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Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor.
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Aus der
DE 20 2006 019 873 U1 ist ein Spindelmotor bekannt, bei dem Spindel und Rotorwelle des antreibenden Elektromotor spielfrei verbunden, beispielsweise mittels Schraubverbindung zusammen mit einer Klemmverbindung.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2008 033 600 A1 ist ein Spindelmotor bekannt, der einen Fettspeicher in der Gewindespindel besitzt, Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Spindelmotor möglichst reibungsarm weiterzubilden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Spindelmotor nach den in Anspruch 1 oder 2 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Spindelmotor sind, dass er einen Elektromotor und einen vom Elektromotor angetriebenen Spindeltrieb umfasst, umfassend Spindel und linear bewegbare Spindelmutter,
wobei die Spindel mit der Rotorwelle des Elektromotors schraubverbunden ist,
wobei die Schraubverbindung zwischen Spindel und Rotorwelle mittels einer Schraube verspannbar ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass eine sehr kompakte einfache Verbindung der Spindel in sicherer Weise ermöglicht ist. Denn mittels der Verspannung ist eine axiale Sicherung der Spindel vorsehbar, die keine weiteren Mittel benötigt. Somit ist die Schraube zum Verspannen im Inneren der Spindel vorsehbar und benötigt daher keinen zusätzlichen Bauraum.
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Wichtige Merkmale bei dem Spindelmotor nach Anspruch 2 sind alternativ, dass eine linear bewegbare Kolbenstange mit der Spindelmutter verbunden ist, wobei das freie Innenvolumen der Kolbenstange als Fettspeicher verwendet ist. Somit ist die Kolbenstange derart hohl oder mit einer derartigen Ausnehmung ausgeführt, dass die Spindel abhängig vom Hub zumindest teilweise in die Kolbenstange hineinragt. Das darüber hinaus noch freie Volumen, insbesondere das bei Ausführung aller möglichen Hübe noch freie Volumen ist als Fettspeicher genutzt und somit ein großer Fettspeicher realisiert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mit der Spindelmutter eine Kolbenstange verbunden, an der eine mit der Kolbenstange mitbewegte Schmierstoffzuführung, insbesondere ein Anschluss für Leitungen zur Zuführung von Schmierstoff, wie Schmiernippel, angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Schmierstoffzuführung mitbewegt ist und somit ständig betreibbar ist. Zum Schmieren muss also nicht eine Position angefahren werden sondern die Schmierung ist kontinuierlich während des Betriebs des Spindelmotors ausführbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Inneren der Kolbenstange ein Raumbereich für Schmierstoff, insbesondere als Fettspeicher, vorgesehen, der begrenzt ist durch die Kolbenstange, Spindel, Spindelmutter sowie eine Verschlussschraube. Von Vorteil ist dabei, dass der Raumbereich Schmierstoff aufnimmt, aus welchem der Kugelrollspindeltrieb schmierbar ist. Dieser Raumbereich ist wegen des geringen Hubs des Spindelmotors klein gehalten und die beim Bewegen des Schmierstoffs erzeugte Reibung ist daher nur unerheblich.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Verschlussschraube am axialen Endbereich der Kolbenstange vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass diese abschraubbar ist und somit der Raumbereich und die in der Spindel vorgesehene Schraube zugänglich ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schraubenkopf der Schraube, welche zum Verspannen der Schraubverbindung zwischen Spindel und Rotorwelle vorgesehen, nach Entfernen der Verschlussschraube zugänglich ist, insbesondere für ein Werkzeug zur Betätigung der Schraube, insbesondere für ein in einen Innensechskant eingreifendes Werkzeug zur Betätigung der Schraube, wobei der Innensechskant im Schraubenkopf der Schraube vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Inneren der Kolbenstange ein Raumbereich für Schmierstoff, insbesondere als Fettspeicher, vorgesehen, wobei das Außengewinde der Spindel zumindest teilweise den Raumbereich begrenzt, insbesondere zur Schmierung des Außengewindes, welches mit der Spindelmulter im Eingriff steht und/oder einen Kugelrollspindeltrieb bildet. Von Vorteil ist dabei, dass der Fettspeicher-Raumbereich direkt vom Schraubgewindebereich begrenzt und somit geschmiert wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Raumbereich für Schmierstoff über die Schmierstoffzuführung befüllbar mit Schmierstoff. Von Vorteil ist dabei, dass die Zuführung während des Betriebs ausführbar ist und die Befüllung nur durch eine Ausnehmung in der Wandung der Kolbenstange hindurch erfolgt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die linear bewegbar angeordnete Kolbenstange gelagert in einem Führungsring, welcher im Gehäuse vorgesehen ist, insbesondere wobei der Führungsring aus Teflon gefertigt ist und die Kolbenstange aus Metall gefertigt ist, insbesondere Stahl oder Aluminium. Von Vorteil ist dabei, dass die Abnutzung und erzeugte Reibungskraft des Linearlagers gering ist. Außerdem ist eine hohe Dichtheit gegen Austreten von Schmierstoff erreicht.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der mit Schmierstoff befüllte Innenraum gegen die Umgebung mittels einer an der Verschlussschraube vorgesehenen Dichtung, insbesondere O-Ring, abgedichtet. Von Vorteil ist dabei, dass der Fettspeicher gegen die Umgebung abgedichtet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen Spindelmutter und Spindel eine Kontaktdichtung vorgesehen, insbesondere wobei die Kontur der Kontaktdichtung am Umfang der Spindel teilweise einer zylindrischen fläche und teilweise einem Gewindegang folgt. Von Vorteil ist dabei, dass eine reibungsarme Dichtung ausgeführt ist, die den Kugelrollspindeltrieb abdichtet zum Motor hin. Dabei ist die Dichtung vorzugsweise aus einem Kunststoff gefertigt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hublänge des Spindelmotors, insbesondere also die Strecke, auf welcher die Spindelmutter hin- und her bewegbar ist, kleiner als das Doppelte des Außendurchmessers der Spindel, insbesondere kleiner als das Doppelte des Außendurchmessers der Spindel in deren mit der Spindelmutter im Eingriff sich befindenden Schraubgewindebereich. Schmierstoff wird also von Spindel und Spindelmutter bewegt. Von Vorteil ist aber dabei, dass die von der Bewegung des Schmierstoffs verursachten Verluste gering sind obwohl die Spindel und die Spindelmutter bewegte, den Fettspeicher-Raumbereich begrenzende Oberflächenbereiche aufweisen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kolbenstange aus Stahl gefertigt ist und zumindest im Berührbereich zum Führungsring hin
- – eine verchromte Oberfläche,
- – eine mittels thermo-chemischer Diffusion beschichtete Oberfläche oder eine
- – nitrierte Oberfläche
aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Korrosionsfestigkeit und gleichzeitig eine verringerte Reibung erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zum Verspannen der Schraubverbindung zwischen Spindel und Rotorwelle ein Kegelteil von der Schraube gegen eine Innenfläche der Spindel gedrückt wird. Von Vorteil ist dabei, dass einer Spreizwellenverbindung entsprechend eine Verformung des axialen Endbereichs der Spindel ausführbar ist, wobei die Verformung zu einer Verspannung des Schraubgewindebereichs genutzt wird und somit eine axiale Sicherung bewirkt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Spindel mit der Rotorwelle über ein Lager gelagert, insbesondere das in einem Lagerschild des Motors aufgenommen ist. Von Vorteil ist dabei, dass nur die beiden im Motor angeordneten Lager für die Rotorwelle zur Lagerung der Spindel notwendig sind. Einzig weiter notwendiges Lager ist das Linearlager für die Kolbenstange sowie die Verdrehsicherung des Spindeltriebs. Vorzugsweise wird die Verdrehsicherung mittels Nutensteinen ausgeführt, die in an der Innenseite des Gehäuseteils des Spindeltriebs vorgesehenen Nuten geführt sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung führt die Schraube vom ersten axialen Endbereich der Spindel bis zu deren anderen axialen Endbereich hindurch. Von Vorteil ist dabei, dass der Innenbereich der Spindel nutzbar ist zur Schaffung der axialen Sicherung der Schraubverbindung zwischen Spindel und Rotorwelle.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Spindelmotor angeschnitten in Schrägansicht gezeigt. In der 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt gezeigt.
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Das Gehäuseteil 1 des von einem Elektromotor angetriebenen Spindeltriebs nimmt einen Führungsring 2 auf, der zur Lagerung der linear bewegbaren Kolbenstange 3 vorgesehen ist.
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Die Kolbenstange 3 ist hohl ausgeführt und wird an ihrem vom Motor abgewandten, axialen Endbereich von einer Verschlussschraube 5 verschlossen, die in die Kolbenstange 3 eingeschraubt ist.
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Die Kolbenstange 3 ist mit einer Spindelmutter 21 mittels eines an der Innenseite der Kolbenstange 3 vorgesehenen Schraubgewindes 23 auf ein entsprechendes Außengewinde der Spindelmutter 21 schraubverbunden und daher von der Spindelmutter 21 mitbewegbar.
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Die Spindelmutter 21 weist ein Innengewinde auf, das mit dem Außengewinde der Spindel 25 im Eingriff steht, insbesondere dabei einen Kugelrollspindeltrieb bildet.
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Die Spindel 25 ist in die Rotorwelle 10 eingeschraubt.
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Die Spinde 25 ist hohl ausgeführt, so dass eine Schraube 8 durchführbar ist und mit ihrem am dem Schraubenkopf gegenüber liegenden axialen Endbereich vorgesehenen Schraubgewindebereich in ein Kegelteil 20 einschraubbar ist. Auf diese Weise wird der Schraubenkopf gegen das Kegelteil 20 verspannt, wodurch das Kegelteil 20 auf das entsprechend aufgespreizte Ende der Spindel 25 drückt und somit die Schraubverbindung zwischen Spindel 25 und Rotorwelle 10 verspannt. Hierdurch ist also ein Herstellen der Schraubverbindung in einfacher Weise bewirkt und somit eine axiale Sicherung der Verbindung zwischen Spindel 25 und Rotorwelle 10 erreicht. Vorzugsweise weist die Spindel 25 an ihrem axialen Endbereich einen oder in Umfangsrichtung angeordnete, mehrere, in axialer Richtung verlaufende Schlitze auf, wodurch die elastische Verformung vergrößert wird und somit die Verspannung des Schraubgewindes verstärkt wird.
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Die Schraube 8 weist an Ihrem Schraubenkopf einen Innensechskant 4 auf, der nach Herausschrauben der Verschlussschraube 5 für ein Werkzeug zugänglich ist. Dabei ist die Verschlussschraube 5 mittels eines O-Rings 22 gegenüber dem Gehäuseteil 1 abgedichtet vorgesehen.
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Besonderer Vorteil ist auch, dass eine von außen stets zugängliche, in jedem Betriebszustand betreibbare Schmierung vorsehbar ist. Hierzu weist die Kolbenstange einen Schmiernippel 6 auf, durch den ein zwischen der Kolbenstange 3 und der Spindel 25 liegender Raumbereich 7 für Fettspeicher, der auch teilweise durch die Spindelmutter 21 begrenzt ist, befüllbar ist.
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Die Rotorwelle 10 mit der Spindel 25 zusammen ist in einem ersten Lager, welches am der Spindel 25 gegenüberliegenden axialen Endbereich der Rotorwelle 10 vorgesehen ist, und in einem zweiten Lager, welches im Lagerschild 9 vorgesehen ist, gelagert.
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Der Innenring dieses zweiten Lagers 24 ist gesichert mittels des Spannrings 26, welcher auf der Rotorwelle 10 aufgeschraubt ist und als Kontermutter wirkt.
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Der Motor ist als Synchronmotor ausgeführt. Innerhalb des Statorgehäuses 12 ist ein Blechpaket 11 vorgesehen, an dem die Statorspulen angeordnet sind. Auf der Rotorwelle sind Dauermagnete verbunden.
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Am dem Spindeltrieb abgewandten Ende der Rotorwelle ist eine elektromagnetisch betätigbare Bremse vorgesehen, die eine um einen Spulenkern 15 vorgesehene Bremsspule 19 aufweist, bei deren Bestromung eine Ankerscheibe 13 entgegen der Federkraft von Druckfedern den Bremsbelagträger 14 frei gibt und somit die Bremse öffnet, also lüftet. Bei Nicht-Bestromung hingegen drückt die Federkraft der Druckfedern die Ankerscheibe 13 auf den Bremsbelagträger 14. Das Bremsen ist somit steuerbar.
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Mit der Rotorwelle 10 ist mittels einer Spreizwellenverbindung ein Winkelsensor 17 verbunden und durch die Schraube 16 befestigt.
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Am Motorgehäuse ist ein Anschlussstecker 18 vorgesehen zum Anschließen der elektrischen Versorgungsleitungen des Motors.
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Zwischen Spindelmutter und Spindel ist eine Abdichtung vorgesehen, die das Austreten von Schmierstoff aus dem Kugelrollschraubgewindebereich zum Motor hin verhindert. Diese Abdichtung ist als Kontaktdichtung 27 ausgeführt, die an einer axialen Stelle angebracht ist und mit ihrer radial innen liegenden Oberfläche der dortigen Kontur der Spindel folgt. Dabei folgt die Kontaktdichtung also in Umfangsrichtung einer Zylinderfläche über einen Teil des Umfangs und im restlichen Teil in Umfangsrichtung folgt sie einem Schraubgewindegang. Abhängig von der gewählten Ganghöhe ergeben sich die Anteile hierbei.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuseteil
- 2
- Führungsring
- 3
- Kolbenstange
- 4
- Innensechskant
- 5
- Verschlussschraube
- 6
- Schmiernippel
- 7
- Raumbereich für Fettspeicher
- 8
- Schraube
- 9
- Lagerschild
- 10
- Rotorwelle
- 11
- Blechpaket
- 12
- Statorgehäuse
- 13
- Ankerscheibe
- 14
- Bremsbelagträger
- 15
- Spulenkern
- 16
- Schraube
- 17
- Winkelsensor
- 18
- Anschlussstecker
- 19
- Bremsspule
- 20
- Kegelteil
- 21
- Spindelmutter
- 22
- O-Ring
- 23
- Schraubgewinde
- 24
- Lager
- 25
- Spindel
- 26
- Spannring
- 27
- Kontaktdichtung
