CN114294392A - 具有螺纹主轴的牵引机构驱动装置的致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种致动器，其具有主壳体、悬臂和螺纹主轴，其中，螺纹主轴借助第一旋转轴承关于旋转轴线能够旋转地支承在主壳体上，其中，悬臂在旋转轴线的方向上能够移动地从主壳体中伸出，其中，悬臂与螺纹主轴处于螺纹接合之中，其中，主壳体包括壳体主体和第一端块，其中，第一旋转轴承容纳在第一端块中，其中螺纹主轴通过牵引机构与电动马达处于旋转驱动连接之中，其中牵引机构被单独的牵引机构壳体包围，该牵引机构壳体固定在第一端块上，其中，电动马达固定在牵引机构壳体上。根据本发明，螺纹主轴利用单独的第二旋转轴承关于旋转轴线能够旋转地支承在牵引机构壳体上，其中，第二旋转轴承在旋转轴线的方向上布置在第一端块与牵引机构之间。

Description

具有螺纹主轴的牵引机构驱动装置的致动器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的致动器。

背景技术

由DE 10 2013 211 617 A1已知一种致动器，该致动器以电动缸的形式实施。致动器具有主壳体，悬臂从该主壳体中在旋转轴线的方向上可运动地伸出。悬臂借助螺纹主轴驱动，该螺纹主轴与悬臂处于螺纹接合之中，其中，该螺纹主轴借助第一旋转轴承关于旋转轴线能够旋转地支承在主壳体上。螺纹主轴通过一个牵引机构与电动马达处于旋转驱动连接之中。牵引机构布置在单独的牵引机构壳体中，该牵引机构壳体固定在主壳体的第一端块上。

发明内容

本发明的优点在于，牵引机构驱动装置具有特别长的使用寿命，尤其是当齿形皮带用作牵引机构时。尤其地，牵引机构的预紧可以由致动器吸收，而不会出现各个构件的过载。此外，螺纹主轴可由坯件制成，该坯件在整个长度上设有第一外螺纹，该第一外螺纹对应于如下螺纹，螺纹主轴通过该螺纹与悬臂处于螺纹接合之中。该第一外螺纹优选以螺纹滚压工艺制造，其中，在此优选地制造非常长的坯件。为了制造第一旋转轴承的轴承座，该坯件仅须被很少地削弱。在此要注意的是，作为螺纹传动装置优选使用行星螺纹传动装置，对于该行星螺纹传动装置而言非常大的力在螺纹主轴中起作用。

根据权利要求1提出，螺纹主轴利用单独的第二旋转轴承以能够于旋转轴线旋转的方式支承在牵引机构壳体上，其中，第二旋转轴承在旋转轴线的方向上布置在第一端块和牵引机构之间。牵引机构优选是齿形皮带。单独的、一体式的壳体主体优选管状地实施，其中该壳体主体分别至少局部地包围螺纹主轴和/或悬臂。壳体主体优选地沿着旋转轴线以恒定的横截面形状延伸。主壳体可以包括第二端块，其中第一和第二端块在旋转轴线的方向上被布置在壳体主体的相对而置的端部处。第二旋转轴承优选直接支撑在牵引机构壳体上，尤其是支撑在其基体上。悬臂优选地在一端处具有单独的螺母，其中该螺母与螺纹主轴处于螺纹接合之中。螺纹接合优选以行星螺纹传动装置的样式来实施。

在从属权利要求中给出了本发明的有利的改进方案和改良方案。

可以规定，牵引机构壳体由一体式的基体和单独的板状的盖组成，其中，基体具有环状地包围旋转轴线的周壁，其中，基体具有与周壁一体式地连接的底壁，其中，第一端块固定在底壁上，其中，第二旋转轴承容纳在底壁中。牵引机构壳体由此特别硬地实施。它可以毫无问题地吸收牵引机构的预紧力。盖优选与周壁固定地连接、尤其是螺纹连接。电动马达优选至少间接地固定在基体上，最优选通过单独的承载板固定在基体上，该承载板与底壁平齐地布置，其中，该承载板直接固定在周壁上。第一端块优选直接固定在底壁上。周壁优选地在旋转轴线的方向上以恒定的横截面形状延伸。

可以规定，基体包括与底壁一体式地连接的加固壁，其中，加固壁与盖固定地连接。加固壁优选以恒定的横截面形状在旋转轴线的方向上延伸。加固壁优选与盖螺纹连接。加固壁优选布置在环状的周壁之内，其中，该加固壁具有两个横向于旋转轴线对置的端部，所述端部与周壁间隔地布置。通过加固壁，牵引机构壳体明显提高了刚性，从而牵引机构壳体可以在没有较大变形的情况下吸收牵引机构的预紧力。因此牵引机构受到最小的磨损。

可以规定，螺纹主轴具有第一和第二外螺纹，其中，螺纹主轴通过第一外螺纹与悬臂处于螺纹接合之中，其中，第一旋转轴承借助第一夹紧螺母和单独的第二夹紧螺母固定在第二外螺纹上，其中，第一夹紧螺母包括套筒状的区段，第一旋转轴承容纳在该套筒状的区段上。利用轴承座的这种设计方案，相对于由DE 10 2017 219 848 A1所公开的解决方案还可以进一步减少螺纹主轴的削弱。螺纹主轴应当通过第一旋转轴承的容纳部被尽可能少地削弱。在此，螺纹主轴应可由坯件制成，该坯件在其整个长度上设有第一外螺纹。第一外螺纹可以无缝地过渡到第二外螺纹中。但也可以考虑，第一和第二外螺纹彼此不同地实施，其中，第二外螺纹的外直径或齿顶圆直径优选仅略小于第一外螺纹的外直径。

可以规定，第一夹紧螺母通过内螺纹与第二外螺纹处于螺纹接合之中，其中，第一夹紧螺母的内螺纹在套筒状的区段的整个长度上延伸，其中，内螺纹可以具有至少一个中断部。由于较长的内螺纹，内螺纹上的不精确性仅相对小地影响第一旋转轴承的回转精确性。通过内螺纹的可选的中断部可以避免在安装第一夹紧螺母时的夹紧。

可以规定，悬臂经由行星螺纹传动装置与第一外螺纹处于螺纹接合之中，其中，第二外螺纹设计为螺距在0.5 mm到2.0 mm之间的三角螺纹（Spitzgewinde），其中，第二外螺纹的外直径在第一外螺纹的内直径的90%到100%之间。因此，螺纹主轴在第二外螺纹的区域中几乎具有与在第一外螺纹的区域中相同的强度。第一外螺纹优选设计为螺距在0.5 mm至5.0 mm之间的三角螺纹。行星螺纹传动装置的第一外螺纹典型地具有小的螺纹深度，从而该第一外螺纹为了制造第二外螺纹可在很大程度上完全被除去，而不过度削弱螺纹主轴。

可以设置密封环，该密封环使主壳体的内部空间相对于第一旋转轴承密封，其中，第一夹紧螺母具有围绕旋转轴线环绕的密封面，密封环密封地贴靠在该密封面上。当主壳体的内部空间至少部分地填充有润滑油，以便冷却和润滑行星螺纹传动装置时，这种密封件是尤其值得期望的。通过上述设计方案，能够以简单且低成本的方式来提供该密封件。螺纹主轴不被密封面削弱。密封面优选关于旋转轴线圆柱形地构造。它可以设置在一个单独的套筒上，该套筒通过压配合与第一夹紧螺母固定地连接。密封环优选是径向轴密封环。

可以规定，螺纹主轴具有沿着旋转轴线延伸的冷却孔，其中，螺纹主轴贯穿牵引机构壳体，其中，在牵引机构壳体的外部布置有与螺纹主轴固定地连接的旋转穿引部，其中，通过旋转穿引部可以将冷却流体导入和/或导出到冷却孔中。例如由DE 10 2016 209 654A1已知一种螺纹主轴的类似的冷却装置。相应的旋转穿引部在致动器上的所提出的布置方案特别易于维护。冷却流体优选是液体，这种液体尤其包含水和/或油。

可以规定，第二旋转轴承是径向滚动轴承，所述第二旋转轴承的内环以可在旋转轴线的方向上移动的方式容纳在螺纹主轴上，其中，所述第二旋转轴承的外环固定地容纳在牵引机构壳体中。由此简化了牵引机构壳体利用第二旋转轴承安装在带有螺纹主轴的剩下的致动器上这一过程。此外避免第二旋转轴承的夹紧。第二旋转轴承优选实施为径向深沟球轴承。

附图说明

不言而喻，前面所提到的和后面的还有待阐述的特征不仅能够以相应所说明的组合来使用，而且也能够以其它的组合或者单独地使用，而不离开本发明的范围。

下面借助在所附附图来详细阐述本发明。其中示出：

图1示出根据本发明的致动器的透视图；

图2示出根据图1的致动器的纵剖图；

图3示出根据图1的致动器的另一透视图，其中，可以看到无盖的牵引机构壳体；并且

图4示出图2的在第一端块的区域中的放大的局部。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的致动器10的透视图。致动器10包括主壳体20，该主壳体构造成沿着旋转轴线11伸长延伸。在旋转轴线11的方向上悬臂30从主壳体20中伸出，其中，该悬臂借助驱动马达25可沿着旋转轴线11运动。驱动马达25优选是电动马达，其通过牵引机构60、例如通过齿形皮带与螺纹主轴处于旋转驱动连接之中。牵引机构60被牵引机构壳体61包围，该牵引机构壳体由基体70和板状的盖62组成，它们借助螺栓63固定地相互连接。基体70例如借助螺钉固定地与主壳体20的第一端块21连接。

主壳体20包括壳体主体23，该壳体主体例如由铝以挤压工艺制成。壳体主体23实施为管状，其中该壳体主体沿着旋转轴线11以恒定的横截面形状延伸。主壳体20包括第一和第二端块21、22，它们在旋转轴线11的方向上优选地借助螺钉固定在壳体主体23的相对而置的端部处。第二端块22形成用于悬臂30、即用于其管状的区段31的线性滑动轴承，该管状的区段在本文中实施为圆柱形管。在管状的区段31的自由端部上布置有端部头32，该端部头在本文中实施为关节头，其中，其他变型方案是可行的。

在本文中，两个风扇90设置在壳体主体23的外部，并且彼此相对而置地固定在壳体主体23上。这些风扇借助电驱动的风扇叶轮从周围环境中吸取空气并且将空气压入到壳体主体23内的冷却通道中。在第一和/或第二端块21、22设置有弯曲的转向通道，所述转向通道分别将两条在壳体主体23中的冷却通道相互连接。此外，在壳体主体23上设置有空气出口91，这些空气出口分别连接到配属的冷却通道上。在那里，由风扇90输送到冷却通道中的空气能够再次从冷却通道中流出。

图2示出根据图1的致动器的纵剖图。在主壳体20的内部布置有如下螺纹主轴41，该螺纹主轴沿着旋转轴线11延伸。在一端上，螺纹主轴41关于旋转轴线11能够旋转地支承在第一端块21中。相应的第一旋转轴承24在本文中包括两个角接触球轴承，其中，根据所期望的轴向力可以设置多个单个轴承。在背离第一旋转轴承24的第一端部上，螺纹主轴41伸入到悬臂30的管状的区段31中，其中，该螺纹主轴贯穿螺母33，该螺母与悬臂30的端部固定地连接。螺母33和螺纹主轴41共同形成行星螺纹主轴传动装置40。螺纹主轴41具有第一外螺纹42和第二外螺纹43，它们直接彼此邻接。第一外螺纹42与所提及的螺母33处于螺纹接合之中，其中，第二外螺纹43用于将第一旋转轴承24固定在螺纹主轴41上。如从图4中可见，第二外螺纹43的外直径仅最小地小于第一外螺纹42的外直径。与之相应地，螺纹主轴41的强度通过第二旋转轴承24的固定而仅被最小程度地降低。在此要注意的是，一体式的螺纹主轴41优选地由坯件制成，该坯件在其整个长度上设有第一外螺纹。

在图2中还可看到呈齿形皮带形式的牵引机构60，该齿形皮带将电动马达25的旋转运动传递到螺纹主轴41上。电动马达25的驱动轴颈为此固定地与第一齿形皮带轮64固定地连接，其中，螺纹主轴41固定地与第二齿形皮带轮65连接。牵引机构60和第一及第二齿形皮带轮64、65由牵引机构壳体61包围。电动马达25固定在牵引机构壳体61的基体70上，其中，基体70又直接固定在第一端块21上。

为了使齿形皮带60具有长的使用寿命，该齿形皮带优选被置于这样的预紧下，该预紧大到使得该预紧即使在存在最大出现的驱动转矩的情况下也不完全被消除。该预紧引起作用到螺纹主轴41上的巨大的横向力。该横向力的一部分通过第一旋转轴承24传递。然而，当所提及的横向力仅通过第一旋转轴承24来吸收时，第一旋转轴承24的以下阐述的实施方案（螺纹主轴41的扭转强度应利用该实施方案来提高）导致相对较高的应力。为了使这些应力最小化，引入了根据本发明的第二旋转轴承50，该第二旋转轴承容纳在牵引机构壳体61中。因此，第二旋转轴承50特别靠近第二齿形皮带轮65布置。因此，第二旋转轴承承载了由牵引机构60的预紧引起的横向力的大部分。由横向力引起的弯曲力矩特别小。

图3示出根据图1的致动器10的另一透视图，其中，可以看到没有盖（图1中的附图标记62）的牵引机构壳体61。牵引机构壳体61的基体70具有环状的、即呈闭合环的形式的、围绕着旋转轴线11环绕的周壁71。周壁71在此包围第一和第二齿形皮带轮64、65和牵引机构60。该周壁在其整个圆周上具有恒定的、矩形的横截面形状。在旋转轴线11的区域中，周壁71与底壁（图2和图4中的附图标记72）一体式地连接。底壁被实施成具有恒定厚度的平坦的板的形式，该平坦的板几乎在其整个圆周上与周壁71或与加固壁73一体式地连接。仅仅在两个用于穿引牵引机构60的中断部位76上不存在这种连接。底壁的区域通过盖（图4中的附图标记62）进一步加固，该盖利用多个螺栓固定在壳体基体70上。在此，盖在整个周壁71上延伸，其中，该盖在整个周壁和整个加固壁73上与基体70螺纹连接。加固壁73在周壁71的两个区段之间对角地延伸，其中，该加固壁在其整个长度上具有恒定的矩形的横截面形状。在加固壁73的两个相对置的端部处设置有与周壁71的间距，该间距形成上面所提及的中断部位76。

在一体式的底壁72旁边，周壁71与单独的承载板74螺纹连接。电动马达25借助固定螺钉75固定在承载板74上并且仅固定在该承载板上。承载板74利用另外的固定螺钉（图4中的附图标记75a）固定在周壁71上，更确切地说如此固定，使得电动马达25的旋转轴线与螺纹主轴的旋转轴线11之间的间距可调节，以便调整牵引机构60的预紧。

第一和第二齿形皮带轮64、65分别借助锥形夹紧套固定在电动马达25的驱动轴上或螺纹主轴上。

图4示出图2的在第一端块21的区域中的放大的局部。在此，在螺纹主轴41中的冷却孔44以及旋转穿引部45借助点划线绘出。该冷却装置可以可选地存在，其中，该冷却装置优选根据DE 10 2016 209 654 A1来实施。参照DE 10 2016 209 654 A1的全部内容并且将其并入本申请的内容中。在本发明的范围内重要的是，旋转穿引部45布置在牵引机构壳体61的外部，更确切地说布置在背离主壳体20的一侧上。由于根据本发明的第二旋转轴承50，由此引起的、由重量引起的横向力是非临界的。以具有恒定厚度的平坦的板的形式实施的盖62可以在所述旋转穿引部45的区域中设有如下穿通部，当没有安装所述旋转穿引部45时，所述穿通部用单独的辅助盖62a来封闭。

在图4中用附图标记42、43表示螺纹主轴41的如下区域，第一或第二外螺纹42、43在所述区域上延伸。第一和第二外螺纹42、43以较小的凸肩彼此直接邻接。第一外螺纹42是三角螺纹，其设计用于与行星螺纹传动装置的螺母（图2中的附图标记33）接合。第二外螺纹43具有比第一外螺纹42略小的外直径。该第二外螺纹同样被实施成三角螺纹，其中该第二外螺纹设计用于拧紧第一和第二夹紧螺母81、82。第一夹紧螺母81具有套筒状的区段83，该套筒状的区段具有关于旋转轴线11圆柱形的外周面，第一旋转轴承24安装在该外周面上。剩余的第一夹紧螺母81形成用于第一旋转轴承24在旋转轴线11的方向上的止挡。在那里可以将关于旋转轴线圆柱形的密封面86直接设置在夹紧螺母上或在压紧的密封套筒上。在那里靠置有可选的密封环26的密封唇，该密封环固定地与第一端块21连接。在本文中，密封环26装入到单独的中间板27中，该中间板在本申请的范围内视为第一端块21的组成部分。

第二夹紧螺母82同样拧紧到第二外螺纹43上，其中，该第二夹紧螺母将第一旋转轴承24、尤其是相应的内环在旋转轴线11的方向上相对于第一夹紧螺母81夹紧。第一旋转轴承24在本文中包括两个角接触球轴承。

第二旋转轴承50直接容纳在一体式的螺纹主轴41上。用于内环51的相应的轴承座关于旋转轴线11实施成圆柱形，其中，直径最小地实施成小于第二外螺纹43的外直径。在那里，螺纹主轴41在扭转强度方面也仅被较少地削弱。第二旋转轴承50的外环52直接容纳在牵引机构壳体61的基体70的底壁72中。相应的轴承座在此实施为紧密配合（Festsitz）或压配合，从而第二旋转轴承50固定地保持在牵引机构壳体61上。内环51上的轴承座与之相应地实施为滑动配合，从而内环51可以相对于螺纹主轴41在旋转轴线11的方向上稍微移动。因此不必担心第二旋转轴承50的夹紧。第二旋转轴承50在本文中实施为径向深沟球轴承。

此外，在图4中还可看到锥形夹紧套66，第二齿形皮带轮65利用所述锥形夹紧套安装在螺纹主轴41上。

附图标记列表

10致动器

11 旋转轴线

12 内部空间

20 主壳体

21 第一端块

22 第二端块

23 壳体主体

24 第一旋转轴承

25 电动马达

26 密封环

27 中间板

30 悬臂

31 管状的区段

32 端部头

33 螺母

40 行星螺纹传动装置

41 螺纹主轴

42 第一外螺纹

43 第二外螺纹

44 冷却孔

45 旋转穿引部

50 第二旋转轴承

51 第二旋转轴承的内环

52 第二旋转轴承的外环

60 牵引机构

61 牵引机构壳体

62 盖

62a 辅助盖

63 螺栓

64 第一齿形皮带轮

65 第二齿形皮带轮

66 锥形夹紧套

70 基体

71 周壁

72 底壁

73 加固壁

74 承载板

75 固定螺钉

75a 固定螺钉

76 中断部位

81 第一夹紧螺母

82 第二夹紧螺母

83 第一夹紧螺母的套筒状的区段

84 第一夹套螺母的内螺纹

86 密封面

90 风扇

91 空气出口。

Claims (10)

1.一种致动器（10），其具有主壳体（20）、悬臂（30）和螺纹主轴（41），其中，螺纹主轴（41）借助第一旋转轴承（24）关于旋转轴线（11）能够旋转地支承在主壳体（20）上，其中，悬臂（30）在旋转轴线（11）的方向上能够移动地从主壳体（20）中伸出，其中，所述悬臂与螺纹主轴（41）处于螺纹接合之中，其中，主壳体（20）包括壳体主体（23）和第一端块（21），其中，第一旋转轴承（24）容纳在第一端块（21）中，其中，螺纹主轴（41）通过牵引机构（60）与电动马达（25）处于旋转驱动连接之中，其中，牵引机构（60）被单独的牵引机构壳体（61）包围，该牵引机构壳体固定在第一端块（21）上，其中，电动马达（25）固定在牵引机构壳体（61）上，其特征在于，所述螺纹主轴（41）利用单独的第二旋转轴承（50）关于所述旋转轴线（11）能够旋转地支承在所述牵引机构壳体（61）上，其中，所述第二旋转轴承（50）在所述旋转轴线（11）的方向上布置在所述第一端块（21）和所述牵引机构（60）之间。

2.根据权利要求1所述的致动器，

其中，所述牵引机构壳体（61）由一体式的基体（70）和单独的板状的盖（62）组成，其中，所述基体（70）具有环状地包围所述旋转轴线（11）的周壁（71），其中，所述基体具有与所述周壁（71）一体式地连接的底壁（72），其中，所述第一端块（21）固定在所述底壁（72）上，其中，所述第二旋转轴承（50）容纳在所述底壁（72）中。

3.根据权利要求2所述的致动器，

其中，所述基体（70）包括与所述底壁（72）一体式地连接的加固壁（73），其中，所述加固壁（73）固定地与所述盖（62）连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，

其中，所述螺纹主轴（41）具有第一和第二外螺纹（42、43），其中，所述螺纹主轴（41）通过所述第一外螺纹（42）与所述悬臂（30）处于螺纹接合之中，其中，所述第一旋转轴承（24）借助第一和单独的第二夹紧螺母（81、82）固定在所述第二外螺纹（43）上，其中，所述第一夹紧螺母（81）包括套筒状的区段（83），所述第一旋转轴承（24）容纳在所述套筒状的区段上。

5.根据权利要求4所述的致动器，

其中，所述第一夹紧螺母（81）通过内螺纹（84）与所述第二外螺纹（43）处于螺纹接合之中，其中，所述第一夹紧螺母（81）的内螺纹（84）在套筒状的区段（83）的整个长度上延伸，其中，所述第一内螺纹能够具有至少一个中断部。

6.根据权利要求4或5所述的致动器，

其中，所述第一旋转轴承（24）被容纳在所述第一和第二夹紧螺母（81、82）之间，其中，所述第二外螺纹（43）至少从所述第一夹紧螺母延伸至所述第二夹紧螺母（81、82）。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的致动器，

其中，所述悬臂（30）通过行星螺纹传动装置（40）与所述第一外螺纹（42）处于螺纹接合之中，其中，所述第二外螺纹（43）设计为螺距在0.5 mm到2.0 mm之间的三角螺纹，其中，所述第二外螺纹（43）的外直径在所述第一外螺纹（42）的内直径的90%和100%之间。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的致动器，

其中设置密封环（26），该密封环使主壳体（20）的内部空间（12）相对于第一旋转轴承（24）密封，其中第一夹紧螺母（81）具有围绕旋转轴线（11）环绕的密封面（86），所述密封环（26）密封地贴靠在该密封面上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，

其中，所述螺纹主轴（41）具有沿着所述旋转轴线（11）延伸的冷却孔（44），其中，所述螺纹主轴（41）贯穿所述牵引机构壳体（61），其中，在所述牵引机构壳体（61）的外部布置有旋转穿引部（45），所述旋转穿引部与所述螺纹主轴（41）固定地连接，其中，通过所述旋转穿引部（45）能够将冷却流体导入和/或导出到所述冷却孔（44）中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，

其中，所述第二旋转轴承（50）是径向滚动轴承，第二旋转轴承的内环（51）以能够在所述旋转轴线（11）的方向上移动的方式容纳在所述螺纹主轴（41）上，其中，所述第二旋转轴承的外环（52）固定地容纳在所述牵引机构壳体（61）中。

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