gehäuseteil 12 entlang der axialen Richtung 4.The planetary
Damit kann eine ersten Verbindung 15 nach Art einer Verzahnung bzw. einer Keilverzahnung realisiert werden (siehe
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Planetenwälzgewindetriebplanetary screw drive
- 22
- Gewindespindellead screw
- 33
- axiale Richtungaxial direction
- 44
- Drehachseaxis of rotation
- 55
- Längsachselongitudinal axis
- 66
- Planetenrolleplanetary roll
- 77
- Absatzparagraph
- 88th
- Umfangsrillecircumferential groove
- 99
- Gewindethread
- 1010
- Planetenrollenträgerplanetary roller carrier
- 1111
- erste Kontaktflächefirst contact surface
- 1212
- Gehäuseteilhousing part
- 1313
- zweite Kontaktflächesecond contact surface
- 1414
- Umfangsrichtungcircumferential direction
- 1515
- erste Verbindungfirst connection
- 1616
- Oberflächenstruktursurface texture
- 1717
- größter Außendurchmesserlargest outer diameter
- 1818
- kleinster Innendurchmessersmallest inside diameter
- 1919
- erstes Teilfirst part
- 2020
- erste Aufnahmefirst shot
- 2121
- zweites Teilsecond part
- 2222
- zweite Aufnahmesecond shot
- 2323
- zweite Verbindungsecond connection
- 2424
- radiale Richtungradial direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102017125149 A1 [0007, 0047]DE 102017125149 A1 [0007, 0047]
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DE102020120965.7A DE102020120965A1 (en) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | planetary screw drive |
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-
2020
- 2020-08-10 DE DE102020120965.7A patent/DE102020120965A1/en not_active Ceased
-
2021
- 2021-07-05 WO PCT/DE2021/100577 patent/WO2022033624A1/en active Application Filing
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R003 | Refusal decision now final |