SE535816C2

SE535816C2 - Actuator

Info

Publication number: SE535816C2
Application number: SE1150484A
Authority: SE
Inventors: Krister Kumlin
Original assignee: Reac Ab
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2013-01-02
Also published as: SE1150484A1; WO2012161650A1

Abstract

lO ll S A M M A N D R A G Stalldon innefattande en motor (l), som innefattar enroterbar drivaxel (2), en forsta spindel (3), som arroterbart anordnad att drivas direkt eller indirektmedelst motorns drivaxel (2), och en kolvstàng (4), somar anordnad att i en axiell riktning utfora en linjartranslationsrorelse relativt den forsta spindeln mellanett forsta andlage och ett andra andlage under det attden forsta spindeln roterar. Stalldonet kannetecknas avatt det dessutom innefattar en roterbar andra spindel(5), som motorns drivaxel ar direkt eller indirekt anord-nad att driva, dar den andra spindeln ar anordnad att viaen medbringare (6, 7, 40) driva den forsta spindelns rotation. Fig. l SUMMARY Stable means comprising a motor (1), comprising a rotatable drive shaft (2), a first spindle (3), which is rotatably arranged to be driven directly or indirectly by means of the motor drive shaft (2), and a piston rod (4), which is arranged to in an axial direction, perform a linear translation movement relative to the first spindle between the first abutment and a second abutment as the first spindle rotates. The stable device can be characterized in that it further comprises a rotatable second spindle (5), which the drive shaft of the motor is directly or indirectly arranged to drive, where the second spindle is arranged to drive the rotation of the first spindle via carriers (6, 7, 40). Fig. 1

Description

20 25 30 35 535 B15 I EP O 577 541 Al visas ett ställdon med en roterande spindel som drivs av en motor via en kuggväxel. Spindeln kan frigöras från kuggväxeln genom att det ena kugghjulet är fjäderbelastat. Denna lösning är tämligen komplicerad och dyr och det föreligger även här en uppenbar risk att frigöringsfunktionen skall haverera. EP 0 577 541 A1 discloses an actuator with a rotating spindle driven by a motor via a gear. The spindle can be released from the gear unit by one of the gears being spring-loaded. This solution is rather complicated and expensive and here too there is an obvious risk that the release function will fail.

Föreliggande uppfinning avser att erbjuda ett ställdon, där dess kolvstáng kan utsättas för radiella och/eller transversella krafter och som inte är behäftade med de problem och nackdelar som nämnts ovan.The present invention seeks to provide an actuator in which its piston rod can be subjected to radial and / or transverse forces and which does not suffer from the problems and disadvantages mentioned above.

Ställdonet enligt uppfinningen kännetecknas av att ställ- donet dessutom innefattar en roterbar andra spindel, som motorns drivaxel är direkt eller indirekt anordnad att driva, där den andra spindeln är anordnad att via en med- bringare driva den första spindelns rotation.The actuator according to the invention is characterized in that the actuator further comprises a rotatable second spindle, which the drive shaft of the motor is directly or indirectly arranged to drive, where the second spindle is arranged to drive the rotation of the first spindle via a carrier.

Figur 1 visar ett ställdon av en första utföringsform av uppfinningen, där en medbringare är anordnad mellan en roterbar första spindel och en roterbar andra spindel och där ställdonets kolvstäng är indragen i ett inre ändläge.Figure 1 shows an actuator of a first embodiment of the invention, where a carrier is arranged between a rotatable first spindle and a rotatable second spindle and where the piston rod of the actuator is retracted in an inner end position.

Figur 2 visar ställdonet i figur 1, där kolvstàngen är utdragen i ett yttre ändläge.Figure 2 shows the actuator of Figure 1, where the piston rod is extended in an outer end position.

Figur 3 visar en andra föredragen utföringsform av ställ- donet, där medbringaren är integrerad i den andra spin- deln.Figure 3 shows a second preferred embodiment of the actuator, where the carrier is integrated in the second spindle part.

Figur 4 visar en tredje föredragen utföringsform av upp- finningen, där medbringaren är integrerad i den första spindeln.Figure 4 shows a third preferred embodiment of the invention, where the carrier is integrated in the first spindle.

Figur 5 visar ett tvärsnitt av ställdonet, där en före- dragen profil av medbringaren framgår. 10 15 20 25 30 35 535 815 I figur 1-4 visas ett ställdon, vilket innefattar en motor 1, som innefattar en roterbar drivaxel 2 och ett motorhus 8.Figure 5 shows a cross section of the actuator, where a preferred profile of the carrier is shown. Figures 1-4 show an actuator which comprises a motor 1, which comprises a rotatable drive shaft 2 and a motor housing 8.

Ställdonet innefattar dessutom en snäckväxel 9, 10, som innefattar en snacka 9, som är anordnad pà eller i mo- torns drivaxel 2 och ett snäckhjul 10, som är vinkelrätt anordnat relativt snäckan 9. Snäckhjulet 10 samverkar med snäckan 9 på ett sådant sätt att snäckans rotation driver snäckhjulet 10 att rotera. Snäckväxeln 9, 10 är omsluten av ett lagerhus 13.The actuator further comprises a worm gear 9, 10, which comprises a worm 9, which is arranged on or in the drive shaft 2 of the engine and a worm wheel 10, which is arranged perpendicularly relative to the worm 9. The worm wheel 10 cooperates with the worm 9 in such a way that the rotation of the worm drives the worm wheel 10 to rotate. The worm gear 9, 10 is enclosed by a bearing housing 13.

Vidare innefattar ställdonet en främre, långsträckt, roterbar, första spindel 3, som sträcker sig mellan en främre, första ände 14 och en bakre, andra ände 15. Den första spindeln 3 begränsas utvändigt av en mantelyta, som är försedd med en gänga ll över hela dess utsträck- ning. Ett lager 27 är anordnat mellan den första spin- delns 3 mantelyta och lagerhuset 13 på ett förutbestämt avstånd nära den första spindelns 3 bakre, andra ände 15.Furthermore, the actuator comprises a front, elongate, rotatable, first spindle 3, which extends between a front, first end 14 and a rear, second end 15. The first spindle 3 is delimited externally by a casing surface, which is provided with a thread 11 over its entire extent. A bearing 27 is arranged between the mantle surface of the first spindle 3 and the bearing housing 13 at a predetermined distance near the rear, second end 15 of the first spindle 3.

Ställdonet innefattar dessutom en làngsträckt, hylsformad kolvstáng 4, som sträcker sig mellan en främre, första ände 18 och en bakre, andra ände 19. Kolvstàngen 4 uppvi- sar en axiell urtagning 20, som begränsas av en i huvud- sak cirkulärcylindrisk, invändig begränsningsyta 12 hos kolvstången 4. Kolvstángen 4 innefattar en invändig gänga 21, som är anordnad på ett parti hos nämnda begränsninge- yta 12 nära kolvstångens 4 andra ände 19. Kolvstångens gänga 21 är anordnad att samverka med den första spin- delns 3 utvändiga gänga 11 pà ett sådant sätt att den första spindelns 3 rotation driver kolvstàngen 4 att röra sig i en linjär translationsrörelse relativt den första spindeln 3 mellan ett första, inre ändläge, vilket visas i figur 1, 3 och 4, och ett andra, yttre ändläge, vilket visas i figur 2. Det inre ändläget och det yttre ändläget 10 15 20 25 30 35 535 845 definierar en slaglängd hos kolvstàngen 4. Kolvstångens 4 yttre mantelyta 37 är slät.The actuator further comprises an elongate, sleeve-shaped piston rod 4, which extends between a front, first end 18 and a rear, second end 19. The piston rod 4 has an axial recess 20, which is delimited by a substantially circular-cylindrical, inner limiting surface 12 of the piston rod 4. The piston rod 4 comprises an internal thread 21, which is arranged on a portion of said boundary surface 12 near the other end 19 of the piston rod 4. The piston rod 21 of the piston rod is arranged to cooperate with the external thread 11 such that the rotation of the first spindle 3 drives the piston rod 4 to move in a linear translational movement relative to the first spindle 3 between a first, inner end position, as shown in Figures 1, 3 and 4, and a second, outer end position, as shown in figure 2. The inner end position and the outer end position 10 15 20 25 30 35 535 845 define a stroke of the piston rod 4. The outer shell surface 37 of the piston rod 4 is smooth.

Ett främre, första fästelement 22 är anordnat vid kolv- stängens 4 främre, första ände 18. Fästelementet 22 upp- visar ett genomgående häl 23, vilket är avsett att använ- das för att fästa det första fästelementet 22 i ett första konstruktionselement, ej visat, där ställdonet är avsett att manövrera det första konstruktionselementet relativt ett andra konstruktionselement, ej visat. Kolv- stängens 4 infästning i det första konstruktionselementet förhindrar en vridning hos kolvstángen 4 kring sin egen axel då den första spindeln 3 roterar.A front, first fastening element 22 is arranged at the front, first end 18 of the piston rod 4. The fastening element 22 has a continuous heel 23, which is intended to be used for fastening the first fastening element 22 to a first construction element, not shown , where the actuator is intended to operate the first structural element relative to a second structural element, not shown. The attachment of the piston rod 4 to the first structural element prevents a rotation of the piston rod 4 about its own axis as the first spindle 3 rotates.

Ställdonet innefattar även ett kolvrör 24, som sträcker sig mellan en fri, främre, första ände 25 och en bakre, andra ände 26. Kolvröret 24 är med sin bakre, andra ände 26 fast förbundet med lagerhuset 13. Kolvröret 24 har i axiell riktning en längd så att den med sin främre, första ände 25 omsluter den första spindelns 3 främre, första ände 14. I kolvrörets 21 fria, främre, första ände 25 är en ändplatta 28 anordnad. Ändplattan 28 uppvisar ett cirkulärt hål för kolvstängen 4. I det cirkulära hälet är en tätning anordnad för att täta mot kolvstàng- ens 4 släta mantelyta.The actuator also comprises a piston tube 24, which extends between a free, front, first end 25 and a rear, second end 26. The piston tube 24 is with its rear, second end 26 fixedly connected to the bearing housing 13. The piston tube 24 has in the axial direction a length so that it encloses with its front, first end 25 the front, first end 14 of the first spindle 3. In the free, front, first end 25 of the piston tube 21, an end plate 28 is arranged. The end plate 28 has a circular hole for the piston rod 4. In the circular heel a seal is arranged to seal against the smooth circumferential surface of the piston rod 4.

Dessutom innefattar ställdonet en bakre, långsträckt, roterbar andra spindel 5, som sträcker sig mellan en främre, första ände 29 och en bakre, andra ände 30, där den andra spindeln 5 uppvisar en yttre begränsningsyta 33 mellan de båda ändarna 29, 30. På den yttre begränsnings- ytan 33 är snäckhjulet 10 fast anordnat så att motorns drivaxel 2, vid rotation, driver den andra spindelns 5 rotation. Den andra spindeln 5 är lagrad medelst ett lager 34, som är anordnat mellan den yttre begränsnings- ytan 33 och lagerhuset 13. Den andra spindelns 5 10 15 20 25 30 35 535 815 rotationsaxel är anordnad i linje med den första spindelns 3 rotationsaxel.In addition, the actuator comprises a rear, elongate, rotatable second spindle 5, which extends between a front, first end 29 and a rear, second end 30, the second spindle 5 having an outer limiting surface 33 between the two ends 29, 30. the outer limiting surface 33, the worm wheel 10 is fixedly arranged so that the drive shaft 2 of the motor, upon rotation, drives the rotation of the second spindle 5. The second spindle 5 is mounted by means of a bearing 34, which is arranged between the outer limiting surface 33 and the bearing housing 13. The axis of rotation of the second spindle 5 is arranged in line with the axis of rotation of the first spindle 3.

Ställdonet innefattar ett bakre, andra fästelement 35, som är anordnat vid lagerhuset 13. Det bakre, andra fäst- elementet 35 uppvisar ett genomgående hål 36, vilket är avsett för att fästa det andra fästelementet 35 vid det tidigare nämnda andra konstruktionselementet.The actuator comprises a rear, second fastening element 35, which is arranged at the bearing housing 13. The rear, second fastening element 35 has a through hole 36, which is intended to fasten the second fastening element 35 to the previously mentioned second construction element.

Slutligen innefattar ställdonet en långsträckt medbring- are 6, 7, 40. Medbringaren 6, 7, 40 är anordnad på ett sådant sätt att medbringaren 6, 7, 40 överför den andra spindelns 5 rotation till den första spindeln 3, dvs. att den andra spindeln 5 driver den första spindeln 3 att rotera via medbringaren 6, 7, 40. Som tidigare nämnts, så roteras den andra spindeln 5 av motorns drivaxel 2 via snäckväxeln 9, 10.Finally, the actuator comprises an elongate carrier 6, 7, 40. The carrier 6, 7, 40 is arranged in such a way that the carrier 6, 7, 40 transmits the rotation of the second spindle 5 to the first spindle 3, i.e. that the second spindle 5 drives the first spindle 3 to rotate via the driver 6, 7, 40. As previously mentioned, the second spindle 5 is rotated by the drive shaft 2 of the motor via the worm gear 9, 10.

I figur 1-2 visas en första föredragen utföringsform av ställdonet. Den främre, första spindeln 3 uppvisar vid sin bakre, andra ände 15 en axiell urtagning 16, som begränsas av en invändig begränsningsyta 17 och den bakre, andra spindeln 5 uppvisar vid sin främre, första ände 29 en axiell urtagning 31, som begränsas av en invändig begränsningsyta 32. Den första spindelns 3 bakre, andra ände 15 vänder mot den andra spindelns 5 främre, första ände 29, vilka ändar 15, 29 är anordnade pà ett förutbestämt avstånd från varandra. Medbringaren 6 innefattar en främre, första ände 38 och en bakre, andra ände 39. Den främre, första änden 38 är anordnad i den första spindelns 3 axiella urtag 16 och medbringarens 6 bakre, andra ände är anordnad i den andra spindelns 5 axiella urtag 31. Medbringaren 6 är anordnad i de båda urtagen 16, 31, så att medbringaren 6 har ett radiellt och axiellt spel i minst ett av de båda urtagen 16, 31.Figures 1-2 show a first preferred embodiment of the actuator. The front, first spindle 3 has at its rear, second end 15 an axial recess 16, which is delimited by an inner limiting surface 17 and the rear, second spindle 5 has at its front, first end 29 an axial recess 31, which is delimited by a inner boundary surface 32. The rear, second end 15 of the first spindle 3 faces the front, first end 29 of the second spindle 5, which ends 15, 29 are arranged at a predetermined distance from each other. The carrier 6 comprises a front, first end 38 and a rear, second end 39. The front, first end 38 is arranged in the axial recess 16 of the first spindle 3 and the rear, second end of the carrier 6 is arranged in the axial recess 31 of the second spindle 5. The carrier 6 is arranged in the two recesses 16, 31, so that the carrier 6 has a radial and axial play in at least one of the two recesses 16, 31.

Urtagen 16, 31 och medbringaren 6 uppvisar vardera en icke-cirkulär profil, som möjliggör att medbringaren 6, 10 15 20 25 30 35 535 816 vid rotation, samverkar med urtagens begränsningsytor 17, 32, så att medbringaren 6 överför den andra spindelns 5 rotation till den första spindeln 3. 1 figur 3 visas en andra föredragen utföringsform av ställdonet. Medbringaren 7 bildas här av ett bakre änd- parti hos den främre, första spindeln 3. Medbringaren 7 innefattar en fri, bakre, ände 42, som sammanfaller med den första spindelns 3 bakre, andra ände 15. Medbringa- rens 7 fria, bakre ände 42 är anordnad i ett axiellt urtag 31 vid den andra spindelns 5 främre, första ände 29. Medbringarens 7 instick i urtaget 31 är anordnat så att medbringaren 7 har ett radiellt och axiellt spel i urtaget 31. Urtaget 31 och medbringaren 7 uppvisar vardera en icke-cirkulär profil, som möjliggör att medbringaren 7, vid rotation, samverkar med urtagets begränsningsyta 32, så att medbringaren 7 överför den andra spindelns 5 rotation till den första spindeln 3.The recesses 16, 31 and the carrier 6 each have a non-circular profile, which enables the carrier 6, in rotation, to co-operate with the limiting surfaces 17, 32 of the recesses, so that the carrier 6 transmits the rotation of the second spindle 5. to the first spindle 3. Figure 3 shows a second preferred embodiment of the actuator. The carrier 7 is formed here by a rear end portion of the front, first spindle 3. The carrier 7 comprises a free, rear, end 42, which coincides with the rear, second end 15 of the first spindle 3. The free, rear end of the carrier 7 42 is arranged in an axial recess 31 at the front, first end 29 of the second spindle 5. -circular profile, which enables the carrier 7, upon rotation, to co-operate with the limiting surface 32 of the recess, so that the carrier 7 transmits the rotation of the second spindle 5 to the first spindle 3.

I figur 4 visas en tredje föredragen utföringsform av ställdonet. Medbringaren 40 bildas här av ett främre änd- parti hos den bakre, andra spindeln 5. Medbringaren 40 innefattar en fri, främre ände 43, som sammanfaller med den andra spindelns 5 främre, första ände 29. Medbringa- rens 40 främre, fria ände 43 är anordnad i ett axiellt urtag 16 vid den första spindelns 3 bakre, andra ände 15.Figure 4 shows a third preferred embodiment of the actuator. The carrier 40 is formed here by a front end portion of the rear, second spindle 5. The carrier 40 comprises a free, front end 43, which coincides with the front, first end 29 of the second spindle 5. The front, free end 43 of the carrier 40 is arranged in an axial recess 16 at the rear, second end 15 of the first spindle 3.

Medbringarens 40 instick i urtaget 16 är anordnad i urta- get 16 så att medbringaren 40 har ett radiellt och axi- ellt spel i urtaget 16. Urtaget 16 och medbringaren 40 uppvisar vardera en icke-cirkulär profil, som möjliggör att medbringaren 40, vid rotation, samverkar med urtagets begränsningsyta 17, så att medbringaren 40 överför den andra spindelns 5 rotation till den första spindeln 3.The insert of the carrier 40 in the recess 16 is arranged in the recess 16 so that the carrier 40 has a radial and axial play in the recess 16. The recess 16 and the carrier 40 each have a non-circular profile, which enables the carrier 40, upon rotation , cooperates with the limiting surface 17 of the recess, so that the carrier 40 transmits the rotation of the second spindle 5 to the first spindle 3.

I figur 5 visas ett tvärsnitt av ställdonet, som visar en lämplig profil hos medbringaren 6 och urtagen 16, 31.Figure 5 shows a cross section of the actuator, which shows a suitable profile of the carrier 6 and the recesses 16, 31.

I det visade exemplet utgörs tvärsnittet hos medbringaren 10 15 20 25 30 35 535 815 av en rundstång med två avfasade sidor, vilka sidor vänder mot varandra. Det inses dock att andra, icke-cirkulära profiler hos medbringare 6, 7, 40 och axi- ella urtag 16, 31 är möjliga, som t.ex. fyrkantsprofiler.In the example shown, the cross section of the carrier 10 is constituted by a round bar with two bevelled sides, which sides face each other. It will be appreciated, however, that other, non-circular profiles of carriers 6, 7, 40 and axial recesses 16, 31 are possible, such as e.g. square profiles.

Uppfinningens konstruktion med ett ställdon, som innefat- tar en medbringare 6, 7, 40 och en andra spindel 5 enligt ovan, ger en rad fördelar relativt känd teknik, där snäckväxel och/eller motorns drivaxel är direkt anordnade på den första spindeln. I och med att medbringaren 6, 7, 40 har ett radiellt och axiellt spel mellan urtagen, så kommer inte den andra spindeln att påverkas om den första spindeln utsätts för radiella och/eller transversella förflyttningar. Det axiella spelet är cirka ett par mil- limeter och det radiella spelet är cirka 0,1-0,5 mm.The construction of the invention with an actuator, which comprises a carrier 6, 7, 40 and a second spindle 5 as above, provides a number of advantages relative to the prior art, where the worm gear and / or the drive shaft of the engine are arranged directly on the first spindle. Since the carrier 6, 7, 40 has a radial and axial play between the recesses, the second spindle will not be affected if the first spindle is subjected to radial and / or transverse movements. The axial clearance is about a couple of millimeters and the radial clearance is about 0.1-0.5 mm.

Dessutom verkar medbringaren 6, 7, 40 som en torsions- fjäder genom att materialet i medbringaren är fjädrande, vilket gör att medbringarens material vrids något för att sedan återgå, i det fall kolvstången når ett ändläge eller går emot ett yttre fast hinder. Detta gör att snäckväxel, motoraxel, motorväxel etc. mekaniskt isoleras från denna typ av påfrestningar och att de inte riskerar att ta skada på samma sätt som den kända tekniken.In addition, the carrier 6, 7, 40 acts as a torsion spring in that the material in the carrier is resilient, which causes the material of the carrier to rotate slightly and then return, in case the piston rod reaches an end position or goes against an external fixed obstacle. This means that worm gears, motor shafts, motor gears, etc. are mechanically isolated from this type of stress and that they do not risk being damaged in the same way as the known technology.

Uppfinningen har ovan beskrivits utifrån ett antal speci- fika utföringsformer. Det inses emellertid att andra utföringsformer och varianter är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven.The invention has been described above on the basis of a number of specific embodiments. It is to be understood, however, that other embodiments and variants are possible within the scope of the appended claims.

Exempelvis är det inte nödvändigt att den andra spindeln drivs av motorns drivaxel via en snäckväxel. Givetvis är andra typer av växlar och kraftöverföringar från motorn till den andra spindeln möjliga. Dessutom skulle drivax- eln kunna driva spindeln direkt, dvs. utan att använda någon växellåda mellan drivaxeln och den andra spindeln.For example, it is not necessary for the second spindle to be driven by the motor drive shaft via a worm gear. Of course, other types of gears and power transmissions from the engine to the second spindle are possible. In addition, the drive shaft could drive the spindle directly, ie. without using any gearbox between the drive shaft and the other spindle.

I en sådan utföringsform är drivaxeln linjärt anordnad med den andra spindeln. 10 15 20 25 30 35 535 MB Vidare kan kolvstångens translationsrörelse relativt den första spindeln under det att den första spindeln rote- rar, konfigureras pà alternativa sätt. Exempelvis kan istället den första spindeln uppvisa en axiell urtagning med en invändig gänga och där kolvstängen innefattar en utvändig gänga, där kolvstàngens utvändiga gänga är anordnad att samverka med den första spindelns invändiga gänga. Ett sådant ställdon visas i SE 533597 C2.In such an embodiment, the drive shaft is arranged linearly with the second spindle. 10 15 20 25 30 35 535 MB Furthermore, the translational movement of the piston rod relative to the first spindle while the first spindle rotates can be configured in alternative ways. For example, instead the first spindle may have an axial recess with an internal thread and where the piston rod comprises an external thread, where the external thread of the piston rod is arranged to cooperate with the internal thread of the first spindle. Such an actuator is shown in SE 533597 C2.

Claims

10 15 20 25 30 35 535 815 P A T E N T K R A V

Actuator comprising: - a motor (1), which comprises a rotatable drive shaft (2), - a first spindle (3), which is rotatably arranged, - a piston rod (4), which is arranged to perform in an axial direction a linear translational movement relative to the first spindle (3) between a first end position and a second end position while the first spindle (3) is rotating, and - a rotatable second spindle (5), the motor drive shaft (2) of which is directly or indirectly arranged to drive, where the second spindle (5) is arranged to drive the rotation of the first spindle (3) via a carrier (6), characterized in that the carrier (6) comprises a first end (38) and a second end (39), wherein the first end (38) is arranged in an axial recess (16) of the first spindle (3) and where the second end (39) is arranged in an axial recess (31) of the second spindle (5) and that the carrier (6) has a radial and axial play in at least one of the recesses (16, 31), furthermore the carrier (6) acts as a torsion spring through m that the material in the carrier is resilient, which means that the carrier (6) is rotated slightly and then returns in the event that the piston rod reaches an end position or bears against an external fixed obstacle.

Actuator according to claim 1, characterized in that the axial play is a few millimeters.

Actuator according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the radial clearance is approximately 0.1-0.5 mm.

Actuator according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the actuator comprises a worm gear (9, 10), which comprises a worm (9) and a worm wheel (10), the worm (9) is arranged to the drive shaft (2) of the motor and where the worm wheel (10) is arranged to the second spindle (5).

Actuator according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the axis of rotation of the second spindle (5) is arranged linearly with the axis of rotation of the first spindle (3).