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Die Erfindung betrifft Linearantrieb (1) mit einem Gehäuse (2), das Aufnahmen (3, 4) für ein Untersetzungsgetriebe (5) und für einen Elektrokleinstmotor (6) aufweist, wobei das Untersetzungsgetriebe (5) mehrere Untersetzungsstufen umfasst und die Endstufe ein Spindeltrieb (40) ist, dessen Spindel (26) das Gehäuse (2) durchdringt und dessen Spindelmutter (27) in einer Vertiefung des Gehäuses (2) drehfest angeordnet ist, wobei Außenränder (28) der Spindelmutter (27) und Begrenzungsflächen (31) der Vertiefung (29) einen Formschluss in Drehrichtung bilden.
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Aus der
US 2011/0166512 A1 ist ein gattungsgemäßer Linearantrieb bekannt, welcher als Antrieb für einen Kolben eines Medikamentenverabreichungsgeräts dient, womit eine langsame fein dosierte Medikamentenabgabe vorgenommen wird. Die Spindelmutter wird hier in einer Vertiefung des Gehäuses aufgenommen und somit gegen Verdrehung gesichert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher bei einem gattungsgemäßen Linearantrieb für eine sichere und geräuscharme Aufnahme der Spindelmutter, sowie eine einfache Montage und Herstellbarkeit der verwendeten Teile bei hoher Wirtschaftlichkeit zu sorgen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Aufgrund der Spielfreiheit können Klapper- oder Vibrationsgeräusche der lose in der Aufnahme angeordneten Spindelmutter nicht entstehen. Die Schnappverbindung sorgt für eine einfache Montage und verliersichere Befestigung der Spindelmutter am Gehäuse während des Herstellungsprozesses und bei der Handhabung und Endmontage sowie bei der Verwendung des Linearantriebs.
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Weiterbildungen der Erfindung werden in den unteransprüchen dargestellt. Es ist vorgesehen, dass die Spindelmutter in der Vertiefung des Gehäuses über Schaberippen spielfrei gehalten ist. Die Schaberippen lassen sich einfach im Spritzgussprozess mitformen und bieten eine zuverlässige Möglichkeit das Spiel, das bei einer Schnappverbindung nicht gänzlich ausgeschlossen werden kann, zu eliminieren. Gleichzeitig können Presskräfte erzeugt werden, welche die Spindelmutter zusätzlich axial halten.
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Es wird weiter vorgeschlagen die Spindelmutter an ihren von der Spindel abgewandten Außenrändern mit Schnappnasen zu versehen. Hierdurch ist eine besonders einfache Formgebung und Werkzeuggestaltung möglich und die Maßhaltigkeit lässt sich einfach kontrollieren.
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Als Gegenfläche für die Schnappverbindung sind Rücksprünge vorgesehen, die in einer Begrenzungsfläche der Vertiefung eingeformt sind und worin die Schnappnasen der Spindelmutter formschlüssig eingreifen. Diese Rücksprünge lassen sich werkzeugtechnisch einfach realisieren.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel besteht darin, dass eine Schaberippe kraftschlüssig mit der Schnappnase zusammenwirkt. Hierdurch wird das Spiel in radialer Richtung herausgenommen und Klapper- oder Vibrationsgeräusch eliminiert.
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Besonders bevorzugt wird eine Weiterbildung, bei der die Schnappnase mit der Schaberippe kraftschlüssig und mit dem Rücksprung formschlüssig zusammenwirkt. Hierdurch ist sowohl eine radiale Spielfreiheit als auch eine axiale Haltesicherung mit den gleichen Bereichen herstellbar.
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Die Form der Spindelmutter ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass stets zwei parallele Seiten einander gegenüberstehen; dies ist bei rechtwinkligen, quadratischen, sechs- und achteckigen Grundformen der Fall. Die Spindelmutter ist der Einfachheit halber plattenförmig gestaltet. Die Vertiefung weist eine entsprechende komplementäre Form auf. Auf diese Weise sind die Toleranzverhältnisse zwischen den zu verbindenden Teilen in der Hauptsache von den Maßtoleranzen abhängig und weniger von den Formtoleranzen.
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Die Dimensionierung von Spindelmutter und Vertiefung ist so gewählt, dass auch bei Einbau einer Spindelmutter mit äußeren Abmessungen, die sich an der oberen Toleranzgrenze befinden in eine Vertiefung deren lichte Weite sich an der unteren Toleranzgrenze befindet, der Außenrand der Spindelmutter leichtgäng in die Begrenzungsfläche der Vertiefung fügbar ist.
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Auch bei ungünstigen Toleranzpaarungen, bei denen der maximale Abstand zweier einander gegenüberliegender Schnappnasen sich an der unteren Toleranzgrenze befindet und bei denen die lichten Weite zwischen zwei einander gegenüberliegenden und den Schnappnasen zugeordneten Schaberippen sich an der oberen Toleranzgrenze befindet, soll stets ein Presssitz gegeben sein. Dadurch ist sichergestellt, dass die Qualität der Verbindung prozesssicher über alle produzierten Teile gehalten werden kann.
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Schließlich wird vorgeschlgen, dass zwei einander gegenüberliegende Schnappnasen ausschließlich mit Schaberippen kraftschlüssig zusammenwirken und zwei weitere einander gegenüberliegende Schnappnasen mit Schaberippen kraftschlüssig zusammenwirken und mit jeweils einem Rücksprung formschlüssig in Eingriff sind. Auf diese Weise sind alle Seiten der Spindelmutter kraftschlüssig in radialer als auch in axialer Richtung gehalten und zwei Seiten sind zusätzlich formschlüssig gehalten.
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Die Montage wird zusätzlich dadurch erleichtert, dass die Schnappnasen auf dem Außenrand der Spindelmutter mittig angeordnet sind, so dass noch Führungsflächen verbleiben, mit deren Hilfe die Spindelmutter noch ohne Widerstand durch die Schnappnasen oder Schaberippen in die Vertiefung eingeführt werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Gehäuse eines Linearantriebs,
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2 das Gehäuse aus einer anderen Perspektive,
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3 das Gehäuse aus 1 mit montiertem Elektrokleinstmotor,
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4 der Linearantrieb mit montiertem Spindelgetriebe,
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5 das Spindelgetriebe separiert vom Gehäuse und
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6 den Linearantrieb mit geöffnetem Gehäuse.
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1 zeigt ein aus spritzgusstechnisch verarbeitbarem Kunststoffmaterial bestehendes Gehäuse 2 eines Linearantriebs 1, mit einer Motoraufnahme 3, einer als Aufnahme für eine Gewindemutter dienende Vertiefung 29, welche durch eine Begrenzungsfläche 31 begrenzt ist. Die Vertiefung 29 weist eine quadratische Grundfläche auf. Die Begrenzungsfläche 31 hat entsprechend vier Teilflächen, wobei jede Teilfläche mittig von Rücksprüngen 33 oder Freisparungen 34 unterbrochen ist. im vorliegenden Beispiel sind zwei Rücksprünge 33 vorhanden, die einander gegenüberliegen und zwei Freisparungen 34, die ebenfalls einander gegenüberliegen. Der Unterschied zwischen den Rücksprüngen 33 und den Freisparungen 34 besteht darin, dass die Freisparungen nach außen hin offen sind und die Rücksprünge 33 einen Hinterschnitt bilden, der von der gegenüberliegenden Seite der Gehäusewandung aus entformt wird. Sowohl die Rücksprünge 33 als auch die Freisparungen 34 sind durch Schaberippen 32 geteilt. Das Gehäuse 2 ist durch einen Gehäusedeckel 35 verschlossen.
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In 2 ist aus einer anderen Perspektive auf das Gehäuse 2 ein Durchgang 36 für eine Spindel 26 eines Spindeltriebs erkennbar. Analog ist auch ein Durchgang durch den Gehäusedeckel vorhanden (hier nicht dargestellt), so dass die Spindel das Gehäuse komplett durchdringt. Weiter sind dargestellt die Vertiefung 29, die Begrenzungsfläche 31, die Rücksprünge 33, die Freisparungen 34 und die Schaberippen 32.
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In 3 ist das Gehäuse 2 aus 1 mit montiertem Elektrokleinstmotor 6 dargestellt. Der Elektrokleinstmotor 6 ist in der Motoraufnahme 3 angeordnet und durch einen Anschlussdeckel 7 mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert. Die mechanische Fixierung erfolgt über Haltebereiche 11, die Bestandteil eines im Kunststoffmaterial des Anschlussdeckels 7 eingebetteten Leitblechs 8 sind. Die Haltebereiche 11 bestehen aus einander gegenüber angeordneten Blechlaschen, die sich in Gehäuseanformungen 12 verkrallen. Abstandhalter 16 bewirken dass die tendenziell nach innen geneigten Gehäuseanformungen 12 aufgeweitet werden. Eine ähnliche Klemmverbindung bilden Anschlussfahnen 10 des Elektrokleinstmotors 6 mit Motorkontaktbereichen 9, die in der gleichen Ebene des Leitblechs liegen wie die Haltebereiche 11. Aus der genannten Ebene sind Kontaktarme 14 mehrfach abgewinkelt welche an ihren Enden Kontakte 13 für die Spannungsversorgung des Elektrokleinstmotors 6 bilden. Die Kontaktarme 14 werden durch Schutzeinrichtungen 15 gegen ungewolltes Verbiegen im Fertigungsprozess geschützt. Radial ist der Elektrokleinstmotor 6 durch Wandungen 17 des Anschlussdeckels zusätzlich gehalten.
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In 4 ist der erfindungsgemäße Linearantrieb mit dem integrierten Spindelgetriebe 40 dargestellt. Das Spindelgetriebe 40 besteht aus der Spindel 26, das an einem Ende mit einer Gelenkkugel 37 versehen ist und einer Spindelmutter 27. Die Gelenkkugel dient als Kupplungsmittel für ein Adapterstück 42, das je nach Anwendung und Anforderungen unterschiedlich gestaltet sein kann. Im gezeigten Beispiel dient das Adapterstück zur Durchtrennung einer sterilen Membran und anschließendem Vortrieb eines Kolbens einer Ampulle für die langsame Verabreichung eines Medikaments. Die Spindelmutter 27 ist in der Vertiefung 29 volumenmäßig nahezu vollständig aufgenommen. Aus dem Außenrand 28 der Spindelmutter 27 springen Schnappnasen 30 vor, welche mit den Schaberippen 32 kraftschlüssig zusammenwirken. Im gezeigten Beispiel befindet sich auf jedem der vier Seiten der quadratischen Spindelmutter 27 mittig eine Schnappnase 30 (hier kaum zu erkennen). Alle Schnappnasen 30 liegen kraftschlüssig an den jeweils zugeordneten Schaberippen 32 an und verformen diese je nach Toleranzpaarung mehr oder weniger, so dass stets eine spielfreie Aufnahme der Spindelmutter 27 gegeben ist. Anstatt sich zu verformen können, je nach Materialpaarung, die Schaberippen 32 wie der Name sagt auch abgeschabt werden oder sich in die Schnappnasen 30 graben. Die Schnappnasen 30 sind nicht ausgelegt um die Kraft des Getriebes aufzunehmen, deshalb ist die Spindelmutter 27 auf der Seite des Gehäuses 2 bzw. des Gehäusedeckels 35 angeordnet, auf der die Gehäuseteile die Reaktionskraft aufnehmen können. Dies funktioniert, solange der Antrieb nur in einer Richtung betätigt wird; dies ist in der genannten Anwendung der Fall.
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In 5 ist der Spindeltrieb 40 separiert dargestellt, mit einem Zahnrad 38, welches eine hohle Nabe 44 aufweist, welche die Spindel 26 drehfest und axialbeweglich aufnimmt. Die Drehfestigkeit wird duch eine Abflachung 41 der Spindel 26 und eine daran angepasste Gegenkontur innerhalb der Nabe 44 hergestellt. Eine Linearbewegung wird durch Zusammenwirken der Spindel 26 mit der Spindelmutter 27 erzeugt, wobei die Spindelmutter 27 drehfest mit dem Gehäuse des Linearantriebs 40 ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Spindelmutter 27 quadratisch plattenartig ausgebildet, mit einem Außenrand 28, der in Form von vier gleich großen rechteckige Flächen ausgeführt ist. Mittig springt aus jeder dieser Flächen eine Schnappnase 30 vor. Jeweils zwei Schnappnasen 30 bilden ein Paar, die mit einem Paar Schaberippen zusammenwirken (siehe 4). Ein Paar Schnappnasen (30) ist formschlüssig mit jeweils einem Rücksprung verbunden (siehe 4). An einem Ende der Spindel 26 ist die Gelenkkugel 37 zu erkennen, die einstückig angeformt ist. Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, befinden sich die Schnappnasen 30 in Axialrichtung etwa mittig, so dass noch Führungsflächen 49 verbleiben. Auf diese Weise kann die Spindelmutter 27 besonders einfache und prozesssichere in die Vertiefung gefügt werden.
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6 zeigt die Getriebeaufnahme 4 des Gehäuses 2 des Linearantriebs 1, mit dem darin angeordneten Untersetzungsgetriebe 5, das hier von einem mehrstufigen Stirnradgetriebe gebildet wird. Weiter zu erkennen sind der Elektrokleinstmotor 6, der Anschlussdeckel 7, das Leitblech 8 mit dem Haltebereich 11, die Gehäuseanformungen 12, eine Motorwelle 19 und ein mit dem Untersetzungsgetriebe 5 getrieblich in Eingriff befindliches Ritzel 18. Die Endstufe des Untersetzungsgetriebes bildet das Spindelgetriebe 40 mit der vom Zahnrad 38 angetriebenen Spindel 26. Die Kraftübertragung erfolgt über einen Formschluss zwischen einer abgeflachten Innenfläche der Nabe 44 und der Abflachung 41 der Spindel 26.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Linearantrieb
- 2
- Gehäuse
- 3
- Motoraufnahme
- 4
- Getriebeaufnahme
- 5
- Untersetzungsgetriebe
- 6
- Elektrokleinstmotor
- 7
- Anschlussdeckel
- 8
- Leitblech
- 9
- Motorkontaktbereich
- 10
- Anschlussfahne
- 11
- Haltebereich
- 12
- Gehäuseanformung
- 13
- Kontakt
- 14
- Kontaktarm
- 15
- Schutzeinrichtung
- 16
- Abstandhalter
- 17
- Wandung
- 18
- Ritzel
- 19
- Motorwelle
- 26
- Spindel
- 27
- Spindelmutter
- 28
- Außenrand
- 29
- Vertiefung
- 30
- Schnappnase
- 31
- Begrenzungsfläche
- 32
- Schaberippe
- 33
- Rücksprung
- 34
- Freisparung
- 35
- Gehäusedeckel
- 36
- Durchgang
- 37
- Gelenkkugel
- 38
- Zahnrad
- 40
- Spindelgetriebe
- 41
- Abflachung
- 42
- Adapterstück
- 43
- Innenfläche
- 44
- Nabe
- 49
- Führungsfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011/0166512 A1 [0002]
