DE102020107757A1

DE102020107757A1 - Linear actuator, coupling module and assembly method

Info

Publication number: DE102020107757A1
Application number: DE102020107757.2A
Authority: DE
Inventors: Reine Larsson; DagArne Rörvik
Original assignee: Ewellix AB
Current assignee: Ewellix AB
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2021-09-23

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Linearaktuator (1), ein Kopplungsmodul (4) für einen Linearaktuator (1) und ein Verfahren (100) zur Montage eines Linearaktuators (1). Ein Linearaktuator (1) umfasst einen Elektromotor (2), der einen äußeren Rotor (22) aufweist, und ein Umwandlungsmodul (3), das zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Translationsbewegung konfiguriert ist. Der Linearaktuator (1) umfasst ferner ein Kopplungsmodul (4), das zum Koppeln des äußeren Rotors (22) mit dem Umwandlungsmodul (3), so dass eine Drehbewegung, die von dem Elektromotor (2) erzeugt wird, auf das Umwandlungsmodul (3) übertragen wird, konfiguriert ist.The present invention relates to a linear actuator (1), a coupling module (4) for a linear actuator (1) and a method (100) for assembling a linear actuator (1). A linear actuator (1) comprises an electric motor (2), which has an outer rotor (22), and a conversion module (3) which is configured to convert a rotary movement into a translational movement. The linear actuator (1) further comprises a coupling module (4) which is used to couple the outer rotor (22) to the conversion module (3), so that a rotary movement generated by the electric motor (2) is transmitted to the conversion module (3) is configured.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Linearaktuator, ein Kopplungsmodul für einen Linearaktuator und ein Verfahren zur Montage eines Linearaktuators.The present invention relates to a linear actuator, a coupling module for a linear actuator and a method for assembling a linear actuator.

Linearaktuatoren werden zum Erzeugen einer Bewegung und/oder Anlegen von Kräften entlang einer geraden Linie verwendet. Dazu umfassen sie gewöhnlich Mittel zum Umwandeln einer Drehbewegung, die z. B. durch einen Motor erzeugt wird, in eine Translationsbewegung, z. B. in das Ausfahren oder Einfahren eines Betätigungsglieds. Die Anwendung derartiger Aktuatoren ist vielfältig. Um nur einige zu nennen, können sie bei Werkzeugmaschinen, Industriemaschinen, Forschungs- oder Kraftfahrzeuganwendungen, beispielsweise bei Prozessanlagen zur Steuerung von Ventilen oder bei Plattenlaufwerken zur Bewegung optischer Komponenten, verwendet werden.Linear actuators are used to create movement and / or apply forces along a straight line. To this end, they usually comprise means for converting a rotary movement which, for. B. generated by a motor, into a translational movement, e.g. B. in the extension or retraction of an actuator. The application of such actuators is diverse. To name a few, they can be used in machine tools, industrial machines, research, or automotive applications, such as process equipment to control valves or disk drives to move optical components.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Linearaktuator bereitzustellen, der insbesondere die Umwandlung von hohen Drehmomenten in eine lineare Bewegung gestattet.It is an object of the invention to provide an improved linear actuator which, in particular, allows high torques to be converted into linear motion.

Dies wird durch einen Linearaktuator, ein Kopplungsmodul für einen Linearaktuator und ein Verfahren zur Montage eines Linearaktuators gemäß den unabhängigen Ansprüchen erzielt.This is achieved by a linear actuator, a coupling module for a linear actuator and a method for assembling a linear actuator according to the independent claims.

Ein Linearaktuator gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst einen Elektromotor mit einem äußeren Rotor und ein Umwandlungsmodul, das zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Translationsbewegung konfiguriert ist. Der Linearaktuator umfasst ferner ein Kopplungsmodul, das zum Koppeln des äußeren Rotors mit dem Umwandlungsmodul, so dass eine Drehbewegung, insbesondere ein Drehmoment, die bzw. das von dem Elektromotor erzeugt wird, auf das Umwandlungsmodul übertragen wird, konfiguriert ist.A linear actuator according to a first aspect of the invention comprises an electric motor with an outer rotor and a conversion module configured to convert a rotational movement into a translational movement. The linear actuator further comprises a coupling module which is configured to couple the outer rotor to the conversion module, so that a rotary movement, in particular a torque that is generated by the electric motor, is transmitted to the conversion module.

Ein Elektromotor im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor, bei dem ein Stator radial innerhalb eines, insbesondere ringförmigen, Rotors angeordnet ist. Anders ausgedrückt ist der Rotor des Motors dazu konfiguriert, sich um den Stator zu drehen. Solch ein Motor wird auch als Außenläufer oder außen drehender Motor bezeichnet.An electric motor in the sense of the present invention is preferably a brushless direct current motor, in which a stator is arranged radially inside a, in particular ring-shaped, rotor. In other words, the rotor of the motor is configured to rotate around the stator. Such a motor is also referred to as an external rotor or an externally rotating motor.

Ein Umwandlungsmodul im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise einen Mechanismus, der eine Spindel (die auch als Gewindespindel bezeichnet wird) und eine Mutter (die auch als Spindelmutter bezeichnet wird) umfasst, die sich bei Drehung bezüglich einander auch bezüglich einander translatorisch bewegen. Die Spindel und die Mutter können dazu konfiguriert sein, ineinander zu greifen, z. B. über ein Außengewinde der Spindel und ein Innengewinde der Mutter. Alternativ dazu kann das Umwandlungsmodul als eine sogenannte Kugelspindel konfiguriert sein, wobei die Spindel eine äußere spiralförmige Laufbahn für Wälzelemente, z. B. Kugeln, umfasst und die Mutter eine innere spiralförmige Laufbahn für Wälzelemente umfasst. Alternativ dazu kann das Umwandlungsmodul als eine sogenannte Rollengewindetrieb oder Planetenrollengewindetrieb konfiguriert sein, wobei die Spindel ein Außengewinde, das in Gewinderollen eingreift, umfasst und die Mutter ein Innengewinde, das in Gewinderollen eingreift, umfasst.A conversion module within the meaning of the present invention preferably comprises a mechanism that comprises a spindle (which is also referred to as a threaded spindle) and a nut (which is also referred to as a spindle nut), which when rotated with respect to one another also move in a translatory manner with respect to one another. The spindle and nut can be configured to interlock, e.g. B. via an external thread of the spindle and an internal thread of the nut. Alternatively, the conversion module can be configured as a so-called ball screw, the screw having an outer spiral-shaped raceway for rolling elements, e.g. B. balls, includes and the nut includes an inner spiral raceway for rolling elements. Alternatively, the conversion module can be configured as a so-called roller screw drive or planetary roller screw drive, wherein the spindle comprises an external thread which engages in thread rolls and the nut comprises an internal thread which engages in thread rolls.

Koppeln von zwei Komponenten im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet vorzugsweise Verbinden dieser Komponenten auf eine Art und Weise, dass sie mechanisch zusammenwirken können. Insbesondere bedeutet Koppeln Befestigen bzw. Anbringen.Coupling of two components in the context of the present invention preferably means connecting these components in such a way that they can interact mechanically. In particular, coupling means fastening or attaching.

Ein Aspekt der Erfindung basiert auf dem Ansatz der Verwendung eines Elektromotors mit einem äußeren Rotor, d. h. einem außenliegenden Rotor, der dazu konfiguriert ist, sich dahingehend um einen inneren Stator zu drehen, ein Umwandlungsmodul anzutreiben, das dazu konfiguriert ist, eine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umzuwandeln. Solch ein Motor kann eine bestimmte kompakte Größe aufweisen und eine bestimmte hohe Leistungsfähigkeit bieten. Insbesondere kann selbst ein Elektromotor mit einer kleinen Größe, der einen äußeren Rotor aufweist, ein besonders hohes Drehmoment erzeugen. Im Allgemeinen arbeitet solch ein Motor effizienter und stellt im Vergleich zu herkömmlichen Elektromotoren derselben Größe ein höheres Drehmoment bereit. Demzufolge gestattet das Koppeln solch eines Motors mit dem Umwandlungsmodul eine effizientere Betätigung und/oder höhere Kräfte im Vergleich zu herkömmlichen Linearaktuatoren, die z. B. herkömmliche bürstenlose Gleichstrommotoren (kurz BLDC oder ECM) umfassen. Gleichzeitig kann die Verwendung solch eines Motors die Gewichtsreduzierung des linearen Aktuators unterstützen und kann den Energieverbrauch reduzieren.One aspect of the invention is based on the approach of using an electric motor with an outer rotor, i. H. an outer rotor configured to rotate about an inner stator to drive a conversion module configured to convert rotational motion to translational motion. Such a motor can have a certain compact size and a certain high performance. In particular, even a small-sized electric motor having an outer rotor can generate a particularly high torque. In general, such a motor works more efficiently and provides higher torque compared to conventional electric motors of the same size. Accordingly, coupling such a motor to the conversion module allows more efficient actuation and / or higher forces compared to conventional linear actuators, e.g. B. conventional brushless DC motors (short BLDC or ECM) include. At the same time, the use of such a motor can help reduce the weight of the linear actuator and can reduce power consumption.

Zum Koppeln solch eines außen drehenden Motors mit dem Umwandlungsmodul wird vorgeschlagen, ein Kopplungsmodul vorzusehen. Beispielsweise kann das Kopplungsmodul einerseits an dem äußeren Rotor des Elektromotors angebracht sein oder damit in Wirkverbindung stehen, während das Kopplungsmodul andererseits zugleich an der Mutter bzw. der Spindel des Umwandlungsmoduls angebracht sein oder damit in Wirkverbindung stehen kann. Insbesondere kann ein äußerer Abschnitt des Kopplungsmoduls an dem äußeren Rotor angebracht sein oder damit in Wirkverbindung stehen, während ein innerer Abschnitt des Kopplungsmoduls an einer Mutter bzw. einer Spindel des Umwandlungsmoduls angebracht sein oder damit in Wirkverbindung stehen kann. Die Drehung des äußeren Rotors kann somit effizient und zuverlässig von dem äußeren Rotor auf das Umwandlungsmodul, z. B. die Mutter bzw. die Spindel, übertragen werden.To couple such an externally rotating motor to the conversion module, it is proposed to provide a coupling module. For example, the coupling module can be attached to the outer rotor of the electric motor or be in operative connection therewith, while the coupling module can also be attached to the nut or the spindle of the conversion module or be in operative connection therewith. In particular, an outer section of the coupling module can be attached to the outer rotor or be in operative connection therewith, while an inner section of the coupling module is attached to a Mother or a spindle of the conversion module can be attached or can be in operative connection therewith. The rotation of the outer rotor can thus efficiently and reliably from the outer rotor to the conversion module, e.g. B. the mother or the spindle are transferred.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und ihre Modifikationen beschrieben, die miteinander sowie mit weiteren Aspekten der Erfindung kombiniert werden können, solange dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird.In the following, preferred embodiments of the invention and their modifications are described, which can be combined with one another and with further aspects of the invention, as long as this is not expressly excluded.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kopplungsmodul, insbesondere ein innerer Abschnitt davon, an einer Spindel des Umwandlungsmoduls befestigt. Dazu umfassen vorzugsweise sowohl das Kopplungsmodul als auch die Spindel Kopplungsmittel, z. B. im Form eines Gewindes. Dies gestattet eine besonders leichte, schnelle und präzise Montage des Linearaktuators. Des Weiteren kann durch direktes Befestigen des Kopplungsmoduls an der Spindel der Platzbedarf, insbesondere im Vergleich zu Lösungen, bei denen ein Elektromotor, z. B. über ein Getriebe, mit einer Mutter gekoppelt ist, reduziert werden.In a preferred embodiment, the coupling module, in particular an inner section thereof, is attached to a spindle of the conversion module. For this purpose, both the coupling module and the spindle preferably comprise coupling means, e.g. B. in the form of a thread. This allows a particularly easy, quick and precise assembly of the linear actuator. Furthermore, by attaching the coupling module directly to the spindle, the space requirement, especially in comparison to solutions in which an electric motor, e.g. B. via a gear, coupled with a nut, can be reduced.

Vorzugsweise umfasst die Spindel einen Kopplungsbereich, wobei das Kopplungsmodul, insbesondere ein innerer Abschnitt davon, dazu konfiguriert ist, an der Spindel in dem Kopplungsbereich angebracht zu werden. Dieser Bereich kann sich axial von einem proximalen Ende der Spindel parallel zu einer Drehachse der Spindel bis zu einem Umwandlungsbereich der Spindel, in dem die Spindel z. B. mit einer Mutter oder Wälzelementen/Rollen des Umwandlungsmoduls in Wirkverbindung steht, erstrecken. Zur Ermöglichung einer leichten Kopplung und/oder Platzeinsparung kann ein Durchmesser der Spindel in dem Umwandlungsbereich größer als in dem Kopplungsbereich sein.The spindle preferably comprises a coupling area, the coupling module, in particular an inner section thereof, being configured to be attached to the spindle in the coupling area. This area can extend axially from a proximal end of the spindle parallel to an axis of rotation of the spindle to a conversion area of the spindle in which the spindle z. B. is in operative connection with a nut or rolling elements / rollers of the conversion module, extend. To enable easy coupling and / or to save space, a diameter of the spindle in the conversion area can be larger than in the coupling area.

Ein proximales Ende im Sinne der vorliegenden Erfindung ist das Ende eines Objekts, das zu dem Elektromotor weist. Dementsprechend weist ein distales Ende des Objekts von dem Elektromotor weg.A proximal end in the context of the present invention is the end of an object that faces the electric motor. Accordingly, a distal end of the object faces away from the electric motor.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kopplungsmodul selbsthemmend auf der Spindel befestigt. Dadurch kann das Kopplungsmodul gegen jegliches Rutschen gesichert werden.In a further preferred embodiment, the coupling module is attached to the spindle in a self-locking manner. In this way, the coupling module can be secured against any slipping.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Spindel einen konischen Kontaktbereich, wobei das Kopplungsmodul, insbesondere axial, an dem konischen Kontaktbereich anliegt. Hier ist ein konischer Kontaktbereich ein Bereich der Spindel, in dem die Form der Spindel kegelartig ist und in dem die Spindel konfigurationsgemäß das Kopplungsmodul berührt. Vorzugsweise ist der konische Kontaktbereich Teil des Kopplungsbereichs der Spindel, in dem das Kopplungsmodul an der Spindel befestigt ist. Durch den konischen Kontaktbereich kann die Fläche zwischen dem Kopplungsmodul und der Spindel vergrößert sein, insbesondere im Vergleich zu einer grundsätzlich stangenartigen Spindel. Dadurch kann ein solider Kraft- und/oder Drehmomenttransport von dem Kopplungsmodul zur Spindel erzielt werden.In yet another preferred embodiment, the spindle comprises a conical contact area, the coupling module, in particular axially, resting against the conical contact area. Here, a conical contact area is an area of the spindle in which the shape of the spindle is cone-like and in which, according to the configuration, the spindle contacts the coupling module. The conical contact area is preferably part of the coupling area of the spindle in which the coupling module is attached to the spindle. Due to the conical contact area, the area between the coupling module and the spindle can be enlarged, in particular in comparison to a basically rod-like spindle. A solid force and / or torque transport from the coupling module to the spindle can thereby be achieved.

Der konische Kontaktbereich kann dadurch ausgebildet werden, dass die Spindel an ihrem distalen Ende bzw. in dem Umwandlungsbereich der Spindel einen ersten Durchmesser und an ihrem proximalen Ende bzw. in dem Kopplungsbereich einen zweiten Durchmesser aufweist, wobei der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist. Anders ausgedrückt kann die Spindel in dem konischen Kontaktbereich kegelig sein. Somit bildet der konische Kontaktbereich vorzugsweise einen Vorsprung, an dem das Kopplungsmodul axial anliegen kann. Der konische Kontaktbereich kann also einen Sitz für das Kopplungsmodul bereitstellen, d. h. die präzise Positionierung, insbesondere Zentrierung, des Kopplungsmoduls bei Befestigung auf der Spindel gestatten.The conical contact area can be formed in that the spindle has a first diameter at its distal end or in the conversion area of the spindle and a second diameter at its proximal end or in the coupling area, the first diameter being greater than the second diameter . In other words, the spindle can be conical in the conical contact area. The conical contact area thus preferably forms a projection on which the coupling module can rest axially. The conical contact area can thus provide a seat for the coupling module, i. H. allow precise positioning, in particular centering, of the coupling module when it is attached to the spindle.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Spindel ein Kopplungsaußengewinde, und das Kopplungsmodul, insbesondere der innere Bereich davon, umfasst ein Innengewinde, das in das Kopplungsaußengewinde der Spindel eingreift. Dadurch kann das Kopplungsmodul besonders schnell und präzise auf der Spindel befestigt werden. Das Kopplungsaußengewinde ist vorzugsweise in dem Kopplungsbereich der Spindel angeordnet. Insbesondere kann sich das Kopplungsaußengewinde von dem proximalen Ende der Spindel bis zu dem konischen Kontaktbereich der Spindel erstrecken. Anders ausgedrückt kann der konische Kontaktbereich das Kopplungsaußengewinde gegenüber dem Kopplungsbereich, z. B. gegenüber einem Gewinde zum Eingreifen mit der Mutter oder Rollen oder gegenüber einer Mutter zum Eingreifen mit Wälzelementen, beschränken.In yet another preferred embodiment, the spindle comprises an external coupling thread, and the coupling module, in particular the inner region thereof, comprises an internal thread which engages in the external coupling thread of the spindle. This allows the coupling module to be attached to the spindle particularly quickly and precisely. The coupling external thread is preferably arranged in the coupling area of the spindle. In particular, the coupling external thread can extend from the proximal end of the spindle to the conical contact area of the spindle. In other words, the conical contact area, the coupling external thread opposite the coupling area, z. B. against a thread for engaging the nut or rollers or against a nut for engaging with rolling elements.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kopplungsmodul einen ersten Teil, der zur Kopplung mit dem äußeren Rotor konfiguriert ist, und einen zweiten Teil, der zur Kopplung mit dem Umwandlungsmodul, das insbesondere auf der Spindel befestigt ist, umfasst. Durch das Bereitstellen des Kopplungsmoduls in zwei Hälften wird z. B. die selbstverriegelnde Befestigung des Kopplungsmoduls auf der Spindel gestattet.In yet another preferred embodiment, the coupling module comprises a first part which is configured for coupling to the outer rotor and a second part which comprises for coupling to the conversion module, which is in particular mounted on the spindle. By providing the coupling module in two halves z. B. allows the self-locking attachment of the coupling module on the spindle.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Teil eine konische Kontaktfläche, die dazu konfiguriert ist, insbesondere axial, an dem Umwandlungsmodul, insbesondere der Spindel, insbesondere in dem konischen Kontaktbereich der Spindel, anzuliegen. Hier ist eine konische Kontaktfläche eine kegelförmige Fläche, die dazu konfiguriert ist, das Umwandlungsmodul, insbesondere die Spindel, zu berühren. Vorzugsweise ist die konische Kontaktfläche des zweiten Teils komplementär zu dem konischen Kontaktbereich der Spindel ausgebildet. Dadurch kann die Fläche zwischen dem Kopplungsmodul und der Spindel vergrößert werden, wodurch für eine besonders effiziente und zuverlässige Übertragung einer Drehbewegung, insbesondere von Drehmoment, auf die Spindel gesorgt wird.In yet another preferred embodiment, the second part comprises a conical contact surface which is configured to in particular axially, to rest against the conversion module, in particular the spindle, in particular in the conical contact area of the spindle. Here, a conical contact surface is a conical surface that is configured to contact the conversion module, in particular the spindle. The conical contact surface of the second part is preferably designed to be complementary to the conical contact area of the spindle. As a result, the area between the coupling module and the spindle can be enlarged, which ensures a particularly efficient and reliable transmission of a rotary movement, in particular torque, to the spindle.

Weiterhin kann durch die konische Kontaktfläche des zweiten Teils ein Presssitz zwischen dem Kopplungsmodul und dem Umwandlungsmodul erzielt werden. Dazu kann der erste Teil ein Innengewinde umfassen, das in das Kopplungsaußengewinde der Spindel, insbesondere in dem Kopplungsbereich der Spindel, eingreift. Dabei kann, wenn der zweite Teil an dem konischen Kontaktbereich der Spindel mit seiner komplementären konischen Kontaktfläche anliegt, der erste Teil auf die Spindel geschraubt werden, wobei die konische Kontaktfläche auf den konischen Kontaktbereich gedrückt wird und dadurch die Reibung zwischen dem Kopplungsmodul und dem Umwandlungsmodul bzw. dem zweiten Teil und der Spindel erhöht wird.Furthermore, a press fit between the coupling module and the conversion module can be achieved through the conical contact surface of the second part. For this purpose, the first part can comprise an internal thread which engages in the coupling external thread of the spindle, in particular in the coupling area of the spindle. When the second part rests against the conical contact area of the spindle with its complementary conical contact surface, the first part can be screwed onto the spindle, the conical contact surface being pressed onto the conical contact area and thereby reducing the friction between the coupling module and the conversion module or the second part and the spindle is increased.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt eine axiale Kontaktfläche des ersten Teils an einer axialen Kontaktfläche des zweiten Teils an, wobei die Kontaktflächen des ersten und des zweiten Teils im Wesentlichen senkrecht zu einer von der Spindel definierten Längsrichtung ausgerichtet sind. Dadurch kann eine große Kontaktfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Teil und somit eine effiziente und zuverlässige Kraftübertragung erzielt werden.In yet another preferred embodiment, an axial contact surface of the first part rests against an axial contact surface of the second part, the contact surfaces of the first and second part being oriented essentially perpendicular to a longitudinal direction defined by the spindle. As a result, a large contact area between the first and the second part and thus an efficient and reliable power transmission can be achieved.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Kontaktflächen abgestuft. Insbesondere kann der zweite Teil einen Vorsprung umfassen, der dazu konfiguriert ist, in eine entsprechenden Vertiefung des ersten Teils einzugreifen. Durch derartige abgestufte Kontaktflächen können der erste und der zweite Teil bei Montage des Linearaktuators leicht miteinander verbunden werden. Insbesondere kann der erste Teil bezüglich des zweiten Teils mit besonders hoher Präzision positioniert werden.In yet another preferred embodiment, the contact surfaces are stepped. In particular, the second part can comprise a projection which is configured to engage in a corresponding recess of the first part. By means of such stepped contact surfaces, the first and the second part can easily be connected to one another during assembly of the linear actuator. In particular, the first part can be positioned with particularly high precision with respect to the second part.

Vorzugsweise sind sowohl der Vorsprung als auch die Vertiefung ringförmig. Dadurch können der erste und der zweite Teil unabhängig von der Drehrichtung der Teile ausgerichtet werden, wodurch die Montage erleichtert wird.Preferably, both the projection and the recess are annular. As a result, the first and the second part can be aligned independently of the direction of rotation of the parts, which facilitates assembly.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Teil eine konische Verriegelungsfläche, die zu der Spindel weist, und der erste Teil umfasst einen entsprechenden, insbesondere komplementären, konischen Verriegelungsbereich, der an der konischen Verriegelungsfläche des zweiten Teils anliegt, wobei der konische Verriegelungsbereich radial zwischen der Spindel und der konischen Verriegelungsfläche des zweiten Teils eingeklemmt ist. Hier ist eine konische Verriegelungsfläche eine kegelförmige Fläche, die dazu konfiguriert ist, die Verriegelung des ersten und des zweiten Teils, z. B. durch Reibung, zu ermöglichen. Ein konischer Verriegelungsbereich ist ein kegelförmiger Bereich, der dazu konfiguriert ist, die Verriegelung des ersten und des zweiten Teils, z. B. durch Reibung, zu ermöglichen.In yet another preferred embodiment, the second part comprises a conical locking surface facing the spindle, and the first part comprises a corresponding, in particular complementary, conical locking area which rests against the conical locking surface of the second part, the conical locking area radially between the spindle and the conical locking surface of the second part is clamped. Here, a conical locking surface is a conical surface configured to facilitate the locking of the first and second parts, e.g. B. by friction to enable. A conical locking area is a conical area configured to facilitate the locking of the first and second parts, e.g. B. by friction to enable.

Durch die konische Verriegelungsfläche und den konischen Verriegelungsbereich kann, wenn die zwei Teile aneinandergedrückt werden, z. B. durch Aufschrauben des ersten Teils auf das Kopplungsaußengewinde der Spindel, die Reibung zwischen dem ersten Teil und dem Umwandlungsmodul, insbesondere der Spindel, erhöht werden, wodurch das Kopplungsmodul an dem Umwandlungsmodul festgelegt wird.By the conical locking surface and the conical locking area, when the two parts are pressed together, e.g. B. by screwing the first part onto the coupling external thread of the spindle, the friction between the first part and the conversion module, in particular the spindle, can be increased, whereby the coupling module is fixed to the conversion module.

Vorzugsweise umfasst der konische Verriegelungsbereich ein Innengewinde, das in das Kopplungsaußengewinde der Spindel eingreift. Beim Festziehen der zwei Teile aneinander kann das Innengewinde des konischen Verriegelungsbereichs in das Kopplungsaußengewinde gedrückt werden, wodurch eine Verriegelung erzeugt wird, so dass sich die zwei Teile nicht abschrauben können. The conical locking area preferably comprises an internal thread which engages in the coupling external thread of the spindle. When the two parts are tightened together, the internal thread of the conical locking area can be pressed into the coupling external thread, creating a lock so that the two parts cannot unscrew.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Teil ein Innengewinde, das in ein Kopplungsaußengewinde der Spindel eingreift, wobei das Innengewinde des zweiten Teils axial zwischen der konischen Kontaktfläche und der konischen Verriegelungsfläche des zweiten Teils angeordnet ist. Dadurch kann der zweite Teil eine besonders hohe Reibung zwischen dem Kopplungsmodul und dem Umwandlungsmodul, insbesondere zwischen der konischen Kontaktfläche des zweiten Teils und dem konischen Kontaktbereich der Spindel, erzeugen, wodurch eine effiziente und zuverlässige Übertragung einer Drehbewegung bzw. von Drehmoment gestattet wird. Weiterhin ist es durch das Innengewinde des zweiten Teils möglich, den zweiten Teil unabhängig von dem ersten Teil auf das Kopplungsaußengewinde der Spindel zu schrauben. Insbesondere kann der zweite Teil im Voraus auf der Spindel positioniert werden, während der erste Teil zur Festlegung des Kopplungsmoduls insgesamt an der Spindel verwendet werden kann. Dadurch kann für eine besonders sichere und zuverlässige Kopplung des Kopplungsmoduls mit dem Umwandlungsmodul gesorgt werden.In yet another preferred embodiment, the second part comprises an internal thread which engages a coupling external thread of the spindle, the internal thread of the second part being arranged axially between the conical contact surface and the conical locking surface of the second part. As a result, the second part can generate particularly high friction between the coupling module and the conversion module, in particular between the conical contact surface of the second part and the conical contact area of the spindle, which allows efficient and reliable transmission of a rotary movement or torque. Furthermore, the internal thread of the second part makes it possible to screw the second part onto the coupling external thread of the spindle independently of the first part. In particular, the second part can be positioned in advance on the spindle, while the first part can be used to fix the coupling module as a whole on the spindle. A particularly secure and reliable coupling of the coupling module to the conversion module can thereby be ensured.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Linearaktuator mindestens ein Lager zum drehbaren Befestigen des Kopplungsmoduls, wobei das Kopplungsmodul eine Nut umfasst, die auf einer radialen Fläche des Kopplungsmoduls angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Nut zur Aufnahme des mindestens einen Lagers, insbesondere eines Innenrings des mindestens einen Lagers, konfiguriert. Weiter wird bevorzugt, dass die Nut durch einen radialen Bereich des ersten Teils und einen radialen Bereich des zweiten Teils des Kopplungsmoduls gebildet wird. Dadurch kann das Kopplungsmodul, z. B. in einem Gehäuse des Linearaktuators oder einer Schale des Umwandlungsmoduls, dem Schalengehäuse, z. B. der Spindel und der Mutter, drehbar befestigt werden.In yet another preferred embodiment, the linear actuator comprises at least one bearing for rotatably fastening the coupling module, the coupling module comprising a groove which is arranged on a radial surface of the coupling module. The groove is preferably configured to accommodate the at least one bearing, in particular an inner ring of the at least one bearing. It is further preferred that the groove is formed by a radial area of the first part and a radial area of the second part of the coupling module. This allows the coupling module, for. B. in a housing of the linear actuator or a shell of the conversion module, the shell housing, for. B. the spindle and the nut can be rotatably attached.

Insbesondere können der erste und der zweite Teil jeweils einen axialen Bund umfassen, an dem das mindestens eine Lager axial anliegt. In diesem Fall ist der axiale Bund des zweiten Teils vorzugsweise an seinem distalen Ende angeordnet, wobei der axiale Bund des ersten Teils vorzugsweise an seinem proximalen Ende angeordnet ist. Dadurch kann der zur Verfügung stehende Raum effizient genutzt werden, d. h. das mindestens eine Lager kann in dem Linearaktuator angeordnet werden, ohne zu viel Platz zu beanspruchen.In particular, the first and the second part can each comprise an axial collar on which the at least one bearing rests axially. In this case, the axial collar of the second part is preferably arranged at its distal end, the axial collar of the first part preferably being arranged at its proximal end. As a result, the available space can be used efficiently, i. H. the at least one bearing can be arranged in the linear actuator without taking up too much space.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Linearaktuator ein Gehäuse zur Aufnahme mindestens des Umwandlungsmoduls und des Kopplungsmoduls und vorzugsweise des Elektromotors, wobei ein Verhältnis des Innenvolumens des Gehäuses und des Volumens, das von dem Umwandlungsmodul eingenommen wird, mindestens 2:1, vorzugsweise mindestens 3:1, insbesondere mindestens 4:1, beträgt. Dadurch kann die Erzeugung von Überdruck und Unterdruck reduziert werden. Insbesondere kann eine hohe IP-Klasse erzielt werden. Es kann sogar möglich sein, den Betrieb des Linearaktuators unter Wasser zu gestatten.In yet another preferred embodiment, the linear actuator comprises a housing for receiving at least the conversion module and the coupling module and preferably the electric motor, a ratio of the internal volume of the housing and the volume occupied by the conversion module being at least 2: 1, preferably at least 3 : 1, in particular at least 4: 1. This can reduce the generation of overpressure and underpressure. In particular, a high IP class can be achieved. It may even be possible to allow the linear actuator to operate underwater.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Linearaktuator eine Schnittstelle zur Herstellung einer drahtlosen Datenverbindung mit dem Elektromotor. Die Schnittstelle kann als eine Bluetooth-Schnittstelle, eine WLAN-Schnittstelle und/oder dergleichen konfiguriert sein. Insbesondere kann die Schnittstelle einen Sender, z. B. einen Bluetooth-Sender, umfassen. Dadurch ist es möglich, Echtzeit-Diagnosen von dem Elektromotor zu erhalten und/oder den Motor zu programmieren und/oder den Motor zu steuern.In yet another preferred embodiment, the linear actuator comprises an interface for establishing a wireless data connection with the electric motor. The interface can be configured as a Bluetooth interface, a WLAN interface and / or the like. In particular, the interface can be a transmitter, e.g. B. a Bluetooth transmitter include. This makes it possible to obtain real-time diagnostics from the electric motor and / or to program the motor and / or to control the motor.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Linearaktuator ein Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe, das zwischen dem Elektromotor und dem Kopplungsmodul angeordnet ist. Dadurch kann eine Kraftübertragungs- bzw. Getriebeuntersetzung erzielt werden. Insbesondere ist es möglich, geringe Drehfrequenzen, die bei Elektromotoren mit äußeren Rotoren üblich sind, auszugleichen.In yet another preferred embodiment, the linear actuator comprises a gear, in particular a planetary gear, which is arranged between the electric motor and the coupling module. A power transmission or gear reduction can thereby be achieved. In particular, it is possible to compensate for low rotational frequencies that are common in electric motors with external rotors.

Ein Kopplungsmodul für einen Linearaktuator, insbesondere für einen Linearaktuator gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist zur Verbindung (i) einerseits mit einem Umwandlungsmodul des Linearaktuators, wobei das Umwandlungsmodul dazu konfiguriert ist, eine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umzuwandeln, und (ii) andererseits mit einem äußeren Rotor eines Elektromotors des Linearaktuators, so dass bei Kopplung eine Drehbewegung des äußeren Rotors durch das Kopplungsmodul auf das Umwandlungsmodul übertragen wird, konfiguriert.A coupling module for a linear actuator, in particular for a linear actuator according to the first aspect of the invention, according to a second aspect of the invention is for connection (i) on the one hand with a conversion module of the linear actuator, wherein the conversion module is configured to convert a rotary movement into a translational movement, and (ii) on the other hand, configured with an outer rotor of an electric motor of the linear actuator, so that upon coupling a rotary movement of the outer rotor is transmitted through the coupling module to the conversion module.

Ein Verfahren zur Montage eines Linearaktuators, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst die folgenden Schritte: (i) Koppeln eines Kopplungsmoduls mit einem Umwandlungsmodul, das dazu konfiguriert ist, eine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umzuwandeln; und (ii) Koppeln eines äußeren Rotors eines Elektromotors mit dem Kopplungsmodul, so dass eine Drehbewegung des äußeren Rotors durch das Kopplungsmodul auf das Umwandlungsmodul übertragen wird.A method for assembling a linear actuator, in particular according to the first aspect of the invention, according to a third aspect of the invention comprises the following steps: (i) coupling a coupling module to a conversion module which is configured to convert a rotary movement into a translational movement; and (ii) coupling an outer rotor of an electric motor to the coupling module so that a rotational movement of the outer rotor is transmitted through the coupling module to the conversion module.

Die beschriebenen Merkmale und Vorteile, die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und seine bevorzugten Ausführungsformen beschrieben werden, gelten auch, wenn nicht explizit anderweitig erwähnt wird und zumindest, wo dies technisch möglich ist, auch für den zweiten Aspekt der Erfindung und seine bevorzugten Ausführungsformen und umgekehrt.The features and advantages described in relation to the first aspect of the invention and its preferred embodiments also apply, if not explicitly mentioned otherwise and at least where this is technically possible, also to the second aspect of the invention and its preferred embodiments Embodiments and vice versa.

Weitere Merkmale, Vorteile und mögliche Anwendungen der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Figuren, in denen durchweg dieselben Bezugszeichen für dieselben oder entsprechende Elemente der Erfindung verwendet werden, hervor.Further features, advantages and possible applications of the invention emerge from the following description in conjunction with the figures, in which the same reference symbols are used throughout for the same or corresponding elements of the invention.

Es zeigen zumindest schematisch:

1 Beispiele für einen Linearaktuator in einer Seitenansicht;
2 ein Beispiel für einen Linearaktuator in einer Schnittansicht;
3 ein Beispiel für ein Kopplungsmodul in einer Schnittansicht; und
4 ein Beispiel für ein Verfahren zur Montage eines Linearaktuators.

It shows at least schematically:

1 Examples of a linear actuator in a side view;
2 an example of a linear actuator in a sectional view;
3 an example of a coupling module in a sectional view; and
4th an example of a method for assembling a linear actuator.

1 zeigt Beispiele für einen Linearaktuator 1 in einer Seitenansicht. Insbesondere zeigt 1A einen Linearaktuator 1, der einen Elektromotor 2 mit einem äußeren Rotor (nicht sichtbar), ein Umwandlungsmodul 3, das dazu konfiguriert ist, eine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umzuwandeln, und ein Kopplungsmodul 4, das dazu konfiguriert ist, den äußeren Rotor des Elektromotors 2 mit dem Umwandlungsmodul 3 zu koppeln, so dass eine von dem Elektromotor 2 erzeugte Drehbewegung auf das Umwandlungsmodul 3 übertragen wird, umfasst. Dazu ist das Kopplungsmodul 4 zwischen dem Elektromotor 2 und dem Umwandlungsmodul 3 angeordnet, und der Elektromotor 2, das Umwandlungsmodul 3 und das Kopplungsmodul 4 sind in einer Linie, insbesondere entlang einer Betätigungsachse A des Linearaktuators 1, angeordnet. 1 shows examples of a linear actuator 1 in a side view. In particular shows 1A a linear actuator 1 who have an electric motor 2 with an outer rotor (not visible), a conversion module 3 , which is configured to convert a rotational movement into a translational movement, and a coupling module 4th that is configured to be the outer rotor of the electric motor 2 with the conversion module 3 to couple so that one of the electric motor 2 generated rotary movement on the conversion module 3 is transmitted, includes. The coupling module is for this purpose 4th between the electric motor 2 and the conversion module 3 arranged, and the electric motor 2 , the conversion module 3 and the coupling module 4th are in a line, in particular along an actuation axis A. of the linear actuator 1 , arranged.

Der Linearaktuator 1 umfasst ein Gehäuse 5, in dem der Elektromotor 2, das Umwandlungsmodul 3 und das Kopplungsmodul 4 zumindest zum Teil angeordnet sind. In dem vorliegenden Beispiel weist das Gehäuse 5 eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. An einem Ende gegenüber dem Motor 2 ragt ein Betätigungsglied 6 von dem Gehäuse 5 vor.The linear actuator 1 includes a housing 5 in which the electric motor 2 , the conversion module 3 and the coupling module 4th are arranged at least in part. In the present example, the housing 5 has a substantially rectangular shape. At one end opposite the engine 2 an actuator protrudes 6th from the housing 5 before.

Das Betätigungsglied 6 kann Teil des Umwandlungsmoduls 3 oder zumindest damit gekoppelt sein. Das Betätigungsglied 6 ist dahingehend angeordnet, sich entlang der Betätigungsachse A translatorisch zu bewegen, wenn der Elektromotor 2 eine Drehbewegung erzeugt.The actuator 6th can be part of the conversion module 3 or at least be coupled with it. The actuator 6th is arranged to be along the actuation axis A. to move translationally when the electric motor 2 a rotary motion is generated.

Vorzugsweise ist das Gehäuse 5 nach außen hin abgedichtet, so dass Staub oder Wasser nicht in das Innere des Gehäuses 5 eindringen können. Dadurch wird selbst der Betrieb des Linearaktuators 1 unter Wasser gestattet.Preferably the housing is 5 sealed to the outside so that dust or water does not get into the interior of the housing 5 can penetrate. This will self-operate the linear actuator 1 permitted under water.

1B zeigt ein weiteres Beispiel für einen Linearaktuator 1 in einer Seitenansicht. Ähnlich dem in 1A gezeigten Aktuator umfasst der Linearaktuator 1 von 1B einen Elektromotor 2, ein Umwandlungsmodul 3 und ein Kopplungsmodul 4, das dazu konfiguriert ist, den Elektromotor 2 mit dem Umwandlungsmodul 3 zu koppeln, so dass eine von dem Motor 2 erzeugte Drehbewegung auf das Umwandlungsmodul 3 übertragen wird. Das Umwandlungsmodul 3 ist dazu konfiguriert, diese Drehbewegung, die von dem Kopplungsmodul 4 übertragen wird, in eine Translationsbewegung, insbesondere eines Betätigungsglieds 6, umzuwandeln. 1B shows another example of a linear actuator 1 in a side view. Similar to the in 1A The actuator shown includes the linear actuator 1 from 1B an electric motor 2 , a conversion module 3 and a coupling module 4th that is configured to operate the electric motor 2 with the conversion module 3 to couple so that one of the engine 2 generated rotary movement on the conversion module 3 is transmitted. The conversion module 3 is configured to this rotary movement, which is triggered by the coupling module 4th is transmitted, in a translational movement, in particular of an actuator 6th to convert.

Der Elektromotor 2, das Umwandlungsmodul 3 und das Kopplungsmodul 4 sind zumindest zum Teil in einem Gehäuse 5 angeordnet. Ein Teil des Gehäuses 5, in dem das Umwandlungsmodul 3 untergebracht ist, umfasst eine zylindrische Form. Insbesondere kann dieser Gehäuseteil durch eine Schale des Umwandlungsmoduls 3 gebildet werden, die Führungsmittel, z. B. in Form von mindestens einer Nut für eine Mutter des Umwandlungsmoduls 3 auf einer Innenseite, bereitstellen kann. Durch derartige Führungsmittel kann eine Drehbewegung der Mutter unterdrückt werden.The electric motor 2 , the conversion module 3 and the coupling module 4th are at least partially in a housing 5 arranged. Part of the case 5 in which the conversion module 3 is housed, comprises a cylindrical shape. In particular, this housing part can be replaced by a shell of the conversion module 3 are formed, the guide means, e.g. B. in the form of at least one groove for a nut of the conversion module 3 on an inside. A rotary movement of the nut can be suppressed by such guide means.

2 zeigt einen Linearaktuator 1 in einer Schnittansicht. Der Linearaktuator 1 umfasst einen Elektromotor 2, ein Umwandlungsmodul 3, das dazu konfiguriert ist, eine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umzuwandeln, und ein Kopplungsmodul 4, das dazu konfiguriert ist, die von dem Elektromotor 2 erzeugte Drehbewegung auf das Umwandlungsmodul 3 zu übertragen. 2 shows a linear actuator 1 in a sectional view. The linear actuator 1 includes an electric motor 2 , a conversion module 3 , which is configured to convert a rotational movement into a translational movement, and a coupling module 4th that is configured to run by the electric motor 2 generated rotary movement on the conversion module 3 transferred to.

Der Elektromotor 2 ist als ein bürstenloser Gleichstrommotor, dessen Stator 21 im Wesentlichen um eine Betätigungsachse A des Linearaktuators 1 angeordnet ist, konfiguriert. Ein äußerer Rotor 22 des bürstenlosen Gleichstrommotors ist dazu konfiguriert, sich um den Stator 21 zu drehen. Anders ausgedrückt ist der Elektromotor 2 ein Außenläufer und weist dadurch relativ kleine Abmessungen auf und stellt hohes Drehmoment bei einer geringen Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit im Vergleich zu herkömmlichen Elektromotoren bereit. Dies gestattet einen besonders effizienten, kleinen und ein geringes Gewicht aufweisenden Linearaktuator 1.The electric motor 2 is called a brushless DC motor, its stator 21 essentially around an actuation axis A. of the linear actuator 1 is arranged, configured. An outer rotor 22nd The brushless DC motor is configured to revolve around the stator 21 to turn. In other words, it is the electric motor 2 an external rotor and thus has relatively small dimensions and provides high torque with a low number of revolutions per unit of time compared to conventional electric motors. This allows a particularly efficient, small and lightweight linear actuator 1 .

In dem vorliegenden Beispiel ist der Elektromotor 2 derart angeordnet, dass die Betätigungsachse A die Drehachse des äußeren Rotors 22 bildet.In the present example it is the electric motor 2 arranged such that the actuation axis A. the axis of rotation of the outer rotor 22nd forms.

Das Kopplungsmodul 4 ist mit dem äußeren Rotor 22 gekoppelt, wodurch gestattet wird, dass das Kopplungsmodul 4 die Drehbewegung des äußeren Rotors 22, insbesondere das durch den Motor 2 erzeugte Drehmoment, übernimmt. In dem vorliegenden Beispiel ist das Kopplungsmodul 4 zugleich mit einer Spindel 31 des Umwandlungsmoduls 3 gekoppelt, wodurch es in der Lage ist, eine Drehbewegung des äußeren Rotors 22 auf das Umwandlungsmodul 3 zu übertragen. Da das Kopplungsmodul 4 in einem großen Abstand zu der Betätigungsachse A, beispielsweise in einem Abstand, der mehr als der Radius des Status 21 beträgt, mit dem äußeren Rotor 22 gekoppelt ist, kann das Kopplungsmodul 4 zuverlässig das von dem Motor 2 erzeugte große Drehmoment übernehmen und dieses an die Spindel 31 anlegen.The coupling module 4th is with the outer rotor 22nd coupled, thereby allowing the coupling module 4th the rotation of the outer rotor 22nd , especially that by the engine 2 generated torque takes over. In the present example, the coupling module is 4th at the same time with a spindle 31 of the conversion module 3 coupled, whereby it is able to rotate the outer rotor 22nd on the conversion module 3 transferred to. As the coupling module 4th at a large distance from the actuation axis A. , for example, at a distance greater than the radius of the status 21 with the outer rotor 22nd is coupled, the coupling module 4th reliably that from the engine 2 take over generated large torque and this to the spindle 31 invest.

In dem vorliegenden Beispiel weist die Spindel 31 des Umwandlungsmoduls 3 ein Außengewinde 31a auf, das in ein Innengewinde 32a einer Mutter 32 eingreift. Bei Drehung der Spindel 31 bewegt sich die Mutter 32 translatorisch parallel zur Betätigungsachse A.In the present example, the spindle 31 of the conversion module 3 an external thread 31a on that into an internal thread 32a a mother 32 intervenes. When the spindle rotates 31 moves the mother 32 translationally parallel to the actuation axis A. .

Gemäß der Darstellung in 2 definiert die Drehachse der Spindel 31 die Betätigungsachse A des Linearaktuators 1.As shown in 2 defines the axis of rotation of the spindle 31 the actuation axis A. of the linear actuator 1 .

Die Mutter 32 ist mit einem Stoßrohr 34 verbunden, so dass sich das Stoßrohr 34 zusammen mit der Mutter 32 translatorisch bewegt. An einem distalen Ende trägt das Stoßrohr 34 ein Betätigungsglied 6, das damit verbundene Objekte bewegen und/oder Kräfte darauf ausüben kann.The mother 32 is with a shock tube 34 connected so that the shock tube 34 together with the mother 32 moved translationally. The shock tube carries at a distal end 34 an actuator 6th that can move related objects and / or exert forces on them.

Zur Ermöglichung einer Drehung des Kopplungsmoduls 4 ist der Linearaktuator 1 mit zwei Lagern 7 versehen, die radial zwischen einem Gehäuse 5 des Linearaktuators 1 und dem Kopplungsmodul 4 angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst das Kopplungsmodul 4 eine Nut 41, die auf einer radialen Fläche des Kopplungsmoduls 4 angeordnet ist, wobei die Nut 41 dazu konfiguriert ist, die zwei Lager 7 aufzunehmen.To enable rotation of the coupling module 4th is the linear actuator 1 with two bearings 7th provided radially between a housing 5 of the linear actuator 1 and the coupling module 4th are arranged. The coupling module preferably comprises 4th a groove 41 on a radial surface of the coupling module 4th is arranged, the groove 41 configured to do this, the two bearings 7th to record.

Insbesondere kann die Nut 41 dazu konfiguriert sein, Innenringe 7a der Lager 7 aufzunehmen, wobei die Innenringe 7a innere Laufbahnen für die Wälzelemente der Lager 7 bereitstellen. Entsprechende Außenringe 7b, die äußere Laufbahnen für die Wälzelemente bereitstellen, können von einer Nut 8 in einer Innenfläche einer zylindrischen Schale 5a des Umwandlungsmoduls 3 aufgenommen sein.In particular, the groove 41 be configured to use inner rings 7a the storage 7th record, with the inner rings 7a inner raceways for the rolling elements of the bearings 7th provide. Corresponding outer rings 7b that provide outer raceways for the rolling elements can be from a groove 8th in an inner surface of a cylindrical shell 5a of the conversion module 3 be included.

Gemäß der Darstellung in 2 umfasst der Linearaktuator 1 des Weiteren eine Steuereinheit 9 zur Steuerung z. B. des Elektromotors 2. Die Steuereinheit 9 kann z. B. durch eine Leiterplatte gebildet werden. In dem gezeigten Beispiel ist die Steuereinheit 9 an einer Außenfläche des Motors 2 angebracht. Vorzugsweise kann die Steuereinheit 9 des Weiteren eine Schnittstelle zur Herstellung einer Datenverbindung mit dem Elektromotor 2 umfassen. Die Steuereinheit 9 kann einen Stecker 9a zum Anschluss eines Kabels umfassen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Steuereinheit 9 einen Sender zur Herstellung einer drahtlosen Datenverbindung, beispielsweise einer Bluetooth-Verbindung, umfassen.As shown in 2 includes the linear actuator 1 furthermore a control unit 9 to control z. B. the electric motor 2 . The control unit 9 can e.g. B. be formed by a circuit board. In the example shown is the control unit 9 on an outer surface of the engine 2 appropriate. Preferably, the control unit 9 also an interface for establishing a data connection with the electric motor 2 include. The control unit 9 can have a plug 9a for connecting a cable. Alternatively or in addition to this, the control unit 9 a transmitter for establishing a wireless data connection, for example a Bluetooth connection.

Weiterhin kann der Linearaktuator 1 einen integrierten Absolut-Encoder zur Bestimmung der Längs- bzw. axialen Position der Mutter 32 bezüglich der Spindel 31 umfassen. Beispielsweise kann der Linearaktuator 1 mindestens einen Magnetsensor, z. B. einen Hall-Sensor, umfassen, der in der Peripherie des Motors 2 angeordnet und dazu konfiguriert ist, das Magnetfeld, insbesondere den Magnetfluss, das bzw. der von dem Motor 2 erzeugt wird, zu detektieren. In dem in 2 gezeigten Beispiel kann der mindestens eine Magnetsensor beispielsweise in einem vorbestimmten Abstand zu dem äußeren Rotor 22 an der Steuereinheit 9 angebracht sein.Furthermore, the linear actuator 1 an integrated absolute encoder to determine the longitudinal or axial position of the nut 32 with respect to the spindle 31 include. For example, the linear actuator 1 at least one magnetic sensor, e.g. B. a Hall sensor, which in the periphery of the motor 2 is arranged and configured to generate the magnetic field, in particular the magnetic flux, from the motor 2 is generated to detect. In the in 2 In the example shown, the at least one magnetic sensor can, for example, be at a predetermined distance from the outer rotor 22nd on the control unit 9 to be appropriate.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Linearaktuator 1 einen Lastsensor und/oder einen Momentsensor zur Bestimmung einer angelegten Last oder eines angelegten Moments, z. B. der angelegten Kraft bzw. des angelegten Drehmoments, umfassen. Ein derartiger Last- und/oder Momentsensor kann z. B. neben dem Betätigungsglied 6 angeordnet sein. Vorzugsweise ist ein derartiger Sensor mit der Steuereinheit 9 verbunden, z. B. verdrahtet, so dass der Motor 2 basierend auf der detektierten Last und/oder dem detektierten Moment gesteuert werden kann.Alternatively or in addition to this, the linear actuator 1 a load sensor and / or a torque sensor for determining an applied load or an applied torque, e.g. B. the applied force or the applied torque include. Such a load and / or torque sensor can, for. B. next to the actuator 6th be arranged. Such a sensor is preferably associated with the control unit 9 connected, e.g. B. wired so that the motor 2 can be controlled based on the detected load and / or the detected moment.

3 zeigt ein Beispiel für ein Kopplungsmodul 4 in einer Schnittansicht. Das Kopplungsmodul 4 ist Teil eines Linearaktuators und umfasst einen ersten Teil 42 und einen zweiten Teil 43, die axial nebeneinander angeordnet sind. Der erste und der zweite Teil 42, 43 sind beide auf einer Spindel 31 befestigt, die zusammen mit einer Mutter 32 ein Umwandlungsmodul 3 des Linearaktuators bildet. 3 shows an example of a coupling module 4th in a sectional view. The coupling module 4th is part of a linear actuator and comprises a first part 42 and a second part 43 which are arranged axially next to one another. The first and the second part 42 , 43 are both on the same spindle 31 attached together with a nut 32 a conversion module 3 of the linear actuator forms.

An einem proximalen Ende, d. h. an einem Ende, das zu einem Elektromotor 2 weist, ist der erste Teil 42 mit einem äußeren Rotor 22 des Elektromotors 2 gekoppelt, wobei der äußere Rotor 22 dazu konfiguriert ist, sich um einen Stator 21 des Motors 2 zu drehen. Dadurch kann das Kopplungsmodul 4 eine Drehbewegung des äußeren Rotors 22 auf das Umwandlungsmodul 3, insbesondere auf die Spindel 31, übertragen. Diese Übertragung wird durch den Pfeil T angegeben.At a proximal end, that is, at one end that leads to an electric motor 2 is the first part 42 with an outer rotor 22nd of the electric motor 2 coupled, with the outer rotor 22nd is configured to be a stator 21 of the motor 2 to turn. This allows the coupling module 4th a rotational movement of the outer rotor 22nd on the conversion module 3 , especially on the spindle 31 , transfer. This transmission is indicated by the arrow T specified.

Der erste Teil 42 umfasst vorzugsweise ein an seiner proximalen Endseite angeordnetes Kopplungselement 44, das an dem äußeren Rotor 22 anbringbar ist. Insbesondere kann das Kopplungselement 44 mindestens einen sich axial erstreckenden Bolzen 44a umfassen, der von einer entsprechenden Vertiefung in dem äußeren Rotor 22 aufgenommen werden kann. Dadurch können von dem Elektromotor 2 erzeugte hohe Drehmomente von dem ersten Teil 42 übernommen und über den zweiten Teil 43 auf die Spindel 31 ausgeübt werden.The first part 42 preferably comprises a coupling element arranged on its proximal end side 44 that is on the outer rotor 22nd is attachable. In particular, the coupling element 44 at least one axially extending bolt 44a comprise that of a corresponding recess in the outer rotor 22nd can be included. This allows from the electric motor 2 generated high torques from the first part 42 taken over and over the second part 43 on the spindle 31 be exercised.

Die von dem Kopplungsmodul 4 übertragenen Kräfte und/oder Drehmomente werden von dem ersten Teil 42 auf den zweiten Teil 43 über jeweilige axiale Kontaktflächen 42a, 43a übertragen. Insbesondere liegt die axiale Kontaktfläche 42a des ersten Teils 42 an der axialen Kontaktfläche 43a des zweiten Teils 43 an, wobei die Kontaktflächen 42a, 43a im Wesentlichen senkrecht zu einer Betätigungsachse A des Linearaktuators ausgerichtet sind. Die Betätigungsachse A wird vorzugsweise durch die Drehachse der Spindel 31 definiert.The one from the coupling module 4th transmitted forces and / or torques are of the first part 42 on the second part 43 via respective axial contact surfaces 42a , 43a transfer. In particular, the axial contact surface lies 42a of the first part 42 on the axial contact surface 43a of the second part 43 with the contact surfaces 42a , 43a substantially perpendicular to an actuation axis A. of the linear actuator are aligned. The actuation axis A. is preferably through the axis of rotation of the spindle 31 Are defined.

Zur Erleichterung der Montage des Linearaktuators, insbesondere des Kopplungsmoduls 4, sind die Kontaktflächen 42a, 43a abgestuft. Insbesondere umfasst der erste Teil 42 eine ringförmige Vertiefung 42b, die dazu konfiguriert ist, einen ringförmigen Vorsprung 43b des zweiten Teils 43 aufzunehmen. Die abgestuften Kontaktflächen 42a, 43a gestatten eine präzise Positionierung der zwei Teile 42, 43 bezüglich einander.To facilitate the assembly of the linear actuator, especially the coupling module 4th , are the contact areas 42a , 43a graduated. In particular, the first part comprises 42 an annular recess 42b , which is configured to have an annular protrusion 43b of the second part 43 to record. The graduated contact areas 42a , 43a allow precise positioning of the two parts 42 , 43 regarding each other.

Wie in 3 gezeigt wird, sind beide Teile 42, 43 vorzugsweise auf die Spindel 31 geschraubt. Dazu umfassen beide Teile 42, 43 ein Innengewinde 42c, 43c, das in ein Kopplungsaußengewinde 31b der Spindel 31 eingreifen kann. Das Kopplungsaußengewinde 31b erstreckt sich vorzugsweise von einem proximalen Ende der Spindel 31 zu einem konischen Kontaktbereich 31c der Spindel 31. Das Kopplungsaußengewinde 31b und der konische Kontaktbereich 31c bilden zusammen einen Kopplungsbereich 33, in dem das Kopplungsmodul 4 auf der Spindel 31 befestigt sein kann. Vorzugsweise erstreckt sich der Kopplungsbereich 33 von dem proximalen Ende der Spindel 31 zu einem Umwandlungsbereich der Spindel 31, wobei der Umwandlungsbereich von einem Außengewinde 31a, das dazu konfiguriert ist, in ein Innengewinde 32a der Mutter 32 einzugreifen, definiert wird.As in 3 shown are both parts 42 , 43 preferably on the spindle 31 screwed. This includes both parts 42 , 43 an internal thread 42c , 43c that is in a coupling male thread 31b the spindle 31 can intervene. The coupling external thread 31b preferably extends from a proximal end of the spindle 31 to a conical contact area 31c the spindle 31 . The coupling external thread 31b and the conical contact area 31c together form a coupling area 33 , in which the coupling module 4th on the spindle 31 can be attached. The coupling area preferably extends 33 from the proximal end of the spindle 31 to a conversion area of the spindle 31 , wherein the conversion area of an external thread 31a that is configured to fit into an internal thread 32a mother 32 to intervene is defined.

Zum Sichern des Sitzes des Kopplungsmoduls 4 auf der Spindel 31, insbesondere einem proximalen Ende davon, wird das Kopplungsmodul 4 selbsthemmend auf der Spindel 31 befestigt. Dazu umfasst der erste Teil 42 einen konischen Verriegelungsbereich 42d, der sich axial von der axialen Kontaktfläche 42a des ersten Teils 42 erstreckt. Weiterhin umfasst der zweite Teil 43 eine entsprechende konische Verriegelungsfläche 43d, an der der konische Verriegelungsbereich 42d anliegen kann, insbesondere wenn der erste Teil 42 auf die Spindel 31 geschraubt ist. Wenn die axialen Kontaktflächen 42a, 43a des ersten und des zweiten Teils 42, 43 in Eingriff gelangen, ist der konische Verriegelungsbereich 42d zwischen der konischen Verriegelungsfläche 43d und der Spindel 31 angeordnet.To secure the seat of the coupling module 4th on the spindle 31 , in particular a proximal end thereof, is the coupling module 4th self-locking on the spindle 31 attached. This includes the first part 42 a conical locking area 42d that extends axially from the axial contact surface 42a of the first part 42 extends. The second part also includes 43 a corresponding conical locking surface 43d where the conical locking area 42d can be applied, especially if the first part 42 on the spindle 31 is screwed. When the axial contact surfaces 42a , 43a the first and the second part 42 , 43 engage is the conical locking area 42d between the conical locking surface 43d and the spindle 31 arranged.

Aufgrund der Kegelform der konischen Verriegelungsfläche 43d wird der konische Verriegelungsbereich 42d zu der Außenfläche der Spindel 31, insbesondere dem Kopplungsaußengewinde 31b der Spindel 31, gedrückt, wenn der erste Teil 42 auf die Spindel 31 geschraubt wird. Anders ausgedrückt wird der konische Verriegelungsbereich 42d zwischen die konische Verriegelungsfläche 43d und die Spindel 31, insbesondere das Kopplungsaußengewinde 31b der Spindel 31, geklemmt. Dadurch wird die Reibung zwischen dem Innengewinde 42c des ersten Teils 42 in dem konischen Verriegelungsbereich 42d und dem Kopplungsaußengewinde 31b der Spindel 31 verstärkt, so dass der erste Teil 42 an der Spindel 31 festgelegt wird.Due to the conical shape of the conical locking surface 43d becomes the conical locking area 42d to the outer surface of the spindle 31 , especially the coupling external thread 31b the spindle 31 , pressed when the first part 42 on the spindle 31 is screwed. In other words, it becomes the conical locking area 42d between the conical locking surface 43d and the spindle 31 , especially the coupling external thread 31b the spindle 31 , clamped. This will reduce the friction between the internal thread 42c of the first part 42 in the conical locking area 42d and the coupling male thread 31b the spindle 31 reinforced so that the first part 42 on the spindle 31 is determined.

Zum Gestatten, dass besonders hohe Drehmomente auf die Spindel 31 übertragen werden, umfasst der zweite Teil 43 eine konische Kontaktfläche 43e, die dazu konfiguriert ist, an dem konischen Kontaktbereich 31c der Spindel 31 anzuliegen. Das Innengewinde 43c des zweiten Teils 43 in Verbindung mit der konischen Kontaktfläche 43e gestattet einen Presssitz des zweiten Teils 43 an dem konischen Kontaktbereich 31c. Anders ausgedrückt kann durch Aufschrauben des zweiten Teils 43 auf die Spindel 31 die konische Kontaktfläche 43e fest auf den konischen Kontaktbereich 31c der Spindel 31 gedrückt werden, wodurch ein sicherer Sitz und die Übertragung hoher Drehmomente gestattet werden.To allow particularly high torques on the spindle 31 the second part 43 a conical contact surface 43e that is configured to be attached to the conical contact area 31c the spindle 31 to lie on. The internal thread 43c of the second part 43 in connection with the conical contact surface 43e allows an interference fit of the second part 43 at the conical contact area 31c . In other words, by screwing on the second part 43 on the spindle 31 the conical contact surface 43e firmly on the conical contact area 31c the spindle 31 are pressed, whereby a secure fit and the transmission of high torques are allowed.

4 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens 100 zu Montage eines Linearaktuators. 4th shows an example of a method 100 for mounting a linear actuator.

Bei einem Verfahrensschritt S1 wird ein Kopplungsmodul mit einem Umwandlungsmodul, das dazu konfiguriert ist, eine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umzuwandeln, verbunden. Beispielsweise kann das Kopplungsmodul, insbesondere ein zweiter Teil davon, auf ein proximales Ende einer Drehkomponente des Umwandlungsmoduls, beispielsweise eine Spindel oder eine Mutter, geschraubt werden.In one process step S1 a coupling module is connected to a conversion module which is configured to convert a rotary movement into a translational movement. For example, the coupling module, in particular a second part thereof, can be screwed onto a proximal end of a rotary component of the conversion module, for example a spindle or a nut.

Zur Sicherstellung eines engen Sitzes des zweiten Teils auf z. B. der Spindel für eine zuverlässige Übertragung einer Drehbewegung von dem Modul auf das Umwandlungsmodul kann der zweite Teil auf die Spindel geschraubt werden, bis eine konische Kontaktfläche des zweiten Teils an einem konischen Kontaktbereich der Spindel anliegt.To ensure a tight fit of the second part on z. B. the spindle for a reliable transmission of a rotary movement from the module to the conversion module, the second part can be screwed onto the spindle until a conical contact surface of the second part rests against a conical contact area of the spindle.

Sobald die konische Kontaktfläche fest auf den konischen Kontaktbereich der Spindel gedrückt ist, kann ein erster Teil des Kopplungsmoduls in einem weiteren Verfahrensschritt S2 auch auf die Spindel geschraubt werden. Vorzugsweise wird der erste Teil auf die Spindel geschraubt, bis eine Selbstverriegelung des ersten Teils erzielt wurde.As soon as the conical contact surface is pressed firmly onto the conical contact area of the spindle, a first part of the coupling module can be used in a further process step S2 can also be screwed onto the spindle. The first part is preferably screwed onto the spindle until a self-locking of the first part has been achieved.

Dazu kann der erste Teil auf die Spindel geschraubt werden, bis ein konischer Verriegelungsbereich des ersten Teils an einer konischen Verriegelungsfläche des zweiten Teils anliegt. Vorzugsweise werden der konische Verriegelungsbereich und die konische Verriegelungsfläche derart angeordnet, dass der konische Verriegelungsbereich des ersten Teils zwischen die konische Verriegelungsfläche des zweiten Teils und die Spindel geklemmt wird, wodurch die Reibung zwischen einem Innengewinde des ersten Teils und einem Kopplungsaußengewinde der Spindel verstärkt und somit der erste Teil in Position verriegelt wird.For this purpose, the first part can be screwed onto the spindle until a conical locking area of the first part rests against a conical locking surface of the second part. Preferably, the conical locking area and the conical locking surface are arranged in such a way that the conical locking area of the first part is clamped between the conical locking surface of the second part and the spindle, whereby the friction between an internal thread of the first part and a coupling external thread of the spindle increases and thus the first part is locked in position.

Weiterhin wird das Kopplungsmodul bei Verfahrensschritt S3 mit einem äußeren Rotor des Elektromotors gekoppelt. Dazu kann das Kopplungsmodul, insbesondere der erste Teil, ein Kopplungselement umfassen, das dazu konfiguriert ist, an dem äußeren Rotor angebracht zu werden. Beispielsweise kann das Kopplungselement sich axial erstreckende Bolzen umfassen, die in entsprechende Vertiefungen in dem äußeren Rotor eingeführt werden, wodurch sichergestellt wird, dass eine Drehbewegung des äußeren Rotors von dem Kopplungsmodul übernommen wird.Furthermore, the coupling module is in process step S3 coupled to an outer rotor of the electric motor. For this purpose, the coupling module, in particular the first part, can comprise a coupling element which is configured to be attached to the outer rotor. For example, the coupling element can comprise axially extending bolts which are inserted into corresponding recesses in the outer rotor, which ensures that a rotary movement of the outer rotor is taken over by the coupling module.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: LinearaktuatorLinear actuator
22: ElektromotorElectric motor
33: UmwandlungsmodulConversion module
44th: KopplungsmodulCoupling module
55: Gehäusecasing
5a5a: Schalepeel
66th: BetätigungsgliedActuator
77th: Lagercamp
7a7a: InnenringInner ring
7b7b: AußenringOuter ring
88th: NutGroove
99: SteuereinheitControl unit
9a9a: Steckerplug
2121: Statorstator
2222nd: äußerer Rotor outer rotor
3131: Spindelspindle
31a31a: AußengewindeExternal thread
31b31b: KopplungsaußengewindeCoupling external thread
31c31c: konischer Kontaktbereichconical contact area
3232: Muttermother
32a32a: Innengewindeinner thread
3333: KopplungsbereichCoupling area
3434: Stoßrohr Shock tube
4141: NutGroove
4242: erster Teilfirst part
42a42a: KontaktflächeContact area
42b42b: Vertiefungdeepening
42c42c: Innengewindeinner thread
42d42d: konischer Verriegelungsbereichconical locking area
4343: zweiter Teilsecond part
43a43a: KontaktflächeContact area
43b43b: Vorsprunghead Start
43c43c: Innengewindeinner thread
43d43d: konische Verriegelungsflächeconical locking surface
43e43e: konische Kontaktflächeconical contact surface
4444: KopplungselementCoupling element
44a44a: Bolzen bolt
AA.: BetätigungsachseActuation axis
TT: Übertragungspfad Transmission path
100100: Verfahrenprocedure
S1-S3S1-S3: VerfahrensschritteProcedural steps

Claims

Linear actuator (1) comprising: - An electric motor (2) which comprises an outer rotor (22); - a conversion module (3) which is configured to convert a rotary movement into a translational movement; and - A coupling module (4) configured to couple the outer rotor (22) to the conversion module (3) so that a rotary movement generated by the electric motor (2) is transmitted to the conversion module (3).

Linear actuator (1) Claim 1 , characterized in that the coupling module (4) is attached to a spindle (31) of the conversion module (3).

Linear actuator (1) Claim 2 , characterized in that the coupling module (4) is attached to the spindle (31) in a self-locking manner.

Linear actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spindle (31) comprises a conical contact area (31c), the coupling module (4) resting against the conical contact area (31c).

Linear actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spindle (31) comprises an external coupling thread (31b) and the coupling module (4) comprises an internal thread (42c, 43c) which is inserted into the external coupling thread (31b) of the spindle ( 31) intervenes.

Linear actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling module (4) has a first part (42) which is configured for coupling to the outer rotor (22), and a second part (43) which is used for coupling configured with the conversion module (3) comprises.

Linear actuator (1) Claim 6 , characterized in that the second part (43) comprises a conical contact surface (43e) which is configured to bear against the conversion module (3).

Linear actuator (1) according to one of the Claims 6 or 7th , characterized in that an axial contact surface (42a) of the first part (42) rests against an axial contact surface (43a) of the second part (43), the contact surfaces (42a, 43a) of the first and second parts (42, 43 ) are aligned essentially perpendicular to a longitudinal direction defined by the spindle (31).

Linear actuator (1) Claim 8 , characterized in that the contact surfaces (42a, 43a) are stepped.

Linear actuator (1) according to one of the Claims 6 - 9 , characterized in that the second part (43) comprises a conical locking surface (43d) facing the spindle (31) and the first part (42) comprises a corresponding conical locking area (42d) which is attached to the conical locking surface ( 43d) of the second part (43) and is clamped radially between the spindle (31) and the conical locking surface (43d) of the second part (43).

Linear actuator (1) Claim 10 , characterized in that the second part (43) comprises an internal thread (43c) which engages in a coupling external thread (31b) of the spindle (31), the internal thread (43c) of the second part (43) being axially between the conical contact surface ( 43e) and the conical locking surface (43d) of the second part (43) is arranged.

Linear actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized by at least one bearing (7) for rotatably fastening the coupling module (4), wherein the coupling module (4) comprises a groove (41) which extends on a radial surface of the coupling module (4) is arranged, wherein the groove (41) is configured to receive the at least one bearing (7).

Linear actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized by a housing (5) for receiving at least the conversion module (3) and the coupling module (4), wherein a ratio of the internal volume of the housing (5) and the volume of the conversion module (3) taken is at least 2: 1, preferably at least 3: 1, in particular at least 4: 1.

Linear actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized by an interface for establishing a wireless data connection with the electric motor (2).

Linear actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized by a transmission which is arranged between the electric motor (2) and the coupling module (4).

Coupling module (4) for a linear actuator (1), the coupling module (4) for connection with - On the one hand, a conversion module (3) of the linear actuator (1), the conversion module (3) being configured to convert a rotary movement into a translational movement, and - On the other hand, an outer rotor (22) of an electric motor (2) of the linear actuator (1), so that when coupled, a rotary movement of the outer rotor (22) is transmitted to the conversion module (3) by the coupling module (4).

Method (100) for assembling a linear actuator (1), in particular according to one of the Claims 1 - 15th comprising the following steps: - connecting (S1) a coupling module (4) to a conversion module (3) which is configured to convert a rotary movement into a translational movement; and - connecting (S3) an outer rotor (22) of an electric motor (2) to the coupling module (4), so that a rotary movement of the outer rotor (22) is transmitted to the conversion module (3) through the coupling module (4).