DE102021103448A1 - spindle drive - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung einen Spindeltrieb (1) der Spindeltrieb (1) als ein Planetenwälzgewindetrieb (2) ausgeführt ist, welcher eine Gewindespindelmutter (3), eine Gewindespindel (4), eine Mehrzahl von Planetenwälzkörpern (5) mit einer Planetenwälzkörperprofilierung (6), sowie wenigsten zwei Planetenführungsringe (7) umfasst, wobei der Planetenwälzgewindetrieb (2) eine rotatorische in eine translatorische Bewegung wandelt, indem die Gewindespindel (4) konzentrisch in den Planetenführungsringen (7) und der Gewindespindelmutter (3) angeordnet ist, wobei die Planetenführungsringe (7) gegenüber der Gewindespindel (4) drehbar sind und die Planetenwälzkörper (5) drehbar um ihre jeweilige Planetenwälzkörperachse (8) in den Planetenführungsringen (7) und innerhalb und der Gewindespindelmutter (3) gelagert sind, wobei die Planetenwälzkörperprofilierung (6) der Planetenwälzkörper (5) mit der Gewindespindel (4) kämmt, so dass eine Rotation der Gewindespindel (4) eine Rotation der Planetenwälzkörper (5) um ihre Planetenwälzkörperachse (8) und eine Rotation der Planetenwälzkörper (5) um die Gewindespindel (4) bewirkt, wobei die Planetenführungsringe (7) und die Gewindespindelmutter 3 über eine erste Gruppe von Wälzlagern (11) gegeneinander verdrehbar angeordnet sind und die Planetenführungsringe (7) an ihren jeweiligen äußeren, von der Gewindespindelmutter (3) abgewandten Stirnseiten eine zweite Gruppe von Wälzlagern (12) aufweist, wobei die erste Gruppe von Wälzlagern (11) und die zweite Gruppe von Wälzlagern (12) als Schrägnadellager ausgebildet sind.The invention comprises a spindle drive (1), the spindle drive (1) being designed as a planetary roller screw drive (2), which has a threaded spindle nut (3), a threaded spindle (4), a plurality of planetary roller bodies (5) with a planetary roller body profile (6) and at least comprises two planetary guide rings (7), with the planetary screw drive (2) converting a rotational movement into a translatory movement, in that the threaded spindle (4) is arranged concentrically in the planetary guide rings (7) and the threaded spindle nut (3), with the planetary guide rings (7) facing each other of the threaded spindle (4) and the planetary rolling bodies (5) are rotatably mounted about their respective planetary rolling body axis (8) in the planetary guide rings (7) and inside and in the threaded spindle nut (3), the planetary rolling body profile (6) of the planetary rolling body (5) with the threaded spindle (4) meshes, so that a rotation of the threaded spindle (4) causes a rotation of the planetary rolling elements (5). causes its planetary roller body axis (8) and a rotation of the planetary roller bodies (5) around the threaded spindle (4), the planetary guide rings (7) and the threaded spindle nut 3 being arranged such that they can rotate relative to one another via a first group of roller bearings (11) and the planetary guide rings (7) has a second group of roller bearings (12) on their respective outer end faces remote from the threaded spindle nut (3), the first group of roller bearings (11) and the second group of roller bearings (12) being designed as angular needle bearings.
Description
Die Erfindung betrifft einen Spindeltrieb, wobei der Spindeltrieb als ein Planetenwälzgewindetrieb ausgeführt ist, welcher eine Gewindespindelmutter, eine Gewindespindel, eine Mehrzahl von Planetenwälzkörpern mit einer Planetenwälzkörperprofilierung, sowie wenigsten zwei Planetenführungsringe umfasst, wobei der Planetenwälzgewindetrieb eine rotatorische in eine translatorische Bewegung wandelt, indem die Gewindespindel konzentrisch in den Planetenführungsringen und der Gewindespindelmutter angeordnet ist, wobei die Planetenführungsringe gegenüber der Gewindespindel 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 Gewindespindel kämmt, so dass eine Rotation der Gewindespindel eine Rotation der Planetenwälzkörper um ihre Planetenwälzkörperachse und eine Rotation der Planetenwälzkörper um die Gewindespindel bewirkt.The invention relates to a spindle drive, the spindle drive being designed as a planetary roller screw drive, which comprises a threaded spindle nut, a threaded spindle, a plurality of planetary roller bodies with a planetary roller body profile, and at least two planetary guide rings, with the planetary roller screw drive converting a rotational movement into a translatory movement by the threaded spindle is arranged concentrically in the planetary guide rings and the threaded spindle nut, the planetary guide rings being rotatable relative to the threaded spindle and the planetary roller bodies being mounted rotatably about their respective planetary roller body axis in the planetary guide rings and inside and the threaded spindle nut, the planetary roller body profile of the planetary roller bodies meshing with the threaded spindle, so that a Rotation of the threaded spindle, rotation of the planetary rollers about their planetary roller axis and rotation of the planetary rollers about di e threaded spindle causes.
Spindeltriebe, wie beispielsweise Planetenwälzgewindetriebe sind seit vielen Jahren Stand der Technik und werden beispielsweise in
Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes, einen kostengünstig herstellbaren Spindeltrieb bereitzustellen.In the light of the previously known state of the art, it is therefore the object of the subject matter of the invention to provide a spindle drive that can be produced at low cost.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Spindeltrieb der Spindeltrieb als ein Planetenwälzgewindetrieb ausgeführt ist, welcher eine Gewindespindelmutter, eine Gewindespindel, eine Mehrzahl von Planetenwälzkörpern mit einer Planetenwälzkörperprofilierung, sowie wenigsten zwei Planetenführungsringe umfasst, wobei der Planetenwälzgewindetrieb eine rotatorische in eine translatorische Bewegung wandelt, indem die Gewindespindel konzentrisch in den Planetenführungsringen und der Gewindespindelmutter angeordnet ist, wobei die Planetenführungsringe gegenüber der Gewindespindel 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 Gewindespindel kämmt, so dass eine Rotation der Gewindespindel eine Rotation der Planetenwälzkörper um ihre Planetenwälzkörperachse und eine Rotation der Planetenwälzkörper um die Gewindespindel bewirkt, wobei die Planetenführungsringe und die Gewindespindelmutter über eine erste Gruppe von Wälzlagern gegeneinander verdrehbar angeordnet sind und die Planetenführungsringe an ihren jeweiligen äußeren, von der Gewindespindelmutter abgewandten Stirnseiten eine zweite Gruppe von Wälzlagern aufweist, wobei die erste Gruppe von Wälzlagern und die zweite Gruppe von Wälzlagern als Schrägnadellager ausgebildet sind.This object is achieved by a spindle drive, the spindle drive is designed as a planetary roller screw drive, which comprises a threaded spindle nut, a threaded spindle, a plurality of planetary roller bodies with a planetary roller body profile, and at least two planetary guide rings, with the planetary roller screw drive converting a rotational movement into a translatory movement by the threaded spindle is arranged concentrically in the planetary guide rings and the threaded spindle nut, the planetary guide rings being rotatable relative to the threaded spindle and the planetary roller bodies being mounted rotatably about their respective planetary roller body axis in the planetary guide rings and inside and the threaded spindle nut, the planetary roller body profile of the planetary roller bodies meshing with the threaded spindle, so that a Rotation of the threaded spindle, a rotation of the planetary rolling elements about their planetary rolling element axis and a rotation of the planetary rolling elements causes the threaded spindle, the planetary guide rings and the threaded spindle nut being arranged such that they can be rotated relative to one another via a first group of roller bearings, and the planetary guide rings have a second group of roller bearings on their respective outer end faces facing away from the threaded spindle nut, the first group of roller bearings and the second group of roller bearings are designed as angular needle bearings.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass der erfindungsgemäße Spindeltrieb über Wälzlagerungen gleichen Bautyps verfügt, wodurch der erfindungsgemäße Spindeltrieb eine reduzierte Bauteilkomplexität aufweist und hierdurch sehr kostengünstig realisiert werden kann.This achieves the advantage that the spindle drive according to the invention has roller bearings of the same type, as a result of which the spindle drive according to the invention has a reduced component complexity and can therefore be implemented very cost-effectively.
Es konnte ferner gezeigt werden, dass in Summe vier Schrägnadellager genug zum Betrieb des Spindeltriebs notwendiges Reibmoment erzeugen können, um den Wirkungsgrad der Gesamteinheit unter 50% zu halten. Das notwendige Reibmoment kann insbesondere durch eine geometrische Anpassung der zweiten Gruppe von Wälzlagern angepasst werden, beispielsweise ein größerer Durchmesser der Schrägnadellager, längere Nadeln oder steilere Winkel.It was also shown that a total of four angular needle bearings can generate enough friction torque to operate the spindle drive in order to keep the efficiency of the entire unit below 50%. The necessary frictional torque can be adjusted in particular by a geometric adjustment of the second group of roller bearings, for example a larger diameter of the angular needle bearings, longer needles or steeper angles.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.First, the individual elements of the claimed subject matter of the invention are explained in the order in which they are mentioned in the set of claims, and particularly preferred configurations of the subject matter of the invention are described below.
Ein Spindeltrieb wandelt mithilfe einer Gewindespindel und einer Gewindespindelmutter, welche miteinander derart getrieblich gekoppelt sind, dass sie eine Rotationsbewegung der Gewindespindel oder der Spindelmutter in eine Linearbewegung der Gewindespindel oder der Gewindemutter umwandeln.A spindle drive converts with the help of a threaded spindle and a threaded spindle nut, which are geared to one another in such a way that they convert a rotational movement of the threaded spindle or the spindle nut into a linear movement of the threaded spindle or the threaded nut.
Ein Spindeltrieb kann in seiner einfachsten Form aus einer Gewindespindel und einer Gewindespindelmutter gebildet sein, wobei das Gewinde der Gewindespindel direkt in einem korrespondierenden Innengewinde der Gewindespindelmutter kämmt, wobei es hier entlang der miteinander im kämmenden Eingriff stehenden Gewindeflanken zu einer Gleitreibung und folglich zu vergleichsweise hohen Reibungsverlusten kommt. Um diese Reibungsverluste zu minimieren, wurden Planetenwälzgewindetriebe entwickelt, bei denen zwischen der Gewindespindel und der Gewindespindelmutter Planetenwälzkörper angeordnet sind, so dass an den kämmenden Gewindeflanken eine Roll- bzw. Wälzbewegung realisiert wird, was zu signifikant besseren Wirkungsgraden der Spindeltriebmechanik führt. Grundsätzlich wandeln somit auch Planetenwälzgewindetriebe eine rotative in eine translatorische Bewegung und in der Regel auch umgekehrt um.In its simplest form, a spindle drive can be formed from a threaded spindle and a threaded spindle nut, with the thread of the threaded spindle meshing directly in a corresponding internal thread of the threaded spindle nut, with sliding friction occurring here along the meshing thread flanks and consequently comparatively high friction losses comes. In order to minimize these friction losses, planetary roller screw drives were developed in which planetary roller bodies are arranged between the threaded spindle and the threaded spindle nut, so that a rolling or rolling movement is realized on the meshing thread flanks, which leads to significantly better efficiency of the spindle drive mechanics. Basically, planets also change rolling screw drives convert a rotary movement into a translational movement and usually vice versa.
Die Hauptkomponenten eines Planetenwälzgewindetriebs sind üblicher Weise eine Gewindespindel, eine Gewindespindelmutter, Planetenwälzkörper und Planetenführungsringe, wobei die Planetenwälzkörper mit einem Planetenwälzkörpergewinde in einer Gewindespindelmutter mit zwei Planetenführungsringen gefasst planetenartig um die Gewindespindel achsparallel und ohne axiale Verschiebung rotieren, wodurch sich die Gewindespindelmutter linear gegenüber der Gewindespindel bewegt. Sowohl die Gewindespindel als auch die Gewindespindelmutter haben in der Regel ein mehrgängiges identisches Profil mit einem Flankenwinkel von bevorzugt 90°.The main components of a planetary roller screw drive are usually a threaded spindle, a threaded spindle nut, planetary roller bodies and planetary guide rings, with the planetary roller bodies with a planetary roller body thread being held in a threaded spindle nut with two planetary guide rings and rotating around the threaded spindle in an axially parallel manner and without axial displacement, as a result of which the threaded spindle nut moves linearly in relation to the threaded spindle . Both the threaded spindle and the threaded spindle nut usually have a multiple, identical profile with a flank angle of preferably 90°.
Grundsätzlich kann ein Planetenwälzgewindetrieb über die Gewindespindel oder über die Gewindespindelmutter angetrieben werden.In principle, a planetary screw drive can be driven via the threaded spindle or via the threaded spindle nut.
Die hohlzylindrisch ausgebildete Gewindespindelmutter hat die Funktion, die Gewindespindel 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.The hollow-cylindrical threaded spindle nut has the function of accommodating the threaded spindle and the planetary roller bodies. The threaded spindle and the threaded spindle nut are rotatably mounted in relation to one another. The threaded spindle nut also has the function of protecting the inside of the rolling element gear from mechanical influences, as well as dust and other dirt.
Eine weitere Funktion der Gewindespindelmutter kann auch darin bestehen, eine mechanische Kopplung an einen, insbesondere elektromotorischen oder hydraulischen Aktorantrieb zu erlauben.A further function of the threaded spindle nut can also be to allow mechanical coupling to an actuator drive, in particular an electric motor or hydraulic actuator.
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.To improve rigidity and positioning accuracy under load, a planetary screw drive can be preloaded. This can be achieved, for example, by forming the spindle nut in two parts and clamping the two halves of the threaded spindle nut against one another.
Ferner kann eine Gewindespindelmutter darüber hinaus die Funktion besitzen, dass Planetenwälzgewindetriebe spielfrei einzustellen. Dazu befindet sich ein Gewindespindelmutterdistanzring abgestimmter Dicke zwischen den beiden Spindelmutternhälften.Furthermore, a threaded spindle nut can also have the function of adjusting the planetary roller screw drives without play. There is a threaded spindle nut spacer ring of the right thickness between the two spindle nut halves.
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.The threaded spindle nut can be designed in one piece or in two parts, in which case the threaded spindle nut comprises a first spindle nut half and a second spindle nut half. The first spindle nut half and the second spindle nut half are preferably of essentially identical design.
Die Kopplung eines elektromotorischen Aktorantriebes an die Gewindespindelmutter kann beispielsweise über eine Passfederverbindung am Außendurchmesser der Gewindespindelmutter realisiert werden. Grundsätzlich ist es auch möglich die Planetenführungsringe über einen elektromotorischen Aktorantrieb anzutreiben.The coupling of an electromotive actuator drive to the threaded spindle nut can be implemented, for example, via a feather key connection on the outer diameter of the threaded spindle nut. In principle, it is also possible to drive the planetary guide rings via an electric motor actuator drive.
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.The planetary roller body has at least one profile on its outer peripheral surface. In the case of a planetary roller screw drive, this profiling of the planetary roller body can be designed as a planetary roller body thread. Planetary rolling bodies preferably have a cylindrical three-dimensional shape, the length of the planetary rolling body being greater than the diameter of the planetary rolling body. A cylindrical planetary rolling body has a planetary rolling body axis, which can also be referred to as the axis of rotation of the planetary rolling body. The planetary roller bodies are preferably of essentially identical design.
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.The planetary rolling bodies can have planetary rolling body bearing elements at both ends for positioning and rotatably mounting a planetary rolling body in or on a planetary guide ring. The planetary rolling body bearing elements can be designed in particular as bearing journals, which are mounted in corresponding bearing bores of the planetary guide rings.
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.A planetary roller screw drive usually has at least two planetary guide rings, which have the function of defining the radial position of the planetary roller bodies relative to one another within the spindle nut and of supporting the planetary roller bodies so that they can rotate about their longitudinal axis.
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.For this purpose, a planetary guide ring has, in particular, bearing points on or in which complementary bearing elements of the planetary roller bodies are rotatably accommodated. It is particularly preferred that the bearing points of a planetary guide ring are formed as bearing bores and the bearing elements of the planetary roller bodies are formed as bearing journals complementary thereto, so that the bearing journals are rotatably accommodated in the bearing bores. The bearing points are preferably arranged equidistantly along the circumference of the planetary guide ring, so that the planetary rolling elements are evenly distributed between the spindle nut and the spindle.
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.A planetary guide ring can be formed integrally with the spindle nut or configured as a separate component from the spindle nut. If the planetary guide ring is designed as a component separate from the spindle nut, the planetary guide ring can be made of a metallic material, ceramic material or be formed from a plastic.
Bevorzugt sind die Planetenführungsringe im Wesentlichen identisch ausgebildet. Neben der Lagerung und Positionierung der Planetenwälzkörper, verhindert der Planetenwälzkörperführungsring insbesondere auch das Eindringen von grobem Schmutz in die Spindelmutter.The planetary guide rings are preferably of essentially identical design. In addition to the bearing and positioning of the planetary rolling elements, the planetary rolling element guide ring also prevents coarse dirt from penetrating into the spindle nut.
Die Wälzlager weisen einen Innenring und einen Außenring sowie zwischen ihnen aufgenommene und wälzend gelagerte Wälzkörper auf.The roller bearings have an inner ring and an outer ring as well as rolling elements which are held between them and mounted in a rolling manner.
Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.The inner ring can be made of a metallic and/or ceramic material. In principle, it is conceivable to design the inner ring in one piece or in multiple pieces, in particular in two pieces.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.The rolling bodies can roll within the rolling bearing, in particular on the inner ring raceway of the inner ring. For this purpose, the surface of the inner ring raceway can advantageously be designed to be correspondingly abrasion-resistant, for example also by means of a corresponding surface treatment method and/or by applying a corresponding additional layer of material.
Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.The inner ring raceway can be flat or profiled. A profiled design of the inner ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the inner ring raceway. On the other hand, a planar formation of the inner ring raceway can, for example, allow a certain axial displaceability of the rolling elements on the inner ring raceway.
Die Innenringlaufbahn kann zur Aufnahme und/oder Führung von Wälzkörpern eine Profilierung aufweisen. Hierdurch werden die Wälzkörper beispielsweise in einer definierten Weise in bzw. auf der Innenringlaufbahn geführt. Ferner können durch die geometrische Ausgestaltung der profilierten Innenringlaufbahn die axiale und radiale Kraftaufnahme des Wälzlagers beeinflusst werden.The inner ring raceway can have a profile for receiving and/or guiding rolling bodies. As a result, the rolling bodies are guided, for example, in a defined manner in or on the inner ring raceway. Furthermore, the axial and radial force absorption of the roller bearing can be influenced by the geometric design of the profiled inner ring raceway.
Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.The outer ring can be made of a metallic and/or ceramic material. In principle, it is conceivable to design the outer ring in one piece or in multiple pieces, in particular in two pieces.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.The rolling bodies can roll within the rolling bearing, in particular on the outer ring raceway of the outer ring. For this purpose, the surface of the outer ring raceway can advantageously be designed to be abrasion-resistant, for example by means of a corresponding surface treatment process and/or by applying a corresponding additional layer of material.
Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.The outer ring raceway can be flat or profiled. A profiled design of the outer ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the outer ring raceway. On the other hand, a planar shape of the outer ring raceway can, for example, allow a certain axial displaceability of the rolling elements on the outer ring raceway.
Die Außenringlaufbahn kann zur Aufnahme und/oder Führung von Wälzkörpern eine Profilierung aufweisen. Hierdurch werden die Wälzkörper beispielsweise in einer defierten Weise in bzw. auf der Außenringlaufbahn geführt. Ferner können durch die geometrische Ausgestaltung der profilierten Außenringlaufbahnen auch die axiale und radiale Kraftaufnahme des Wälzlagers beeinflusst werden.The outer ring raceway can have a profile to accommodate and/or guide rolling bodies. As a result, the rolling bodies are guided, for example, in a defined manner in or on the outer ring raceway. Furthermore, the axial and radial force absorption of the roller bearing can also be influenced by the geometric design of the profiled outer ring raceways.
Die Wälzkörper haben die Form einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Wälzlager wirkende Kraft vom Au-ßenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragenThe rolling elements are in the form of a roller. They roll on the raceways of the roller bearing and have the task of transferring the force acting on a roller bearing from the outer ring to the inner ring and vice versa
Wälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Wälzlager auszubilden, welches auch als vollrolliges Wälzlager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Wälzlagern können sich benachbarte Wälzkörper kontaktieren.Rolling elements can be guided and spaced apart in a cage or by rolling element spacers. In principle, it is also conceivable to design a roller bearing without a cage, which is also referred to as a full complement roller bearing. In full complement rolling bearings, adjacent rolling elements can contact each other.
Die erste Gruppe von Wälzlagern und die zweite Gruppe von Wälzlagern weist Nadelrollen als Wälzkörper auf. Nadelrollen von Wälzlagern sind geometrisch als Kreiszylinder ausgebildet, die über eine sehr große Länge im Verhältnis zum Wälzkörperdurchmesser verfügen. In der Regel spricht man bei einem Längen-/Durchmesserverhältnisses einer kreiszylindrischen Wälzkörperrolle >2,5 von einer Nadelrolle. Mittels Nadelrollen lassen sich besonders kompakte Wälzlager, sog. Nadellager, realisieren.The first group of roller bearings and the second group of roller bearings has needle rollers as rolling elements. Needle rollers of rolling bearings are designed geometrically as circular cylinders, which have a very large length in relation to the diameter of the rolling element. As a rule, one speaks of a needle roller when the length/diameter ratio of a circular-cylindrical roller is >2.5. Particularly compact roller bearings, so-called needle bearings, can be implemented using needle rollers.
Bei Schrägnadellagern weisen die Rotationsachsen der Nadelrollen einen Winkel gegenüber der Rotationsachse des Innenrings bzw. des Außenrings auf, wobei sich die Rotationsachsen der Nadelrollen in einem Punkt auf der Rotationsachse des Innenrings bzw. des Außenrings schneiden. Schrägnadellager können einreihig oder mehrreihig ausgebildet sein.In angular needle bearings, the axes of rotation of the needle rollers are at an angle to the axis of rotation of the inner ring or the outer ring, with the axes of rotation of the needle rollers intersecting at a point on the axis of rotation of the inner ring or the outer ring. Angular needle bearings can be single-row or multi-row.
Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst geringgehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.A roller bearing can have a cage, with the cage guiding the rolling elements. The cage is designed in such a way that the rolling element balls and/or the rolling element rollers are spaced apart from one another so that, for example, the friction and heat development of the rolling elements is kept as low as possible. Furthermore, the cage keeps the rolling element balls and/or rolling element rollers at a fixed distance when rolling towards each other, whereby an even load distribution can be achieved. The cage can be made in one piece or in several pieces.
Ferner ist es bevorzugt, dass innerhalb der ersten Gruppe von Wälzlagern ausschließlich identische Schrägnadellager und/oder innerhalb der zweiten Gruppe von Wälzlagern ausschließlich identische Schrägnadellager vorhanden sind, wodurch die Bauteilkomplexität und die Herstellkosten des Spindeltriebs weiter gesenkt werden können.It is also preferred that only identical angular needle bearings are present within the first group of roller bearings and/or only identical angular needle bearings are present within the second group of roller bearings, as a result of which the component complexity and the manufacturing costs of the spindle drive can be further reduced.
In diesem Zusammenhang ist es des Weiteren zu bevorzugen, dass die erste Gruppe von Wälzlagern genau zwei Schrägnadellager und/oder die zweite Gruppe von Wälzlagern genau zwei Schrägnadellager umfasst.In this context, it is also preferable that the first group of roller bearings includes exactly two angular needle bearings and/or the second group of roller bearings includes exactly two angular needle bearings.
Eine weitere Bauteilreduktion innerhalb des Spindeltriebs lässt sich ferner in vorteilhafter Weise auch dadurch erreichen, dass ein Außenring der ersten Gruppe von Wälzlagern monolithisch mit einem der Planetenführungsringen ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang kann in bevorzugter Weise auch ein Innenring der ersten Gruppe von Wälzlagern monolithisch mit der Gewindespindelmutter ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann ein Innenring der zweiten Gruppe von Wälzlagern monolithisch mit einem der Planetenführungsringen ausgebildet sein.A further reduction in components within the spindle drive can also be achieved in an advantageous manner in that an outer ring of the first group of roller bearings is designed monolithically with one of the planetary guide rings. In this context, an inner ring of the first group of roller bearings can also be designed monolithically with the threaded spindle nut in a preferred manner. According to a further preferred embodiment of the invention, an inner ring of the second group of roller bearings can be formed monolithically with one of the planetary guide rings.
Um einen Schutz vor mechanischen und/oder chemischen Einflüssen sowie eine Anbindung an einen elektromotorischen Antrieb bereitstellen zu können, können die Planetenführungsringe bevorzugt einen Planetenträger aufweisen, der unter Ausbildung eines die Gewindespindelmutter aufnehmenden Ringraums die axial beabstandeten Planetenführungsringe miteinander verbindet. In diesem Zusammenhang kann es aus Gründen einer einfachen Montierbarkeit des Spindeltriebs bevorzugt sein, dass der Planetenträger als ein von dem Planetenführungsringen separates Bauteil ausgebildet ist.In order to be able to provide protection against mechanical and/or chemical influences and a connection to an electric motor drive, the planetary guide rings can preferably have a planetary carrier which connects the axially spaced planetary guide rings to one another, forming an annular space that accommodates the threaded spindle nut. In this context, for reasons of simple assembly of the spindle drive, it can be preferred that the planetary carrier is designed as a component separate from the planetary guide rings.
Der Spindeltrieb ist in bevorzugter Weise zur Verwendung in einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs konfiguriert.The spindle drive is preferably configured for use in a rear-axle steering system of a motor vehicle.
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.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive idea. The figures are only of a schematic nature and serve exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numbers. The different features of the various exemplary embodiments can also be freely combined with one another within what is technically feasible.
Es zeigt:
-
1 den erfindungsgemäßen Spindeltrieb in einer schematischen Querschnittsansicht.
-
1 the spindle drive according to the invention in a schematic cross-sectional view.
Die
Der Planetenwälzgewindetrieb 2 wandelt eine rotatorische in eine translatorische Bewegung. Dies wird nachstehend näher erläutert. Die Gewindespindel 4 ist konzentrisch in den Planetenführungsringen 7 und der Gewindespindelmutter 3 angeordnet ist. Die beiden Planetenführungsringe 7, die im Wesentlichen identisch ausgestaltet sind, sind gegenüber der Gewindespindel 4 drehbar. Die Planetenwälzkörper 5 wiederum sind 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 korrespondierenden Profilierung der Gewindespindel 4, so dass eine Rotation der Gewindespindel 4 eine Rotation der Planetenwälzkörper 5 um ihre Planetenwälzkörperachse 8 und eine Rotation der Planetenwälzkörper 5 um die Gewindespindel 4 bewirkt.The
Die Planetenführungsringe 7 und die Gewindespindelmutter 3 sind über eine erste Gruppe von Wälzlagern 11 gegeneinander verdrehbar angeordnet und die Planetenführungsringe 7 weisen ferner an ihren jeweiligen äußeren, von der Gewindespindelmutter 3 abgewandten Stirnseiten eine zweite Gruppe von Wälzlagern 12 auf, über die der Planetenwälzgewindetrieb 2 gegenüber einer Anschlussstruktur gelagert ist.The planetary guide rings 7 and the threaded
Wie aus der
Ein bzw. alle Außenringe 14 der ersten Gruppe von Wälzlagern 11 können monolithisch mit einem der Planetenführungsringen 7 ausgebildet sein, was jedoch nicht in der
Die Planetenführungsringe 7 weisen einen Planetenträger 17 auf, der unter Ausbildung eines die Gewindespindelmutter 3 aufnehmenden Ringraums 18 die axial beabstandeten Planetenführungsringe 7 miteinander verbindet. Der Planetenträger 17 ist als ein von dem Planetenführungsringen 7 separates Bauteil ausgebildet.The planetary guide rings 7 have a
Der Spindeltrieb 1 ist zur Verwendung in einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs konfiguriert.The
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.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Spindeltriebspindle drive
- 22
- Planetenwälzgewindetriebplanetary screw drive
- 33
- Gewindespindelmutterlead screw nut
- 44
- Gewindespindellead screw
- 55
- Planetenwälzkörpernplanetary rolling elements
- 66
- PlanetenwälzkörperprofilierungPlanetary rolling element profiling
- 77
- Planetenführungsringeplanetary wear rings
- 88th
- Planetenwälzkörperachse planetary roller axis
- 1111
- erste Gruppe von Wälzlagernfirst group of rolling bearings
- 1212
- zweite Gruppe von Wälzlagern second group of rolling bearings
- 1414
- Außenringouter ring
- 1515
- Innenringinner ring
- 1616
- Innenringinner ring
- 1717
- Planetenträgerplanet carrier
- 1818
- Ringraumannulus
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DD 0277308 A5 [0002]DD 0277308 A5 [0002]
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CN115163660A (en) * | 2022-08-22 | 2022-10-11 | 宁波瀚晟传动技术有限公司 | Bearing and mounting method thereof with adjustable bearing capacity |
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DD277308A5 (en) | 1987-11-17 | 1990-03-28 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Device for converting a rotational movement into an axial movement |
-
2021
- 2021-02-15 DE DE102021103448.5A patent/DE102021103448A1/en not_active Withdrawn
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DD277308A5 (en) | 1987-11-17 | 1990-03-28 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Device for converting a rotational movement into an axial movement |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |