DE2363691C2

DE2363691C2 - Axial lifting device with motor-driven spindle drive

Info

Publication number: DE2363691C2
Application number: DE19732363691
Authority: DE
Inventors: Volker 4800 Hagen Betzing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1982-06-24
Also published as: DE2363691A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Axialschubgeräi mit motorisch angetriebenem Spindeltrieb, vorzugsweise Stellgerät mit Kugelumlaufmutter, die als Teil eines rohrförmigen 5>6ßels die im Lagerschild gelagerte Spindel umgibt, deren freies, antriebsseitig über den Lagerschild ragendes Ende im Antriebswellenzug den Sekimdärteil einer Rutschkupplung «ragt.The invention relates to an axial thrust device with a motor-driven spindle drive, preferably Actuator with recirculating ball nut, which is part of a tubular 5> 6 leg that is mounted in the end shield Surrounds the spindle, the free end of which protrudes beyond the end shield on the drive side in the drive shaft train Secondary part of a slip clutch «protrudes.

Es sind eine ganze Anzahl unterschiedlicher Stellgelätetypen bekannt. Sie verwenden teils einfache Trapezgewindespindeln, wenn große Antriebskräfte zur Verfügung stehen und die Schalthäufigkeit gering ist; sie verwenden Kugelumlaufmuttern, wenn eine geringe Antriebsleistung wünschenswert ist und die Schalthäufigkeit größer wird. Meist werden weggesteuerte Axialhübe verlangt, die großen Anfahr- und Bremsbe schleunigungen unterworfen sind. Dabei unterscheiden jich die Beanspruchungen je nach Geschwindigkeit. Drehzahl und bewegter Masse.There are a number of different types of actuators known. You sometimes use simple trapezoidal screw spindles when large driving forces are required Are available and the switching frequency is low; they use recirculating ball nuts when a low Drive power is desirable and the switching frequency is greater. Mostly are steered away Axial strokes required that are subject to large starting and braking accelerations. Differentiate jich the stresses depending on the speed. Speed and moving mass.

Obwohl es jedem Techniker geläufig sein müßte, daß nicht die ständig wirkenden Kräfte, sondern die plötzlich auftretenden Spitzenlasten meist Ursache für Beschädigungen und Reparaturen sind, ist bei bekannten Konstruktionen diese Lehre nur wenig beachtet worden. Die Spitzenlasten sind es nämlich, die letztlich die Auslegung der Teile bestimmen. Die bei Stellgeräten auftretenden Spitzenlasten können so hoch werden, daß überdimensioniert erscheinende Teile zu Bruch gehen. Dies hat bei den bekannten Konstruktionen dazu geführt. Wellen, Lager und Antriebe immer stärker zu dimensionieren und damit die Massenkräfte zusätzlich zu erhöhen, weil jede Durchmesservergrößerung rotierender Teile sich potenziert auf die Massenkräfte auswirkt.Although every technician should be familiar with the fact that not the constantly acting forces, but the Sudden peak loads are usually the cause of damage and repairs are known Constructions this doctrine have been paid little attention to. In fact, it is the peak loads that are ultimately the main ones determine the design of the parts. The peak loads occurring in actuators can be so high that Parts that appear oversized break. This has to do with the known constructions guided. Shafts, bearings and drives have to be dimensioned more and more and thus the inertia forces in addition to increase, because every increase in the diameter of rotating parts increases the power of the inertia forces affects.

Es sind Slellgeräte und Bremslüfter bekannt, bei denen dem axialen Wellenzug der Spindel oder dem Stößel eine Rutschkupplung vorgelagert ist. Es ist auch bekannt, in den Antriebswellenzug eine hydrodynamische Kupplung einzuschalten, die ein sanftes Anfahren in beiden Drehrichtungen ermöglicht. Mit Hilfe dieser hydrodynamischen Kupplung wurde es auch möglich, mit verhältnismäßig klein dimensionierten Bremsmechaniken auszukommen.There are Slell devices and brake fans are known in which the axial shaft train of the spindle or the A slip clutch is upstream of the tappet. It is also known to have a hydrodynamic in the drive shaft train Switch on the clutch, which enables a smooth start in both directions of rotation. With the help of this hydrodynamic coupling it also became possible with relatively small brake mechanisms get along.

Es ist weiterhin bekannt, dem Stößel zusätzlichIt is also known to use the plunger as well

Dämpfungsmittel zuzuordnen, die eine axiale Dämpfung in beiden Bewegungsrichtungen erzielen. Diese Maßnahmen sind von entscheidender Bedeutung für die Gesamifunktion eines derartigen Gerätes.Assign damping means that achieve axial damping in both directions of movement. These measures are of decisive importance for the overall function of such a device.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch die Verwendung geeignete.· Konstruktionselemente im Antriebswellenzüg die auftretenden Spitzenlasten weitgehend zu vermeiden, damit diese nicht durch Dimensionierungserhöhungen oder Materialverbesserungen bewirkt werden müssen, die letztlich zusätzlich rotatorische Kräfte verursachen und damit die Spitzenlasten weiterhin erhöhen.The object of the invention is to use suitable construction elements in the drive shaft train to avoid the peak loads that occur to a large extent, so that these are not caused by increased dimensions or material improvements must be brought about, which ultimately also rotational Cause forces and thus continue to increase peak loads.

^l;> Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Rutschkupplung von einer Flachkonuskupplung gebildet ist und daß der Außenkonus der Rutschkupplung mit dem wenigstens eine elastische Kupplung enthaltenden Antriebswellenzug über eine kardanische Kupplung verbunden ist. ^l;> The invention solves the problem in that the slip clutch is formed by a flat cone clutch and that the outer cone of the slip clutch is connected to the drive shaft train containing at least one elastic coupling via a cardanic coupling.

Dabei sollte der Sekundärteil das flachkonische Antriebsende der Spindelwelle bilden, und es sollte der größte Außendurchmesser dieses Sekundärteils gleich oder nur unwesentlich größer als der Gewindeaußendurchmesser der Spindel sein. Der Anspruch 2 legt eine Ausgestaltung des Anspruchs 1 vor, und zwar, daß im Antriebswellenzug usätzlich eine Turbokupplung vorgesehen ist, die im Zusammenwirken mit der Rutschkupplung so eingestellt ist, daß nach Überwinden des Losbrechmomentes bei der Rutschkupplung eine etwa gleiche Verteilung des Schlupfes auf beide Kupplungen erfolgt. Durch diese Maßnahme kann die Dimensionierung der Rutschkupplung weiterhin verringert werden, weil auch deren Erhitzung nicht so stark ist.The secondary part should form the flat conical drive end of the spindle shaft, and it should be the largest outer diameter of this secondary part is the same or only slightly larger than the outer thread diameter be the spindle. Claim 2 presents an embodiment of claim 1, namely that in In addition, a turbo clutch is provided for the drive shaft train, which interacts with the slip clutch is set so that after overcoming the breakaway torque at the slip clutch an approximately the slip is distributed equally between the two clutches. By this measure, the dimensioning the slip clutch continue to be reduced because their heating is not so strong.

Die Wahl einer Konuskupplung mit flachem Winkel ermöglicht insgesamt geringe Durchmesser für Innen- und Außenkonus, gleichzeitig wirkt der Außenkonus als durch Wärme steuerbarer Dehnkörper derart, daß sich bei Auftritt von Wärme der Durchmesser der inneren Reibfläche vergrößert und sich üie vorgesehenen übertragbaren Drehmomente verringern. Diese Konstruktion ordnet der Spindel ein Kupplungsteil zu (Innenkonus), welches die ohnehin durch die Spindelwelle auftretenden Massenkräfte nicht erhöht. Die Massenkräfte der rotierenden Spindel werden beispielsweise nur noch von einem Flansch der Spindelweile bestimmt, der dem Axiallager zugeordnet ist. Sonst müssen mit ihr keine Teile gedreht werden, die einen größeren Durchmesser als der Gewindeaußendurch-Choosing a cone coupling with a flat angle enables overall small diameters for internal and outer cone, at the same time the outer cone acts as a heat-controllable expansion body in such a way that when heat occurs, the diameter of the inner Increased friction surface and provided üie Reduce transmittable torques. This construction assigns a coupling part to the spindle (Inner cone), which does not increase the inertia forces that occur anyway through the spindle shaft. the For example, inertial forces of the rotating spindle are only applied by one flange of the spindle shaft determined, which is assigned to the axial bearing. Otherwise no parts have to be rotated with it larger diameter than the outer thread diameter

^M messer aufweisen. ^M knives have.

Nach einem weiteren Merkmal ist der das Primärteil der Rutschkupplung bildende Außenkonus kardange lenkig mit der Antriebswelle gekuppelt.According to another feature, it is the primary part the outer cone, which forms the slip clutch, is articulated with cardan joints and coupled to the drive shaft.

Der Antriebswellenzug wird somit von allen Biegebeanspruchungen entlastet. Das lastabhängige Drehmoment bildet jeweils die höchste mögliche Drehmomentbelastung, so daß insgesamt alle Teile entsprechend schwächer dimensioniert sein können, als dies bei herkömmlichen Geräten üblich ist.The drive shaft train is thus protected from all bending stresses relieved. The load-dependent torque forms the highest possible torque load, so that all parts can be dimensioned correspondingly weaker than in conventional devices is common.

F.s ist vorteilhaft, wenn im Antriebsweilenzug zusätzlich eine Turbokupplung vorgesehen ist, die im Zusammenwirken mit der Rutschkupplung so eingestellt ist, daß nach Überwinden des Losbrechmomentes bei der Rutschkupplung eine etwa gleiche VerteilungF.s is advantageous if in the drive shaft train In addition, a turbo coupling is provided which, in cooperation with the slip clutch, is set so that after the breakaway torque has been overcome roughly the same distribution for the slip clutch

⁶^ des Schlupfes auf beide Kupplungen erfolgt. Die Zeichnung zeigt mit ⁶ ^ of the slip occurs on both clutches. The drawing shows with

Fig. 1 den Antriebsleil des erfindungsgemäßen Stellgerätes,Fig. 1 shows the drive part of the invention Control device,

F i g. 2 den Arbeitsteil des JStellgerätes,F i g. 2 the working part of the actuator,

Fig. 3 die Konusrutschkupplung in vergößerter Darstellung.3 shows the conical slip clutch in an enlarged view.

Ein verhältnismäßig klein dimensionierter £-Motor 15 des Axialschubgerätes 1 wirkt über seine Abtriebswelle 16 auf eine elastische Topfscheibe 17, die eine elastische Kupplung 18 bildet und mit dem Primärteil 19 der Turbokupplung 14 vei bunden ist. Der Sekundärteil 8 treibt die Welle 20 an, die beispielsweise in einer Zahnkupplung 21 endet, nachdem ihr vorher eine von Hand lüftbare, elektromagnetische Bremse 22 zugeordnet wurde.A relatively small dimensioned £ engine 15 of the axial thrust device 1 acts via its output shaft 16 on an elastic cup disk 17, which is a Forms elastic coupling 18 and is connected to the primary part 19 of the turbo coupling 14. The secondary part 8 drives the shaft 20, which ends, for example, in a tooth coupling 21 after you previously had one of Hand-releasable, electromagnetic brake 22 was assigned.

Von der Zahnkupplung 21 führt der Antriebswellenzug 7 zu einer kardanischen Kupplung 13. An die kardanische Kupplung 13 schließt sich ein Wellenabschnitt an, der als Außenkcnus 11 der Rutschkupplung 9 wirkt und dessen spindelseitiger konischer Bohrungsteil 25 den Innenkonus 26 aufnimmt, der seinerseits auf der Spindelwellenstufe 27 drehsicher und axial unverschieblich befestigt ist.From the toothed coupling 21, the drive shaft train 7 leads to a cardanic coupling 13. To the Cardanic coupling 13 is followed by a shaft section, which acts as the outer cone 11 of the slip clutch 9 acts and the spindle-side conical bore part 25 receives the inner cone 26, which in turn on the Spindle shaft stage 27 is secured against rotation and axially immovable.

Von dieser Spindelwellenstufe 27 geht beispielsweise ein Zapfen 28 aus. der die Tellerfedern 29 und Kontermuttern 30 sowie ein Kugellager 31 durchdringt. Mit Hilfe der Kontermuttern 30 läßt sich das von der Rutschkupplung 9 übertragbare Drehmoment einstellen. Die Einstellung ist möglich, weil seitliche, laternenartige Fensteröffnungen 32 im rohrförmigen Teil des Außenkonus 11 einen Zugang zu dem Hohlraum 33 gestatten, in dem die vorerwähnten Tellerfedern 25 angeordnet sind.A journal 28, for example, extends from this spindle shaft stage 27. of the disc springs 29 and Lock nuts 30 and a ball bearing 31 penetrates. With the help of lock nuts 30 can be of the Set slip clutch 9 transmittable torque. The setting is possible because lateral, lantern-like Window openings 32 in the tubular part of the outer cone 11 provide access to the cavity 33 allow in which the aforementioned disc springs 25 are arranged.

Die laternenartigen Fensteröffnungen in dem rohrförmigen Außenkonus dienen einerseits dazu, mi' Werkzeugen an die einstellbaren Spannmittel der Rutschkupplung heranzukommen und andererseits als Belüftung des zwischen dem Innenkonus und dem Außenkonus verbliebenen Luftspaltes, um eine günstigere Kühlung zu erreichen.The lantern-like window openings in the tubular outer cone serve on the one hand to mi ' Tools to get to the adjustable clamping means of the slip clutch and on the other hand as Ventilation of the air gap remaining between the inner cone and the outer cone in order to achieve a more favorable one To achieve cooling.

Die zur Einstellung der Vorspannung zwischen Außen- und Innenkonus beispielsweise erforderlichen Kontermu'*ern würden auch bei sorgfältigster Konterung losgerissen oder verstellt, wenn die Tellerfedern bei Auftreten von Schlupf zwischen Außenkonus und Innenkonus ein Drehmoment übertragen wurden.For example, those required to adjust the preload between the outer and inner cone Counter-nuts would be torn loose or misaligned, even with the most careful counter-locking, if the disc springs a torque was transmitted when slippage occurred between the outer cone and the inner cone.

Der Außenkonus 11 der Flachkonuskupplung 10 ist so ausgebildet, daß er bei Erhitzung seinen Durchmesser vergröße-t und somit die axiale Spannung zwischen Innenkonus 26 und Außenkonus 11 verringert. Im übrigen ist der Außendurchmesser des den Außenkonus 11 bildender, Wellenteiles der Rutschkupplung 9 nicht größer bemessen als de größte Außendurchmesser des Stößels 4. Das Kugellager 31 oder eine entsprechende Lagerunf verhindern die Übertragung eines Drehmomentes über die Tellerfedern 29 und damit ein Lösen der Kontermutter 30.The outer cone 11 of the flat cone coupling 10 is designed so that it has its diameter when heated enlarged and thus the axial tension between inner cone 26 and outer cone 11 is reduced. in the Otherwise, the outer diameter of the shaft part of the slip clutch 9 that forms the outer cone 11 is not dimensioned larger than the largest outer diameter of the plunger 4. The ball bearing 31 or a corresponding one Lagerunf prevent the transmission of a torque via the plate springs 29 and thus a loosening of the Lock nut 30.

Naturgemäß kann der Innenkonus an seinem den Lagern zugewandten Endbereich gegebenenfalls einen über den Endspindeldurchmesser hinaus vergrößerten Bereich aufweisen, vorausgesetzt, daß damit die Massenkräfte nur unwesentlich vergrößert werden.Naturally, the inner cone can optionally have one at its end region facing the bearings have enlarged area beyond the end spindle diameter, provided that the Mass forces can only be increased insignificantly.

Auf der Kegelmantelfläche 35 des Innenkonus 26 sind Taschen 36 vorgesehen, in denen Reibbelagstücke 37 eingesetzt sind (Fig. 3). Die Metallflächen des Innen- und des Außenkonus berühren sich daher niemals, und es verbleibt stets ein Spalt 38, der von Kühlluft durchströmt wird, zumal die laternenartigen Fensteröffnungen 32 in dem Außenkonus 11 wie ein Ventilator wirken.On the conical surface 35 of the inner cone 26 pockets 36 are provided in which friction lining pieces 37 are used (Fig. 3). The metal surfaces of the interior and the outer cone therefore never touch, and there always remains a gap 38, that of cooling air is flowed through, especially since the lantern-like window openings 32 in the outer cone 11 like a fan works.

Auf dem Endabschnitt 39 der Spindel 6 ist wenigstens ein Axiallager 40 und ein Radiallager 41 vorgesehen.At least one axial bearing 40 and one radial bearing 41 are provided on the end section 39 of the spindle 6.

Günstiger wäre es noch, zu beiden Seiten des Axiallagers 40 je ein Radiallager 41 vorzusehen.It would be even more favorable to provide a radial bearing 41 on each side of the axial bearing 40.

Gegebenenfalls kommen auch Vierpunktlager, Schrägkugellager oder Axialpendelrollenlager zur Ver wendung in Frage.If necessary, four-point bearings, angular contact ball bearings or axial spherical roller bearings can also be used application in question.

Die Lagerung erfolgt innerhalb des -agerschildes 42, das praktisch das Verbindungsglied zwischen den Funktionsabschnitten des Stellgerätes bildet Dieses Lagerschild 42 enthält auch Lagerbohrungen 43 für die Aufhi.iigezapfen beispielsweise eines Lagerbockes, auf dem das ganze Stellgerät winkelbeweglich befestigt sein kann.The storage takes place within the bearing end shield 42, which practically forms the link between the functional sections of the actuator Bearing plate 42 also contains bearing bores 43 for the Aufhi.iigezapfen, for example a bearing block which the entire actuator can be attached angularly movable.

Werden nun dem Stößel axial wirkende Endanschlagsdämpfer zugeordnet, so ist das Ergebnis ein Stellgerät, das absolut narrensicher arbeitet und bei dem der empfindliche Spindeltrieb nur mit Normalbelastungen beaufschlagt wird und somit gegenüber herkömmlichen Kugelumlauf- oder Kugelmuttertrieben Schalthäufigkeiten übersteht, die bisher nicht denkbar waren. Gleichzeitig wird erreicht, daß die Geräte auch in der Lage sind, bei höchsten Bewegungsgeschwindigkeiten voll gegen irgendeinen Endanschlag zu fahren, ohne daß dadurch Beschädigungen an den Teilen auftreten. Ein Gerät dieser Art kann präziser und schneller arbeiten als herkömmliche Geräte, da sich die Beschleunigungen beim Anfahren und beim Anhalten leichter beherrschen lassen. Es sind kleiner dimensionierte Bremsen zur Beherrschung der Kräfte völlig ausreichend. Zum Beispiel könnte eine zweite Konusküpolung als Bremse dienen. Dabei wäre diese Konuskupplung natürlich anders konstruktiv ausgestaltet als die Rutschkupplung. Beispielsweise kann der gegen Drehung gesicherte axial verschiebbare Innenkonus zum feststehenden Außenkonus beim Bremsvorgang axial in diesen hineingeschoben werden. Oder aber der gegen Drehung gesicherte Außenkonus erfährt eine axiale Verschiebung.End stop dampers that act axially on the ram assigned, the result is an actuator that works absolutely foolproof and with which the sensitive spindle drive is only subjected to normal loads and thus compared to conventional ones Recirculating ball or ball nut drives withstand switching frequencies that were previously unthinkable. At the same time it is achieved that the devices are also able to move at the highest speeds to drive fully against any end stop without damaging the parts. A Device of this type can work more precisely and faster than conventional devices because of the accelerations easier to control when starting and stopping. There are smaller sized brakes for Mastery of the forces completely sufficient. For example, a second Konusküpolung could act as a brake to serve. This conical clutch would of course have a different design than the slip clutch. For example, the axially displaceable inner cone secured against rotation can be connected to the fixed outer cone be pushed axially into this during braking. Or the one secured against rotation The outer cone experiences an axial shift.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Axial thrust device with motor-driven spindle drive, preferably actuating device with recirculating ball nut, which surrounds the spindle mounted in the end shield as part of a rohiiormigen ram, whose free end protruding beyond the end shield on the drive side in the drive shaft train the secondary part of a Slipping clutch, characterized in that that the slip clutch (9) is formed by a flat cone clutch (10) and that the Outer cone (11) of the slip clutch with the at least one elastic clutch (12) containing it Drive shaft train (7) is connected via a cardanic coupling (13).

2. Axial thrust device according to claim 1, characterized in that in the drive shaft train (7), In addition, a turbo coupling (14) is provided which, in cooperation with the slip clutch (9) is settled in such a way that after overcoming the Losbrechrricmentes at the slip clutch approximately the same distribution of the slip on both clutches takes place.