DE102022201361A1 - Linear actuator with hydrostatic threaded nut and hybrid axial bearing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Aktuator (10) mit einem Gehäuse (20) und einem in Richtung einer Längsachse (11) relativ zum Gehäuse (20) linearbeweglichen Bewegungskörper (50), wobei der Bewegungskörper (50) einen ersten und einen zweiten Abschnitt (51; 52) hat, welche in Richtung der Längsachse (11) nebeneinander angeordnet sind, wobei sich der erste Abschnitt mit einer konstanten Außenquerschnittsform entlang der Längsachse (11) erstreckt, wobei der zweite Abschnitt mit einem Außengewinde (53) versehen ist, wobei der zweite Abschnitt (52) von einer Mutter (30) umgeben ist, wobei das Gehäuse (20) eine in Richtung der Längsachse (11) weisende Abstützfläche (23) umfasst, wobei die Mutter (30) mit einer Gegenabstützfläche (33) an der Abstützfläche (23) derart anliegt, dass die Mutter (30) bezüglich der Längsachse (11) drehbar relativ zum Gehäuse (20) ist, wobei zwischen der Abstützfläche (23) und der Gegenabstützfläche (33) ein erstes Druckfeld (61) angeordnet ist, welches über das Gehäuse (20) mit einem Hochdruckanschluss (12) fluidisch verbunden ist, wobei zwischen dem Innengewinde (31) und dem Außengewinde (53) ein zweites Druckfeld (62) angeordnet ist, welches über die Mutter (30) mit dem ersten Druckfeld (61) fluidisch verbunden ist.Erfindungsgemäß ist auf der von der Abstützfläche (23) abgewandten Seite der Mutter (30) ein bezüglich der Längsachse (11) drehbares Wälzlager (40) angeordnet, wobei das Wälzlager (40) so zwischen das Gehäuse (20) und die Mutter (30) eingebaut ist, dass es vom ersten Druckfeld (61) verursachte hydrostatische Kräfte in Richtung der Längsachse (11) abstützen kann.The invention relates to an actuator (10) with a housing (20) and a moving body (50) that can be moved linearly in the direction of a longitudinal axis (11) relative to the housing (20), the moving body (50) having a first and a second section (51; 52) which are arranged next to one another in the direction of the longitudinal axis (11), the first section extending with a constant external cross-sectional shape along the longitudinal axis (11), the second section being provided with an external thread (53), the second section (52) is surrounded by a nut (30), the housing (20) comprising a support surface (23) pointing in the direction of the longitudinal axis (11), the nut (30) having a counter-support surface (33) on the support surface (23 ) rests in such a way that the nut (30) can be rotated with respect to the longitudinal axis (11) relative to the housing (20), with a first pressure field (61) being arranged between the supporting surface (23) and the counter-supporting surface (33), which over the Housing (20) is fluidically connected to a high-pressure connection (12), a second pressure field (62) being arranged between the internal thread (31) and the external thread (53), which is connected to the first pressure field (61) via the nut (30). is fluidically connected.According to the invention, on the side of the nut (30) facing away from the support surface (23), a roller bearing (40) that is rotatable with respect to the longitudinal axis (11) is arranged, with the roller bearing (40) being placed between the housing (20) and the Nut (30) is installed so that it can support hydrostatic forces in the direction of the longitudinal axis (11) caused by the first pressure field (61).
Description
Die Erfindung betrifft einen Aktuator gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an actuator according to the preamble of claim 1.
Aus der
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Aktuators besteht darin, dass er einfacher und kostengünstiger herstellbar ist. Im Betrieb entstehen insbesondere an der Drehlagerung der Mutter erheblich geringere Leckagen. Die daraus folgenden Betriebskosten sind dementsprechend deutlich geringer. Gleichwohl kann die entsprechende Axiallagerung deutlich höhere Kräfte aufnehmen, als dies bei der
Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass auf der von der Abstützfläche abgewandten Seite der Mutter ein bezüglich der Längsachse drehbares Wälzlager angeordnet ist, wobei das Wälzlager so zwischen das Gehäuse und die Mutter eingebaut ist, dass es vom ersten Druckfeld verursachte hydrostatische Kräfte in Richtung der Längsachse abstützen kann. Der erfindungsgemäße Aktuator ist für Anwendungsfälle besonders geeignet, bei denen hohe Kräfte auftreten, wobei nur kurze Hubwege ausgeführt werden. Der Aktuator kann mit hohen Hubfrequenzen betrieben werden. Es ist nicht erforderliche gesonderte Hubbewegungen auszuführen, die allein der Schmierung des Aktuators dienen.According to claim 1, it is proposed that on the side of the nut facing away from the support surface, a roller bearing that is rotatable with respect to the longitudinal axis is arranged, with the roller bearing being installed between the housing and the nut in such a way that hydrostatic forces caused by the first pressure field in the direction of the longitudinal axis can support. The actuator according to the invention is particularly suitable for applications in which high forces occur, with only short strokes being performed. The actuator can be operated with high stroke frequencies. It is not necessary to perform separate lifting movements that only serve to lubricate the actuator.
Das erste und/oder das zweite Druckfeld können eine undefinierte Umrandung haben, wobei das erste Druckfeld beispielsweise dadurch gebildet wird, dass die Abstützfläche und die Gegenabstützfläche im Bereich des ersten Druckfeldes vollständig eben und senkrecht zur Längsachse ausgebildet sind. Vorzugsweise haben das erste/und oder das zweite Druckfeld eine definierte Umrandung, welche höchst vorzugsweise jeweils von wenigstens einer Ausnehmung definiert wird. Das erste Druckfeld wird vorzugsweise von wenigstens einer Ausnehmung definiert, die jeweils so innerhalb der Abstützfläche und/oder der Gegenabstützfläche angeordnet ist, dass ein Berührkontakt zwischen Abstützfläche und Gegenabstützfläche das erste Druckfeld begrenzt. Die vorstehende Ausnehmung verläuft vorzugsweise mit einer konstanten, insbesondere rechteckigen Querschnittsform kreisringförmig um die Längsachse. Es versteht sich, dass der Berührkontakt zwischen Abstützfläche und Gegenabstützfläche abseits der genannten Ausnehmung vorzugsweise so ausgelegt, ist, dass sich dort ein dünner hydrostischer Schmierfilm bildet, der höchst vorzugsweise eine möglichst geringe Leckage verursacht. Die Tragkraft des entsprechenden hydrostatischen Lagers wird zum überwiegenden Teil durch die Ausdehnung der Ausnehmung bestimmt und zu einem deutlich geringeren Teil durch den vorstehend erläuterten Berührkontakt.The first and/or the second pressure field can have an undefined border, the first pressure field being formed, for example, in that the support surface and the counter-support surface in the region of the first pressure field are completely flat and perpendicular to the longitudinal axis. The first and/or the second pressure field preferably have a defined border, which is most preferably defined by at least one recess in each case. The first pressure field is preferably defined by at least one recess, which is arranged within the support surface and/or the counter-support surface in such a way that touching contact between the support surface and the counter-support surface delimits the first pressure field. The protruding recess preferably runs with a constant, in particular rectangular, cross-sectional shape in the form of a circular ring around the longitudinal axis. It goes without saying that the physical contact between the support surface and the counter-support surface away from the mentioned recess is preferably designed in such a way that a thin hydrostic lubricating film forms there, which most preferably causes as little leakage as possible. The carrying capacity of the corresponding hydrostatic bearing is determined for the most part by the extent of the recess and to a significantly lesser extent by the physical contact explained above.
Das Wälzlager kann als Rillenkugellager ausgeführt sein, wobei es vorzugsweise ein Schrägkugellager ist. Das Wälzlager kann als Kegelrollenlager ausgeführt sein. Es ist denkbar, dass das Wälzlager als Lagerpaket aus mehreren parallel geschalteten Einzellagern ausgeführt ist.The roller bearing can be designed as a deep groove ball bearing, it being preferably an angular ball bearing. The roller bearing can be designed as a tapered roller bearing. It is conceivable that the roller bearing is designed as a bearing package made up of several individual bearings connected in parallel.
Der Bewegungskörper ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Es ist denkbar, dass der Bewegungskörper mehrere gesonderte Teile umfasst, die fest miteinander verbunden sind.The moving body is preferably formed in one piece. It is conceivable that the moving body comprises a number of separate parts which are firmly connected to one another.
Der Bewegungskörper ist vorzugsweise gegen Verdrehung um die Längsachse am Gehäuse abgestützt. Es ist denkbar, dass die Außenquerschnittsform des ersten Abschnitts und eine Gegenform am Gehäuse entsprechend ausgelegt sind, wobei sie insbesondere von der Kreisform abweichen. Die Außenquerschnittsform des ersten Abschnitts des Bewegungskörpers ist jedoch vorzugsweise kreisrund bezüglich der Längsachse ausgebildet, wobei höchst vorzugsweise die weiter unten erläuterte Verdrehsicherung verwendet wird.The moving body is preferably supported on the housing against rotation about the longitudinal axis. It is conceivable that the outer cross-sectional shape of the first section and a counter-shape on the housing are designed accordingly, in particular deviating from the circular shape. However, the external cross-sectional shape of the first section of the moving body is preferably circular with respect to the longitudinal axis, the anti-twist device explained further below being used most preferably.
Der Aktuator wird vorzugsweise mit einem Druckfluid betriebenen, bei dem es sich höchst vorzugsweise um eine Flüssigkeit, insbesondere um Hydrauliköl, handelt.The actuator is preferably operated with a pressurized fluid, which is most preferably a liquid, in particular hydraulic oil.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.Advantageous developments and improvements of the invention are specified in the dependent claims.
Es kann vorgesehen sein, dass das Wälzlager zumindest in Richtung der Längsachse vorgespannt ist. Die Vorspannung ist vorzugsweise so ausgelegt, dass die am ersten Druckfeld auftretende Leckage unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts bleibt, gleich welche äußere Last am Aktuator, insbesondere am Bewegungskörper, angreift.Provision can be made for the roller bearing to be prestressed at least in the direction of the longitudinal axis. The prestressing is preferably designed in such a way that the leakage occurring at the first pressure field is below a predetermined limit value remains, no matter what external load on the actuator, in particular on the moving body attacks.
Es kann vorgesehen sein, dass die Mutter radial bezüglich der Längsachse ausschließlich über das Wälzlager am Gehäuse abgestützt ist, wobei ein Berührkontakt zwischen der Abstützfläche und der Gegenabstützfläche eine Ebene definiert, die senkrecht zur Längsachse ausgerichtet ist. Das hydrostatische Axiallager am ersten Druckfeld ist damit besonders einfach herstellbar, da es radial zur Längsachse keine Kräfte abstützt. Das Spaltmaß am ersten Druckfeld wird allein durch die Vorspannung des Wälzlagers bestimmt und nicht durch die Abmessungen der an der hydrostatischen Lagerung beteiligten Bauteile wie bei der
Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen sich entlang der Längsachse erstreckenden Dorn umfasst, der fest mit dem verbleibenden Gehäuse verbunden ist, wobei sich der Dorn in eine Ausnehmung des Bewegungskörpers hinein erstreckt, wobei der Bewegungskörper im Bereich der Ausnehmung drehfest bezüglich der Längsachse am Dorn abgestützt ist. Damit wird eine Verdrehsicherung des Bewegungskörpers bereitgestellt, ohne dass die Baulänge des Aktuators in Richtung der Längsachse zunimmt. Der Dorn erstreckt sich vorzugsweise mit einer konstanten Außenquerschnittsform entlang der Längsachse, wobei die Außenquerschnittsform höchst vorzugsweise in der Art einer Keilwelle ausgebildet ist. Die Ausnehmung des Bewegungskörpers erstreckt sich vorzugsweise mit einer konstanten Innenquerschnittsform entlang der Längsachse, wobei die Innenquerschnittsform an die Außenquerschnittsform im Sinne der genannten drehfesten Abstützung angepasst ist, wobei höchst vorzugsweise ein geringes Spiel und/oder zumindest abschnittsweise ein schmaler Spalt vorhanden ist.Provision can be made for the housing to include a mandrel which extends along the longitudinal axis and is firmly connected to the remainder of the housing, with the mandrel extending into a recess in the moving body, with the moving body in the region of the recess being non-rotatable with respect to the longitudinal axis Mandrel is supported. This provides an anti-twist device for the moving body without the overall length of the actuator increasing in the direction of the longitudinal axis. The mandrel preferably extends with a constant external cross-sectional shape along the longitudinal axis, most preferably the external cross-sectional shape being in the form of a splined shaft. The recess of the moving body preferably extends with a constant inner cross-sectional shape along the longitudinal axis, with the inner cross-sectional shape being adapted to the outer cross-sectional shape in terms of the non-rotatable support mentioned, with very preferably a small amount of play and/or a narrow gap being present at least in sections.
Es kann vorgesehen sein, dass am Gehäuse ein Niederdruckanschluss angeordnet ist, wobei außen an dem Dorn wenigstens eine Mündungsöffnung angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Mündungsöffnung über den Dorn mit dem Niederdruckanschluss fluidisch verbunden ist. Vorzugsweise werden alle innerhalb des Gehäuses anfallenden Leckagen über die wenigstens eine Mündungsöffnung geleitet. In der Folge ist die dortige Verdrehsicherung zuverlässig geschmiert. Vorzugsweise ist eine einzige Mündungsöffnung vorgesehen. Die wenigstens eine Mündungsöffnung ist vorzugsweise permanent mit dem Niederdruckanschluss fluidisch verbunden.Provision can be made for a low-pressure connection to be arranged on the housing, with at least one orifice opening being arranged on the outside of the mandrel, with the at least one orifice opening being fluidically connected to the low-pressure connection via the mandrel. All leaks occurring within the housing are preferably routed via the at least one orifice. As a result, the anti-rotation device there is reliably lubricated. Preferably a single orifice is provided. The at least one orifice is preferably permanently fluidically connected to the low-pressure port.
Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Mündungsöffnung so am Dorn angeordnet ist, dass die Ausnehmung des Bewegungskörpers zumindest eine Mündungsöffnung über wenigstens 70% eines maximal möglichen Hubwegs des Bewegungskörpers überdeckt, wobei die genannte Überdeckung einen Spalt zwischen dem Dorn und dem Bewegungskörper definiert, durch den permanent Druckfluid zur wenigstens einen Mündungsöffnung gelangen kann. Hierdurch wird eine zuverlässige Schmierung der Verdrehsicherung zwischen Dorn und Bewegungskörper sichergestellt.Provision can be made for the at least one orifice opening to be arranged on the mandrel in such a way that the recess in the moving body covers at least one orifice opening over at least 70% of a maximum possible stroke path of the moving body, with said covering defining a gap between the mandrel and the moving body, can get through the permanently pressurized fluid to at least one orifice. This ensures reliable lubrication of the anti-twist device between the mandrel and the moving body.
Es kann vorgesehen sein, dass die Mutter benachbart zum Wälzlager mit einer Außenverzahnung versehen ist, wobei ein Elektromotor vorgesehen ist, welcher über die Außenverzahnung mit der Mutter in Drehantriebsverbindung steht. Hierdurch kann ein marktüblicher Elektromotor als kostengünstiger Antrieb verwendet werden. Die Drehachse des Elektromotors ist vorzugsweise parallel zur Längssachse angeordnet. An einer Welle des Elektromotors ist vorzugsweise ein Zahnrad befestigt, welches mit der Außenverzahnung kämmt. Die Außenverzahnung ist vorzugsweise als Schrägverzahnung ausgebildet.Provision can be made for the nut to be provided with external teeth adjacent to the roller bearing, with an electric motor being provided which is in rotary drive connection with the nut via the external teeth. As a result, a commercially available electric motor can be used as a cost-effective drive. The axis of rotation of the electric motor is preferably arranged parallel to the longitudinal axis. A gear wheel which meshes with the external toothing is preferably attached to a shaft of the electric motor. The external toothing is preferably designed as a helical toothing.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Abschnitt des Bewegungskörpers an einem Linearlager aus dem Gehäuse heraustritt, wobei das Gehäuse mit Ausnahme des Hochdruckanschlusses und gewünschtenfalls des Niederdruckanschlusses fluiddicht verschlossen ist. Die im Inneren des Gehäuses unvermeidlich anfallenden Leckagen verschmutzen somit nicht das Umfeld des Aktuators. Das Linearlager ist vorzugsweise als Gleitlager ausgeführt, wobei es höchst vorzugsweise eine Abdichtung gegen Austritt von Druckfluid aus dem Gehäuse bewirkt.Provision can be made for the first section of the moving body to emerge from the housing on a linear bearing, with the housing being sealed in a fluid-tight manner with the exception of the high-pressure connection and, if desired, the low-pressure connection. The leaks that inevitably occur inside the housing therefore do not contaminate the area around the actuator. The linear bearing is preferably embodied as a slide bearing, it most preferably providing a seal against the escape of pressurized fluid from the housing.
Es kann vorgesehen sein, dass das Wälzlager ohne Dichtungen ausgebildet ist, so dass Druckfluid im Inneren des Gehäuses durch das Wälzlager hindurchtreten kann. Das genannte Druckfluid wird insbesondere durch Leckagen am ersten und am zweiten Druckfeld verursacht, wobei es vorzugsweise über den Niederdruckanschluss aus dem Gehäuse abgeführt wird. Es ist im Wesentlichen drucklos. Die vorgeschlagene Durchlässigkeit des Wälzlagers ermöglicht einen weitgehend freien Fluss der Leckagen innerhalb des gesamten Gehäuses. Gleichzeitig wird das Wälzlager zuverlässig geschmiert.Provision can be made for the roller bearing to be designed without seals, so that pressurized fluid can pass through the roller bearing inside the housing. Said pressure fluid is caused in particular by leaks in the first and in the second pressure field, and it is preferably discharged from the housing via the low-pressure connection. It is essentially pressureless. The proposed permeability of the roller bearing allows the leakages to flow largely freely within the entire housing. At the same time, the roller bearing is reliably lubricated.
Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse eine bezüglich der Längsachse kreiszylindrische Hülse umfasst, die fest mit dem verbleibenden Gehäuse verbunden ist, wobei die Abstützfläche stirnseitig an der Hülse angeordnet ist, wobei der Hochdruckanschluss über die Hülse mit dem ersten Druckfeld fluidisch verbunden ist. Ein Innendurchmesser der Hülse ist vorzugsweise mit geringem Spiel an einen Kopfkreisdurchmesser des Außengewindes des Bewegungskörpers angepasst.It can be provided that the housing comprises a sleeve that is circular-cylindrical with respect to the longitudinal axis and is firmly connected to the rest of the housing, with the support surface being arranged on the end face of the sleeve, with the high-pressure connection being fluidically connected to the first pressure field via the sleeve. An inner diameter of the sleeve is preferably adapted to a tip circle diameter of the external thread of the moving body with little play.
Es kann vorgesehen sein, dass die Hülse innerhalb des verbleibenden Gehäuses angeordnet ist, wobei sie wenigstens einen radialen Durchbruch aufweist. Über den radialen Durchbruch kann druckloses Druckfluid von radial außerhalb der Hülse nach radial innerhalb der Hülse gelangen. Neben dem radialen Durchbruch und dem offenen Wälzlager sind beim erfindungsgemäßen Aktuator keine weiteren Kanäle erforderlich, um den Austausch der Leckagen innerhalb des gesamten Gehäuseinnenraums zu ermöglichen. Es ist sichergestellt, dass alle anfallenden Leckagen zum Niederdruckanschluss gelangen können.Provision can be made for the sleeve to be arranged inside the remaining housing, with at least one radial opening. Unpressurized pressure fluid can reach radially inside the sleeve from radially outside the sleeve via the radial opening. In addition to the radial opening and the open roller bearing, no further channels are required in the actuator according to the invention in order to enable the exchange of leaks within the entire interior of the housing. It is ensured that all leaks that occur can reach the low-pressure connection.
Es ist denkbar, dass der Bewegungskörper einen Kanal mit einer zum radialen Durchbruch vergleichbarer Funktion umfasst. Dieser wäre aber schwieriger herzustellen.It is conceivable that the moving body includes a channel with a function comparable to that of a radial opening. But this would be more difficult to produce.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Aktuators; -
2 einen Längsschnitt des Aktuators nach1 ; -
3 eine Seitenansicht des Aktuators nach1 , wobei das zweite und das dritte Gehäuseteil entfernt sind.
-
1 a perspective view of an actuator according to the invention; -
2 a longitudinal section of the actuator1 ; -
3 a side view of the actuator1 , with the second and third housing parts removed.
Das Gehäuse 20 ist so ausgelegt, dass es die Teile in seinem Inneren im Wesentlichen fluiddicht umschließt, wobei allein über den Hoch- und den Niederdruckanschluss 12; 13 Druckfluid in das Gehäuse 20 bzw. aus dem Gehäuse 20 heraus gelangen kann. Bei dem Druckfluid handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit und höchst vorzugsweise um Hydrauliköl. Das Gehäuse 20 umfasst ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Gehäuseteil 81; 82; 83; 84, welche in der angegebenen Reihenfolge entlang der Längsachse 11 nebeneinander angeordnet sind, wobei sie fest miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschraubt, sind. Das zweite Gehäuseteil 82 ist vorzugsweise in Form eines Gussteils 82 ausgebildet. Es hat einen topfartigen Abschnitt 85, welcher insbesondere die Mutter (Nr. 30 in
Das zweite Gehäuseteil 82 hat eine seitliche Ausbuchtung 86, deren Form an das Zahnrad (Nr. 71 in
Das dritte Gehäuseteil 83 ist als bezüglich der Längsachse 11 kreiszylindrisches Rohr mit konstanter Wanddicke ausgeführt, wobei es fest mit dem zweiten Gehäuseteil 82 verbunden ist. Es ist denkbar, das zweite und das dritte Gehäuseteil 82; 83 einstückig auszuführen. Das vierte Gehäuseteil 84 bildet einen Befestigungsflansch, welcher vorzugsweise an dem Ende des dritten Gehäuseteils 83 angeordnet ist, an dem der Bewegungskörper 50 aus dem Gehäuse 20 herausragt. Das dritte und das vierte Gehäuseteil 83; 84 können einstückig ausgebildet sein.The
Im Inneren des Dorns 21 befindet sich ein Kanal 87, der abschnittsweise konzentrisch bezüglich der Längsachse 11 verläuft. An einem Ende mündet der Kanal 87 am Niederdruckanschluss 13 außen am Gehäuse 20 aus. Am gegenüberliegenden Ende hat der Kanal 87 eine Mündungsöffnung 25, die an der Außenumfangsfläche des Dorns 21 angeordnet ist. Die Mündungsöffnung 25 wird in jeder möglichen Stellung des Bewegungskörpers 50 von der Ausnehmung 54 mit einem schmalen Spalt überdeckt. Über den Kanal 87 werden die innerhalb des Gehäuses 20 anfallenden Leckagen zum Niederdruckanschuss 13 hin abgeführt. Die vorstehend erläuterte Anordnung der Mündungsöffnung 25 führt dazu, dass der Keilwelleneingriff zwischen Dorn 21 und Ausnehmung 54 von dem Druckfluid der Leckagen zuverlässig geschmiert wird. Die Lage der Mündungsöffnung 25 definiert außerdem das Ölstandsniveau innerhalb des Gehäuses 20, wobei diese Abhängig von der Einbaulage des Aktuators 10 ist.Inside the
Um den zweiten Abschnitt 52 herum ist eine Mutter 30 angeordnet, welche ein Innengewinde 31 hat, welches wiederum mit dem Außengewinde 53 des Bewegungskörpers 50 in Schraubeingriff steht. Zwischen dem Innengewinde 31 und dem Außengewinde 53 ist ein zweites Druckfeld 62 angeordnet, welches vom Hochdruckanschluss 12 mit Druckfluid versorgt wird. Entsprechende hydrostatische Gewindetriebe sind beispielsweise aus der
Im Gegensatz zum Bewegungskörper 50 ist die Mutter 30 bezüglich der Längsachse 11 drehbar relativ zum Gehäuse 20. Die entsprechende Drehlagerung umfasst ein Wälzlager 40 und ein hydrostatisches erstes Druckfeld 61.In contrast to the moving body 50, the nut 30 can be rotated relative to the
Das Gehäuse 20 umfasst eine gesonderte Hülse 22, welche in Form eines bezüglich der Längsachse 11 kreiszylindrischen Rohres mit konstanter Wanddicke ausgebildet ist. Der Innendurchmesser der Hülse 22 ist mit geringem Spiel an den Kopfkreisdurchmesser des Außengewindes 53 angepasst. Die Hülse 22 ist mit ihrem in
Eine hydraulisch wirksame Fläche des ersten Druckfeldes 61 ist vorzugsweise gleich einer hydraulisch wirksamen Fläche des zweiten Druckfeldes. Hierdurch stellt sich zwischen beiden Druckfeldern 61; 62 ein Kräftegleichgewicht ein.A hydraulically effective area of the
Auf der von der Abstützfläche 23 abgewandten Seite der Mutter 30 ist das Wälzlager 40 angeordnet, welches vorliegend als einreihiges Schrägkugellager ausgeführt ist, wobei es bezüglich der Längsachse 11 drehbar ist. Der entsprechende Außenring ist in einem gesonderten Lagerhalter 90 aufgenommen, wobei der Lagerhalter 90 innen am zweiten Gehäuseteil 82 befestigt, insbesondere verschraubt oder verpresst, ist. Der entsprechende Innenring ist unmittelbar auf der Mutter 30 aufgenommen. Das Wälzlager 40 ist vorzugsweise vorgespannt, wobei die Höhe dieser Vorspannung ausschlaggebend für die Leckage am ersten Druckfeld 61 ist, wenn keine äußere Last am Bewegungskörper 50 angreift. An dieser Stelle ist auf die versteifende Wirkung des massiven Lagerhalters 90 hinzuweisen. Die genannte Vorspannung verursacht daher nur eine geringe elastische Verformung des zweiten Gehäuseteils 82. Der Lagerhalter 90 ist vorzugsweise in Form eines geschlossenen Rings ausgebildet, welcher mit einer konstanten Querschnittsform um die Längsachse 11 umläuft, wobei er höchst vorzugsweise einstückig ausgebildet ist.Arranged on the side of nut 30 facing away from
Das Wälzlager 40 ist vorzugsweise ohne Dichtungen ausgeführt, so dass das Druckfluid, welches aufgrund der Leckagen im Innenraum des Gehäuses 20 vorhanden ist, durch das Wälzlager 40 hindurch treten kann. Hierdurch wird das Wälzlager 40 einerseits geschmiert. Andererseits wird sichergestellt, dass die Leckagen, gleich wo sie anfallen, zum Niederdruckanschluss 13 hin abfließen können. In diesem Zusammenhang wird auch auf den radialen Durchbruch (Nr. 24 in
Außen an der Mutter 30 ist eine Außenverzahnung 34 vorgesehen, welche vorzugsweise in der Art eines schräg verzahnten Zahnrades ausgebildet ist. Die Außenverzahnung 34 kämmt mit einem angepassten Zahnrad 71, welches fest auf der Welle des Elektromotors 70 aufgenommen ist. Damit kann die Mutter 30 durch den Elektromotor 70 in Drehbewegung versetzt werden. In der Folge führt der Bewegungskörper 50 eine Linearbewegung entlang der Längsachse 11 aus. Wegen der erläuterten hydrostatischen Lagerung können dabei hohe Kräfte ausgeübt werden. Eine Kraft, die am freien Ende des Bewegungskörpers angreift, ist vorzugsweise auf die Abstützfläche 23 zu gerichtet.On the outside of the nut 30 there is
Hinzuweisen ist noch auf das Linearlager 26 im Bereich des ersten Abschnitts 51 des Bewegungskörpers 50, welches vorzugsweise aus Gleitlager ausgebildet ist. Das Linearlager 26 führt einerseits den ersten Abschnitt 51 des Bewegungskörpers 50 entlang der Längsachse 11. Weiter bildet das Linearlager 26 eine Abdichtung gegen Austritt von Druckfluid aus dem inneren des Gehäuses 20. Es ist vorzugsweise analog zu einem entsprechenden Linearlager an einem Hydraulikzylinder ausgebildet.The
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Aktuatoractuator
- 1111
- Längsachselongitudinal axis
- 1212
- Hochdruckanschlusshigh pressure connection
- 1313
- Niederdruckanschluss low pressure connection
- 2020
- GehäuseHousing
- 2121
- Dornmandrel
- 2222
- Hülsesleeve
- 2323
- Abstützflächesupport surface
- 2424
- radialer Durchbruch der Hülseradial breakthrough of the sleeve
- 2525
- Mündungsöffnung am Dornorifice on the mandrel
- 2626
- Linearlagerlinear bearing
- 3030
- MutterMother
- 3131
- Innengewindeinner thread
- 3333
- Gegenabstützflächecounter support surface
- 3434
- Außenverzahnung external teeth
- 4040
- Wälzlager roller bearing
- 5050
- Bewegungskörpermoving body
- 5151
- erster Abschnittfirst section
- 5252
- zweiter Abschnittsecond part
- 5353
- Außengewindeexternal thread
- 5454
- Ausnehmung recess
- 6060
- Ausnehmung, welche das erste Druckfeld definiertRecess defining the first pressure field
- 6161
- erstes Druckfeldfirst pressure field
- 6262
- zweites Druckfeldsecond pressure field
- 7070
- Elektromotorelectric motor
- 7171
- Zahnrad gear
- 8181
- erstes Gehäuseteilfirst housing part
- 8282
- zweites Gehäuseteilsecond housing part
- 8383
- drittes Gehäuseteilthird case part
- 8484
- viertes Gehäuseteilfourth part of the housing
- 8585
- topfartiger Abschnitt des zweiten Gehäuseteilspot-like section of the second housing part
- 8686
- seitliche Ausbuchtung des zweiten Gehäuseteilslateral bulge of the second housing part
- 8787
- Kanal im Dornchannel in the thorn
- 8888
- Kanal in der Hülsechannel in the sleeve
- 8989
- Kanal in der Muttercanal in the mother
- 9090
- Lagerhalterstorekeeper
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 4276003 [0002, 0003, 0012]US4276003 [0002, 0003, 0012]
- AT 282291 B [0030]AT 282291B [0030]
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022201361.1A DE102022201361A1 (en) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Linear actuator with hydrostatic threaded nut and hybrid axial bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022201361.1A DE102022201361A1 (en) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Linear actuator with hydrostatic threaded nut and hybrid axial bearing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022201361A1 true DE102022201361A1 (en) | 2023-08-10 |
Family
ID=87312753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022201361.1A Pending DE102022201361A1 (en) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Linear actuator with hydrostatic threaded nut and hybrid axial bearing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022201361A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT282291B (en) | 1968-11-15 | 1970-06-25 | Peter U Reusser | Spindle drive |
US4276003A (en) | 1977-03-04 | 1981-06-30 | California Institute Of Technology | Reciprocating piston pump system with screw drive |
-
2022
- 2022-02-10 DE DE102022201361.1A patent/DE102022201361A1/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT282291B (en) | 1968-11-15 | 1970-06-25 | Peter U Reusser | Spindle drive |
US4276003A (en) | 1977-03-04 | 1981-06-30 | California Institute Of Technology | Reciprocating piston pump system with screw drive |
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Legal Events
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