WO2023155949A1 - Linear adjustment device and adjustment unit - Google Patents

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WO2023155949A1
WO2023155949A1 PCT/DE2023/100071 DE2023100071W WO2023155949A1 WO 2023155949 A1 WO2023155949 A1 WO 2023155949A1 DE 2023100071 W DE2023100071 W DE 2023100071W WO 2023155949 A1 WO2023155949 A1 WO 2023155949A1
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WO
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ring
linear
guideways
rolling elements
rotatable
Prior art date
Application number
PCT/DE2023/100071
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German (de)
French (fr)
Inventor
Reiner Neukum
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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Publication of WO2023155949A1 publication Critical patent/WO2023155949A1/en

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123—Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a linear positioning device, comprising an outer ring with one or more ramp-like guideways open radially inward and an inner ring with one or more ramp-like guideways open radially outward.
  • Such linear positioning devices are used in the prior art in different areas, for example as decoupling units or also disconnect units (so-called DCUs). They comprise two rings which can be rotated in relation to one another, with rotation of one ring causing an axial displacement of the other ring. The rotation is converted into linear displacement by rolling elements provided in the ramp-like guideways. This displacement can be used to move a component or to connect several components together.
  • the ramp-like guideways of both rings are axially open on one side.
  • the cross section of the rings is similar to the cross section of a ring in an angular contact ball bearing. Because the guideways are open on one side, a linear force can only be generated in one direction.
  • the resetting of the ring that can be displaced in the linear direction is therefore usually effected by a spring element, which pushes back the axially displaceable ring when the introduction of force is interrupted, with the rotating ring also being able to be rotated back into its starting position.
  • the invention is therefore based on the problem of specifying a linear adjustment device which is improved in comparison.
  • the invention provides that the guideways complement each other to form a channel accommodating rolling elements running on it, with the rotation of the outer ring being able to cause an axial displacement of the inner ring or vice versa, with the guideways of both rings acting as guide grooves delimited by flanks are formed in both axial directions and one or more assembly openings are provided and the or each channel is accessible via at least one assembly opening.
  • the invention proposes that the ramp-like guideways of both rings are delimited by flanks on both sides along the longitudinal axis of the rings.
  • the rolling elements are always held in the axial direction of the linear positioning unit by the flanks provided on both sides in the guideways of the rings. Due to the length of the guideways in addition, the rotation angle of the rotatable ring is limited, with the ends of each guideway serving as a stop and preventing the rolling elements from falling out due to excessive rotation angles.
  • the outer ring of a linear adjusting device is fixed in position and rotatable in the axial direction, whereas the inner ring is non-rotatable but axially displaceable. Accordingly, a linear displacement of the inner ring is effected via the outer ring with a rotary movement.
  • the rotary movement can also be initiated via a rotatable inner ring that is fixed in position in the axial direction and cause an axial displacement of a non-rotatable outer ring.
  • the outer ring is fixed in position in the axial direction and is rotatable about its longitudinal axis, whereas the inner ring is axially displaceable and non-rotatable about its longitudinal axis.
  • the properties of both rings can also be exchanged, whereby one ring must always be rotatable and the second ring must always be axially displaceable.
  • At least two, preferably three, ramp-like guideways are to be provided distributed equidistantly around the circumference of the outer ring and the inner ring. If two or more guideways are provided in this way, each of which is in mechanical contact with a guideway of the other ring by at least one rolling element, these rolling elements are evenly distributed around the common longitudinal axis of both rings. Since the force is diverted from a rotational movement of one ring into a linear displacement of the second on the rolling elements and the guideways delimited by flanks, the even distribution of the rolling elements around the common longitudinal axis of the rings also results in an even distribution of the forces that arise, in particular the axial forces result in both rings. By providing three or more such guideways, tilting of a ring can also be avoided.
  • the ratio between the angle of rotation of one ring and the linear displacement can be determined via the number and/or the length of the ramp-like guideways of the second ring can be affected.
  • a greater incline of the ramp-like guideways in the axial direction of the rings results in a greater linear displacement being effected with the same angle of rotation.
  • a smaller linear displacement can be achieved with a smaller incline of the guideways for the same angle of rotation, with the linear displacement being able to be controlled more precisely.
  • one or more assembly openings are provided, which allow the introduction of rolling elements into the guideways of both rings.
  • the guideways of both rings are delimited on both sides in the axial direction by flanks and also do not allow the rolling elements to enter or exit at their ends. The guideways are therefore completely closed. Only the assembly openings represent openings in the guideways that are required for assembly of a described linear adjusting device.
  • a linear adjusting device is preferably characterized in that the or each assembly opening runs axially or radially.
  • the assembly openings which allow the rolling elements to be inserted into the ramp-like guideways of both rings, can be provided on the inner and/or outer ring. Since it is necessary to insert the inner ring into the outer ring when assembling the linear adjusting device, assembly openings that run in the axial direction are particularly advantageous. They already run in the assembly direction and open all the guideways of one or both rings along the axis on which both rings are brought together for assembly. This allows the two rings to be plugged together and the rolling elements to be inserted at the same time by means of a simple linear movement.
  • the guideways of the other ring are not open at any point in the axial direction.
  • the assembly is then carried out by inserting the rolling elements into the completely closed guideways of the ring without assembly openings, whereupon this is pushed onto or into the second ring in the axial direction in such a way that in the radial direction protruding rolling elements slide into the axially extending mounting holes of the second ring. Both rings are then in the assembly position.
  • both rings have axially running assembly openings, with the rings being oriented towards one another in such a way that an assembly opening of one ring and an assembly opening of the other ring complement each other to form a sufficiently large, for example circular, assembly opening that can accommodate the entire cross section of a rolling element . In this state, both rings are also in the assembly position.
  • both rings can be positioned in one another in advance, after which the rolling elements are filled into the guideways via the assembly openings in the radial direction.
  • the or each assembly opening is preferably arranged at one end of a guideway.
  • a suitable twisting of the two rings relative to one another it can thereby be ensured that the assembly position can no longer be assumed during operation of the linear positioning device.
  • this can be implemented by a stop on a ring, which prevents the rings from being twisted or shifted back into the assembly position.
  • a suitable design of the mechanics in which the linear positioning device is installed ensures that the assembly position can no longer be assumed during operation. Both are particularly significant for assembly openings running axially, since the rolling elements are not held securely in the guideways in the assembly position in the axial direction.
  • the axial assembly openings can be completely closed with suitable closure elements, which are fastened to the respective ring, for example by screwing, with the result that the rolling elements in each ring cannot fall out Twisting state can be prevented.
  • assembly openings running radially can also be completely closed, for example by a screw, in particular a grub screw.
  • the assembly openings By arranging the assembly openings at one end of a guideway, the greatest possible length of the guideways can also be utilized in order to convert an initiated rotational movement into a linear movement.
  • the assembly position only takes up a small area at one end of the guideway.
  • their length is also decisive for the maximum linear displacement that can be achieved, with a greater linear displacement tending to be able to be achieved by using longer guideways.
  • the rotatable ring has a coupling structure, preferably teeth, via which a rotational movement can be introduced into the ring. It is thus possible to initiate rotational movements in both directions in a simple manner and with a common drive mechanism. Gearing is particularly suitable here, since it enables a robust transmission of a rotational movement with little torsional backlash.
  • the coupling structure can also accommodate a toothed belt or a chain in order to be able to introduce a rotational movement into the ring.
  • a groove-shaped coupling structure is also possible, in which case a tensioned V-belt can run in the groove of the ring, with which the ring is rotated. It is also possible to use a rotary joint, with which a linear movement of an actuator is converted into a rotary movement of the rotatable ring. In each of the examples mentioned, the rotatable ring of the linear actuator can be rotated in both directions. Thus, a two-sided linear displacement of the non-rotatable ring can take place along its longitudinal axis. An additional reset device is no longer required.
  • the non-rotatable ring has a connecting device for non-rotatably connecting to a likewise non-rotatable component.
  • This Connecting device can be ensured in the course of installing the linear actuator in a mechanism that the rotationally fixed ring has only one degree of freedom that allows its movement along its longitudinal axis. The rotation of the ring is thus blocked after installation, as a result of which a rotation of the second, rotatable ring is converted into an axial movement of the non-rotatable ring by the ramp-shaped guideways.
  • the connection device for the non-rotatable connection can be internal or external toothing. Further configuration options are, for example, a stop, a tongue and groove connection, in particular a feather key, or a splined connection.
  • a preferred embodiment of a linear adjusting device provides that the rolling elements are balls.
  • the use of spherical rolling elements enables a simple design of the cross section of the ramp-like guideways. This takes the form of an arc, with shapes that are difficult to produce being able to be avoided.
  • the spherical shape means that the rolling elements have little resistance to rotation, which simplifies operation and reduces wear.
  • Low-wear operation of a linear positioning device according to the invention can be promoted if the rolling elements and/or the two rings are made of wear-resistant material such as metal, in particular steel, including in particular chromium steel or high-alloy steel.
  • wear-resistant material such as metal, in particular steel, including in particular chromium steel or high-alloy steel.
  • the use of materials that are usually used in roller bearings or ball bearings is recommended here. These are characterized in particular by their high mechanical hardness.
  • the invention also relates to a setting unit, comprising an actuator and a linear setting device as described above, the rotatable ring of the linear setting device being mechanically coupled to the actuator.
  • the rotatable ring of the linear setting device can be rotated by actuating it due to the mechanical coupling with the actuator.
  • a targeted rotation of the rotatable ring in both directions is preferably possible here.
  • the Actuator can be controlled, for example, by a remote control unit.
  • the possibility of operating the mechanism from a distance is given.
  • a particularly favorable introduction of a rotary movement into the rotatable ring of the linear setting device of a setting unit according to the invention is possible when the actuator is an electric motor or a hydraulic actuator. In both cases, it is advantageous if the actuator can act on both sides, so that a targeted back and forth movement is possible.
  • a rotation can be transmitted to the rotatable ring of the linear setting device with an electric motor by rotating the rotor.
  • a hydraulic or also pneumatic actuator allows only a linear movement, which can cause a rotation on the rotatable ring of the linear adjusting device, for example with the aid of a rotary joint.
  • the actuator can be coupled or can be coupled to the coupling structure of the rotatable ring directly or via an interposed coupling means. Accordingly, if only a very small installation space is available for the actuating unit, the actuator, for example an electric motor with teeth on the rotor, can be coupled or can be coupled directly to the coupling structure of the rotatable ring. If, on the other hand, the available installation space is not sufficient to position the actuator directly next to the linear adjusting device, it can be coupled or can be coupled to the coupling structure of the rotatable ring with an interposed coupling means.
  • a toothed wheel or a gear can be provided for this purpose, for example.
  • a linearly acting hydraulic or pneumatic actuator can also be coupled or can be coupled to the coupling structure of the rotatable ring by a rod or an additional joint. The optimized use of space made possible by this increases the possible uses of the actuating unit according to the invention.
  • an actuating unit is advantageously characterized in that a sliding sleeve coupled to the non-rotating ring via an axial bearing is provided, which is axially displaceable by an axial displacement of the non-rotating ring of the linear actuating device and via the two shaft ends can be mechanically coupled in a reversible manner. If the rotation-resistant ring is axially displaced by a rotation of the second ring, a sliding sleeve coupled to the rotation-resistant ring is simultaneously moved along this axis via an axial bearing. The sliding sleeve can thus be displaced axially in both directions.
  • the sliding sleeve can be displaced in both directions by the non-rotating ring of the linear actuator by means of a mechanical stop, which can be formed, for example, by an external shoulder or a shoulder inside the non-rotating ring, a snap ring or a screw connection.
  • a rotating input shaft and an output shaft can be coupled to the actuating unit, so that the actuating unit can be used as a coupling unit.
  • the actuating unit is preferably characterized in that a damping device, in particular a spring damper, is provided between the rotationally fixed ring and the sliding sleeve for damping axial forces.
  • a damping device in particular a spring damper
  • the sliding sleeve and/or the actuating unit are not positioned coaxially but slightly offset in the radial direction in relation to the shaft ends to be coupled, their coupling can lead to an inclined position.
  • a spring damper is preferably provided for this purpose, for example in the form of one or more wave springs connected in series or one or more disc springs connected in series.
  • a disk can also be used, which acts as an axial plain bearing.
  • the disc can be made of plastic or metal, for example.
  • Figure 1 shows a linear actuator with an inner and an outer ring and three spherical rolling elements
  • FIG. 2 shows the outer ring of the linear positioning device shown in FIG. 1 with three ramp-like guideways
  • FIG. 3 shows the inner ring of the linear positioning device shown in FIG. 1 with three guide tracks
  • FIG. 4 a linear positioning device in the assembly position
  • FIG. 5 shows a sectional view through the linear adjusting device of FIG. 4 in the assembly position
  • FIG. 6 shows a linear positioning device in the operating position and with minimal linear displacement
  • FIG. 7 shows a sectional view through the linear positioning device of FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a linear positioning device in the operating position and at maximum linear displacement
  • FIG. 9 shows a sectional view through the linear positioning device of FIG. 8,
  • FIG. 10 shows a sectional view of an actuating unit according to the invention with an electric motor and a sliding sleeve
  • FIG. 11 is a detailed view of Figure 10.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a linear positioning device 1 according to the invention in the assembled state. This comprises an inner ring 3, which is positioned in an outer ring 2, and three spherical rolling elements 4.
  • FIG. 3 shows the inner ring 3, which can be displaced linearly along the longitudinal axis 5, also as a stand-alone component.
  • the outer ring 2 and the inner ring 3 are arranged coaxially on the same longitudinal axis 5 in FIG. 1 and each have three ramp-like guideways 6 and 7, in which the rolling elements 4 are positioned and mechanically connect both rings to one another.
  • mounting openings 8 running in the axial direction are provided in the outer ring 2 at the end of the guideways 6 .
  • each of the three rolling elements 4 is first placed in one of the guideways 7 of the inner ring 3, which are closed on both sides in the axial direction.
  • the inner ring 3 is then inserted along the longitudinal axis 5 into the outer ring 2 together with the rolling elements 4, which are each positioned at one end of the guideways 7, with each of the three rolling elements 4 being inserted through an axial assembly opening 8 into a guideway 6 of the outer ring 2 glides.
  • the linear positioning device 1 is then in the assembly position. A slightly twisted position of both rings is shown.
  • a rotational movement of the outer ring 2 is diverted into a linear movement of the inner ring 3 by the three guideways 6 of the outer ring 2 and the three guideways 7 of the inner ring 3, as well as the rolling elements 4 provided therein.
  • the guideways 6 of the outer ring 2 are shown in Figure 2 and run ramp-like from one end face 9 to the opposite end face 9.
  • the guideways 6 are delimited on both sides in the axial direction by flanks 10 and are evenly distributed around the longitudinal axis 5 on an inwardly oriented lateral surface 11.
  • the rolling elements 4, which are received by the guideways 6, can therefore transmit oblique forces and forces in both axial directions.
  • FIG. 3 shows the guideways 7 of the inner ring 3, which run similarly to the guideways 6 of the outer ring 2, in which case they have no assembly openings 8 and are closed all around.
  • the guideways 7 are also distributed uniformly around the longitudinal axis 5 and on an outwardly oriented lateral surface 12 of the inner ring 3 . In the axial direction, the guideways 7 are delimited on both sides by two flanks 13, through which an axial or oblique force can also be transmitted from the rolling elements 4 to the inner ring 3.
  • the guide tracks 6 of the outer ring 2 also have flat shoulders 14 and 15, on which the tracks do not run obliquely.
  • Corresponding paragraphs 16 and 17 on the inner ring 3 are not flat, but less inclined than the remaining guideways 7. These paragraphs 16 and 17 enable the linear adjusting device 1 to be fixed and require a minimum rotation of the outer ring 2 in order to effect a linear displacement of the inner ring 3 . Conversely, an axial force on the inner ring 3 cannot cause any rotational force on the outer ring 2 in these positions.
  • the linear positioning device 1 is in the installation position if the rolling elements 4 are not directly below the assembly openings 8 of the outer ring 2.
  • the outer ring 2 and the inner ring 3 are slightly twisted relative to one another. As a result, a secure cohesion of the linear positioning device 1 can be guaranteed. Except for the assembly openings 8 of the outer ring 2, all the guideways 6 and 7 are completely enclosed.
  • the linear positioning device 1 can be built into a mechanism in such a way that the mounting position can no longer be taken after installation.
  • the rings of the linear positioning device 1 are twisted before installation in the mechanism in such a way that the rolling elements 4 are no longer located under the assembly openings 8 .
  • a stop or a suitable coupling of one or both rings in the installed state prevents them from turning back into the assembly position, as a result of which the rolling elements 4 can no longer get into the assembly openings 8 of the outer ring 2 .
  • the rolling elements 4 are in the end position and on the shoulders 15 and 17 of the guideways 6 and 7. This allows the linear setting device 1 to be fixed. Due to the level course of shoulder 15, the outer ring 2 must first be turned back in order to enable the inner ring 3 to be shifted back in the opposite direction.
  • this is provided with a coupling structure 24 on its outwardly oriented lateral surface 19, as shown in FIG.
  • This can preferably be teeth for receiving a gear wheel, a chain or a toothed belt, but also a groove for receiving a V-belt.
  • the non-rotatable mounting of the inner ring 3 and its linear displacement is made possible by three grooves 18 shown in FIG. 1 and FIG. It is mounted on a non-rotatable external component, such as a splined shaft.
  • a non-rotatable bearing also be implemented by a tooth system, a tongue and groove connection, in particular a feather key, or an external stop.
  • the number, the shape and the position of the guideways 6 and 7 as well as the assembly openings 8 and the rolling elements 4 can vary depending on the design of the linear positioning device 1 .
  • at least three guideways 6 and 7 should be provided, which are evenly distributed around the circumference of both rings, so that a force along the longitudinal axis 5, which is exerted between the rings and the rolling elements 4 when the outer ring 2 rotates, is evenly distributed can.
  • the axial assembly openings 8 can also be provided in the inner ring 3 and the outer ring 2 .
  • the outer ring 2 and inner ring 3 can first be positioned one inside the other during assembly and then filled with spherical rolling elements 4 through assembly openings 8 that complement each other to form circular cross sections.
  • the assembly openings 8 can also be provided in the radial direction in one of the two rings, in which case the rings can also first be positioned one inside the other and then filled with rolling elements 4 .
  • FIG. 4 shows a top view of the linear adjusting device 1 described in FIG. 1 with the outer ring 2 and the inner ring 3 and three spherical rolling elements 4 in the assembly position.
  • the rolling elements 4 are each located at the mounting openings 8 of the outer ring 2.
  • FIG. 1 The cross section through the linear actuator 1 of FIG. 4 at the position of one of the three spherical rolling elements 4 is shown in FIG.
  • FIG. 2 This shows the arrangement of the spherical rolling element 4 between the outer ring 2 and the inner ring 3 in the assembly position.
  • the rolling element 4 is guided on the inner ring 3 in the axial direction on both sides by the flanks 13 .
  • the rolling element 4 On the outer ring 2 , the rolling element 4 is guided in the axial direction only on one side by a flank 10 , since the other side is open in the axial direction through the assembly opening 8 . In the position shown, it is thus possible to pull the outer ring 2 axially away from the inner ring 3 and the rolling element 4 in the opposite direction to the assembly opening 8 .
  • the linear actuator 1 can be dismantled.
  • the linear adjusting device 1 can be assembled by slipping the outer ring 2 onto the inner ring 3 with the rolling elements 4 . This is only possible in the mounting position shown, since the guide tracks 6 of the outer ring 2 are open on one side here through the mounting openings 8 in the axial direction and allow the rolling elements 4 to be accommodated.
  • FIG. 6 shows a plan view of a linear positioning device 1 as already shown in FIG.
  • the rings of the linear positioning device 1 are rotated slightly to the assembly position shown in FIG. 4 and FIG. 5 and the linear positioning device 1 is ready for operation.
  • the spherical rolling elements 4 are no longer located at the positions of the mounting holes 8 of the outer ring 2, but are slightly offset thereto. They are located at the positions at which the guide tracks 6 begin to run in a ramp-like manner from the assembly openings 8 . From this position it is possible to effect a linear movement of the inner ring 3 by rotating the outer ring 2 .
  • FIG. 6 A sectional view through the linear adjusting device 1 shown in FIG. 6 in the operating position and with minimal linear displacement of the inner ring 3 is shown in FIG.
  • the section runs again through one of the three spherical rolling elements 4.
  • the sectional view clearly shows how the rolling element 4 is guided in the axial direction both on the inner ring 3 by flanks 13 on both sides and on the outer ring 2 by flanks 10 on both sides. Neither of the two rings is open on the rolling element 4 in the axial direction, so that in this position a firm cohesion of the linear actuating device 1 is ensured.
  • An assembly or disassembly of the linear actuator 1 is not possible in this state. Likewise, in this state, the linear adjusting device 1 cannot fall apart under the action of axial forces.
  • FIG. 8 additionally shows a top view of the linear adjusting device 1 described in FIG. is.
  • the spherical rolling elements 4 are located at the ends of the guideways of both rings, where no mounting openings 8 are provided.
  • FIG. 8 A sectional view through the linear positioning device 1 of FIG. 8 is shown in FIG. This runs through one of the three spherical rolling elements 4 and shows the linear adjusting device 1 in the position in which the inner ring 3 is maximally extended by rotating the outer ring 2 in the axial direction. In the representation, this corresponds to a maximum shift to the right. In this end position, the rolling elements 4 continue to be guided in the axial direction both on the inner ring 3 and on the outer ring 2 by the flanks 13 and 10 on both sides. The solid cohesion of the linear actuator 1 is still given.
  • Figure 10 shows in the form of a sectional view an exemplary embodiment of an actuating unit 34 according to the invention with the linear actuating device 1 according to the invention, with a mechanical coupling of the outer ring 2 of the linear actuating device 1 with a rotating pinion 21 of an actuator 22, here an electric motor, via a coupling means 23, here a gear, done.
  • the pinion 21 and the outer ring 2 have a coupling structure 24 or a toothing that is mechanically coupled to a toothing of the coupling means 23 . Due to the mechanical coupling, a rotary movement of the pinion 21, indicated by arrow 25, can bring about a rotary movement of the outer ring 2, indicated by arrow 26.
  • the outer ring 2 can therefore be rotated with the actuator 22 .
  • other actuators 22 can also be used to initiate a rotary movement, for example a hydraulic or pneumatic cylinder, with alternative coupling means 23 such as swivel joints, V-belts or cables being used instead of the gear wheel.
  • FIG. 11 shows an enlarged detailed view of FIG.
  • An outer ring 2 is shown, on whose outer lateral surface 19 the coupling structure 24 is provided, which is mechanically coupled to a coupling means 23 . Accordingly, the outer ring 2 is also rotated when the coupling means 23 is rotated, which is indicated by the arrow 26 . Due to the spherical rolling elements 4, the outer ring 2 mechanically coupled to the inner ring 3. The rolling elements 4 are held on both rings by the ramp-like guideways, as a result of which a rotation of the outer ring 2 causes an axial displacement of the inner ring 3 . The latter is indicated by the arrow 27.
  • a sliding sleeve 28 is also displaced by this. If the inner ring 3 is displaced to the right in the state shown, it exerts a force directed to the right on the sliding sleeve 28 via a damping device 29 and an axial bearing 30 . If, on the other hand, the sliding sleeve 28 is to be shifted back to the left, a backward displacement of the inner ring 3 generates an axial force acting to the left, which is transmitted to the sliding sleeve 28 with a snap ring 31 .
  • the sliding sleeve 28 is mechanically coupled to one or more rotating shafts by axial displacement via its internal teeth 32, the sliding sleeve 28 rotates simultaneously with the or all of the coupled shafts. Arrow 33 indicates this rotation.
  • the thrust bearing 30, e.g. a roller bearing such as a needle bearing is arranged between the inner ring 3 and the sliding sleeve 28. This can be, for example, an axial needle bearing, but also an axial roller bearing or axial ball bearing.
  • damping device Axial bearing Snap ring Internal teeth Rotational movement of the sliding sleeve Adjusting unit

Abstract

The invention relates to a linear adjustment device (1), comprising an outer ring (2) having one or more ramp-like guide tracks (6) open radially inwards, and an inner ring (3) having one or more ramp-like guide tracks (7) open radially outwards, wherein the guide tracks (6, 7) complement one another to form a channel receiving rolling elements running on the guide track, wherein an axial displacement of the inner ring (3) can be achieved by rotating the outer ring (2), or vice versa, wherein the guide tracks (6, 7) of both rings are designed as guide grooves delimited in both axial directions by flanks (10, 13) and one or more assembly openings (8) are provided, and the or each channel is accessible via at least one assembly opening (8).

Description

Linearstelleinrichtung und Stelleinheit Linear positioning device and positioning unit
Die Erfindung betrifft eine Linearstelleinrichtung, umfassend einen Außenring mit einer oder mehreren, nach radial innen geöffneten, rampenartigen Führungsbahnen sowie einen Innenring mit einer oder mehreren, nach radial außen offenen, rampenartigen Führungsbahnen. The invention relates to a linear positioning device, comprising an outer ring with one or more ramp-like guideways open radially inward and an inner ring with one or more ramp-like guideways open radially outward.
Derartige Linearstelleinrichtungen finden im Stand der Technik in unterschiedlichen Bereichen, beispielsweise als Abkoppeleinheiten oder auch Disconnect Units (sogenannte DCUs), Verwendung. Sie umfassen zwei gegeneinander verdrehbare Ringe, wobei durch Drehung des einen Rings eine axiale Verschiebung des anderen Rings bewirkt werden kann. Die Drehung wird durch Rollelemente, die in den rampenartigen Führungsbahnen vorgesehen sind, in eine Linearverschiebung überführt. Diese Verschiebung kann dazu genutzt werden, ein Bauteil zu bewegen oder mehrere Bauteile miteinander zu verbinden. Such linear positioning devices are used in the prior art in different areas, for example as decoupling units or also disconnect units (so-called DCUs). They comprise two rings which can be rotated in relation to one another, with rotation of one ring causing an axial displacement of the other ring. The rotation is converted into linear displacement by rolling elements provided in the ramp-like guideways. This displacement can be used to move a component or to connect several components together.
Für eine einfache Montage einer derartigen Linearstelleinrichtung mit einem Außenring, einem Innenring und Rollelementen sind die rampenartigen Führungsbahnen beider Ringe jeweils auf einer Seite axial geöffnet. Dabei ähnelt der Querschnitt der Ringe dem Querschnitt eines Rings eines Schrägkugellagers. Durch die einseitig geöffneten Führungsbahnen kann eine Linearkraft nur in eine Richtung erzeugt werden. Die Rückstellung des in Linearrichtung verschiebbaren Rings erfolgt daher üblicherweise durch ein Federelement, welches den axial verschiebbaren Ring bei unterbrochener Krafteinleitung zurückschiebt, wobei der rotierende Ring ebenfalls in dessen Ausgangsposition zurückgedreht werden kann. For easy assembly of such a linear adjusting device with an outer ring, an inner ring and rolling elements, the ramp-like guideways of both rings are axially open on one side. The cross section of the rings is similar to the cross section of a ring in an angular contact ball bearing. Because the guideways are open on one side, a linear force can only be generated in one direction. The resetting of the ring that can be displaced in the linear direction is therefore usually effected by a spring element, which pushes back the axially displaceable ring when the introduction of force is interrupted, with the rotating ring also being able to be rotated back into its starting position.
Aufgrund der einseitig geöffneten Führungsbahnen beider Ringe besteht jedoch die Möglichkeit, dass diese bei linearer Verstellung auseinanderfallen, beispielsweise dann, wenn bei der Rückstellung in die Ausgangsposition einer der beiden Ringe hängenbleibt und der andere Ring die Rollelemente durch lineares Verschieben aus den Führungsbahnen des zweiten Rings herausdrückt. Auf diese Weise kann ein Defekt des Mechanismus entstehen. Due to the guideways of both rings, which are open on one side, there is a possibility that these will fall apart during linear adjustment, for example if one of the two rings gets stuck when returning to the starting position and the other ring loosens the rolling elements due to linear displacement Pushes out the guideways of the second ring. This can cause the mechanism to malfunction.
Der Erfindung liegt damit das Problem zu Grunde, eine Linearstelleinrichtung anzugeben, die demgegenüber verbessert ist. The invention is therefore based on the problem of specifying a linear adjustment device which is improved in comparison.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Linearstelleinrichtung eingangs genannter Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich die Führungsbahnen zu einem auf diesen laufende Rollelemente aufnehmenden Kanal ergänzen, wobei durch die Rotation des Außenrings eine axiale Verschiebung des Innenrings oder umgekehrt erwirkbar ist, wobei die Führungsbahnen beider Ringe als in beide Axialrichtungen über Flanken begrenzte Führungsnuten ausgebildet sind und eine oder mehrere Montageöffnungen vorgesehen sind und der oder jeder Kanal über wenigstens eine Montageöffnung zugänglich ist. To solve this problem, in a linear positioning device of the type mentioned at the outset, the invention provides that the guideways complement each other to form a channel accommodating rolling elements running on it, with the rotation of the outer ring being able to cause an axial displacement of the inner ring or vice versa, with the guideways of both rings acting as guide grooves delimited by flanks are formed in both axial directions and one or more assembly openings are provided and the or each channel is accessible via at least one assembly opening.
Die Erfindung schlägt vor, dass die rampenartigen Führungsbahnen beider Ringe entlang der Längsachse der Ringe auf beiden Seiten durch Flanken begrenzt sind. The invention proposes that the ramp-like guideways of both rings are delimited by flanks on both sides along the longitudinal axis of the rings.
Dadurch ist es möglich, einen der zwei Ringe in beide Richtungen zu rotieren und damit eine axiale Hin- und Rückbewegung des zweiten Rings zu erzielen. Es ist keine zusätzliche Rückstelleinrichtung mehr erforderlich, um an dem rotationsfesten Ring eine Axialverschiebung in beide Richtungen zu erwirken, da die Rollelemente entlang der Längsachse der Ringe an beiden Flanken und damit in beide Richtungen Kräfte übertragen können. Zudem kann durch die in beide Axialrichtungen über Flanken begrenzten Führungsbahnen sichergestellt werden, dass ein Auseinanderfallen der Linearstelleinrichtung während des Betriebs unmöglich ist. Allein in der Montageposition, respektive wenn sich die Rollelemente an den Montageöffnungen der Führungsbahnen befinden, ist ausreichend Platz verfügbar, um die Rollelemente aus den Führungsbahnen zu entnehmen und die Linearstelleinrichtung zu demontieren. Wird, beispielsweise durch Verdrehung der beiden Ringe, sichergestellt, dass diese Montageposition während des Betriebs nicht erreichbar ist, werden die Rollelemente in Axialrichtung der Linearstelleinheit stets von den beidseitig vorgesehenen Flanken in den Führungsbahnen der Ringe gehalten. Durch die Länge der Führungsbahnen wird zudem der Drehwinkel des rotierbaren Rings eingeschränkt, wobei die Enden jeder Führungsbahn als Anschlag dienen und ein Herausfallen der Rollelemente durch zu große Drehwinkel verhindern. This makes it possible to rotate one of the two rings in both directions and thus achieve axial reciprocating movement of the second ring. There is no longer any need for an additional restoring device in order to effect axial displacement in both directions on the non-rotating ring, since the rolling elements can transmit forces along the longitudinal axis of the rings on both flanks and thus in both directions. In addition, the guideways delimited by flanks in both axial directions can ensure that the linear adjusting device cannot fall apart during operation. In the assembly position alone, or when the rolling elements are located at the assembly openings of the guideways, there is sufficient space to remove the rolling elements from the guideways and to dismantle the linear adjustment device. If, for example by twisting the two rings, it is ensured that this assembly position cannot be reached during operation, the rolling elements are always held in the axial direction of the linear positioning unit by the flanks provided on both sides in the guideways of the rings. Due to the length of the guideways in addition, the rotation angle of the rotatable ring is limited, with the ends of each guideway serving as a stop and preventing the rolling elements from falling out due to excessive rotation angles.
Üblicherweise ist der Außenring einer erfindungsgemäßen Linearstelleinrichtung in Axialrichtung positionsfest und drehbar, wohingegen der Innenring nicht drehbar aber axial verschiebbar ist. Demnach wird über den Außenring mit einer Drehbewegung eine Linearverschiebung des Innenrings erwirkt. In unterschiedlichen Ausführungsvari- anten kann die Drehbewegung auch über einen drehbaren sowie in Axialrichtung positionsfesten Innenring eingeleitet werden und eine Axialverschiebung eines drehfesten Außenrings erwirken. Zur Vereinfachung ist der Außenring in der folgenden Beschreibung in Axialrichtung positionsfest und um dessen Längsachse rotierbar, wohingegen der Innenring axial verschiebbar und um dessen Längsachse nicht drehbar ist. Die Eigenschaften beider Ringe können auch getauscht sein, wobei ein Ring immer drehbar und der zweite Ring immer axial verschiebbar sein muss. Usually, the outer ring of a linear adjusting device according to the invention is fixed in position and rotatable in the axial direction, whereas the inner ring is non-rotatable but axially displaceable. Accordingly, a linear displacement of the inner ring is effected via the outer ring with a rotary movement. In different design variants, the rotary movement can also be initiated via a rotatable inner ring that is fixed in position in the axial direction and cause an axial displacement of a non-rotatable outer ring. For the sake of simplicity, in the following description, the outer ring is fixed in position in the axial direction and is rotatable about its longitudinal axis, whereas the inner ring is axially displaceable and non-rotatable about its longitudinal axis. The properties of both rings can also be exchanged, whereby one ring must always be rotatable and the second ring must always be axially displaceable.
Um einen Mechanismus mit gleichförmiger Kraftumleitung von der Rotation in eine Linearbewegung zu gewährleisten sind wenigstens zwei, vorzugsweise drei, rampenartige Führungsbahnen äquidistant um den Umfang des Außenrings und des Innenrings verteilt vorzusehen. Werden auf diese Weise zwei oder mehr Führungsbahnen vorgesehen, die jeweils durch wenigstens ein Rollelement mit einer Führungsbahn des anderen Rings in mechanischem Kontakt stehen, so sind diese Rollelemente gleichmäßig um die gemeinsame Längsachse beider Ringe verteilt. Da die Kraftumleitung von einer Rotationsbewegung des einen Ring in eine Linearverschiebung des zweiten an den Rollelementen und den durch Flanken begrenzten Führungsbahnen erflogt, hat die gleichmäßige Verteilung der Rollelemente um die gemeinsame Längsachse der Ringe auch eine gleichmäßige Verteilung der entstehenden Kräfte, insbesondere der Axialkräfte, auf beide Ringe zur Folge. Durch ein Vorsehen von drei oder mehr solcher Führungsbahnen können auch Verkippungen eines Rings vermieden werden. In order to ensure a mechanism with uniform force diversion from rotation to linear movement, at least two, preferably three, ramp-like guideways are to be provided distributed equidistantly around the circumference of the outer ring and the inner ring. If two or more guideways are provided in this way, each of which is in mechanical contact with a guideway of the other ring by at least one rolling element, these rolling elements are evenly distributed around the common longitudinal axis of both rings. Since the force is diverted from a rotational movement of one ring into a linear displacement of the second on the rolling elements and the guideways delimited by flanks, the even distribution of the rolling elements around the common longitudinal axis of the rings also results in an even distribution of the forces that arise, in particular the axial forces result in both rings. By providing three or more such guideways, tilting of a ring can also be avoided.
Über die Anzahl und/oder die Länge der rampenartigen Führungsbahnen kann das Verhältnis zwischen dem Drehwinkel des einen Rings und der Linearverschiebung des zweiten Rings beeinflusst werden. Eine größere Steigung der rampenartigen Führungsbahnen in Axialrichtung der Ringe hat hierbei zur Folge, dass bei gleichem Drehwinkel eine größere Linearverschiebung erwirkt wird. Umgekehrt kann mit geringerer Steigung der Führungsbahnen bei gleichem Drehwinkel eine geringere Linearverschiebung erzielt werden, wobei eine präzisere Steuerung der Linearverschiebung erfolgen kann. The ratio between the angle of rotation of one ring and the linear displacement can be determined via the number and/or the length of the ramp-like guideways of the second ring can be affected. A greater incline of the ramp-like guideways in the axial direction of the rings results in a greater linear displacement being effected with the same angle of rotation. Conversely, a smaller linear displacement can be achieved with a smaller incline of the guideways for the same angle of rotation, with the linear displacement being able to be controlled more precisely.
Um die Linearstelleinrichtung montieren zu können, werden eine oder mehrere Montageöffnungen vorgesehen, die das Einbringen von Rollelementen in die Führungsbahnen beider Ringe ermöglichen. Wie zuvor beschrieben sind die Führungsbahnen beider Ringe in Axialrichtung beidseitig durch Flanken begrenzt und erlauben auch an deren Enden kein Ein- oder Austreten der Rollelemente. Die Führungsbahnen sind also vollständig geschlossen. Alleinig die Montageöffnungen stellen Öffnungen in den Führungsbahnen dar, die für eine Montage einer beschriebenen Linearstelleinrichtung erforderlich sind. In order to be able to assemble the linear positioning device, one or more assembly openings are provided, which allow the introduction of rolling elements into the guideways of both rings. As previously described, the guideways of both rings are delimited on both sides in the axial direction by flanks and also do not allow the rolling elements to enter or exit at their ends. The guideways are therefore completely closed. Only the assembly openings represent openings in the guideways that are required for assembly of a described linear adjusting device.
Bevorzugterweise zeichnet sich eine erfindungsgemäße Linearstelleinrichtung dadurch aus, dass die oder jede Montageöffnung axial oder radial verläuft. Die Montageöffnungen, die ein Einführen der Rollelemente in die rampenartigen Führungsbahnen beider Ringe ermöglichen, können am Innen- und/oder am Außenring vorgesehen werden. Da es bei der Montage der Linearstelleinrichtung erforderlich ist, den Innenring in den Außenring einzubringen, sind Montageöffnungen, die in Axialrichtung verlaufen, besonders vorteilhaft. Sie verlaufen bereits in Montagerichtung und öffnen alle Führungsbahnen eines oder beider Ringe entlang der Achse, auf der beide Ringe zur Montage zusammengeführt werden. Dies erlaubt mittels simpler Linearbewegung ein Zusammenstecken beider Ringe und ein gleichzeitiges Einbringen der Rollelemente. Ist nur ein Ring mit axial verlaufenden Montageöffnungen versehen, so sind die Führungsbahnen des anderen Rings in Axialrichtung an keiner Stelle geöffnet. Die Montage erfolgt dann durch Einlegen der Rollelemente in die vollständig geschlossenen Führungsbahnen des Rings ohne Montageöffnungen, woraufhin dieser in Axialrichtung so auf oder in den zweiten Ring geschoben wird, dass die in Radialrichtung hervorstehenden Rollelemente in die axial verlaufenden Montageöffnungen des zweiten Rings hineingleiten. Beide Ringe befinden sich dann in der Montageposition. A linear adjusting device according to the invention is preferably characterized in that the or each assembly opening runs axially or radially. The assembly openings, which allow the rolling elements to be inserted into the ramp-like guideways of both rings, can be provided on the inner and/or outer ring. Since it is necessary to insert the inner ring into the outer ring when assembling the linear adjusting device, assembly openings that run in the axial direction are particularly advantageous. They already run in the assembly direction and open all the guideways of one or both rings along the axis on which both rings are brought together for assembly. This allows the two rings to be plugged together and the rolling elements to be inserted at the same time by means of a simple linear movement. If only one ring is provided with assembly openings running axially, the guideways of the other ring are not open at any point in the axial direction. The assembly is then carried out by inserting the rolling elements into the completely closed guideways of the ring without assembly openings, whereupon this is pushed onto or into the second ring in the axial direction in such a way that in the radial direction protruding rolling elements slide into the axially extending mounting holes of the second ring. Both rings are then in the assembly position.
Es ist allerdings auch möglich, beide Ringe zunächst ineinander zu positionieren und die Rollelemente erst im Anschluss in die Führungsbahnen beider Ringe zu füllen. Dabei verfügen beide Ringe über axial verlaufende Montageöffnungen, wobei die Ringe so zueinander orientiert sind, dass sich jeweils eine Montageöffnung des einen Rings und eine Montageöffnung des anderen Rings zu einer ausreichend großen, beispielsweise kreisförmigen, Montageöffnung ergänzen, die den gesamten Querschnitt eines Rollelements aufnehmen kann. In diesem Zustand befinden sich beide Ringe ebenfalls in der Montageposition. However, it is also possible to first position the two rings one inside the other and only then to fill the rolling elements in the guideways of both rings. Both rings have axially running assembly openings, with the rings being oriented towards one another in such a way that an assembly opening of one ring and an assembly opening of the other ring complement each other to form a sufficiently large, for example circular, assembly opening that can accommodate the entire cross section of a rolling element . In this state, both rings are also in the assembly position.
Verlaufen die Montageöffnungen dagegen radial, so ist es ausreichend, diese in einem der beiden Ringe vorzusehen. Hierbei können erneut beide Ringe im Voraus in einander positioniert werden, woraufhin die Rollelemente über die Montageöffnungen in Radialrichtung in die Führungsbahnen gefüllt werden. On the other hand, if the assembly openings run radially, it is sufficient to provide them in one of the two rings. Here again, both rings can be positioned in one another in advance, after which the rolling elements are filled into the guideways via the assembly openings in the radial direction.
Um sicherzustellen, dass die Rollelemente nach dem Befüllen respektive der Montage nicht mehr aus den Ringen herausfallen können, ist die oder jede Montageöffnung vorzugsweise an einem Ende einer Führungsbahn angeordnet. Dadurch kann mit einer geeigneten Verdrehung der beiden Ringe zueinander sichergestellt werden, dass die Montageposition während des Betriebs der Linearstelleinrichtung nicht mehr eingenommen werden kann. Beispielsweise kann dies durch einen Anschlag eines Rings umgesetzt werden, der eine Verdrehung oder Verschiebung der Ringe zurück in die Montageposition verhindert. Oder es wird durch ein geeignetes Auslegen der Mechanik, in der die Linearstelleinrichtung eingebaut wird, sichergestellt, dass die Montageposition im Betrieb nicht mehr eingenommen werden kann. Beides ist besonders für axial verlaufende Montageöffnungen signifikant, da die Rollelemente hier in der Montageposition in Axialrichtung nicht sicher in den Führungsbahnen gehalten werden. Daneben können die axialen Montageöffnungen mit geeigneten Verschlusselemente, die am jeweiligen Ring, beispielsweise durch Verschrauben, befestigt werden, vollständig verschlossen werden, wodurch ein Herausfallen der Rollelemente in jedem Verdrehzustand verhindert werden kann. Gleichermaßen sind auch radial verlaufenden Montageöffnungen beispielsweise durch eine Schraube, insbesondere eine Madenschraube, vollständig verschließbar. In order to ensure that the rolling elements can no longer fall out of the rings after filling or assembly, the or each assembly opening is preferably arranged at one end of a guideway. With a suitable twisting of the two rings relative to one another, it can thereby be ensured that the assembly position can no longer be assumed during operation of the linear positioning device. For example, this can be implemented by a stop on a ring, which prevents the rings from being twisted or shifted back into the assembly position. Or a suitable design of the mechanics in which the linear positioning device is installed ensures that the assembly position can no longer be assumed during operation. Both are particularly significant for assembly openings running axially, since the rolling elements are not held securely in the guideways in the assembly position in the axial direction. In addition, the axial assembly openings can be completely closed with suitable closure elements, which are fastened to the respective ring, for example by screwing, with the result that the rolling elements in each ring cannot fall out Twisting state can be prevented. Equally, assembly openings running radially can also be completely closed, for example by a screw, in particular a grub screw.
Durch Anordnung der Montageöffnungen an einem Ende einer Führungsbahn kann zudem die größtmögliche Länge der Führungsbahnen ausgenutzt werden, um eine eingeleitete Drehbewegung in eine Linearbewegung umzuwandeln. Die Montageposition nimmt so nämlich nur einen kleinen Bereich an einem Ende der Führungsbahn ein. Neben der Steigung der Führungsbahnen ist auch deren Länge entscheidend für die maximal erwirkbare Linearverschiebung, wobei durch einen Einsatz längerer Führungsbahnen tendenziell eine größere Linearverschiebung erreicht werden kann. By arranging the assembly openings at one end of a guideway, the greatest possible length of the guideways can also be utilized in order to convert an initiated rotational movement into a linear movement. The assembly position only takes up a small area at one end of the guideway. In addition to the incline of the guideways, their length is also decisive for the maximum linear displacement that can be achieved, with a greater linear displacement tending to be able to be achieved by using longer guideways.
Um in einem der Ringe eine Rotationsbewegung einleiten zu können, ist es von Vorteil, wenn der rotierbare Ring eine Koppelstruktur, vorzugsweise eine Verzahnung, aufweist, über die eine Rotationsbewegung in den Ring einleitbar ist. So ist es möglich, auf einfache Weise und mit einer gängigen Antriebsmechanik Rotationsbewegungen in beide Richtungen einzuleiten. Hierbei eignet sich besonders eine Verzahnung, da diese eine robuste Übertragung einer Rotationsbewegung mit geringem Verdrehspiel ermöglicht. Gleichermaßen kann die Koppelstruktur auch einen Zahnriemen oder eine Kette aufnehmen, um eine Rotationsbewegung in den Ring einleiten zu können. Daneben ist auch der Einsatz einer nutförmigen Koppelstruktur möglich, wobei in der Nut des Rings ein gespannter Keilriemen verlaufen kann, mit dem der Ring gedreht wird. Auch der Einsatz eines Drehgelenks ist möglich, mit dem eine Linearbewegung eines Aktors in eine Drehbewegung des rotierbaren Rings umgewandelt wird. In jedem der genannten Beispiele kann der rotierbare Ring der Linearstelleinrichtung in beide Richtungen gedreht werden. Somit kann eine beidseitige Linearverschiebung des rotationsfesten Rings entlang dessen Längsachse erfolgen. Eine zusätzliche Rückstelleinrichtung ist nichtmehr erforderlich. In order to be able to initiate a rotational movement in one of the rings, it is advantageous if the rotatable ring has a coupling structure, preferably teeth, via which a rotational movement can be introduced into the ring. It is thus possible to initiate rotational movements in both directions in a simple manner and with a common drive mechanism. Gearing is particularly suitable here, since it enables a robust transmission of a rotational movement with little torsional backlash. Equally, the coupling structure can also accommodate a toothed belt or a chain in order to be able to introduce a rotational movement into the ring. In addition, the use of a groove-shaped coupling structure is also possible, in which case a tensioned V-belt can run in the groove of the ring, with which the ring is rotated. It is also possible to use a rotary joint, with which a linear movement of an actuator is converted into a rotary movement of the rotatable ring. In each of the examples mentioned, the rotatable ring of the linear actuator can be rotated in both directions. Thus, a two-sided linear displacement of the non-rotatable ring can take place along its longitudinal axis. An additional reset device is no longer required.
Damit ein Mitdrehen des axial verschiebbaren Rings unterbunden wird, ist vorzusehen, dass der rotationsfeste Ring eine Verbindungseinrichtung zum drehfesten Verbinden mit einem ebenfalls rotationsfesten Bauteil aufweist. Mit dieser Verbindungseinrichtung kann im Zuge eines Einbaus der Linearstelleinrichtung in eine Mechanik sichergestellt werden, dass der rotationsfeste Ring nur einen Freiheitsgrad besitzt, der dessen Bewegung entlang seiner Längsachse erlaubt. Die Drehung des Rings ist damit nach dem Einbau blockiert, wodurch eine Drehung des zweiten, rotierbaren Rings durch die rampenförmig verlaufenden Führungsbahnen in eine Axialbewegung des rotationsfesten Rings umgewandelt wird. Die Verbindungseinrichtung zum drehfesten Verbinden kann eine innenliegende oder außenliegende Verzahnung sein. Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten sind beispielsweise ein Anschlag, eine Nut-Feder-Verbindung, insbesondere eine Passfeder, oder eine Keilwellenverbindung. In order to prevent the axially displaceable ring from rotating as well, it is to be provided that the non-rotatable ring has a connecting device for non-rotatably connecting to a likewise non-rotatable component. With this Connecting device can be ensured in the course of installing the linear actuator in a mechanism that the rotationally fixed ring has only one degree of freedom that allows its movement along its longitudinal axis. The rotation of the ring is thus blocked after installation, as a result of which a rotation of the second, rotatable ring is converted into an axial movement of the non-rotatable ring by the ramp-shaped guideways. The connection device for the non-rotatable connection can be internal or external toothing. Further configuration options are, for example, a stop, a tongue and groove connection, in particular a feather key, or a splined connection.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Linearstelleinrichtung sieht vor, dass die Rollelemente Kugeln sind. Der Einsatz kugelförmiger Rollelemente ermöglicht eine einfache Gestaltung des Querschnitts der rampenartigen Führungsbahnen. Dieser nimmt die Form eines Bogens an, wobei aufwändig herzustellende Formen vermieden werden können. Zudem hat die Kugelform zur Folge, dass die Rollelemente einen geringen Drehwiderstand aufweisen, was den Betrieb vereinfacht und den Verschleiß reduziert. A preferred embodiment of a linear adjusting device according to the invention provides that the rolling elements are balls. The use of spherical rolling elements enables a simple design of the cross section of the ramp-like guideways. This takes the form of an arc, with shapes that are difficult to produce being able to be avoided. In addition, the spherical shape means that the rolling elements have little resistance to rotation, which simplifies operation and reduces wear.
Ein verschleißarmer Betrieb einer erfindungsgemäßen Linearstelleinrichtung kann dadurch begünstigt werden, dass die Rollelemente und/oder die beiden Ringe aus verschleißfestem Material wie Metall, insbesondere Stahl, und hierunter insbesondere Chromstahl oder hochlegiertem Stahl, bestehen. Es empfiehlt sich hier der Einsatz von Materialien, die üblicherweise in Wälzlagern oder Kugellagern zum Einsatz kommen. Diese zeichnen sich besonders durch ihre hohe mechanische Härte aus. Low-wear operation of a linear positioning device according to the invention can be promoted if the rolling elements and/or the two rings are made of wear-resistant material such as metal, in particular steel, including in particular chromium steel or high-alloy steel. The use of materials that are usually used in roller bearings or ball bearings is recommended here. These are characterized in particular by their high mechanical hardness.
Neben der eingangs beschriebenen Linearstelleinrichtung betrifft die Erfindung auch eine Stelleinheit, umfassend einen Aktor und eine vorstehend beschriebene Linearstelleinrichtung, wobei der rotierbare Ring der Linearstelleinrichtung mechanisch mit dem Aktor gekoppelt ist. In der Stelleinheit kann der rotierbare Ring der Linearstelleinrichtung, aufgrund der mechanischen Kopplung mit dem Aktor, durch dessen Betätigung gedreht werden. Bevorzugterweise ist hierbei eine gezielte Drehung des rotierbaren Rings in beide Richtungen möglich. Gleichzeitig ist es von Vorteil, wenn der Aktor beispielsweise durch eine räumlich entfernte Steuereinheit steuerbar ist. Somit ist die Möglichkeit einer Betätigung des Mechanismus aus der Distanz gegeben. In addition to the linear setting device described at the outset, the invention also relates to a setting unit, comprising an actuator and a linear setting device as described above, the rotatable ring of the linear setting device being mechanically coupled to the actuator. In the setting unit, the rotatable ring of the linear setting device can be rotated by actuating it due to the mechanical coupling with the actuator. A targeted rotation of the rotatable ring in both directions is preferably possible here. At the same time, it is an advantage if the Actuator can be controlled, for example, by a remote control unit. Thus, the possibility of operating the mechanism from a distance is given.
Sämtliche Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Linearstelleinrichtung lassen sich analog auf die Linearstelleinrichtung der erfindungsgemäße Stelleinheit übertragen, so dass sich die entsprechenden Vorteile auch für die Stelleinheit ergeben. All explanations regarding the linear setting device according to the invention can be transferred analogously to the linear setting device of the setting unit according to the invention, so that the corresponding advantages also result for the setting unit.
Eine besonders günstige Einleitung einer Drehbewegung in den rotierbaren Ring der Linearstelleinrichtung einer erfindungsgemäßen Stelleinheit ist dann möglich, wenn der Aktor ein Elektromotor oder ein hydraulischer Aktor ist. In beiden Fällen ist es von Vorteil, wenn der Aktor beidseitig wirken kann, sodass eine gezielte Hin- und Rückbewegung möglich ist. Wie bereits für die Linearstelleinrichtung beschrieben, kann mit einem Elektromotor durch Rotation des Rotors eine Drehung auf den rotierbaren Ring der Linearstelleinrichtung übertragen werden. Dagegen ermöglicht ein hydraulischer oder auch pneumatischer Aktor lediglich eine Linearbewegung, die am rotierbaren Ring der Linearstelleinrichtung, beispielsweise mit Hilfe eines Drehgelenks, eine Rotation hervorrufen kann. Mit einem Elektromotor als Aktor sind tendenziell größere Drehwinkel erzielbar als mit einem linear wirkenden, hydraulischen oder pneumatischen Aktor. Dafür kann mit Letzterem tendenziell mehr Kraft in den rotierbaren Ring eingeleitet werden. Je nach Anwendungsfall ist demnach ein geeigneter Aktor zu wählen. A particularly favorable introduction of a rotary movement into the rotatable ring of the linear setting device of a setting unit according to the invention is possible when the actuator is an electric motor or a hydraulic actuator. In both cases, it is advantageous if the actuator can act on both sides, so that a targeted back and forth movement is possible. As already described for the linear setting device, a rotation can be transmitted to the rotatable ring of the linear setting device with an electric motor by rotating the rotor. In contrast, a hydraulic or also pneumatic actuator allows only a linear movement, which can cause a rotation on the rotatable ring of the linear adjusting device, for example with the aid of a rotary joint. With an electric motor as an actuator, larger angles of rotation tend to be achievable than with a linear, hydraulic or pneumatic actuator. On the other hand, with the latter, more force can tend to be introduced into the rotatable ring. A suitable actuator must therefore be selected depending on the application.
Zur Ermöglichung der Anwendung einer erfindungsgemäßen Stelleinheit in verschieden großen Bauräumen sind unterschiedliche Kopplungsmöglichkeiten des Aktors mit dem rotierbaren Ring denkbar. So kann der Aktor direkt oder über ein zwischengeschaltetes Koppelmittel mit der Koppelstruktur des rotierbaren Rings gekoppelt oder koppelbar sein. Steht demnach nur ein sehr kleiner Bauraum für die Stelleinheit zur Verfügung, so kann der Aktor, beispielsweise ein Elektromotor mit einer Verzahnung am Rotor, direkt mit der Koppelstruktur des rotierbaren Rings gekoppelt oder koppelbar sein. Reicht der verfügbare Bauraum dagegen nicht aus, um den Aktor unmittelbar neben der Linearstelleinrichtung zu positionieren, so kann dieser mit einem zwischengeschalteten Koppelmittel mit der Koppelstruktur des rotierbaren Rings gekoppelt oder koppelbar sein. Durch das Koppelmittel können räumliche Distanzen überbrückt werden. Hierfür kann beispielsweise ein Zahnrad oder ein Getriebe vorgesehen werden. Als Alternative dazu ist auch der Einsatz eines Zahnriemens, eines Keilriemens oder einer Kette denkbar. Auch ein linear wirkender hydraulischer oder pneumatischer Aktor kann durch einen Stab oder ein zusätzliches Gelenk mit der Koppelstruktur des rotierbaren Rings gekoppelt oder koppelbar sein. Die optimierte Bauraumnutzung, die dadurch ermöglicht wird, erhöht die Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Stelleinheit. To enable the use of an actuating unit according to the invention in installation spaces of different sizes, different coupling possibilities of the actuator with the rotatable ring are conceivable. Thus, the actuator can be coupled or can be coupled to the coupling structure of the rotatable ring directly or via an interposed coupling means. Accordingly, if only a very small installation space is available for the actuating unit, the actuator, for example an electric motor with teeth on the rotor, can be coupled or can be coupled directly to the coupling structure of the rotatable ring. If, on the other hand, the available installation space is not sufficient to position the actuator directly next to the linear adjusting device, it can be coupled or can be coupled to the coupling structure of the rotatable ring with an interposed coupling means. Spatial distances can be bridged by the coupling agent become. A toothed wheel or a gear can be provided for this purpose, for example. As an alternative to this, the use of a toothed belt, a V-belt or a chain is also conceivable. A linearly acting hydraulic or pneumatic actuator can also be coupled or can be coupled to the coupling structure of the rotatable ring by a rod or an additional joint. The optimized use of space made possible by this increases the possible uses of the actuating unit according to the invention.
Für einen gängigen Anwendungsfall, nämlich der reversiblen mechanischen Kopplung zweier Wellenenden, ist eine erfindungsgemäße Stelleinheit vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem rotationsfesten Ring über ein Axiallager gekoppelte Schiebemuffe vorgesehen ist, die durch eine axiale Verschiebung des rotationsfesten Rings der Linearstelleinrichtung axial verschiebbar ist und über die zwei Wellenenden reversibel mechanisch koppelbar sind. Wird der rotationsfeste Ring durch eine Drehung des zweiten Rings axial verschoben, wird simultan eine an den rotationsfesten Ring gekoppelte Schiebemuffe über ein Axiallager entlang dieser Achse mitbewegt. Die Schiebemuffe ist damit axial in beide Richtungen verschiebbar. Durch das Ineinandergreifen einer innenliegenden Längsverzahnung der Schiebemuffe in außen liegende Längsverzahnungen an den zu koppelnden Wellenenden ist eine formschlüssige, mechanische Kopplung beider Wellenenden durch die Schiebemuffe möglich, wobei mit der erzeugten mechanischen Kopplung Drehmomente übertragbar sind. Wird im gekoppelten Zustand beider Wellenenden der rotierbare Ring der Linearstelleinrichtung in die entgegengesetzte Richtung gedreht, so wird der rotationsfeste Ring der Linearstelleinrichtung zurückverschoben. Durch diesen wird auch die Schiebemuffe, beispielsweise durch einen innenliegenden Sprengring, der für diese einen Anschlag darstellt, zurückverschoben und beide Wellenenden werden wieder mechanisch entkoppelt. Die Verschiebung der Schiebemuffe durch den rotationsfesten Ring der Linearstelleinrichtung kann in beide Richtungen mit Hilfe eines mechanischen Anschlags erfolgen, wobei dieser beispielsweise durch einen externen Absatz oder einen Absatz im Inneren des rotationsfesten Rings, einen Sprengring oder eine Verschraubung gebildet werden kann. Mit einer derartigen Ausgestaltungsform der Stelleinheit sind insbesondere eine rotierende Antriebswelle und eine Abtriebswelle koppelbar, sodass die Stelleinheit als Koppeleinheit verwendbar ist. For a common application, namely the reversible mechanical coupling of two shaft ends, an actuating unit according to the invention is advantageously characterized in that a sliding sleeve coupled to the non-rotating ring via an axial bearing is provided, which is axially displaceable by an axial displacement of the non-rotating ring of the linear actuating device and via the two shaft ends can be mechanically coupled in a reversible manner. If the rotation-resistant ring is axially displaced by a rotation of the second ring, a sliding sleeve coupled to the rotation-resistant ring is simultaneously moved along this axis via an axial bearing. The sliding sleeve can thus be displaced axially in both directions. By intermeshing an internal longitudinal toothing of the sliding sleeve in external longitudinal toothing on the shaft ends to be coupled, a form-fitting, mechanical coupling of both shaft ends through the sliding sleeve is possible, with the generated mechanical coupling torques being transferrable. If the rotatable ring of the linear setting device is rotated in the opposite direction when both shaft ends are in the coupled state, the non-rotating ring of the linear setting device is pushed back. This also pushes back the sliding sleeve, for example by means of an internal snap ring, which represents a stop for this, and both shaft ends are mechanically decoupled again. The sliding sleeve can be displaced in both directions by the non-rotating ring of the linear actuator by means of a mechanical stop, which can be formed, for example, by an external shoulder or a shoulder inside the non-rotating ring, a snap ring or a screw connection. With such an embodiment In particular, a rotating input shaft and an output shaft can be coupled to the actuating unit, so that the actuating unit can be used as a coupling unit.
Um bei diesem oder einem ähnlichen Einsatz einer erfindungsgemäßen Stelleinheit eine höhere Lebensdauer zu ermöglichen und Axialkräfte abzufangen, ist die Stelleinheit bevorzugterweise dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem rotationsfesten Ring und der Schiebemuffe eine Dämpfungseinrichtung, insbesondere ein Federdämpfer, zur Dämpfung axialer Kräfte vorgesehen ist. Bei der Kopplung zweier Wellenenden, insbesondere rotierender Wellenenden, können in Axialrichtung anliegende Kräfte auf die Schiebemuffe und die Stelleinheit wirken. Auch wenn die Schiebemuffe und/oder die Stelleinheit nicht koaxial, sondern in Radialrichtung geringfügig versetzt zu den zu koppelnden Wellenenden positioniert sind, kann deren Kopplung zu einer Schrägstellung führen. Dadurch entstehen Axialkräfte, die auf die Schiebemuffe und/oder die Stelleinheit wirken. Diese Axialkräfte können durch eine zwischengeschaltete Dämpfungseinrichtung zwischen dem rotationsfesten Ring der Linearstelleinrichtung und der Schiebemuffe aufgenommen werden. Hierzu ist vorzugsweise ein Federdämpfer vorzusehen, beispielsweise in Form einer oder mehrerer hintereinander geschalteter Wellenfedern oder einer oder mehrerer hintereinander geschalteter Tellerfedern. In order to enable a longer service life for this or a similar use of an actuating unit according to the invention and to absorb axial forces, the actuating unit is preferably characterized in that a damping device, in particular a spring damper, is provided between the rotationally fixed ring and the sliding sleeve for damping axial forces. When two shaft ends are coupled, in particular rotating shaft ends, forces applied in the axial direction can act on the sliding sleeve and the actuating unit. Even if the sliding sleeve and/or the actuating unit are not positioned coaxially but slightly offset in the radial direction in relation to the shaft ends to be coupled, their coupling can lead to an inclined position. This creates axial forces that act on the sliding sleeve and/or the control unit. These axial forces can be absorbed by an interposed damping device between the non-rotating ring of the linear adjusting device and the sliding sleeve. A spring damper is preferably provided for this purpose, for example in the form of one or more wave springs connected in series or one or more disc springs connected in series.
Da sich die Schiebemuffe mit einer oder mehreren mechanisch gekoppelten Wellen mit dreht, kann zwischen der Dämpfungseinrichtung, respektive der Feder, und der Schiebemuffe ein permanenter Reibkontakt entstehen. Dieser würde unvermeidlich zu einer Beschädigung der Stelleinheit führen. Durch zusätzliches Vorsehen eines Axiallagers zwischen der Dämpfungseinrichtung und dem rotationsfesten Ring der Linearstelleinrichtung können die Reibung und der Verschleiß reduziert werden. Since the sliding sleeve rotates with one or more mechanically coupled shafts, permanent frictional contact can arise between the damping device or the spring and the sliding sleeve. This would inevitably lead to damage to the actuator. By additionally providing an axial bearing between the damping device and the non-rotating ring of the linear adjusting device, friction and wear can be reduced.
Alternativ zu einem Axialwälzlager kann auch eine Scheibe eingesetzt werden, die als Axialgleitlager wirkt. Die Scheibe kann beispielsweise aus Kunststoff oder Metall hergestellt werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen: As an alternative to an axial roller bearing, a disk can also be used, which acts as an axial plain bearing. The disc can be made of plastic or metal, for example. The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:
Figur 1 eine Linearstelleinrichtung mit einem Innen- und einem Außenring sowie drei kugelförmigen Rollelementen, Figure 1 shows a linear actuator with an inner and an outer ring and three spherical rolling elements,
Figur 2 den Außenring der in Figur 1 dargestellten Linearstelleinrichtung mit drei rampenartigen Führungsbahnen, FIG. 2 shows the outer ring of the linear positioning device shown in FIG. 1 with three ramp-like guideways,
Figur 3 den Innenring der in Figur 1 dargestellten Linearstelleinrichtung mit drei Führungsbahnen, FIG. 3 shows the inner ring of the linear positioning device shown in FIG. 1 with three guide tracks,
Figur 4 eine Linearstelleinrichtung in Montageposition, FIG. 4 a linear positioning device in the assembly position,
Figur 5 eine Schnittansicht durch die Linearstelleinrichtung der Figur 4 in Montageposition, FIG. 5 shows a sectional view through the linear adjusting device of FIG. 4 in the assembly position,
Figur 6 eine Linearstelleinrichtung in Betriebsposition und bei minimaler linearer Verschiebung, FIG. 6 shows a linear positioning device in the operating position and with minimal linear displacement,
Figur 7 eine Schnittansicht durch die Linearstelleinrichtung der Figur 6, FIG. 7 shows a sectional view through the linear positioning device of FIG. 6,
Figur 8 eine Linearstelleinrichtung in Betriebsposition und bei maximaler linearer Verschiebung, FIG. 8 shows a linear positioning device in the operating position and at maximum linear displacement,
Figur 9 eine Schnittansicht durch die Linearstelleinrichtung der Figur 8, FIG. 9 shows a sectional view through the linear positioning device of FIG. 8,
Figur 10 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Stelleinheit mit einem Elektromotor und einer Schiebemuffe, und FIG. 10 shows a sectional view of an actuating unit according to the invention with an electric motor and a sliding sleeve, and
Figur 11 eine Detailansicht der Figur 10. In der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Linearstelleinrichtung 1 in montiertem Zustand dargestellt. Diese umfasst einen Innenring 3, der in einem Außenring 2 positioniert ist sowie drei kugelförmige Rollelemente 4. Der Außenring 2, der in Axialrichtung positionsfest und um eine Längsachse 5 drehbar ist, ist als alleinstehendes Bauteil in der Figur 2 dargestellt. Daneben zeigt Figur 3 den Innenring 3, der entlang der Längsachse 5 linear verschiebbar ist, ebenfalls als alleinstehendes Bauteil. Figure 11 is a detailed view of Figure 10. FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a linear positioning device 1 according to the invention in the assembled state. This comprises an inner ring 3, which is positioned in an outer ring 2, and three spherical rolling elements 4. The outer ring 2, which is fixed in position in the axial direction and can be rotated about a longitudinal axis 5, is shown as a stand-alone component in FIG. In addition, FIG. 3 shows the inner ring 3, which can be displaced linearly along the longitudinal axis 5, also as a stand-alone component.
Der Außenring 2 und der Innenring 3 sind in Figur 1 koaxial auf derselbe Längsachse 5 angeordnet und weisen jeweils drei rampenartige Führungsbahnen 6 und 7 auf, in denen die Rollelemente 4 positioniert sind und beide Ringe mechanisch miteinander verbinden. Zur Montage der Linearstelleinrichtung 1 sind in dem Außenring 2 jeweils am Ende der Führungsbahnen 6 in Axialrichtung verlaufende Montageöffnungen 8 angebracht. Bei der Montage wird jedes der drei Rollelemente 4 zunächst in eine der in Axialrichtung beidseitig geschlossenen Führungsbahnen 7 des Innenrings 3 eingelegt. Anschließend wird der Innenring 3 zusammen mit den Rollelementen 4, die jeweils an einem Ende der Führungsbahnen 7 positioniert werden, entlang der Längsachse 5 in den Außenring 2 eingesetzt, wobei jedes der drei Rollelemente 4 durch eine axiale Montageöffnung 8 in eine Führungsbahn 6 des Außenrings 2 gleitet. Die Linearstelleinrichtung 1 befindet sich dann in der Montageposition. Dargestellt ist eine dazu leicht verdrehte Position beider Ringe. The outer ring 2 and the inner ring 3 are arranged coaxially on the same longitudinal axis 5 in FIG. 1 and each have three ramp-like guideways 6 and 7, in which the rolling elements 4 are positioned and mechanically connect both rings to one another. For the assembly of the linear actuating device 1 , mounting openings 8 running in the axial direction are provided in the outer ring 2 at the end of the guideways 6 . During assembly, each of the three rolling elements 4 is first placed in one of the guideways 7 of the inner ring 3, which are closed on both sides in the axial direction. The inner ring 3 is then inserted along the longitudinal axis 5 into the outer ring 2 together with the rolling elements 4, which are each positioned at one end of the guideways 7, with each of the three rolling elements 4 being inserted through an axial assembly opening 8 into a guideway 6 of the outer ring 2 glides. The linear positioning device 1 is then in the assembly position. A slightly twisted position of both rings is shown.
Die Umleitung einer Drehbewegung des Außenrings 2 in eine Linearbewegung des Innenrings 3 erfolgt durch die drei Führungsbahnen 6 des Außenrings 2 und die drei Führungsbahnen 7 des Innenrings 3, sowie den darin vorgesehenen Rollelementen 4. Die Führungsbahnen 6 des Außenrings 2 sind in der Figur 2 dargestellt und verlaufen rampenartig von einer Stirnseite 9 zur gegenüberliegenden Stirnseite 9. Dabei sind die Führungsbahnen 6 in Axialrichtung beidseitig durch Flanken 10 begrenzt und um die Längsachse 5 gleichmäßig an einer nach innen orientierten Mantelfläche 11 verteilt. Die Rollelemente 4, die von den Führungsbahnen 6 aufgenommen werden, können daher schräge Kräfte und Kräfte in beide Axialrichtungen übertragen. Alle drei Führungsbahnen 6 sind alleine am oberen Ende mit einer Montageöffnung 8 versehen, die die Führungsbahn 6 verlängert und in Axialrichtung öffnet. Daneben zeigt die Figur 3 die Führungsbahnen 7 des Innenrings 3, die ähnlich den Führungsbahnen 6 des Außenrings 2 verlaufen, wobei sie keine Montageöffnungen 8 aufweisen und rundum geschlossen sind. Die Führungsbahnen 7 sind ebenfalls gleichmäßig um die Längsachse 5 und an einer nach außen orientierten Mantelfläche 12 des Innenrings 3 verteilt. In Axialrichtung erfolgt die beidseitige Begrenzung der Führungsbahnen 7 durch zwei Flanken 13, durch die ebenfalls eine axiale oder schräge Kraft von den Rollelementen 4 auf den Innenring 3 übertragbar ist. A rotational movement of the outer ring 2 is diverted into a linear movement of the inner ring 3 by the three guideways 6 of the outer ring 2 and the three guideways 7 of the inner ring 3, as well as the rolling elements 4 provided therein. The guideways 6 of the outer ring 2 are shown in Figure 2 and run ramp-like from one end face 9 to the opposite end face 9. The guideways 6 are delimited on both sides in the axial direction by flanks 10 and are evenly distributed around the longitudinal axis 5 on an inwardly oriented lateral surface 11. The rolling elements 4, which are received by the guideways 6, can therefore transmit oblique forces and forces in both axial directions. All three Guide tracks 6 are provided with a mounting opening 8 at the upper end alone, which lengthens the guide track 6 and opens it in the axial direction. In addition, FIG. 3 shows the guideways 7 of the inner ring 3, which run similarly to the guideways 6 of the outer ring 2, in which case they have no assembly openings 8 and are closed all around. The guideways 7 are also distributed uniformly around the longitudinal axis 5 and on an outwardly oriented lateral surface 12 of the inner ring 3 . In the axial direction, the guideways 7 are delimited on both sides by two flanks 13, through which an axial or oblique force can also be transmitted from the rolling elements 4 to the inner ring 3.
An beiden Enden besitzen die Führungsbahnen 6 des Außenrings 2 zudem eben Absätze 14 und 15, an denen die Bahnen nicht schräg verlaufen. Am Innenring 3 sind entsprechende Absätze 16 und 17 nicht eben, sondern weniger schräg, als die restlichen Führungsbahnen 7. Diese Absätze 16 und 17 ermöglichen ein Festsetzen der Linearstelleinrichtung 1 und setzen eine Mindestverdrehung des Außenrings 2 voraus, um eine Linearverschiebung des Innenrings 3 zu erwirken. Umgekehrt kann eine Axialkraft auf den Innenring 3 in diesen Positionen am Außenring 2 keine Rotationskraft hervorrufen. Befinden sich die Rollelemente 4 der dargestellten Linearstelleinrichtung 1 am oberen ebenen Absatz 14 des Außenrings 2 und dem Absatz 16 des Innenrings 3, so ist die Linearstelleinrichtung 1 in Einbaulage, wenn die Rollelemente 4 nicht direkt unter den Montageöffnungen 8 des Außenrings 2 liegen. Der Außenring 2 und der Innenring 3 sind im Gegensatz zur Montagelage, in der sich die Rollelemente 4 direkt an den Montageöffnungen 8 befinden, leicht zueinander verdreht. Dadurch kann ein sicherer Zusammenhalt der Linearstelleinrichtung 1 gewährleistet werden. Alle Führungsbahnen 6 und 7 sind nämlich, außer an den Montageöffnungen 8 des Außenrings 2, vollständig umschlossen. Ein Abziehen oder Herunterdrücken eines der beiden Ringe ist nicht möglich, da der Außenring 2 und der Innenring 3 an deren Führungsbahnen 6 und 7 durch die Rollelementen 4 in Axialrichtung formschlüssig gehaltert werden. Die Flanken 10 und 13 verhindern ein Herausfallen oder Herausdrücken der Rollelemente 4 in Axialrichtung. Auch an den Enden sind die Führungsbahnen 6 und 7 begrenzt, sodass die Rollelemente 4 diese durch Drehung nicht herausfallen können. Die Linearstelleinrichtung 1 kann so in eine Mechanik eingebaut werden, dass die Montageposition nach dem Einbau nichtmehr einnehmbar ist. Dabei werden die Ringe der Linearstelleinrichtung 1 vor dem Einbau in die Mechanik so verdreht, dass die Rollelemente 4 nichtmehr unter den Montageöffnungen 8 liegen. Durch einen Anschlag oder eine geeignete Kopplung eines oder beider Ringe wird im eingebauten Zustand ein Rückverdrehen in die Montageposition verhindert, wodurch die Rollelemente 4 nichtmehr in die Montageöffnungen 8 des Außenrings 2 gelangen können. At both ends, the guide tracks 6 of the outer ring 2 also have flat shoulders 14 and 15, on which the tracks do not run obliquely. Corresponding paragraphs 16 and 17 on the inner ring 3 are not flat, but less inclined than the remaining guideways 7. These paragraphs 16 and 17 enable the linear adjusting device 1 to be fixed and require a minimum rotation of the outer ring 2 in order to effect a linear displacement of the inner ring 3 . Conversely, an axial force on the inner ring 3 cannot cause any rotational force on the outer ring 2 in these positions. If the rolling elements 4 of the linear positioning device 1 shown are on the upper flat shoulder 14 of the outer ring 2 and the shoulder 16 of the inner ring 3, then the linear positioning device 1 is in the installation position if the rolling elements 4 are not directly below the assembly openings 8 of the outer ring 2. In contrast to the assembly position in which the rolling elements 4 are located directly at the assembly openings 8, the outer ring 2 and the inner ring 3 are slightly twisted relative to one another. As a result, a secure cohesion of the linear positioning device 1 can be guaranteed. Except for the assembly openings 8 of the outer ring 2, all the guideways 6 and 7 are completely enclosed. It is not possible to pull off or press down one of the two rings, since the outer ring 2 and the inner ring 3 are held in a form-fitting manner on their guideways 6 and 7 by the rolling elements 4 in the axial direction. The flanks 10 and 13 prevent the rolling elements 4 from falling out or being pushed out in the axial direction. The guide tracks 6 and 7 are also limited at the ends, so that the rolling elements 4 cannot fall out as a result of rotation. The linear positioning device 1 can be built into a mechanism in such a way that the mounting position can no longer be taken after installation. The rings of the linear positioning device 1 are twisted before installation in the mechanism in such a way that the rolling elements 4 are no longer located under the assembly openings 8 . A stop or a suitable coupling of one or both rings in the installed state prevents them from turning back into the assembly position, as a result of which the rolling elements 4 can no longer get into the assembly openings 8 of the outer ring 2 .
Ausgehend von der Einbaulage hat ein weiteres Verdrehen des Außenrings 2 durch den schrägen Verlauf der Führungsbahnen 6 und 7 eine Krafteinleitung über die Rollelemente 4 in den Innenring 3 zur Folge. Durch eine drehfeste Lagerung des Innenrings 3 an drei Nuten 18 kann dieser nicht mit dem Außenring 2 rotieren und wird axial entlang der Längsachse 5 verschoben. Die Kraftübertragung erfolgt zwischen den Rollelementen 4 und den Flanken 10 und 13, die die Führungsbahnen 6 und 7 in Axialrichtung beidseitig begrenzen. Dadurch ist eine Kraftübertragung und eine Linearverschiebung des Innenrings 3 in beide Richtungen möglich. Starting from the installation position, further turning of the outer ring 2 due to the oblique course of the guideways 6 and 7 results in a force being introduced via the rolling elements 4 into the inner ring 3 . Due to a non-rotatable mounting of the inner ring 3 on three grooves 18 , it cannot rotate with the outer ring 2 and is displaced axially along the longitudinal axis 5 . The power is transmitted between the rolling elements 4 and the flanks 10 and 13, which delimit the guideways 6 and 7 on both sides in the axial direction. As a result, a power transmission and a linear displacement of the inner ring 3 in both directions is possible.
Ist der Außenring 2 maximal zum Innenring 3 verdreht, befinden sich die Rollelemente 4 in der Endposition und an den Absätzen 15 und 17 der Führungsbahnen 6 und 7. Diese erlaubt ein Festsetzen der Linearstelleinrichtung 1 . Durch den ebenen Verlauf des Absatzes 15 muss erst eine Rückdrehung des Außenrings 2 erfolgen, um eine Rückverschiebung des Innenrings 3 in entgegengesetzte Richtung zu ermöglichen. If the outer ring 2 is rotated to the maximum in relation to the inner ring 3, the rolling elements 4 are in the end position and on the shoulders 15 and 17 of the guideways 6 and 7. This allows the linear setting device 1 to be fixed. Due to the level course of shoulder 15, the outer ring 2 must first be turned back in order to enable the inner ring 3 to be shifted back in the opposite direction.
Um eine Drehbewegung im Betrieb der Linearstelleinrichtung 1 einfach in den Außenring 2 einleiten zu können, ist dieser, wie in Figur 1 und Figur 2 gezeigt, an seiner nach außen orientierten Mantelfläche 19 mit einer Koppelstruktur 24 versehen. Diese kann vorzugsweise eine Verzahnung zur Aufnahme eines Zahnrads, einer Kette oder eines Zahnriemens, aber auch eine Nut zur Aufnahme eines Keilriemens sein. Die drehfeste Lagerung des Innenrings 3 sowie dessen Linearverschiebung wird durch drei in Fig 1. und Fig 3 dargestellten Nuten 18 ermöglicht, die um dessen Längsachse gleichmäßig an einer nach innen orientierten Mantelfläche 20 verteilt sind und in Axialrichtung verlaufen. Die Lagerung erfolgt an einem rotationsfesten externen Bauteil, beispielsweise einer Keilwelle. Alternativ kann eine derartige drehfeste Lagerung auch durch eine Verzahnung, eine Nut-Feder-Verbindung, insbesondere eine Passfeder, oder einen externen Anschlag umgesetzt werden. In order to be able to easily introduce a rotational movement into the outer ring 2 during operation of the linear setting device 1, this is provided with a coupling structure 24 on its outwardly oriented lateral surface 19, as shown in FIG. This can preferably be teeth for receiving a gear wheel, a chain or a toothed belt, but also a groove for receiving a V-belt. The non-rotatable mounting of the inner ring 3 and its linear displacement is made possible by three grooves 18 shown in FIG. 1 and FIG. It is mounted on a non-rotatable external component, such as a splined shaft. Alternatively, such a non-rotatable bearing also be implemented by a tooth system, a tongue and groove connection, in particular a feather key, or an external stop.
Des Weiteren können die Anzahl, die Form und die Lage der Führungsbahnen 6 und 7 sowie der Montageöffnungen 8 und der Rollelemente 4, je nach Ausführung der Linearstelleinrichtung 1 variieren. Es sollten jedoch wenigstens drei Führungsbahnen 6 und 7 vorgesehen werden, die gleichmäßig um den Umfang beider Ringe verteilt sind, sodass eine Kraft entlang der Längsachse 5, die bei einer Verdrehung des Außenrings 2 zwischen den Ringen und den Rollelementen 4 erwirkt wird, gleichmäßig verteilt werden kann. Zudem können die axialen Montageöffnungen 8 auch in dem Innenring 3 und dem Außenring 2 vorgesehen werden. In diesem Fall können Außenring 2 und Innenring 3 bei der Montage zuerst ineinander positioniert und anschließend durch sich zu kreisförmigen Querschnitten ergänzende Montageöffnungen 8 mit kugelförmigen Rollelementen 4 befüllt werden. Weiter können die Montageöffnungen 8 auch in Radialrichtung in einem der beiden Ringe vorgesehen werden, wobei die Ringe auch hier erst ineinander positioniert und anschließend mit Rollelementen 4 befüllt werden können. Furthermore, the number, the shape and the position of the guideways 6 and 7 as well as the assembly openings 8 and the rolling elements 4 can vary depending on the design of the linear positioning device 1 . However, at least three guideways 6 and 7 should be provided, which are evenly distributed around the circumference of both rings, so that a force along the longitudinal axis 5, which is exerted between the rings and the rolling elements 4 when the outer ring 2 rotates, is evenly distributed can. In addition, the axial assembly openings 8 can also be provided in the inner ring 3 and the outer ring 2 . In this case, the outer ring 2 and inner ring 3 can first be positioned one inside the other during assembly and then filled with spherical rolling elements 4 through assembly openings 8 that complement each other to form circular cross sections. Furthermore, the assembly openings 8 can also be provided in the radial direction in one of the two rings, in which case the rings can also first be positioned one inside the other and then filled with rolling elements 4 .
Die Figur 4 zeigt eine Draufsicht der in Figur 1 beschriebenen Linearstelleinrichtung 1 mit dem Außenring 2 sowie dem Innenring 3 und drei kugelförmigen Rollelementen 4 in Montageposition. Die Rollelemente 4 befinden sich jeweils an den Montageöffnungen 8 des Außenrings 2. FIG. 4 shows a top view of the linear adjusting device 1 described in FIG. 1 with the outer ring 2 and the inner ring 3 and three spherical rolling elements 4 in the assembly position. The rolling elements 4 are each located at the mounting openings 8 of the outer ring 2.
Der Querschnitt durch die Linearstelleinrichtung 1 der Figur 4 an der Position eines der drei kugelförmigen Rollelemente 4 wird in der Figur 5 gezeigt. Diese stellt die Anordnung des kugelförmigen Rollelements 4 zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 3 in der Montageposition dar. Das Rollelement 4 wird am Innenring 3 in Axialrichtung auf beiden Seiten von den Flanken 13 geführt. Am Außenring 2 erfolgt die Führung des Rollelements 4 in Axialrichtung nur einseitig durch eine Flanke 10, da die andere Seite in Axialrichtung durch die Montageöffnung 8 offen ist. In der gezeigten Position ist es dadurch möglich, den Außenring 2 entgegengesetzt zur Montageöffnung 8 axial von dem Innenring 3 und dem Rollelement 4 abzuziehen. Auf diese Weise kann die Linearstelleinrichtung 1 demontiert werden. Gleichermaßen kann im demontierten Zustand durch Aufstecken des Außenrings 2 auf den Innenring 3 mit den Rollelementen 4 eine Montage der Linearstelleinrichtung 1 erfolgen. Dies ist nur in der gezeigten Montageposition möglich, da die Führungsbahnen 6 des Außenrings 2 hier durch die Montageöffnungen 8 in Axialrichtung einseitig geöffnet sind und eine Aufnahme der Rollelemente 4 erlauben. The cross section through the linear actuator 1 of FIG. 4 at the position of one of the three spherical rolling elements 4 is shown in FIG. This shows the arrangement of the spherical rolling element 4 between the outer ring 2 and the inner ring 3 in the assembly position. The rolling element 4 is guided on the inner ring 3 in the axial direction on both sides by the flanks 13 . On the outer ring 2 , the rolling element 4 is guided in the axial direction only on one side by a flank 10 , since the other side is open in the axial direction through the assembly opening 8 . In the position shown, it is thus possible to pull the outer ring 2 axially away from the inner ring 3 and the rolling element 4 in the opposite direction to the assembly opening 8 . To this Way, the linear actuator 1 can be dismantled. Likewise, in the dismantled state, the linear adjusting device 1 can be assembled by slipping the outer ring 2 onto the inner ring 3 with the rolling elements 4 . This is only possible in the mounting position shown, since the guide tracks 6 of the outer ring 2 are open on one side here through the mounting openings 8 in the axial direction and allow the rolling elements 4 to be accommodated.
Die Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf eine Linearstelleinrichtung 1 , wie sie bereits in Figur 1 gezeigt wurde. In der Draufsicht sind die Ringe der Linearstelleinrichtung 1 leicht zu der in Figur 4 und Figur 5 gezeigten Montageposition verdreht und die Linearstelleinrichtung 1 ist betriebsbereit. Die kugelförmigen Rollelemente 4 befinden sich nicht mehr an den Positionen der Montageöffnungen 8 des Außenrings 2, sondern sind leicht dazu versetzt. Sie liegen an den Positionen, an denen die Führungsbahnen 6 von den Montageöffnungen 8 aus beginnen, rampenartig zu verlaufen. Von dieser Position aus ist es möglich, durch eine Verdrehung des Außenrings 2 eine Linearbewegung des Innenrings 3 zu erwirken. FIG. 6 shows a plan view of a linear positioning device 1 as already shown in FIG. In the top view, the rings of the linear positioning device 1 are rotated slightly to the assembly position shown in FIG. 4 and FIG. 5 and the linear positioning device 1 is ready for operation. The spherical rolling elements 4 are no longer located at the positions of the mounting holes 8 of the outer ring 2, but are slightly offset thereto. They are located at the positions at which the guide tracks 6 begin to run in a ramp-like manner from the assembly openings 8 . From this position it is possible to effect a linear movement of the inner ring 3 by rotating the outer ring 2 .
Eine Schnittansicht durch die in Figur 6 gezeigte Linearstelleinrichtung 1 in der Betriebsposition und bei minimaler Linearverschiebung des Innenrings 3 wird in der Figur 7 dargestellt. Der Schnitt verläuft erneut durch eines der drei kugelförmigen Rollelemente 4. In der Schnittdarstellung wird deutlich, wie das Rollelement 4 in Axialrichtung sowohl am Innenring 3 durch beidseitige Flanken 13, als auch am Außenring 2 durch beidseitige Flanken 10 geführt wird. Keiner der beiden Ringe ist am Rollelement 4 in Axialrichtung geöffnet, sodass in dieser Position ein fester Zusammenhalt der Linearstelleinrichtung 1 sichergestellt ist. Eine Montage oder Demontage der Linearstelleinrichtung 1 ist in diesem Zustand nicht möglich. Ebenfalls kann die Linearstelleinrichtung 1 in diesem Zustand bei Einwirken axialer Kräfte nicht auseinanderfallen. A sectional view through the linear adjusting device 1 shown in FIG. 6 in the operating position and with minimal linear displacement of the inner ring 3 is shown in FIG. The section runs again through one of the three spherical rolling elements 4. The sectional view clearly shows how the rolling element 4 is guided in the axial direction both on the inner ring 3 by flanks 13 on both sides and on the outer ring 2 by flanks 10 on both sides. Neither of the two rings is open on the rolling element 4 in the axial direction, so that in this position a firm cohesion of the linear actuating device 1 is ensured. An assembly or disassembly of the linear actuator 1 is not possible in this state. Likewise, in this state, the linear adjusting device 1 cannot fall apart under the action of axial forces.
Figur 8 zeigt ergänzend eine Draufsicht auf die in Figur 1 beschriebene Linearstelleinrichtung 1 , wobei der Außenring 2 und der Innenring 3 so zueinander verdreht sind, dass der Innenring 3 in Axialrichtung maximal ausgefahren, respektive verschoben, ist. Die kugelförmigen Rollelemente 4 befinden sich an den Enden der Führungsbahnen beider Ringe, an denen keine Montageöffnungen 8 vorgesehen sind. FIG. 8 additionally shows a top view of the linear adjusting device 1 described in FIG. is. The spherical rolling elements 4 are located at the ends of the guideways of both rings, where no mounting openings 8 are provided.
Eine Schnittansicht durch die Linearstelleinrichtung 1 der Figur 8 wird in der Figur 9 dargestellt. Diese verläuft durch eines der drei kugelförmigen Rollelemente 4 und zeigt die Linearstelleinrichtung 1 in der Position, in der der Innenring 3 durch Verdrehung des Außenrings 2 in Axialrichtung maximal ausgefahren ist. In der Darstellung entspricht dies einer maximalen Verschiebung nach rechts. In dieser Endposition werden die Rollelemente 4 weiterhin in Axialrichtung sowohl am Innenring 3 als auch am Außenring 2 beidseitig durch die Flanken 13 und 10 geführt. Der feste Zusammenhalt der Linearstelleinrichtung 1 ist weiterhin gegeben. A sectional view through the linear positioning device 1 of FIG. 8 is shown in FIG. This runs through one of the three spherical rolling elements 4 and shows the linear adjusting device 1 in the position in which the inner ring 3 is maximally extended by rotating the outer ring 2 in the axial direction. In the representation, this corresponds to a maximum shift to the right. In this end position, the rolling elements 4 continue to be guided in the axial direction both on the inner ring 3 and on the outer ring 2 by the flanks 13 and 10 on both sides. The solid cohesion of the linear actuator 1 is still given.
Die Figur 10 zeigt in Form einer Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stelleinheit 34 mit der erfindungsgemäßen Linearstelleinrichtung 1 , wobei eine mechanische Kopplung des Außenrings 2 der Linearstelleinrichtung 1 mit einem rotierenden Ritzel 21 eines Aktors 22, hier eines Elektromotors, über ein Koppelmittel 23, hier ein Zahnrad, erfolgt. Das Ritzel 21 und der Außenring 2 verfügen über eine Koppelstruktur 24, respektive eine Verzahnung, die mechanisch mit einer Verzahnung des Koppelmittels 23 gekoppelt wird. Durch die mechanische Kopplung kann eine Drehbewegung des Ritzels 21 , angedeutet durch Pfeil 25, eine Drehbewegung des Außenrings 2, angedeutet durch Pfeil 26, erwirken. Der Außenring 2 kann also mit dem Aktor 22 gedreht werden. Anstelle des Elektromotors können auch andere Aktoren 22 zur Einleitung einer Drehbewegung eingesetzt werden, beispielsweise ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, wobei anstelle des Zahnrads auf alternative Koppelmittel 23, wie Drehgelenke, Keilriemen oder Seilzüge zurückzugreifen ist. Figure 10 shows in the form of a sectional view an exemplary embodiment of an actuating unit 34 according to the invention with the linear actuating device 1 according to the invention, with a mechanical coupling of the outer ring 2 of the linear actuating device 1 with a rotating pinion 21 of an actuator 22, here an electric motor, via a coupling means 23, here a gear, done. The pinion 21 and the outer ring 2 have a coupling structure 24 or a toothing that is mechanically coupled to a toothing of the coupling means 23 . Due to the mechanical coupling, a rotary movement of the pinion 21, indicated by arrow 25, can bring about a rotary movement of the outer ring 2, indicated by arrow 26. The outer ring 2 can therefore be rotated with the actuator 22 . Instead of the electric motor, other actuators 22 can also be used to initiate a rotary movement, for example a hydraulic or pneumatic cylinder, with alternative coupling means 23 such as swivel joints, V-belts or cables being used instead of the gear wheel.
In der Figur 11 wird eine vergrößerte Detailansicht der Figur 10 dargestellt. Gezeigt wird ein Außenring 2, an dessen äußerer Mantelfläche 19 die Koppelstruktur 24 vorgesehen ist, die mit einem Koppelmittel 23 mechanisch gekoppelt ist. Demnach wird der Außenring 2 bei einer Drehung des Koppelmittels 23 mitgedreht, was mit dem Pfeil 26 angedeutet wird. Durch die kugelförmige Rollelemente 4 ist der Außenring 2 mit dem Innenring 3 mechanisch gekoppelt. Die Rollelemente 4 werden an beiden Ringen durch die rampenartige Führungsbahnen gehaltert, wodurch eine Drehung des Außenrings 2 eine Axialverschiebung des Innenrings 3 erwirkt. Letztere ist durch den Pfeil 27 angedeutet. Dadurch, dass die Führungsbahnen beider Ringe, in beide Axialrichtungen durch Flanken begrenzt sind, ist eine Drehung des Außenrings und folglich eine Axialverschiebung des Innenrings 3 in beide Richtungen möglich, ohne einen Defekt der Stelleinheit 34 und der Linearstelleinrichtung 1 durch herausfallende Rollelemente 4 zu riskieren. FIG. 11 shows an enlarged detailed view of FIG. An outer ring 2 is shown, on whose outer lateral surface 19 the coupling structure 24 is provided, which is mechanically coupled to a coupling means 23 . Accordingly, the outer ring 2 is also rotated when the coupling means 23 is rotated, which is indicated by the arrow 26 . Due to the spherical rolling elements 4, the outer ring 2 mechanically coupled to the inner ring 3. The rolling elements 4 are held on both rings by the ramp-like guideways, as a result of which a rotation of the outer ring 2 causes an axial displacement of the inner ring 3 . The latter is indicated by the arrow 27. Due to the fact that the guideways of both rings are delimited by flanks in both axial directions, rotation of the outer ring and consequently axial displacement of the inner ring 3 in both directions is possible without risking a defect in the actuating unit 34 and the linear actuating device 1 due to rolling elements 4 falling out.
Im Falle einer axialen Verschiebung, angedeutet durch den Pfeil 27, des Innenrings 3 wird eine Schiebemuffe 28 von diesem mitverschoben. Wird der Innenring 3 im dargestellten Zustand nach rechts verschoben, übt dieser über eine Dämpfungseinrichtung 29 und ein Axiallager 30 eine nach rechts gerichtete Kraft auf die Schiebemuffe 28 aus. Soll die Schiebemuffe 28 dagegen wieder nach links zurückverschoben werden, so wird durch eine Rückverschiebung des Innenrings 3 eine nach links wirkende Axialkraft erzeugt, die mit einem Sprengring 31 auf die Schiebemuffe 28 übertragen wird. Auf diese Weise ist eine beidseitige axiale Verschiebung der Schiebemuffe 28 möglich, wodurch diese als Koppelelement genutzt werden kann. Wird die Schiebemuffe 28 durch Axialverschiebung über deren Innenverzahnung 32 mit einer oder mehreren rotierenden Wellen mechanisch gekoppelt, so dreht sich die Schiebemuffe 28 simultan mit der oder allen gekoppelten Wellen. Diese Drehung wird durch den Pfeil 33 angedeutet. Um den Verschleiß zwischen dem rotationsfesten Innenring 3 und einer rotierenden Schiebemuffe 28 zu verringern, wird das Axiallager 30, z.B. ein Wälzlager wie ein Nadellager, zwischen dem Innenring 3 und der Schiebemuffe 28 angeordnet. Dieses kann beispielsweise ein Axialnadellager, aber auch ein Axialwälzlager oder Axialkugellager sein. In the event of an axial displacement, indicated by the arrow 27, of the inner ring 3, a sliding sleeve 28 is also displaced by this. If the inner ring 3 is displaced to the right in the state shown, it exerts a force directed to the right on the sliding sleeve 28 via a damping device 29 and an axial bearing 30 . If, on the other hand, the sliding sleeve 28 is to be shifted back to the left, a backward displacement of the inner ring 3 generates an axial force acting to the left, which is transmitted to the sliding sleeve 28 with a snap ring 31 . In this way, axial displacement of the sliding sleeve 28 on both sides is possible, as a result of which it can be used as a coupling element. If the sliding sleeve 28 is mechanically coupled to one or more rotating shafts by axial displacement via its internal teeth 32, the sliding sleeve 28 rotates simultaneously with the or all of the coupled shafts. Arrow 33 indicates this rotation. In order to reduce wear between the non-rotating inner ring 3 and a rotating sliding sleeve 28, the thrust bearing 30, e.g. a roller bearing such as a needle bearing, is arranged between the inner ring 3 and the sliding sleeve 28. This can be, for example, an axial needle bearing, but also an axial roller bearing or axial ball bearing.
Daneben ist es auch möglich, dass bei einer mechanischen Kopplung zweier Wellenenden mit der Schiebemuffe 28 Axialkräfte entstehen, die entgegen der Bewegungsrichtung der Schiebemuffe 28 auf diese wirken. Auch wenn die Schiebemuffe 28 nicht koaxial, sondern geringfügig radial versetzt zu den zu koppelnden Wellenenden positioniert ist, können bei der Kopplung Axialkräfte entstehen. Um diese ungewollten Kräfte abzufangen und eine mögliche Beschädigung der Stelleinheit 34 zu vermeiden, wird die Dämpfungseinrichtung 29 zwischen dem Axiallager 30 und dem Innenring 3 vorgesehen. Als Dämpfungseinrichtung 29 können beispielsweise eine oder mehrere hintereinandergeschaltete Wellen- oder Tellerfedern Verwendung finden. Als Alterna- tive dazu kann auch ein Ring aus einem Material, etwa Gummi, mit ausreichenden Dämpfungseigenschaften eingesetzt werden. Auch der Anschlag für die Schiebemuffe 28 muss nicht durch in Form des Sprengrings 31 entstehen, sondern kann beispielsweise auch durch einen verschraubten Innenring erzeugt werden. In addition, it is also possible that when two shaft ends are mechanically coupled to the sliding sleeve 28, axial forces arise which act on the sliding sleeve 28 in the opposite direction to the direction of movement of the latter. Even if the sliding sleeve 28 is not positioned coaxially but slightly radially offset from the shaft ends to be coupled, axial forces can arise during the coupling. To these unwanted The damping device 29 is provided between the axial bearing 30 and the inner ring 3 to absorb forces and to avoid possible damage to the actuating unit 34 . One or more wave or plate springs connected in series can be used as the damping device 29 , for example. As an alternative to this, a ring made of a material such as rubber with sufficient damping properties can also be used. The stop for the sliding sleeve 28 does not have to be in the form of the snap ring 31 either, but can also be produced by a screwed inner ring, for example.
Bezugszeichenliste Reference List
Linearstelleinrichtung linear actuator
Außenring outer ring
Innenring inner ring
Rollelement rolling element
Längsachse longitudinal axis
Führungsbahnen guideways
Führungsbahnen guideways
Montageöffnungen mounting holes
Stirnseiten end faces
Flanken flanks
Mantelfläche lateral surface
Mantelfläche lateral surface
Flanken flanks
Absatz Paragraph
Absatz Paragraph
Absatz Paragraph
Absatz Paragraph
Nuten grooves
Mantelfläche lateral surface
Mantelfläche lateral surface
Ritzel pinion
Aktor actuator
Koppelmittel couplant
Koppelstruktur coupling structure
Drehbewegung des Ritzels Drehbewegung des Außenrings Axialverschiebung des Innenringsrotation of the pinion rotation of the outer ring axial displacement of the inner ring
Schiebemuffe sliding sleeve
Dämpfungseinrichtung Axiallager Sprengring Innenverzahnung Drehbewegung der Schiebemuffe Stelleinheit damping device Axial bearing Snap ring Internal teeth Rotational movement of the sliding sleeve Adjusting unit

Claims

Patentansprüche Linearstelleinrichtung (1), umfassend einen Außenring (2) mit einer oder mehreren, nach radial innen offenen, rampenartigen Führungsbahnen (6) sowie einen Innenring (3) mit einer oder mehreren, nach radial außen offenen, rampenartigen Führungsbahnen (7), wobei sich die Führungsbahnen (6, 7) zu einem auf diesen laufende Rollelemente aufnehmenden Kanal ergänzen, wobei durch die Rotation des Außenrings (2) eine axiale Verschiebung des Innenrings (3) oder umgekehrt erwirkbar ist, wobei die Führungsbahnen (6, 7) beider Ringe als in beide Axialrichtungen über Flanken (10, 13) begrenzte Führungsnuten ausgebildet sind und eine oder mehrere Montageöffnungen (8) vorgesehen sind, und der oder jeder Kanal über wenigstens eine Montageöffnung (8) zugänglich ist. Linearstelleinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Montageöffnung (8) axial oder radial verläuft. Linearstelleinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Montageöffnung (8) an einem Ende einer Führungsbahn (6, 7) angeordnet ist. Linearstelleinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierbare Ring eine Koppelstruktur (24), vorzugsweise eine Verzahnung, aufweist, über die eine Rotationsbewegung in den Ring einleitbar ist. Linearstelleinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotationsfeste Ring eine Verbindungseinrichtung zum drehfesten Verbinden mit einem ebenfalls rotationsfesten Bauteil aufweist. 6. Stelleinheit (34), umfassend einen Aktor (22) und eine Linearstelleinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der rotierbare Ring der Linearstelleinrichtung (1) mechanisch mit dem Aktor (22) gekoppelt ist. Linear positioning device (1), comprising an outer ring (2) with one or more ramp-like guideways (6) open radially inward and an inner ring (3) with one or more ramp-like guideways (7) open radially outward, wherein the guideways (6, 7) combine to form a channel that accommodates rolling elements running on them, with the rotation of the outer ring (2) being able to cause an axial displacement of the inner ring (3) or vice versa, with the guideways (6, 7) of both rings are designed as guide grooves delimited in both axial directions by flanks (10, 13) and one or more assembly openings (8) are provided, and the or each channel is accessible via at least one assembly opening (8). Linear positioning device (1) according to claim 1, characterized in that the or each mounting opening (8) runs axially or radially. Linear positioning device (1) according to Claim 2, characterized in that the or each assembly opening (8) is arranged at one end of a guideway (6, 7). Linear positioning device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotatable ring has a coupling structure (24), preferably a tooth system, via which a rotational movement can be introduced into the ring. Linear positioning device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the non-rotatable ring has a connection device for non-rotatable connection to a likewise non-rotatable component. 6. adjusting unit (34) comprising an actuator (22) and a linear adjusting device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the rotatable ring of the linear adjusting device (1) is mechanically coupled to the actuator (22).
7. Stelleinheit (34) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (22) direkt oder über ein zwischengeschaltetes Koppelmittel (23) mit der Koppelstruktur (24) des rotierbaren Rings gekoppelt oder koppelbar ist. 7. Control unit (34) according to claim 6, characterized in that the actuator (22) is coupled or can be coupled directly or via an interposed coupling means (23) to the coupling structure (24) of the rotatable ring.
8. Stelleinheit (34) nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (22) ein Elektromotor oder ein hydraulischer Aktor ist. 8. control unit (34) according to any one of claims 6 and 7, characterized in that the actuator (22) is an electric motor or a hydraulic actuator.
9. Stelleinheit (34) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem rotationsfesten Ring über ein Axiallager (30) gekoppelte Schiebmuffe (28) vorgesehen ist, die durch eine axiale Verschiebung des rotationsfesten Rings der Linearstelleinrichtung (1) axial verschiebbar ist und über die zwei Wellenenden reversibel mechanisch koppelbar sind. 9. Actuating unit (34) according to one of Claims 6 to 8, characterized in that a sliding sleeve (28) coupled to the rotation-resistant ring via an axial bearing (30) is provided, which by an axial displacement of the rotation-resistant ring of the linear adjusting device (1) is axially displaceable and can be mechanically coupled reversibly via the two shaft ends.
10. Stelleinheit (34) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem rotationsfesten Ring und der Schiebemuffe (28) eine Dämpfungseinrichtung (29), insbesondere ein Federdämpfer, zur Dämpfung axialer Kräfte vorgesehen ist. 10. Actuating unit (34) according to claim 9, characterized in that a damping device (29), in particular a spring damper, is provided between the non-rotatable ring and the sliding sleeve (28) for damping axial forces.
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US6702084B2 (en) * 2000-07-21 2004-03-09 Mannesmann Sachs Ag Clutch operator arrangement
US20150171702A1 (en) * 2012-07-10 2015-06-18 Nsk Ltd. Electric actuator
DE102016202266A1 (en) * 2016-02-15 2017-08-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Ball screw with self-locking

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