行星滚子螺纹传动装置和用于制造行星滚子螺纹传动装置的方法
【专利摘要】一种行星滚子螺纹传动装置，其具有螺纹丝杠(1)、布置在螺纹丝杠(1)上的丝杠螺母(2)、多个在丝杠螺母(2)的周边上分布地布置的行星件(3)，其中，丝杠螺母(2)具有承载体(4)和布置在承载体(4)中的环形件(5、6)，该环形件在其内周边上设有用于啮合到行星件(3)的行星件侧的槽式型面(19)中的螺母侧的槽式型面(10、11)，其中，环形件(5、6)的壁厚(s)小于螺母侧的槽式型面(10、11)的型面高度(h)的4倍，并且至少是其1.5倍。
【专利说明】行星滚子螺纹传动装置和用于制造行星滚子螺纹传动装置的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种行星滚子螺纹传动装置，其将螺纹丝杠与布置在其上的丝杠螺母之间的相对转动转换为螺纹丝杠与丝杠螺母之间的轴向相对移动。
【背景技术】
[0002]由DE 10201011820A1公知了一种行星滚子螺纹传动装置，其具有布置在螺纹丝杠上的丝杠螺母和多个在丝杠螺母的周边上分布地布置的行星件。丝杠螺母具有承载体和布置在承载体中的环形件，这些环形件分别在内周边上设有用于啮合行星件的行星件侧的槽式型面的螺母侧的槽式型面。
[0003]丝杠螺母的多件式结构能够实现经济地提供螺母侧的槽式型面，该槽式型面经常通过多个非倾斜的(steigungslos)槽形成,这些槽轴向依次且相互平行地布置。这些槽本身闭合地，即连续地(endlos)，并且横向于丝杠螺母轴线布置。槽距(即，槽与槽的间距)和槽深度可以根据行星滚子螺纹传动装置的大小不同地实施。
[0004]在公知的行星滚子螺纹传动装置中，环形件由板材以变形法制成，其中，槽用滚轧工具进行滚轧。当环形件以热处理法进行硬化时，可以产生不期望的硬化变形，该硬化变形使环形件到承载体中的装配变得困难。
【发明内容】
[0005]本发明的任务是说明一种可简单装配的行星滚子螺纹传动装置。
[0006]根据本发明，该任务通过根据权利要求1的行星滚子螺纹传动装置来解决。由于环形件的壁厚小于螺母侧的槽式型面的型面高度h的4倍且至少是其1.5倍，所以环形件可以弹性地和/或塑性地变形；尽管在热处理之后发生了硬化变形，但相对于公知的环形件，根据本发明的薄壁的环形件的这个能力仍然能够实现将其置入承载体中。根据硬化变形的不同，由于按入，环形件除了弹性变形外还会额外地遭受塑性变形并变为其圆的形状。硬化变形被接受，对经硬化的环形件的费事的再加工可以取消。
[0007]壁厚相应于外直径与内直径的直径差的一半。内直径通过限定槽的齿的齿尖来限定。螺母侧的型面的型面高度通过齿的齿尖与槽的槽底部之间的径向间距给出。
[0008]承载体可以在其端部上分别设有柱体形的支承座，其中，环形件设置为浮动支承件或者固定支承件。如果环形件由于硬化变形不再是圆的形状，而是例如大致椭圆形地变形，那么设置为固定支承件的环形件在按入到其柱体形的支承座中时被迫变为其圆的形状。薄壁地实施环形件(以根据本发明的壁厚与型面高度比)能够实现该变形。环形件具有比承载体更小的刚性。
[0009]在根据本发明的范围内，具有在80mm至10mm之间的大的外直径或者更大的外直径的环形件在上部区域中可以具有较大的壁厚；在根据本发明的范围内，具有在15_至40_之间的小的外直径的环形件在下部区域中可以具有较小的壁厚。在每种情况下，壁厚根据本发明都以如下方式设置，即，可以在不期望的硬化变形的情况下无缺陷地恢复为圆的形状。所有环形件的共同之处在于，设置有相对于型面高度较小的壁厚，该壁厚在根据本发明的范围内能够实现硬化变形的恢复。
[0010]如果环形件作为浮动支承件布置在承载体中，那么该环形件可以以足够的空隙布置在支承座中。该空隙可以在过渡配合(l〕bergangspassung)的情况下给出。如果在将环形件置入支承座中之后仍然确定有硬化变形，那么该硬化变形通过将行星件啮合到环形件中来补偿。
[0011]行星件在周边上分布地布置。这些行星件在它们的中部区域中设有所谓的进给槽，这些进给槽与螺纹丝杠的螺纹滚动啮合。行星件在其两个端部上分别具有所谓的引导槽，这些引导槽与螺母侧的槽滚动啮合。行星件在丝杠螺母中在圆形轨道上无缺陷地绕丝杠且绕丝杠螺母运转。通过行星件与环形件的滚动啮合，环形件因此成形为其圆的形状。在本发明的意义中，圆的形状能够实现行星件在丝杠螺母上沿圆形轨道绕丝杠螺母轴线的滚动。
[0012]本发明的另一优点可以是:根据本发明的行星滚子螺纹传动装置减轻了重量；这是因为根据本发明的环形件的壁比公知的环形件的壁更薄。尤其是应用在汽车领域中时，该重量减轻是特别有利的。
[0013]另一优点可以是:可以节省材料，这是因为尤其是在大件数的情况下，壁厚的减小伴随着所使用的材料的明显减少。
[0014]设置在环形件上的槽可以以很高的精度和很窄的容差用滚轧法，尤其是用本身公知的环轧法(Ringwalzverfahren)来成形。环形件布置在工具的滚轧缝隙中，并且可以在宽度、厚度和型面方面被高精度地滚轧。尤其是在周边上的恒定的厚度对于环形件在行星滚子螺纹传动装置中的功能性来说是很重要的。在环轧之后制造出环形件的最终轮廓，也就是针对行星件的外直径和滚动节圆直径(Walzkreisdurchmesser)。
[0015]在根据本发明的行星滚子螺纹传动装置中，型面高度h可以在0.4mm至3_之间(包括0.4mm和3mm在内)。在1.5mm的中等的型面高度h的情况下,根据本发明的环形件可以根据外直径范围的不同具有大约2.2mm至接近6_之间的壁厚。
[0016]根据本发明的行星滚子螺纹传动装置具有如下环形件，在具有5mm至25mm之间的丝杠直径的结构组件的情况下，这些环形件的型面高度可以是0.6mm，其中，槽距在该情况下可以是1.03mm。在具有32mm至63mm之间的丝杠直径的结构组件的情况下，型面高度可以是0.8mm,其中，槽距可以是1.35mm。在具有80mm至IlOmm之间的丝杠直径的结构组件的情况下，型面高度可以是1.2mm，其中，槽距可以是2mm。已经获知的是，在提到的结构组件的情况下可以制造出能在所说明的范围内很好地变形的环形件，这些环形件在硬化变形后又可以变为其圆的形状。针对提到的结构组件的壁厚位于大约Imm与小于5mm之间，其中，在最大的结构组件的情况下设置有最大的壁厚。
[0017]螺母侧的槽式型面可以具有多个轴向依次且相互平行地布置的环形闭合的槽，其中，槽由环形件的彼此相邻的齿限定出，并且其中，这些齿径向向外延伸到槽底部，而径向向内延伸到齿尖，并且其中，型面高度通过齿尖与槽底部的径向间距给出。滚动节圆直径位于槽底部直径与齿尖直径之间。
[0018]齿尖和槽底部可以分别具有0.1mm至0.5mm(含)在内的曲率半径，其中，齿尖的曲率半径大于槽底部的曲率半径。槽底部的曲率半径与啮合的齿的齿尖的曲率半径相协调。具有大的外直径的环形件可以具有在齿尖和槽底部上的在所说明范围的上端的曲率半径。曲率半径可以与所设置的槽距相协调。槽式型面可以具有多个轴向依次且相互平行地布置的连续的槽，其槽距可以是0.8_至4_。环形件可以具有如下宽度，该宽度最少是槽式型面的槽距的三倍且最多是该槽距的11倍。
[0019]环形件的内直径可以设置在14mm至150mm之间(包括14mm和150mm在内)。内直径可以通过槽式型面的齿尖来限定。
[0020]从丝杠轴线的方向上来看，承载体可以在其两个轴向端部上分别设有其中一个环形件，其中，承载体分别具有用于每个环形件的容纳部，并且其中，一个环形件作为固定支承件而另一环形件作为浮动支承件布置在承载体的容纳部内。容纳部优选空心柱体形地实施为孔。容纳部可以在其面向端侧的侧上设有用于导入环形件的移入斜边。容纳部的另一端部可以通过凸肩限定出。
[0021]根据本发明的行星滚子螺纹传动装置可以按如下步骤来制造:提供具有柱体形的周侧面的环形坯件，将螺母侧的槽式型面滚轧到环形坯件的内周边上并紧接着以热处理法进行硬化，将环形件置入承载体中。可以取消对环形件的进一步加工。
[0022]槽式型面的滚轧能够实现环形件的制造，这些环形件以有利方式在处于滚动啮合中的滚动配合件的摩擦减小方面得到优化:经滚轧的型面弹性地回弹，从而使齿侧具有轻微的凸度；这意味着在滚动接触中确保了具有较小的摩擦的点接触。
[0023]利用滚轧法进行变形能够实现环形件的经济的制造，环形件的复杂的型面可以高精度地成形，其中，在环形件中实现了有利于将环形件置入行星滚子螺纹传动装置中的纹理分布(Faserverlauf)。
[0024]环形坯件可以由板材借助深冲来提供，或者借助切削加工来提供。由管分割出的管区段也可以用作环形坯件。
[0025]一个设置为固定支承件的环形件可以按入承载体的优选空心柱体形地构造的容纳部中，而另一设置为浮动支承件的环形件可以置入承载体的另一容纳部中。所述一个环形件可以通过按入容纳部中弹性地和/或塑性地变形并变为其圆的形状。承载体比环形件明显实施得刚度更高，从而容纳部在按入期间保持其柱体形的形状。
[0026]所述另一环形件可以通过将布置在丝杠周边上的行星件贴靠在环形件的内周边上而变为其圆的形状。行星件在螺纹丝杠的周边上等距分布地布置，并且限定出在滚动节圆上的支撑点。能弹性变形的环形件可以支撑在圆形轨道的支撑点上并得到其圆的形状，即圆形。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]接下来借助在两个图中描绘的实施例来详细阐述本发明。其中:
[0028]图1示出穿过根据本发明的行星滚子螺纹传动装置的纵截面图；
[0029]图2示出图1的局部放大图。
【具体实施方式】
[0030]图1以纵截面图示出根据本发明的行星滚子螺纹传动装置。丝杠螺母2布置在螺纹丝杠I上。在螺纹丝杠I与丝杠螺母2之间布置有多个在螺纹丝杠I的周边上分布的行星件3。行星件3在螺纹丝杠I的外周边上以及在丝杠螺母2的内周边上滚动。
[0031]丝杠螺母2多件式地实施。两个环形件5、6能轴向相对运动地布置于在此管状地构造的承载体4中。设置为固定支承件的环形件5可以按入构造在承载体4的一个端部上的空心柱体形的容纳部7中，而设置为浮动支承件的另一环形件6可以能轴向移动地置入承载体4的构造在承载体4的另一端部上的容纳部8中，其中，另一环形件6以过渡配合方式布置在另一容纳部8中。环形件6在该实施例中通过碟形弹簧9被轴向地弹簧加载。在其它根据本发明的行星滚子螺纹传动装置中可取消该弹簧装置。
[0032]环形件5、6在它们的内周边上设有螺母侧的槽式型面10、11，其分别具有多个轴向依次且相互平行地布置的、环形地闭合的槽12、13。槽12、13横向于丝杠螺母轴线布置；这些槽是非倾斜的。
[0033]槽12、13由环形件5、6的彼此相邻的齿14、15限定。以下对环形件10的描述也适用于环形件11。
[0034]从图2可以清楚看出，齿14径向向外延伸到槽底部16，并且径向向内延伸到齿尖
17。齿尖17至槽底部16的径向间距被称为槽式型面10的型面高度“h”。
[0035]齿尖17具有0.2mm的曲率半径，而槽底部具有0.1mm的曲率半径。在根据本发明的环形件中，齿尖的曲率半径大于槽底部的曲率半径，从而避免了所谓的齿顶承载件C Kopftrager)，其中，齿在齿顶区域中被不允许地负载。
[0036]在实施例中，彼此相邻的槽12的间距是2mm，其中，齿尖17到齿尖17的间距被测量。该间距也可以被称为槽距“t”。
[0037]环形件5具有宽度“b”，该宽度例如是槽距的十倍。环形件6具有宽度“b”，该宽度例如是槽距“t”的三倍。
[0038]环形件5、6的内直径通过内直径“d/’来确定。环形件5、6的外直径用“da”表示。“da”与“d/’的差的一半表示环形件5、6的壁厚“S”。在实施例中，壁厚“s”例如是2mm，内直径“d/’例如是55mm，型面高度“h”是0.8mm,而槽距“t”是1.35mm。出于更好地显示的原因，这些值在图中没有按比例转换。
[0039]环形件5、6由设有柱体形的周侧面的环形坯件制成。螺母侧的槽式型面10以本身公知的环轧法滚轧到环形坯件上。由于滚轧导致材料在齿尖17上汇合，从而产生了所谓的闭合褶皱(Schlie iifalte)，该闭合褶皱作为在齿尖17上环绕的轻微的凹痕示出。紧接着，环形件5、6以热处理法进行硬化。由于硬化，环形件5、6遭受硬化变形，并且由其圆的形状变形为椭圆的形状。当环形件5、6置入行星滚子螺纹传动装置中时，根据本发明设计的环形件5、6又具有其圆的形状。
[0040]环形件5由于被按入空心柱体形的容纳部7中发生变形并变为其圆的形状。承载体4相对于环形件5、6明显刚度更高，并且不会由于按入而发生变形。在按入期间，环形件5不仅可以弹性地而且也可以塑性地变形。但是，在每种情况下都可以确保槽式型面10与行星件3无缺陷地共同工作。
[0041]另一环形件6以径向空隙布置在空心柱体形的容纳部8中。在周边上均匀分布地布置的行星件3 —侧径向支撑在螺纹丝杠I上，而另一侧径向支撑在环形件5、6上。环形件5、6的齿17啮合到行星件3的行星件侧的槽式型面19的引导槽18中。螺纹丝杠I的螺纹啮合到行星件侧的槽式型面19的进给槽20中。因为螺纹丝杠I和行星件3都高精度地制成，所以行星件3在无缺陷的圆形轨道上绕螺纹丝杠3滚动。环形件6与螺纹丝杠I之间的环形空间以如下方式来确定，即，使行星件3具有仅很小的径向空隙。因此，行星件3强迫由于硬化变形而变为非圆形状的环形件6变为其圆的形状。
[0042]附图标记列表
[0043]I螺纹丝杠
[0044]2丝杠螺母
[0045]3行星件
[0046]4承载体
[0047]5环形件
[0048]6环形件
[0049]7容纳部
[0050]8容纳部
[0051]9碟形弹簧
[0052]10槽式型面
[0053]11槽式型面
[0054]12槽
[0055]13槽
[0056]14齿
[0057]15齿
[0058]16槽底部
[0059]17齿尖
[0060]18 引导槽
[0061]19 行星件侧的槽式型面
[0062]20 进给槽
[0063]b宽度
[0064]s壁厚
[0065]t槽距
[0066]da 外直径
[0067]Cli内直径
[0068]h型面高度
【权利要求】
1.一种行星滚子螺纹传动装置，所述行星滚子螺纹传动装置具有螺纹丝杠(I)、布置在所述螺纹丝杠(I)上的丝杠螺母(2)、多个在所述丝杠螺母(2)的周边上分布地布置的行星件(3)，其中，丝杠螺母(2)具有承载体(4)和布置在承载体(4)中的环形件(5、6)，所述环形件在其内周边上设有用于啮合到行星件(3)的行星件侧的槽式型面(19)中的螺母侧的槽式型面(10、11)，其特征在于，所述环形件(5、6)的壁厚(s)小于所述螺母侧的槽式型面(10、11)的型面高度(h)的4倍，并且至少是其1.5倍。
2.根据权利要求1所述的行星滚子螺纹传动装置，其中，所述型面高度(h)在0.4_至3mm之间，包括0.4mm和3_在内。
3.根据权利要求1所述的行星滚子螺纹传动装置，其中，所述螺母侧的槽式型面(10、11)具有多个轴向依次且相互平行地布置的槽(12、13)，其中，槽(12、13)由环形件(5、6)的彼此相邻的齿(14、15)限定出，并且其中，所述齿(14、15)径向向外延伸到槽底部(16)，而径向向内延伸到齿尖(17)，并且其中，所述型面高度(h)通过齿尖(17)与槽底部(16)的径向间距给出。
4.根据权利要求3所述的行星滚子螺纹传动装置，其中，齿尖(17)和槽底部(16)分别具有0.1mm至0.5mm (含)的曲率半径。
5.根据权利要求1所述的行星滚子螺纹传动装置，其中，槽式型面(10、11)具有多个轴向依次且相互平行地布置的环形闭合的槽(12、13)，其中，槽距(t)设置为从0.8mm至4mm，包括4mm在内。
6.根据权利要求5所述的行星滚子螺纹传动装置，其中，环形件(5、6)具有如下宽度(b)，所述宽度最少是所述槽距(t)的三倍且最多是所述槽距(t)的11倍。
7.根据权利要求1所述的行星滚子螺纹传动装置，其中，环形件(5、6)的内直径(di)设置在14mm至150_之间，包括14mm和150_在内。
8.根据权利要求1所述的行星滚子螺纹传动装置，其中，从丝杠轴线的方向上来看，承载体(4)在其两个轴向端部上分别具有容纳部(7、8)，一个环形件(5)作为固定支承件而另一环形件(6)作为浮动支承件布置在承载体(4)的容纳部(7、8)内。
9.一种用于制造根据权利要求1所述的行星滚子螺纹传动装置的方法，所述方法具有如下步骤:提供具有柱体形的周侧面的环形坯件，将螺母侧的槽式型面(10、11)滚轧到环形坯件的内周边上并接着以热处理法进行硬化，将环形件(5、6)置入承载体(4)中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，环形坯件由板材借助深冲来提供，或者借助切削加工，或者借助将管分割为管区段来提供。
11.根据权利要求9所述的方法，所述方法与根据权利要求8所述的行星滚子螺纹传动装置相联系，其中，所述一个环形件(5)被按入承载体(4)的一个容纳部(7)中，并且其中，所述另一环形件￠)能轴向移动地置入承载体(4)的另一容纳部(8)中。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述一个环形件(5)通过按入所述容纳部(7)中发生变形并变为其圆的形状，并且其中，所述另一环形件(6)通过将布置在丝杠周边上的行星件(3)贴靠在环形件￠)的内周边上而发生变形并变为其圆的形状。
13.一种行星滚子螺纹传动装置，所述行星滚子螺纹传动装置具有螺纹丝杠(I)、布置在所述螺纹丝杠(I)上的丝杠螺母(2)、多个在所述丝杠螺母(2)的周边上分布地布置的行星件(3)，其中，丝杠螺母(2)具有承载体(4)和布置在所述承载体(4)中的环形件(5、6)，所述环形件在其内周边上设有用于啮合到行星件(3)的行星件侧的槽式型面(19)中的螺母侧的槽式型面(10、11)，其中，所述螺母侧的槽式型面(10、11)具有多个轴向依次布置的槽(12、13)，所述槽分别由彼此相邻的齿(14、15)限定出，其特征在于，所述齿(14、15)凸地实施。
14.根据权利要求13所述的行星滚子螺纹传动装置，其中，环形件(5、6)的槽式型面(10、11)以滚轧法滚轧成。
【文档编号】F16H25/22GK104145138SQ201380011459
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年1月24日 优先权日:2012年2月28日
【发明者】贝恩德·艾兴许勒, 马蒂亚斯·多尔, 托马斯·莫茨 申请人:舍弗勒技术有限两合公司