DE102019126875A1 - Planetenwälzgewindetrieb - Google Patents
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Abstract
Planetenwälzgewindetrieb für einen Aktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges, mit einem die Planetenrollen (3) aufnehmenden Planetenrollenträger (7), der drehfest mit einer um die Gewindespindel (1) herum drehbar angetriebenen Antriebshülse (11) verbunden ist, die an einem Maschinenteil (12) mittels eines koaxial zu der Antriebshülse (11) angeordnetem Axial-Schrägrollenlager (13) drehbar gelagert ist, dessen Rollen (14) in Wälzkontakt sind mit Schräglager-Laufbahnen (15, 19), die geneigt sind zu einer quer zur Rotationsachse der Antriebshülse (11) angeordneten Ebene (E).
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Planetenwälzgewindetrieb, der eine rotatorische in eine translatorische Bewegung umwandelt. Die Erfindung betrifft auch einen Aktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges, mit einem derartigen Planetenwälzgewindetrieb.
- Aus
DE 10 2015 206 735 B3 ist ein Planetenwälzgewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden. Dieser Planetenwälzgewindetrieb ist mit einer auf einer Gewindespindel angeordneten Mutter versehen, und mit zwischen der Gewindespindel und der Mutter angeordneten Planetenrollen, die mit ihrem planetenseitigen Rillenprofil einerseits mit einem mutterseitigen Rillenprofil und andererseits mit einem Gewindeprofil der Gewindespindel kämmen. Dieser Planetenwälzgewindetrieb weist ferner einen Planetenrollenträger auf, in dessen über den Umfang verteilt angeordneten Taschen die Planetenrollen um ihre Planetenrollenachse drehbar gelagert sind. Der Planetenrollengträger ist drehfest mit einer um eine Spindelachse der Gewindespindel drehbar angetriebenen Antriebshülse verbunden. Die Antriebshülse ist an einem Maschinenteil mittels eines als Hauptlager bezeichneten Lagers drehbar gelagert. - Je nach Anwendungsfall werden erhebliche axiale Stellkräfte über das Hauptlager übertragen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Planetenwälzgewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der axiale Stellkräfte zuverlässig über das Hauptlager überträgt.
- Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch den Planetenwälzgewindetrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Dieser Planetenwälzgewindetrieb ist mit einer auf einer Gewindespindel angeordneten Mutter versehen, und mit zwischen der Gewindespindel und der Mutter angeordneten Planetenrollen, die mit ihrem planetenseitigen Rillenprofil einerseits mit einem mutterseitigen Rillenprofil und andererseits mit einem Gewindeprofil der Gewindespindel kämmen. Dieser Planetenwälzgewindetrieb weist ferner einen Planetenrollenträger auf, in dessen über den Umfang verteilt angeordneten Taschen die Planetenrollen um ihre Planetenrollenachse drehbar gelagert sind.
- Der Planetenrollengträger ist drehfest mit einer um eine Spindelachse der Gewindespindel drehbar angetriebenen Antriebshülse verbunden. Dieser Planetenwälzgewindetrieb ist ein sogenannter steigungstreuer Planetenwälzgewindetrieb: unabhängig von einem möglichen Schlupf der Planetenrollen im Eingriff mit den beteiligten Antriebsteilen entspricht eine volle Umdrehung des Planetenrollenträgers um die Gewindespindel einer Relativverschiebung zwischen der Antriebshülse und der Gewindespindel um den Betrag der Steigung des Gewindeprofils des Gewindespindel.
- Die Antriebshülse ist an einem Maschinenteil mittels eines koaxial zu der Antriebshülse angeordneten Axial-Schrägrollenlager drehbar gelagert, dessen Rollen in Wälzkontakt sind mit Schräglager-Laufbahnen, die geneigt sind zu einer quer zur Rotationsachse der Antriebshülse angeordneten Querebene. Das Maschinenteil kann gestellfest angeordnet und beispielsweise als Gehäuse ausgebildet sein, in dem der Planetenwälzgewindetrieb untergebracht ist.
- Das Axial-Schrägrollenlager überträgt zum größeren Teil axiale Kräfte, die übertragen werden zwischen der Gewindespindel und dem Maschinenteil. Diese axialen Kräfte werden übertragen über die Planetenrollen, die Mutter, sowie die Antriebshülse. Die Rollen des Axial-Schrägrollenlagers sind vorzugsweise zylindrisch, können jedoch alternativ auch kegelförmig ausgebildet sein. Die Neigung der Schräglager-Laufbahnen zu der Querebene ist abhängig von der Größe der zu erwartenden radialen Kräfte. Ein bevorzugter Antrieb für erfindungsgemäße Planetenwälzgewindetriebe kann ein Riementrieb sein. In diesem Fall umschlingt beispielsweise ein Zahnriemen die Antriebshülse und treibt diese an. Die im Zugtrum des Zahnriemens sich einstellenden Zugkräfte werden als Radialkraft auf die Antriebshülse übertragen, und von dort über das Axial-Schrägrollenlager in das Maschinenteil. Je größer die Neigung der Schräglager-Laufbahnen zu der Querebene ist, desto größere Radialkräfte können übertragen werden. Im Fall des Zahnriementriebs macht die Radialkraft lediglich einen Bruchteil der Axialkraft aus, beispielsweise etwa ein Prozent. In diesem Fall ist eine geringfügige Neigung der Schräglagerlaufbahn möglich.
- Vorzugsweise ist die Mutter mittels eines Axialrollenlagers an Antriebshülse axial gelagert. Das Axialrollenlager überträgt keine radialen Lagerkräfte. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die von außen angreifenden Radialkräfte nicht auf die Mutter und die Planeten übertragen werden, sondern einwandfrei mittels des Axial-Schrägrollenlager in das Maschinenteil geleitet werden.
- Das Axial-Schrägrollenlager kann zwei Lagerringe mit aneinander zugewandten Stirnseiten ausgebildeten Schräglager-Laufbahnen aufweisen. Diese Lagerringe können im Längsschnitt gesehen - also entlang der Rotationsachse - etwa dreiecksförmig ausgebildet sein, mit senkrecht zueinander angeordneten Lagerflächen und der Schräglager-Laufbahn, die an die voneinander abgewandten Enden dieser Lagerflächen anschließt.
- Vorzugsweise weist die Antriebshülse eine Hülse und eine in der Hülse drehfest angeordnete Schräglagerscheibe mit der geneigt angeordneten Schräglager-Laufbahn auf. Sowohl die Hülse als auch die Schräglagerschiebe lassen sich auf wirtschaftlich günstige Weise herstellen. Beispielsweise können die Schräglagerschiebe durch Stanzen oder Fließpressen hergestellt und die Hülse als Ziehteil ausgeführt sein. Die Schräglagerscheibe kann in die Hülse eingepresst sein. Die Schräglager-Laufbahn kann an die Schräglagerschiebe angeformt sein.
- Es mag zweckmäßig sein, die Schräglagerscheibe in axialer Richtung spielbehaftet und drehfest in der Hülse anzuordnen. In diesem Fall kann von außen über ein Lagerspiel zwischen dem Maschinenteil und der Schräglagerscheibe das Lagerspiel zwischen der Schräglagerscheibe und dem Axialrollenlager eingestellt werden.
- Die Schräglagerscheibe kann an ihrer von der Schräglager- Laufbahn abgewandten Stirnseite eine Axiallager-Laufbahn aufweisen, beispielsweise für das Axialrollenlager. Diese Axiallager-Laufbahn kann ebenso wie die Schräglager-Laufbahn an die Schräglagerscheibe angeformt werden.
- Der Planetenrollenträger kann an einer radial innerhalb der Schräglager-Laufbahn angeordneten Aufnahme der Schräglagerscheibe fest mit der Schräglagerscheibe verbunden sein. Die Aufnahme kann als zentrale Öffnung in der Schräglagerscheibe ausgebildet sein, beispielsweise zylindrisch wie eine Bohrung. Der Planetenrollenträger kann mit einem zylindrischen Stutzen versehen sein, der in diese Bohrung eingepresst wird, so dass die Antriebskraft einwandfrei von der Antriebshülse in den Planetenrollenträger übertragen werden kann. Alternativ kann die Öffnung der Schräglagerscheibe polygonförmig ausgeführt und der Planetenrollenträger mit einem polygonförmigen Stutzen versehen sein, der in diese polygonförmige Öffnung eingesetzt wird, so dass die Antriebskraft einwandfrei von der Antriebshülse in den Planetenrollenträger übertragen werden kann. Diese Alternative kann zweckmäßig sein, wenn ein Axialspiel der Schräglagerscheibe in der Hülse gewünscht sein sollte.
- Vorzugsweise ist der Planetenwälzgewindetrieb mit zwei jeweils an einer der Stirnseiten der Antriebshülse angeordneten Axial-Schrägrollenlagern versehen. Insbesondere für Anwendungen, in denen in beiden axialen Richtungen gleich große axiale Belastungen zu erwarten sind, können baugleiche Axial-Schrägrollenlager zum Einsatz kommen, so dass eine wirtschaftlich günstige Herstellung möglich wird.
- Der erfindungsgemäße Planetenwälzgewindetrieb eignet sich besonders für einen Aktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges. Dieser Aktuator ist mit einer Schubstange versehen, deren voneinander abgewandte Enden zum Anlenken von Hinterrädern des Kraftfahrzeuges ausgebildet sind. Die Gewindespindel kann in diesem Fall Teil der Schubstange sein, zwischen deren Enden die Gewindespindel ausgebildet ist. Die Schubstange kann zwei Schubstangenteile aufweisen, zwischen denen die Gewindespindel angeordnet und fest mit beiden Schubstangenteilen verbunden ist. Die voneinander abgewandten freien Enden der Schubstange sind aus dem Gehäuse des Aktuators herausgeführt und mit Lenkerköpfen versehen, die an den Radträgern der Hinterräder angreifen.
- Vorzugsweise ist dieser Aktuator mit einem Elektromotor und mit einem Riementrieb versehen, dessen Zahnriemen ein Motorritzel des Elektromotors sowie die Antriebshülse umschlingt. In dem Aktuatorgehäuse können der Riementrieb mit dem Motorritzel sowie der Planetenwälzgewindetrieb angeordnet sein.
- Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in drei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Planetenwälzgewindetrieb im Längsschnitt, -
2 einen Aktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges und -
3 einen Ausschnitt der2 . - Der in
1 abgebildete Planetenwälzgewindetrieb ist mit einer auf einer Gewindespindel1 angeordneten Mutter2 versehen. Zwischen der Gewindespindel1 und der Mutter2 sind Planetenrollen3 über den Umfang der Gewindespindel1 verteilt angeordnet. Die Planetenrollen3 kämmen mit ihrem planetenseitigen Rillenprofil4 einerseits mit einem mutterseitigen Rillenprofil5 und andererseits mit einem schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Gewindeprofil6 der Gewindespindel1 . - Dieser Planetenwälzgewindetrieb weist ferner einen Planetenrollenträger
7 auf, in dessen über den Umfang verteilt angeordneten Taschen8 die Planetenrollen3 um ihre Planetenrollenachse drehbar gelagert sind. Deutlich zeigt die Figur an den axialen Enden der Planetenrollen3 ausgebildete Lagerzapfen9 , die in Lagertaschen10 des Planetenrollenträgers7 eingreifen. - Der Planetenrollengträger
7 ist drehfest mit einer um eine Spindelachse der Gewindespindel1 drehbar angetriebenen Antriebshülse11 verbunden. Die Antriebshülse11 ist an einem hier lediglich angedeuteten Maschinenteil12 mittels eines koaxial zu der Antriebshülse11 angeordneten Axial-Schrägrollenlagers13 drehbar gelagert, dessen zylindrische Rollen14 in Wälzkontakt sind mit Schräglager-Laufbahnen15 ,19 , die geneigt sind zu einer quer zur Rotationsachse der Antriebshülse angeordneten Querebene E. - Das Maschinenteil
12 ist gestellfest angeordnet und im Ausführungsbeispiel als Gehäuse ausgebildet, wie es in2 deutlich abgebildet ist. - Die Mutter
2 ist mittels eines Axialrollenlagers17 an der Antriebshülse11 axial gelagert. Das Axialrollenlager17 überträgt lediglich axiale Lagerkräfte und ermöglicht ein radiales Spiel zwischen der Gewindespindel1 , den Planetenrollen3 und der Mutter2 auf der einen Seite und der Antriebshülse11 auf der anderen Seite. Das Axialrollenlager17 weist zwei Scheiben20 ,21 auf, die an ihren einander zugewandten Stirnseiten jeweils mit einer Axiallager-Laufbahn22 ,23 des Axialrollenlager17 versehen sind. Die eine Scheibe20 ist an der Antriebshülse11 abgestützt und die andere Scheibe21 ist an der Mutter2 abgestützt. - Die Antriebshülse
11 weist eine Hülse24 auf, in deren stirnseitige Enden jeweils eine Schräglagerscheibe25 drehfest eingesetzt ist. An ihren voneinander abgewandten Stirnseiten sind die beiden Schräglagerscheiben25 mit den Schräglager-Laufbahnen15 des Axial-Schrägrollenlagers13 versehen. Die Axiallager-Laufbahnen22 der Axialrollenlager17 können alternativ an den einander zugewandten Stirnseiten der Schräglagerscheiben25 , ausgebildet sein; in diesem Fall können die Scheiben wegfallen. - Die Hülse
24 ist an ihrem Außenumfang in einem mittleren Abschnitt als Zahnriemenrad16 ausgebildet, das von einem Zahnriemen eines Riementriebes umschlungen ist. - Der Planetenrollenträger
7 ist an beiden axialen Enden in radial innerhalb der Schräglager-Laufbahn15 angeordneten zentralen Aufnahmen26 der beiden Schräglagerscheiben25 aufgenommen und fest mit den Schräglagerscheiben25 verbunden. Die Aufnahme26 kann als zentrale Öffnung in der Schräglagerscheibe25 ausgebildet sein, beispielsweise zylindrisch wie eine Bohrung. - Der Planetenrollenträger
7 ist an seinen axialen Enden jeweils mit einem Stutzen18 versehen, der in diese Aufnahme26 fest eingesetzt wird, so dass die Antriebskraft einwandfrei von der Antriebshülse11 in den Planetenrollenträger7 übertragen werden kann. Es kann zum Zweck der Einstellung eines Lagerspiels zweckmäßig sein, wenn einerseits zwischen der Hülse24 und den beiden Schräglagerscheiben25 eine drehfeste Verbindung besteht, andererseits ein Axialspiel der zumindest einen Schräglagerscheibe25 in der Hülse24 möglich ist. - In dem Ausführungsbeispiel gemäß
1 ist der Planetenwälzgewindetrieb mit zwei jeweils an einer der Stirnseiten der Antriebshülse11 angeordneten Axial-Schrägrollenlagern13 versehen. Dieser Planetenwälzgewindetrieb ist zweckmäßig, wenn in beiden axialen Richtungen gleich große axiale Belastungen zu erwarten sind, und ermöglicht den Einsatz baugleicher Axial-Schrägrollenlager, so dass eine wirtschaftlich günstige Herstellung möglich wird. -
2 zeigt einen Aktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges mit dem oben beschriebenen Planetenwälzgewindetrieb, der in dem als Gehäuse27 ausgeführten Maschinenteil des Aktuators angeordnet ist. Dieser Aktuator ist mit einer Schubstange28 versehen, deren voneinander abgewandte Enden zum Anlenken von Hinterrädern des Kraftfahrzeuges ausgebildet und aus dem Gehäuse27 herausgeführt sind. Im Ausführungsbeispiel sind die Enden der Schubstange28 mit gabelförmigen Lenkerköpfen29 versehen. Die aus dem Gehäuse27 hervorstehenden Enden der Schubstange28 sind von Faltenbalg-Manschetten ummantelt und in der Abbildung verdeckt. Die in dem Gehäuse27 angeordnete Gewindespindel1 des Planetenwälzgewindetriebes bildet einen mittleren Abschnitt der Schubstange28 . Die Schubstange28 kann zwei axial hintereinander angeordnete Schubstangenteile aufweisen, zwischen denen die Gewindespindel1 angeordnet und fest mit beiden Schubstangenteilen verbunden ist. Alternativ können die Schubstangenteile und die Gewindespindel einstückig miteinander verbunden sein. - Der Aktuator weist einen Elektromotor
30 und einen Riementrieb31 auf, der in3 ausschnittsweise abgebildet ist. Ein Zahnriemen32 umschlingt ein Motorritzel33 des Elektromotors30 sowie die hier nicht abgebildete Antriebshülse11 . In dem Gehäuse27 sind der Riementrieb, das Motorritzel33 sowie der Planetenwälzgewindetrieb untergebracht. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gewindespindel
- 2
- Mutter
- 3
- Planetenrolle
- 4
- Planetenseitiges Rillenprofil
- 5
- Mutterseitiges Rillenprofil
- 6
- Gewindeprofil
- 7
- Planetenrollenträger
- 8
- Tasche
- 9
- Lagerzapfen
- 10
- Lagertasche
- 11
- Antriebshülse
- 12
- Maschinenteil
- 13
- Axial-Schrägrollenlager
- 14
- Rolle
- 15
- Schräglager-Laufbahn
- 16
- Zahnriemenrad
- 17
- Axialrollenlager
- 18
- Stutzen
- 19
- Schräglager-Laufbahn
- 20
- Scheibe
- 21
- Scheibe
- 22
- Axiallager-Laufbahn
- 23
- Axiallager-Laufbahn
- 24
- Hülse
- 25
- Schräglagerscheibe
- 26
- Zentrale Aufnahme
- 27
- Gehäuse
- 28
- Schubstange
- 29
- Lenkerkopf
- 30
- Elektromotor
- 31
- Riementrieb
- 32
- Zahnriemen
- 33
- Motorritzel
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015206735 B3 [0002]
Claims (10)
- Planetenwälzgewindetrieb, mit einer auf einer Gewindespindel (1) angeordneten Mutter (2), und mit zwischen der Gewindespindel (1) und der Mutter (2) angeordneten Planetenrollen (3), die mit ihrem planetenseitigen Rillenprofil (4) einerseits mit einem mutterseitigen Rillenprofil (5) und andererseits mit einem Gewindeprofil (6) der Gewindespindel (1) kämmen, und mit einem Planetenrollenträger (7), in dessen über den Umfang verteilt angeordneten Taschen (8) die Planetenrollen (3) um ihre Planetenrollenachse drehbar gelagert sind, und mit einer um eine Spindelachse der Gewindespindel (1) drehbar angetriebenen Antriebshülse (11), die mit dem Planetenrollenträger (7) drehfest verbunden und an einem Maschinenteil (12) mittels eines Lagers drehbar gelagert ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Lager durch ein koaxial zu der Antriebshülse (11) angeordnetes Axial-Schrägrollenlager (13) gebildet ist, dessen Rollen (14) in Wälzkontakt sind mit Schräglager-Laufbahnen (15, 19), die geneigt sind zu einer quer zur Rotationsachse der Antriebshülse (11) angeordneten Ebene (E).
- Planetenwälzgewindetrieb nach
Anspruch 1 , dessen Antriebshülse (11) eine Hülse (24) und eine in der Hülse (24) drehfest angeordnete Schräglagerscheibe (25) mit der geneigt angeordneten Schräglager-Laufbahn (15) aufweist. - Planetenwälzgewindetrieb nach
Anspruch 2 , dessen Schräglagerscheibe (25) in axialer Richtung spielbehaftet in der Hülse (24) angeordnet ist. - Planetenwälzgewindetrieb nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dessen Mutter (2) mittels eines Axialrollenlagers (17) an der Antriebshülse (11) axial gelagert ist. - Planetenwälzgewindetrieb nach den
Ansprüchen 2 und4 , dessen Mutter (2) mittels des Axialrollenlagers (17) an der Schräglagerscheibe (25) axial gelagert ist, an deren von der Schräglager- Laufbahn (15, 19) abgewandten Stirnseite eine Axiallager-Laufbahn (23) des Axialrollenlagers (17) vorgesehen ist. - Planetenwälzgewindetrieb nach einem der
Ansprüche 2 bis5 , dessen Planetenrollenträger (7) an einer radial innerhalb der Schräglager-Laufbahn (15) angeordneten Aufnahme (26) der Schräglagerscheibe (25) fest mit der Schräglagerscheibe (25) verbunden ist. - Planetenwälzgewindetrieb nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , mit zwei jeweils an einer der Stirnseiten der Antriebshülse (11) angeordneten Axial-Schrägrollenlagern (13). - Aktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges, mit einem Planetenwälzgewindetrieb nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , und mit einer Schubstange (28), deren voneinander abgewandte Enden zum Anlenken von Hinterrädern des Kraftfahrzeuges ausgebildet sind, wobei die Gewindespindel (1) Teil der Schubstange (28) ist. - Aktuator nach
Anspruch 8 , mit einem Elektromotor (30), und mit einem Riementrieb (31), dessen Zahnriemen (32) ein Motorritzel (33) des Elektromotors (30) sowie die Antriebshülse (11) umschlingt. - Aktuator nach
Anspruch 9 , mit einem das Maschinenteil (12) bildenden Gehäuse (27), in dem der Riementrieb (31) mit dem Motorritzel (33) sowie der Planetenwälzgewindetrieb angeordnet sind.
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