DE102015209598B4

DE102015209598B4 - Planetenwälzgewindetrieb

Info

Publication number: DE102015209598B4
Application number: DE102015209598.3A
Authority: DE
Inventors: Patrick Daniel; Peter Keller; Serge Ouedraogo
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-05-26
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2017-07-06
Anticipated expiration: 2035-05-27
Also published as: DE102015209598A1

Abstract

Planetenwälzgewindetrieb, insbesondere für einen hydraulischen Kupplungsaktuator, mit einer ein Gewindeprofil (1) aufweisenden Gewindespindel (2), mit einer diese konzentrisch mit radialem Abstand umgebenden Hülse (3), und mit einer Vielzahl von radial zwischen der Gewindespindel (2) und der Hülse (3) äquidistant angeordneten Planetenrollen (4a, 4b), die an ihrem Außenumfang mindestens zwei axial benachbarte Profilbereiche (5a, 5b) mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen, wobei radial zwischen den Planetenrollen (4a, 4b) und der Hülse (3) mindestens zwei gegenüber der Hülse (3) drehbar angeordnete Mutterringe (6a, 6b) mit ringförmig in sich geschlossenen Rillen (7) angeordnet sind, wobei ferner die mindestens zwei Profilbereiche (5a, 5b) in sich geschlossene Ringe (8) aufweisen, und wobei der erste Profilbereich (5a) mit der Gewindespindel (2) kämmt und der zweite Profilbereich (5b) mit dem jeweiligen Mutterring (6a, 6b) kämmt, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Planetenrollen (4a, 4b) aufnehmender Käfig (9) stationär an der Hülse (3) zur Anlage kommt, wobei die Planetenrollen (4a, 4b) zu ihrer drehbaren Lagerung in dafür vorgesehene Taschen (10a, 10b) am Käfig (9) aufgenommen sind, und wobei der Käfig (9) mindestens zwei radiale Stege (11a, 11b) zur axialen und radialen Positionierung der Planetenrollen (4a, 4b) aufweist die axial zwischen zwei Profilbereichen (5a, 5b) der Planetenrollen (4a, 4b) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Planetenwälzgewindetrieb, insbesondere für einen hydraulischen Kupplungsaktuator, mit einer ein Gewindeprofil aufweisenden Gewindespindel, mit einer diese konzentrisch mit radialem Abstand umgebenden Hülse, und mit einer Vielzahl von radial zwischen der Gewindespindel und der Hülse äquidistant angeordneten Planetenrollen, die an ihrem Außenumfang mindestens zwei axial benachbarte Profilbereiche mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen, wobei radial zwischen den Planetenrollen und der Hülse mindestens zwei Mutterringe mit ringförmig in sich geschlossenen Rillen angeordnet sind, wobei ferner die mindestens zwei Profilbereiche in sich geschlossene Ringe aufweisen, und wobei der erste Profilbereich mit der Gewindespindel kämmt und der zweite Profilbereich mit dem jeweiligen Mutterring kämmt.
Gebiet der Erfindung
Ein in einem hydraulischen Kupplungsaktuator angeordneter Planetenwälzgewindetrieb ist in der Regel dafür vorgesehen über einen Kolben einen Hydraulikdruck zu erzeugen, der zum Öffnen oder zum Schließen einer Kupplung dient.
Ein solcher Planetenwälzgewindetrieb ist in der DE 20 2009 015 840 U1 beschrieben. Es handelt sich dabei um einen Linearaktuator, bei dem die Gewindespindel durch einen Elektromotor angetrieben wird. Die Drehbewegung der Gewindespindel wird mittels des Planetenwälzgewindetriebs in eine Axialbewegung eines Aktuatorelements umgesetzt. Dieser Planetenwälzgewindetrieb umfasst Planetenrollen, deren zylindrische Enden in entsprechenden Ausnehmungen von Führungsringen gelagert sind. Die Planetenrollen sind mit drei axial beabstandeten Profilbereichen kleineren Durchmessers versehen, jeweils einem Profilbereich benachbart zu den zylindrischen Enden der Planetenrollen und einem Profilbereich axial etwa mittig. Zwischen diesen drei Profilbereichen kleineren Durchmessers sind zwei Profilbereiche größeren Durchmessers angeordnet.
Ferner geht auch aus der DE 10 2011 075 950 A1 ein Planetenwälzgewindetrieb hervor. Bei der Ausführungsform gemäß 5 sind Führungsringe durch axiale Stege formschlüssig miteinander verbunden, wodurch zwischen den Stegen Taschen zur Aufnahme der Planetenrollen gebildet sind. Die an die Planetenrollen angrenzenden Stegflächen sind über die ganze Länge mit komplementären Profilierungen versehen, so dass die Planetenrollen in den Taschen durch die mit den Profilbereichen der Planetenrollen zusammenwirkenden komplementären Profilierungen axial und gegen Verschränken gesichert geführt sind, während die zylindrischen Enden in den Ausnehmungen der Führungsringe gelagert sind.
Aus DE 10 2014 221 090 A1 ist ein Planetenwälzegewindetrieb bekannt geworden, dessen durch eine Hülse gebildetes Gehäuse und Mutternteile fest miteinander verbunden. Die Planeten sind in einem Käfig aufgenommen, in dessen Taschen eines Klemmkörper eines Klemmkörperfreilaufs angeordnet sind, die gegen Rollbahnen des Käfigs und der Spindelmutter verspannt sind.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Planetenwälzgewindetrieb weiterzuentwickeln und insbesondere hinsichtlich seiner Fertigung und Montage zu optimieren.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Planetenwälzgewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß kommt ein radial zwischen der Hülse und den Planetenrollen angeordneter Käfig stationär an einer Umfangsfläche der Hülse zur Anlage, wobei die Planetenrollen zur drehbaren Lagerung in dafür vorgesehene Taschen am Käfig aufgenommen sind. Dies erlaubt eine positionsgenaue Lagerung der Planetenrollen an ihren Umfangsflächen und minimiert die mögliche Verschränkung der Planetenrollen. Mit anderen Worten ist der Planetenwälzgewindetrieb aufgrund der stationären Festlegung des Käfigs an der Hülse schlupffrei. Mithin besteht im Wesentlichen keine Relativdrehung zwischen Käfig und Hülse. Ferner werden die Planetenrollen an ihren Umfangsflächen gelagert, so dass die jeweiligen Stirnseiten der Planetenrollen frei sind. Vorteilhafterweise kann bei der Montage der Planetenrollen im Käfig die jeweilige Planetenrolle radial in die jeweilige Tasche am Käfig eingelegt werden.
Erfindungsgemäß weist der Käfig mindestens zwei radiale Stege zur axialen und radialen Positionierung der Planetenrollen auf. Mithin dienen die mindestens zwei radialen Stege zur axialen und radialen Sicherung der Planetenrollen im Käfig.
Besonders bevorzugt sind die mindestens zwei radialen Stege axial zwischen zwei Profilbereichen der Planetenrollen angeordnet. Der erste Profilbereich weist einen größeren Durchmesser als der zweite Profilbereich auf. Ferner ist der erste Profilbereich axial zwischen den beiden zweiten Profilbereichen angeordnet. Der jeweilige radiale Steg kommt axial und radial an einem jeweiligen Übergang zwischen den beiden Profilbereichen zur Anlage und sichert die Planetenrollen im Käfig.
Des Weiteren bevorzugt weisen die Taschen eine unterschiedliche geometrische Ausbildung und/oder eine unterschiedliche Anordnung am Käfig auf. Mit anderen Worten ist für jede Planetenrolle eine jeweilige Tasche am Käfig ausgebildet, wobei die jeweilige Planetenrolle nur in die jeweilige dafür vorgesehene Tasche passt. Die Ausbildung und/oder Anordnung der Taschen am Käfig richtet sich im Wesentlichen an einer Steigung des Gewindeprofils der Gewindespindel. Ferner ermöglichen die Taschen eine spielbehaftete Positionierung des Käfigs über die Ringe der Planetenrollen, wodurch Reibung, Verschleiß und Erwärmung minimiert werden.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Käfig mindestens eine radiale Ausprägung an einer Umfangsfläche aufweist, die zur stationären Festlegung des Käfigs an der Hülse in einer dafür vorgesehenen radialen Aussparung an der Umfangsfläche der Hülse angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist die Verbindung zwischen dem Käfig und der Hülse spielbehaftet. Die Ausprägung an der Umfangsfläche des Käfigs wird vorzugsweise zwischen mindestens zwei Halteschenkel an der Hülse aufgenommen, wobei die mindestens zwei Halteschenkel die Aussparung bilden, in der die Ausprägung zur Positionierung einer Gewindespindelachse hineinragt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Käfig mehrere Schmiermittelreservoirs zur Reibungsminimierung zwischen dem Käfig und den Planetenrollen auf. Die Schmiermittelreservoirs realisieren einen Durchfluss von Schmiermittel an den Kontaktstellen zwischen dem Käfig und den Planetenrollen, wobei Totwassergebiete von Schmiermittel sicher verhindert werden.
Vorzugsweise ist der Käfig aus einem Polymerwerkstoff hergestellt, umfassend Kohlenstoffasern und/oder Polytetrafluorethylen. Die Kohlenstoffasern sind vorteilhafterweise in einer Polymermatrix eingebettet, wobei die Polymermatrix vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen gebildet ist.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Käfig spanabhebend aus Polytetrafluorethylen hergestellt. Mit anderen Worten wird die Geometrie des Käfigs insbesondere aus einem Polytetrafluorethylen-Block spanabhebend, insbesondere durch Fräsen gefertigt.
Ferner bevorzugt weist der Käfig eine axiale Länge auf, die einer axialen Länge der Planetenrollen entspricht. Somit erstreckt sich der Käfig über die gesamte axiale Länge der Planetenrollen und erlaubt dadurch eine Stützung der Planetenrollen über ihre gesamte axiale Länge.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
1 eine schematische Längsschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetrieb umfassend einen erfindungsgemäßen Käfig,
2 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Käfigs gemäß 1, und
3 eine seitliche Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Käfigs gemäß 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Nach 1 umfasst ein Planetenwälzgewindetrieb eine ein Gewindeprofil 1 aufweisende Gewindespindel 2, eine diese konzentrisch mit radialem Abstand umgebende Hülse 3, und eine Vielzahl von radial zwischen der Gewindespindel 2 und der Hülse 3 äquidistant angeordneten Planetenrollen 4a, 4b, wobei aufgrund der Längsschnittdarstellung des Planetenwälzgewindetrieb nur zwei Planetenrollen 4a, 4b zu sehen sind. Radial zwischen den Planetenrollen 4a, 4b und der Hülse 3 sind zwei Mutterringe 6a, 6b angeordnet. Die beiden Mutterringe 6a, 6b kommen stirnseitig an einem jeweiligen Axiallager 15a, 15b zur Anlage. Die beiden Axiallager 15a, 15b befinden sich somit auch innerhalb der Hülse 3, wobei das zweite Axiallager 15b stirnseitig an einem distalen Ende der Hülse 3 angeordnet ist. Demgegenüber kommt das erste Axiallager 15a an einer Druckfeder 16 zur Anlage, die sich wiederum axial an einer Kolbenaufnahme 17 abstützt. Die Kolbenaufnahme 17 ist in einem Verbindungsbereich 18 formschlüssig mit der Hülse 3 verbunden.
Die Planetenrollen 4a, 4b weisen an ihrem jeweiligen Außenumfang zwei axial benachbarte Profilbereiche 5a, 5b mit unterschiedlichen Durchmessern auf, wobei ein erster Profilbereich 5a mit einem größeren Durchmesser mit dem Gewindeprofil 1 an der Gewindespindel 2 kämmt und zwei daran axial angrenzende zweite Profilbereiche 5b mit dem jeweiligen Mutterring 6a, 6b kämmen. Dazu weisen die jeweiligen Profilbereiche 5a, 5b in sich geschlossene Ringe 8 und der jeweilige Mutterring 6a, 6b ringförmig in sich geschlossene Rillen 7 auf.
Ferner kommt ein radial zwischen der Hülse 3 und den Planetenrollen 4a, 4b angeordneter Käfig 9 stationär an einer Umfangsfläche der Hülse 3 zur Anlage, wobei die Planetenrollen 4a, 4b zur drehbaren Lagerung in dafür vorgesehene Taschen 10a, 10b am Käfig 9 aufgenommen sind. Der Käfig 9 weist zwei radiale Stege 11a, 11b zur axialen und radialen Positionierung der Planetenrollen 4a, 4b auf. Die beiden radialen Stege 11a, 11b sind axial zwischen den jeweiligen beiden Profilbereichen 5a, 5b der Planetenrollen 4a, 4b angeordnet. Ferner weist der Käfig 9 eine radiale Ausprägung 12 an einer Umfangsfläche auf, die zur stationären Festlegung des Käfigs 9 an der Hülse 3 in einer dafür vorgesehenen radialen Aussparung 13 an der Umfangsfläche der Hülse 3 angeordnet ist. Der Käfig 9 erstreckt sich mit einer gesamten axialen Länge über eine gesamte axiale Länge der Planetenrollen 4a, 4b und führt somit die Planetenrollen 4a, 4b über ihre gesamte axiale Länge.
Gemäß 2 weist der Käfig 9 mehrere Schmiermittelreservoirs 14a, 14b zur Reibungsminimierung zwischen dem Käfig 9 und den – hier nicht dargestellten – Planetenrollen 4a, 4b auf. Der Käfig 9 ist aus einem Polymerwerkstoff hergestellt, umfassend Kohlenstoffasern, die in einer Polytetrafluorethylenmatrix eingebettet sind.
Nach 3 weisen die Taschen 10a–10c eine unterschiedliche geometrische Ausbildung und eine unterschiedliche axiale Anordnung am Käfig 9 auf. Dabei sind mehrere Taschen 10a–10c in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet, wobei in die jeweilige Tasche 10a–10c ausschließlich die jeweilige hierfür vorgesehene – hier aber nicht dargestellte – Planetenrolle 4a, 4b radial einlegbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Gewindeprofil
2: Gewindespindel
3: Hülse
4a, 4b: Planetenrolle
5a, 5b: Profilbereich
6a, 6b: Mutterring
7: Rille
8: Ring
9: Käfig
10a–10c: Tasche
11a, 11b: Steg
12: Ausprägung
13: Aussparung
14a, 14b: Schmiermittelreservoir
15a, 15b: Axiallagerelement
16: Druckfeder
17: Kolbenaufnahme
18: Verbindungsbereich

Claims

Planetenwälzgewindetrieb, insbesondere für einen hydraulischen Kupplungsaktuator, mit einer ein Gewindeprofil (1) aufweisenden Gewindespindel (2), mit einer diese konzentrisch mit radialem Abstand umgebenden Hülse (3), und mit einer Vielzahl von radial zwischen der Gewindespindel (2) und der Hülse (3) äquidistant angeordneten Planetenrollen (4a, 4b), die an ihrem Außenumfang mindestens zwei axial benachbarte Profilbereiche (5a, 5b) mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen, wobei radial zwischen den Planetenrollen (4a, 4b) und der Hülse (3) mindestens zwei gegenüber der Hülse (3) drehbar angeordnete Mutterringe (6a, 6b) mit ringförmig in sich geschlossenen Rillen (7) angeordnet sind, wobei ferner die mindestens zwei Profilbereiche (5a, 5b) in sich geschlossene Ringe (8) aufweisen, und wobei der erste Profilbereich (5a) mit der Gewindespindel (2) kämmt und der zweite Profilbereich (5b) mit dem jeweiligen Mutterring (6a, 6b) kämmt, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Planetenrollen (4a, 4b) aufnehmender Käfig (9) stationär an der Hülse (3) zur Anlage kommt, wobei die Planetenrollen (4a, 4b) zu ihrer drehbaren Lagerung in dafür vorgesehene Taschen (10a, 10b) am Käfig (9) aufgenommen sind, und wobei der Käfig (9) mindestens zwei radiale Stege (11a, 11b) zur axialen und radialen Positionierung der Planetenrollen (4a, 4b) aufweist die axial zwischen zwei Profilbereichen (5a, 5b) der Planetenrollen (4a, 4b) angeordnet sind.
Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (10a, 10b) eine unterschiedliche geometrische Ausbildung und/oder eine unterschiedliche Anordnung am Käfig (9) aufweisen.
Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (9) mindestens eine radiale Ausprägung (12) an einer Umfangsfläche aufweist, die zur stationären Festlegung des Käfigs (9) an der Hülse (3) in einer dafür vorgesehenen radialen Aussparung (13) an der Umfangsfläche der Hülse (3) angeordnet ist.
Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (9) mehrere Schmiermittelreservoirs (14a, 14b) zur Reibungsminimierung zwischen dem Käfig (9) und den Planetenrollen (4a, 4b) aufweist.
Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (9) aus einem Polymerwerkstoff hergestellt ist, umfassend Kohlenstoffasern und/oder Polytetrafluorethylen.
Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (9) spanabhebend aus Polytetrafluorethylen hergestellt ist.
Planetenwälzgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (9) eine axiale Länge aufweist, die einer axialen Länge der Planetenrollen (4a, 4b) entspricht.