WO2016141938A1

WO2016141938A1 - Linearer stellantrieb und verfahren zur montage eines stellantriebs

Info

Publication number: WO2016141938A1
Application number: PCT/DE2016/200117
Authority: WO
Inventors: Patrick Daniel; Peter Heipt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2016-09-15
Also published as: US20180038462A1; CN107429808B; WO2016141938A4; US10563742B2; CN107429808A; DE102015204071A1; DE102015204071B4

Abstract

Ein linearer Stellantrieb mit einem säulenförmigen, insbesondere aus einem Metallprofil gefertigten Gehäuse (2) weist mehrere in dem Gehäuse (2) angeordnete Komponenten auf, nämlich - eine Antriebseinheit (6) mit einer Antriebswelle (33), - einen Spindeltrieb (7) mit einer durch die Antriebswelle (33) antreibbaren Spindel (14), - eine zur Lagerung einer die Antriebswelle (33) mit der Spindel (14) verbindenden Verbindungswelle (10) ausgebildeten Lagereinheit (8) mit einem dem Innenquerschnitt des Gehäuses (2) angepassten Lagerblock (20), wobei die Lagereinheit (8) eine Vorspannvorrichtung (35) zur Vorspannung eines in den Lagerblock (20) eingesetzen Rotativlagers (12) aufweist und die Spindel (14) mittels eines Zentrierungsabschnitts (38) und eines Verschraubungsabschnitts (Va) mit der Verbindungswelle (10) verschraubt ist.

Description

Linearer Stellantrieb und Verfahren zur Montage eines Stellantriebs

Die Erfindung betrifft einen linearen Stellantrieb, welcher einen Spindeltrieb sowie eine zu dessen Antrieb vorgesehene Antriebsvorrichtung, insbesondere in Form eines elektrischen Antriebs, umfasst. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines solchen Stellantriebs.

Ein Spindelantrieb mit einem integrierten Antriebsmotor ist beispielsweise aus der DE 20 2010 004 265 U1 bekannt. Ein solcher Spindelantrieb ist beispielsweise zum Verstellen von Fotovoltaikmodulen oder Parabolantennen verwendbar. Der Spindelantrieb weist ein Mantelrohr auf, welches eine Spindel umgibt. Mit einer Spindel des bekannten Spindelantriebs sind ein Schubrohr sowie eine Schutzhülle verbunden, wobei die Schutzhülle auf dem Mantelrohr axial verschiebbar ist. Zum Antriebsmotor enthält die DE 20 2010 004 265 U1 keine näheren Angaben.

Ein weiterer linearer Stellantrieb mit motorischem Antrieb ist beispielsweise aus der US 201 1/0061481 A1 bekannt. Innerhalb dieses Stellantriebs befindet sich zur Lagerung einer Spindel ein Wälzlager, welches als zweireihiges Kugellager ausgebildet ist.

Ein linearer Stellantrieb mit einem einreihigen Kugellager als Spindellager ist auch in der JP 2012-067771 A offenbart. Dieser Stellantrieb enthält ein als Planetengetriebe ausgebildetes Untersetzungsgetriebe und soll in der Lage sein, Drehbewegungen in beliebiger Drehrichtung ohne gesonderte Bremse zu unterbinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen linearen Stellantrieb gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich eines günstigen Verhältnisses zwischen Bauraumbedarf, Stabilität, Funktionalität, mechanischer Präzision und Montageaufwand weiterzuentwickeln. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stellantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Montage eines Stellantriebs gemäß Anspruch 10. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Montageverfahren erläuterte Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt den Stellantrieb, und umgekehrt.

Der Stellantrieb weist ein säulenförmiges, insbesondere aus einem Metallprofil gefertigtes Gehäuse auf, in welchem sich eine Antriebseinheit, insbesondere in Form eines Elektromotors, sowie ein Spindeltrieb befinden. Die Antriebseinheit ist mit dem Spin- deltrieb mittels einer Verbindungswelle gekoppelt, welche in einer Lagereinheit, deren Querschnitt dem Innenquerschnitt des Gehäuses angepasst ist, gelagert ist. Die Lagereinheit umfasst einen Lagerblock, in welchem sich ein Rotativlager, insbesondere Wälzlager, befindet, sowie eine Vorspannvorrichtung zur Vorspannung des Rotativlagers. Die Verbindungswelle und die Spindel sind durch zentrierende Kontu- ren, welche sich unmittelbar an den genannten Teilen befinden und insbesondere als Paarung zwischen zylindrischem Stift und zugehöriger Bohrung ausgebildet sein können, präzise miteinander gekoppelt. Hierbei weist vorzugsweise die Verbindungswelle eine Bohrung auf, welche einen Zentrierungsbolzen der Spindel aufnimmt. Ebenso könnte jedoch auch das der Verbindungswelle zugewandte Ende der Spindel hohlzy- lindrisch ausgebildet sein, wobei die Verbindungswelle einen bolzenförmigen Zentrierungsabschnitt aufweist, welcher in das hohle Ende der Spindel eingesetzt ist. Ferner ist es möglich, sowohl das Ende der Spindel als auch das der Spindel zugewandte Ende der Verbindungswelle hohlzylindrisch zu gestalten, sofern sich an den beiden miteinander zu verbindenden Teilen Zentrierungsabschnitte befinden. In allen Fällen ist die Verbindungswelle mit der Spindel verschraubt.

Die Vorspannvorrichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung als Spannmutter gestaltet, welche an der dem Spindeltrieb zugewandten Stirnseite des Lagerblocks angeordnet ist. Auf ihrer Außenseite ist die Spannmutter hierbei von einem hülsen- oder rahmen- förmigen Abschnitt des Lagerblocks umgeben, während am Innenumfang der Spannmutter ein umlaufender Ringspalt zwischen Spannmutter und Verbindungswelle gebildet ist. Im Fall der Ausbildung des Rotativlagers als Wälzlagers schlägt die Spannmut- ter vorzugsweise an einem Lagerring oder einer Lagerscheibe des Wälzlagers an. Im Fall der Ausbildung des Rotativlagers als Gleitlager kann die Vorspannvorrichtung beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine Lagerschale mit einer Vorspannkraft zu beaufschlagen.

Als Wälzlager zur Lagerung der Verbindungswelle im Lagerblock der Lagereinheit wird vorzugsweise ein doppelt wirkendes Axialwälzlager, insbesondere Axialkugellager, verwendet. Hierbei befindet sich zwischen zwei Wälzkörperreihen ein Flansch der Verbindungswelle, welcher dafür sorgt, das Kräfte in Axialrichtung des Lagers und damit auch des gesamten Spindeltriebs zwischen dem Lagerblock und der Verbindungswelle, gegebenenfalls unter der Zwischenschaltung der Spannmutter, übertragbar sind. Die beiden Wälzkörperreihen eines doppelt wirkenden Axialwälzlagers können entweder jeweils auf einer Lagerscheibe, die an dem Flansch anliegt, oder direkt auf dem Flansch abrollen, sofern dieser beidseitig als Wälzkörperlaufbahn ausgebildet ist. Anstelle von Kugeln sind auch Rollen oder Nadeln als Wälzkörper verwendbar. Das die Verbindungswelle lagernde Wälzlager kann auch als zweireihiges Schrägrollen- oder -kugellager oder als einreihiges Lager, insbesondere Rillenkugellager, gestaltet sein.

Die Spindel, welche mit der Verbindungswelle verschraubt ist, kann durch eine Kontermutter gesichert sein. Ebenso wie die Spannmutter ist auch die Kontermutter auf der dem Spindeltrieb zugewandten Stirnseite des Lagerblocks angeordnet. Indem sich die Kontermutter in einem Bereich radial innerhalb der Spannmutter befindet, kann sichergestellt werden, dass die Spannmutter auch nach dem Festziehen der Kontermut- ter noch betätigbar ist.

Zur drehmomentübertragenden Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Verbindungswelle sind prinzipiell bekannte Wellenverbindungen geeignet. Die Antriebswelle weist beispielsweise ein Außenprofil auf, welches formschlüssig mit einem kor- respondierenden Innenprofil der hohlen Verbindungswelle zusammenwirkt. Ein Gehäuse der Antriebseinheit kann radial außerhalb dieser formschlüssigen Wellenverbindung mit mehreren Schrauben mit dem Lagerblock verbunden sein. Durch die Lagereinheit werden zwei Räume innerhalb des Gehäuses des Stellantriebs gebildet, welche vorzugsweise in abgedichteter Weise voneinander getrennt sind. Zusätzlich zu diesen beiden Räumen, welche In Axialrichtung des Stellantriebs hinterei- nander angeordnet sind, existiert vorzugsweise ein dritter, von der Mittelachse des Stellantriebs beabstandeter Raum, welcher sich längs des gesamten Gehäuses erstreckt. Komponenten, welche sich in dem dritten Raum befinden, sind mit elektrischen Komponenten der Antriebseinheit durch mindestens eine Leitung verbunden. Der dritte Raum und der Raum, in welchem sich die Antriebseinheit befindet, werden daher als Teilräume eines einzigen Elektroraums im Gehäuse des Stellantriebs bezeichnet. Im Unterschied zum Elektroraum befinden sich in dem Raum, in welchem der Spindeltrieb angeordnet ist, vorzugsweise keine im bestimmungsgemäßen Betrieb mit elektrischem Strom beaufschlagten Teile. Der Raum, in welchem der Spindeltrieb angeordnet ist, wird auch als Mechanikraum bezeichnet. Derjenige Raum, in welchem die Antriebseinheit angeordnet ist, wird auch als Hauptelektroraum, der mit diesem verbundene Zusatzraum auch als Nebenelektroraum bezeichnet. In dem Nebenelekt- roraum befindet sich vorzugsweise mindestens eine sowohl mit der Antriebseinheit als auch mit einer Komponente des Spindeltriebs zusammenwirkende Sensorikkomponente, insbesondere eine Komponente eines Positionsbestimmungs- Systems.

Das Gehäuse des Stellantriebs ist rationell als Metallprofil herstellbar. Die Außenoberfläche dieses Metallprofils ist vorzugsweise gerippt, was zum einen einen einfachen Anschluss zusätzlicher Bauteile ermöglicht und zum anderen für eine im Vergleich zu einer glatten Oberfläche verbessere Wärmeabfuhr sorgt.

Bei der Montage des Stellantriebs werden vorzugsweise die elektrischen und mechanischen Hauptkomponenten, das heißt die Antriebseinheit, die Lagereinheit und der Spindeltrieb, vormontiert, um anschließend als komplette Baueinheit in das Gehäuse eingeschoben zu werden. Im Nebenelektroraum anzubringende Komponenten, insbesondere Sensorikkomponenten, sind gegebenenfalls gesondert zu montieren. lm Einzelnen umfasst die Montage des Stellantriebs folgende Schritte:

1. Ein säulenförmiges Gehäuse wird bereitgestellt.

2. Eine Lagereinheit, in welcher eine hohle, einen Verschraubungsabschnitt und ei- nen Zentrierungsabschnitt aufweisende Verbindungswelle gelagert ist, wird bereitgestellt.

3. An die Lagereinheit wird eine Antriebseinheit, welche eine Antriebswelle aufweist, unter Herstellung einer drehmomentübertragenden Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Verbindungswelle angeschraubt.

4. Eine Spindel eines Spindeltriebs, deren Ende als mit dem Zentrierungsabschnitt der Verwindungswelle korrespondierender Zentrierungsbolzen ausgebildet ist, wird mit der Verbindungswelle verschraubt.

5. Die vormontierte Anordnung aus Antriebseinheit, Lagereinheit und Spindeltrieb wird als Ganzes in das Gehäuse eingeschoben und in diesem befestigt.

Die Schritte 3 und 4 können hierbei in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. Zu Reparatur- und Wartungszwecken ist der Stellantrieb in analoger Weise einfach zerlegbar. An den Stirnseiten des Gehäuses befinden sich vorzugsweise aus Kunststoff gefertigte Deckel, welche den Innenraum des Gehäuses abschließen.

Der Innenraum des Gehäuses ist vorzugsweise durch mindestens eine Dichtung, insbesondere jeweils mindestens eine statische sowie eine dynamische Dichtung, in mehrere voneinander getrennte Räume aufgeteilt. Bei den Räumen handelt es sich um eine sogenannte Elektrokammer sowie um eine sogenannte Mechanikkammer. Stromführende Komponenten des linearen Stellantriebs, worunter ein Elektroantrieb ebenso wie Komponenten der Datenverarbeitung und -leitung fallen können, sind ausschließlich im ersten Raum, das heißt der Elektrokammer des Stellantriebs, angeordnet. Als Winkelstellungen und/oder Drehbewegungen aufnehmender Sensor kann beispielsweise mindestens ein Hallsensor in der Elektrokammer angeordnet sein. lm zweiten Raum, das heißt der Mechanikkammer, befindet sich ein Spindeltrieb samt zugehöriger Lagerung. Der Spindeltrieb kann beispielsweise als Kugelgewindetrieb, als einfaches Bewegungsgewinde, oder als Planeten-Wälz-Getriebe gestaltet sein. Zur Lagerung der Spindel des Spindeltriebs ist vorzugsweise ein Wälzlager, insbe- sondere ein in beide Axialrichtungen abstützendes Axialkugellager, Axialrollenlager oder Axialnadellager, vorgesehen, welches innerhalb der Mechanikkammer angeordnet ist. Hierbei handelt es sich in bevorzugter Ausgestaltung um das Lager der Verbindungswelle, welche fest mit der Spindel verbunden ist.

Der Elektromotor, welcher die Spindel antreibt, kann entweder eine eigene Lagerung aufweisen oder als Direktantrieb mit Rotor ohne eigene Lagerung ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall ist der Rotor des Elektromotors über die Verbindungswelle starr mit der Spindel des Spindeltriebs verbunden, während im ersten Fall optional eine Ausgleichskupplung zwischen den Elektromotor und die Spindel geschaltet ist. In bei- den Fällen ist der Rotor des Elektromotors innerhalb der von der Mechanikkammer in abgedichteter Weise abgetrennten Elektrokammer angeordnet. Im Unterschied zur beschriebenen, als Axial-Wälzlager ausgebildeten Lagerung der ist zur Lagerung eines mittels der zugehörigen Spindelmutter verschiebbaren, aus dem Gehäuse ausfahrbaren Schubrohres vorzugsweise eine Gleitlagerung vorgesehen. Hierbei kann ein in das Gehäuse eingesetztes Gleitlagerelement unmittelbar an einen das Gehäuse stirnseitig abschließenden, gegenüber dem Schubrohr dynamisch abgedichteten Deckel anschließen.

Eine durchgehende, vorzugsweise durch ein Metallprofil gebildete Gehäusewandung umschließt in bevorzugter Ausgestaltung sowohl die Elektrokammer als auch die Mechanikkammer des Stellantriebs. Abgesehen von Abdeckungen an den Stirnseiten ist das Gehäuse des Stellantriebs einteilig ausgeführt. Die stirnseitigen Abdeckungen können aus Metall, beispielsweise aus Stahlblech oder einem urgeformten und/oder spanend bearbeiteten metallischen Werkstoff, oder aus Kunststoff gefertigt sein.

Das Gehäuse des Stellantriebs ist beispielsweise kippbar in einer Anschlusskonstruktion gelagert. Zu diesem Zweck können sich Lagerzapfen am Gehäuse befinden, die Komponenten einer Gleitlagerung oder Wälzlagerung bilden. Ebenso ist es - je nach Dimensionierung und Anwendungsfall - möglich, das Gehäuse des Stellantriebs starr in eine Anschlusskonstruktion einzubauen. In beiden Fällen kann sich am Ende der Schubstange des Spindeltriebs ein Anschlussgewinde, beispielsweise für ein Gelenk- auge zur schwenkbaren Verbindung mit einem weiteren Konstruktionselement, etwa einem schwenkbaren Rahmen oder einem Pleuel, befinden.

Der in der Elektrokammer befindliche Antriebsmotor des Stellantriebs kann mit einem Getriebe zu einem Getriebemotor zusammengefasst sein. Bei dem Getriebe handelt es sich beispielsweise um ein Planetengetriebe, was eine koaxiale Anordnung von Antriebsmotor und Spindeltrieb und damit insgesamt eine schlanke Gestaltung des Stellantriebs ermöglicht. Sowohl bei Ausgestaltungen mit direktem elektrischem Antrieb der Spindel als auch bei Ausgestaltungen mit zwischengeschaltetem Getriebe ist eine Wellendurchführung zwischen Elektrokammer und Mechanikkammer die einzige Stelle, an welcher die Elektrokammer nicht lediglich statisch, sondern dynamisch abzudichten ist.

Sämtliche Komponenten des Stellantriebs, die sich in der Elektrokammer befinden, sind in vorteilhafter Ausgestaltung wartungsfrei ausgelegt. Ein Schmieranschluss oder eine Mehrzahl an Schmieranschlüssen befindet sich dementsprechend höchstens am zweiten Raum des Stellantriebs. Aufgrund der Tatsache, dass mindestens eine Komponente des Spindelliiebs, insbesondere ein Schubrohr, aus der Mechanikkammer des Stellantriebs ausfahrbar ist, ist das luftgefüllte Volumen innerhalb der Mechanikkammer variabel. Eine Be- und Entlüftungsvorrichtung der Mechanikkammer kann beispielsweise ein Diaphragma oder ein Doppel-Membranventil umfassen. Die Be- und Entlüftungsvorrichtung ist in einen das Gehäuse stirnseitig abschließenden Deckel, insbesondere Kunststoffdeckel, integrierbar, wobei es von der aus der Mechanikkammer ausfahrbaren Komponente, das heißt Schubstange, des Stellantriebs radial beabstandet und damit asymmetrisch zum Spindeltrieb angeordnet ist.

Eine vergleichbare Entlüftungsvorrichtung ist an der Elektrokammer des Stellantriebs in bevorzugter Ausgestaltung nicht vorgesehen. Die dynamische Dichtung zwischen Elektrokammer und Mechanikkammer lässt geringe Druckdifferenzen zwischen den beiden Kammern von beispielsweise bis zu einigen Millibar zu.

Das vorzugsweise als Stranggussprofil oder Strangpressprofil, insbesondere aus einer Leichtmetalllegierung, gefertigte Gehäuse des Stellantriebs, weist vorzugsweis nicht nur eine außenseitige Profilierung auf, sondern auch im Inneren Konturen, welche zur Anbindung diverser Bauteile nutzbar sind. Innerhalb der Elektrokammer können sich beispielsweise Anschlusskonturen in Form einer Zentrieraufnahme für einen Endschalter sowie eine Aufnahme für eine Platine befinden. Für Fixierungen mittels sol- eher Aufnahmen und Anschlusskonturen, insbesondere mit T-Nuten, sind beispielsweise Senkschrauben gemäß DIN 605 geeignet.

Das Stranggussprofil oder Strangpressprofil des Stellantriebs weist vorzugsweise genau zwei überschneidungsfreie Querschnittsbereiche auf, wobei im ersten Querschnittsbereich zwei Hohlräume, nämlich der erste, den Elektromotor aufnehmende Teilraum der Elektroraums sowie die Mechanikkammer, liegen, während im zweiten Querschnittsbereich ausschließlich der zweite Teilraum des Elektroraums, das heißt derjenige Teilraum, in welchem kein Elektromotor, jedoch mindestens eine Sensorikkomponente angeordnet ist, liegt. Der Hauptelektroraum ist als erster Teilraum in linearer Verlängerung des Spindeltriebs angeordnet, während der zweite Teilraum, nämlich Nebenelektroraum, parallel zur Mittelachse des Spindeltriebs, sich über den größten Teil der Länge des Gehäuses, beispielsweise mehr als 80% oder mehr als 90% der Länge des Gehäuses, erstreckend, angeordnet ist. Eine parallel zur Mittelachse des Spindeltriebs verlaufende Zwischenwandung des Gehäuses grenzt den zweiten Teilraum sowohl vom ersten Teilraum als auch von der Mechanikkammer ab. Im Nebenelektroraum kann sich beispielsweise die komplette Sensorik eines linearen, inkrementellen oder absoluten Messsystems befinden, welches zur Detektion der Stellung und/oder Bewegung der Schubstange des Stellantriebs ausgebildet ist. Optional ist die Sensorik Teil einer Wegregelung des Stellantriebs.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass ein linearer Stellantrieb auf rationelle Weise aus einer vormontierten Baueinheit, welche einen Spindeltrieb samt zugehöriger, vorgespannter Lagerung und Antriebseinheit umfasst, und einem Gehäuse, welches als Metallprofil gestaltet ist, zusammengesetzt werden kann. Eine Ausgleichskupplung zwischen Antriebseinheit und Spindeltrieb ist nicht erforderlich.

Der Stellantrieb ist insbesondere zur Verwendung im Freien, beispielsweise als Komponente zur Verstellung eines Solarmoduls, jedoch auch für mobile Anwendungen, beispielsweise in Straßen- oder Schienenfahrzeugen, geeignet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung nä- her erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen linearen Stellantrieb in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 ein Detail des Stellantriebs in einer Schnittdarstellung.

Die Figuren zeigen einen elektrisch betriebenen, insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten linearen Stellantrieb, hinsichtlich dessen prinzipieller Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird.

Der Stellantrieb 1 weist ein Gehäuse 2 mit einer durchgehenden, durch ein Metallprofil gebildeten Gehäusewand 3 auf, welche sich annähernd über die gesamte Länge des Stellantriebs 1 erstreckt. Innerhalb des Gehäuses 2 befinden sich zwei voneinander getrennte Räume 4, 5, nämlich eine Elektrokammer 4, auch als erster Raum bezeichnet, und eine Mechanikkammer 5, auch als zweiter Raum bezeichnet. In der Elektro- kammer 4 sind stromführende Komponenten, unter anderem ein Elektromotor 6, aufgenommen. Ein vom Elektromotor 6 angetriebener Spindeltrieb 7 befindet sich in der Mechanikkammer 5. An der Schnittstelle zwischen der Elektrokammer 4 und der Mechanikkammer 5 ist eine Lagereinheit 8 im Gehäuse 2 angeordnet, welche durch eine statische Dichtung 9 gegenüber der Gehäusewand 3 abgedichtet ist. Die Lagereinheit 8 wird durchdrungen von einer Verbindungswelle 10, die den Elektromotor 6 mit dem Spindeltrieb 7 verbin- det und durch eine dynamische Dichtung 11 gegenüber der Lagereinheit 8 abgedichtet ist. In der Lagereinheit 8 ist die Verbindungswelle 10 mittels eines Wälzlagers, nämlich eines zweireihigen Axialkugellagers 12, gelagert. Die dynamische Dichtung

1 1 ist dem zweireihigen Axialkugellager 12 direkt benachbart, wobei sie auf der der Elektrokammer 4 zugewandten Seite des zweireihigen Axialkugellagers 12 angeord- net ist, so dass sich das zweireihige Axialkugellager 12 innerhalb der Mechanikkammer 5 befindet. Zur Nachschmierung des zweireihigen Axialkugellagers

12 ist eine Schmiermittelzuführung 13 in Form eines Schmiernippels vorgesehen. Die Schmiermittelzuführung 13 befindet sich, in axialer Richtung des Spindeltriebs 7 betrachtet, zwischen den beiden Wälzkörperreihen des Axialkugellagers 12.

Eine Nachschmierung von Komponenten innerhalb der Elektrokammer 4 ist dagegen nicht vorgesehen. Der Spindeltrieb 7 umfasst eine fest mit der Verbindungswelle 10 verbundene Spindel 14 sowie eine Spindelmutter 15. Mit der Spindelmutter 15 ist ein auch als Schubrohr bezeichnetes Hüllrohr 16 verbunden, welches eine aus dem Ge- häuse 2 ausfahrbare Komponente des Spindeltriebs 7 darstellt.

Der Elektroraum 4 ist unterteilt in zwei Teilräume 17,18, nämlich einen Hauptelektro- raum 17 und einen Nebenelektroraum 18. Der ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als oberer Elektroraum bezeichnete Hauptelektroraum 17 weist den gleichen Querschnitt wie der Mechanikraum 5 auf und ist— in Axialrichtung des Spindeltriebs 7 betrachtet - dem Mechanikraum 5 vorgelagert. Im Unterschied erstreckt sich der Nebenelektroraum 18, welcher auch als unterer Elektroraum bezeichnet wird, über die gesamte Länge des Gehäuses 2. Ein im Nebenelektroraum 18 angeordneter Endschalter 19, allgemein als Sensorikkomponente bezeichnet, ist als kontaktloser, induk- tiver Sensor ausgebildet und wirkt mit der Spindelmutter 15 oder einem fest mit der Spindelmutter 15 verbundenen Teil zusammen Zugehörige elektrische Leitungen sind ebenfalls im Nebenelektroraum 18 verlegt. An derjenigen Stirnseite des Stellantriebs 1 , an welcher sich der Elektromotor 6 befindet, ist der Hauptelektroraum 17 mit dem Nebenelektroraum 18 durch einen in den Figuren nicht erkennbaren Kabeldurchlass verbunden. Der Kabeldurchlass befindet sich in ei- ner Zwischenwandung 22, die den Nebenelektroraum 18 sowohl vom Mechanikraum 5 als auch vom Hauptelektroraum 17 trennt. Die Zwischenwandung 22 ist ebenso wie die Gehäusewand 3 unmittelbar aus dem Metallprofil gebildet, aus welchem das Gehäuse 2 gefertigt ist.

Ein Deckel 23 schließt den Elektroraum 4 an der motorseitigen Stirnseite des Stellantriebs 1 ab. Auf derjenigen Stirnseite des Stellantriebs 1 , an welcher das Hüllrohr 16, auch als Schubrohr bezeichnet, aus dem Gehäuse 2 ragt, ist das Gehäuse 2 durch einen Deckel 26 verschlossen, wobei das Hüllrohr 16 gegenüber dem Deckel 26 durch nicht dargestellte Dichtungen abgedichtet ist. Der Deckel 26 schließt sowohl die Mechanikkammer 5 als auch den Nebenelektroraum 18 ab. Zur Führung des Hüllrohres 16 ist an der mit Hilfe des Deckels 26 verschlossenen Stirnseite des Gehäuses 2 ein Gleitlagerelement 29 vorgesehen, welches unmittelbar mit dem Hüllrohr 16 zusammenwirkt. Das Hüllrohr 16 ist an seinem aus den Gehäuse 2 ragenden Ende durch ein Anschlusselement 30 verschlossen, an welches beispielsweise ein Gelenk- auge anschließbar ist. Zur Nachschmierung des Spindeltriebs 7 ist im Bereich des Gleitlagerelements 29 eine Schmiermittelzuführung 31 vorgesehen, welche entsprechend der Schmiermittelzuführung 13 am Wälzlager 12 gestaltet ist und das Gehäuse 2 sowie das Gleitlagerelement 29 durchdringt. Das Gleitlagerelement 29 schließt direkt an den Deckel 26 an. Zur Be- und Entlüftung der Mechanikkammer 5 ist in dem Deckel 26 eine Be- und Entlüftungsvorrichtung, kurz als Lüftungselement 32 bezeichnet, integriert.

Die Lagereinheit 8 weist mehrere im Folgenden näher erläuterte Komponenten auf, welche in einen Lagerblock 20 integriert sind. Der Querschnitt des Lagerblocks 20 ist an den Innenquerschnitt des Gehäuses 2 im Bereich der Elektrokammer 4 angepasst. Zwischen der Elektrokammer 4 und der Mechanikkammer 5 ist eine Stufe 21 im Innenraum des Gehäuses 2 ausgebildet, an welcher der Lagerblock 20 anliegt. Als Komponenten des Wälzlagers 12 sind in Fig. 2 zwei Reihen an Wälzkörpern 24 sowie insgesamt vier Lagerscheiben 25 erkennbar. Die beiden inneren Lagerscheiben 25 liegen hierbei an einem Flansch 27 an, welcher integraler Bestandteil der Verbindungswelle 10 ist.

Auf der Seite des Elektromotors 6, allgemein auch als Antriebseinheit bezeichnet, ragt eine mit 33 bezeichnete Antriebswelle, welche mit der Motorwelle des Elektromotors 6 identisch oder fest verbunden ist, in formschlüssiger Weise in die Verbindungswelle 10. Die Antriebseinheit 6 insgesamt ist mit Befestigungsschrauben 34 am Lagerblock 20 befestigt.

Auf der gegenüberliegenden, dem Spindeltrieb 7 zugewandten Stirnseite des Lagerblocks 20 ist in diesen eine Vorspannvorrichtung 35 eingebaut. Die Vorspannvorrichtung 35 ermöglicht mittels einer ringförmigen, unter Aufrechterhaltung eines Spaltes um die Verbindungswelle 10 gelegten Spannmutter 36 die Einstellung der Vorspannung des Wälzlagers 12. Hierbei liegt die Spannmutter 36 unmittelbar an einer der Lagerscheiben 25 an. Als stirnseitige Vertiefungen ausgebildete Betätigungskonturen 37 ermöglichen die Verstellung der Spannmutter 36, auch wenn der Spindeltrieb 7 bereits fest mit der Lagereinheit 8 verbunden ist.

Die Spindel 14 ist in der hohlen Verbindungswelle 10 zentriert, wobei ein bolzenförmiger Zentrierungsabschnitt der Spindel 14 mit 38 bezeichnet ist. Dem Zentrierungsabschnitt 38 benachbart weist die Spindel 14 einen Verschraubungsabschnitt 39 auf, mit welchem die Spindel 14 in die Verbindungswelle 10 eingeschraubt ist. Die Begriffe„Zentrierungsabschnitt'' und„Verschraubungsabschnitt" werden auch für die entsprechenden Abschnitte 38,39 der Verbindungswelle 10 verwendet. Zusätzlich ist eine Kontermutter 40 auf die Spindel 14 aufgeschraubt, um die Verschraubung zwischen Spindel 14 und Verbindungswelle 10 zu sichern. Der Außendurchmesser der Kontermutter 40 ist nicht größer als der Innendurchmesser der Spannmutter 36. Durch die Anordnung des Elektromotors 6 in gerader Verlängerung des Spindeltriebs 7 und die Verwendung eines durchgehenden, einteiligen Gehäuses 2 weist der Stellantrieb 1 insgesamt eine besonders schlanke und zugleich robuste Bauform auf. Eine mit 41 bezeichnete Außenoberfläche des Gehäuses 2 ist gerippt, womit zum einen die Wirkung von Kühlrippen und zum anderen eine einfache Anschlussmöglichkeit für weitere Bauteile gegeben ist.

Bezugszeichenliste

1 Stellantrieb

2 Gehäuse

3 Gehäuse wand

4 erster Raum, Elektrokammer

5 zweiter Raum, Mechanikkammer

6 Elektromotor, Antriebseinheit

7 Spindeltrieb

8 Lagereinheit

9 statische Dichtung

10 Verbindungswelle

1 1 dynamische Dichtung

12 Wälzlager, zweireihiges Axialkugellager

13 Schmiermittelzuführung

14 Spindel

15 Spindelmutter

16 Hüllrohr

17 Teilraum, Hauptelektroraum

18 Teilraum, Nebenelektroraum

19 Endschalter, Sensorikkomponente

20 Lagerblock

21 Stufe

22 Zwischenwandung

23 Deckel

24 Wälzkörper

25 Lagerscheibe

26 Deckel

27 Flansch

28 -

29 Gleitlagerelement

30 Anschlusselement

31 Schmiermittelzuführung 32 Lüftungselement

33 Antriebswelle

34 Befestigungsschraube

35 Vorspannvorrichtung

36 Spannmutter

37 Betätigungskontur

38 Zentrierungsabschnitt

39 Verschraubungsabschnitt

40 Kontermutter

41 Außenoberfläche

Claims

Patentansprüche

1. Linearer Stellantrieb, mit einem säulenförmigen, einen Innenquerschnitt aufweisenden Gehäuse (2) sowie mit mehreren in dem Gehäuse (2) angeordneten Komponenten, nämlich

- einer Antriebseinheit (6) mit einer Antriebswelle (33),

- einem Spindeltrieb (7) mit einer durch die Antriebswelle (33) antreibbaren Spindel (14),

- einer zur Lagerung einer die Antriebswelle (33) mit der Spindel (14) verbindenden Verbindungswelle (10) ausgebildeten Lagereinheit (8) mit einem dem Innenquerschnitt des Gehäuses (2) angepassten Lagerblock (20),

wobei die Lagereinheit (8) eine Vorspannvorrichtung (35) zur Vorspannung eines in den Lagerblock (20) eingesetzten Rotativlagers (12) aufweist und die Spindel (14) mittels eines Zentrierungsabschnitts (38) und eines Verschrau- bungsabschnitts (39) mit der Verbindungswelle (10) verschraubt ist.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannvorrichtung (35) eine zur Verbindungswelle (10) konzentrische, diese umschließende Spannmutter (36) aufweist.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rota- tivlager (12) als doppelt wirkendes Axialwälzlager ausgebildet ist.

4. Stellantrieb nach einem der Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwei Lagerscheiben (25) des Axialwälzlagers (12) an einem Flansch (27) der Verbindungswelle (10) abstützen.

5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine auf die Spindel (14) aufgeschraubte, den Lagerblock (20) mit einer Kraft in Axialrichtung der Spindel (14) beaufschlagende, die Spindel (14) an der Verbindungswelle ((10) sichernde Kontermutter (40), welche radial innerhalb der Spannmutter (36) angeordnet ist.

6. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit (8) einen ersten Raum (4) im Gehäuse (2), in welchem sich die Antriebseinheit (6) befindet von einem zweiten Raum (5), in welchem sich der Spindeltrieb (7) befindet, mittels einer statischen Dichtung (9) und einer dynamischen Dichtung (11) trennt.

7. Stellantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Raum (4) aus zwei Teilräumen (17,18) gebildet ist, welche überschneidungsfrei im Querschnitt des Gehäuses angeordnet sind, wobei sich einer der Teilräume

(18), welcher von der Mittelachse des Spindeltriebs (7) beabstandet ist, über die gesamte Länge des Gehäuses (2) erstreckt.

8. Stellantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem von der Mittelachse des Spindeltriebs (7) beabstandeten Teilraum (18) mindestens eine sowohl mit der Antriebseinheit (6) als auch mit einer Komponente (15) des

Spindeltriebs (7) zusammenwirkende Sensorikkomponente (19) angeordnet ist.

9. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine gerippte Außenoberfläche (41) aufweist.

10. Verfahren zur Montage eines linearen Stellantriebs, mit folgenden Schritten:

- Ein säulenförmiges Gehäuse (2) wird bereitgestellt,

- eine Lagereinheit (8), in welcher eine hohle, einen Verschraubungsabschnitt (39) und einen Zentrierungsabschnitt (38) aufweisende Verbindungswelle (10) gelagert ist, wird bereitgestellt,

- an die Lagereinheit (8) wird eine eine Antriebswelle (33) aufweisende An- triebseinheit (6) unter Herstellung einer drehmomentübertragenden Verbindung zwischen deren Antriebswelle (33) und der Verbindungswelle (10) angeschraubt,

- eine Spindel (14) eines Spindeltriebs (7), deren Ende als mit dem Zentrierungsabschnitt (38) der Verwindungswelle (10) korrespondierender Ab- schnitt ausgebildet ist, wird mit der Verbindungswelle (10) verschraubt,

- die Anordnung aus Antriebseinheit (6), Lagereinheit (8) und Spindeltrieb (7) wird als Ganzes in das Gehäuse (2) eingeschoben und in diesem befestigt.