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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearsteller mit einem rotatorischen Antrieb und einem durch den rotatorischen Antrieb linear verfahrbaren Abtrieb.
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Ein gattungsgemäßer Linearsteller wird beispielsweise in
EP 1 601 084 B1 offenbart. Mit einem solchen Linearsteller kann beispielsweise ein Ventilkörper eines Strömungsventils verstellt werden. Der Linearsteller ist schematisch in der
1 dargestellt. Dieser weist einen Abtrieb
2 in Form einer Spindel
14 auf, die mit einem Außengewinde
15 in ein Innengewinde
13 einer Hülse
12 eingreift. Durch Drehantreiben der Hülse
12, die Bestandteil eines Antriebs
1 ist, wird die Spindel
14 entlang ihrer Axialrichtung
X verschoben, sodass die Spindel
14 beziehungsweise der Abtrieb
2 mehr oder minder aus der Stirnseite
19 eines Gehäuses
18 herausfährt.
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Die Hülse 12 ist in Lagern 21 und 22 gelagert und trägt ihrerseits die Spindel 14. Es ist eine Verdrehsicherung 11 vorgesehen, um ein Mitdrehen der Spindel 14 beim Drehantreiben der Hülse 12 zu blockieren. Die Verdrehsicherung 11 ist hier beispielsweise in einem dem freien Spindelende zugeordneten Teil 23 des Gehäuses 18 vorgesehen und weist eine Innenverzahnung auf, die mit einer entsprechenden Außenverzahnung der Spindel 14 zusammenarbeitet.
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Die Hülse 12 weist Magneten 16 auf und bildet den Rotor eines Elektromotors. Der Elektromotor weist wenigstens eine radial außerhalb der Magneten 16 positionierte Spule 20 auf.
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Um den Verfahrweg d des Abtriebs 2 in der Axialrichtung X zu begrenzen, bildet die Stirnseite 19 des Gehäuses 18 einen Axialanschlag 3, an welchem eine Anschlagfläche 4 des Abtriebs 2, hier gebildet durch einen axialen Bund, anschlägt, wenn der Abtrieb 2 beziehungsweise die Spindel 14 in das Gehäuse 18 eingefahren wird.
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Aufgrund mechanischer Toleranzen in der Rotorlagerung und der Spindellagerung ergibt sich ein Spiel, das zu einer Abweichung des Abtriebs 2 von seiner mittigen symmetrischen Ideallage führt. Dadurch wird auch der Axialbund beziehungsweise die Anschlagfläche 4 gegenüber der hier dargestellten Axialrichtung X, die zentrisch in den Lageraußenringen der Hülsenlager 21, 22 verläuft, verkippt, und wenn die Anschlagfläche 4 gegen den Axialanschlag 3 auf der Stirnseite 19 des Gehäuses 18 gefahren wird, kann dies im Extremfall zu einem Verklemmen des Linearstellers führen. Wenn zudem durch Toleranzen in der Verdrehsicherung 11 sich auch ein rotatorisches Spiel ergibt, so kann die Situation dadurch verschlechtert werden, dass ein zusätzliches Festschrauben der Anschlagfläche 4 auf dem Axialanschlag 3 erfolgt. Damit wird die Funktion des Linearstellers noch weiter blockiert.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearsteller der eingangs genannten Art, beispielsweise zur Verstellung eines Ventilkörpers eines Strömungsventils, derart zu verbessern, dass das genannte Verklemmen vermieden wird.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Linearsteller mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen werden vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Der erfindungsgemäße Linearsteller weist einen rotatorischen Antrieb und einen durch den rotatorischen Antrieb linear verfahrbaren Abtrieb auf. Dem linear verfahrbaren Abtrieb ist wenigstens ein Axialanschlag zugeordnet, an dem eine Anschlagfläche des Abtriebs beim Verfahren des Abtriebs anschlägt, um einen linearen Fahrweg entlang einer Axialrichtung des Abtriebs zu begrenzen.
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Erfindungsgemäß ist nun zwischen der Anschlagfläche und dem Axialanschlag eine Zentrierung quer zur Axialrichtung vorgesehen.
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Durch diese Zentrierung wird ein verkipptes oder schräges Anschlagen der Anschlagfläche an dem Axialanschlag vermieden, sodass das eingangs dargestellte Verklemmen nicht mehr auftreten kann. Prinzipiell kann die Zentrierung derart ausgeführt sein, dass der Abtrieb mit seiner Anschlagfläche quer zur Axialrichtung zentriert wird oder der Axialanschlag beziehungsweise das den Axialanschlag ausbildende Bauteil quer zur Axialrichtung zentriert wird oder beide, nämlich der Abtrieb und das den Axialanschlag ausbildende Bauteil quer zur Axialrichtung zentriert werden.
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Die Zentrierung des entsprechenden Elementes - Abtrieb oder das den Axialanschlag ausbildende Bauteil - erfolgt demnach durch eine Bewegung des entsprechenden Elementes quer zur Axialrichtung. Wenn beispielsweise der Abtrieb mit einem Spiel quer zur Axialrichtung gelagert ist und dadurch mit seiner Mittelachse beziehungsweise Drehachse gegenüber der Axialrichtung verkippen kann, so kann die Zentrierung ein Rückführen der Drehachse des Abtriebs auf die Axialrichtung bewirken.
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Die Axialrichtung wird beispielweise durch eine zentrische Mittellinie in wenigstens einem Lageraußenring definiert, der den Abtrieb zumindest mittelbar trägt. Wenn beispielsweise der Abtrieb in Form einer Spindel in einer rotatorisch angetriebenen Hülse gelagert ist, die wiederum mit Lagern in einem Gehäuse gelagert ist, so kann die Axialrichtung durch die Drehachse gebildet werden, die durch den wenigstens einen Lageraußenring konzentrisch umschlossen wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Zentrierung einen konusförmigen Vorsprung und eine gegengleiche Eintiefung auf, die sich in der Axialrichtung gegenüberstehen. Wenigstens eines der beiden Bauteile - Vorsprung oder Eintiefung - ist auf beziehungsweise in der Anschlagfläche und das andere der beiden Bauteile ist auf oder in dem Axialanschlag vorgesehen.
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Um ein Festdrehen der Anschlagfläche auf dem Axialanschlag sicher zu vermeiden, kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zusätzlich zwischen der Anschlagfläche und dem Axialanschlag eine Umfangszentrierung vorgesehen sein. Eine solche Umfangszentrierung vermeidet eine ungünstige relative Verdrehung zwischen der Anschlagfläche und dem Axialanschlag.
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Bevorzugt weist die Umfangszentrierung wenigstens eine in der Axialrichtung außermittig positionierte, sich in der Axialrichtung zu ihrem freien Ende verjüngende Erhebung und eine dieser in der Axialrichtung gegenüberstehende gegengleiche Vertiefung auf, von denen eine - Erhebung oder Vertiefung - auf oder in der Anschlagfläche und die andere auf oder in dem Axialanschlag vorgesehen ist.
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Die wenigstens eine Erhebung kann beispielsweise auf dem konusförmigen Vorsprung oder radial außerhalb von diesem positioniert sein.
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Bevorzugt weist der Abtrieb eine Verdrehsicherung auf. Die Verdrehsicherung umfasst beispielsweise ein radial äußeres Bauteil mit wenigstens einem radial nach innen gerichteten Zahn, der in wenigstens eine Axialnut in dem Abtrieb, beispielsweise in der genannten Spindel, eingreift.
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Bei der Ausführungsform mit rotatorisch angetriebener Hülse und in dieser gelagerten Spindel weist die rotatorische angetriebene Hülse insbesondere ein Innengewinde auf, das in einem Eingriff mit einem Außengewinde der Spindel steht, sodass dieser Gewindeeingriff die Drehbewegung der Hülse in eine Linearbewegung der Spindel umwandelt.
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Bevorzugt weist die Hülse wenigsten einen Magneten oder eine Spule auf und bildet den Rotor eines Elektromotors. Diesem Rotor kann entsprechend wenigstens eine Spule in einem die Hülse umschließenden Gehäuse zugeordnet sein, um den Elektromotor zum Drehantrieb der Hülse und damit zum Verschieben der Spindel auszubilden.
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Wenn der Linearsteller ein Gehäuse aufweist, in welchem der Antrieb zumindest mittelbar gelagert ist, so kann das Gehäuse eine Stirnseite aufweisen, aus welchem der Abtrieb mehr oder minder herausfahrbar ist, und die Stirnseite kann den Axialanschlag ausbilden.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.
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Es zeigen:
- 1 einen Linearsteller gemäß dem Stand der Technik;
- 2 eine schematische seitliche Ansicht einer Zentrierung für einen erfindungsgemäßen Linearsteller;
- 3 eine schräge Draufsicht auf die Anschlagfläche mit einem Teil der Zentrierung aus der 2;
- 4 einen erfindungsgemäßen Linearsteller;
- 5 eine schematische Darstellung mit Integration einer Zentrierung quer zur Axialrichtung und in Umfangsrichtung in einer gemeinsamen vorspringenden Fläche.
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Bei der schematischen Darstellung in der 2 ist das Gehäuse 18 eines erfindungsgemäßen Linearstellers dargestellt, das auf seiner Stirnseite 19 einen Axialanschlag 3 für den entlang der Axialrichtung X über einem Verfahrweg d verfahrbaren Abtrieb 2 ausbildet. Hierfür weist der Linearsteller eine nur schematisch angedeutete Spindel 14 auf, die durch eine innerhalb des Gehäuses 18 gelagerte, ebenfalls nur schematisch angedeutete Hülse 12 des Antriebes 1 über dem Verfahrweg d verfahrbar ist.
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Um den Verfahrweg d in der Einfahrrichtung des Abtriebs 2 in das Gehäuse 18 zu begrenzen, weist der Abtrieb 2 eine Anschlagfläche 4 auf, die in der Endposition am Axialanschlag 3 anschlägt. Insoweit entspricht die erfindungsgemäße Ausführung der Ausführung gemäß der 1. Die Gestaltung des Axialanschlags 3 sowie der Anschlagfläche 4 ist jedoch abweichend, um eine Zentrierung 5 zwischen der Anschlagfläche 4 und dem Axialanschlag 3 zur Verfügung zu stellen, die auf dem letzten Stück des Verfahrweges d wirkt, wenn sich die Anschlagfläche 4 auf den Axialanschlag 3 zu bewegt. So ist auf der Anschlagfläche 4 ein konusförmiger Vorsprung 6 vorgesehen, der beim Annähern der Anschlagfläche 4 in Richtung des Axialanschlags 3 in eine gegengleiche Eintiefung 7 eintaucht. Durch die Konizität und das Eintauchen wird der Abtrieb 2 quer zur Axialrichtung X gegenüber dem Axialanschlag 3 zentriert und ein schräges Aufsetzen der Anschlagfläche 4 auf dem Axialanschlag 3 wird vermieden.
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Obwohl vorliegend nur eine einseitige axiale Begrenzung des Verfahrweges d gezeigt ist, könnte ein entsprechender Axialanschlag, der mit einer entsprechenden Anschlagfläche zusammenarbeitet, auch für die andere Axialrichtung des Verfahrweges d vorgesehen sein. Die beidseitigen axialen Begrenzungen des Verfahrweges d können dabei identisch oder auch voneinander abweichend gestaltet sein. Es kann ausreichend sein, nur eine axiale Begrenzung des Verfahrweges d mit einer erfindungsgemäßen Zentrierung zwischen Axialanschlag und Anschlagfläche auszuführen.
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Bei der gezeigten Ausführungsform ist ferner auf der Anschlagfläche 4 eine zu ihrem freien Ende spitz zulaufende Erhebung 9 vorgesehen, die bei Annähern der Anschlagfläche 4 an den Axialanschlag 3 in eine gegengleiche Vertiefung 10 eintaucht. Damit wird eine Umfangszentrierung 8 zur Verfügung gestellt, die ein Festdrehen der Anschlagfläche 4 auf dem Axialanschlag 3 vermeidet.
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In der 3 ist eine perspektivische Draufsicht auf die Anschlagfläche 4 des Abtriebs 2 gezeigt. Man erkennt besonders nochmals den konusförmigen Vorsprung 6 und die Erhebung 9.
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Selbstverständlich könnten Vorsprünge und/oder Erhebungen auch auf dem der Anschlagfläche 4 gegenüberstehenden Axialanschlag 3 (siehe die 2) vorgesehen sein und entsprechende Eintiefungen und/oder Vertiefungen in der Anschlagfläche 4. Prinzipiell kann jeweils ein einziger Vorsprung und/oder eine einzige Erhebung beziehungsweise eine einzige Eintiefung und/oder Vertiefung ausreichend sein.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein einziger konusförmiger Vorsprung 6 vorgesehen, kombiniert mit zwei Erhebungen 9, die einander diametral gegenüberliegen und radial außerhalb des Vorsprungs 6 positioniert sind.
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In der 5 ist eine Alternative gezeigt, bei welcher die Erhebungen 9, hier sind exemplarisch vier Erhebungen 9 gezeigt, auf dem konusförmigen Vorsprung 6 positioniert sind.
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Aus der 4 sind weitere Details des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Linearstellers erkennbar. So weist der Antrieb 1 entsprechend der Darstellung in der 1 Magneten 16 auf der Hülse 12 auf, um den Rotor eines Elektromotors auszubilden. Die Hülse 12 ist in Lagern 21, 22 drehbar um die Achse der Axialrichtung X gelagert und weist ein Innengewinde 13 auf, das im Eingriff mit dem Außengewinde 15 der Spindel 14 steht, um die Spindel 14 über dem Verfahrweg d entlang der Axialrichtung X zu bewegen. In dem Teil 23 des Gehäuses 18, der auch den Axialanschlag 3 ausbildet, ist eine Verdrehsicherung 11 vorgesehen, die ein Verdrehen der Spindel 14 verhindert.
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Diese Verdrehsicherung 11 kann ein Spiel in Umfangsrichtung aufweisen. Daher ist entsprechend die Erhebung 9 auf der Anschlagfläche 4 vorgesehen, die zusammen mit der Vertiefung 10 im Axialanschlag 3 eine Umfangszentrierung 8 ausbildet. Eine Zentrierung 5 quer zur Axialrichtung X wird durch den konusförmigen Vorsprung 6 auf der Anschlagfläche 4, der mit der Eintiefung 7 im Axialanschlag 3 zusammenarbeitet, erreicht.
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Im Übrigen wird auf die Beschreibung der 2 und 3 verwiesen, in denen entsprechende Bauteile nochmals dargestellt sind und beschrieben wurden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antrieb
- 2
- Abtrieb
- 3
- Axialanschlag
- 4
- Anschlagfläche
- 5
- Zentrierung
- 6
- konusförmiger Vorsprung
- 7
- Eintiefung
- 8
- Umfangszentrierung
- 9
- Erhebung
- 10
- Vertiefung
- 11
- Verdrehsicherung
- 12
- Hülse
- 13
- Innengewinde
- 14
- Spindel
- 15
- Außengewinde
- 16
- Magnet
- 17
- Elektromotor
- 18
- Gehäuse
- 19
- Stirnseite
- 20
- Spule
- 21
- Lager
- 22
- Lager
- 23
- Teil
- X
- Axialrichtung
- d
- Verfahrweg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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