Линейный привод
Изобретение относится к линейному приводу. Линейный привод содержит шпиндель (5) со шпиндельной гайкой (6). Причем шпиндель приводится в действие посредством редуктора, содержащего червячную (3) и планетарную (4) передачи. Устройство выполнено таким образом, что шпиндель (5) направляется редуктором и вставлен посредством шарикоподшипника (20) в соединении с задним опорным элементом (10), благодаря чему осевые усилия проходят через редуктор посредством шпинделя (5) и шарикоподшипника (20) к заднему опорному элементу (10). Достигается упрощение конструкции устройства. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к линейному приводу, содержащему электродвигатель, корпус редуктора, редуктор, включающий в себя планетарную передачу, имеющую центральное зубчатое колесо, держатель планетарных колес с планетарными колесами, находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом, зубчатый обод, расположенный в корпусе редуктора, причем планетарные колеса находятся в зацеплении с зубчатым ободом, шпиндель, соединенный с редуктором, шпиндельную гайку, расположенную на шпинделе, подшипник для вставки конца вала шпинделя.
Линейные приводы являются известными компонентами машин и управляющих устройств, благодаря чему находят широкое применение в больницах и лечебных пунктах для регулировки такого оборудования, как кровати, а также в обычной мебели. Кроме того, линейные приводы используются в регулируемых столах, являясь частью конструкции подъемных стоек. Во всех упомянутых выше применениях линейный привод передает усилие между точками крепления привода, обычно между задним и передним опорными элементами, соединенными соответственно с задней частью корпуса и шпиндельной гайкой, соответственно выполненными непосредственно в шпиндельной гайке или перед трубчатым приводным элементом, соединенным со шпиндельной гайкой.
Проектирование линейных приводов, которые могут передавать усилие между этими двумя точками крепления, не создавая при этом перегрузки редуктора, приводящей к его износу, представляет собой трудную задачу, результатом решения которой часто является сложная и громоздкая конструкция. В частности это имеет место в случаях, когда линейный привод оборудован редуктором, содержащим планетарную передачу.
В патентном документе WO 98/30816 компании Linak A/S раскрыт линейный привод с редуктором, содержащим планетарную передачу. Преимущество предложенного в указанном документе решения состоит в том, что в нем предусмотрены меры предосторожности, связанные с передачей осевых усилий от шпинделя через редуктор к заднему опорному элементу. Этот результат получен посредством оборудования привода специальной металлической рамой, в которой перед редуктором установлен подшипник для шпинделя и рама соединена с задней опорной частью металлическими стержнями. Металлические стержни расположены вокруг редуктора и окружают его. Кроме того, шпиндель соединен с редуктором зубчатой муфтой, посредством которой редуктор свободно подвешен, и таким образом на него не действуют осевые усилия, возникающие в случаях, когда на привод действует нагрузка. Таким образом, в данном устройстве указанная проблема решена сложным способом, поскольку оно содержит много компонентов, что усложняет его производство. Обилие компонентов связано с большими материальными и производственными затратами. Кроме того, рамная конструкция, окружающая редуктор, означает, что линейный привод будет иметь большие габариты, что нежелательно, поскольку компактный привод легче интегрировать в какое-либо устройство и он более легок в управлении.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить решение вышеупомянутой проблемы, т.е. в обеспечении более компактного линейного привода, который имеет простую конструкцию, но тем не менее передает осевые усилия в приводе в обход редуктора.
В настоящем изобретении указанная задача решается посредством привода, раскрытого в пункте 1 формулы, в котором конец вала шпинделя свободно проходит через редуктор и соединяется с подшипником шпинделя так, что осевые усилия направлены в обход планетарной передачи и передаются непосредственно подшипнику. В этом варианте выполнения предложенный привод содержит задний опорный элемент, а подшипник расположен в редукторе в любом месте между редуктором и задним опорным элементом, прямо или опосредованно вплотную к нему, при этом осевые усилия передаются непосредственно заднему опорному элементу. Такое решение, при котором шпиндель проходит через редуктор, устраняет необходимость использования громоздкой конструкции с внешней металлической рамой, передающей осевые усилия в обход редуктора. Кроме того, соединение шпинделя с редуктором может быть выполнено более простым способом по сравнению с соединением зубчатой муфтой, описанной в вышеупомянутом патентном документе WO 98/30816 А2, а именно в виде шлицевого соединения между шпинделем и держателем планетарных колес. Это означает, что держатель планетарных колес следует за вращением шпинделя, но может быть смещен в осевом направлении вдоль шпинделя, в результате чего осевые усилия, возникающие в приводе, не передаются редуктору. Осевые усилия передаются непосредственно через шпиндель и затем через шарикоподшипник к заднему опорному элементу. Таким образом, осевые усилия передаются от переднего опорного элемента к шпиндельной гайке и далее к заднему опорному элементу через шпиндель и следовательно не воздействуют на редуктор привода.
Хотя шпиндель проходит через редуктор, он не прикреплен в осевом направлении ни к одному из компонентов редуктора. Таким образом, центральное зубчатое колесо планетарной передачи расположено на шпинделе, что обеспечивает свободную подвижность шпинделя в осевом направлении.
В частности предпочтительно выполнение этой конструкции с соединением между держателем планетарных колес и шпинделем в виде втулки, которая охватывает шпиндель по длине шпинделя, при этом шпиндель и втулка на участке, равном по меньшей мере части длины втулки, оснащены средствами для предотвращением их взаимного вращения. Таким образом, втулка соединена со шпинделем с возможностью вращения вместе со шпинделем и с возможностью перемещения в осевом направлении относительно шпинделя. Кроме того, втулка имеет средство для предотвращения вращения держателя планетарных колес относительно втулки. Держатель планетарных колес присоединен к втулке и таким образом также и к шпинделю с возможностью вращения вместе с ними.
Когда втулка дополнительно образует ограничитель для перемещения планетарного колеса в осевом направлении по меньшей мере в одном направлении, она ограничивает осевое перемещение держателя планетарных колес относительно шпинделя. Однако такое пространство является достаточно большим для держателя планетарных колес и не ограничивает его осевое перемещение во время нормальной работы так, что осевое усилие не передается редуктору. Узел, изготовленный таким образом, предпочтительно имеет шлицевое соединение между шпинделем и втулкой.
Втулка со шлицевым соединением между шпинделем и держателем планетарных колес расположена на внешней поверхности, обработанной по меньшей мере на некотором участке так, что втулка функционирует в качестве подшипника скольжения для центрального зубчатого колеса, соединенного с втулкой. В отличие от конструкции, в которой центральное зубчатое колесо непосредственно соединено с шпинделем, в конструкции согласно настоящему изобретению центральное зубчатое колесо соединено со втулкой, установленной на шпинделе, при этом втулка, действующая в качестве подшипника скольжения, центрирует и поддерживает центральное зубчатое колесо в правильном положении. Такая конструкция обеспечивает свободное перемещение центрального зубчатого колеса в осевом направлении. При этом осевые усилия не передаются от шпинделя центральному зубчатому колесу.
Если центральное зубчатое колесо прикреплено к поперечной стенке корпуса или корпуса редуктора и втулка проходит через стенку и с другой стороны стенки соединена с расширением, которое соединено со втулкой посредством шлицевого соединения, шпиндель проходит через стенку так, что осевые усилия эффективно проходят через шпиндель и через редуктор без передачи осевых усилий редуктору. Поскольку подшипник соединен с расширением, усилия передаются от шпинделя через расширение к подшипнику и затем далее проходят к заднему опорному элементу через корпус или альтернативно через корпус редуктора.
В случае, если привод оборудован шпинделем, который является самоблокирующимся или подобен самоблокирующемуся, привод дополнительно может быть оборудован тормозным устройством, которое может быть расположено между подшипником и задним опорным элементом. Таким образом, шпиндель в осевом направлении вместе с концом вала опирается по меньшей мере на один тормозной диск. В такой конструкции тормозное устройство может быть встроенным в игольчатый подшипник, который обеспечивает возможность вращения лишь в одном направлении, в результате чего тормозное устройство освобождается, когда привод генерирует осевые усилия, связанные с перемещением груза. При остановке двигателя тормозное устройство активируется и вызывает трение, препятствующее перемещению, и таким образом препятствует вращению шпинделя и удерживает груз в данном положении. Тормозная сила уравновешивается так, что может быть преодолена двигателем при опускании груза. Поскольку шпиндель соединен с держателем планетарных колес посредством шлицевого соединения с возможностью осевого смещения, эта возможность смещения означает, что при износе тормозного диска шпиндель просто смещается в осевом направлении относительно редуктора и продолжает осуществление функции торможения в полной мере. В этом состоит дополнительное преимущество предложенной конструкции привода, в которой шпиндель проходит через редуктор без передачи осевого усилия к заднему опорному элементу через редуктор.
Таким образом, очевидно, что настоящее изобретение предлагает решение, согласно которому осевое усилие в линейном приводе может быть передано от переднего опорного элемента к заднему опорному элементу в обход редуктора, и, кроме того, предложенное решение обеспечивает более простой и компактный привод.
В дополнительном варианте выполнения корпус редуктора имеет стенку, соединенную с ведомым колесом редуктора, при этом и стенка и колесо редуктора выполнены так, что стенка функционирует в качестве центрирующего и поддерживающего средства для колеса редуктора.
Таким образом, предложено решение, согласно которому ведомое колесо редуктора, обычно червячное колесо, находящееся в зацеплении с червяком, соединенным с электродвигателем, прикреплено посредством точного зацепления к соответствующей части редуктора так, что колесо редуктора может передавать усилия редуктору и дополнительно обеспечивать минимизацию механического шума и предотвращать вынужденный износ. Кроме того, это решение является простым и недорогим в осуществлении в отношении прямых расходов на материалы и также оптимизирует изготовление в отношении технологических процессов и затрат времени.
В конкретном варианте выполнения поперечная стенка в корпусе редуктора выполнена с кольцевым выступом, предназначенным для поддержки и центрирования колеса редуктора, которое снабжено выемкой на своей осевой центральной линии, действующей в качестве ответного элемента для кольцевого выступа на корпусе редуктора. Таким образом, колесо редуктора закреплено в кольцевом выступе корпуса редуктора, и таким образом оба указанных элемента центрируются и поддерживаются в своих положениях. Кроме того, червяк также закреплен в корпусе редуктора или прикреплен к опорной части двигателя на корпусе редуктора, тогда как другой конец червяка соединен с подшипником, предпочтительно подшипником скольжения, расположенным в корпусе редуктора. Таким образом, червячное колесо, поддерживаемое кольцевым выступом на корпусе редуктора, удерживается в правильном зацеплении с червяком, и таким способом решается вышеупомянутая проблема. Кроме того, предложенное решение является простым и недорогим в осуществлении, причем поперечная стенка в корпусе редуктора может быть использована в качестве поддержки во время процесса сборки.
Поддерживающее устройство, расположенное на корпусе редуктора, может быть выполнено не в виде кольцевого выступа, а в виде выемки, а вместо выемки на ведомом зубчатом колесе может быть выполнен кольцевой выступ. В любом случае оба указанных элемента являются комплементарными и выполнены с возможностью удержания во взаимном зацеплении червяка и червячного колеса, причем средства удержания соединены со стенкой.
Червячное колесо дополнительно поддерживается в своем положении, в котором шпиндель проходит через червячное колесо вдоль осевой центральной линии червячного колеса и таким образом функционирует в качестве поддерживающего средства, которое удерживает червячное колесо в зацеплении с червяком. Поскольку червячное колесо установлено непосредственно на шпинделе с ограничением вращения относительно шпинделя, такой вариант выполнения шпинделя обеспечивает поддержку червячного колеса и удерживает его в правильном положении в зацеплении с червяком, соединенным с электродвигателем.
В другом варианте выполнения шпиндель оборудован втулкой, действующей в качестве подшипника скольжения, которая расположена в выемке в червячном колесе и функционирует в качестве поддерживающего устройства, удерживающего червячное колесо в зацеплении с червяком. Такое решение в частности предпочтительно в соединении с планетарными передачами, поскольку шпиндель непосредственно соединен не с червячным колесом, а с последующей частью редуктора.
В решении, в котором редуктор содержит планетарную передачу, червячное колесо выполнено в форме центрального зубчатого колеса, т.е. центральное зубчатое колесо оборудовано внешним зубчатым ободом, находящимся в зацеплении с планетарными колесами, расположенными в держателе планетарных колес, а также снабжено зубцами, находящимися в зацеплении с червяком, установленным на электродвигателе. Поскольку держатель планетарных колес с планетарными колесами охватывает как часть центрального зубчатого колеса, так и шпиндель и прикреплен к шпинделю с возможностью совместного вращения со шпинделем, держатель планетарных колес функционирует в качестве поддерживающего устройства, которое удерживает червячное колесо в зацеплении с червяком. Планетарные колеса находятся в зацеплении посредством внутренних зубцов с зубчатым ободом, который охватывает держатель планетарных колес. Поскольку зубчатый обод прикреплен к корпусу редуктора, указанный зубчатый обод дополнительно функционирует в качестве поддерживающего устройства, которое удерживает червячное колесо в зацеплении с червяком. В дополнительном варианте выполнения зубчатый обод представлен в форме отдельного кольца, снабженного внутренними зубцами. Такое решение отличается простотой и обеспечивает несложную конструкцию, которая кроме того отличается достаточной прочностью. Предложенное решение также отличается низкой стоимостью изготовления благодаря использованию упрощенных узлов и минимальным количеством производственных операций, необходимых для его изготовления.
Предпочтительно корпус редуктора выполнен из пластикового материала и таким образом не имеет той прочности, которая присуща корпусу, выполненному из металла. Однако в отношении изготовления предложенный корпус имеет большие преимущества, поскольку может быть выполнен в форме одной отдельной части и таким образом устраняет необходимость достаточно трудоемкой и рутинной сборки. По этой причине корпус редуктора также может быть более простым и менее громоздким. Установка на указанный корпус выполненного из металла зубчатого обода повышает прочность корпуса редуктора. Благодаря тому, что зубчатый обод, имеющий кольцеобразную форму, выполнен в виде отдельного элемента, его можно изготовить простым способом и без больших затрат. Кроме того, сборка планетарной передачи в корпусе редуктора в частности упрощена тем, что отдельный зубчатый обод может быть установлен в корпусе редуктора без использования инструментов в ходе одной производственной операции.
Перед установкой зубчатого обода в корпусе редуктора на корпусе редуктора устанавливают двигатель. Корпус редуктора снабжен отверстием, которое обеспечивает возможность установки двигателя на корпусе редуктора без установки отдельного зубчатого обода. Это фактически достижимо благодаря тому, что лезвие отвертки может быть частично вставлено через отверстие в корпусе редуктора, и таким образом обеспечено пространство для установки на место первого крепежного винта в сборке двигателя и корпуса редуктора. В другом месте в корпусе редуктора имеется соответствующий паз, не проникающий сквозь корпус редуктора, для доступа к установке на место других крепежных винтов для сборки корпуса редуктора и двигателя.
Отверстие, обеспечивающее доступ для установки первого крепежного винта, выполнено так, что отдельный зубчатый обод полностью закрывает его, когда указанный зубчатый обод установлен в корпусе редуктора. Это означает, что механизм редуктора закрыт и защищен, и также смазочные материалы, которые применяют для смазки механизма редуктора, заключены в корпусе редуктора.
Зубчатый обод вставляют в корпус редуктора в качестве внутреннего обода по направляющим, предназначенным для этой цели, причем на зубчатом ободе сформированы соответствующие штифты. Таким образом, направляющие с их ответными элементами в виде штифтов функционируют в качестве взаимодействующих средств, предотвращающих вращение, которые удерживают отдельный зубчатый обод в корпусе редуктора в заданном положении без возможности вращения. Это важно, поскольку в противном случае зубчатый обод будет просто вращаться в корпусе редуктора и разблокирует механизм редуктора.
Корпус редуктора дополнительно оборудован ограничителем, который фиксирует отдельный зубчатый обод в заданном положении относительно продольной оси корпуса редуктора в одном направлении. В другом направлении указанный корпус выполнен так, что служит в качестве ограничителя перемещения зубчатого обода. Таким образом, зубчатый обод, хотя в принципе является отдельной деталью, может быть полностью зафиксирован в заданном положении в корпусе редуктора и таким образом также в заданном положении в соединении с планетарной передачей.
Поскольку корпус редуктора выполнен из пластикового материала, сформованного в виде цельного блока, он может быть изготовлен более простым способом. Поскольку зубчатый обод, с целью обеспечения прочности выполненный из металла, вставляется в корпус редуктора по сформированным для этой цели направляющим, обеспечивается компактность блока, который также отвечает требованиям прочности и устойчивости формы. В отношении изготовления предложенный блок имеет преимущество, поскольку его компоненты более просты и недороги, и в частности его сборка представляет собой менее сложный технологический процесс.
Далее линейный привод согласно настоящему изобретению будет описан более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
на фиг.1 показано продольное сечение привода;
на фиг.2 показано увеличенное сечение заднего конца привода, показанного на фиг.1 при наблюдении сверху;
на фиг.3 показан вид в аксонометрии с пространственным разделением элементов корпуса редуктора и планетарной передачи, при наблюдении со стороны заднего конца привода; и
на фиг.4 показан тот же вид, что и на фиг.3, но при наблюдении со стороны переднего конца привода, где часть боковой стенки в корпусе редуктора удалена так, чтобы была видна поперечная стенка корпуса.
Как показано на фиг.1, основным компонентом привода является корпус 1, содержащий реверсивный низковольтный электродвигатель 2 постоянного тока, который посредством червячной передачи 3 и планетарной передачи 4 приводит в действие шпиндель 5 со шпиндельной гайкой 6, к которой прикреплен трубчатый приводной элемент 7 (внутренняя труба), окруженный внешней трубой 8 и направляемый внутри этой трубы. Привод дополнительно оснащен передним опорным элементом 9, расположенным на внешнем конце приводного элемента, и задним опорным элементом 10, расположенным на заднем конце корпуса 1.
На фиг.2 показан подробный вид редуктора. Шпиндель 5 со шпиндельной гайкой 6, прикрепленной к приводному элементу 7, установлен во внешней трубе 8, которая прикреплена к корпусу 1 в трубчатой полости 1а, выполненной с возможностью приема внешней трубы 8 со скользящей посадкой. Втулка 12, выполненная без возможности вращения относительно шпинделя 5, встроена в корпус 1 в подшипнике 11, который таким образом оказывает центрирующее действие на шпиндель 5 в соединении с внешней трубой 8. Втулка 12 и держатель планетарных колес снабжены шлицевым соединением 12а, которое предотвращает вращение держателя 13 планетарного колеса вокруг втулки 12 и таким образом также вокруг шпинделя. Таким образом, вращение шпинделя 5 привязано к вращению держателя 13 планетарных колес. При этом втулка 12 через шлицевое соединение передает вращение шпинделю 5, выполненному с возможностью осевого смещения относительно держателя 13 планетарных колес, что означает, что осевые усилия, передающиеся от переднего опорного элемента 9 через приводной элемент 7 и шпиндельную гайку 6 к заднему опорному элементу 10 через шпиндель 5, не передаются редуктору. Что касается планетарной передачи 4, то как и центральное зубчатое колесо 17, держатель 13 планетарных колес с планетарными колесами 14 и зубчатым ободом 15 зафиксированы в своих заданных положениях относительно корпуса 18 редуктора как элементы, взаимно функционирующие в качестве поддерживающих устройств. Кроме того, втулка 12 по своей длине обработана так, что может функционировать в качестве подшипника скольжения для червячного колеса 17а, приводимого в действие червяком 16, установленным на электродвигателе 2. Червячное колесо 17а встроено в корпус 18 редуктора, причем на одной стороне указанного червячного колеса 17а выполнена выемка 17b для согласования с кольцевым выступом 18а, выполненным на поперечной стенке 19b корпуса 18 редуктора вокруг отверстия в корпусе 18 редуктора, через которое проходит шпиндель 5. Со втулкой 12 соединено расширение 19, выполненное в форме втулки и закрепленное против поворота относительно указанной втулки посредством шлицевого соединения 19а, выполненного между этими двумя элементами. Расширение 19 выполнено с дополнительной возможностью поддержки подшипника 20, который представляет собой упорный подшипник.
К внутреннему ободу подшипника 20 примыкает распорка 21. Указанная распорка 21 в осевом направлении прикреплена к концу вала шпинделя посредством гайки (не показана), тогда как внешний конец конца вала снабжен резьбой 25. Тормозной узел, содержащий чашеобразный цилиндр 22, примыкает к внешнему кольцу подшипника 20. Игольчатый подшипник 23, расположенный в кольцевом гнезде, соединяет распорку 21 с чашеобразным цилиндром 22, причем игольчатый подшипник 23 выполнен с возможностью вращения лишь в одном направлении. Когда питание двигателя отключено и на шпиндель под воздействием нагрузки действует крутящий момент, чашеобразный цилиндр 22 посредством указанного подшипника будет зафиксирован на шпинделе посредством распорки 21 и таким образом будет принужден к вращению и перемещению относительно тормозного диска 24, установленного между основанием чашеобразного цилиндра 22 и концевой стенкой заднего опорного элемента 10, и таким образом благодаря трению между цилиндром 22 и тормозным диском 24 может быть достигнуто тормозящее действие, когда нагрузка создает крутящий момент, приложенный к шпинделю.
Таким образом, при отключении питания двигателя приводной элемент 7 фиксируется в своем положении. Однако сила трения не является настолько большой, что не может быть преодолена двигателем, когда приводной элемент втягивают внутрь, т.е. груз опускают. При подъеме груза, т.е. когда приводной элемент выдвигается во внешнем направлении, игольчатый подшипник 23 обеспечивает возможность вращения распорки 21 и следовательно шпинделя независимо от чашеобразного цилиндра 22, таким образом тормоз остается неактивированным. Поскольку тормозной диск 24 соединен с задним опорным элементом 10, то осевые усилия проходят от шпинделя 5 через подшипник 20 и цилиндр 22 тормозного узла к тормозному диску 24 и затем к заднему опорному элементу 10. Осевое смещение втулки 12 относительно шпинделя 5 предотвращает проход осевых усилий через планетарную передачу, но разрешает проход указанных осевых усилий через шпиндель 5 к подшипнику 20 и заднему опорному элементу 10, причем положительное действие осевого смещения шпинделя 5 дополнительно состоит в том, что тормозящее действие не меняется в результате износа тормозного диска 24. Поскольку шпиндель 5 может быть перемещен в осевом направлении, он всегда будет находиться в хорошем контакте с подшипником 20, и поскольку подшипник 20 также может быть смещен в своей чаше, указанное смещение заставляет тормозной диск 24 всегда принимать на себя усилие, действующее на привод, независимо от степени изношенности тормозного диска 24 и потери указанным тормозным диском своей исходной толщины. Если тормозящее действие окажется недостаточным, между подшипником 20 и сформированным чашеобразным цилиндром 22 может быть размещен дополнительный тормозной диск.
Механизм редуктора в данном случае отличается тем, что различные компоненты взаимно поддерживают друг друга. Такой подход обеспечивает большую прочность и малый износ наряду с бесшумной работой.
Как уже было упомянуто ранее, на поперечной стенке 18b в корпусе редуктора сформирован кольцевой выступ 18а, служащий в качестве поддерживающего устройства для ведомого колеса редуктора, выполненного в форме червячного колеса 17а, которое также приводит в действие центральное зубчатое колесо 17 в редукторе, поскольку центральное зубчатое колесо 17 выполнено в форме встроенной части на стороне червячного колеса 17а. Червячное колесо 17а имеет выемку 17b, которая согласована с кольцевым выступом 18а на стенке 18b корпуса редуктора. Червяк 16, прикрепленный к электродвигателю 2, находится в зацеплении с червячным колесом 17а. Кольцевой выступ 18а и взаимодействующая с ним выемка 17b согласованы друг с другом так, что кольцевой выступ 18а представляет собой опорное устройство для червячного колеса 17а и приводит его в зацепление с червяком 16. Кроме того, стенка 18b также выступает в качестве поддерживающего устройства во время сборочного процесса.
Шпиндель 5 дополнительно проходит через червячное колесо 17а и снабжен втулкой 12, в которую встроено червячное колесо 13, поскольку втулка 12, прикрепленная к шпинделю 5, функционирует в качестве подшипника скольжения в соединении с червячным колесом 17а. Таким образом, втулка 12 поддерживает и центрирует червячное колесо 17а так, что оно сохраняет свое зацепление с червяком 16. Втулка 12 спереди поддерживается подшипником 11. Кроме того, втулка 12 примыкает к расширению 19, также выполненному в форме втулки, которое взаимодействует с втулкой 12 для поддержки червячного колеса 17а. Указанный поддерживающий эффект достигается тем, что расширение 19 в форме втулки соединено с корпусом посредством подшипника 20.
Комбинированное центральное зубчатое колесо/червячное колесо 17, 17а закреплено в механизме редуктора посредством держателя 13 планетарных колес с планетарными колесами 14. Держатель 13 планетарных колес дополнительно соединен со шпинделем 5 через втулку 12, которая формирует шлицевое соединение между этими двумя элементами. Поскольку втулка 12 не может вращаться вокруг шпинделя 5 и держатель 13 планетарных колес соответственно не может вращаться относительно втулки 12, держатель 13 планетарных колес функционирует в качестве поддерживающего устройства для центрального зубчатого колеса/червячного колеса 17, 17а, которое удерживает червячное колесо 17а в зацеплении с червяком 16.
Зубчатый обод 15 с внутренними зубцами, установленный в корпусе 18 редуктора, охватывает держатель 13 планетарных колес с планетарными колесами 14 и таким образом способствует фиксации держателя 13 планетарных колес в заданном положении, вследствие чего зубчатый обод 15 также функционирует в качестве поддерживающего устройства, которое удерживает червячное колесо 17а в зацеплении с червяком 16.
Кроме того, поскольку шпиндель 5 вставлен в шарикоподшипник 20, который соединенный со шпинделем 5 посредством промежуточной втулки 21, сборка шпинделя 5 функционирует в качестве поддерживающего устройства, которое удерживает червячное колесо 13 в зацеплении с червяком 15.
На фиг.3 показан корпус 18 редуктора и отдельные основные компоненты планетарной передачи, такие как центральное зубчатое колесо 17 и держатель 13 планетарных колес с планетарными колесами 14. В корпусе 18 редуктора также выполнено отверстие 26, которое обеспечивает установку электродвигателя 2 на корпус 18 редуктора с использованием инструмента, обычно отвертки, посредством крепежных винтов. Корпус 18 редуктора в данном случае имеет конструкцию, оптимизированную для изготовления инжекционным формованием в виде цельного блока из пластикового материала, обычно полиамида, армированного стекловолокном. Центральное зубчатое колесо 17 и держатель 13 планетарных колес с планетарными колесами 14 аналогично выполнены из пластикового материала.
На фиг.4, как и на фиг.3, показан корпус 18 редуктора и отдельные главные компоненты планетарной передачи, но показанные под другим углом. Кроме того, в боковой стенке корпуса выполнен вырез для показа поперечной стенки 18b. Как видно из сечения, показанного на фиг.2, поперечная стенка 18b имеет выпуклую цилиндрическую часть с отверстием в центре, окруженным кольцевым выступом 18а. Выпуклая часть усилена ребрами, сформированными с внутренней стороны корпуса редуктора. При этом отдельный зубчатый обод 15 выполнен из металла, предпочтительно агломерированного металла, и снабжен внутренними зубцами 27. Зубчатый обод 15 на своей внешней стороне имеет штифты 28, которые находятся в зацеплении с направляющими 29, выполненными в форме дорожек внутри корпуса 18 редуктора, и препятствуют вращению зубчатого обода 15 в корпусе 18 редуктора.
Отдельный зубчатый обод 15 дополнительно зафиксирован в корпусе 18 редуктора ограничителем 30, который ограничивает перемещение зубчатого обода 15 в продольном направлении в корпусе 18 редуктора.
Как показано на фиг.1, ограничитель, действующий в другом направлении, представляет собой часть корпуса 1, которая выполнена с возможностью формирования защелки, срабатывающей при входе в корпус 18 редуктора во время сборки корпуса редуктора, и таким образом фиксирует отдельный зубчатый обод 15 в заданном положении относительно продольной оси корпуса 18 редуктора.
Кроме того, на фиг.3 ясно видна такая деталь, как выемка 17b, которая выполнена на червячном колесе 17а на стороне, противоположной центральному зубчатому колесу 17. Указанная выемка 17b точно соответствует форме чашеобразного фланца 18а, который, как показано на фиг.4, расположен вокруг отверстия 31 в поперечной стенке корпуса 18 редуктора и таким образом функционирует в качестве поддерживающего устройства для червячного колеса 17а.
1. Линейный привод, содержащий: электродвигатель (2), корпус (18) редуктора, редуктор, содержащий планетарную передачу (4) с центральным зубчатым колесом (17), держатель (13) планетарных колес с планетарными колесами (14), находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом (17), и зубчатый обод (15), расположенный в корпусе (18) редуктора, причем планетарные колеса (14) находятся в зацеплении с зубчатым ободом (15); шпиндель (5), соединенный с редуктором; шпиндельную гайку (6), расположенную на шпинделе, подшипник (20) для вставки в него конца вала шпинделя (5), отличающийся тем, что конец вала шпинделя (5) свободно проходит через редуктор и соединяется с подшипником (20), при этом соединение между концом вала шпинделя (5) и редуктором обеспечивает возможность взаимного осевого перемещения так, что осевые усилия проходят через шпиндель в обход редуктора непосредственно к подшипнику (20).
2. Линейный привод по п.1, отличающийся тем, что содержит задний опорный элемент (10), причем подшипник (20) расположен в корпусе (18) редуктора между редуктором и задним опорным элементом (10) прямо или опосредованно вплотную к нему.
3. Линейный привод по п.1, отличающийся тем, что соединение между держателем (13) планетарных колес и шпинделем (5) выполнено с возможностью смещения в осевом направлении и без возможности вращения так, что держатель (13) планетарных колес может быть смещен в продольном направлении относительно шпинделя (5), тогда как держатель (13) планетарных колес и шпиндель (5) соединены без возможности взаимного вращения.
4. Линейный привод по п.1, отличающийся тем, что центральное зубчатое колесо (17) планетарной передачи закреплено на конце вала шпинделя (5).
5. Линейный привод по п.3, отличающийся тем, что соединение между держателем (13) планетарных колес и шпинделем (5) содержит втулку (12), установленную на конце вала шпинделя (5), причем конец вала и втулка (12) на участке, равном, по меньшей мере, части длины втулки (12), содержат средства для предотвращения их взаимного вращения, при этом втулка (12) также содержит средство для предотвращения вращения держателя (13) планетарных колес относительно втулки (12).
6. Линейный привод по п.3, отличающийся тем, что втулка (12) образует ограничитель перемещения держателя (13) планетарных колес, по меньшей мере, в одном осевом направлении.
7. Линейный привод по п.4 или 5, отличающийся тем, что втулка (12), по меньшей мере, на некотором участке функционирует в качестве подшипника скольжения для центрального зубчатого колеса (17), закрепленного на втулке (12).
8. Линейный привод по п.7, отличающийся тем, что центральное зубчатое колесо (17) соединено со стенкой (18b) в корпусе (18) редуктора, причем втулка (12) проходит через стенку и с другой стороны стенки соединена с расширением (19) посредством шлицевого соединения, предотвращающего взаимное вращение втулки (12) и расширения (19).
9. Линейный привод по п.8, отличающийся тем, что подшипник (20) соединен с расширением (19).
10. Линейный привод по п.9, отличающийся тем, что с подшипником (20) и задним опорным элементом (10) соединено тормозное устройство (22), содержащее, по меньшей мере, один тормозной диск (24) и оказывающее тормозящее действие, по меньшей мере, в одном направлении вращения шпинделя (5), причем при износе тормозного диска (24) тормозное усилие не меняется или меняется несущественно, поскольку шпиндель (5) выполнен с возможностью осевого смещения в редукторе.
11. Линейный привод по п.1 или 8, отличающийся тем, что стенка (18а) в корпусе (18) редуктора и ведомое колесо (17) редуктора, которое предпочтительно является червячным колесом (17а), выполнены так, что стенка (18а) функционирует в качестве центрирующего и поддерживающего средства для колеса (17) редуктора.
12. Линейный привод по п.11, отличающийся тем, что редуктор дополнительно содержит червячную передачу, причем червячное колесо (17а) связано, предпочтительно выполнено за одно целое, с центральным зубчатым колесом (17) в червячной передаче, причем червячное колесо (17а) находится в зацеплении с червяком (16), который приводится в действие электродвигателем (2).
13. Линейный привод по п.11, отличающийся тем, что червячное колесо (17а) на стороне, обращенной к поперечной стенке (18b) в корпусе (18) редуктора, снабжено выемкой или кольцевым выступом (17b), расположенным вокруг его осевой центральной линии, которые взаимодействуют с цилиндрическим ответным элементом (18а), выполненным в поперечной стенке (18b) в корпусе (18) редуктора или наоборот.
14. Линейный привод по п.1, отличающийся тем, что зубчатый обод (15) представляет собой отдельное кольцо, предпочтительно металлическое, имеющее внутренние зубцы (27), закрепленное без возможности вращения в корпусе (18) редуктора, который предпочтительно выполнен из пластика.
15. Линейный привод по п.14, отличающийся тем, что средства для предотвращения взаимного вращения содержат, по меньшей мере, один штифт или полоску (28), расположенную на внешней стороне отдельного зубчатого обода (15), и, по меньшей мере, один ответный элемент в виде, по меньшей мере, одной проходящей в осевом направлении направляющей или дорожки (29), расположенной на внутренней стороне корпуса (18) редуктора, или наоборот, и предпочтительно имеют ограничитель (30), который задает положение отдельного зубчатого обода (15) в продольном направлении корпуса (18) редуктора.
