CN108603569A - 具有空心螺杆的致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种致动器，其具有背部刚性链条、驱动马达和可被所述驱动马达驱动的螺杆，其中所述背部刚性链条具有交替式的内链节和外链节和将二者连接在一起的链条销，并且所述链条销中的至少部分具有侧向伸出的卡合区域，所述卡合区域与用于驱动所述背部刚性链条的主轴相卡合。需要对这种致动器进行改良。为此，所述螺杆实施为空心螺杆，以及，所述链条销的卡合区域与所述空心螺杆的内螺旋相卡合。

Description

具有空心螺杆的致动器
技术领域
本发明涉及一种致动器，其具有背部刚性链条、驱动马达和可被所述驱动马达驱动的螺杆，其中所述背部刚性链条具有交替式的内链节和外链节和将二者连接在一起的链条销，并且所述链条销中的至少部分具有侧向伸出的卡合区域，所述卡合区域与用于驱动所述背部刚性链条的主轴相卡合。
背景技术
EP 1353031 B2中描述一种实施方式(图8)，其中链条配设有侧向伸出的齿件，其卡入被马达驱动的主轴。背部刚性链条沿主轴受到导引且在马达与主轴之间的区域内转向90°并被朝外导引，以便操纵某个元件。主轴的长度远小于背部刚性链条。将作用力侧向地传递至链条，从而将转矩输入链条，这些转矩必然被链条关节所吸收。
DE714768描述过同类型致动器的手动版。这类致动器例如用于打开和关闭窗和门。
这类构造的缺点在于链条的驱动负荷和相应磨损。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是在针对背部刚性链条的力传递方面对本文开篇所述类型的致动器进行改良。
在一种同类型的致动器方面，本发明用以达成上述目的的解决方案为，所述螺杆实施为空心螺杆，以及，所述链条销的卡合区域与所述空心螺杆的内螺旋相卡合。
背部刚性链条穿过被驱动马达驱动的空心螺杆，这一点可以带来多项优点。借助空心螺杆例如可以对称地将作用力输入背部刚性链条。此外与具有外螺旋的螺杆相比，在同样布置在马达轴线的延长部中或平行地略微偏置的情况下，能够增强空心螺杆的稳定性。即使在空心螺杆仅单侧地与背部刚性链条相卡合的情况下，空心螺杆的开口还能用来支撑链条。这种构造通常能够将较大的驱动力输入背部刚性链条。
在一种特别有利的构造中，所述驱动马达布置在所述空心螺杆的延长部中，优选地，所述马达轴线与所述螺杆轴线同轴布置。同样在驱动马达的延长部中背离该驱动马达地施加推力时，无需在背部刚性链条的受力区域内实施转向，这样就能放置背部刚性链条的非受力部分，从而有利于进行安放。从而整体上实现一种与现有技术相比节省结构空间的构造。
所述空心螺杆优选可以采用多线式构建方案且相应地具有多个内螺旋。该方案的优点例如是，背部刚性链条的两侧能够分别与一个不同的内螺旋相卡合。
此外，所述背部刚性链条的链条销可以交替地在所述背部刚性链条的所述一侧和另一侧上伸出并形成相应的卡合区域。从而以简单的方式确保背部刚性链条的两侧与空心螺杆相卡合，以便对称地进行力输入。特别是在这种技术方案中，所述背部刚性链条的所述一侧可以与另一侧相比与不同的内螺旋相卡合。这样就能在每转中实现更快的进给运动。
此外，所述卡合构件可以具有形式为至少一个可旋转滚子或滑垫的用于减轻摩擦的元件，所述元件卡入所述空心螺杆的螺旋槽。滑垫例如可以呈滑键状或者具有椭圆形横截面形状。也可以使用在高度上呈球形的滑键形状或椭圆形状。所有侧面均可呈球形。这些滚子可以采用球形支承方案或者本身是球轴承。也可以使用视情况浸渍有润滑剂的烧结滚子。
在另一技术方案中，所述卡合元件具有用于滑动补偿的元件，其形式为多个并排布置在伸出的链条销上的旋转式滚子和/或一个呈锥形的滚子和一个与其相匹配的螺旋槽。由于在螺杆半径上存在速度差，在滚子与空心螺杆的接触点上会产生滑动。在将多个较短滚子安装在一个较长链条销上的情况下，每个滚子将具有不同速度。从而显著减轻滑动。随着滚子以及空心螺杆上的锥度的增大，速度差得到补偿。
在一种方案中，设有穿过所述空心螺杆的导引装置，所述导引装置对所述背部刚性链条的前侧和/或后侧进行导引。从而防止出现以下情况：背部刚性链条的外部卡合区域不与空心螺杆发生接触，而只是线性地穿过空心螺杆。
根据另一实施方案，通过以下方式来实现非常细长的构建方案：所述驱动马达具有供所述背部刚性链条穿过的空心轴。这种方案能够沿马达轴线在两个方向上施加推力。并能实现紧凑型结构，因为一定链长位于驱动马达的区域内。在极端情形下也可以将空心螺杆与空心轴组合成单独一个功能单元。
根据另一方案，设有穿过所述空心轴的导引装置，所述导引装置对所述背部刚性链条的前侧和/或后侧进行导引。这种导引装置也可以与穿过空心螺杆的该导引装置一体构建。所述导轨也可以具有用于减轻摩擦的滚子或轮子或者被滚子或轮子取代。
多数常见电动驱动马达就许多用途而言具有过高的速度。为此，所述驱动马达具有传动装置，以及，传动轴对所述空心螺杆进行驱动。可以采用4:1或6:1的传动比。采用这种传动比后，传递力矩也能有所增大。
在另一方案中，所述空心螺杆具有卡合区域，在所述卡合区域内卡合有被所述传动轴驱动的用于驱动所述空心轴的卡合构件。例如在所述空心螺杆上设有外齿部，并且在所述传动轴上设有齿轮或齿部，从而例如进一步实现减速。
在另一实施方式中，所述背部刚性链条可以在所述空心螺杆与所述驱动马达之间的中间腔中转向并从所述中间腔被侧向导出。这种方案的作用是横向于马达轴线地施加推力。从而有利于适应不同的操纵状况。在背部刚性链条的从中间腔被侧向导出的区段是该背部刚性链条的非受力区段的情况下，能够与横向于马达轴线的推动方向相比减轻磨损。
优选地，所述背部刚性链条可以是套筒链或滚子链，所述背部刚性链条的宽度大于所述空心螺杆的内径且小于所述空心螺杆的所述至少一个内螺旋的外径。有益地，该宽度非常接近所述至少一个内螺旋的外径，这样就能实现最大程度的卡合。套筒链或滚子链由标准构件构成且易于配设加固元件。这里存在不同的实施方式，它们总是可以替代使用的。就滚子链而言，也可以使用用于低摩擦地导引背部刚性链条的滚子。优选使用经相应调整的导引装置。
为实现最佳力分布，所述空心螺杆可以支承在其外周上。这样就能使用直径较大的轴承，以便传递相应较大的作用力。
根据一种特别有利的方案，所述背部刚性链条的推动方向在所述马达轴线的方向上或者平行于所述马达轴线地背离所述驱动马达。这样就能将致动器构建为模块单元，该模块单元具有壳体，该壳体具有安装装置和供链条回缩和伸出的开口。将安装装置和开口设置在壳体的背离端侧上时，可以将该致动器用作液压缸或气压缸的替代方案，从而替代性地提供了电气驱动。为防止污物侵入，可以为伸出壳体的链条套管(Durchführung)配设特殊成形的梳子。这个刷子也可以对链条及用于减轻摩擦的元件(特别是滑垫)进行再润滑。
此外，可以在所述背部刚性链条上装有若干定位元件，其可借助一或多个传感器而被检测到。优选地，所述定位元件易于安装和拆卸，特别是易于夹紧在背部刚性链条中。所述背部刚性链条无需链轮来驱动，因而可以将定位元件插在链条的中间腔中(如两个套筒或滚子之间)。有益地，所述定位元件可指具有保持件的永磁体，所述传感器可指磁性传感器，特别是霍尔传感器。所述定位元件易于移动，这样就能非常简单地调整或规定行程长度或行程限制。在此情形下，所述传感器用于对驱动马达进行相应控制。例如将驱动马达断开。也可以将电子控制仪安装在壳体中，以便在致动器完全具备工作能力的情况下，仅需为其供电并通过控制指令将其激活。所述底板也可以用于将热损耗(例如)从功率半导体排出。
可以将可点击的磁性标记(定位元件)用作参考点，电子控制装置可以借助这些参考点将整个行程长度划分为任意的分路径。
附图说明
下面结合附图对本发明的若干实施例进行详细说明。图中：
图1为本发明的致动器的第一实施方式的示意图，
图2为空心螺杆的一种实施方式的横截面图，
图3为受到导引的背部刚性链条和空心螺杆的透视图，
图4为图3所示布置方案沿线条IV-IV的全剖视图，
图5为图3所示布置方案的前视图，以及
图6为本发明的致动器的第二实施方式的示意图。
具体实施方式
作为主要部件，图1中示意性示出的致动器1包括具有传动装置3的驱动马达2、被驱动马达2驱动的空心螺杆4和背部刚性链条5。还绘示了传动轴6，其具有以不能相对转动的方式布置的齿轮7，该齿轮卡入空心轴4的外齿部8。在驱动马达2与空心螺杆4间的中间腔9中将背部刚性链条5转向。可以实施或者不实施转向。如果背部刚性链条5的侧向从中间腔9被导出的区段需要施加横向于马达轴线AM的推力，则必须为背部刚性链条5相应设置吸收推力的导引装置。因而在多数用途中，沿空心螺杆轴线AH背离驱动马达2地施加推力，因为这样就能在基本上无作用力的区段中的中间腔9中实施转向。这样就能以适宜的方式将背部刚性链条5的无作用力区段进一步转向，从而例如沿具有传动装置3的驱动马达2产生一个链条贮存部。
该实施方式的优点是，外齿部8与齿轮7还能实现进一步减速，从而简化了传动装置3的构建方案。马达轴相应地卡入传动装置3，从而驱动传动轴6。
背部刚性链条5优选指的是与空心螺杆的内轮廓卡合并被其沿纵向移动的套筒链或滚子链。
下面结合图2对空心螺杆4的一种实施方式进行详细说明。这种空心螺杆4也可以应用于图1所示实施方式。空心螺杆4在其一端上具有圆柱形突起10，其要么可以用于布置构成外齿部8的硬化齿环(参见图1)，要么用于布置轴承11(参阅图4)。空心螺杆4采用多线式构建方案且具有斜率相同的两个内螺旋12.1和12.2。形成内螺旋12.1或12.2的凹槽的横截面呈矩形。内螺旋12.1、12.2伸入空心螺杆4的圆柱形开口3。内螺旋12.1和12.2与背部刚性链条5的相应卡合构件相卡合，并且空心螺杆4的旋转引起穿过圆柱形开口13的背部刚性链条5的纵向运动。
下面结合图3-5所示实施方式对背部刚性链条5与空心螺杆4的相互作用进行详细说明。
所示背部刚性链条5为具有交替式的内链节14与外链节15的滚子链。每个内链节14包括按已知方式布置的两个相互平行的内舌片，其借助两个彼此间隔一定距离的套筒而相连。在这些套筒上旋转式布置有滚子。每个外链节15包括两个相互平行的外舌片，其借助两个链条销16.1和16.2而相连。链条销16.1和16.2分别穿过相邻内链节14的相应套筒，从而形成一个链条关节。在内链节14与外链节15之间布置有加固舌片，其允许背部刚性链条5在至少一个方向上进行转动；但实现了借助背部刚性链条5来传递推力。链条销16.1和16.2采用加长方案且交替地侧向伸出并形成相应的卡合区域18.1和18.2，这些卡合区域分别与空心螺杆4的对应内螺旋12.1和12.2相卡合。背部刚性链条5的总宽度BK大于圆柱形开口13的内径DI且略小于内螺旋12.1和12.2的外径DW。采用多线式空心螺杆4就能在链条销16.1和16.2的卡合区域18.1和18.2的卡合程度有所增大的情况下实现背部刚性链条5的较大进给运动。每隔一个链条销16.1和16.2在背部刚性链条5的相同一侧上伸出，从而形成相应的卡合区域18.1和18.2。除背部刚性链条5还有一个导引装置19穿过空心螺杆4，该导引装置由两个导轨20.1和20.2构成。导轨20.1和20.2以其背部与圆柱形开口13的圆度相匹配，因而这些导轨与该开口间隔一定距离。导轨20.1和20.2在其内表面上如此构建，使得背部刚性链条5的滚子沿该内表面滚动。导轨20.1和20.2的端侧旋接有相应的固定条21。可以根据致动器1的设计方案来选择导引装置19的长度。根据背部刚性链条5是否仅受到直线导引还是(如图1所示实施方式一样)被侧向导出，可以采用经相应调整的导引装置。
下面对上述本发明的致动器1的作用方式和工作方式进行详细说明。采用被驱动马达2驱动的旋转式空心螺杆4后，就能大体对称地将作用力输入背部刚性链条5，因其两侧均与空心螺杆4的驱动元件相卡合。这样就能极佳地将轴向力输入背部刚性链条5。此外，借助驱动马达2和所属传动装置3所实现的不同驱动形式还能产生大量构建方案，以便根据不同安装状况进行调整。但为实现细长型致动器1，空心螺杆4优选与具有传动装置3的驱动马达2大体上前后布置，参阅图1。套筒轴线AH也可以与马达轴线AM稍有偏置。在图1所示技术方案中，推力既可以背离驱动马达2地沿纵向实施(即大体平行于马达轴线AM)，又可以横向于(优选垂直于)马达轴线AM。这一点主要取决于背部刚性链条5和导引装置的技术方案。优选大体在马达轴线AM的延长部中即与其平行地施加推力，这样就能将背部刚性链条5的非受力线段多次转向，以便将该背部刚性链条5安放在一个链条贮存部(未绘示)中。
下面结合图6对本发明的致动器1的另一实施方式进行详细说明。
该实施方式的主要不同之处在于，空心螺杆4的轴线AH与驱动马达2的马达轴线AM大体同轴。为此，驱动马达2的马达轴构建为空心轴。传动装置3同样构建为使得背部刚性链条5可以居中地穿过该传动装置3。从而提供了中央式传动装置空心轴。进行驱动的传动轴6同样构建为空心轴且与空心螺杆4耦合。在这种技术方案中，无需将背部刚性链条5转向。这样就大体上自动地提供了背部刚性链条5的操纵长度，该操纵长度基本上相当于驱动马达2的长度加上具有传动轴6的传动装置3的长度。在驱动马达2后面仍然可以连接有链条贮存部，在该链条贮存部中同样可以将背部刚性链条5转向。在这种实施方式中，背部刚性链条5同样可以在两个方向上传递推力。但优选施加背离驱动马达2的推力，因为在这个方向上总是有较大的操纵长度可用(参阅图6中的推动方向S)。在此情况下，相应的导引装置19除空心螺杆4外还能穿过传动装置3和驱动马达2。
本发明的致动器1优选电气驱动且就设计方案而言可以被液压缸或气压缸取代。因而优选采用细长结构，其中在纵向上沿空心螺杆4的轴线AH和驱动马达2的马达轴线AM施加推力。可以将包括传动装置3在内的驱动马达2和空心螺杆4一起安装在共同的壳体中，在该壳体的前端上，背部刚性链条5的操纵区域突出。也可以将链条贮存部安装在这个壳体内，从而以类似于液压缸或气压缸的方式形成一个结构单元。在相对该背部刚性链条5的操纵区域的末端上，这个壳体可以配设有相应的安装装置，如具有球形关节的关节头。借助本文所描述的致动器1就能施加(例如)打开门窗所需的推力。也可以将其应用于(例如)输送与运输业领域内的其他用途。
附图标记表
1 致动器
2 驱动马达
3 传动装置
4 空心螺杆
5 背部刚性链条
6 传动轴
7 齿轮
8 外齿部
9 中间腔
10 突起
11 轴承
12.1，12.2 内螺旋
13 圆柱形开口
14 内链节
15 外链节
16.1，16.2 链条销
17 加固舌片
18.1，18.2 卡合区域
19 导引装置
20.1，20.2 导轨
21 固定条
AH 空心螺杆轴线
AM 马达轴线
DW 内螺旋的直径
DI 内开口的直径
S 推动方向

Claims (15)

1.一种致动器(1)，其具有背部刚性链条(5)、驱动马达(2)和可被所述驱动马达(2)驱动的螺杆，其中所述背部刚性链条(5)具有交替式的内链节和外链节(14)、(15)和将内链节与外链节连接在一起的链条销(16.1，16.2)，并且所述链条销(16.1，16.2)中的至少部分具有侧向伸出的卡合区域(18.1，18.2)，所述卡合区域与所述螺杆相卡合，以便驱动所述背部刚性链条(5)，其特征在于，所述螺杆实施为空心螺杆(4)，以及，所述链条销(16.1，16.2)的卡合区域(18.1，18.2)与所述空心螺杆(4)的内螺旋(12.1，12.2)相卡合。
2.根据权利要求1所述的致动器(1)，其特征在于，所述驱动马达(2)布置在所述空心螺杆(4)的延长部中，优选地，所述马达轴线(AM)与所述空心螺杆轴线(AH)同轴布置。
3.根据权利要求1或2所述的致动器(1)，其特征在于，所述空心螺杆(4)采用多线式构建方案且相应地具有多个内螺旋(12.1，12.2)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，所述背部刚性链条(5)的链条销(16.1和16.2)交替地在所述背部刚性链条(5)的所述一侧和另一侧上伸出并形成相应的卡合区域(18.1，18.2)。
5.根据权利要求4所述的致动器(1)，其特征在于，位于所述背部刚性链条(5)的所述一侧上的链条销(16.1，16.2)的卡合区域(18.1，18.2)与位于所述背部刚性链条(5)的另一侧上的链条销(16.2)的卡合区域(18.2)相比卡入不同的内螺旋(12.1，12.2)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，设有穿过所述空心螺杆(4)的导引装置(9)，所述导引装置对所述背部刚性链条(5)的前侧和/或后侧进行导引。
7.根据上述权利要求中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，所述驱动马达(2)具有供所述背部刚性链条(5)穿过的空心轴。
8.根据权利要求7所述的致动器(1)，其特征在于，设有穿过所述空心轴的导引装置，所述导引装置对所述背部刚性链条(5)的前侧和/或后侧进行导引。
9.根据上述权利要求中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，所述驱动马达(2)具有传动装置(3)，以及，传动轴(6)对所述空心螺杆(4)进行驱动。
10.根据权利要求9所述的致动器(1)，其特征在于，所述空心螺杆(4)具有卡合区域，被所述传动轴(6)驱动的用于驱动所述空心螺杆(4)的卡合构件卡入所述卡合区域。
11.根据上述权利要求中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，所述背部刚性链条(5)在所述空心螺杆(4)与所述驱动马达(2)之间的中间腔(9)中转向并从所述中间腔(9)被侧向导出。
12.根据权利要求11所述的致动器(1)，其特征在于，所述背部刚性链条(5)的从所述中间腔(9)被侧向导出的区段是所述背部刚性链条(5)的非受力区段。
13.根据上述权利要求中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，所述背部刚性链条(5)是套筒链或滚子链，所述背部刚性链条的宽度(BK)大于所述空心螺杆(4)的内径(DI)且小于所述空心螺杆(4)的所述至少一个内螺旋(16.1，16.2)的外径(AW)。
14.根据上述权利要求中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，所述空心螺杆(4)支承在其外周上。
15.根据上述权利要求中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，所述背部刚性链条(5)的推动方向在所述马达轴线(AM)的方向上或者平行于所述马达轴线地背离所述驱动马达(2)。
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