DE102021116144A1

DE102021116144A1 - LINEAR ACTUATOR

Info

Publication number: DE102021116144A1
Application number: DE102021116144.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wagner; Johannes Gnan; Michael Kohl
Original assignee: Heidrive GmbH
Current assignee: Heidrive GmbH
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2022-12-22

Abstract

Es ist ein hoch integrativer Linearantrieb (1) offenbart, der eine von einem E-Motor (2) um seine Achse (A) drehbare Nabe (28) besitzt, mit der eine Kugelgewindespindel (45) fest verbunden ist. Eine Lineareinheit (4) weist zumindest ein Schubrohr (41) mit der Kugelgewindespindel (45) auf, wobei das Schubrohr (41) mittels einer Kugelnutbuchse (47) in axialer Richtung (6) geführt ist. Für eine lineare Bewegung in axialer Richtung (6) wirkt die sich drehende Kugelgewindespindel (45) mit einer Kugelgewindemutter (46) des Schubrohrs (41) zusammen.A highly integrative linear drive (1) is disclosed which has a hub (28) which can be rotated about its axis (A) by an electric motor (2) and to which a ball screw spindle (45) is firmly connected. A linear unit (4) has at least one thrust tube (41) with the ball screw (45), the thrust tube (41) being guided in the axial direction (6) by means of a ball groove bushing (47). For a linear movement in the axial direction (6), the rotating ball screw (45) interacts with a ball screw nut (46) of the thrust tube (41).

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb. Insbesondere umfasst der Linearantrieb einen E-Motor mit einer um seine Achse drehbaren Nabe und einer Lineareinheit. Die Lineareinheit weist ein Schubrohr mit Kugelgewindespindel auf, wobei das Schubrohr mittels einer Kugelnutbuchse in axialer Richtung geführt ist.The invention relates to a linear drive. In particular, the linear drive includes an electric motor with a hub that can rotate about its axis and a linear unit. The linear unit has a thrust tube with a ball screw spindle, with the thrust tube being guided in the axial direction by means of a ball groove bushing.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2019 105 560 A1 betrifft einen Linearantrieb. Der Linearantrieb umfasst eine Lineareinheit zum Ausführen einer Linearbewegung, einen Motor zum motorischen Antreiben der Lineareinheit und eine vom Motor bis zur Lineareinheit reichende Antriebsverbindung.The German patent application DE 10 2019 105 560 A1 relates to a linear drive. The linear drive comprises a linear unit for performing a linear movement, a motor for driving the linear unit by motor, and a drive connection extending from the motor to the linear unit.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2015 204 074 A1 offenbart einen linearen Stellantrieb und Verfahren zur Montage eines Stellantriebs. Der lineare Stellantrieb weist ein Gehäuse, in dem zumindest eine Antriebseinheit mit einer Antriebswelle, ein Spindeltrieb mit einer durch die Antriebswelle antreibbaren Spindel und eine zwischen der Antriebseinheit und dem Spindeltrieb angeordneten, zur Lagerung einer sowohl mit der Antriebswelle als auch mit der Spindel verbundenen Welle ausgebildeten Lagereinheit auf.The German patent application DE 10 2015 204 074 A1 discloses a linear actuator and methods of assembling an actuator. The linear actuator has a housing, in which at least one drive unit with a drive shaft, a spindle drive with a spindle that can be driven by the drive shaft, and a spindle drive arranged between the drive unit and the spindle drive and designed to support a shaft connected to both the drive shaft and the spindle storage unit.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2010 024 315 A1 zeigt einen Elektroantrieb eines linearen Zweibackenelektrogreifers. Der Elektroantrieb besitzt einen Servomotor und eine Kugelgewindespindel auf beiden Seiten eines Kolbengehäuses. Die beiden Antriebe bewirken eine Kraftverstärkung an den Greiferspannbacken. Die Lagerung der Kugelgewindespindel geschieht zwischen zwei Kardan-Kugelgelenken.The German patent application DE 10 2010 024 315 A1 shows an electric drive of a linear two-jaw electric gripper. The electric drive has a servo motor and a ball screw on both sides of a piston housing. The two drives increase the force on the gripper jaws. The ball screw spindle is mounted between two cardan ball joints.

Die deutsche Übersetzung DE 11 2010 001 462 T5 der internationalen Patentanmeldung PCT/ JP2010/052832 offenbart einen Kugelgewinde-Keilwellentrieb, der zur Größenverringerung über Verkürzung einer Gesamtlänge einer Keilwelle beiträgt und dabei ein ausreichendes Hubmaß einer Keilwellenmutter in Bezug auf die Gesamtlänge der Keilwelle gewährleistet.The German translation DE 11 2010 001 462 T5 the international patent application PCT/ JP2010/052832 discloses a ball screw spline that contributes to size reduction by shortening an overall length of a spline shaft while ensuring a sufficient stroke amount of a spline nut with respect to the overall length of the spline shaft.

Die deutsche Patentanmeldung DE10 2009 009 009 A1 betrifft eine Linearbewegungsvorrichtung mit einer ersten und einer gegenüber der ersten linearbeweglichen zweiten Baugruppe, wobei zwischen der ersten und der zweiten Baugruppe eine Reihe von Wälzkörpern angeordnet ist, die endlos umlaufen können. Der Elektromotor ist neben dem ersten Grundkörper angeordnet, wobei sich der Elektromotor über einen ersten Längsabschnitt des ersten Grundkörpers erstreckt. Die Gewindespindel erstreckt sich über den ersten und, wenigstens abschnittsweise, über den zweiten Längsabschnitt des ersten Grundkörpers, wobei die Wälzkörper in der ersten Baugruppe endlos umlaufen können.The German patent application DE10 2009 009 009 A1 relates to a linear movement device with a first assembly and a second assembly that is linearly movable relative to the first assembly, with a row of rolling bodies being arranged between the first assembly and the second assembly, which can rotate endlessly. The electric motor is arranged next to the first base body, with the electric motor extending over a first longitudinal section of the first base body. The threaded spindle extends over the first and, at least in sections, over the second longitudinal section of the first base body, it being possible for the rolling bodies to circulate endlessly in the first assembly group.

Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Linearantrieb zu schaffen der kompakt gebaut ist und dennoch einen großen linearen Hub in axialer Richtung ermöglicht.The object of the invention is therefore to create a linear drive that is compact in construction and still allows a large linear stroke in the axial direction.

Diese Aufgabe wird durch einen Linearantrieb gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.This object is achieved by a linear drive comprising the features of claim 1.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Erfindung einen Linearantrieb, der aus einem drehenden E-Motor und einer Lineareinheit besteht. Der E-Motor besitzt eine drehbare Hohlwelle, an der eine Nabe montiert ist. Die Lineareinheit besteht zumindest aus einem Schubrohr mit Kugelgewindespindel, wobei das Schubrohr mittels einer Kugelnutbuchse in axialer Richtung geführt werden kann. Die Kugelgewindespindel ist fest mit der Nabe verbunden, wobei das Schubrohr die Kugelgewindespindel in axialer Richtung umgibt. Das Schubrohr besitzt an dem Ende, das auf den E-Motor folgt, eine Kugelgewindemutter, die mit der Kugelgewindespindel zusammenwirkt, so dass bei Drehung des E-Motors in eine Richtung, durch Drehung der Kugelgewindespindel, das Schubrohr in axialer Richtung ausfährt und sich, bei Drehung des E-Motors in die entgegengesetzte Richtung, das Schubrohr in die Lineareinheit wieder zurückzieht.According to one embodiment, the invention includes a linear drive that consists of a rotating electric motor and a linear unit. The electric motor has a rotatable hollow shaft on which a hub is mounted. The linear unit consists at least of a thrust tube with a ball screw spindle, the thrust tube being able to be guided in the axial direction by means of a ball groove bushing. The ball screw is firmly connected to the hub, with the thrust tube surrounding the ball screw in the axial direction. At the end that follows the electric motor, the thrust tube has a ball screw nut that interacts with the ball screw spindle, so that when the electric motor rotates in one direction, by rotating the ball screw spindle, the push tube extends in the axial direction and when the electric motor rotates in the opposite direction, the thrust tube pulls back into the linear unit.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Linearantriebs hat den Vorteil, dass der Linearantrieb einen kompakten Aufbau besitzt und dennoch einen ausreichend großen Hub in axialer Richtung ermöglicht. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht einen Hub in axialer Richtung, der größer ist als der Abstand zwischen der Hohlwelle des E-Motors und dem in der Lineareinheit liegenden Ende der Kugelnutbuchse.The configuration of the linear drive according to the invention has the advantage that the linear drive has a compact structure and still enables a sufficiently large stroke in the axial direction. The design according to the invention enables a stroke in the axial direction that is greater than the distance between the hollow shaft of the electric motor and the end of the ball groove bushing located in the linear unit.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kugelgewindemutter als ein integraler Bestandteil des Schubrohrs ausgebildet. Die Kugelgewindemutter ist am Ende gegenüber einem Schubende des Schubrohrs vorgesehen. Der Durchmesser des Schubrohrs mit integrierter Kugelgewindemutter ist über die ganze Länge des Schubrohrs gleich groß. Das Schubrohr ist somit um die Länge der Kugelgewindemutter verlängert.According to a further embodiment, the ball screw nut is designed as an integral part of the torque tube. The ball screw nut is provided at the end opposite a thrust end of the thrust tube. The diameter of the thrust tube with integrated ball screw nut is the same over the entire length of the thrust tube. The thrust tube is thus extended by the length of the ball screw nut.

Dies hat den Vorteil, dass dadurch mit dem Schubrohr ein großer Hub in axialer Richtung erzielt werden kann, da das Schubrohr über die gesamte Länge in die Kugelnutbuchse eingeschoben werden kann. Hinzu kommt, dass das Schubrohr insgesamt in axialer Richtung sehr stabil ist, da keinerlei Füge- und/oder Verbindungsstellen im Schubrohr vorgesehen sind.This has the advantage that a large stroke in the axial direction can be achieved with the push tube, since the push tube can be pushed into the ball groove bushing over the entire length. In addition, the thrust tube is very stable overall in the axial direction, since there are no joints and/or connection points are provided in the thrust tube.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Kugelgewindemutter ein separates Bauteil, das mit dem Schubrohr verbunden ist. Die Kugelgewindemutter ist am Ende gegenüber dem Schubende des Schubrohrs vorgesehen. Die Kugelgewindemutter ist über eine Verbindung an dem Schubrohr in axialer Richtung angebracht. Die Verbindung kann gemäß einer möglichen Ausführungsform mit einem Schraubgewinde der Kugelgewindemutter und einem Schraubgewinde des Schubrohrs hergestellt werden.According to one embodiment, the ball screw nut is a separate component that is connected to the torque tube. The ball screw nut is provided at the end opposite the thrust end of the thrust tube. The ball screw nut is attached to the thrust tube in the axial direction via a joint. According to a possible embodiment, the connection can be made with a screw thread of the ball screw nut and a screw thread of the thrust tube.

Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass das Schubrohr und die Kugelgewindemutter separat voneinander hergestellt werden können. Erst die Verbindung von Kugelgewindemutter und Schubrohr resultieren in einem einsatzbereiten Schubrohr.The advantage of this embodiment is that the thrust tube and the ball screw nut can be manufactured separately from each other. Only the connection of ball screw nut and thrust tube results in a thrust tube that is ready for use.

Gemäß der Erfindung bewirkt die Drehung der Nabe durch den E-Motor eine Drehung der Kugelgewindespindel. Durch das Zusammenwirken der Kugelgewindespindel mit der Kugelgewindemutter wird eine Drehbewegung des E-Motors in eine lineare Bewegung in axialer Richtung des Schubrohrs umgesetzt. Da das Schubrohr und die Kugelgewindespindel zumindest zum Teil in die Hohlwelle des E-Motors ragen, kann bei Drehung der mit der Nabe verbundenen Kugelgewindespindel, durch das Zusammenwirken von Kugelgewindespindel mit der Kugelgewindemutter des Schubrohrs, ein ausreichend großer Hub in axialer Richtung erzielt werden, ohne dass der gesamte Linearantrieb in seinen Ausmaßen in axialer Richtung zunimmt.According to the invention, rotation of the hub by the electric motor causes rotation of the ball screw. Through the interaction of the ball screw spindle with the ball screw nut, a rotary movement of the electric motor is converted into a linear movement in the axial direction of the torque tube. Since the thrust tube and the ball screw spindle at least partially protrude into the hollow shaft of the electric motor, when the ball screw spindle connected to the hub rotates, a sufficiently large stroke in the axial direction can be achieved through the interaction of the ball screw spindle with the ball screw nut of the thrust tube that the entire linear drive increases in its dimensions in the axial direction.

Gemäß einer Ausführungsform hat das Schubrohr mehrere axiale Kugelnuten ausgeformt, die in Zusammenwirkung mit der Kugelnutbuchse für eine Führung des Schubrohrs in axialer Richtung sorgen. Das Schubrohr mit den Kugelnuten führt die Linearbewegung aus und die Kugelnutbuchse dient zur Linearführung und zur Querkraftaufnahme des Schubrohrs. Ein Verdrehsicherung hält die Kugelnutbuchse ortsfest. Kugeln in den Kugelnuten sorgen für eine annähernd reibungsfreie Linearführung des Schubrohrs in der Kugelnutbuchse. Die Kugeln in den Kugelnuten des Schubrohrs, welche mit der Kugelnutbuchse zusammenwirken, sorgen ebenfalls für eine verdrehsichere Linearführung des Schubrohrs.According to one embodiment, the torque tube has a plurality of axial ball grooves which, in cooperation with the ball groove bushing, ensure that the torque tube is guided in the axial direction. The thrust tube with the ball grooves carries out the linear movement and the ball groove bush is used for linear guidance and to absorb the lateral force of the thrust tube. An anti-twist device keeps the ball groove bushing in place. Balls in the ball grooves ensure an almost friction-free linear guide of the thrust tube in the ball groove bush. The balls in the ball grooves of the push tube, which interact with the ball groove bushing, also ensure that the push tube is linearly guided against rotation.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind der E-Motor von einer Hülse und die Lineareinheit von einer Hülse umgeben. Die beiden Hülsen sind an einer umlaufenden Verbindungsstelle miteinander verbunden. Eine Abschlusskappe der Hülse bedeckt den E-Motor und ein Abschlusselement bedeckt die Hülse der Lineareinheit.According to one embodiment of the invention, the electric motor is surrounded by a sleeve and the linear unit is surrounded by a sleeve. The two sleeves are connected to one another at a circumferential connection point. An end cap of the sleeve covers the electric motor and an end element covers the sleeve of the linear unit.

Im Bereich der Kugelgewindemutter, welche mit dem Schubrohr verbundenen ist (integraler Bestandteil oder angeschraubt), sind Einzelgangrückführungen zwischen Kugelnuten ausgebildet, um Überschneidungen zu vermeiden.In the area of the ball screw nut, which is connected to the thrust tube (integral component or screwed on), single-thread returns are designed between ball grooves in order to avoid overlapping.

Bevorzugt ist der E-Motor als Servomotor ausgebildet. Die Welle (Abtriebswelle) des Servomotors besteht aus der Hohlwelle und der Nabe. Die Hohlwelle trägt ein Läuferpaket, das von Spulen umgeben ist. Die fest mit der Nabe verbundene Kugelgewindespindel führt eine rotatorische Bewegung aus und bewegt somit das Schubrohr in der axialen Richtung.The electric motor is preferably designed as a servo motor. The shaft (output shaft) of the servo motor consists of the hollow shaft and the hub. The hollow shaft carries a set of rotors surrounded by coils. The ball screw spindle, which is firmly connected to the hub, performs a rotary movement and thus moves the push tube in the axial direction.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun die Erfindung und ihre Vorteile durch Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dadurch die Erfindung auf das gezeigte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.

1 zeigt eine Schnittansicht (entlang der Achse) einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearantriebs, bei dem sich ein Schubrohr einer Lineareinheit im eingefahrenen Zustand befindet.
2 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Ausführungsform nach 1, wobei das Schubrohr der Lineareinheit ausgefahren ist.
3 zeigt eine Schnittansicht (entlang der Achse) einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearantriebs, wobei das Schubrohr zweiteilig aufgebaut und ausgefahren ist.
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 2 mit B gekennzeichneten Bereich,
5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 3 mit B gekennzeichneten Bereich.
6 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform des Linearantriebs, bei dem das Schubrohr eingefahren ist.
7 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform des Linearantriebs, bei dem das Schubrohr teilweise ausgefahren ist.

The invention and its advantages will now be explained in more detail using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, without thereby restricting the invention to the exemplary embodiment shown. The proportions in the figures do not always correspond to actual proportions, as some shapes are simplified and other shapes are shown enlarged relative to other elements for clarity.

1 shows a sectional view (along the axis) of an embodiment of the linear drive according to the invention, in which a thrust tube of a linear unit is in the retracted state.
2 FIG. 12 is a sectional view according to the embodiment of FIG 1 , whereby the thrust tube of the linear unit is extended.
3 shows a sectional view (along the axis) of a further embodiment of the linear drive according to the invention, the push tube being constructed in two parts and extended.
4 shows an enlarged view of the in 2 area marked B,
5 shows an enlarged view of the in 3 area marked B.
6 shows a perspective and partially sectioned view of an embodiment of the linear drive in which the thrust tube is retracted.
7 shows a perspective and partially sectioned view of an embodiment of the linear drive, in which the thrust tube is partially extended.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die Figuren stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, ohne jedoch die Erfindung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele zu beschränken.Identical reference symbols are used for elements of the invention that are the same or have the same effect. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures that are necessary for the description of the respective figure. The figures merely represent exemplary embodiments of the invention, but without the Invention to limit the illustrated embodiments.

1 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Achse A für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearantriebs 1, bei dem sich ein Schubrohr 41 einer Lineareinheit 4 im eingefahrenen Zustand befindet. Der Linearantrieb 1 umfasst einen E-Motor 2 und die Lineareinheit 4. Der E-Motor 2 ist von einer Hülse 20 umgeben und die Lineareinheit 4 ist ebenfalls von einer Hülse 40 umgeben. Das Schubrohr 41 ist im eingefahrenen Zustand im Wesentlichen von der Hülse 40 umgeben. Der E-Motor 2 sitzt im Wesentlichen in der Hülse 40. Die Hülse 40 für die Lineareinheit 4 und die Hülse 20 für den E-Motor 2 sind an einer Verbindungsstelle V miteinander verbunden. An einem freien Ende 21 der Hülse 20 ist eine Abschlusskappe 22 aufgesetzt. Die Abschlusskappe 22 hat eine Durchführung 23 zum Zuführen von Strom- und Steuerleitungen (nicht dargestellt) für den E-Motor 2 ausgebildet. 1 shows a sectional view along an axis A for an embodiment of the linear drive 1 according to the invention, in which a thrust tube 41 of a linear unit 4 is in the retracted state. The linear drive 1 comprises an electric motor 2 and the linear unit 4. The electric motor 2 is surrounded by a sleeve 20 and the linear unit 4 is also surrounded by a sleeve 40. In the retracted state, the thrust tube 41 is essentially surrounded by the sleeve 40 . The electric motor 2 is essentially seated in the sleeve 40. The sleeve 40 for the linear unit 4 and the sleeve 20 for the electric motor 2 are connected to one another at a connection point V. At a free end 21 of the sleeve 20 an end cap 22 is placed. The end cap 22 has a passage 23 for feeding in power and control lines (not shown) for the electric motor 2 .

Der E-Motor 2 umfasst einen Stator 24 und einen Rotor 25. Der Stator 24 umfasst mehrere Spulen 26, die den Rotor 25 umgeben. Der Rotor 25 ist aus einer Hohlwelle 27 und einer Nabe 28 aufgebaut. Die Nabe 28 und Hohlwelle 27 bilden die Antriebswelle des E-Motors 2. Bevorzugt ist der E-Motor 2 als Servomotor ausgebildet. Die Hohlwelle 27 trägt Permanentmagnete 29, die gegenüber den Spulen 26 auf der Hohlwelle 27 angebracht sind. Die Hohlwelle 27 ist ferner mit einer Bremse 8 versehen.The electric motor 2 comprises a stator 24 and a rotor 25. The stator 24 comprises a plurality of coils 26 which surround the rotor 25. The rotor 25 is made up of a hollow shaft 27 and a hub 28 . The hub 28 and hollow shaft 27 form the drive shaft of the electric motor 2. The electric motor 2 is preferably designed as a servo motor. The hollow shaft 27 carries permanent magnets 29 which are mounted on the hollow shaft 27 opposite the coils 26 . The hollow shaft 27 is also provided with a brake 8 .

Die Hülse 40 der Lineareinheit 4 ist an einer freien Ende 42 ebenfalls mit einem Abschlusselement 43 versehen. Das Abschlusselement 43 hat mehrere Bohrungen 44 ausgebildet, über die der Linearantrieb 1 an einem stabilen Gehäuseteil (nicht dargestellt) montiert werden kann. Das Schubrohr 41 erstreckt sich in axialer Richtung 6 in der Lineareinheit 4, wobei innerhalb des Schubrohrs 41 eine Kugelgewindespindel 45 ebenfalls in axialer Richtung 6 verläuft. In dem Abschlusselement 43 ist eine Kugelnutbuchse 47 vorgesehen, die eine lineare Führung des Schubrohrs 41 gewährleistet. Das Schubrohr 41 weist ein Schubende 50 auf, das auf ein von dem Linearantrieb 1 zu betätigendes Element (nicht dargestellt) wirkt. Ein gegenüberliegendes Ende 51 des Schubrohrs 41 ist gegenüber der Nabe 28 vorgesehen.The sleeve 40 of the linear unit 4 is also provided with a closing element 43 at a free end 42 . The closing element 43 has several bores 44, via which the linear drive 1 can be mounted on a stable housing part (not shown). The thrust tube 41 extends in the axial direction 6 in the linear unit 4 , a ball screw spindle 45 likewise running in the axial direction 6 within the thrust tube 41 . A ball groove bushing 47 is provided in the end element 43 and ensures linear guidance of the thrust tube 41 . The thrust tube 41 has a thrust end 50 which acts on an element (not shown) to be actuated by the linear drive 1 . An opposite end 51 of the thrust tube 41 is provided opposite the hub 28 .

Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Linearantriebs 1 ist eine Kugelgewindemutter 46 ein integraler Bestandteil des Schubrohrs 41. Die Kugelgewindemutter 46 ist an dem Ende des Schubrohrs 41 ausgebildet, das sich gegenüber der Kugelnutbuchse 47 befindet. Durch die Integration der Kugelgewindemutter 46 in das Schubrohr 41, kann, wie in 2 gezeigt, die Kugelgewindemutter 46 in die Kugelnutbuchse 47 eingefahren werden, so dass damit mit dem Schubrohr 41 ein größerer Hub 41 H erreicht werden kann.At the in the 1 and 2 In the illustrated embodiment of the linear drive 1, a ball screw nut 46 is an integral part of the push tube 41. The ball screw nut 46 is formed on the end of the push tube 41 which is located opposite the ball groove bushing 47. By integrating the ball screw nut 46 into the thrust tube 41, as in 2 shown, the ball screw nut 46 can be moved into the ball groove bushing 47 so that a greater stroke 41 H can be achieved with the push tube 41 .

Die Kugelgewindespindel 45 ist mittels eines Montageelements 48 fest und verdrehsicher mit der Nabe 28 verbunden. Die Hohlwelle 27 des E-Motors 2 nimmt die Kugelgewindespindel 45 auf. Das Schubrohr 41 ist ebenfalls derart ausgebildet, dass es von der Hohlwelle 27 aufgenommen werden kann.The ball screw spindle 45 is connected to the hub 28 in a fixed and non-rotatable manner by means of a mounting element 48 . The hollow shaft 27 of the electric motor 2 accommodates the ball screw spindle 45 . The thrust tube 41 is also designed in such a way that it can be accommodated by the hollow shaft 27 .

2 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Ausführungsform des Linearantriebs 1 nach 1, wobei das Schubrohr 41 der Lineareinheit 40 ausgefahren ist. Der Einfachheit halber sind hier nur diejenigen Bezugszeichen dargestellt, die für die Beschreibung des Zustandes des Linearantriebs 1 erforderlich sind. Das Schubrohr 41, aus der die Lineareinheit 40 in axialer Richtung A ausfahren kann, hat das Abschlusselement 43 in einer Öffnung 49 ausgebildet. Die Betätigung des E-Motors 2 führt zu einer rotatorischen Bewegung der fest mit der Nabe 28 des E-Motors 2 (Servomotor) verbundenen Kugelgewindespindel 45. Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann die Kugelgewindespindel 45 in die Nabe 28 eingeschraubt sein. Bei der in 2 gezeigten Stellung des Schubrohrs 41 hat das Schubrohr 41 den maximalen linearen Hub 41 H in axialer Richtung 6 erreicht (vollkommen ausgefahren). Die Kugelgewindemutter 46, die bei dieser Ausführungsform im Schubrohr 41 integriert (einteilig mit dem Schubrohr 41 ausgebildet) ist, kann dadurch, wie hier gezeigt, mit der Kugelgewindemutter 46 in die Kugelnutbuchse 47 einfahren. Dies resultiert, wie bereits erwähnt, in einem größeren Hubbereich. Der Hub 41 H des Schubrohrs 41 ist um die Länge 46L (nicht dargestellt) der Kugelgewindemutter 46 vergrößert, da die Kugelgewindemutter 46 vollkommen in die Kugelnutbuchse 47 einfahren kann. 2 shows a sectional view according to the embodiment of the linear drive 1 after 1 , wherein the thrust tube 41 of the linear unit 40 is extended. For the sake of simplicity, only those reference symbols are shown here that are required to describe the state of the linear drive 1 . The push tube 41 , from which the linear unit 40 can extend in the axial direction A, has the closing element 43 formed in an opening 49 . The actuation of the electric motor 2 leads to a rotational movement of the ball screw 45 fixed to the hub 28 of the electric motor 2 (servo motor). According to a possible embodiment, the ball screw 45 can be screwed into the hub 28 . At the in 2 shown position of the push tube 41, the push tube 41 has reached the maximum linear stroke 41 H in the axial direction 6 (fully extended). The ball screw nut 46, which in this embodiment is integrated in the push tube 41 (embodied in one piece with the push tube 41), can thus, as shown here, move into the ball groove bushing 47 with the ball screw nut 46. As already mentioned, this results in a larger stroke range. The stroke 41H of the thrust tube 41 is increased by the length 46L (not shown) of the ball screw nut 46 since the ball screw nut 46 can move completely into the ball groove bushing 47 .

3 zeigt eine axiale Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearantriebs 1. Hier ist das Schubrohr 41 zweiteilig aufgebaut. Analog zu Darstellung der 2 ist das Schubrohr 41 vollkommen ausgefahren und hat somit den maximalen linearen Hub 41H in axialer Richtung 6 erreicht. Der zweiteilige Aufbau des Schubrohrs 41 wird dadurch erreicht, dass die Kugelgewindemutter 46 mit dem Schubrohr 41 verbunden ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat die Kugelgewindemutter 46 ein Schraubgewinde 52 (siehe 5) und das Schubrohr 41 ein entsprechendes Schraubgewinde 53 (siehe 5) ausgebildet, über die eine Verbindung 54 zwischen der Kugelgewindemutter 46 und dem Schubrohr 41 hergestellt wird. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Verbindung 54 zwischen der Kugelgewindemutter 46 und dem Schubrohr 41 auch auf eine andere Art und Weise als über ein Schraubverbindung hergestellt werden kann. Die Verbindung 54 über die Schraubgewinde 52 und 53 (siehe 5) dient lediglich der Beschreibung und soll nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Bei der hier dargestellten Ausführungsform des Schubrohrs 41 mit der verbundenen Kugelgewindemutter 46 ist der Hub 41H des Schubrohrs 41 um die Länge 46L der Kugelgewindemutter 46 reduziert, da die Kugelgewindemutter 46 nicht in die Kugelnutbuchse 47 einfährt. Bei dem in 3 gezeigten Betätigungszustand des Linearantriebs 1 überragt ein Schubende 50 des Schubrohrs 41 das Abschlusselement 43 des Linearantriebs 1. Die Kugelgewindemutter 46 wirkt mit einem Ende 51 des Schubrohrs 41 zusammen, an dem die verbundene Kugelgewindemutter 46 sitzt. 3 shows an axial sectional view of a further embodiment of the linear drive 1 according to the invention. Here the thrust tube 41 is constructed in two parts. Analogous to the representation of 2 the thrust tube 41 is fully extended and has thus reached the maximum linear stroke 41H in the axial direction 6 . The two-part structure of the thrust tube 41 is achieved in that the ball screw nut 46 is connected to the thrust tube 41 . According to a preferred embodiment, the ball screw nut 46 has a screw thread 52 (see FIG 5 ) and the thrust tube 41 has a corresponding screw thread 53 (see 5 ) formed, via which a connection 54 between the ball screw nut 46 and the push tube 41 is made. It goes without saying for a person skilled in the art that the connection 54 between the ball screw nut 46 and the thrust tube 41 can also be produced in a manner other than via a screw connection. The connection 54 via the screw threads 52 and 53 (please refer 5 ) is for description only and should not be construed as limiting the invention. In the embodiment of the push tube 41 with the connected ball screw nut 46 shown here, the stroke 41H of the push tube 41 is reduced by the length 46L of the ball screw nut 46 since the ball screw nut 46 does not enter the ball groove bushing 47 . At the in 3 shown operating state of the linear drive 1, a push end 50 of the push tube 41 projects beyond the closing element 43 of the linear drive 1. The ball screw nut 46 interacts with one end 51 of the push tube 41, on which the connected ball screw nut 46 is seated.

4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 2 mit B gekennzeichneten Bereichs. Hier ist die Ausführungsform dargestellt, dass die Kugelgewindemutter 46 ein integraler Bestandteil des Schubrohrs 41 ist. Dies bedeutet, dass ein erster Durchmesser D1 der Kugelgewindemutter 46 gleich einem zweiten Durchmesser D2 des Schubrohrs 41 ist. Dadurch kann das Schubrohr 41 über die gesamte Länge entlang der Achse A in der Kugelnutbuchse 47 geführt werden. Die Kugelnutbuchse 47 sitzt verdrehsicher im Abschlusselement 43 und dient zur Linearführung des Schubrohrs 41 und zur Querkraftaufnahme, was somit eine Verdrehsicherung des Schubrohrs 41 bewirkt. Zwischen der Kugelgewindemutter 46 des Schubrohrs 41 und der Kugelgewindespindel 45 sind Kugeln 60 geführt, die für einen annähernd reibungsfreien Wirkzusammenhang von Schubrohr 41 und der Kugelgewindespindel 45 sorgen. Die Kugeln 60 werden in Kugelnuten 55 der Kugelgewindespindel 45 geführt. 4 shows an enlarged view of the in 2 area marked B. Here the embodiment is shown that the ball screw nut 46 is an integral part of the push tube 41 . This means that a first diameter D1 of the ball screw nut 46 is equal to a second diameter D2 of the push tube 41 . As a result, the push tube 41 can be guided over the entire length along the axis A in the ball groove bushing 47 . The ball groove bushing 47 sits in the closing element 43 in a manner secured against torsion and is used for the linear guidance of the thrust tube 41 and for absorbing transverse forces, which thus causes the thrust tube 41 to be secured against torsion. Balls 60 are guided between the ball screw nut 46 of the push tube 41 and the ball screw spindle 45 and ensure that the push tube 41 and the ball screw spindle 45 work together in an almost friction-free manner. The balls 60 are guided in ball grooves 55 of the ball screw spindle 45 .

5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 3 mit B gekennzeichneten Bereichs. Bei dieser Ausführungsform ist die Kugelgewindemutter 46 über die Verbindung 54 mit dem Schubrohr 41 verbunden. Gemäß der hier dargestellten Ausführungsform wird die Verbindung 54 durch das Zusammenwirken eines Schraubgewindes 52 der Kugelgewindemutter 46 mit einem Schraubgewindes 53 des Schubrohrs 41 erreicht. Die Die Kugelgewindemutter 46 besitzt neben dem Schraubgewinde 52 eine Einzelgangrückführung für Kugeln 60 , die für einen annähernd reibungsfreien Wirkzusammenhang der mit dem Schubrohr 41 verbundenen Kugelgewindemutter 46 und der Kugelgewindespindel 45 sorgen. Die Kugeln 60 werden in Kugelnuten 55 der Kugelgewindespindel 45 geführt. Bei der hier dargestellten Ausführungsform, ist ein erster Durchmesser D1 der Kugelgewindemutter 46 kleiner als ein zweiter Durchmesser D2 des Schubrohrs 41. Auch hier sitzt die Kugelnutbuchse 47 verdrehsicher im Abschlusselement 43 und dient zur Linearführung des Schubrohrs 41 und zur Querkraftaufnahme, was somit eine Verdrehsicherung des Schubrohrs 41 bewirkt. 5 shows an enlarged view of the in 3 area marked B. In this embodiment, the ball screw nut 46 is connected to the thrust tube 41 via the connection 54 . According to the embodiment shown here, the connection 54 is achieved through the interaction of a screw thread 52 of the ball screw nut 46 with a screw thread 53 of the push tube 41 . In addition to the screw thread 52, the ball screw nut 46 has a single-thread return for balls 60, which ensure an almost friction-free working relationship between the ball screw nut 46, which is connected to the push tube 41, and the ball screw spindle 45. The balls 60 are guided in ball grooves 55 of the ball screw spindle 45 . In the embodiment shown here, a first diameter D1 of the ball screw nut 46 is smaller than a second diameter D2 of the push tube 41. Here, too, the ball groove bushing 47 is seated in the end element 43 in a torsion-proof manner and is used for linear guidance of the push tube 41 and for absorbing lateral forces, which thus prevents the Push tube 41 causes.

6 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform des Linearantriebs 1, bei dem das Schubrohr 41 eingefahren ist. Das hier dargestellte Schubrohr 41 ist gemäß der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ausgebildet, wobei die Kugelgewindemutter 46 (siehe z.B. 4) ein integraler Bestandteil des Schubrohrs 41 ist. Das Schubrohr 41 ist in der Kugelnutbuchse 47, welche im Abschlusselement 43 verdrehsicher sitzt, geführt. Das Schubrohr 41 hat axiale Kugelnuten 57 ausgebildet, die für eine Führung des Schubrohr 41 in axialer Richtung 6 des Linearantriebs 1 sorgen. In den axialen Kugelnuten 57 sind Kugeln (hier nicht dargestellt) geführt, die mit der Kugelnutbuchse 47 zusammenwirken, um eine im Wesentlichen reibungsfreie Bewegung des Schubrohr 41 in axialer Richtung 6 zu erzielen. Im Bereich der integral mit dem Schubrohr 41 ausgebildeten Kugelgewindemutter 46 sind Einzelgangrückführungen 56 zwischen Kugelnuten 55 (siehe 4) ausgebildet, um Überschneidung zu vermeiden. 6 shows a perspective and partially sectioned view of an embodiment of the linear drive 1, in which the push tube 41 is retracted. The thrust tube 41 shown here is in accordance with the 1 and 2 illustrated embodiment formed, wherein the ball screw nut 46 (see e.g 4 ) is an integral part of the thrust tube 41. The thrust tube 41 is guided in the ball groove bushing 47, which is seated in the closing element 43 so that it cannot rotate. The thrust tube 41 has axial ball grooves 57 which ensure that the thrust tube 41 is guided in the axial direction 6 of the linear drive 1 . Balls (not shown here) are guided in the axial ball grooves 57 and interact with the ball groove bushing 47 in order to achieve a substantially friction-free movement of the push tube 41 in the axial direction 6 . In the area of the ball screw nut 46, which is formed integrally with the thrust tube 41, single-speed returns 56 are provided between ball grooves 55 (see 4 ) designed to avoid overlapping.

7 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform des Linearantriebs 1 aus 3, bei dem das Schubrohr 41 teilweise ausgefahren ist. Die Kugelgewindemutter 46 ist bei dieser Ausführungsform ein separates Bauteil (z.B. mit Schubrohr 41 verschraubt). Die axialen Kugelnuten 57 des Schubrohrs 41 erstrecken sich in axialer Richtung 6 bis zur separaten Kugelgewindemutter 46. Wie bereits in der Beschreibung zu 6 erwähnt, sorgen die axialen Kugelnuten 57 durch das Zusammenwirken mit der Kugelnutbuchse 47 für eine Führung des Schubrohrs 41 des Linearantriebs 1 in axialer Richtung 6. 7 shows a perspective and partially sectioned view of an embodiment of the linear drive 1 3 , in which the thrust tube 41 is partially extended. In this embodiment, the ball screw nut 46 is a separate component (eg screwed to the thrust tube 41). The axial ball grooves 57 of the thrust tube 41 extend in the axial direction 6 to the separate ball screw nut 46. As already mentioned in the description 6 mentioned above, the axial ball grooves 57 ensure, through the interaction with the ball groove bushing 47, that the thrust tube 41 of the linear drive 1 is guided in the axial direction 6.

Es wird angenommen, dass die vorliegende Offenbarung und viele der darin erwähnten Vorteile durch die vorhergehende Beschreibung verständlich werden. Es ist offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in Form, Konstruktion und Anordnung der Bauteile durchgeführt werden können, ohne von dem offenbarten Gegenstand abzuweichen. Die beschriebene Form ist lediglich erklärend, und es ist die Absicht der beigefügten Ansprüche, solche Änderungen zu umfassen und einzuschließen. Dementsprechend sollte der Umfang der Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.It is believed that the present disclosure and many of the advantages noted herein can be understood from the foregoing description. It is evident that various changes in the form, construction and arrangement of the components can be made without departing from the disclosed subject matter. The form described is illustrative only and it is the intention in the appended claims to cover and embrace such changes. Accordingly, the scope of the invention should be limited only by the appended claims.

BezugszeichenlisteReference List

11: Linearantrieblinear actuator
22: E-Motorelectric motor
44: Lineareinheitlinear unit
66: axiale Richtungaxial direction
88th: Bremsebrake
2020: Hülse für E-MotorSleeve for electric motor
2121: Freies Endefree end
2222: Abschlusskappegraduation cap
2323: Durchführungexecution
2424: Statorstator
2525: Rotorrotor
2626: SpuleKitchen sink
2727: Hohlwellehollow shaft
2828: Nabehub
2929: Permanentmagnetepermanent magnets
4040: Hülse für LineareinheitSleeve for linear unit
4141: Schubrohrthrust tube
41H41H: Hub Schubrohrstroke thrust tube
4242: Freies Endefree end
4343: Abschlusselementfinal element
4444: Bohrungdrilling
4545: Kugelgewindespindelball screw
4646: Kugelgewindemutterball screw nut
46L46L: Länge KugelgewindemutterBall screw nut length
4747: Kugelnutbuchseball groove bushing
4848: Montageelementmounting element
4949: Öffnungopening
5050: Schubendeend of thrust
5151: EndeEnd
5252: Schraubgewindescrew thread
5353: Schraubgewindescrew thread
5454: Verbindungconnection
5555: Kugelnutball groove
5656: Einzelgangrückführungsingle gear feedback
5757: axiale Kugelnutaxial ball groove
6060: KugelBullet
AA: Achseaxis
BB: Bereicharea
D1D1: erster Durchmesserfirst diameter
D2D2: zweiter Durchmessersecond diameter
VV: Verbindungsstelleconnection point

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102019105560 A1 [0002]
DE 102015204074 A1 [0003]
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JP2010052832 [0005]
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Claims

A linear drive (1) comprising: an electric motor (2) with a hub (28) which can be rotated about its axis (A), and a linear unit (4) which has a thrust tube (41) with a ball screw spindle (45), the Push tube (41) is guided in the axial direction (6) by means of a ball groove bushing (47); characterized in that a hollow shaft (27) of the electric motor (2) is firmly connected to the hub (28) and the ball screw spindle (45) is firmly connected to the hub (28); the ball screw spindle (45) interacts with a ball screw nut (46) of the push tube (41), the ball screw spindle (45) engaging in the push tube (41) in the axial direction (6) and the push tube (41) engaging in the hollow shaft (27). .

Linear drive (1) after claim 1 wherein the ball screw nut (46) is an integral part of the torque tube (41) and the ball screw nut (46) is provided at the end (51) opposite a thrust end (50) of the torque tube (41).

Linear drive (1) after claim 2 , wherein, when the thrust tube (41) is fully extended in the axial direction (6), the ball screw nut (46), which is an integral part of the thrust tube (41), is located in the ball groove bushing (47).

Linear drive (1) after claim 1 wherein the ball screw nut (46) is a separate component connected to the thrust tube (41) and the ball screw nut (46) is provided at the end (51) opposite a thrust end (50) of the thrust tube (41).

Linear drive (1) after claim 4 , wherein the ball screw nut (46) has a screw thread (52) and the thrust tube (41) has a screw thread (53), the cooperation of which causes a connection (54) of the ball screw nut (46) to the thrust tube (41).

Linear drive (1) according to one of the preceding claims, wherein a rotation of the hub (28) by the electric motor (2) rotates the ball screw spindle (45) and the interaction of the ball screw spindle (45) with the ball screw nut (46) causes a rotary movement of the E - Motor (2) converts into a linear movement in an axial direction (6) of the push tube (41).

Linear drive (1) after claim 6 , wherein the thrust tube (41) has formed a plurality of axial ball grooves (57) which, in cooperation with the ball groove bushing (47), ensure that the thrust tube (41) is guided in the axial direction (6).

Linear drive (1) according to one of the preceding claims, wherein the ball groove bushing (47) is secured against rotation in a closing element (43) of the linear unit (4) and the thrust tube (41) is guided against rotation in the axial direction (6) in the ball groove bushing (47). .

Linear drive (1) according to one of the preceding claims, wherein the electric motor (2) is surrounded by a sleeve (20) and the linear unit (4) by a sleeve (40), both of which are connected to one another at a peripheral connection point (V). are, an end cap (22) covers the sleeve (20) of the electric motor (2) and an end element (43) covers the sleeve (40) of the linear unit (4).

Linear drive (1) according to one of the preceding claims, wherein the electric motor (2) is designed as a servo motor.