Die Erfindung betrifft ein für die Verwendung in einem elektromechanischen Aktuator geeignetes, mehrere rillenförmig profilierte Planeten aufweisendes Planetenwälzgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung einen Lenkungsaktuator mit einem Planetenwälzgetriebe. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Planetenwälzgetriebes.

Ein gattungsgemäßes Planetenwälzgetriebe ist beispielsweise aus der DE 102021 104 646 A1 bekannt. Das bekannte Planetenwälzgetriebe, das heißt Rotativ-Linear- Getriebe, ist Teil eines Lenkungsaktuators für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs. Eine rotierende, antriebsseitige Getriebekomponente des bekannten Planetenwälzgetriebes stützt sich einerseits an einer ersten Gehäusekomponente und andererseits an einer zweiten Gehäusekomponente des Lenkungsaktuators ab. Zur Lagerung der genannten Getriebekomponente ist im Fall der DE 10 2021 104646 A1 ein Paar an Schrägwälzlagern vorgesehen. Eine als Abtriebselement des bekannten Lenkungsaktuators fungierende Gewindespindel ist verdrehgesichert geführt und mit einer Schubstange verbunden.

Ein weiteres Planetenwälzgetriebe, welches die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist, ist in der DE 10 2021 104649 A1 offenbart. Auch in diesem Fall handelt es sich bei dem Planetenwälzgetriebe um eine Komponente eines Lenkungsaktuators, welcher für Verwendung in einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Der Lenkungsaktuator nach der DE 10 2021 104649 A1 weist zwei einen Hohlraum bildende Gehäusekomponenten auf, die durch einen Pressverband miteinander verbunden sind. Sowohl im Fall der DE 10 2021 104 646 A1 als auch im Fall der DE 10 2021 104 649 A1 liegt ein Planetenwälzgetriebe vor, welches als steigungstreuer Planetenwälzge- windetrieb ausgebildet ist. Der Vorteil eines solchen kurz auch als SPWG bezeichneten Gewindetriebs im Vergleich zu Planetenwälzgetrieben mit angetriebener Spindelmutter liegt, wie der Begriff „steigungstreu“ ausdrückt, darin, dass eine exakt definierte Relation zwischen der Winkelstellung des antreibenden Elements und dem Vorschub des angetriebenen Elementes, das heißt der Gewindespindel, gegeben ist. Ein im Vergleich zu Planetenwälzgewindetrieben mit angetriebener Spindelmutter weniger extremes Übersetzungsverhältnis wird in Kauf genommen. Die Begriffe Planetenwälzgetriebe und Planetenwälzgewindetrieb werden gleichbedeutend verwendet.

Ein in der DE 10 2020 131 828 A1 offenbarter Aktuator für eine Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs weist ebenfalls einen Planetenwälzgewindetrieb als Getriebe auf, das eine Rotation in eine lineare Bewegung umsetzt. Der Gewindetrieb nach der DE 10 2020 131 828 A1 ist mittels eines Wälzlagers in einem Gehäuse gelagert. Rollen dieses Wälzlagers rollen auf einer federelastisch verformbaren Anlaufscheibe ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Planetenwälzgetriebe, welche für die Verwendung in Lenkungsaktuatoren, insbesondere für eine Hinterachslenkung, geeignet sind, gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterzuentwickeln, wobei ein besonders günstiges tribologisches Verhalten bei gegebenem Bauraum angestrebt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Planetenwälzgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Planetenwälzgetriebe ist in einem Verfahren nach Anspruch 9 herstellbar und insbesondere zur Verwendung in einem Lenkungsaktuator nach Anspruch 10 geeignet. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtungen, das heißt das Planetenwälzgetriebe sowie den Lenkungsaktuator, und umgekehrt. Das Planetenwälzgetriebe umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption eine Antriebsbaugruppe, in welcher mehrere langgestreckte, im Wesentlichen parallel zur Mittelachse des Getriebes ausgerichtete Planeten geführt sind. Die Antriebsbaugruppe ist definitionsgemäß ganz oder teilweise durch einen die Planeten führenden Käfig gebildet. Jeder Planet weist Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers auf, in welchen rillenförmige, das heißt steigungslose Profilierungen ausgebildet sind. Als verschiebbares Abtriebselement des Planetenwälzgetriebes fungiert eine Gewindespindel, in deren Gewinde Mittelstücke, das heißt mittlere rillenförmig profilierte Abschnitte, der Planeten eingreifen, wogegen ebenfalls rillenförmig profilierte, im Vergleich zu den Mittelstücken einen geringeren Durchmesser aufweisende Seitenstücke der Planeten mit Profilierungen einer Mutter, das heißt Spindelmutter, kämmen, die drehbar in der Antriebsbaugruppe gelagert ist.

Die Antriebsbaugruppe des anmeldungsgemäßen Planetenwälzgetriebes weist zwei die Planeten lagernde, im Wesentlichen oder vollständig spiegelbildlich zueinander ausgebildete, gegeneinander verdrehte Planetenträger auf, sodass jeder Planet gegenüber einer zur Mittelachse der Gewindespindel parallelen Geraden, auf welcher der Mittelpunkt des betreffenden Planeten liegt, um einen definierten Winkel schräggestellt ist. Die Planetenträger sind dem genannten Käfig, welcher ein antriebsseitiges Element des Planetenwälzgetriebes darstellt, zuzurechnen. Der Winkel, um welchen die beiden Planetenträger gegeneinander verdreht sind, stimmt im Allgemeinen nicht mit dem Schrägstellungswinkel der Planeten überein.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass Planeten eines Planetenwälzgetriebes prinzipiell mit Spiel in zwei Planetenträgern geführt werden können, wobei die beiden Planetenträger im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sein können. Das gegebene Spiel führt zusammen mit einer eventuellen Nachgiebigkeit der Planetenträger zu einem Schränken der Planeten, was sich, abhängig von den Betriebsbedingungen, nachteilig auf den Verschleiß auswirken kann. Zudem kann das Schränken der Planeten dazu führen, dass die verschiedenen Planeten des Getriebes in unterschiedlichem Maße mechanisch belastet werden. Gemäß herkömmlichen, nicht beanspruchten Ansätzen könnte versucht werden, den beschrieben Nachteilen durch eine präzisere Führung der Planeten, durch die allenfalls geringste Abweichungen der Planeten von ihrer zur Gewindespindel parallelen Ausrichtung zuzulassen werden, entgegenzuwirken.

Die anmeldungsgemäße Lösung wendet sich von solchen Ansätzen bewusst ab und sieht stattdessen eine definierte nichtparallele Anordnung der Planeten, bezogen auf die Mittelachse der Gewindespindel und damit des gesamten Planetenwälzgetriebes, vor. Überraschenderweise trägt gerade die Abweichung der Ausrichtung der im Wesentlichen bolzenförmigen Planeten von einer zur Mittelachse des gesamten Getriebes parallelen Anordnung zu einem gleichmäßigeren Tragbild und damit zu einem signifikant reduzierten Verschleiß bei.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung weisen die beiden Planetenträger zur Gleitlagerung von nicht profilierten Endzapfen der Planeten vorgesehene Aufnahmen auf, welche gegenüber einer an den jeweiligen Planetenträger angelegten, zur Mittelachse normalen Ebene im gleichen Maße wie die Planeten schräggestellt sind. Durch die exakte Anpassung der Aufnahmen an die Schrägstellung der Mittelachsen der Planeten werden Kantenbelastungen an den Planetenträgem oder sonstige Belastungsspitzen, die zu einem Materialabtrag an den Planetenträgem führen könnten, weitestmöglich vermieden. Dies ist besonders in Ausführungsformen relevant, in den die Planetenträger aus Kunststoff gefertigt sind.

Eine mögliche Weiterbildung sieht vor, dass die Aufnahmen, in welchen die Planeten beidseitig geführt werden, durch in die Planetenträger integrierte, in deren Radialrichtung beschränkt verschiebbare Gleitbuchsen gebildet sind. Im Gegensatz zur Lagerung der Gleitbuchsen, welche einen Freiheitsgrad in radialer Richtung beinhaltet, können die innerhalb der Gleitbuchsen gebildeten Aufnahmen für die Endstücke der Planeten kreisrund sein, so dass der genannte Freiheitsgrad an dieser Stelle wegfällt, was unter schmierungstechnischen Aspekten von Vorteil ist. Unabhängig von der genauen Gestaltung der Aufnahmen für die Planeten sind die Planeten insbesondere um einen Winkel von mindestens 0,1 ° und maximal 3,0°, beispielsweise um einen Winkel von mindestens 0,5° und maximal 1 ,0°, schräggestellt, das heißt zwangsgeschränkt.

Gemäß verschiedener möglicher Ausgestaltungen, in welchen eine gerade Zahl an Planeten existiert, beispielsweise zwölf Stück, können die Planeten in zwei gleich große Teilgruppen an Planeten unterteilt werden, wobei für die erste Teilgruppe gilt: a = (tan- ¹ (P/(iT D)))/2 ± (tan- ¹ (P/(ir D)))/4 + (tan- ¹ (P/(ir D)))/8, wobei a den Schrägstellungswinkel des Planeten, P die Teilung des Gewindes der Spindel und D deren Teilkreisdurchmesser angibt.

Für die zweite, gleich große Gruppe an Planeten gilt in diesem Fall: a = (tan- ¹ (P/(iT D)))/2 ± (tan- ¹ (P/(ir D)))/4 - (tan- ¹ (P/(ir D)))/8, was impliziert, dass nicht alle Planeten des Getriebes in exakt demselben Maße schräggestellt sein müssen.

Bei dem Gewinde der Gewindespindel kann es sich um ein eingängiges oder um ein mehrgängige, insbesondere zweigängiges, Getriebe handeln. Die Anzahl der Planeten liegt in verschiedenen möglichen Ausgestaltungen des Planetenwälzgetriebes typischerweise zwischen sechs und achtzehn. Das Verfahren zur Herstellung des Planetenwälzgetriebes umfasst unabhängig von der Anzahl der Planeten allgemein folgende Schritte:

- Bereitstellung einer Gewindespindel, einer Anzahl langgestreckter, gestuft bolzenförmiger, rillenförmig profilierter Planeten, sowie einer Antriebsbaugruppe, welche zwei im Wesentlichen ringförmige Planetenträger umfasst, wobei jeder Planetenträger eine der Anzahl an Planeten entsprechende Anzahl an Aufnahmen zur Lagerung jeweils eines Endzapfens eines Planeten aufweist,

- Bereitstellung einer mehrteiligen, zur Kontaktierung der Planeten vorgesehenen, mit rillenförmigen Profilierungen versehenen Mutter sowie zweier zur Lagerung der Mutter in der Antriebsbaugruppe vorgesehener Wälzlager, insbesondere in Form von Kugel- oder Rollenlagern,

- Einsetzen der Planeten, der Mutter, sowie der Wälzlager in die Antriebsbaugruppe und konzentrische Anordnung der Gewindespindel in der Antriebsbaugruppe derart, dass jeder Planet durch Relativverdrehung zwischen den beiden Planetenträgem gegenüber einer Ebene, in welcher der Mittelpunkt des betreffenden Planeten sowie die Mittelachse der Gewindespindel liegt, um einen Winkel, der mindestens 0,1 ° und höchstens 3,0° beträgt, schräggestellt wird.

Die Relativverdrehung zwischen den beiden Planetenträgern bleibt während der gesamten Lebensdauer des Planetenwälzgetriebes erhalten.

Das Planetenwälzgetriebe ist insbesondere zur Verwendung als Rotativ-Linear- Getriebe in einem Lenkungsaktuator eines Kraftfahrzeugs geeignet. Der Lenkungsaktuator kann grundsätzlich als Aktuator zur Lenkung der Hinterräder oder als Aktuator zur Lenkung der Vorderräder des Fahrzeugs ausgebildet sein. Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 Komponenten eines in einem Aktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommenden Planetenwälzgetriebes,

Fig. 2 das Planetenwälzgetriebe in geschnittener Darstellung,

Fig. 3 Komponenten des Planetenwälzgetriebes in stirnseitiger Ansicht,

Fig. 4 ein Detail eines für die Verwendung in einem Planetenwälzgetriebe für einen Lenkungsaktuator geeigneten Planetenträgers,

Fig. 5 einen Planetenträger der Anordnung nach Figur 1 und 2 in perspektivischer Ansicht.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämtliche Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Ein Planetenwälzgetriebe 1 ist zur Verwendung in einem Lenkungsaktuator 10 einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion von Planetenwälzgetrieben in Aktuatoren von Hinterachslenkungen wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.

Das Planetenwälzgetriebe 1 dient der Verschiebung einer Gewindespindel 2, deren Gewinde mit 3 bezeichnet ist, in Fahrzeugquerrichtung. Die Mittelachse der Gewindespindel 2 und damit des gesamten Planetenwälzgetriebes 1 ist mit MA bezeichnet. Endabschnitte 4 der Gewindespindel 3 sind mit weiteren, nicht dargestellten Fahrwerkselementen gelenkig gekoppelt, um in an sich bekannter Weise den Lenkeinschlag der Hinterräder des Kraftfahrzeugs zu variieren.

Eine eingangsseitige Baugruppe des Planetenwälzgetriebes 1 wird zusammenfassend als Antriebsbaugruppe 5 bezeichnet. Der Antriebsbaugruppe 5 sind zwei im Wesentlichen ringscheibenförmige Planetenträger 6, zwei ebenfalls ringscheibenförmige Käfigscheiben 7, sowie eine Hülse 8 zuzurechnen. Die zur Mittelachse MA konzentrische Hülse 8 weist an ihrer Außenumfangsfläche, wie aus Figur 2 hervorgeht, eine Einschnürung auf, in welcher eine Außenverzahnung 9 ausgebildet ist. Über die Außenverzahnung 9 läuft ein elektrisch angetriebener Zahnriemen als Komponente eines dem Planetenwälzgetriebel vorgeschalteten Umschlingungsgetriebes. Die Welle des nicht dargestellten, den Riemen antreibenden Elektromotors ist in z-Richtung, das heißt parallel zur Mittelachse MA, ausgerichtet. Die x-Achse und die y-Achse spannen eine Ebene auf, zu welcher die Mittelachse MA eine Flächennormale darstellt.

Zwischen der Gewindespindel 2 und der Hülse 8 ist ein Hohlraum gebildet, in welchem weitere Komponenten des Planetenwälzgetriebes 1 angeordnet sind. Hierzu zählt eine Mutter 11 , die zwei miteinander verschraubte Mutterteile 12, 13 sowie eine Kontermutter 14 umfasst. Die Mutterteile 12, 13 weisen jeweils eine rillenförmige Profilierung 15 auf. Die gesamte Mutter 11 , das heißt Spindelmutter, ist mit Hilfe zweier Wälzlager 16, im vorliegenden Fall Axialrollenlager, in der Antriebsbaugruppe 5 gelagert. Jedes Wälzlager 16 weist Rollen als Wälzkörper 17 auf, welche in einem Wälzlagerkäfig 18 geführt sind. Die Wälzkörper 17 rollen auf einem inneren Winkelring 19 und einem äußeren Winkelring 20 ab, wobei der innere Winkelring 19 eines der beiden Mutterteile 12, 13 und der äußere Winkelring 20 eine der spiegelbildlich zueinander ausgebildeten Käfigscheiben 7 kontaktiert.

In dem in der Antriebsbaugruppe 5 existierenden, die Gewindespindel 2 umgebenden Hohlraum sind ferner stabförmige Planeten 21 , 22, 23 erster, zweiter beziehungsweise dritter Art angeordnet. Jeder Planet 21 , 22, 23 weist rillenförmige, das heißt stei- gungslose Profilierungen 24 auf. Profilierungen 24 sind sowohl in einem Mittelstück 25 als auch in daran anschließenden Seitenstücken 26 zu finden.

Die Seitenstücke 26 der Planeten 21 , 22, 23 haben ebenso wie deren Mittelstücke 25 eine zylindrische Grundform, jedoch einen geringeren Durchmesser. Das Mittelstück 25 eines jeden Planeten 21 , 22, 23 kontaktiert ausschließlich das Gewinde 3 der Spindel 2, wogegen die Profilierungen 24 der Seitenstücke 26 ausschließlich mit den Profilierungen 15 der Mutter 11 kämmen. Zu den beiden Stirnseiten eines jeden Planeten 21 , 22, 23 hin schließt dieser in Form eines nicht profilierten Endzapfens 27 ab, welcher unmittelbar an eines der beiden Seitenstücke 26 anschließt.

Die Endzapfen 27 sind in Aufnahmen 28 der Planetenträger 6 gleitgelagert. Die verschiedenen Planeten 21 , 22, 23 unterscheiden sich insofern voneinander, als die Profilierungen 24 der Mittelstücke 25 in Axialrichtung, das heißt z-Richtung, etwas gegeneinander versetzt sind, um eine Anpassung an das Gewinde 3 zu bewirken. Im vorliegenden Fall ist das Gewinde 3 als zweigängiges Gewinde mit einer Teilung P und einem Flankendurchmesser D, das heißt Teilkreisdurchmesser, ausgebildet. Die Planeten 21 , 22, 23 sind jeweils zweimal in einer ersten Ausrichtung und zweimal in der entgegengesetzten, das heißt um 180° gedrehten Ausrichtung in die Antriebsbaugruppe 5 eingesetzt. Insgesamt befinden sich damit zwölf Planeten 21 , 22, 23 zwischen der Gewindespindel 2 und der Mutter 11 .

Die Relation zwischen einer bestimmten Verdrehung des Planetenträgers 6 um die Mittelachse MA und der damit bewirkten Verschiebung der verdrehgesichert geführten Gewindespindel 2 längs der Mittelachse MA ist, ebenso wie bei einem einfachen Bewegungsgewinde, eindeutig festgelegt, was gleichbedeutend mit der steigungstreuen Charakteristik des Planetenwälzgetriebes 1 ist. Durch das Abrollen der Planeten 21 , 22, 23 beim Betrieb des Planetenwälzgetriebes 1 wird auch die Mutter 11 in Rotation versetzt, wobei diese Rotation in keiner Weise genutzt wird. Die Wälzlager 16 dienen lediglich der Übertragung von Axialkräften beim Betrieb des Planetenwälzgetriebes 1. Axialkräfte werden auch zwischen den Mittelstücken 25 der Planeten 21 , 22, 23 und der Gewindespindel 2 übertragen. Zur Optimierung der Zusammenwirkung zwischen den Planeten 21 , 22, 23 und dem Gewinde 3 ist jeder Planet 21 , 22, 23 um einen Winkel a schräggestellt. Die Schrägstellung bezieht sich auf eine Ebene, in welcher sowohl die Mittelachse MA als auch der Mittelpunkt des betreffenden Planeten 21 , 22, 23 liegt. Würde der Winkel a Null betragen, so wäre die Längsachse des Planeten 21 , 22, 23 parallel zur Mittelachse MA ausgerichtet. Tatsächlich liegt der Winkel a im Bereich zwischen 0,5° und 1 °. In Figur 1 ist der Winkel a überhöht dargestellt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gilt folgender Zusammenhang für diejenigen sechs Planeten 21 , 22, 23, die in der ersten Ausrichtung in die Antriebsbaugruppe 5 eingesetzt sind: a = (tan- ¹ (P/(iT D)))/2 ± (tan- ¹ (P/(ir D)))/4 + (tan- ¹ (P/(ir D)))/8

Für die anderen sechs Planeten 21 , 22, 23, das heißt die in der entgegengesetzten Ausrichtung in die Antriebsbaugruppe 5 eingesetzten Planeten 21 , 22, 23, gilt: a = (tan- ¹ (P/(iT D)))/2 ± (tan- ¹ (P/(ir D)))/4 - (tan- ¹ (P/(ir D)))/8

Die durch den Winkel a angegebene Zwangsschränkung der Planeten 21 , 22, 23, welche mit einer Relativverdrehung zwischen den beiden Planetenträgem 6 einhergeht, trägt maßgeblich zu einer gleichmäßigen Krafteinleitung in die beiden Planetenträger 6 beim Betrieb des Planetenwälzgetriebes 1 bei. Dies impliziert, dass auf beide Planetenträger 6 zumindest näherungsweise ein gleich großes Drehmoment, das heißt Antriebsmoment, wirkt. Ebenso wie der Schrägstellungwinkel a des Planeten 21 ist auch eine Schrägstellung der Aufnahmen 28 in Figur 1 übertrieben dargestellt. Wie in Figur 5 angedeutet ist, existieren innerhalb des Planetenträgers 6 zwei einander gegenüberliegende Dreiergruppen an Aufnahmen 28, in welche die Planeten 21 , 22, 23 in einer ersten Orientierung einzusetzen sind, und zwei Dreiergruppen an einander gegenüberliegenden Aufnahmen 28, in welche die zugehörigen Planeten 21 , 22, 23 in der entgegengesetzten Orientierung einzusetzen sind. Die Orientierung der Planeten 21 , 22, 23 ist, wie in Figur 3 skizziert ist, anhand Markierungen auf einer der Stirnseiten eines jeden Planeten 21 , 22, 23 visuell feststellbar.

Die Figur 4 zeigt eine Modifikation eines für die Verwendung im Planetenwälzgetriebe 1 nach Figur 1 geeigneten Planetenträgers 6. Der Planetenträger 6 weist in diesem Fall insgesamt zwölf Langlöcher 29 auf, in welchen jeweils eine Gleitbuchse 30 beschränkt in Radialrichtung des Planetenträgers 6 und damit des gesamten Planetenwälzgetriebes 1 verschiebbar geführt ist. Die Aufnahme 28 für einen Endzapfen 27 eines der Planeten 21 , 22, 23 ist in diesem Fall durch die Gleitbuchse 30 gebildet.

Ebenso wie im Fall von Figur 1 ist auch im Fall von Figur 4 die Mittelachse einer jeden Aufnahme 28 gegenüber einer zur Mittelachse MA der Gewindespindel 2 parallelen Geraden um den Winkel a schräggestellt. Durch die kreisrunde Querschnittsform der in den Gleitbuchsen 30 ausgebildeten, als Bohrungen vorliegenden Aufnahmen 28 sind, verglichen mit schlitzförmigen Aufnahmen, besonders gute Voraussetzungen für die Ausbildung eines stabilen Schmierfilms zwischen dem Endzapfen 27 und der Aufnahme 28 gegeben.

Bezuqszeichenliste Planetenwälzgetriebe Gewindespindel Gewinde Endabschnitt der Gewindespindel Antriebsbaugruppe Planetenträger Käfigscheibe Hülse Außenverzahnung Lenkungsaktuator Mutter Mutterteil Mutterteil Kontermutter rillenförmige Profilierung des Mutterteils Wälzlager Wälzkörper, Rolle Wälzlagerkäfig innerer Winkelring äußerer Winkelring Planet erster Art Planet zweiter Art Planet dritter Art rillenförmige Profilierung der Planeten Mittelstück Seitenstück, profiliert Endzapfen, nicht profiliert Aufnahme für Planeten Langloch Gleitbuchse a Winkel

D Durchmesser

MA Mittelachse

P Teilung