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Die Erfindung betrifft einen linearen Stellantrieb mit einer rotativ angetriebenen Welle und zumindest einer Vorrichtung zur Umwandlung der rotativen Bewegung der Welle in eine lineare Stellbewegung eines Stellgliedes, wobei die Vorrichtung zumindest eine gegenüber einem ortsfesten Gehäuse wirksame Bremseinrichtung aufweist, über die die Vorrichtung zu- oder abschaltbar ist.
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Lineare Stellantriebe, bei denen zumeist ein Elektromotor eine Spindel antreibt und diese rotative Bewegung mittels einer auf der Spindel angeordneten Stellmutter in eine lineare Stell- oder Antriebsbewegung umwandelt, werden in vielen Bereichen der Technik eingesetzt. Diese Aktuatoren, die als mechatronische Aktuatoren ausgebildet sein können, ersetzen zunehmend hydraulische Stellantriebe oder Betätigungselemente. In Kraftfahrzeuggetrieben werden sie beispielsweise zur Längsverschiebung von Schaltelementen der inneren Schaltung verwendet, wobei beispielsweise in Getrieben in Vorgelegebauweise durch Kuppeln von Losrädern mit unterschiedlichen Zähnezahlen auf An- oder Abtriebswellen eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses erzielt wird.
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Ein linearer Stellantrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung ist aus der
DE 10 2004 060 642 A1 bekannt. Danach sind in einer Steuerungsvorrichtung eines Lastschaltgetriebes zwei von Elektromotoren in jeweils zwei Drehrichtungen angetriebene Antriebswellen mit daran kuppelbaren Zahnradelementen vorgesehen, die über einen sogenannten Drehantriebsmechanismus auf Drehmoment/Schub-Wandler wirken. Diese Drehmoment/Schub-Wandler sollen einen axial bewegten Abtriebsabschnitt aufweisen und bewegen beim Kuppeln des Zahnradelements auf der Antriebswelle als linearer Stellantrieb eine Lastschaltkupplung in ihre eingerückte oder ausgerückte Stellung.
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Weiterhin ist aus der
DE 41 05 157 A1 eine Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, bei welcher eine Schaltwelle ortsfest in einem Getriebegehäuse angeordnet ist. Diese Schaltwelle bildet gemeinsam mit einem Rotor und einem Stator einen als linearen Stellantrieb wirkenden Spindeltrieb, wobei der Rotor innerhalb eines hülsenförmigen Stators bei der Durchführung eines Schaltvorganges verdreht wird. Die Drehbewegung des Rotors gegenüber dem Stator wird durch einen zwischen Rotor und Stator angeordneten elektrischen Hohlwellenmotor bewirkt. Von dem Stator geht eine Schaltgabel aus, die in eine Umfangsnut einer Zahnmuffe eingreift, wobei die auf einem Synchronträger angeordnete Zahnmuffe dazu dient, Zahnräder, die beidseitig der Zahnmuffe angeordnet sind, wahlweise mit einer Abtriebswelle zu kuppeln. Alternativ zu diesem mechatronischen Schaltaktuator wird auch ein linearer Stellantrieb beschrieben, bei welchem eine Schiebemuffe mit einem Außengewinde und einem die Schiebemuffe antreibenden Zahnrad versehen ist. Dabei ist die Schiebemuffe mittels einer Wälzlagerung drehbar auf der Schaltwelle gelagert, während ihr Außengewinde über einen Kugelschraubtrieb mit einer Nabe einer Schaltgabel in Verbindung steht. Eine Drehbewegung der durch das Zahnrad angetriebenen Schiebemuffe führt mit Hilfe des Kugelschraubtriebes zu einer Verlagerung der Schaltgabel in axialer Richtung.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen linearen Stellantrieb zu schaffen, der sich auf Grund seiner geringen Anzahl von Bauelementen für eine Großserienfertigung eignet und einen geringen radialen sowie axialen Bauraum beansprucht.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf folgenden abhängigen Patentansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wieder.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 soll die Vorrichtung aus einer auf der Welle axial beweglich, aber drehfest angeordneten Schiebemuffe bestehen, die an einem Abschnitt ihrer Außenmantelfläche mit zumindest einem ersten Außengewinde versehen ist. Außerdem sollen das erste Außengewinde und ein Innengewinde eines ersten Flansches einen Schraubtrieb bilden, wobei der erste Flansch mittels der Bremseinrichtung kraft- oder formschlüssig am Gehäuse festlegbar ist. Somit hat der erste Flansch die Funktion einer äußeren Mutter, die im nicht betätigten Zustand des linearen Stellantriebs lastfrei mit der Schiebemuffe im Block umläuft. Erst dann, wenn der als äußere Mutter ausgebildete erste Flansch im Gehäuse festgelegt wird, bewirkt er eine lineare Stellbewegung der gegenüber der Welle längsbeweglichen Schiebemuffe. Dabei kann der Schraubtrieb selbsthemmend ausgebildet sein, damit sichergestellt ist, dass bei gelöster Bremseinrichtung keine lineare Stellbewegung in axialer Richtung der Welle erfolgen kann. Die wesentlichen Vorteile dieser Ausbildung des linearen Stellantriebs bestehen darin, dass er aus Bauelementen, wie z. B. einer mit einem Außengewinde versehenen Schiebemuffe, einem mit einem Innengewinde versehenen Flansch, axial wirkenden Lagern und einer Bremseinrichtung besteht, die sich problemlos für eine Fertigung in Großserie herstellen lassen. Außerdem weist der erfindungsgemäße Stellantrieb geringe bauliche Abmessungen auf und eignet sich daher für eine Vielzahl von Anwendungen.
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Demgegenüber ist bei dem Stellantrieb nach der
DE 41 05 157 A1 ein aufwändiger elektrischer Hohlwellenmotor zwischen dem Stator und dem Rotor vorgesehen der eine flexible elektrische Leitung für die im Stator angeordnete Spulenwicklung benötigt. Auch die in diesem Dokument dargestellte mechanische Version eines linearen Stellantriebes ist sehr aufwändig und weist relativ große bauliche Abmessungen auf, denn das mit der Schiebemuffe einteilig ausgebildete Zahnrad muss über ein zu diesem im Vorgelege angeordnetes Zahnrad von einem Motor angetrieben werden.
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Insbesondere kann der erste Flansch in axialer Richtung im Gehäuse gelagert sein. So kann die Lage des Flansches gegenüber dem Gehäuse genauer festgelegt werden und der Einsatz und die Positionierung der Bremseinrichtung erleichtert werden.
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Von besonderem Vorteil ist eine längsbewegliche Koppelung der Schiebemuffe an die Welle, bei der die Welle mit zumindest einer Längsnut versehen ist, in die ein von einem Innenmantel der Schiebemuffe radial nach innen weisender Passstift oder eine Passfeder derart eingreifen, dass die Schiebemuffe von der Welle in Umfangsrichtung mitgenommen wird, aber gegenüber der Welle axial beweglich ist. Alternativ dazu kann zwischen der Schiebemuffe und der Welle eine in Umfangsrichtung wirkende Mitnahmeverzahnung vorgesehen sein. Die Mitnahmeverzahnung kann dabei am Innenmantel der Schiebemuffe angeordnet sein. Es kann sich aber auch um eine Längsführung handeln, bei welcher in Nuten der Welle und der Schiebemuffe Kugeln angeordnet sind, so dass sich die Schiebemuffe leichtgängiger verstellen lässt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll der zumindest eine Flansch in eine konzentrisch zur Welle verlaufende Nut des Gehäuses eingreifen, wobei der Flansch insbesondere gegenüber Seitenwänden der Gehäusenut über Axialwälzlager gelagert ist. Diese Gehäusenut kann sowohl die Bremseinrichtung als auch Axialwälzlager aufnehmen, wodurch sich eine sehr kompakte Anordnung erreichen lässt. Durch die verwendeten Axialwälzlager wird die Reibung zwischen dem frei drehenden Flansch und den Seitenwänden der Gehäusenut erheblich reduziert, so dass in dieser ausgekuppelten Schaltstellung des Linearantriebes Relativbewegungen der Schiebemuffe gegenüber dem Flansch vermieden werden. Dabei kann das Axialwälzlager als Axialnadellager oder Axialkugellager ausgebildet sein.
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Außerdem besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, die Welle nur in einer Drehrichtung anzutreiben. Dadurch lässt sich der Steuerungsaufwand für den linearen Stellantrieb reduzieren. Außerdem kann die Welle bei einer Verwendung des linearen Stellantriebes in Getrieben über ein kontinuierlich angetriebenes Antriebsglied in ihre Drehbewegung versetzt werden. Die dann erforderliche Ausbildung der Vorrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung der Welle in eine lineare Stellbewegung wird nachfolgend erläutert.
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In Weiterbildung der Erfindung soll zusätzlich zu dem ersten Außengewinde der Schiebemuffe ein zweites Außengewinde angeordnet sein. Die beiden Gewinde können dabei durch einen um die Schiebemuffe umlaufenden Bund voneinander getrennt sein. Dabei sind beide Gewinde gegenläufig ausgebildet, also ist in einem Fall ein Rechtsgewinde und im anderen Fall ein Linksgewinde vorgesehen. Auf dem zweiten Außengewinde ist ein zweiter Flansch angeordnet, der an seinem Innengewinde mit dem zweiten Außengewinde einen gegenläufigen zweiten Schraubtrieb bildet. Der zweite Flansch ist ebenfalls axial im Gehäuse gelagert und mittels einer zweiten Bremseinrichtung gegenüber diesem abbremsbar. Somit ergibt sich ein in zwei Bewegungsrichtungen wirksamer linearer Stellantrieb. Je nachdem, ob die erste oder die zweite Bremseinrichtung betätigt wird, erfolgt eine Verlagerung der Schiebemuffe in die eine oder die entgegengesetzte Richtung. Somit lassen sich mit geringem baulichen Aufwand derartige Stellbewegungen realisieren.
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Dabei kann es insbesondere dann, wenn die beiden Schraubtriebe selbsthemmend ausgebildet sind, erforderlich sein, den jeweils nicht gebremsten Flansch von dem anderen Flansch aus anzutreiben, damit der nicht gebremste Flansch die Längsbewegung der Schiebemuffe nicht behindert. Dafür soll erfindungsgemäß ein zwischen den beiden Flanschen angeordnetes Koppelgetriebe vorgesehen sein, das den frei drehbaren Flansch, ausgehend von dem Flansch, der gegenüber dem Gehäuse festgelegt ist, antreibt. Da der frei drehbare Flansch jeweils mit umgekehrter Drehrichtung angetrieben werden muss, eignet sich hierfür insbesondere dann, wenn beide Schraubtriebe die gleiche Steigung aufweisen, ein als Planetengetriebe mit Standübersetzung ausgebildetes Koppelgetriebe. Im Fall unterschiedlicher Steigung der Schraubtriebe ist die Übersetzung des Planetengetriebes entsprechend anzupassen. Dabei ist ein Planetenträger dieses Planetengetriebes auf der Schiebemuffe abgestützt, während das innere und das äußere Zentralrad jeweils mit einem der Flansche verbunden sind.
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Von besonderem Vorteil ist die Anwendung des erfindungsgemäßen linearen Stellantriebes in einem Kraftfahrzeuggetriebe. Dabei dient er zur Betätigung von Kuppelelementen einer inneren Schaltung. In diesem Fall können unmittelbar an der erfindungsgemäßen Schiebemuffe eine Schaltgabel oder eine Schaltschwinge angreifen. Natürlich kann es sich bei der Anwendung in Kraftfahrzeuggetrieben auch um eine Betätigung einer Kupplung, beispielsweise einer Lamellenkupplung, oder einer Bremse handeln. Die Welle kann dabei entweder von einem Elektromotor oder kontinuierlich von einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben werden.
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An Stelle der zuvor erläuterten Zweirichtungsverstellung mittels zweier Flansche kann die Schiebemuffe z. B. an ihrem vom ersten Flansch abgewandten Ende über eine Druckfeder gegenüber einem auf der Antriebswelle vorgesehenen radialen Ansatz abgestützt sein. In diesem Fall wird mittels dieser Druckfeder eine Rückstellbewegung der Schiebemuffe erzwungen. Die Druckfeder kann sich natürlich an jeder Art eines ortsfesten Anschlages abstützen.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit, den erfindungsgemäßen linearen Stellantrieb unmittelbar als zu- oder abschaltbaren Antrieb einer Pumpe zu verwenden. Die lineare Bewegung der Schiebemuffe kann dabei direkt zur Hubbewegung eines Pumpenplungers verwendet werden.
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Dabei kann der Pumpenplunger in einem endseitig der Antriebswelle ausgebildeten Zylinder geführt sein, wobei die Schiebemuffe stirnseitig an dem Pumpenplunger angreift, der z. B. über ein Flanschteil mit der Schiebemuffe verbunden ist. Weiterhin können im Flanschteil Führungsöffnungen vorgesehen sein, durch die von der Antriebswelle ausgehende Führungsstangen hindurchragen. Die formschlüssige Führung der Schiebemuffe zur Welle und damit ihre Mitnahme wird dabei durch in den Führungsöffnungen angeordnete Führungsstangen erreicht. Dieser zuschaltbare Pumpenantrieb eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen. So kann mit ihm beispielsweise im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs ein Druck in einem Speicher aufgebaut werden, so dass sich durch Ausnutzung dieser potentiellen Energie Kraftstoff einsparen lässt. Weiterhin eignet er sich für Start-Stopp-Funktionen im Fahrzeuggetriebe, wobei ebenfalls die kinetische Energie aus einem hydraulischen Speicher genutzt wird. Aus diesem Speicher steht zum Starten des Kraftfahrzeugs ein Druck zur Verfügung, um Schaltelemente zu betätigen. Über die erfindungsgemäße Vorrichtung können bei einem Startvorgang mit dem Druck des hydraulischen Speichers durch Wandlung einer Linearbewegung in eine Rotativbewegung Getriebe- oder Motorwellen, ausgehend von ihrem Stillstand, angetrieben werden.
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Schließlich wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Schraubtriebe als Kugelgewindetrieb oder als Rollengewindetrieb ausgebildet ist. Diese leichtgängigen Schraubtriebe eignen sich insbesondere für die über einen zweiten Flansch oder eine Druckfeder erzwungene Rückstellbewegung.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung näher dargestellt. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines linearen Stellantriebes mit einem Teilschnitt durch ein den Stellantrieb umgebendes Gehäuse,
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2 einen Halbschnitt in Längsrichtung durch eine zweite Ausführungsform eines Stellantriebes, bei welchem erste und zweite Flansche durch ein Koppelgetriebe miteinander verbunden sind,
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3 einen Halbschnitt in Längsrichtung durch eine dritte Ausführungsform eines Stellantriebes, bei welchem eine Schiebemuffe durch eine Druckfeder rückstellbar ist, und
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4 einen Längsschnitt durch einen Stellantrieb der zum Antrieb einer Kolbenpumpe dient.
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In 1 ist mit 1 eine Welle eines erfindungsgemäßen linearen Stellantriebes bezeichnet, die rotativ über einen nicht näher dargestellten Elektromotor oder, im Falle der Verwendung des linearen Stellantriebes innerhalb eines Kraftfahrzeuggetriebes, kontinuierlich mechanisch angetrieben werden kann, beispielsweise von einer Eingangswelle des Getriebes. Auf der Welle 1 ist eine Schiebemuffe 2 angeordnet, von deren Innenmantel 3 aus eine Passfeder 4 radial nach innen weist und in eine Längsnut 5 in der Welle 1 eingreift.
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Die Schiebemuffe 2 weist an einem ersten Abschnitt ihrer Außenmantelfläche 6 ein erstes Außengewinde 7 auf. Mittels eines umlaufenden Bundes 8 der Schiebemuffe 2 ist dieses erste Außengewinde 7 getrennt von einem zweiten Außengewinde 9. Die beiden Außengewinde 7 und 9 sind gegenläufig ausgebildet, das heißt, dass das erste Außengewinde 7 mit einem Rechtsgewinde und das zweite Außengewinde 9 mit einem Linksgewinde oder umgekehrt versehen sind. Auf dem ersten Außengewinde 7 ist ein mit einem Innengewinde 10 versehener erster Flansch 11 angeordnet. Dieser erste Flansch 11 ragt radial in eine Nut 12 eines Gehäuses 13, wobei die Nut 12 Seitenwände 12a aufweist, an denen der erste Flansch 11 mittels zweier als Axialkugellager 14 und 14a ausgebildeter Axialwälzlager gelagert ist.
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Weiterhin ist der erste Flansch 11 von einer Bremseinrichtung 15 umgeben, über welche der erste Flansch 11 reib- oder formschlüssig an dem Gehäuse 13 festlegbar ist. Die Bremseinrichtung 15 kann beispielsweise als Magnetbremse, hydraulisch betätigte Lamellenbremse oder als Klauenkupplungssperre ausgebildet sein.
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Nahezu identisch mit dem ersten Flansch 11 ist ein zweiter Flansch 16 ausgebildet, der allerdings ein als Linksgewinde ausgebildetes Innengewinde 17 aufweist. Das Innengewinde 17 bildet gemeinsam mit dem zweiten Außengewinde 9 der Schiebemuffe 2 einen Schraubtrieb. Der zweite Flansch 16 greift dabei ebenfalls in eine Nut 18 ein, die im Gehäuse 13 vorgesehen ist, wobei der zweite Flansch 16 in seinem radial äußeren Bereich in axialer Richtung mittels zweier Axialkugellager 19 und 19a gegenüber Seitenwänden 18a der Nut 18 gelagert ist. Am äußeren Umfang des zweiten Flansches 16 ist ebenfalls eine Bremseinrichtung vorgesehen, die mit 20 bezeichnet ist. Die Wirkungsweise dieser Bremseinrichtungen 20 entspricht der der Bremseinrichtung 15.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise des linearen Stellantriebes gemäß 1 erläutert:
Die rotierende Welle 1 nimmt über ihre an der Passfeder 4 angreifende Längsnut 5 die Schiebemuffe 2 in Umfangsrichtung mit, so dass beide Teile gemeinsam rotieren. Befinden sich beide Bremseinrichtungen 15 und 20 in ihrem ausgerückten Zustand, so wird auf keinen der Flansche 11 und 16 ein Bremsmoment übertragen und sie laufen folglich lastfrei mit der Schiebemuffe 2 um, so dass keine lineare Verstellung zwischen der Schiebemuffe 2 und einem der Flansche 11 und 16 erfolgt.
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Wird hingegen der erste Flansch 11 mittels seiner ersten Bremseinrichtung 15 am Gehäuse 13 festgelegt, so kommt der zwischen dem ersten Außengewinde 7 und diesem Flansch 11 vorhandene Schraubtrieb zur Wirkung, d. h. die Schiebemuffe 2 führt bei entsprechender Drehrichtung der Welle 1 eine nach rechts gerichtete Stellbewegung aus. Gleichzeitig ist die Bremseinrichtung 15 des zweiten Flansches 16 gelöst, so dass der frei drehende Flansch 16 lastfrei rotieren kann und dabei die entsprechende Längsbewegung der Schiebemuffe 2 nicht behindert. Eine Umkehrung dieser Stellbewegung erfolgt, wenn der Flansch 16 am Gehäuse 13 festgelegt wird und der Flansch 11 frei drehbar gegenüber dem Gehäuse 13 ist.
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Die Anordnung gemäß der 2 stimmt im Wesentlichen mit der nach 1 überein, weshalb in der Darstellung auch identische Bezugszeichen verwendet werden. Der einzige Unterschied gegenüber 1 besteht darin, dass nach 2 zwischen dem ersten Flansch 11 und dem zweiten Flansch 16 ein Koppelgetriebe 21 angeordnet ist. Dieses Koppelgetriebe 21 ist als Planetengetriebe mit einer Standgetriebeübersetzung ausgebildet, vorausgesetzt, die Steigung der Schraubtriebe ist gleich, wobei ein Planetenträger 22 drehfest mit der Schiebemuffe 2 verbunden ist. Ein inneres Zentralrad 23 dieses Planetengetriebes ist mit dem ersten Flansch 11 verbunden, während das äußere Zentralrad 25 mit dem zweiten Flansch 16 verbunden ist. Ist der erste Flansch 11 gegenüber dem Gehäuse 13 abgebremst, so treibt das innere Zentralrad 23 über mehrere auf dem Planetenträger 22 drehbar gelagerte Planetenräder 24 das mit dem zweiten Flansch 16 verbundenes äußeres Zentralrad 25 an. Dadurch wird der zweite, in diesem Fall frei drehende Flansch 16 derart angetrieben, dass er die Stellbewegung der Schiebemuffe 2 nicht blockiert. Die gleichen Verhältnisse, jedoch mit einer Umkehrung des Antriebes, kommt dann zu Stande, wenn der zweite Flansch 16 mittels der ihm zugeordneten Bremseinrichtung 20 am Gehäuse 13 festgelegt wird. Dann soll gleichzeitig der erste Flansch 11 gegenüber dem Gehäuse 13 frei umlaufen, wobei, ausgehend von dem an dem zweiten Flansch 16 angeordneten äußeren Zentralrad 25 über die Planetenräder 24 und das innere Zentralrad 23 ein Antrieb des frei drehbaren ersten Flansches 11 erfolgt. Auch in diesem Falle wird also erreicht, dass sich die Schiebemuffe 2 linear auf der Welle 1 verlagern kann, ohne durch den frei drehbaren Flansch 11 blockiert zu werden.
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In der 3 ist mit 26 eine Welle bezeichnet, die ebenfalls eine Schiebemuffe 27 aufnimmt. Von dieser Schiebemuffe 27 geht radial nach innen eine Passfeder 28 aus, die in eine in der Welle 26 angeordnete Längsnut 29 eingreift. Wie bereits zu den 1 und 2 beschrieben, kann diese Schiebemuffe 27, die über die Passfeder 28 von der Welle 26 mitgenommen wird, gegenüber der Welle 26 eine axiale Bewegung ausführen. Die Welle 26 weist einen radialen Ansatz 30 auf, wobei zwischen diesem radialen Ansatz 30 und einer Stirnseite 31 der Schiebemuffe 27 eine Druckfeder 32 angeordnet ist.
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Die Schiebemuffe 27 ist über einen in Teil ihrer Außenmantelfläche 33 mit einem Außengewinde 34 versehen. In dieses Außengewinde 34 greift ein Innengewinde 35 eines Flansches 36 ein, wobei der Flansch 36 mit seinem radial äußeren Bereich in eine Nut 37 eines Gehäuses 38 ragt. Innerhalb dieser Nut 37 ist der Flansch 36 beidseitig mittels zweier Axialkugellager 39 gegenüber Seitenwänden 40 gelagert. Am Umfang des Flansches 36 ist außerdem eine Bremseinrichtung 41 vorgesehen, die dazu dient, den Flansch 36 für eine Betätigung des linearen Stellantriebes am Gehäuse 38 festzulegen.
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Die Funktionen in dieser in 3 dargestellten Ausbildung des erfindungsgemäßen linearen Stellantriebes stimmen, soweit es um die Verstellung der Schiebemuffe 27 mittels des auf ihr geführten Flansches 36 geht, im wesentlichen mit der Funktion eines der in 1 dargestellten Flansche überein. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Stellbewegung in der einen Richtung durch den Schraubtrieb zwischen dem mittels der Bremseinrichtung 41 am Gehäuse 38 festgelegten Flansch 36 und der Schiebemuffe 27 erfolgt, während die Stellbewegung in der anderen Richtung durch die vorhandene Druckfeder 32 als Rückstellung bewirkt wird. Es handelt sich also bei der Ausführungsform nach der 3 um eine vereinfachte Version des erfindungsgemäßen Stellantriebes.
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Schließlich ist in der 4 ein erfindungsgemäß ausgebildeter linearer Stellantrieb dargestellt, der zum Antrieb einer Kolbenpumpe dient. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Welle mit 42 bezeichnet und nimmt alle wesentlichen Bauelemente der Kolbenpumpe auf. Innerhalb der Welle 42 sind unter anderem ein erster Druckraum 43 der Kolbenpumpe und ein zweiter Druckraum 44 eines hydraulischen Federspeichers angeordnet. Innerhalb des ersten Druckraumes 43 befindet sich ein Pumpenplunger 43a, an dem eine Schiebemuffe 45 gemäß der Erfindung angreift. Dabei setzt sich die Schiebemuffe 45 aus einem mit Gewinderillen 46 versehenen zylindrischen Teil 47, einem Flanschteil 48 und einem zylindrischen Zapfen 49, der am Pumpenplunger 43a angreift, zusammen.
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Von einer dem Flanschteil 48 zugewandten Stirnseite 50 der Welle 42 gehen Führungsstangen 51 aus, die durch entsprechend dimensionierte Führungsöffnungen 52 im Flanschteil 48 hindurchgeführt sind. Diese formschlüssige Verbindung mittels der Führungsstangen 51 und der Führungsöffnungen 52 wird an Stelle der in den 1 bis 3 dargestellten formschlüssigen Verbindung mittels Passfeder und Längsnut oder einer Vielzahnverbindung verwendet. Der Schraubtrieb zwischen der Schiebemuffe 45 und einem Flansch 53 ist in diesem Fall als Kugelgewindetrieb ausgebildet, d. h., dass Kugeln 54 einerseits in Gewinderillen 46 am Außenumfang der Schiebemuffe 45 und andererseits in Umfangsrillen 53a am Innenumfang einer Nabe 56 des Flansches 53 vorgesehen sind.
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In Übereinstimmung mit der Ausführung in den 1 bis 3 ist der Flansch 53 innerhalb einer Nut 57 eines Gehäuses 58 angeordnet und gegenüber deren Seitenwänden 57a mittels Axialkugellagern 59 gelagert. Am äußeren Umfang der Nabe 56 ist wiederum eine Bremseinrichtung 60 vorgesehen, über welche die Nabe 56 gegenüber dem Gehäuse 58 zur Ein- oder Ausschaltung des Antriebs der Kolbenpumpe festgelegt werden kann.
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Innerhalb des ersten Druckraumes 43 befindet sich eine erste Druckfeder 61, die den Pumpenplunger 43a und somit den zylindrischen Zapfen 49 bzw. die Schiebemuffe 45 nach jedem Hub des Pumpenplungers 43a zurückstellt. Von dem ersten Druckraum 43 geht eine Druckleitung 62 ab, in welcher ein Rückschlagventil 62a, das eine Strömung des Druckmittels in den zweiten Druckraum 44 des Speichers ermöglicht, aber eine Rückströmung verhindert, angeordnet ist. Der hydraulische Federspeicher weist einen Speicherkolben 63 auf. In einem durch den Speicherkolben vom Druckraum 44 abgetrennten Federraum 64 befindet sich außerdem eine weitere Druckfeder 65, die den Speicherkolben 63 federbelastet. Zwischen diesem Federraum 64 und dem ersten Druckraum 43 verläuft wiederum eine Rücklaufleitung 66 mit einem darin angeordneten Rückschlagventil 67, wobei dieses Rückschlagventil 67 einen Druckmittelstrom vom Federraum 64 in den ersten Druckraum 43 ermöglicht, aber den entgegengesetzten Weg sperrt. Von dem zweiten im Federspeicher angeordneten Druckraum 44 aus führt eine Arbeitsleitung 68 unter Zwischenschaltung nicht näher dargestellter Steuerventile zu den ebenfalls nicht dargestellten Verbrauchern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Welle
- 2
- Schiebemuffe
- 3
- Innenmantel
- 4
- Passfeder
- 5
- Längsnut
- 6
- Außenmantelfläche
- 7
- erstes Außengewinde
- 8
- umlaufender Bund
- 9
- zweites Außengewinde
- 10
- Innengewinde
- 11
- erster Flansch
- 12
- Nut
- 12a
- Seitenwände
- 13
- Gehäuse
- 14
- Axialkugellager
- 14a
- Axialkugellager
- 15
- Bremseinrichtung
- 16
- zweiter Flansch
- 17
- Innengewinde
- 18
- Nut
- 18a
- Seitenwände
- 19
- Axialkugellager
- 19a
- Axialkugellager
- 20
- Bremseinrichtung
- 21
- Koppelgetriebe
- 22
- Planetenträger
- 23
- inneres Zentralrad
- 24
- Planetenräder
- 25
- äußeres Zentralrad
- 26
- Welle
- 27
- Schiebemuffe
- 28
- Passfeder
- 29
- Längsnut
- 30
- Ansatz
- 31
- Stirnseite
- 32
- Druckfeder
- 33
- Außenmantelfläche
- 34
- Außengewinde
- 35
- Innengewinde
- 36
- Flansch
- 37
- Nut
- 38
- Gehäuse
- 39
- Axialkugellager
- 40
- Seitenwände
- 41
- Bremseinrichtung
- 42
- Welle
- 43
- erster Druckraum
- 43a
- Pumpenplunger
- 44
- Druckraum des hydraulischen Federspeichers
- 45
- Schiebemuffe
- 46
- Gewinderillen
- 47
- hohlzylindrischer Teil
- 48
- Flanschteil
- 49
- zylindrischer Zapfen
- 50
- Stirnseite
- 51
- Führungsstangen
- 52
- Führungsöffnungen
- 53
- Flansch
- 53a
- Umfangsrillen
- 54
- Kugeln
- 55
- Gewinderillen
- 56
- Nabe
- 57
- Nut
- 57a
- Seitenwände
- 58
- Gehäuse
- 59
- Axialkugellager
- 60
- Bremseinrichtung
- 61
- erste Druckfeder
- 62
- Druckleitung
- 62a
- Rückschlagventil
- 63
- Speicherkolben
- 64
- Federraum
- 65
- Druckfeder
- 66
- Rücklaufleitung
- 67
- Rückschlagventil
- 68
- Arbeitsleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004060642 A1 [0003]
- DE 4105157 A1 [0004, 0008]
