DE29514871U1 - Low-noise linear drive, in particular for operating furniture parts or the like. - Google Patents
Low-noise linear drive, in particular for operating furniture parts or the like.Info
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearantrieb, insbesondere zur Betätigung von Möbelteilen oder dergleichen.The present invention relates to a linear drive, in particular for operating furniture parts or the like.
Auf dem Möbelsektor werden zum automatischen Verstellen von Möbelteilen, wie z.B. bei Betten, bei denen die Neigung der Liegefläche durch eine Anordnung aus miteinander gelenkig verbundenen und relativ zueinander beweglichen Elementen verändert werden kann, Linearantriebe verwendet, die im allgemeinen einen Elektromotor enthalten, der über ein Reduziergetriebe eine aus Schraube und Mutter bestehende Schraubverbindung betätigt, um so die gewünschte lineare Verstellung zu bewirken. Da für einen derartigen Anwendungszweck am Ausgang des Reduziergetriebes verringerte Geschwindigkeiten und hohe Drehmomente benötigt werden, und da das Reduziergetriebe geringe Abmessungen haben muß, werden im allgemeinen Planetenreduziergetriebe mit mehreren Reduzierstufen verwendet.In the furniture sector, linear drives are used for the automatic adjustment of furniture parts, such as beds, where the inclination of the bed surface can be changed by an arrangement of elements that are connected to one another in an articulated manner and can move relative to one another. These linear drives generally contain an electric motor that operates a screw connection consisting of a screw and nut via a reduction gear in order to achieve the desired linear adjustment. Since reduced speeds and high torques are required at the output of the reduction gear for such an application, and since the reduction gear must have small dimensions, planetary reduction gears with several reduction stages are generally used.
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Derartige Reduziergetriebe erfüllen zwar von ihren Eigenschaften her die gestellten Anforderungen in vollem Umfang, haben jedoch den Nachteil, beim Betrieb ein lautes Geräusch zu erzeugen, was bisher ihrer Verbreitung insbesondere auf dem Einrichtungssektor im Wege gestanden hat.Although such reduction gears fully meet the requirements in terms of their properties, they have the disadvantage of generating a loud noise during operation, which has so far prevented them from being widely used, particularly in the furniture sector.
Das von derartigen Reduziergetrieben erzeugte Geräusch rührt hauptsächlich daher, daß die Zahnräder im allgemeinen aus Bronze sind.The noise generated by such reduction gears is mainly due to the fact that the gears are generally made of bronze.
Mit dem Ziel, dieses Geräusch zu vermindern, hat die Anmelderin versucht, Planetenreduziergetriebe mit drei Reduzierstufen zu bauen, bei denen die Zahnräder der ersten beiden Stufen aus einem Kunststoffmaterial mit großer mechanischer Festigkeit vom Typ des unter dem Handelsnamen DELRIN erhältlichen Materials und die Zahnräder der letzten Stufe aus Bronze hergestellt sind.In order to reduce this noise, the applicant has attempted to construct planetary reduction gears with three reduction stages, in which the gears of the first two stages are made of a plastic material with high mechanical strength, such as that sold under the trade name DELRIN, and the gears of the last stage are made of bronze.
Dieser Versuch führte insofern nicht zu einem positiven Resultat, als man feststellen mußte, daß das Geräusch immer noch unannehmbar laut war und es darüber hinaus bei dem aus Bronze gefertigten Getriebe zu Abrieb kam, bei dem Bronzestaub entstand, der sich mit dem Schmieröl vermischte und die Funktionssicherheit des Reduziergetriebes wesentlich beeinträchtigte. This test did not lead to a positive result, as it was found that the noise was still unacceptably loud and, in addition, the gear made of bronze was subject to abrasion, producing bronze dust that mixed with the lubricating oil and significantly impaired the functional reliability of the reduction gear.
Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wurde mit dem Ziel der Minderung des Geräusches und der Erhöhung der Funktionssicherheit ein Planetenreduziergetriebe gebaut, bei dem alle Zahnräder aus DELRIN bestanden. Auch dieser zweite Versuch erbrachte, wenngleich eine leichte Geräuschminderung erreicht wurde, in bezug auf die Funktionssicherheit keine annehmbaren Ergebnisse, da die Zahnräder der letzten Stufe schon nach wenigen Arbeitszyklen brachen.Based on these results, a planetary reduction gear was built with the aim of reducing noise and increasing functional reliability, in which all gears were made of DELRIN. This second attempt also did not produce acceptable results in terms of functional reliability, although a slight reduction in noise was achieved, since the gears in the last stage broke after just a few working cycles.
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Um das Problem der Funktionssicherheit zu lösen, wurde das geometrische Profil der Getriebezähne der letzten Stufe verändert, mit dem Ergebnis, daß die gewünschte Funktionssicherheit erreicht wurde, jedoch das Geräusch immer noch zu laut war.To solve the problem of functional reliability, the geometric profile of the gear teeth of the last stage was changed, with the result that the desired functional reliability was achieved, but the noise was still too loud.
Angesichts dieser Ergebnisse wurde versucht, für die beiden ersten Reduzierstufen des Planetenreduziergetriebes ein geräuschdämpfendes Kunststoffmaterial zu verwenden, mit dem Ergebnis, daß sich zwar das Geräusch drastisch verminderte, gleichzeitig jedoch auch die Funktionssicherheit, da die Zahl der Arbeitszyklen, nach denen die Zahnräder der zweiten Stufe zerbrachen, immer noch unannehmbar niedrig war.In view of these results, an attempt was made to use a noise-damping plastic material for the first two reduction stages of the planetary reduction gear, with the result that, although the noise was drastically reduced, functional reliability was also reduced, since the number of working cycles after which the gears of the second stage broke was still unacceptably low.
Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Versuche ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung für das Problem anzugeben, aufgrunddessen die Versuche durchgeführt wurden, nämlich einen Linearantrieb anzugeben, insbesondere zur Betätigung von Möbelteilen, der geräuscharm arbeitet und eine angemessene Funktionssicherheit besitzt.In view of the experiments described above, the object of the present invention is to provide a solution to the problem on the basis of which the experiments were carried out, namely to provide a linear drive, in particular for operating furniture parts, which operates quietly and has an appropriate functional reliability.
Innerhalb dieser Aufgabenstellung ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Linearantrieb anzugeben, der in der Lage ist, die erforderlichen Kräfte für die Betätigung von Möbelteilen zu liefern und gleichzeitig einen extrem geringen Raumbedarf hat.Within this task, it is an aim of the present invention to provide a linear drive that is able to deliver the necessary forces for the actuation of furniture parts and at the same time has an extremely small space requirement.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Linearantrieb anzugeben, der bei geringer Geräuschentwicklung und großer Funktionssicherheit im Vergleich zu den gegenwärtig im Handel erhältlichen Antrieben zu einem wettbewerbsfähigen Preis hergestellt werden kann.A further aim of the invention is to provide a linear drive that can be manufactured at a competitive price with low noise and high functional reliability compared to the drives currently available on the market.
Diese und weitere Aufgaben, die sich aus der folgenden Beschreibung ergeben, werden durch einen Linearantrieb, insbesondere zur Betätigung von Möbelteilen oder dergleichen, gelöst, mit einem Gehäuse, das aus mindestens zwei teleskopar-These and other tasks that result from the following description are solved by a linear drive, in particular for operating furniture parts or the like, with a housing that consists of at least two telescopic
tig miteinander verbundenen Teilen besteht, wobei in einem ersten Teil der beiden Teile ein Antriebsmotor aufgenommen ist, dessen Abtriebswelle mit einem Planetenreduziergetriebe verbunden ist, das im ersten Teil des Gehäuses aufgenommen ist und dessen Abtriebswelle mit einer Schraube verbunden ist, die sich im Gehäuse erstreckt und mit einer Schraubenmutter in Eingriff steht, die in einem Block ausgebildet ist, der im zweiten Teil des Gehäuses aufgenommen und starr mit diesem verbunden ist, so daß der zweite Teil durch die Antriebswirkung des Motors relativ zum ersten Teil bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenreduziergetriebe mindestens zwei nacheinander angeordnete Reduzierstufen hat und daß die Planetenräder der ersten Stufe, die mit der Abtriebswelle des Motors verbunden ist, aus einem geräuschdämpfenden Kunststoffmaterial hergestellt sind.tically interconnected parts, a first part of the two parts housing a drive motor, the output shaft of which is connected to a planetary reduction gear housed in the first part of the housing and the output shaft of which is connected to a screw extending in the housing and engaging with a screw nut formed in a block housed in the second part of the housing and rigidly connected thereto, so that the second part is movable relative to the first part by the drive action of the motor, characterized in that the planetary reduction gear has at least two successively arranged reduction stages and that the planet gears of the first stage, which is connected to the output shaft of the motor, are made of a noise-damping plastic material.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Linearantriebs. Es zeigen:Further features and advantages emerge from the following detailed description of an embodiment of a linear drive according to the invention shown in the accompanying drawings. They show:
Figur 1 eine axiale Schnittansicht des LineFigure 1 is an axial sectional view of the Line
arantriebs nach der Erfindung im zusammengeschobenen Zustand,ar drive according to the invention in the collapsed state,
Figur 2 eine axiale Schnittansicht des LineFigure 2 is an axial sectional view of the Line
arantriebs im ausgefahrenen Zustand,ar drive in extended state,
Figur 3 einen Planetenträger des PlanetenreduFigure 3 a planet carrier of the planetary reducer
ziergetriebes in einer in Einzelteile aufgelösten Perspektivansicht mit einem Planetenrad sowie in der Draufsicht;decorative gear in a perspective view with individual parts and a planetary gear as well as in the top view;
Figur 4 einen weiteren Planetenträger des PlaFigure 4 another planet carrier of the Pla
netenreduziergetriebes in einer Seitenansicht und in der Draufsicht;neten reduction gear in a side view and in a top view;
Figur 5 einen weiteren Planetenträger des PlaFigure 5 another planet carrier of the Pla
netenreduziergetriebes in einer Seitenansicht mit einem in einer Perspektivansicht dargestellten Planetenrad,net reduction gear in a side view with a planetary gear shown in a perspective view,
Figur 6 eine vergrößerte axiale SchnittansichtFigure 6 is an enlarged axial sectional view
eines Teils des erfindungsgemäßen Antriebs, der das Planetenreduziergetriebe enthält,a part of the drive according to the invention, which contains the planetary reduction gear,
Figur 7 eine Schnittansicht entlang der in FiFigure 7 is a sectional view along the line shown in Fig.
gur 6 mit VII-VII bezeichneten Linie,gur 6 line marked VII-VII,
Figur 8 eine Schnittansicht entlang der in FiFigure 8 is a sectional view along the line shown in Fig.
gur 6 mit VIII-VIII bezeichneten Linie,gur 6 with line marked VIII-VIII,
Figur 9 eine Schnittansicht entlang der in FiFigure 9 is a sectional view along the line shown in Fig.
gur 6 mit IX-IX bezeichneten Linie,gur 6 with line marked IX-IX,
Figur 10 ein Detail des PlanetenreduziergetrieFigure 10 a detail of the planetary reduction gear
bes in einer axialen Schnittansicht und in der Draufsicht, undbes in an axial sectional view and in plan view, and
Figur 11 eine axiale Schnittansicht und eineFigure 11 is an axial sectional view and a
Draufsicht des Hohlradkranzes des PIanetenreduz iergetriebes.Top view of the ring gear of the planetary reduction gear.
Unter Bezugnahme auf die genannten Figuren umfaßt der erfindungsgemäße Linearantrieb, der allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, ein Gehäuse 2, das im wesentlichen aus zwei Teilen 3a und 3b besteht, die teleskopartig miteinander verbunden sind, wobei in dem ersten Teil der beiden Teile ein Antriebsmotor 4 aufgenommen ist, bei dem es sich vorzugsweise um einen Gleichstrom-Elektromotor handelt. Die Abtriebswelle 4a des Elektromotors ist mit dem Eingang eines Planetenreduziergetriebes verbunden, das insgesamt mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet ist. Die Abtriebswelle des Planetenreduzierge-With reference to the figures mentioned, the linear drive according to the invention, which is generally designated by the reference numeral 1, comprises a housing 2 which essentially consists of two parts 3a and 3b which are telescopically connected to one another, the first part of the two parts accommodating a drive motor 4, which is preferably a direct current electric motor. The output shaft 4a of the electric motor is connected to the input of a planetary reduction gear, which is designated overall by the reference numeral 5. The output shaft of the planetary reduction gear
triebes 5 ist mit einer Schraube 6 verbunden, die sich im Inneren des von den Teilen 3a und 3b gebildeten Gehäuses erstreckt und die mit einer Schraubenmutter 7 in Eingriff steht, die in einem Block 8 ausgebildet ist, der im Inneren des zweiten Teils 3b des Gehäuses 2 befestigt ist.drive 5 is connected to a screw 6 which extends inside the housing formed by the parts 3a and 3b and which engages with a screw nut 7 formed in a block 8 which is fixed inside the second part 3b of the housing 2.
Insbesondere ist der erste Teil 3a des Gehäuses 2 im wesentlichen zylinderförmig, ebenso wie der zweite Teil 3b, der mit einem seiner Längsenden koaxial in den ersten Teil eingeführt ist. An den Längsenden, die den ineinandergesteckten Enden gegenüberliegen, haben die Teile 3a und 3b des Gehäuses Verbindungszonen 9 bzw. 10, über die der Linearantrieb 1 mit dem jeweiligen Möbelteil verbunden werden kann.In particular, the first part 3a of the housing 2 is essentially cylindrical, as is the second part 3b, which is coaxially inserted into the first part with one of its longitudinal ends. At the longitudinal ends, which are opposite the ends that are inserted into one another, the parts 3a and 3b of the housing have connection zones 9 and 10, respectively, via which the linear drive 1 can be connected to the respective furniture part.
Vorzugsweise hat das Planetenreduziergetriebe 5 drei jeweils nacheinander angeordnete Reduzierstufen, wobei die erste Stufe mit dem Motor 4 und die letzte Stufe mit der Schraube 6 verbunden ist.Preferably, the planetary reduction gear 5 has three successively arranged reduction stages, the first stage being connected to the motor 4 and the last stage being connected to the screw 6.
Gemäß der Erfindung sind die Planetenräder der ersten Stufe des Planetenreduziergetriebes, d.h. die Planetenräder der Stufe, die mit der Abtriebswelle 4a des Motors 4 verbunden ist, aus einem geräuschdämpfenden Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus einem geräuschdämpfenden Kunststoffmaterial, das im Handel unter der Bezeichnung HYTREL erhältlich ist.According to the invention, the planetary gears of the first stage of the planetary reduction gear, i.e. the planetary gears of the stage connected to the output shaft 4a of the motor 4, are made of a noise-damping plastic material, preferably a noise-damping plastic material commercially available under the name HYTREL.
Insbesondere hat die erste Stufe des Planetenreduziergetriebes ein Sonnenrad 11, das mit der Abtriebswelle 4a des Elektromotors starr verbunden ist und das mit Planetenrädern 12 aus einem geräuschdämpfenden Kunststoffmaterial in Eingriff steht, die ihrerseits mit einem Hohlradkranz 13 in Eingriff stehen. Die Planetenräder 12 der ersten Stufe sind auf einem Planetenträger 14 angeordnet, der starr mit dem Sonnenrad 15 der zweiten Stufe verbunden ist, das mit Planetenrädern 16 in Eingriff steht, die ihrerseits mit einem Hohlradkranz 17 in Eingriff stehen. Die Planetenräder 16 der zweiten Stufe sind auf einem Planetenträger 18 angeordnet, der starr mit demIn particular, the first stage of the planetary reduction gear has a sun gear 11 which is rigidly connected to the output shaft 4a of the electric motor and which is in mesh with planetary gears 12 made of a noise-damping plastic material, which in turn are in mesh with a ring gear 13. The planetary gears 12 of the first stage are arranged on a planetary carrier 14 which is rigidly connected to the sun gear 15 of the second stage, which is in mesh with planetary gears 16, which in turn are in mesh with a ring gear 17. The planetary gears 16 of the second stage are arranged on a planetary carrier 18 which is rigidly connected to the
Sonnenrad 19 der dritten Stufe verbunden ist. Die dritte Stufe hat Planetenräder 20, die mit dem Sonnenrad 19 und mit einem Hohlradkranz 21 in Eingriff stehen und die auf einem Planetenträger 22 angeordnet sind, der starr mit der Schraube 6 verbunden ist.Sun gear 19 of the third stage. The third stage has planet gears 20 which mesh with the sun gear 19 and with a ring gear 21 and which are arranged on a planet carrier 22 which is rigidly connected to the screw 6.
Vorteilhafterweise sind die Hohlradkränze 13, 17 und 21 als einstückiges Element ausgebildet, das in einer Trägerhülse 30 aufgenommen und drehfest mit dieser verbunden ist. Die Hülse 30 ist starr mit dem ersten Teil 3a des Gehäuses verbunden.Advantageously, the ring gear rims 13, 17 and 21 are designed as a one-piece element which is accommodated in a carrier sleeve 30 and connected thereto in a rotationally fixed manner. The sleeve 30 is rigidly connected to the first part 3a of the housing.
Vorteilhafterweise sind die Räder der zweiten und der dritten Reduzierstufe des Planetenreduziergetriebes aus Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, das im Handel unter der Bezeichnung DELRIN erhältlich ist.Advantageously, the gears of the second and third reduction stages of the planetary reduction gear are made of plastic material, preferably of a plastic material commercially available under the name DELRIN.
Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb stellte man überraschenderweise fest, daß das vom Planetenreduziergetriebe hervorgerufene Geräusch dem vergleichbar ist, das von dem im Versuch erprobten Planetenreduziergetriebe erzeugt wurde, bei dem die Zahnräder der ersten beiden Stufen aus geräuschdämpfendem Kunststoffmaterial bestanden, obwohl die Zahnräder der zweiten Stufe des Reduziergetriebes aus einem Kunststoffmaterial hoher mechanischer Festigkeit bestehen, wie z.B. Kunststoffmaterial, welches unter der Bezeichnung DELRIN im Handel erhältlich ist und eine angemessene Funktionssicherheit gewährleistet. In the drive according to the invention, it was surprisingly found that the noise generated by the planetary reduction gear is comparable to that generated by the planetary reduction gear tested in the test, in which the gears of the first two stages consisted of noise-damping plastic material, although the gears of the second stage of the reduction gear consisted of a plastic material with high mechanical strength, such as plastic material which is commercially available under the name DELRIN and ensures adequate functional reliability.
In der Praxis hat sich herausgestellt, daß man durch Minderung des Geräusches der, ersten Stufe des Planetengetriebes, d.h. der Stufe, in der die Zahnräder die höchste Drehgeschwindigkeit haben, eine Geräuschminderung erreicht, die das Betriebsgeräusch des Antriebes insgesamt auf ein durchaus akzeptables Niveau senkt.In practice, it has been shown that by reducing the noise of the first stage of the planetary gear, i.e. the stage in which the gears have the highest rotation speed, a noise reduction can be achieved that lowers the overall operating noise of the drive to a completely acceptable level.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß der Linearantrieb gemäß der Erfindung die oben genannten Anforderungen vollstän-It has been shown in practice that the linear drive according to the invention fully meets the above requirements.
dig erfüllt, da er eine hohe Funktionssicherheit und einen sehr geringen Geräuschpegel besitzt, was ihn für die Verwendung bei der Betätigung von Möbelteilen geeignet macht.digly fulfilled because it has a high level of functional reliability and a very low noise level, which makes it suitable for use in operating furniture parts.
Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Verwendung von geräuschdämpfendem Kunststoffmaterial, das weicher als das für die Zahnräder der anderen Stufen verwendete Kunststoffmaterial ist, für die Zahnräder der ersten Stufe ergibt, liegt darin, daß eine Dämpfung des Endanschlages erreicht wird, wodurch die plötzliche Belastung der Getriebezähne der -zweiten und der dritten Stufe vermindert und die Lebensdauer des Antriebs beträchtlich verlängert wird.A further advantage of using noise-damping plastic material, which is softer than the plastic material used for the gears of the other stages, for the gears of the first stage is that it provides damping of the end stop, thereby reducing the sudden loading of the gear teeth of the second and third stages and considerably extending the life of the drive.
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Cited By (2)
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WO2019137588A1 (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-18 | Linak A/S | Linear actuator |
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1995
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Legal Events
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