SE510459C2

SE510459C2 - Geared power unit for linear movement

Info

Publication number: SE510459C2
Application number: SE9601153A
Authority: SE
Inventors: Lennart Lindblad
Original assignee: Linvent Ab
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1999-05-25
Also published as: SE9601153L; SE9601153D0

Abstract

The drive nut (6) is in threaded engagement with the spindle, moving the runner (9) along the spindle (2) with reciprocal rotation of the nut and the screw-threaded spindle. The drive nut is in geared drive connection with a rotatable drive component (7) by means of the screw-threaded spindle dependent upon its rotation movement.

Description

(510 459 l 2 10 15 20 25 30 35 fordrar ofta att en förhållandevis stor vridkraft över- föres till skruvspindeln när löparen och därmed driv- muttern skall upptaga stora krafter. Detta innebär att . drivmotorn behöver vara förhållandevis kraftigt dimen- sionerad och därmed tar stort utrymme i anspråk, vilket gör anordningen dyrbar och platskrävande, vilket också gör densamma omöjlig i trånga utrymmen. Naturligtvis kan i motorhuset vara anordnad en utväxlingsanordning, van- ligen en planetväxel för ökande av kringvridningskraften på den gängade skruvspindeln. Detta arrangemang är också platskrävande och dyrbart, då växeln ofta innefattar ett mycket stort antal, ofta små delar. Dessa små delar är dessutom ofta känsliga för stora krafter, vilka kan för- orsaka skador däri. (510 459 l 2 10 15 20 25 30 35 often requires a relatively large torque to be transmitted is fed to the screw spindle when the runner and thus the nut must absorb large forces. This means that . the drive motor needs to be relatively strong zionized and thus takes up a lot of space, which makes the device expensive and space consuming, which also makes it impossible in cramped spaces. Of course can in the motor housing be arranged a gear device, a planetary gear to increase the torque on the threaded screw spindle. This event is also space consuming and expensive, as the gear often includes one very large number, often small parts. These small parts are in addition, often sensitive to large forces, which can cause damage therein.

En anordning för linjär motordriven rörelse användes ofta för längdjustering av fordonssäten. Därvid erhålles ofta den linjära rörelsen genom att ett kugghjul sam- verkar med en kuggstång och kugghjulet vid rotation alltså får en linjär rörelse utmed kuggstången antingen kuggstången står stilla och kugghjulets axel rör sig linjärt i förhållande till denna eller kugghjulets axel står stilla och kuggstången får en förskjutningsrörelse i dess längdriktning. En sådan anordning kan användas för överföring av små krafter, men är som regel ej acceptabel i det fall säkerhetsbältet är monterat i fordonssätet, vilket blir alltmer vanligt i dagens fordon. Denna kugg- stångsanordning kan svårligen dimensioneras så kraftigt att den förmår upptaga de belastningar som exempelvis uppstår vid en kollision. En annan nackdel med denna kon- att kraftöverföringen från motorn ej blir vilket innebär att även vid en kraftig struktion är, självhämmande, dimensionering elmotorn kommer att medvridas vid stor be- lastning och således fordonssätet förflyttas på ett ej acceptabelt sätt. Ofta är utrymmet mycket begränsat i fordon och det är önskvärt att nedbringa fordonets vikt så långt som möjligt. Det är dessutom önskvärt att erhålla en motordriven manöveranordning som kräver ett 10 l5 20 25 30 35 3 510 459 minimum av utrymme, samtidigt som den kan upptaga för- hållandevis stor belastning. Företrädesvis önskar man också erhålla ett dylikt kraftdon som är enkelt till sin konstruktion, består av så få delar som möjligt, var- igenom det blir mindre känsligt för driftstörningar och med ett fåtal delar som kan dimensioneras kraftigt ger möjlighet till hög utväxling med självhämning och därmed möjliggör användande av en snabbgående elmotor med små dimensioner.A device for linear motor-driven movement was used often for length adjustment of vehicle seats. Thereby is obtained often the linear movement by a gear acts with a rack and pinion when rotating thus getting a linear motion along the rack either the rack stands still and the shaft of the gear moves linearly relative to this or the axis of the gear stands still and the rack gets a displacement movement in its longitudinal direction. Such a device can be used for transmission of small forces, but is generally not acceptable in case the seat belt is fitted in the vehicle seat, which is becoming increasingly common in today's vehicles. This gear bar device can hardly be dimensioned so heavily that it is able to absorb the loads such as occurs in a collision. Another disadvantage of this con- that the power transmission from the engine does not occur which means that even in a strong instruction is, self-inhibiting, dimensioning the electric motor will be twisted at large loading and thus the vehicle seat is moved on a no acceptable way. Often the space is very limited in vehicles and it is desirable to reduce the weight of the vehicle as far as possible. It is also desirable that obtain a motor-driven actuator requiring a 10 l5 20 25 30 35 3 510 459 minimum of space, at the same time as it can accommodate relatively large load. Preferably one wishes also obtain such a power tool which is simple in its own right construction, consists of as few parts as possible, each through it becomes less susceptible to malfunctions and with a few parts that can be dimensioned heavily gives opportunity for high gear with self-inhibition and thus enables the use of a high-speed electric motor with small dimensions.

Syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett kraft- don som eliminerar nackdelarna hos nämnda tidigare kända kraftdon och uppfyller åtminstone flertalet, företrädes- vis samtliga nämnda önskemål.The object of the invention is to provide a power means which eliminates the disadvantages of said prior art power supply and meets at least the majority, preferably show all the mentioned wishes.

Detta ändamål uppnås med ett kraftdon av inlednings- vis nämnt slag som i huvudsak kännetecknas av att det uppvisar anordningar för frigörbar låsning av mellan- satsen, och skruvspindeldrevet består av dels en första del som är ovridbar relativt den skruvgängade spindeln och axialförskjutbart lagrad på den senare och dels en andra del som via mellansatsen står i drivförbindelse med drivmuttern och är roterbart och axialförskjutbart lagrad på den skruvgängade spindeln, varvid de båda delarna av skruvspindeldrevet är frigörbart sammankopplingsbara inbördes. Genom lämpligt val av utväxling mellan driv- muttern och skruvspindeldrevet kan löparens matnings- hastighet utmed skruvspindeln varieras i det närmaste obegränsat. Det är tänkbart att anordna en utväxling mellan den skruvgängade spindeln och skruvspindeldrevet och kraftöverföringen mellan skruvspindeldrevet och drivmuttern kan såväl uppväxlas som nedväxlas beroende på om man önskar att löparen skall röra sig snabbt eller långsamt i förhållande till skruvspindelns rotations- rörelse.This object is achieved with a power tool of initial wise mentioned kind which is mainly characterized by that exhibit devices for releasable locking of intermediate the kit, and the screw spindle gear consists of a first part that is non-rotatable relative to the screw-threaded spindle and axially displaceably mounted on the latter and partly one other part which is connected to the drive via the intermediate kit the drive nut and is rotatably and axially displaceably mounted on the screw-threaded spindle, the two parts of the screw spindle gears are releasably interconnectable mutual. By appropriate choice of gear ratio between the nut and the screw spindle gear can feed the runner speed along the screw spindle varies approximately unlimited. It is conceivable to arrange an exchange between the screw-threaded spindle and the screw-spindle gear and the power transmission between the screw spindle gear and the drive nut can be both upshifted and downshifted depending on if you want the runner to move fast or slowly in relation to the rotation of the screw spindle movement.

Företrädesvis förefinnes anordningar för frigivande av mellansatsen och inbördes sammankoppling av skruv- spindeldrevets båda delar vid belastning av löparen och omvänt. 510 10 15 20 25 30 35 459 l 4 Vidare är mellansatsen företrädesvis under fjäder- belastning axelförskjutbar relativt löparen medelst ett anslag på drivmuttern som samverkar med ett anslag på mellansatsen, varvid även drivmuttern är fjäderbelastad, varvid fjäderbelastningen är riktad mot låsläget för mellansatsen.Preferably, release devices are provided of the intermediate set and interconnection of the screw both parts of the spindle gear when loading the runner and conversely. 510 10 15 20 25 30 35 459 l 4 Furthermore, the intermediate set is preferably below the spring load axially displaceable relative to the runner by means of a stop on the drive nut that cooperates with a stop on the intermediate set, wherein the drive nut is also spring-loaded, wherein the spring load is directed towards the locking position for the intermediate rate.

Enligt en aspekt av uppfinningen är skruvspindel- drevet ovridbart förbundet med skruvspindeln. Därmed med- bringas skruvspindeldrevet i skruvspindelns rotations- rörelse med samma hastighet som denna. Detta utförande ger en enkel kraftöverföring från den skruvgängade spin- deln till skruvspindeldrevet.According to one aspect of the invention, the screw spindle the sprocket inextricably linked to the screw spindle. Thus, the screw spindle gear is brought into the rotating spindle of the screw spindle movement at the same speed as this. This design provides a simple power transmission from the screw-threaded spinneret the part for the screw spindle gear.

Företrädesvis har vidare skruvspindelns omkrets åt- minstone en orundhet till vilken skruvspindeldrevet är avpassat för dess medbringning vid skruvspindelns rota- tion.Preferably, further, the circumference of the screw spindle has at least one roundness to which the screw spindle gear is adapted for its entrainment at the rotation of the screw spindle tion.

Vidare är företrädevis skruvspindeldrevet axialför- skjutbart lagrat på den skruvgängade spindeln.Furthermore, preferably the screw spindle drive is axially slidably mounted on the screw-threaded spindle.

Genom de senare särdragen erhålles en mycket enkel anordning där drivmuttern står i gängingrepp med den skruvgängade spindeln, medan skruvspindeldrevet med- bringas av skruvspindeln i dess rotationsrörelse, men är förskjutbart i skruvspindelns längdriktning och således kan medfölja drivmuttern och löparen axiellt utmed skruv- spindeln.Due to the latter features a very simple one is obtained device where the drive nut is in threaded engagement with it screw-threaded spindle, while the screw-spindle gear brought by the screw spindle in its rotational motion, but is displaceable in the longitudinal direction of the screw spindle and thus may accompany the drive nut and runner axially along the screw the spindle.

Ytterligare särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av efterföljande patentkrav.Additional features and advantages of the invention appears from the following claims.

I det följande beskrives uppfinningen närmare med hänvisning till ett på bifogade ritning visat utförings- exempel, varpå: Fig 1 är en delvis skuren sidovy av ett kraftdon enligt uppfinningen i form av en manuell domkraft eller liknande, Fig 2 är ett tvärsnitt utmed linjen II-II i fig 1, Fig 3 är ett tvärsnitt utmed linjen III-III i fig l, och l0 15 20 25 30 35 5 510 4597 Fig 4, slutligen, är ett tvärsnitt utmed linjen IV- IV i fig 1 av samma kraftdon.In the following, the invention is described in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawing example, whereupon: Fig. 1 is a partially cut-away side view of a power tool according to the invention in the form of a manual jack or similar, Fig. 2 is a cross-section along the line II-II in Fig. 1, Fig. 3 is a cross-section along the line III-III in Fig. 1, and l0 15 20 25 30 35 5 510 4597 Fig. 4, finally, is a cross-section along the line IV- IV in Fig. 1 of the same power tool.

Samtliga figurer är endast schematiska och visar för tydlighetens skull endast de detaljer som är betydelse- fulla för uppfinningens åskådliggörande. Ytterligare kon- struktionsdetaljer förutsättes ligga så nära till hands för fackmannen att det är överflödigt att gå in därpå.All figures are only schematic and show for for the sake of clarity, only the details that are full for the purpose of illustrating the invention. Additional con- structural details are assumed to be so close at hand to the person skilled in the art that it is superfluous to go into it.

I fig 1 - 4 visas en variant av kraftdonet enligt uppfinningen tillämpat för användning exempelvis som fordonsdomkraft. En skruvgängad spindel 2 är vid sin ena ände roterbart lagrad i en fotdel 17 avsedd att ställas mot marken eller annat underlag 18. Vid sin andra ände är skruvspindeln försedd med en vev 19 med ett handgrepp 20.Figures 1 - 4 show a variant of the power device according to the invention applied for use as, for example, as vehicle jack. A screw-threaded spindle 2 is at one end rotatably mounted in a foot part 17 intended to be set against the ground or other surface 18. At its other end is the screw spindle provided with a crank 19 with a handle 20.

Kraftdonet är försett med en drivmutter 6 som invändigt står i gängingrepp med den skruvgängade spindeln och som utvändigt är försedd med en kuggkrans 6', som griper in i en utvändig skruvgänga 2' på spindeln 2. Med 7 betecknas ett skruvspindeldrev som är uppdelat i två delar, av vilka den ena, 7a såsom tydligast framgår av fig 4, uppvisar ett orunt centralt hål 7" som följer konturen av skruvspindeln 2 , vilken är försedd med motsvarande plana sidopartier 2" med något spel, så att skruv- spindeldrevet är lätt förskjutbart utmed skruvspindeln men ovridbart i förhållande till denna. Skruvspindeldrev- delen 7a uppvisar dessutom en flänsdel 7a' och ett stöd- lager 21 verkar mellan flänsdelen 7a' och insidan av en löpares 9 hus. Den andra delen 7b av skruvspindeldrevet uppvisar, såsom tydligast framgår av fig 3, ett cirkulärt centrumhål som följer skruvgängans 2' ytterdiameter.The power unit is equipped with a drive nut 6 as inside is in threaded engagement with the screw-threaded spider and as externally is provided with a ring gear 6 ', which engages in an external screw thread 2 'on the spindle 2. Denoted by 7 a screw spindle drive divided into two parts, by which one, 7a as most clearly shown in Fig. 4, has an orange central hole 7 "which follows the contour of the screw spindle 2, which is provided with the corresponding level side sections 2 "with some play, so that the screw the spindle gear is easily displaceable along the screw spindle but irrevocable in relation to this. Screw spindle drive the part 7a also has a flange part 7a 'and a support bearing 21 acts between the flange part 7a 'and the inside of one runner's 9 houses. The second part 7b of the screw spindle gear shows, as most clearly shown in Fig. 3, a circular center hole following the outer diameter of the screw thread 2 '.

Denna del 7b är dock utvändigt försedd med en kuggkrans 7'. Med 8 betecknas en mellansats som uppvisar en första kuggkrans 8b som griper in i drivmutterns kuggkrans 6' och en andra kuggkrans 8a som griper in i skruvspindel- drevdelens 7b kuggkrans 7'. Denna del av skruvspindel- drevet har i likhet med den andra delen ett flänsformat ändparti 7b'. Mellansatsen är axialförskjutbar i för- hållande till löparens hus 9 och pressas av en mellan en 2 510 459.* 6 10 l5 20 25 30 35 avsats på mellanstycket och huset 9 inspänd tryckfjäder 19 mot ett läge, 8b griper samman med en spärrtand eller liknande vid 20 i i vilket en del av dess yttre kuggkrans huset 9. När mellansatsen 8 föres i fjädern 19 komprime- rande riktning frigöres densamma från spärringreppet vid 20. Lämpligen är mot varandra vända ytor av flänsarna 7a' och 7b' försedda med något slag av friktionsbeläggning.However, this part 7b is externally provided with a ring gear 7 '. 8 denotes an intermediate set that has a first gear ring 8b engaging the drive nut gear ring 6 ' and a second gear 8a engaging the screw spindle gear part 7b gear ring 7 '. This part of the screw spindle the gear, like the other part, has a flange shape end portion 7b '. The intermediate set is axially displaceable in holding to the runner's housing 9 and is pressed by one between one 2 510 459. * 6 10 l5 20 25 30 35 ledge on the intermediate piece and the housing 9 clamped compression spring 19 against a position, 8b engages with a ratchet tooth or the like at 20 i in which part of its outer ring gear housing 9. When the intermediate set 8 is moved in the spring 19, the in the same direction, it is released from the locking engagement at 20. Suitably facing surfaces of the flanges 7a 'are and 7b 'provided with some kind of friction coating.

Utformningen av de båda delarnas 7a och 7b centrumhål, såsom beskrivits, innebär att delen 7a är axialför- skjutbar men vridbar i förhållande till skruvspindeln, medan delen 7b är såväl vridbar som axialförskjutbar i förhållande till skruvspindeln, men dess kuggkrans 7' befinner sig ständigt i ingrepp med mellansatsens kugg- krans 8a. Mellan husets 9 utsida och en mothållsring 21 är inspänd en tryckfjäder 22 som strävar att föra driv- muttern till det i fig 1 visade läget. Då de ingående delarna kan vara utförda i förhållandevis kraftiga dimensioner utan att yttermåtten blir särskilt stora kan en dylik anordning med fördel placeras exempelvis i anslutning till styrskenorna i ett fordonssäte utan att ta stort utrymme i anspråk. På grund av den effektiva nedväxling som kan erhållas är det möjligt att förse den skruvgängade spindeln med en högvarvig elmotor med förhållandevis små dimensioner, vilket också medverkar till det ringa utrymmesbehovet.The design of the center holes of the two parts 7a and 7b, as described, means that the part 7a is axially displaced slidable but rotatable relative to the screw spindle, while the part 7b is both rotatable and axially displaceable in relation to the screw spindle, but its ring gear 7 ' is constantly engaged with the gear of the intermediate set wreath 8a. Between the outside of the housing 9 and an abutment ring 21 is clamped a compression spring 22 which seeks to drive the nut to the position shown in Fig. 1. Then the in-depth the parts can be made in relatively strong dimensions without the outer dimensions becoming particularly large can such a device is advantageously placed, for example, in connection to the guide rails in a vehicle seat without take up a lot of space. Due to the effective downshift that can be obtained, it is possible to provide it screw-threaded spindle with a high-speed electric motor with relatively small dimensions, which also contributes to the small need for space.

När löparen 9 fasthàlles och skruvspindeln 2 roteras medelst veven 19, 20 är drivmuttern 6 låst på grund av att mellansatsen 8 genom spärringreppet vid 20 förhindras att rotera. Därmed erhålles en rörelse hos löparen 9 som enbart är beroende av skruvgängans 2' stigning och skruv- spindelns rotationshastighet, dvs som en helt vanlig därpå skruvad mutter. När löparen 9 möter en yta 23 som exempelvis kan vara underredet på ett fordon kommer driv- muttern 6 att fortsätta sin rörelse i riktningen av pilen 24 och i samma riktning medföra skruvspindeldrevet 7b exempelvis genom att drivmuttern slår an mot en avsats 25 på mellansatsen eller genom annan typ av medbringning. 10 15 20 25 30 7 510 459 Vid fortsatt rörelse av drivmuttern kommer denna också att medföra mellansatsen i riktningen av pilen 24 under komprimering av tryckfjädern 19, varigenom läsningen vid 20 frigöres så, att mellansatsen kan rotera. Samtidigt pressas skruvspindeldrevets del 7' med sin fläns 7b' i anliggning mot flänsen 7a' på delen 7a. I detta läge medföres de båda skruvspindeldrevdelarna som en enhet i skruvspindelns rotationsrörelse. Vid tryck mot mothållet 23 erhålles således en utväxling. Denna anordning är speciellt användbar när en viss frammatning skall ske utan motstånd, varvid förhållandevis snabb matning möj- liggöres. När motstånd uppstår sker automatiskt en över- gång till det utväxlade tillståndet, varvid mycket stor kraft kan erhållas för övervinnande av detta motstånd.When the runner 9 is held and the screw spindle 2 is rotated by means of the crank 19, 20 the drive nut 6 is locked due to that the intermediate insert 8 is prevented by the locking engagement at 20 to rotate. Thereby a movement of the runner 9 is obtained which only depends on the pitch of the screw thread 2 'and the screw the rotational speed of the spindle, ie as a normal one then screwed nut. When the runner 9 meets an area 23 as for example, may be the chassis of a vehicle will drive nut 6 to continue its movement in the direction of the arrow 24 and in the same direction carry the screw spindle gear 7b for example by the drive nut striking against a ledge 25 on the intermediate set or by other type of carry-on. 10 15 20 25 30 7 510 459 With continued movement of the drive nut, this will also occur to carry the spacer in the direction of the arrow 24 below compression of the compression spring 19, whereby the reading at Is released so that the spacer can rotate. At the same time the part 7 'of the screw spindle gear is pressed with its flange 7b' i abutment against the flange 7a 'on the part 7a. In this mode the two screw spindle drive parts are carried as a unit in rotational movement of the screw spindle. When pressed against the abutment 23, a gear ratio is thus obtained. This device is especially useful when a certain feed is to take place without resistance, whereby relatively fast feeding is possible is made. When resistance occurs, a transfer occurs automatically. time to the geared state, whereby very large force can be obtained to overcome this resistance.

Detta innebär en mycket stor fördel exempelvis vid fordonsdomkrafter där markojämnheter och liknande snabbt kan övervinnas genom snabbmatning, medan även förhål- landevis tunga fordon lätt kan upplyftas på grund av den uppnåbara mycket långtgående utväxlingen som inträder automatiskt. En ytterligare fördel med anordningen enligt uppfinningen är, att de ingående delarna är förhållande- vis få och kan dimensioneras kraftigt.This means a very big advantage, for example vehicle jacks where ground smoothness and the like quickly can be overcome by fast feeding, while also country heavy vehicles can be easily lifted because of it achievable very far-reaching exchange that occurs automatically. A further advantage of the device according to the invention is that the constituent parts are relative few and can be dimensioned strongly.

Det ovan beskrivna och på ritningen visade ut- förandet är endast ämnat att tjäna som ej begränsande åskådningsexempel på hur uppfinningen kan tillämpas.The above-described and shown in the drawing the conduct is only intended to serve as a non-limiting illustrative examples of how the invention can be applied.

Många varianter kan tänkas inom ramen för uppfinningen, såsom den anges i efterföljande patentkrav utan att upp- finningstanken frångås. Ett stort antal tillämpnings- möjligheter av anordningen kan tänkas för ett stort antal ändamål där det finns behov av bekväm inbördes förflytt- ning av föremål och där krafter skall läggas på olika typer av organ som skall förflyttas utmed en linjär eller åtminstone i huvudsak linjär bana.Many variants are conceivable within the scope of the invention, as set out in the appended claims without the idea of discovery is abandoned. A large number of possibilities of the device are conceivable for a large number purposes where there is a need for comfortable mutual movement of objects and where forces are to be applied to different types of bodies to be moved along a linear or at least substantially linear path.

Claims

S10 439 s lO 15 20 25 30 35 PATENT REQUIREMENTS

Gear unit for linear movement, and consisting of a screw-threaded spindle (2), a runner (9) movable along the spindle and a nut-like drive element (6) rotatable relative to the spindle, hereinafter referred to as a drive nut, which is in threaded engagement with the spindle and thereby displaces the runner along the spindle during mutual rotation of the drive nut and the screw-threaded spindle, the drive nut being in exchanged drive connection with a drive element (7) rotatable by means of the screw-threaded spindle, hereinafter leg. screw spindle gear, and the drive nut (6) and the screw spindle gear (7) are arranged in the runner (9) and are in mutual drive connection via external drive rings arranged on each which in turn are in driving engagement with corresponding interconnected drive rings on a likewise in the runner bearing intermediate set (8), the drive rings having relative to each other in that different engaging diameters, characterized in that they have devices for releasably locking the intermediate (8), first part (7a) which is non-rotatable relative to the screw-threaded spindle and axially displaceably mounted on the latter and partly a second part (7b) (8) is in drive connection with the drive nut (6) and is rotatable and the kit and the screw spindle gear (7) consist partly of one which is axially displaceably mounted on the screw-threaded spindle via the intermediate set, the two parts of the screw spindle gear being releasably interconnectable.

Power tool according to Claim 1, characterized in that devices are present for releasing the intermediate set and interconnecting the two parts of the screw spindle gear when the runner (9) is loaded and vice versa.

Power tool according to Claim 2, characterized in that the intermediate set (8) is axially displaceable by means of a nut (19) relative to the runner (9) 10 9 15 9 510 459 abutment on the drive nut (6) which cooperates with an abutment on the intermediate set. (8), the drive nut also being spring-loaded (22), the spring load being directed towards the locking position of the intermediate set.

Power tool according to one of the preceding claims, characterized in that the screw spindle gear (7) is non-rotatably connected to the screw spindle (2).

Power tool according to claim 4, characterized in that the circumference of the screw spindle has at least one roundness (2 ") to which the screw spindle gear (7) is adapted for its entrainment during the rotation of the screw spindle.

Power tool according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the screw spindle gear (7) is axially displaceably mounted on the screw-threaded spindle.