WO2025153142A1

WO2025153142A1 - Planetary roller gear, steering actuator, and rear-axle steering system

Info

Publication number: WO2025153142A1
Application number: PCT/DE2025/100041
Authority: WO
Inventors: Simon Merz; Kenny Faske
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2024-01-18
Filing date: 2025-01-10
Publication date: 2025-07-24
Anticipated expiration: 2026-07-18
Also published as: DE102024101431A1

Abstract

The invention relates to a planetary roller gear (1), in particular in a steering actuator (20) of a rear-axle steering unit (10), comprising a threaded spindle (2), a number of planets (6) which contact the threaded spindle (2), and a rotatable drive element (16) which interacts with the planets (6) and which is mounted in a housing (30) by means of a radial bearing (13, 14), in particular a roller bearing. In a mechanically unloaded state, the central axis (A₁₄) of the radial bearing (13, 14) and the central axis (A₂) of the threaded spindle (2) are spaced apart parallel to each other.

Description

Planetenwälzqetriebe, Lenkunqsaktuator und Hinterachslenkunq Planetary roller gears, steering actuator and rear axle steering

Die Erfindung betrifft ein nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gestaltetes Planetenwälzgetriebe. Ferner betrifft die Erfindung einen für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Lenkungsaktuator sowie eine Hinterachslenkung. The invention relates to a planetary roller gear designed according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a steering actuator intended for use in a motor vehicle and a rear-axle steering system.

Ein gattungsgemäßer Lenkungsaktuator ist beispielsweise aus der DE 10 2021 104 649 A1 bekannt. Der bekannte, für die Verwendung in einer Hinterachslenkung vorgesehene Lenkungsaktuator umfasst ein mehrteiliges Gehäuse sowie ein in dem Gehäuse angeordnetes Rotativ-Linear-Getriebe, welches als Planetenwälzgetriebe ausgebildet ist. Mehrere Gehäusekomponenten des Lenkungsaktuator nach der DE 10 2021 104 649 A1 sind durch einen Pressverband miteinander verbunden. A steering actuator of this type is known, for example, from DE 10 2021 104 649 A1. The known steering actuator, intended for use in a rear-axle steering system, comprises a multi-part housing and a rotary-linear gear arranged in the housing, which is designed as a planetary roller gear. Several housing components of the steering actuator according to DE 10 2021 104 649 A1 are connected to one another by an interference fit.

Weitere Gestaltungsmöglichkeiten von Planetenwälzgetrieben für Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen gehen beispielsweise aus den Dokumenten WO 2020/164654 A1 und WO 2022/117142 A1 hervor. Further design options for planetary roller gears for steering systems of motor vehicles can be found, for example, in the documents WO 2020/164654 A1 and WO 2022/117142 A1.

Die US 6,343,671 B1 hat einen Aktuator zum Korrigieren eines über das Lenkrad eines Fahrzeugs an die Räder einer gelenkten Fahrzeugachse eingegebenen Lenkwinkels zum Gegenstand. Dieser Aktuator arbeitet mit einem steigungstreuen Planetenwälzgetriebe, dem eine Sensorik zur Positionsbestimmung einer Spindelstange zugeordnet ist. US 6,343,671 B1 concerns an actuator for correcting a steering angle input to the wheels of a steered vehicle axle via the steering wheel. This actuator operates with a pitch-accurate planetary roller gear, which is associated with a sensor system for determining the position of a spindle rod.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetenwälzgetriebe, welches insbesondere zur Verwendung in einem Lenkungsaktuator einer Hinterachslenkung geeignet ist, gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterzuentwickeln, wobei ein besonders günstiges Verhältnis zwischen fertigungsfreundlichem Aufbau und langfristig möglichst gleichbleibenden Betriebseigenschaften, insbesondere mit einem niedrigen Geräusch- und Vibrationsniveau, angestrebt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Planetenwälzgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Planetenwälzgetriebe ist unter anderem zur Verwendung in einem Lenkungsaktuator nach Anspruch 8, insbesondere als Teil einer Hinterachslenkung nach Anspruch 10, geeignet. The invention is based on the object of further developing a planetary roller gear, which is particularly suitable for use in a steering actuator of a rear axle steering system, compared to the cited prior art, wherein a particularly favorable relationship between a production-friendly design and long-term, as constant as possible operating characteristics, in particular with a low noise and vibration level, is sought. This object is achieved according to the invention by a planetary roller gear having the features of claim 1. The planetary roller gear is suitable, among other things, for use in a steering actuator according to claim 8, in particular as part of a rear axle steering system according to claim 10.

In an sich bekannter Grundkonzeption umfasst das Planetenwälzgetriebe eine Gewindespindel mit einem ein- oder mehrgängigen Gewinde, eine Anzahl die Gewindespindel kontaktierende Planeten, sowie ein mit den Planeten zusammenwirkenden rotierbares Antriebselement, welches mittels einer Radiallagerung in einem Gehäuse, das heißt Getriebegehäuse, insbesondere Aktuatorgehäuse, gelagert ist. In a basic concept known per se, the planetary roller gear comprises a threaded spindle with a single or multiple thread, a number of planets contacting the threaded spindle, and a rotatable drive element interacting with the planets, which is mounted by means of a radial bearing in a housing, i.e. gear housing, in particular actuator housing.

Gemäß Anspruch 1 ist die Mittelachse der genannten Radiallagerung, bezogen auf den mechanisch unbelasteten Zustand dieser Lagerung, von der Mittelachse der Gewindespindel parallel beabstandet, wobei auch die Lage der Mittelachse der Gewindespindel im mechanisch unbelasteten Zustand zu betrachten ist. According to claim 1, the central axis of said radial bearing, relative to the mechanically unloaded state of this bearing, is spaced parallel from the central axis of the threaded spindle, wherein the position of the central axis of the threaded spindle in the mechanically unloaded state must also be considered.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass auf Komponenten eines Planetenwälzgetriebes, welches Teil eines Aktuators ist, der eine Rotation eines antreibenden Elementes in eine lineare Verstellung eines abtriebsseitigen Elementes umsetzt, verschiedene betriebsbedingte Kräfte und Momente wirken. Dies gilt insbesondere für Fälle, in denen ein eingangsseitiges Element des Planetenwälzgetriebes Radialkräften ausgesetzt ist, die beispielsweise von einem dem Planetenwälzgetriebe vorgeschalteten Rotativ-Rotativ-Getriebe herrühren. Um unter realen Betriebsbedingungen einem Achsversatz und/oder einer elastischen Verformung von Aktuatorkomponenten, beispielsweise in Form einer Wellenbiegung oder einer Gehäusedeformation, vorzubeugen, können nach gängigen Ansätzen die entsprechenden Komponenten massiver gestaltet werden. The invention is based on the consideration that various operational forces and torques act on components of a planetary roller gear, which is part of an actuator that converts the rotation of a driving element into a linear adjustment of an output-side element. This applies in particular to cases in which an input-side element of the planetary roller gear is exposed to radial forces, which originate, for example, from a rotary-rotary gear connected upstream of the planetary roller gear. In order to prevent axial misalignment and/or elastic deformation of actuator components under real operating conditions, for example in the form of shaft bending or housing deformation, the corresponding components can be designed more massively according to common approaches.

Die anmeldungsgemäße Lösung wendet sich von solchen Ansätzen bewusst ab, indem vorgeschlagen wird, verschiedene Achsen, nämlich einerseits die geometrische Achse des eingangsseitigen, rotierbaren Elementes des Planetenwälzgetriebes, und andererseits die Mittelachse des ausgangsseitigen Elementes, das heißt der Gewindespindel des Planetenwälzgetriebes, gegeneinander zu versetzen. Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird dieser Versatz durch die betriebsbedingten Kräfte zumindest näherungsweise aufgehoben, so dass eine Annäherung an den kinematisch idealen, vibrations-, geräusch- und verschleißarmen Betrieb erfolgt. Hierbei wird insbesondere berücksichtigt, dass die Lagerungen verschiedener Komponenten des Planetenwälzgetriebes eine signifikante Elastizität aufweisen oder spielbehaftet sein können. The solution according to the application deliberately turns away from such approaches by proposing to use different axes, namely on the one hand the geometric The axis of the input-side, rotatable element of the planetary roller gear, on the one hand, and the center axis of the output-side element, i.e., the threaded spindle of the planetary roller gear, on the other hand, are offset from each other. During normal operation, this offset is at least approximately compensated by the operational forces, thus achieving an approximation of kinematically ideal, low-vibration, low-noise, and low-wear operation. Particular consideration is given to the fact that the bearings of various components of the planetary roller gear may exhibit significant elasticity or be subject to play.

Die Radiallagerung, mit welcher das Antriebselement des Planetenwälzgetriebes gelagert ist, kann beispielsweise als Wälzlagerung, insbesondere als Rollen- oder Nadeliagerung, ausgebildet sein. Auch Kugellager kommen als Radiallagerung in Betracht.The radial bearing supporting the drive element of the planetary roller gear can be designed, for example, as a rolling bearing, particularly a roller or needle bearing. Ball bearings can also be considered as radial bearings.

Unter den Begriff „Radiallagerung“ werden im vorliegenden Fall auch Lagertypen subsumiert, die zusätzlich zu Radialkräften auch Kräfte in axialer Richtung aufnehmen können. Dies trifft zum Beispiel auf zweireihige Rollen- oder Kugellager in X- oder O- Anordnung zu. In this case, the term "radial bearing" also includes bearing types that can accommodate forces in the axial direction in addition to radial forces. This applies, for example, to double-row roller or ball bearings in an X- or O-arrangement.

Auch die Lage der Mittelachse der Gewindespindel kann durch unterschiedlichste Lagertypen festgelegt sein. Insbesondere kommt hier eine Gleitlagerung in Betracht. Alternativ kann beispielsweise eine Linear-Wälzlagerung zur Lagerung der Gewindespindel vorgesehen sein. In jedem Fall ist die Gewindespindel verdrehgesichert in einem Gehäuse geführt. The position of the center axis of the threaded spindle can also be determined by a variety of bearing types. A plain bearing is particularly suitable here. Alternatively, a linear roller bearing, for example, can be used to support the threaded spindle. In either case, the threaded spindle is guided in a housing that is secured against rotation.

Unabhängig von den Lagerungen der eingangs- und ausgangsseitigen Elemente des Planetenwälzgetriebes, das heißt einerseits des rotierbaren Antriebselementes und andererseits der Gewindespindel, kann der Versatz zwischen der Mittelachse der Gewindespindel und der im mechanisch unbelasteten Zustand gegebenen Mittelachse der Radiallagerung des Antriebselementes beispielsweise mindestens 100 ppm und maximal 2,5 % des mittleren Radius der Radiallagerung betragen. Insbesondere kann der genannte Versatz im Bereich von 500 ppm bis 1 ,5 % des mittleren Radius der Radiallagerung liegen. Im Fall einer als Wälzlagerung ausgebildeten Radiallagerung ist als mittlerer Radius dieser Lagerung der Radius des Teilkreises, das heißt des durch die Mittelpunkte sämtlicher Wälzkörper gelegten Kreises, zu verstehen. Im Fall einer an der entsprechenden Stelle vorhandenen Gleitlagerung ist der mittlere Radius durch denjenigen Kreis definiert, welcher mittig in den Spalt zwischen die gegeneinander gelagerten Elemente, das heißt zum einen das drehbare Antriebselement und zum anderen ein gehäusefestes Element der Radial-Gleitlagerung, gelegt ist. Irrespective of the bearing arrangements of the input and output elements of the planetary roller gear, i.e., the rotatable drive element on the one hand and the threaded spindle on the other, the offset between the center axis of the threaded spindle and the center axis of the radial bearing of the drive element in the mechanically unloaded state can, for example, be at least 100 ppm and a maximum of 2.5% of the mean radius of the radial bearing. In particular, the said offset can be in the range from 500 ppm to 1.5% of the mean radius of the radial bearing. In the case of a radial bearing designed as a rolling bearing, the mean radius of this bearing is the radius of the pitch circle, i.e., the radius defined by The radius is defined as the circle centered around the centers of all rolling elements. In the case of a plain bearing at the corresponding location, the mean radius is defined by the circle centered in the gap between the opposing elements, i.e., the rotatable drive element and a housing-fixed element of the radial plain bearing.

Der Versatz zwischen der Mittelachse der Gewindespindel und der Mittelachse der Radiallagerung des Antriebselementes kann bei Bedarf auch genutzt werden, um den Wirkungsgrad des Planetenwälzgetriebes gezielt herabzusetzen. Insbesondere ist damit eine selbsthemmende Auslegung des Planetenwälzgetriebes möglich. The offset between the center axis of the threaded spindle and the center axis of the radial bearing of the drive element can also be used, if necessary, to specifically reduce the efficiency of the planetary roller gear. In particular, this allows for a self-locking design of the planetary roller gear.

Eine mögliche Weiterbildung sieht vor, dass die Radiallagerung des Antriebselementes von einem Dämpfungselement umgeben ist. Im Fall einer zweireihigen Radiallagerung können zur Dämpfung beispielsweise zwei ringförmige dämpfende Elemente aus einem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere einem Elastomer oder einem Kunststoff, vorhanden sein, in welche jeweils ein Radiallager, insbesondere in Form eines Rollen- oder Nadellagers, eingesetzt ist. A possible further development provides for the radial bearing of the drive element to be surrounded by a damping element. In the case of a double-row radial bearing, for example, two annular damping elements made of a non-metallic material, in particular an elastomer or plastic, can be provided for damping, each of which contains a radial bearing, in particular in the form of a roller or needle bearing.

Was das Antriebselement des Planetenwälzgetriebes betrifft, sind verschiedene Gestaltungsvarianten möglich. Beispielsweise handelt es sich bei dem Antriebselement um die Mutter des Planetenwälzgetriebes. Alternativ kann ein die Planeten des Planetenwälzgetriebes führender Käfig, das heißt ein Planetenträger, als Antriebselement des Planetenwälzgetriebes fungieren. In diesem Fall ist das Planetenwälzgetriebe als steigungstreuer Gewindetrieb (SPWG) ausgeführt. Dies bedeutet, dass stets eine eindeutige Zuordnung zwischen der Winkelstellung des antreibenden Elementes und der Position des verschiebbaren Abtriebselementes gegeben ist. Regarding the drive element of the planetary roller gear, various design variants are possible. For example, the drive element is the nut of the planetary roller gear. Alternatively, a cage that guides the planets of the planetary roller gear, i.e., a planet carrier, can act as the drive element of the planetary roller gear. In this case, the planetary roller gear is designed as a pitch-stable screw drive (SPWG). This means that there is always a clear correlation between the angular position of the driving element and the position of the movable output element.

Unabhängig davon, welches Element des Planetenwälzgetriebes als dessen rotierbar gelagertes Antriebselement genutzt wird, sind verschiedene Möglichkeiten der Einleitung eines Drehmoments in das Antriebselement gegeben. Beispielsweise ist ein direkter elektrischer, das heißt getriebeloser, Antrieb möglich. Das Antriebselement kann in diesem Fall, optional über eine Ausgleichskupplung, mit dem Rotor eines Elektromotors verbunden oder integraler Bestandteil eines solchen Rotors sein. Regardless of which element of the planetary roller gear is used as its rotatably mounted drive element, various options are available for introducing torque into the drive element. For example, a direct electric, i.e., gearless, drive is possible. The drive element In this case, it can be connected to the rotor of an electric motor, optionally via a compensating coupling, or be an integral part of such a rotor.

Alternativ kann das Planetenwälzgetriebe Teil einer Getriebeanordnung sein, die des Weiteren ein Rotativ-Rotativ-Getriebe umfasst. Beispielsweise ist dem Planetenwälzgetriebe ein als Untersetzungsgetriebe ausgelegtes Umschlingungsgetriebe, insbesondere in Form eines Ketten- oder Riementriebs, vorgeschaltet, wobei das Abtriebselement des Umschlingungsgetriebes drehtest mit dem Antriebselement des Planetenwälzgetriebes verbunden ist. Alternatively, the planetary roller gear can be part of a gear arrangement that further comprises a rotary-rotary gear. For example, a belt-and-chain transmission designed as a reduction gear, particularly in the form of a chain or belt drive, is connected upstream of the planetary roller gear, with the output element of the belt-and-chain transmission being rotationally connected to the input element of the planetary roller gear.

Das Planetenwälzgetriebe ist nicht nur zur Verwendung in einem Aktuator einer Hinterachslenkung, sondern beispielsweise auch in einer Steer-by-wire-Lenkung zur Lenkung der Vorderräder eines Fahrzeugs geeignet. Ferner kommen zum Beispiel Anwendungen in Brems-, Kupplungs- oder Getriebeaktuatoren in Betracht. The planetary roller gear is suitable not only for use in a rear-axle steering actuator, but also, for example, in a steer-by-wire steering system for steering the front wheels of a vehicle. Applications in brake, clutch, or transmission actuators are also possible.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen: Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. In the drawings:

Fig. 1 ausschnittsweise einen Lenkungsaktuator einer Hinterachslenkung einschließlich eines Planetenwälzgetriebes, Fig. 1 shows a detail of a steering actuator of a rear axle steering system including a planetary roller gear,

Fig. 2 in schematischer, überhöhter Darstellung geometrische Relationen innerhalb des Planetenwälzgetriebes nach Fig. 1 , Fig. 2 in a schematic, exaggerated representation of geometric relations within the planetary roller gear according to Fig. 1 ,

Fig. 3 eine modifizierte Ausgestaltung einer Hinterachslenkung, welche ein Planetenwälzgetriebe als Rotativ-Linear-Getriebe umfasst. Fig. 3 shows a modified embodiment of a rear axle steering system, which comprises a planetary roller gear as a rotary-linear gear.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf beide Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Planetenwälzgetriebe kommt als Rotativ-Linear-Getriebe eines Lenkungsaktuators 20 in einer Hinterachslenkung 10 eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz. Hinsichtlich des prinzipiellen Aufbaus und der Funktion der Hinterachslenkung 10 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen. Unless otherwise stated, the following explanations refer to both exemplary embodiments. Corresponding or essentially equivalent parts are identified by the same reference numerals in all figures. A planetary roller gear, designated overall by reference numeral 1, is used as a rotary-linear gear of a steering actuator 20 in a rear-axle steering system 10 of a motor vehicle. Regarding the basic design and function of the rear-axle steering system 10, reference is made to the prior art cited above.

Das Planetenwälzgetriebe 1 umfasst eine Gewindespindel 2, deren Gewinde mit 3 bezeichnet ist. Mit dem Gewinde 3 kämmen Profilierungen 4 mehrerer Planeten 6. Die Profilierungen 4 sind in einem Mittelabschnitt 7 eines jeden Planeten 6 ausgebildet. Der Mittelabschnitt 7 geht in zwei vergleichsweise dünne Seitenabschnitte 8 über, die mit einer Profilierung 5 versehen sind. Sämtliche Profilierungen 4, 5 des Planeten 6 sind steigungslos ausgeführt. Anschließend an die beiden Seitenabschnitte 8 läuft jeder Planet 6 in Form eines Endabschnitts 9 mit einer glatten zylindrischen Form aus. Die Endabschnitte 9 sind in Scheibenelementen 23 eines Planetenträgers 16 gelagert. The planetary roller gear 1 comprises a threaded spindle 2, the thread of which is designated 3. Profilings 4 of several planets 6 mesh with the thread 3. The profiles 4 are formed in a central section 7 of each planet 6. The central section 7 merges into two comparatively thin side sections 8, which are provided with a profile 5. All profiles 4, 5 of the planet 6 are designed without a pitch. Adjacent to the two side sections 8, each planet 6 terminates in the form of an end section 9 with a smooth cylindrical shape. The end sections 9 are mounted in disk elements 23 of a planet carrier 16.

Beim Betrieb des Planetenwälzgetriebes 1 kontaktieren die Planeten 6 ausschließlich mit ihren Mittelabschnitten 7 die Gewindespindel 2. Die Profilierungen 5 der Seitenabschnitte 8 kämmen dagegen mit ebenfalls steigungslosen Profilierungen 11 einer Mutter 12. Die Mutter 12 kann einteilig, wie in den Figuren 1 und 3 skizziert, oder mehrteilig ausgeführt sein, wobei im Fall einer mehrteiligen Gestaltung die Mutterteile gegeneinander vorgespannt sein können. During operation of the planetary roller gear 1, the planets 6 contact the threaded spindle 2 exclusively with their central sections 7. The profiles 5 of the side sections 8, on the other hand, mesh with profiles 11 of a nut 12, which are also pitchless. The nut 12 can be designed in one piece, as sketched in Figures 1 and 3, or in several parts, whereby in the case of a multi-part design the nut parts can be preloaded against each other.

Gegenüber dem Planetenträger 16 ist die Mutter 12 mit Hilfe von inneren Axiallagern 24, nämlich Axialrollenlagern, derart gelagert, dass Axialkräfte zwischen der Mutter 12 und den Scheibenelementen 23 des Planetenträgers 10 übertragbar sind. Eine Übertragung von Momenten über die Mutter 12 ist in den vorliegenden Fällen dagegen nicht vorgesehen. Vielmehr existiert zu diesem Zweck eine Außenhülse 15, die fest mit Planetenträger 10 verbunden ist. Die Außenhülse 15 weist in ihrem mittleren Bereich, in Axialrichtung betrachtet, eine Verzahnung auf, welche nutzbar ist, um den Planetenträger 16 umfasst, mittels eines Umschlingungsmittels 28, nämlich Riemens, anzutreiben. Der Riemen 28 ist Teil eines als Untersetzungsgetriebe ausgelegten Ro- tativ-Rotativ-Getriebes 26, nämlich Riementriebs. Ein in Form einer Riemenscheibe 27 vorliegendes ausgangsseitiges Element des Riementriebs 26 ist mit der Außenhülse 15 fest verbunden oder einstückig ausgebildet und fungiert damit als eingangsseitiges Element des Planetenwälzgetriebes 1. Alternativ kommt beispielsweise auch eine Ausführung des Rotativ-Rotativ-Getriebes 26 als Kettentrieb in Betracht. Dank des angetriebenen, das heißt als Antriebselement genutzten, Planetenträgers 16 ist das Planetenwälzgetriebe 1 als steigungstreuer Gewindetrieb (SPWG) ausgebildet. The nut 12 is supported relative to the planet carrier 16 by means of internal axial bearings 24, namely axial roller bearings, such that axial forces can be transmitted between the nut 12 and the disk elements 23 of the planet carrier 10. However, a transmission of torque via the nut 12 is not provided in the present case. Rather, an outer sleeve 15 exists for this purpose, which is firmly connected to the planet carrier 10. The outer sleeve 15 has a toothing in its central region, viewed in the axial direction, which can be used to enclose the planet carrier 16 by means of a belt 28. The belt 28 is part of a rotary-rotary gear 26 designed as a reduction gear, namely a belt drive. An output-side element of the belt drive 26, in the form of a pulley 27, is firmly connected to the outer sleeve 15 or is formed integrally and thus functions as the input-side element of the planetary roller gear 1. Alternatively, a design of the rotary-rotary gear 26 as a chain drive is also possible, for example. Thanks to the driven planet carrier 16, i.e. used as the drive element, the planetary roller gear 1 is designed as a pitch-stable screw drive (SPWG).

Auf der Eingangsseite des Riementriebs 26 existiert eine Riemenscheibe 35, welche fest mit einer Welle 34 eines Elektromotors 29 verbunden ist. Der Rotor des Elektromotors 29 ist mit 33 bezeichnet. On the input side of the belt drive 26, there is a pulley 35, which is fixedly connected to a shaft 34 of an electric motor 29. The rotor of the electric motor 29 is designated 33.

Die Gewindespindel 2, welche mit Hilfe der Getriebeanordnung, die das Umschlingungsgetriebe 26 und das diesem nachgeschaltete Planetenwälzgetriebe 1 umfasst, in ihrer Längsrichtung verschiebbar ist, ist verdrehgesichert in einem Gehäuse 30 des Lenkungsaktuators 20 geführt. An ihren beiden Enden ist die Gewindespindel 2 mit Anschlusselementen 32 verbunden, welche zur gelenkigen Kopplung mit Fahrwerkskomponenten vorgesehen sind, über welche der Lenkeinschlag der Hinterräder des Kraftfahrzeugs verstellbar ist. Zwischen den Anschlusselementen 32 und dem Gehäuse 30 befindet sich, wie aus Fig. 3 hervorgeht, jeweils ein Faltenbalg 36. Der gesamte Lenkungsaktuator 20 ist mit Hilfe von Befestigungskonturen 31 , die durch das Gehäuse 30 ausgebildet sind, mit dem Chassis des Fahrzeugs verbindbar. The threaded spindle 2, which is displaceable in its longitudinal direction with the aid of the gear arrangement comprising the belt transmission 26 and the planetary roller gear 1 connected downstream thereof, is guided in a housing 30 of the steering actuator 20 in a manner secured against rotation. At both ends, the threaded spindle 2 is connected to connecting elements 32, which are provided for articulated coupling to chassis components, via which the steering angle of the rear wheels of the motor vehicle can be adjusted. As can be seen from Fig. 3, a bellows 36 is located between each connecting element 32 and the housing 30. The entire steering actuator 20 can be connected to the chassis of the vehicle by means of fastening contours 31 formed by the housing 30.

Zur Lagerung der Gewindespindel 2 im Gehäuse 30 ist eine Gleitlagerung 17 vorgesehen, wobei sich zwei hülsenförmige Gleitlagerelemente der Gleitlagerung 17 in den vorliegenden Fällen asymmetrisch neben der Anordnung aus dem Planetenträger 16, das heißt Antriebselement des Planetenwälzgetriebes 1 , der Mutter 12 und den Planeten 6 befinden. Die im mechanisch unbelasteten Zustand mit der Mittelachse der Gleitlagerung 17 identische Mittelachse der Gewindespindel 2 ist mit A2 bezeichnet. Der Planetenträger 16 ist mittels zweier äußerer Axiallager 25, nämlich Axialrollenlager, in Axialrichtung im Gehäuse 30 gelagert. Zur radialen Lagerung des Planetenträgers 16 im Gehäuse 30 ist eine Radiallagerung 13, 14 vorgesehen, welche ein erstes Wälzlager 13 und ein zweites Wälzlager 14 umfasst. Die Mittelachse der Radiallagerung 13, 14, wiederum bezogen auf den mechanisch unbelasteten Zustand, ist mit Au bezeichnet. Jedes Wälzlager 13, 14 ist als Nadellager ausgebildet und umfasst zwei Lagerringe 19, 22, nämlich einen Außenring 19 und einen Innenring 22, sowie zwischen den Lagerringen 19, 22 abrollende Wälzkörper 21 , das heißt Nadeln. A plain bearing 17 is provided for supporting the threaded spindle 2 in the housing 30, with two sleeve-shaped plain bearing elements of the plain bearing 17 being located asymmetrically next to the arrangement comprising the planet carrier 16, i.e., the drive element of the planetary roller gear 1, the nut 12, and the planets 6. The central axis of the threaded spindle 2, which is identical to the central axis of the plain bearing 17 in the mechanically unloaded state, is designated A2. The planet carrier 16 is mounted axially in the housing 30 by means of two outer axial bearings 25, namely axial roller bearings. For radial mounting of the planet carrier 16 in the housing 30, a radial bearing 13, 14 is provided, which comprises a first rolling bearing 13 and a second rolling bearing 14. The center axis of the radial bearing 13, 14, again relative to the mechanically unloaded state, is designated Au. Each rolling bearing 13, 14 is designed as a needle bearing and comprises two bearing rings 19, 22, namely an outer ring 19 and an inner ring 22, as well as rolling elements 21, i.e., needles, rolling between the bearing rings 19, 22.

Der Teilkreis des Wälzlagers 13, 14 ist durch die Lage der Mittelpunkte der Wälzkörper 21 bestimmt. Der Radius des Teilkreises ist mit Ru bezeichnet. Wie aus Fig. 2 in überhöhter Darstellung hervorgeht, fallen die Achsen A2, Au nicht zusammen. Vielmehr ist zwischen den Achsen A2, Au, solange auf die verschiedenen Lagerungen 13, 14, 17 keine Radialkräfte wirken, ein Versatz VA gegeben. The pitch circle of the rolling bearing 13, 14 is determined by the position of the centers of the rolling elements 21. The radius of the pitch circle is designated Ru. As can be seen in Fig. 2 in an exaggerated representation, the axes A2, Au do not coincide. Rather, an offset VA exists between the axes A2, Au, as long as no radial forces act on the various bearings 13, 14, 17.

Im Fährbetrieb wirken auf die Hinterachslenkung 10 Kräfte F, die in Fig. 3 beispielhaft angedeutet sind. Unter anderem resultieren Kräfte F auf Zugspannungen, welche innerhalb des Riementriebs 26 herrschen. Auch Biegebelastungen innerhalb der Gewindespindel 2 spielen eine Rolle. Insgesamt tragen die Kräfte F dazu bei, dass sich der Versatz VA verringert, das heißt die Achsen A2, Au zumindest näherungsweise zusammenfallen. Im Gegensatz zu nicht beanspruchten Gestaltungen, bei denen im mechanisch unbelasteten Zustand die Lagerungen 13, 14, 17 des Planetenträgers 16 einerseits und der Gewindespindel 2 andererseits koaxial sind, stellt der reale Betrieb des Planetenwälzgetriebes 1 somit eine Annäherung an den kinematisch idealen Betrieb dar. Hieraus ergibt sich ein besonders günstiges Geräuschverhalten sowie ein geringer Verschleiß des gesamten Lenkungsaktuators 20. During driving operation, forces F act on the rear-axle steering 10, which are indicated by way of example in Fig. 3. Among other things, forces F result from tensile stresses existing within the belt drive 26. Bending loads within the threaded spindle 2 also play a role. Overall, the forces F contribute to reducing the offset VA, i.e., the axes A2, Au at least approximately coincide. In contrast to non-stressed designs, in which the bearings 13, 14, 17 of the planet carrier 16, on the one hand, and the threaded spindle 2, on the other hand, are coaxial in the mechanically unloaded state, the actual operation of the planetary roller gear 1 thus represents an approximation of kinematically ideal operation. This results in particularly favorable noise behavior and low wear of the entire steering actuator 20.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Außenringe 19 der Wälzlager 13, 14 jeweils in ein ringförmiges Dämpfungselement 18 eingesetzt. In die Auslegung des Versatzes VA zwischen den Achsen A2, Au gehen auch Eigenschaften des Dämpfungselementes 18 ein. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind im Fall von Fig. 3 die Außenringe 19 unmittelbar in Ausnehmungen des Gehäuses 30 eingesetzt, insbesondere eingepresst. Die geometrischen Relationen nach Fig. 2 gelten auch für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. In the embodiment shown in Fig. 1, the outer rings 19 of the rolling bearings 13, 14 are each inserted into an annular damping element 18. The design of the offset VA between the axes A2, Au also takes into account the properties of the damping element 18. In contrast to the embodiment shown in Fig. 1, in the case of Fig. 3, the outer rings 19 are inserted directly into recesses of the housing 30. inserted, in particular pressed in. The geometric relations according to Fig. 2 also apply to the embodiment according to Fig. 3.

Bezuqszeichenliste List of reference symbols

Planetenwälzgetriebe Planetary roller gear

Gewindespindel threaded spindle

Gewinde thread

Profilierung des Mittelabschnitts eines PlanetenProfiling the midsection of a planet

Profilierung des Seitenabschnitts eines PlanetenProfiling the lateral section of a planet

Planet Planet

Mittelabschnitt Middle section

Seitenabschnitt Page section

Endabschnitt final section

Hinterachslenkung Rear-axle steering

Profilierung der Mutter Profiling the mother

Mutter Mother

Radiallagerung, Wälzlager Radial bearings, rolling bearings

Außenhülse Outer sleeve

Planetenträger planet carrier

Gleitlagerung Plain bearing

Dämpfungselement Damping element

Lagerring, Außenring Bearing ring, outer ring

Lenkungsaktuator Steering actuator

Wälzkörper, Nadel Rolling element, needle

Lagerring, Innenring Bearing ring, inner ring

Scheibenelement inneres Axiallager äußeres Axiallager Disc element inner thrust bearing outer thrust bearing

Rotativ-Rotativ-Getriebe, RiementriebRotary-rotary gear, belt drive

Riemenscheibe auf Seiten des PWGsPulley on the PWG side

Riemen belt

Elektromotor electric motor

Gehäuse Housing

Befestigungskontur 32 Anschlusselement Mounting contour 32 connecting element

33 Rotor 33 Rotor

34 Welle des Elektromotors 34 Electric motor shaft

35 Riemenscheibe, E-Motor-seitig 35 Pulley, electric motor side

36 Faltenbalg 36 bellows

A2 Achse der Gewindespindel A2 Axis of the threaded spindle

Au Achse der Radiallagerung Au axis of the radial bearing

F Kraft F Force

R14 mittlerer Radius der Radiallagerung R14 mean radius of the radial bearing

VA Versatz zwischen den Achsen A2 und A14 VA offset between axes A2 and A14

Claims

Patent claims

1 . Planetary roller gear (1), with a threaded spindle (2), a number of planets (6) contacting the threaded spindle (2), and a rotatable drive element (16) which interacts with the planets (6) and is mounted in a housing (30) by means of a radial bearing (13, 14), characterized in that the central axis (A14) of the radial bearing (13, 14) - based on the mechanically unloaded state - is spaced parallel from the central axis (A2) of the threaded spindle (2).

2. Planetary roller gear (1) according to claim 1, characterized in that the radial bearing (13, 14) is designed as a rolling bearing.

3. Planetary roller gear (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the position of the central axis (A2) of the threaded spindle (2) is fixed by a plain bearing (17).

4. Planetary roller gear (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the offset (VA) between the central axis (A2) of the threaded spindle (2) and the central axis (A14) of the radial bearing (13, 14) given in the mechanically unloaded state is at least 100 ppm and at most

2.5% of the mean radius (R14) of the radial bearing (13, 14).

5. Planetary roller gear (1) according to one of claims 1 to 4, characterized by a damping element (18) surrounding the radial bearing (13, 14) of the drive element (16).

6. Planetary roller gear (1) according to one of claims 1 to 5, characterized by a spindle nut as its drive element (16).

7. Planetary roller gear (1) according to one of claims 1 to 5, characterized by a planet carrier as its drive element (16).

8. Steering actuator (20) comprising a planetary roller gear (1) according to claim 1.

9. Steering actuator (20) according to claim 8, characterized in that a belt transmission (26) designed as a reduction gear is connected upstream of the planetary roller gear (1), wherein the output element (27) of the belt transmission (26) is connected in a rotationally fixed manner to the drive element (16) of the planetary roller gear (1).

10. Rear-axle steering system (10) comprising a steering actuator (20) according to claim 9.