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Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor.
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Spindelmotoren weisen einen Elektromotor auf, der einen Spindeltrieb antreibt, wobei der Spindeltrieb eine Gewindespindel umfasst.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Spindelmotor weiterzubilden, wobei ein möglichst kompakter Aufbau, insbesondere eine möglichst geringe Baulänge erreicht werden soll.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Spindelmotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Spindelmotor sind, dass er einen Elektromotor und einen von diesem über einen Zahnriementrieb angetriebenen Spindeltrieb, insbesondere Gewindespindeltrieb, aufweist,
wobei eine Spindel des Spindeltriebs über ein Lager in einem ersten Gehäuseteil gelagert ist,
wobei der Zahnriementrieb eine vom Motor angetriebene, auf der Rotorwelle des Motors angeordnete Riemenscheibe aufweist, welche einen Zahnriemen des Zahnriementriebs antreibt,
wobei der Zahnriemen eine weitere Riemenscheibe antreibt, welche über eine Kupplung die Spindel antreibt,
wobei die weitere Riemenscheibe über ein weiteres Lager an einem zweiten Gehäuseteil gelagert ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass die durch die Riemenspannung erzeugte, auf die Riemenscheibe wirkende Querkraft abgeleitet wird über ein an einem Gehäuseteil vorgesehenes Lager.
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Somit ist die Drehmomentdurchleitung von der weiteren Riemenscheibe an die Spindel über eine Kupplung ermöglicht, die radial innen in der weiteren Riemenscheibe angeordnet ist. Auf diese Weise ist sogar ermöglicht Motor und Spindeltrieb parallel und auf der gleichen Seite des Zahnriementriebs anzuordnen. Daher ist eine kompakte Anordnung mit geringer axialer Baulänge erreicht.
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Da die Kupplung radial innen innerhalb der Riemenscheibe angeordnet ist, ist eine sehr kompakte Ausführung ermöglicht. Die Kupplung leitet nur oder zumindest im Wesentlichen nur Drehmoment an die Spindel weiter.
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Da die vom Zahnriementrieb erzeugten, auf die weitere Riemenscheibe wirkenden Querkräfte abgeleitet sind über das Lager, ist als Lager für die weitere Riemenscheibe ein zweireihiges Schrägkugellager oder ein Vierpunktlager einsetzbar, also ein Lager, das keine Querkräfte aufnehmen muss.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Lager ein zweireihiges Schrägkugellager oder elf Vierpunktlager. Von Vorteil ist dabei, dass eine sehr kompakte Bauweise ermöglicht ist. Insbesondere ist wegen der Verhinderung des Auftretens von Querkräften an der Spindel die axiale Baulänge der Lagerung der Spindel reduzierbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das weitere Lager ein zweireihiges Lager, insbesondere ein zweireihiges Kugellager oder zwei einzelne paarweise angeordnete einreihige Rillenkugellager. Von Vorteil ist dabei, dass die Querkräfte von der Riemenscheibe abgeleitet werden über das weitere Lager an ein Gehäuseteil.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kupplung zwei Kupplungsteile auf, deren axial ausgerichtete Klauen voneinander beabstandet sind mittels eines Kunststoffteils, insbesondere eines sternförmig ausgebildeten Kunststoffteils. Von Vorteil ist dabei, dass keine Querkräfte durchgeleitet werden müssen und eine hohe Verdrehsteifigkeit erreicht wird. Außerdem werden Drehstöße und -rucke abgedämpft, wobei insbesondere die von der Verzahnung des Zahnriemens und der Riemenscheiben angeregten Schwingungen abgedämpft übertragen werden an die Spindel.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kupplung, insbesondere die Klauen der Kupplungsteile, auf kleinerem Radialabstand angeordnet als das weitere Lager. Von Vorteil ist dabei, dass ein kompakter Aufbau ermöglicht ist. Die weitere Riemenscheibe ist also ringartig aufbaubar und weist daher auch ein niedriges Trägheitsmoment auf. Ebenso ist die Kupplung radial nur gering ausgedehnt und weist deshalb ebenfalls ein niedriges Trägheitsmoment auf, so dass eine dynamische Regelung ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der von der Kupplung, insbesondere von den Klauen der Kupplungsteile, überdeckte axiale Bereich den vom weiteren Lager überdeckten axialen Bereich. Von Vorteil ist dabei, dass die Kupplung im axialen Beriech des weiteren Lagers anordenbar ist und somit ein kompakter Aufbau erreichbar ist.
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Insbesondere ist die Kupplung als steckbare Kupplung ausgeführt, wobei die Steckrichtung axial ist. Von Vorteil ist dabei die einfache Montage bei entferntem Gehäuseblechteil und somit bei zugänglich gemachtem Innenraumbereich des Zahnriementriebs.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil schraubverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass die motorseitigen und die spindeltriebseitigen Gehäuseteile jeweils fest verbindbar sind, wobei der Achsabstand der Riemenscheiben und somit der Abstand des Motors von dem Spindeltrieb mittels eines Exzenterbolzens einstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Kupplungsbereich der Kupplungsteile der Kupplung, insbesondere zwischen den Klauen der Kupplungsteile, und dem weiteren Lager das weitere Gehäuseteil angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine Ableitung der Querkräfte an das steife Gehäuseteil ausführbar ist. Dabei ist das Gehäuseteil einem Flanschteil entsprechend stabil und steif ausführbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Spindel mit einem der Kupplungsteile kraftschlüssig, insbesondere mittels einer Klemmnabenverbindung, drehfest verbunden. Zusätzlich ist eine formschlüssige Passfederverbindung hierbei vorgesehen, welche ein großes Spiel hat, so dass im Normalbetrieb, also bei korrekter Funktion der kraftschlüssigen Verbindung, nur die kraftschlüssige Verbindung Drehmoment vom Kupplungsteil an die spindel überträgt. Im Überlastfall und insbesondere auch bei Versagen kraftschlüssige Verbindung ist ein Schutz gegen Verdrehen durch die Passfederverbindung gewährleistet.
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Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und gleichzeitige sichere Drehmomentübertragung zwischen Kupplungsteil und Spindel ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Innenraum, insbesondere der Öl-befüllte Innenraum, des Spindeltriebs mittels eines Wellendichtrings, insbesondere eines auf der Spindel laufenden Wellendichtrings, abgedichtet gegen den Innenraumbereich des Zahnriementriebs. Von Vorteil ist dabei, dass im Antrieb die Spindel mit Öl schmierbar ist und der Zahnriementrieb schmierölfrei betreibbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zum Einstellen der Zahnriemenspannung ein Exzenterbolzen zwischen einem mit dem Motorgehäuse verbundenen Gehäuseteil und einem Gehäuseteil des Spindeltriebs oder einem mit einem Gehäuseteil des Spindeltriebs verbundenen Gehäuseteil angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Zahnriemenspannung in einfacher und kostengünstiger Weise einstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Riemenscheibe kraftschlüssig mit der Motorwelle, insbesondere mit dem Rotor, des Motors verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches und schnelles Verbinden ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Zahnriemen innenverzahnt und die Riemenscheiben außenverzahnt. Von Vorteil ist dabei, dass hohe Kräfte übertragbar sind, weil ein Durchrutschen des Riemens auf der Riemenscheibe erschwert ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Gehäuse des Zahnriementriebs ein Gehäuseblechteil, welches auf dem Motor und Spindeltrieb abgewandten Seite des Zahnriementriebs angeordnet ist,
insbesondere wobei das Gehäuseblechteil schraubverbunden ist mit einem weiteren Gehäuseteil des Zahnriementriebs. Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders einfache Wartung ermöglicht ist, weil nur das Gehäuseblechteil abgenommen werden muss, um den Innenbereich des Zahnriementriebs zugänglich zu machen -beispielsweise zum Austausch des Zahnriemens.
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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 Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Spindelantrieb gezeigt.
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In der 2 ist ein zugehöriger vergrößerter Ausschnitt aus dem Bereich des Riementriebs gezeigt.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, treibt erfindungsgemäß ein Motor, insbesondere Elektromotor einen Spindeltrieb über einen Riemenantrieb an. Somit ist eine in Richtung Spindelachse möglichst kompakte Anordnung herstellbar.
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Im Gehäuseteil 1 ist eine Spindelmutter 3 in Spindelachsrichtung beweglich angeordnet. Zur Führung der Spindelmutter sind vorzugsweise Nutensteine vorgesehen, die in Spindelachsrichtung sich erstreckende Nuten des Gehäuseteils 1 angeordnet sind.
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Bei Rotation der mit Gewindegängen versehenen Spindel 2 wird also die Spindelmutter 3 in Spindelachsrichtung linear verschoben und eine mit ihr verbundene Kolbenstange ebenso. Die Kolbenstange ist gegen das das Gehäuseteil umfassende Gehäuse abgedichtet. Somit ist der Spindeltrieb mit Ölbefüllung ausführbar.
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Die Spindel 2 ist an ihrem von der Kolbenstange abgewandten axialen Ende mit einem Kupplungsteil 6 einer Kupplung drehfest verbunden. Die Kupplung ist hierbei als Klauenkupplung ausgeführt. Hierzu weist das Kupplungsteil 6 Klauen auf, die axial herausragen und in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet sind. Ein entsprechendes weiteres Kupplungsteil 8 weist ebenso axial Herausstehende Klauen auf, die in denselben axialen Bereich hineinragen wie auch die Klauen des ersten Kupplungsteils 6. Zwischen den Kupplungsteilen ist ein sternartiges Kunststoffteil 7 angeordnet, so dass in Umfangsrichtung zwischen jeder Klaue des ersten Kupplungsteils und der jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Klaue des zweiten Kupplungsteils das Material des Kunststoffteils, insbesondere also ein jeweiliger Radialflügelabschnitt des Kunststoffteils, zwischengeordnet ist.
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Das Kunststoffteil weist einen ringförmigen Grundkörper auf, an dem die Radialflügelabschnitte sich radial erstrecken und in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet sind.
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Über die Kupplung wird also Drehmoment an die Spindel übertragen.
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Das weitere Klauenteil 8 ist über Verbindungsschrauben 18 mit einer ringartig ausgeformten Riemenscheibe 19 verbunden. Alternativ ist das weitere Klauenteil 8 mit der Riemenscheibe 19 auch einstückig ausführbar.
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Die Riemenscheibe 19 ist an ihrer radialen Innenseite über Lager 9 im als Flanschteil ausgeführten Gehäuseteil 17 gelagert.
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Die Riemenscheibe 19 wird vom Zahnriemen 13 angetrieben.
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Vorteiligerweise ist somit die Querkraftbelastung durch die Lager 9 der Riemenscheibe 19 am Gehäuseteil 17 von dem weiteren Kupplungsteil 8 im Wesentlichen fern gehalten.
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Somit ist die Lagerung der Spindel 2 im Gehäuseteil 30, welches mit dem Gehäuseteil 1 des Spindeltriebs verbunden ist und als Flanschteil ausgeführt ist, ohne wesentliche Querkraftbelastung auszuführen. Von Vorteil ist dabei, dass das im Gehäuseteil 30 aufgenommene Lager 4 der Spindel 2 als zweireihiges Schrägkugellager oder Vierpunktlager ausführbar ist. Denn die Querkräfte sind mittels der Lager 9 abgeleitet an das steif ausgebildete Flanschteil 17. Im Wesentlichen wird nur das Drehmoment von der Riemenscheibe 19 an das Kupplungsteil 8 weitergeleitet und somit auch über das Kunststoffteil 7 und das Kupplungsteil 6 an die Spindel 2 weitergeleitet.
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Die Lagerung 9 ist in axialer Richtung mittig zum Zahnriemen 13 angeordnet. Dadurch werden Zahnriemen 13, Zahnriemenscheibe 19 und Lagerung 9 gleichmäßig belastet. Demzufolge werden winkelige Schiefstellungen der Zahnriemenscheiben 19 verhindert oder zumindest reduziert. Insbesondere das seitliche Wandern des Zahnriemens 13 auf der Zahnscheibe 19 wird vermindert oder zumindest reduziert.
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Ein Zahnriemen 13 ist um die Riemenscheibe 19 und die von einem Elektromotor angetriebene, auf der Rotorwelle des Elektromotors mittels Spannvorrichtung 11 kraftschlüssig verbundenen Riemenscheibe 12 umlaufend angeordnet, wobei die Innenverzahnung des Zahnriemens 13 mit entsprechenden Außenuerzahnungen der Riemenscheiben (12, 19) im Eingriff ist. Somit ist eine schlupffreie Drehmomentübertragung des vom Motor erzeugten Drehmoments an die Spindel bewirkbar.
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Das Gehäuse 16 des Motors ist abtriebsseitig mit einem Gehäuseteil 15 für den motorseitigen Riementriebabschnitt verbunden.
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Mittels eines Exzenterbolzens 10 ist die Riemenspannung des Zahnriemens 13 einstellbar. Hierbei drückt der Exzenterbolzen 10 das Gehäuseteil 15 vom Flanschteil 17 weg, wobei der Abstand von der Drehstellung des Exzenterbolzens 10 abhängt. Das Gehäuseteil 15 ist mit dem Motorgehäuse 16 verbunden.
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Zur verbesserten Wartung ist auf der vom Motor und vom Spindelbereich abgewandt angeordneten Seite ein Gehäuseblechteil 14 angeordnet, welches vorzugsweise schraubverbunden ist mit dem Gehäuseteil 15.
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Zwischen dem mit Öl befüllbaren Spindelraumbereich des Spindelmotors und dem den Zahnriemen 13 aufnehmenden Raumbereich ist ein Wellendichtring 5 angeordnet. Da die Spindel durch die Hilfslagerung weiteren Riemenscheibe 19 mit dem Lager 9 von Querkraft entlastet ist, läuft die Dichtlippe des Wellendichtrings 5 ungestört auf der Spindel 2 und die Dichtigkeit ist gesichert. Ware die Querkraft nicht abgeleitet über die Hilfslagerung würden entsprechende Auslenkungen der Spindel 2 gegen den Wellendichtring 5 stattfinden und somit die Dichtigkeit gefährden.
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Der Sitz des Wellendichtrings 5 ist in einem mit dem Gehäuseteil 30 lösbar verbundenen Teil der alternativ im Gehäuseteil 30 selbst vorgesehen.
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Insgesamt ist der den Zahnriemen 13 aufnehmende Raumbereich kastenartig ausgeführt und Spindel sowie Motor an derselben Seite, insbesondere an der dem Gehäuseblechteil 14 gegen überliegenden Seite des Kastens angeordnet.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind zwei oder mehr der genannten Gehäuseteile einstückig ausgeführt oder eines der genannten Gehäuseteile ist mehrstückig ausgeführt. Wichtig ist dabei nur, dass die motorseitigen Gehäuseteile miteinander verbunden sind und die spindeltriebseitigen Gehäuseteile ebenfalls miteinander verbunden sind. Mittels des Exzenterbolzens oder eines vergleichbaren Mechanismus ist der Achsabstand der Riemenscheiben (12, 19) und somit auch die relative Lage des spindeltriebseitigen Gehäuses und des motorseitigen Gehäuses einstellbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuseteil
- 2
- Spindel, insbesondere Gewindespindel
- 3
- Spindelmutter
- 4
- Lager, insbesondere zweireihiges Schrägkugellager oder Vierpunktlager
- 5
- Wellendichtring
- 6
- Kupplungsteil
- 7
- Kunststoffteil
- 8
- Kupplungsteil
- 9
- Lager
- 10
- Exzenterbolzen
- 11
- Spannvorrichtung
- 12
- Riemenscheibe
- 13
- Zahnriemen, insbesondere innenverzahnt
- 14
- Gehäuseblechteil
- 15
- Gehäuseteil für motorseitigen Riementriebabschnitt
- 16
- Motorgehäuse
- 17
- Gehäuseteil für spindelseitigen Riementriebabschnitt
- 18
- Verbindungsschraube
- 19
- Riemenscheibe
- 30
- Gehäuseteil
