WO2025031541A1 - Connector, linear drive, steering system and vehicle - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a connector for connecting a coupling element to a nut of a linear unit, a linear drive with such a connector, a steering system with such a linear drive and a vehicle with such a steering system.
- Linear movements for example for operating machine parts, can be generated using linear drives.
- Such linear drives can, for example, have a linear unit that can convert a rotational movement of a motor shaft into a translational movement.
- Another well-known type of linear drive is a hydraulic cylinder.
- Electromechanical linear drives that have a linear unit are advantageous over hydraulic cylinders in terms of their efficiency, rigidity and positionability, among other things.
- they can be operated without hydraulic fluid or oil.
- the linear unit takes up a certain amount of installation space, so that linear drives with a linear unit usually have a poorer ratio of total length to stroke (in short: stroke-length ratio) than hydraulic cylinders.
- a first aspect of the invention relates to a connector for the, in particular mechanical, connection of a coupling element to a nut of a linear unit, in particular a ball screw drive.
- a body of the connector has, preferably at a first end of the body, a first fastening section for mounting on a nut of a linear unit.
- the body also has, in particular at a second end opposite the first end, a second fastening section for mounting on the coupling element, in particular such that the coupling element runs parallel to the axis of movement.
- the body is expediently designed in such a way that the first fastening section, when mounted on the nut, lies together with the second fastening section essentially on a transverse axis of the body which is perpendicular to the axis of movement of the nut.
- a coupling element in the sense of the invention is preferably a component or an assembly which is used for coupling a external load with the nut, in particular the linear drive comprising the nut.
- the coupling element is expediently designed in the form of a rod. It can pass through a housing in which the nut, in particular the linear drive, is arranged in order to transmit a movement carried out by the nut to the load.
- the coupling element is preferably a steering rod, sometimes also referred to as a tie rod, of a steering system, in particular a steering knuckle.
- a connector which is essentially formed by a one-piece or multi-piece body.
- the body can be elongated, but other shapes are also conceivable in principle.
- the body is expediently designed such that a first end of the body can be mounted on the nut, while the opposite second end can be mounted on the coupling element.
- the body can therefore be expediently arranged essentially, at least for the most part, between the nut and the coupling element.
- the body expediently has a first fastening section which is designed for mounting on the nut.
- the body also expediently has a second fastening section which is designed for mounting on the coupling element.
- the body When mounted on the nut and the coupling element, the body expediently extends between the first and second fastening sections substantially transversely to a movement axis of the nut. Consequently, the connector enables a shorter connection between the nut and the coupling element than can be achieved with a conventional torque tube.
- the axial dimensions of the body and the nut are preferably substantially the same or at least similar.
- the first fastening section can be designed such that the body, when mounted on the nut, essentially does not protrude axially beyond the nut or only protrudes slightly, for example only 10% or less of its axial dimension.
- the body is even axially shorter than the nut.
- the connector is not axially constructed, which enables a linear drive that is at least axially compact.
- the terms axial and/or radial preferably refer to the axis of movement of the nut of the linear unit.
- the axis of movement of the nut expediently corresponds to a longitudinal axis of the linear unit, in particular a rotational axis of a shaft of the linear unit that is operatively connected to the nut, such as a screw or (threaded) spindle.
- Such a connector can also be used to create a connection between the coupling element and the nut, in which the center of gravity of the coupling element is located axially at the same height as the nut and the connector is mounted on the coupling element in the area of this center of gravity.
- the connector can be mounted centrally on the coupling element so that the coupling element is arranged symmetrically in relation to the nut.
- the connector can be used to achieve a stroke-length ratio similar to that of a hydraulic cylinder.
- a hydraulic cylinder When used in a drive-by-wire system, a hydraulic cylinder is therefore in principle the most suitable, at least in terms of the required installation space. can be replaced by a linear drive with the connector according to the invention.
- the connector also enables a better, in particular direct, transmission of force from the nut to the coupling element or vice versa, especially if the connector is mounted centrally on the coupling element or in the area of its center of gravity. This may reduce the moments acting on the nut.
- the body in the first fastening section is designed for pivoting support on the nut.
- the body can in particular be pivoted about a pivot axis running transversely to the axis of movement. This allows moments on the nut resulting from axial forces acting on the coupling element to be absorbed. For example, tilting of the nut relative to the shaft operatively connected to the nut and the resulting inhomogeneous force transmission from the nut to the shaft along the axis of movement can be counteracted.
- the pivoting support has a positive effect on the service life of the nut and/or the shaft.
- the body in the first fastening section is designed to at least partially accommodate the nut.
- the body in the second fastening section is designed to at least partially accommodate the coupling element.
- the body preferably at least partially encloses the nut or coupling element.
- the nut or coupling element can be at least partially inserted into the body. This allows the body to sit firmly on the nut or coupling element. In particular, it can be ensured that forces transmitted by means of the connector act homogeneously on the nut or coupling element.
- the at least partial accommodation of the nut in the first fastening section also allows the body to be pivoted in relation to the center of the nut. In addition, this makes it possible to attach the body to the nut from the side.
- the first fastening section has an axial bore for at least partially receiving the nut.
- the second fastening section can have an axial bore for at least partially receiving the coupling element.
- the bore in the first fastening section is designed in such a way that the nut has play in it.
- the bore in the first fastening section can in particular be designed with a clearance fit in relation to the nut.
- play is preferably an at least slight mobility of the nut in the bore.
- the nut is expediently movably mounted or can be mounted in the bore, in particular pivotably.
- the body in the first fastening section has two opposing pins about which the body can be pivotably mounted on the nut.
- the body in the first fastening section can have two opposing pin receptacles.
- the pin receptacles are expediently provided for receiving corresponding pins of the nut for pivotally mounting the body on the nut.
- the pivot axis can be defined by such pins or pin receptacles.
- the body in the second fastening section is designed for pivotally supporting the coupling element.
- the body can be designed in the second fastening section for pivotally supporting the coupling element, in particular about a pivot axis running transversely to the axis of movement.
- the coupling element is a split coupling element, with at least two parts of the coupling element being pivotably supported separately on the body.
- the pivoting mounting of the coupling element enables a dynamic connection of the coupling element to the nut.
- a split steering rod can be connected separately to the nut, so that the steering rod no longer has to run rigidly parallel to the nut's axis of movement, but the two parts of the steering rod can be tilted relative to the axis of movement.
- the body has at least one pin in the second fastening section, about which the coupling element can be pivotably mounted.
- the body can have at least one pin receptacle in the second fastening section.
- the pin receptacle is expediently provided for receiving a corresponding pin of the coupling element for pivotally mounting the coupling element on the body.
- the pivot axis can be defined by such a pin or pin receptacle.
- the pin or pin receptacle allows reliable pivotable mounting of the coupling element on the body.
- a second aspect of the invention relates to a linear drive with a linear unit which has a shaft and a nut running on the shaft.
- the nut is expediently axially movable by rotation of the shaft.
- the linear drive also has a connector mounted on the nut according to the first aspect of the invention.
- the linear unit is preferably designed as a ball screw drive.
- the shaft is then expediently designed as a spindle with helical raceways for balls, by means of which the nut rolls on the spindle.
- a linear unit designed as a planetary screw drive is also conceivable.
- the shaft is then expediently designed as a screw with a thread for engaging in the threads of planetary rollers.
- the shaft can also be a screw onto which the nut is screwed directly.
- the connector allows the linear drive to be particularly compact axially.
- a push tube can be dispensed with. Consequently, a stroke-length ratio comparable to that of a double-acting hydraulic cylinder can be achieved.
- Such a linear drive can therefore be used advantageously in steering systems, for example for forklifts, tractors, airport vehicles, work platforms such as scissor or mast lifts, agricultural machines and/or the like.
- the linear drive has a housing in which the shaft is rotatable and the nut is movably mounted on the shaft.
- the housing preferably also houses the connector, in particular completely.
- the housing is also designed for the movable mounting and/or guidance of a coupling element, in particular a steering rod, connected to the nut by means of the connector.
- the housing can absorb radial forces, i.e. forces acting perpendicular to a longitudinal axis of the coupling element.
- a load on the linear unit can be avoided or at least reduced.
- Moments acting on the nut, which result from axial forces on the coupling element, can be avoided or at least reduced, particularly advantageously, by pivoting the body on the nut. This can significantly increase the service life of the linear unit.
- a third aspect of the invention relates to a steering system with at least one linear drive according to the second aspect of the invention.
- the steering system has a steering system, in particular a steering knuckle.
- a component of the steering system, in particular a steering rod, is mounted on the nut of the linear drive by means of the connector.
- the use of the linear drive can increase efficiency compared to hydraulically operated steering systems.
- the service life of the nut and/or the shaft can be increased compared to steering systems with conventional coupling of the nut and the steering rod, since radial forces can be absorbed at least almost completely by the housing of the linear drive via the sliding bearings of the steering rod and are not transferred to the nut due to the complete housing of the connector.
- the steering rod is mounted symmetrically, for example in an area of its center of gravity or in its middle, on the nut of the linear drive by means of the connector, so that the longitudinal rod runs essentially parallel to the shaft of the linear drive. Mounting the longitudinal rod in this way requires significantly less installation space than connecting the longitudinal rod to the nut via a push tube.
- the handlebar is designed as a split handlebar.
- the handlebar can act as a tie rod, especially if it is pivotably mounted on the connector or the body.
- a fourth aspect of the invention relates to a vehicle with a steering system according to the third aspect of the invention. Such a vehicle can be operated more efficiently than vehicles with hydraulically operated steering. In addition, more precise steering settings can be achieved.
- Fig. 1 shows an example of a connector
- Fig. 2 shows an example of a linear drive
- Fig. 3 shows an example of a pivoting connector in a
- FIG. 4 shows the connector from Figure 3 in a cross-sectional view
- Fig. 6 shows an example of a vehicle with a steering system.
- Figure 1 shows an example of a connector 2 for connecting a coupling element (not shown) to a nut (not shown) of a linear unit in a side view.
- the connector 2 has a body 4 with a first fastening section 6 for mounting on the nut and a second fastening section 8 for mounting on the coupling element.
- the connector 2 is expediently designed to at least partially accommodate the nut and the coupling element.
- the body 4 has a hole 10 in the first fastening section 6, indicated by dashed lines, which runs axially - i.e. parallel to the axis of movement X - through the body 4.
- the nut can be arranged in this hole 10, preferably with some play, so that the body 4 can be pivoted or tilted at least slightly relative to the nut, in particular about a pivot axis S transverse to the axis of movement X.
- the body 4 in the second fastening section 8 is provided with a hole 12, indicated by dashed lines, for receiving the coupling element.
- the hole 12 expediently runs parallel to the hole 10 in the first fastening section 6 and thus axially through the body 4.
- the parallel course of the holes 10, 12 in the first and second fastening sections 6, 8 ensures that the coupling element when connected to the nut is aligned parallel to the nut or the movement axis X via the connector 2.
- the body 4 is preferably designed in such a way that a center of gravity of the body 4 or the center of the body M is located between the first and second fastening sections 6, 8, and thus - in use - between the nut and the coupling element. This saves particularly much space.
- the coupling element can also be held at a predefined distance specified by a length L of the body 4.
- the body 4 When mounted on the nut, the body 4 extends substantially parallel to a transverse axis Q perpendicular to the movement axis X.
- the extension of the body 4 along the transverse axis Q is expediently greater than along a longitudinal axis (not shown) aligned parallel to the movement axis X.
- the body 4 has a first end 14 and an opposite second end 16.
- the first fastening portion 6 is arranged at the first end 14 of the body 4, while the second fastening portion 8 is arranged at the second end 16.
- Figure 2 shows an example of a linear drive 20 with a linear unit 22 for converting a rotational movement, for example a motor shaft 24 of a motor 26, into a translational movement along a movement axis X.
- the linear unit 22 has a shaft 28, such as a screw or a (threaded) spindle, and a nut 30 running on the shaft 28.
- the linear unit 22 is arranged in a housing 32, which also houses a connector 2 for connecting a coupling element 34 to the nut 30.
- the shaft 28 is rotatable by means of a bearing arrangement 36 in the
- Housing 32 is mounted.
- the shaft 28 is operatively connected to a position sensor 38 for determining the position of the nut 30.
- the motor 26 is connected to the shaft 28 via a gear 40 in a so-called "U-configuration".
- the gear 40 is located in a gear box 42 which is connected to the housing 32.
- the motor 26 can also be aligned in a so-called “L-configuration” or, if necessary, connected directly to the shaft 28 in a so-called “inline configuration”.
- the connector 2 has a body 4 which is mounted in a first fastening section 6 on the nut 30 and in a second fastening section 8 on the coupling element 34.
- the body 4 is designed such that it does not protrude axially beyond the nut 30.
- the body 4 can also have an axial extension which is at least slightly, approximately 10% or less, larger than the axial extension of the nut 30.
- the housing 32 expediently has an opening 46 on each of two opposite sides, through which the coupling element 34 can pass. This not only makes it possible to mount the body 4 on the coupling element 34 inside the housing 32, but also to guide a movement of the coupling element 34 by means of the housing 32.
- the coupling element 34 can be supported radially on the housing 32.
- the linear drive 20 expediently has bearings 48 for the movable mounting of the coupling element 34, for example in the form of sliding rings. These bearings 48 expediently serve to accommodate the coupling element 34. acting radial forces. Consequently, a transmission of the radial forces via the connector 2 to the nut 30 or the shaft 28 can be avoided or at least significantly reduced.
- sealing means for sealing the interior of the housing from the environment can also be provided at the openings 46, for example in the form of so-called "scrapers". These scrapers can also be designed under certain circumstances to prevent or at least reduce the leakage of lubricant from the housing 32.
- Figure 3 shows an example of a connector 2 for connecting a nut 30 to a coupling element 34 within a housing 32 of a linear drive (not shown in more detail) in a side view.
- a body 4 of the connector 2 is mounted in a first fastening section 6 at a first end 14 of the body 4 on the nut 30 and in a second fastening section 8 at a second end 16 of the body 4 on the coupling element 34.
- the connector 2 can have sliding elements 44 at the first end 14 of the body 4. Accordingly, the connector 2 can also have sliding elements 44 at the second end 16.
- the body 4 is mounted on the nut 30 in the first fastening section 6 so as to be pivotable about a pivot axis S which is perpendicular to the plane of the drawing, as indicated by the double arrow. This is explained in more detail below in connection with Figure 4.
- the body 4 is mounted on the coupling element 34 by means of fastening means 50.
- the fastening means 50 are designed as screws; in principle, however, Other fastening means may also be provided or the assembly of the body 4 on the coupling element 34 may be carried out in another way.
- Figure 4 shows an example of the connector 2 from Figure 3 in a cross-sectional view.
- the connector 2 has opposing pin receptacles 18 in the first fastening section, which serve to receive corresponding pins 52 of the nut 30.
- the pin receptacles 18 can be provided as bores or blind holes in the body 4, in particular in the inner wall of a bore 10 in the body 4 (see Figure 1).
- the pin receptacles 18 are expediently located on both sides of the body 4, so that the pivot axis S defined by them is aligned transversely to the movement axis X, and preferably also transversely to a transverse axis Q (see Figure 1), i.e. to the longitudinal extension of the body 4.
- the pin receptacles 18 can, as shown in the present example, comprise bearing means for supporting the pins 52.
- the pivotable mounting of the nut 30 on the body 4 can also be achieved by the body 4 having the pins 52, while the pin receptacles 18 are provided on the nut 30.
- the body 4 preferably has a "dogbone shape" in cross-section. This means that the body 4 tapers in the area around its center M compared to its two ends 14, 16. This shape allows precise guidance of the connector 2 in the housing 32. In particular, the connector 2 can thus serve as an anti-twisting device for the nut 30. By mounting it on the nut 30, the body 4 guided by the housing 32 can prevent the nut 30 from rotating when the shaft 28 rotates. Consequently, no dedicated guide, for example in the form of a rail or groove, needs to be provided on the housing 32.
- Figure 5 shows an example of a connector 2 for pivotably supporting a coupling element 34.
- a body 4 of the connector 2 is mounted in a first fastening section 6 with a nut 30 running on a shaft 28 and in a second fastening section 8 on the coupling element 34.
- the connector 2 has at least one, in the example shown two, pins 62 in the second fastening section 8, which engage in corresponding pin receptacles (which are not designated with a reference symbol for reasons of clarity) of the coupling element 34.
- the pins 62 each define a pivot axis about which the coupling element 34 can pivot.
- the coupling element 34 is designed as a split coupling element, with each part being pivotably mounted on the body 4.
- the parts of the coupling element 34 can be, for example, tie rods of a steering system.
- FIG. 6 shows an example of a vehicle 54 , for example a forklift truck , a pallet truck / a mobile work work platform and/or the like, with at least one steering system 56.
- the steering system 56 has an electromechanical linear drive 20 and a steering 58.
- a component of the steering 58 in this case a steering rod (60) is connected as a coupling element 34 by means of a connector (not shown) to a nut of the linear drive 20 (also not shown).
- the use of the connector makes it possible to dispense with an otherwise usual push rod and thus enables a space-saving symmetrical arrangement of the linear drive 20 and the steering rod 60 in relation to a vehicle longitudinal axis shown in dash-dotted lines in Figure 6.
- the handlebar 60 may also be a split handlebar 60 (see Figure 5).
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Abstract
Description
Verbinder , Linearantrieb , Lenksystem sowie Fahrzeug connector, linear drive, steering system and vehicle
Die vorliegende Erfindung betri f ft einen Verbinder zur Verbindung eines Koppelelements mit einer Mutter einer Lineareinheit , einen Linearantrieb mit einem solchen Verbinder, ein Lenksystem mit einem solchen Linearantrieb sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Lenksystem . The present invention relates to a connector for connecting a coupling element to a nut of a linear unit, a linear drive with such a connector, a steering system with such a linear drive and a vehicle with such a steering system.
Lineare Bewegungen, etwa zur Betätigung von Maschinenteilen, lassen sich mithil fe von Linearantrieben erzeugen . Solche Linearantriebe können beispielsweise eine Lineareinheit aufweisen, durch die sich eine Rotationsbewegung einer Motorwelle in eine Translationsbewegung umwandeln lässt . Eine andere bekannte Aus führung von Linearantrieben sind Hydrauli kzylinder . Linear movements, for example for operating machine parts, can be generated using linear drives. Such linear drives can, for example, have a linear unit that can convert a rotational movement of a motor shaft into a translational movement. Another well-known type of linear drive is a hydraulic cylinder.
Elektromechanische Linearantriebe , die eine Lineareinheit aufweisen, sind gegenüber Hydraulikzylindern vorteilhaft unter anderem hinsichtlich ihrer Ef fi zienz , Stei figkeit und Positio- nierbarkeit . Darüber hinaus sind sie hydraulikmittel- bzw . öl frei betreibbar . Allerdings beansprucht die Lineareinheit einen gewissen Bauraum, sodass Linearantriebe mit einer Lineareinheit üblicherweise ein schlechteres Verhältnis von Gesamtlänge zu Hub ( kurz : Hub-Längenverhältnis ) aufweisen als Hydraulikzylinder . Insbesondere stellt sich das Problem, eine zu bewegende Komponente bauraumsparend mit einer Mutter der Lineareinheit zu verbinden . Üblicherweise erfolgt dies über eine Schubstange , die an der Mutter befestigt ist und bei einer Translationsbewegung der Mutter aus einem Gehäuse des Linearaktuators heraus fährt . Daher können in bauraumkritischen Anwendungen eingesetzte Hydraulikzylinder, beispiel sweise in Fahrzeugen, etwa in Gabelstaplern, Traktoren und Flugzeugschleppern, Hubarbeitsbühnen bzw . Personenli ften, landwirtschaftlichen Maschinen oder anderen mobilen Anwendungen, nicht ohne Aufwand durch elektromechanische Linearantriebe ersetzt werden . Electromechanical linear drives that have a linear unit are advantageous over hydraulic cylinders in terms of their efficiency, rigidity and positionability, among other things. In addition, they can be operated without hydraulic fluid or oil. However, the linear unit takes up a certain amount of installation space, so that linear drives with a linear unit usually have a poorer ratio of total length to stroke (in short: stroke-length ratio) than hydraulic cylinders. In particular, there is the problem of connecting a component to be moved to a nut of the linear unit in a space-saving manner. This is usually done using a push rod that is attached to the nut and moves out of a housing of the linear actuator when the nut moves in translation. Therefore, hydraulic cylinders used in space-critical applications, for example in vehicles, such as forklifts, tractors and aircraft tractors, aerial work platforms or personnel lifts, agricultural machines or other mobile applications, cannot be can be easily replaced by electromechanical linear drives.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Verbindung eines Koppelelements mit der Mutter einer Lineareinheit zu verbessern, insbesondere kompakter zu gestalten . It is an object of the invention to improve the connection of a coupling element with the nut of a linear unit, in particular to make it more compact.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Verbinder zur Verbindung eines Koppelelements mit einer Mutter einer Lineareinheit , einen Linearantrieb, ein Lenksystem sowie ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen . This object is achieved by a connector for connecting a coupling element to a nut of a linear unit, a linear drive, a steering system and a vehicle according to the independent claims.
Bevorzugte Aus führungs formen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der folgenden Beschreibung . Preferred embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Ein erster Aspekt der Erfindung betri f ft einen Verbinder zur, insbesondere mechanischen, Verbindung eines Koppelelements mit einer Mutter einer Lineareinheit , insbesondere eines Kugelgewindetriebs . Ein Körper des Verbinders weist , vorzugsweise an einem ersten Ende des Körpers , einen ersten Befestigungsabschnitt auf zur Montage an einer Mutter einer Lineareinheit . Der Körper weist zudem, insbesondere an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende , einen zweiten Befestigungsabschnitt zur Montage am Koppelelement auf , insbesondere derart , dass das Koppelelement parallel zu Bewegungsachse verläuft .A first aspect of the invention relates to a connector for the, in particular mechanical, connection of a coupling element to a nut of a linear unit, in particular a ball screw drive. A body of the connector has, preferably at a first end of the body, a first fastening section for mounting on a nut of a linear unit. The body also has, in particular at a second end opposite the first end, a second fastening section for mounting on the coupling element, in particular such that the coupling element runs parallel to the axis of movement.
Der Körper ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet , dass der erste Befestigungsabschnitt bei Montage an der Mutter gemeinsam mit dem zweiten Befestigungsabschnitt im Wesentlichen auf einer zur Bewegungsachse der Mutter senkrechten Querachse des Körpers liegt . The body is expediently designed in such a way that the first fastening section, when mounted on the nut, lies together with the second fastening section essentially on a transverse axis of the body which is perpendicular to the axis of movement of the nut.
Ein Koppelelement im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein Bauteil oder eine Baugruppe , das bzw . die zum Koppeln einer externen Last mit der Mutter, insbesondere dem die Mutter umfassenden Linearantrieb, vorgesehen ist . Das Koppelelement ist zweckmäßigerweise stangenartig ausgebildet . Es kann ein Gehäuse , in dem die Mutter, insbesondere der Linearantrieb, angeordnet ist , durchgrei fen, um eine von der Mutter ausgeführte Bewegung auf die Last zu übertragen . Das Koppelelement ist vorzugsweise eine gelegentlich auch als Spurstange bezeichnete Lenkstange eines Lenksystems , insbesondere einer Achsschenkellenkung . A coupling element in the sense of the invention is preferably a component or an assembly which is used for coupling a external load with the nut, in particular the linear drive comprising the nut. The coupling element is expediently designed in the form of a rod. It can pass through a housing in which the nut, in particular the linear drive, is arranged in order to transmit a movement carried out by the nut to the load. The coupling element is preferably a steering rod, sometimes also referred to as a tie rod, of a steering system, in particular a steering knuckle.
Ein Aspekt der Erfindung beruht auf dem Ansatz , eine direkte , insbesondere starre und unmittelbare , Verbindung zwischen der Mutter einer Lineareinheit und einem zur Bewegung mit der Mutter vorgesehenen Koppelelement vorzusehen . Dazu ist ein Verbinder vorgesehen, der im Wesentlichen von einem ein- oder mehrstückigen Körper gebildet ist . Der Körper kann länglich ausgebildet sein, grundsätzlich sind aber auch andere Formen denkbar . Der Körper ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet , dass sich ein erstes Ende des Körpers an der Mutter montieren lässt , während sich das gegenüberliegende zweite Ende an das Koppelelement montieren lässt . Der Körper lässt sich dadurch zweckmäßigerweise im Wesentlichen, zumindest zum Großteil , zwischen der Mutter und dem Koppelelement anordnen . One aspect of the invention is based on the approach of providing a direct, in particular rigid and immediate, connection between the nut of a linear unit and a coupling element intended for movement with the nut. For this purpose, a connector is provided which is essentially formed by a one-piece or multi-piece body. The body can be elongated, but other shapes are also conceivable in principle. The body is expediently designed such that a first end of the body can be mounted on the nut, while the opposite second end can be mounted on the coupling element. The body can therefore be expediently arranged essentially, at least for the most part, between the nut and the coupling element.
Zweckmäßigerweise weist der Körper einen ersten Befestigungsabschnitt auf , der zur Montage an der Mutter ausgebildet ist . Entsprechend weist der Körper auch einen zweiten Be festigungsabschnitt auf , der zur Montage am Koppelelement ausgebildet ist . Zweckmäßigerweise erstreckt sich der Körper bei einer Montage an der Mutter und dem Koppelelement zwischen dem ersten und zweiten Befestigungsabschnitt im Wesentlichen quer zu einer Bewegungsachse der Mutter . Folglich ermöglicht der Verbinder eine kürzere Verbindung zwischen der Mutter und dem Koppelelement , als sie über ein konventionelles Schubrohr realisierbar ist . The body expediently has a first fastening section which is designed for mounting on the nut. The body also expediently has a second fastening section which is designed for mounting on the coupling element. When mounted on the nut and the coupling element, the body expediently extends between the first and second fastening sections substantially transversely to a movement axis of the nut. Consequently, the connector enables a shorter connection between the nut and the coupling element than can be achieved with a conventional torque tube.
Die axialen Ausdehnungen des Körpers und der Mutter sind vorzugsweise im Wesentlichen gleich oder zumindest ähnlich . Beispielsweise kann der erste Befestigungsabschnitt derart ausgebildet sein, dass der Körper bei Montage an der Mutter im Wesentlichen nicht oder nur wenig, etwa nur mit 10 % oder weniger seiner axialen Ausdehnung, axial über die Mutter hinausragt . Besonders bevorzugt ist der Körper sogar axial kürzer ausgebildet als die Mutter . Infolgedessen baut der Verbinder nicht axial auf , was einen zumindest axial kompakt bauenden Linearantrieb ermöglicht . The axial dimensions of the body and the nut are preferably substantially the same or at least similar. For example, the first fastening section can be designed such that the body, when mounted on the nut, essentially does not protrude axially beyond the nut or only protrudes slightly, for example only 10% or less of its axial dimension. Particularly preferably, the body is even axially shorter than the nut. As a result, the connector is not axially constructed, which enables a linear drive that is at least axially compact.
Die Begri f fe axial und/oder radial beziehen sich vorzugsweise auf die Bewegungsachse der Mutter der Lineareinheit . Die Bewegungsachse der Mutter entspricht zweckmäßigerweise einer Längsachse der Lineareinheit , insbesondere einer Rotationsachse einer mit der Mutter wirkverbundenen Welle der Lineareinheit , etwa einer Schraube oder ( Gewinde- ) Spindel . The terms axial and/or radial preferably refer to the axis of movement of the nut of the linear unit. The axis of movement of the nut expediently corresponds to a longitudinal axis of the linear unit, in particular a rotational axis of a shaft of the linear unit that is operatively connected to the nut, such as a screw or (threaded) spindle.
Mithil fe eines solchen Verbinders kann auch eine Verbindung zwischen dem Koppelelement und der Mutter hergestel lt werden, bei der sich ein Schwerpunkt des Koppelelements axial auf gleicher Höhe der Mutter befindet und der Verbinder im Bereich dieses Schwerpunkts am Koppelelement montiert ist . Beispielsweise kann der Verbinder mittig am Koppelelement montiert werden, sodass das Koppelelement in Bezug auf die Mutter symmetrisch angeordnet ist . Such a connector can also be used to create a connection between the coupling element and the nut, in which the center of gravity of the coupling element is located axially at the same height as the nut and the connector is mounted on the coupling element in the area of this center of gravity. For example, the connector can be mounted centrally on the coupling element so that the coupling element is arranged symmetrically in relation to the nut.
Mittels des Verbinders kann so ein Hub-Längenverhältnis wie bei einem Hydraulikzylinder erreicht werden . Bei Einsatz in einem drive-by-wire-System ist ein Hydraulikzylinder somit zumindest im Hinblick auf den erforderlichen Bauraum prinzipiell durch einen Linearantrieb mit dem erfindungsgemäßen Verbinder ersetzbar . The connector can be used to achieve a stroke-length ratio similar to that of a hydraulic cylinder. When used in a drive-by-wire system, a hydraulic cylinder is therefore in principle the most suitable, at least in terms of the required installation space. can be replaced by a linear drive with the connector according to the invention.
Der Verbinder ermöglicht auch eine bessere , insbesondere direkte , Kraftübertragung von der Mutter auf das Koppelelement oder andersherum, insbesondere wenn der Verbinder mittig am Koppelelement oder im Bereich ihres Schwerpunkts montiert ist . Gegebenenfalls können dadurch die auf die Mutter wirkenden Momente reduziert werden . The connector also enables a better, in particular direct, transmission of force from the nut to the coupling element or vice versa, especially if the connector is mounted centrally on the coupling element or in the area of its center of gravity. This may reduce the moments acting on the nut.
Nachfolgend werden bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung und deren Weiterbildungen beschrieben . Diese Aus führungs formen können j eweils , soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen Aspekten der Erfindung kombiniert werden . Preferred embodiments of the invention and their further developments are described below. These embodiments can be combined with one another as desired and with the aspects of the invention described below, unless this is expressly excluded.
In einer bevorzugten Aus führungs form ist der Körper im ersten Befestigungsabschnitt zur schwenkbaren Lagerung an der Mutter ausgebildet . Der Körper kann dabei insbesondere um eine quer zur Bewegungsachse verlaufende Schwenkachse schwenkbar gelagert sein . Dadurch lassen sich aus am Koppelelement angrei fenden Axialkräften resultierende Momente auf die Mutter abfangen . So kann beispielsweise einer Verkippung der Mutter relativ zur mit der Mutter wirkverbundenen Welle und eine infolgedessen auftretende entlang der Bewegungsachse inhomogene Kraftübertragung von der Mutter auf die Welle entgegengewirkt werden . Letztlich wirkt sich die schwenkbare Lagerung so positiv auf die Lebensdauer der Mutter und/oder der Wel le aus . In a preferred embodiment, the body in the first fastening section is designed for pivoting support on the nut. The body can in particular be pivoted about a pivot axis running transversely to the axis of movement. This allows moments on the nut resulting from axial forces acting on the coupling element to be absorbed. For example, tilting of the nut relative to the shaft operatively connected to the nut and the resulting inhomogeneous force transmission from the nut to the shaft along the axis of movement can be counteracted. Ultimately, the pivoting support has a positive effect on the service life of the nut and/or the shaft.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form ist der Körper im ersten Befestigungsabschnitt zur zumindest teilweisen Aufnahme der Mutter ausgebildet . Alternativ oder zusät zlich ist der Körper im zweiten Befestigungsabschnitt zur zumindest teilweisen Aufnahme des Koppelelements ausgebildet . Bei einer teilweisen Aufnahme umgrei ft der Körper die Mutter bzw . die Koppelelement vorzugsweise zumindest teilweise . Bei spielsweise kann die Mutter bzw . das Koppelelement zumindest teilweise in den Körper eingeführt werden . Dadurch lässt sich ein fester Sitz des Körpers auf der Mutter bzw . des Koppelelements erreichen . Insbesondere kann sichergestellt werden, dass mittels des Verbinders übertragene Kräfte homogen auf die Mutter bzw . das Koppelelement wirken . In a further preferred embodiment, the body in the first fastening section is designed to at least partially accommodate the nut. Alternatively or additionally, the body in the second fastening section is designed to at least partially accommodate the coupling element. In the case of partial accommodation, the body preferably at least partially encloses the nut or coupling element. For example, the nut or coupling element can be at least partially inserted into the body. This allows the body to sit firmly on the nut or coupling element. In particular, it can be ensured that forces transmitted by means of the connector act homogeneously on the nut or coupling element.
Die zumindest teilweise Aufnahme der Mutter im ersten Befestigungsabschnitt erlaubt außerdem eine Schwenkbarkeit des Körpers in Bezug auf die Mitte der Mutter . Zudem kann so eine seitliche Befestigung des Körpers an der Mutter ermöglich werden . The at least partial accommodation of the nut in the first fastening section also allows the body to be pivoted in relation to the center of the nut. In addition, this makes it possible to attach the body to the nut from the side.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist der erste Befestigungsabschnitt eine axiale Bohrung zur zumindest teilweisen Aufnahme der Mutter auf . Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Befestigungsabschnitt eine axiale Bohrung zur zumindest teilweisen Aufnahme des Koppelelements aufweisen . Dadurch kann die oder das in die Bohrung eingeführte Mutter bzw . Koppelelement durch den Körper geschützt und gegebenenfalls gegen ein Verdrehen gesichert werden . In a further preferred embodiment, the first fastening section has an axial bore for at least partially receiving the nut. Alternatively or additionally, the second fastening section can have an axial bore for at least partially receiving the coupling element. As a result, the nut or coupling element inserted into the bore can be protected by the body and, if necessary, secured against twisting.
In einer weiteren Aus führungs form ist die Bohrung im ersten Befestigungsabschnitt derart ausgebildet , dass die Mutter darin Spiel hat . Die Bohrung im ersten Befestigungsabschnitt kann insbesondere mit einer Spielpassung in Bezug auf die Mutter ausgebildet sein . Ein Spiel ist hierbei vorzugsweise eine zumindest geringfügige Beweglichkeit der Mutter in der Bohrung . Mit anderen Worten ist die Mutter zweckmäßigerweise beweglich in der Bohrung gelagert oder lagerbar, insbesondere schwenkbar . Durch das Spiel kann folglich, mit denen weiter oben bereits genannten Vorteilen, die Übertragung eines Kippmoments von der Mutter auf die Welle verhindert oder zumindest vermindert werden . In a further embodiment, the bore in the first fastening section is designed in such a way that the nut has play in it. The bore in the first fastening section can in particular be designed with a clearance fit in relation to the nut. In this case, play is preferably an at least slight mobility of the nut in the bore. In other words, the nut is expediently movably mounted or can be mounted in the bore, in particular pivotably. As a result of the play, In addition to the advantages already mentioned above, the transmission of a tilting moment from the nut to the shaft can be prevented or at least reduced.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist der Körper im ersten Befestigungsabschnitt zwei einander gegenüberliegende Zapfen, um welche der Körper schwenkbar an der Mutter gelagert werden kann, auf . Alternativ kann der Körper im ersten Befestigungsabschnitt zwei einander gegenüberliegende Zapfenaufnahmen aufweisen . Die Zapfenaufnahmen sind zweckmäßigerweise zur Aufnahme von entsprechenden Zapfen der Mutter zur schwenkbaren Lagerung des Körpers an der Mutter vorgesehen . Durch solche Zapfen bzw . Zapfenaufnahmen kann die Schwenkachse definiert sein . Die Zapfen bzw . Zapfenaufnahmen erlauben eine zuverlässige schwenkbaren Lagerung des Körpers an der Mutter, mit denen weiter oben bereits genannten Vorteilen . In a further preferred embodiment, the body in the first fastening section has two opposing pins about which the body can be pivotably mounted on the nut. Alternatively, the body in the first fastening section can have two opposing pin receptacles. The pin receptacles are expediently provided for receiving corresponding pins of the nut for pivotally mounting the body on the nut. The pivot axis can be defined by such pins or pin receptacles. The pins or pin receptacles allow reliable pivotable mounting of the body on the nut, with the advantages already mentioned above.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form ist der Körper im zweiten Befestigungsabschnitt zur schwenkbaren Lagerung des Koppelelements ausgebildet . Der Körper kann im zweiten Befestigungsabschnitt zur schwenkbaren Lagerung des Koppelelements insbesondere um eine quer zur Bewegungsachse verlaufende Schwenkachse ausgebildet sein . Es ist auch denkbar, dass es sich bei dem Koppelelement um ein geteiltes Koppelelement handelt , wobei wenigstens zwei Teile des Koppelelements separat schwenkbar am Körper gelagert sind . In a further preferred embodiment, the body in the second fastening section is designed for pivotally supporting the coupling element. The body can be designed in the second fastening section for pivotally supporting the coupling element, in particular about a pivot axis running transversely to the axis of movement. It is also conceivable that the coupling element is a split coupling element, with at least two parts of the coupling element being pivotably supported separately on the body.
Durch die schwenkbare Lagerung des Koppelelements i st eine dynamische Verbindung des Koppelelements mit der Mutter möglich . Beispielsweise kann eine geteilte Lenkstange einer Lenkung separat mit der Mutter verbunden werden, sodass die Lenkstange nicht mehr starr parallel zur Bewegungsachse der Mutter verlaufen muss , sondern sich die zwei Teile der Lenkstange relativ zur Bewegungsachse kippen lassen . In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist der Körper im zweiten Befestigungsabschnitt wenigstens einen Zapfen, um welchen das Koppelelement schwenkbar gelagert werden kann, auf . Alternativ kann der Körper im zweiten Befestigungsabschnitt wenigstens eine Zapfenaufnahme aufweisen . Die Zapfenaufnahme ist zweckmäßigerweise zur Aufnahme eines entsprechenden Zapfens des Koppelelements zur schwenkbaren Lagerung des Koppelelements am Körper vorgesehen . Durch einen solchen Zapfen bzw . eine Zapfenaufnahme kann die Schwenkachse definiert sein . Der Zapfen bzw . die Zapfenaufnahme erlaubt eine zuverlässige schwenkbare Lagerung des Koppelelements am Körper . The pivoting mounting of the coupling element enables a dynamic connection of the coupling element to the nut. For example, a split steering rod can be connected separately to the nut, so that the steering rod no longer has to run rigidly parallel to the nut's axis of movement, but the two parts of the steering rod can be tilted relative to the axis of movement. In a further preferred embodiment, the body has at least one pin in the second fastening section, about which the coupling element can be pivotably mounted. Alternatively, the body can have at least one pin receptacle in the second fastening section. The pin receptacle is expediently provided for receiving a corresponding pin of the coupling element for pivotally mounting the coupling element on the body. The pivot axis can be defined by such a pin or pin receptacle. The pin or pin receptacle allows reliable pivotable mounting of the coupling element on the body.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betri f ft einen Linearantrieb mit einer Lineareinheit , die eine Welle und eine auf der Welle laufende Mutter aufweist . Die Mutter ist zweckmäßigerweise durch Rotation der Welle axial beweglich . Der Linearantrieb weist zudem einen an der Mutter montierten Verbinder gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf . A second aspect of the invention relates to a linear drive with a linear unit which has a shaft and a nut running on the shaft. The nut is expediently axially movable by rotation of the shaft. The linear drive also has a connector mounted on the nut according to the first aspect of the invention.
Vorzugsweise ist die Lineareinheit als Kugelgewindetrieb ausgebildet . Die Welle ist dann zweckmäßigerweise als Spindel mit helixförmigen Laufbahnen für Kugeln, mittels denen die Mutter auf der Spindel abrollt , ausgebildet . Denkbar ist grundsätzlich aber auch eine als Planetengewindetrieb ausgebildete Lineareinheit . Die Welle ist dann zweckmäßigerweise als Schraube mit einem Gewinde zum Eingrei fen in Gewinde von Planetenrollen ausgebildet . Grundsätzlich kann es sich bei der Wel le aber auch um eine Schraube handeln, auf welche die Mutter direkt auf geschraubt ist . The linear unit is preferably designed as a ball screw drive. The shaft is then expediently designed as a spindle with helical raceways for balls, by means of which the nut rolls on the spindle. In principle, however, a linear unit designed as a planetary screw drive is also conceivable. The shaft is then expediently designed as a screw with a thread for engaging in the threads of planetary rollers. In principle, however, the shaft can also be a screw onto which the nut is screwed directly.
Durch den Verbinder kann der Linearantrieb axial besonders kompakt bauen . Insbesondere kann auf ein Schubrohr verzichtet werden . Folglich lässt sich ein mit einem doppelwirkenden Hydraulikzylinder vergleichbares Hub-Längenverhältnis erzielen . Ein derartiger Linearantrieb ist folglich vorteilhaft einsetzbar in Lenksystemen zum Beispiel für Gabelstapler, Traktoren, Flughafenfahrzeuge , Arbeitsbühnen wie Scheren- oder Mastli fte , landwirtschaftliche Maschinen und/oder dergleichen . The connector allows the linear drive to be particularly compact axially. In particular, a push tube can be dispensed with. Consequently, a stroke-length ratio comparable to that of a double-acting hydraulic cylinder can be achieved. Such a linear drive can therefore be used advantageously in steering systems, for example for forklifts, tractors, airport vehicles, work platforms such as scissor or mast lifts, agricultural machines and/or the like.
In einer bevorzugten Aus führungs form weist der Linearantrieb ein Gehäuse auf , in welchem die Welle rotierbar und die Mutter auf der Welle beweglich gelagert ist . Vorzugsweise haust das Gehäuse auch den Verbinder, insbesondere vollständig, ein . Alternativ oder zusätzlich ist das Gehäuse auch zur beweglichen Lagerung und/oder Führung eines mittels des Verbinders mit der Mutter verbundenen Koppelelements , insbesondere einer Lenkstange , ausgebildet . In a preferred embodiment, the linear drive has a housing in which the shaft is rotatable and the nut is movably mounted on the shaft. The housing preferably also houses the connector, in particular completely. Alternatively or additionally, the housing is also designed for the movable mounting and/or guidance of a coupling element, in particular a steering rod, connected to the nut by means of the connector.
Durch das Gehäuse können radiale , d . h . zu einer Längsachse des Koppelelements senkrecht einwirkende Kräfte vom Gehäuse aufgenommen werden . Eine Belastung der Lineareinheit kann vermieden oder zumindest vermindert werden . Auf die Mutter wirkende Momente , die aus axialen Kräften auf das Koppelelement resultieren, können besonders vorteilhaft durch eine schwenkbaren Lagerung des Körpers an der Mutter vermieden oder zumindest reduziert werden . Dies kann die Lebensdauer der Lineareinheit signi fikant erhöhen . The housing can absorb radial forces, i.e. forces acting perpendicular to a longitudinal axis of the coupling element. A load on the linear unit can be avoided or at least reduced. Moments acting on the nut, which result from axial forces on the coupling element, can be avoided or at least reduced, particularly advantageously, by pivoting the body on the nut. This can significantly increase the service life of the linear unit.
Zudem kann die Einhausung des Verbinders durch das Gehäuse vorteilhaft in Bezug auf einen Schutz zum Beispiel durch Dichtungen und sogenannte „Abstrei fer" am Gehäuse sein . Zudem erlaubt die Einhausung sowohl der Lineareinheit als auch des Verbinders ein robustes und gegebenenfalls auch modulares Design . Beispielsweise können unterschiedliche Antriebe oder Getriebe durch eine Befestigung am Gehäuse mit der Lineareinheit gekoppelt werden . Ein dritter Aspekt der Erfindung betri f ft ein Lenksystem mit wenigstens einem Linearantrieb gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung . Das Lenksystem weist eine Lenkung, insbesondere eine Achsschenkellenkung, auf . Dabei ist eine Komponente der Lenkung, insbesondere eine Lenkstange , mittels des Verbinders an der Mutter des Linearantriebs montiert . In addition, enclosing the connector in the housing can be advantageous in terms of protection, for example through seals and so-called "scrapers" on the housing. In addition, enclosing both the linear unit and the connector allows for a robust and, if necessary, modular design. For example, different drives or gears can be coupled to the linear unit by fastening them to the housing. A third aspect of the invention relates to a steering system with at least one linear drive according to the second aspect of the invention. The steering system has a steering system, in particular a steering knuckle. A component of the steering system, in particular a steering rod, is mounted on the nut of the linear drive by means of the connector.
Dadurch ist es möglich, das Lenksystem besonders kompakt auszubilden . Die Verwendung des Linearantriebs kann die Ef fi zienz im Vergleich zu hydraulikbetätigten Lenkungen steigern . Insbesondere kann die Lebensdauer der Mutter und/oder der Welle im Vergleich zu Lenksystemen mit konventioneller Kopplung der Mutter und der Lenkstange erhöht werden, da sich Radialkräfte zumindest nahezu vollständig über Gleitlager der Lenkstange vom Gehäuse des Linearantriebs aufnehmen lassen und aufgrund der vollständigen Einhausung des Verbinders nicht auf die Mutter übertragen werden . This makes it possible to make the steering system particularly compact. The use of the linear drive can increase efficiency compared to hydraulically operated steering systems. In particular, the service life of the nut and/or the shaft can be increased compared to steering systems with conventional coupling of the nut and the steering rod, since radial forces can be absorbed at least almost completely by the housing of the linear drive via the sliding bearings of the steering rod and are not transferred to the nut due to the complete housing of the connector.
In einer bevorzugten Aus führungs form ist die Lenkstange mittels des Verbinders symmetrisch, zum Beispiel in einem Bereich ihres Schwerpunkts oder in ihrer Mitte , an der Mutter des Linearantriebs montiert , sodass die Längsstange im Wesentlichen parallel zur Welle des Linearantriebs verläuft . Eine derartige Montage der Längsstange beansprucht deutlich weniger Bauraum als die Anbindung der Längsstange an die Mutter über ein Schubrohr . In a preferred embodiment, the steering rod is mounted symmetrically, for example in an area of its center of gravity or in its middle, on the nut of the linear drive by means of the connector, so that the longitudinal rod runs essentially parallel to the shaft of the linear drive. Mounting the longitudinal rod in this way requires significantly less installation space than connecting the longitudinal rod to the nut via a push tube.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form ist die Lenkstange als geteilte Lenkstange ausgebildet . Insbesondere kann die Lenkstange als Spurstange wirken, insbesondere wenn sie schwenkbar am Verbinder bzw . dem Körper gelagert ist . Ein vierter Aspekt der Erfindung betri f ft ein Fahrzeug mit einem Lenksystem gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung . Ein derartiges Fahrzeug kann gegenüber Fahrzeugen mit hydraulisch betätigter Lenkung ef fi zienter betrieben werden . Zudem lassen sich präzisere Lenkeinstellungen erreichen . In a further preferred embodiment, the handlebar is designed as a split handlebar. In particular, the handlebar can act as a tie rod, especially if it is pivotably mounted on the connector or the body. A fourth aspect of the invention relates to a vehicle with a steering system according to the third aspect of the invention. Such a vehicle can be operated more efficiently than vehicles with hydraulically operated steering. In addition, more precise steering settings can be achieved.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert . Soweit zweckdienlich, sind hierin gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugs zeichen versehen . Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispiele beschränkt - auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale . Die bisherige Beschreibung wie auch die nachfolgende Figurenbeschreibung enthält zahlreiche Merkmale , die in den abhängigen Ansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind . Diese Merkmale wie auch alle übrigen oben und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung of fenbarten Merkmale wird eine Fachperson j edoch auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfügen . Insbesondere sind alle genannten Merkmale j eweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem Verbinder gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, dem Linearantrieb gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, dem Lenksystem gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung und dem Fahrzeug gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung kombinierbar . The invention is explained in more detail below with reference to figures. Where appropriate, elements with the same effect are provided with the same reference numerals. The invention is not restricted to the embodiments shown in the figures - not even in relation to functional features. The previous description as well as the following description of the figures contains numerous features, some of which are summarized in the dependent claims. However, a person skilled in the art will also consider these features, as well as all the other features disclosed above and in the following description of the figures, individually and combine them to form further useful combinations. In particular, all of the features mentioned can be combined individually and in any suitable combination with the connector according to the first aspect of the invention, the linear drive according to the second aspect of the invention, the steering system according to the third aspect of the invention and the vehicle according to the fourth aspect of the invention.
Es zeigen, zumindest teilweise schematisch : They show, at least partially schematically:
Fig . 1 ein Beispiel eines Verbinders ; Fig. 1 shows an example of a connector;
Fig . 2 ein Beispiel eines Linearantriebs ; Fig. 2 shows an example of a linear drive;
Fig . 3 ein Beispiel eines schwenkbaren Verbinders in einerFig. 3 shows an example of a pivoting connector in a
Seitenansicht ; Fig . 4 den Verbinder aus Figur 3 in einer Querschnittsdarstellung; side view ; Fig. 4 shows the connector from Figure 3 in a cross-sectional view;
Fig . 5 ein Beispiel eines Verbinders zur schwenkbaren Lagerung eines Koppelelements ; und Fig. 5 shows an example of a connector for pivotally supporting a coupling element; and
Fig . 6 ein Beispiel eines Fahrzeugs mit einem Lenksystem . Fig. 6 shows an example of a vehicle with a steering system.
Figur 1 zeigt ein Beispiel eines Verbinders 2 zur Verbindung eines (nicht dargestellten) Koppelelements mit einer (nicht dargestellten) Mutter einer Lineareinheit in einer Seitenansicht . Der Verbinder 2 weist einen Körper 4 auf mit einem ersten Befestigungsabschnitt 6 zur Montage an der Mutter und einem zweiten Befestigungsabschnitt 8 zur Montage am Koppelelement . Figure 1 shows an example of a connector 2 for connecting a coupling element (not shown) to a nut (not shown) of a linear unit in a side view. The connector 2 has a body 4 with a first fastening section 6 for mounting on the nut and a second fastening section 8 for mounting on the coupling element.
Zweckmäßigerweise ist der Verbinder 2 zur zumindest teilweisen Aufnahme der Mutter und des Koppelelements ausgebildet . Dazu weist der Körper 4 im ersten Befestigungsabschnitt 6 eine gestrichelt angedeutete Bohrung 10 auf , die axial - d . h . parallel zur Bewegungsachse X - durch den Körper 4 verläuft . In dieser Bohrung 10 ist die Mutter vorzugsweise mit etwas Spiel anordenbar, sodass der Körper 4 gegenüber der Mutter, insbesondere um eine Schwenkachse S quer zur Bewegungsachse X, zumindest geringfügig schwenk- oder verkippbar ist . The connector 2 is expediently designed to at least partially accommodate the nut and the coupling element. For this purpose, the body 4 has a hole 10 in the first fastening section 6, indicated by dashed lines, which runs axially - i.e. parallel to the axis of movement X - through the body 4. The nut can be arranged in this hole 10, preferably with some play, so that the body 4 can be pivoted or tilted at least slightly relative to the nut, in particular about a pivot axis S transverse to the axis of movement X.
Vorzugsweise ist der Körper 4 im zweiten Befestigungsabschnitt 8 entsprechend mit einer gestrichelt angedeuteten Bohrung 12 zur Aufnahme des Koppelelements versehen . Die Bohrung 12 verläuft zweckmäßigerweise parallel zur Bohrung 10 im ersten Befestigungsabschnitt 6 und somit axial durch den Körper 4 hindurch . Durch den parallelen Verlauf der Bohrungen 10 , 12 im ersten und zweiten Befestigungsabschnitt 6 , 8 kann sichergestellt werden, dass das Koppelelement bei Verbindung mit der Mutter über den Verbinder 2 parallel zur Mutter bzw . der Bewegungsachse X ausgerichtet ist . Preferably, the body 4 in the second fastening section 8 is provided with a hole 12, indicated by dashed lines, for receiving the coupling element. The hole 12 expediently runs parallel to the hole 10 in the first fastening section 6 and thus axially through the body 4. The parallel course of the holes 10, 12 in the first and second fastening sections 6, 8 ensures that the coupling element when connected to the nut is aligned parallel to the nut or the movement axis X via the connector 2.
Der Körper 4 ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass sich ein Schwerpunkt des Körpers 4 bzw . die Körpermitte M zwischen dem ersten und zweiten Befestigungsabschnitt 6 , 8 , und somit - im Einsatz - zwischen der Mutter und dem Koppelelement befindet . Dies ist besonders bauraumsparend . Das Koppelelement kann so überdies in einem vordefinierten, durch eine Länge L des Körpers 4 vorgegebenen Abstand gehalten werden . The body 4 is preferably designed in such a way that a center of gravity of the body 4 or the center of the body M is located between the first and second fastening sections 6, 8, and thus - in use - between the nut and the coupling element. This saves particularly much space. The coupling element can also be held at a predefined distance specified by a length L of the body 4.
Bei Montage an der Mutter erstreckt sich der Körper 4 im Wesentlichen parallel zu einer senkrecht auf der Bewegungsachse X stehenden Querachse Q . Zweckmäßigerweise ist die Ausdehnung des Körpers 4 entlang der Querachse Q größer als entlang einer parallel zur Bewegungsachse X ausgerichteten (nicht eingezeichneten) Längsachse . When mounted on the nut, the body 4 extends substantially parallel to a transverse axis Q perpendicular to the movement axis X. The extension of the body 4 along the transverse axis Q is expediently greater than along a longitudinal axis (not shown) aligned parallel to the movement axis X.
Bezüglich der Querachse Q weist der Körper 4 ein erstes Ende 14 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 16 auf . Der erste Befestigungsabschnitt 6 ist am ersten Ende 14 des Körpers 4 angeordnet , während der zweite Befestigungsabschnitt 8 am zweiten Ende 16 angeordnet ist . With respect to the transverse axis Q, the body 4 has a first end 14 and an opposite second end 16. The first fastening portion 6 is arranged at the first end 14 of the body 4, while the second fastening portion 8 is arranged at the second end 16.
Figur 2 zeigt ein Beispiel eines Linearantriebs 20 mit einer Lineareinheit 22 zur Umwandlung einer Rotationsbewegung, zum Beispiel einer Motorwelle 24 eines Motors 26 , in eine Translationsbewegung entlang einer Bewegungsachse X . Dazu weist die Lineareinheit 22 eine Welle 28 , etwa eine Schraube oder eine (Gewinde- ) Spindel , und eine auf der Welle 28 laufende Mutter 30 auf . Die Lineareinheit 22 ist in einem Gehäuse 32 angeordnet , welches auch einen Verbinder 2 zur Verbindung eines Koppelelements 34 mit der Mutter 30 einhaust . Die Welle 28 ist mittels einer Lageranordnung 36 rotierbar imFigure 2 shows an example of a linear drive 20 with a linear unit 22 for converting a rotational movement, for example a motor shaft 24 of a motor 26, into a translational movement along a movement axis X. For this purpose, the linear unit 22 has a shaft 28, such as a screw or a (threaded) spindle, and a nut 30 running on the shaft 28. The linear unit 22 is arranged in a housing 32, which also houses a connector 2 for connecting a coupling element 34 to the nut 30. The shaft 28 is rotatable by means of a bearing arrangement 36 in the
Gehäuse 32 gelagert . Die Welle 28 ist mit einem Pos itionsenco der 38 zur Positionsermittlung der Mutter 30 wirkverbunden . Housing 32 is mounted. The shaft 28 is operatively connected to a position sensor 38 for determining the position of the nut 30.
Im gezeigten Beispiel ist der Motor 26 über ein Getriebe 40 in einer sogenannten „U-Konf iguration" mit der Welle 28 verbunden . Das Getriebe 40 befindet sich in einer Getriebebox 42 , die mit dem Gehäuse 32 verbunden ist . Alternativ kann der Motor 26 auch in einer sogenannten „L-Konf iguration" ausgerichtet oder in einer sogenannten „Inline-Konfiguration" gegebenenfalls auch direkt an die Welle 28 angeschlossen sein . In the example shown, the motor 26 is connected to the shaft 28 via a gear 40 in a so-called "U-configuration". The gear 40 is located in a gear box 42 which is connected to the housing 32. Alternatively, the motor 26 can also be aligned in a so-called "L-configuration" or, if necessary, connected directly to the shaft 28 in a so-called "inline configuration".
Der Verbinder 2 weist einen Körper 4 auf , der in einem ersten Befestigungsabschnitt 6 an der Mutter 30 und in einem zweiten Befestigungsabschnitt 8 am Koppelelement 34 montiert ist . Der Körper 4 ist im vorliegenden Beispiel derart ausgebildet , dass er axial nicht über die Mutter 30 hinausragt . Alternativ kann aber der Körper 4 aber auch eine axiale Ausdehnung aufweisen, die zumindest geringfügig, etwa 10 % oder weniger, größer ist als die axiale Ausdehnung der Mutter 30 . The connector 2 has a body 4 which is mounted in a first fastening section 6 on the nut 30 and in a second fastening section 8 on the coupling element 34. In the present example, the body 4 is designed such that it does not protrude axially beyond the nut 30. Alternatively, however, the body 4 can also have an axial extension which is at least slightly, approximately 10% or less, larger than the axial extension of the nut 30.
Zweckmäßigerweise weist das Gehäuse 32 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten j eweils eine Öf fnung 46 auf , die vom Koppelelement 34 durchgegri f fen werden können . Dadurch ist es nicht nur möglich, den Körper 4 im Inneren des Gehäuses 32 am Koppelelement 34 zu montieren, sondern auch eine Bewegung des Koppelelements 34 mittels des Gehäuses 32 zu führten . Insbesondere kann sich das Koppelelement 34 radial am Gehäuse 32 abstützen . The housing 32 expediently has an opening 46 on each of two opposite sides, through which the coupling element 34 can pass. This not only makes it possible to mount the body 4 on the coupling element 34 inside the housing 32, but also to guide a movement of the coupling element 34 by means of the housing 32. In particular, the coupling element 34 can be supported radially on the housing 32.
An den Öf fnungen 46 weist der Linearantrieb 20 zweckmäßigerweise Lager 48 zur beweglichen Lagerung des Koppelelements 34 auf , etwa in Form von Gleitringen . Diese Lager 48 dienen zweckmäßigerweise der Aufnahme von auf das Koppelelement 34 einwirkenden Radialkräften . Folglich lässt sich so eine Übertragung der Radialkräfte über den Verbinder 2 auf die Mutter 30 bzw . die Welle 28 vermeiden oder zumindest s igni fikant reduzieren . At the openings 46, the linear drive 20 expediently has bearings 48 for the movable mounting of the coupling element 34, for example in the form of sliding rings. These bearings 48 expediently serve to accommodate the coupling element 34. acting radial forces. Consequently, a transmission of the radial forces via the connector 2 to the nut 30 or the shaft 28 can be avoided or at least significantly reduced.
Alternativ oder zusätzlich können an den Öf fnungen 46 auch (nicht dargestellte ) Dichtmittel zum Abdichten des Gehäuseinneren gegenüber der Umgebung vorgesehen sein, etwa in Form von sogenannten „Abstrei fern" . Diese Abstrei fer können unter Umständen auch dazu eingerichtet sein, ein Austreten von Schmiermittel aus dem Gehäuse 32 zu verhindern oder zumindest zu reduzieren . Alternatively or additionally, sealing means (not shown) for sealing the interior of the housing from the environment can also be provided at the openings 46, for example in the form of so-called "scrapers". These scrapers can also be designed under certain circumstances to prevent or at least reduce the leakage of lubricant from the housing 32.
Figur 3 zeigt ein Beispiel eines Verbinders 2 zur Verbindung einer Mutter 30 mit einem Koppelelement 34 innerhalb eines Gehäuses 32 eines (nicht weiter dargestellten) Linearantriebs in einer Seitenansicht . Ein Körper 4 des Verbinders 2 ist in einem ersten Befestigungsabschnitt 6 an einem ersten Ende 14 des Körpers 4 an der Mutter 30 und in einem zweiten Befestigungsabschnitt 8 an einem zweiten Ende 16 des Körpers 4 am Koppelelement 34 montiert . Zur ( Gleit- ) Lagerung am Gehäuse 32 kann der Verbinder 2 am ersten Ende 14 des Körpers 4 Gleitelemente 44 aufweisen . Entsprechend kann der Verbinder 2 am zweiten Ende 16 ebenfalls Gleitelemente 44 aufweisen . Figure 3 shows an example of a connector 2 for connecting a nut 30 to a coupling element 34 within a housing 32 of a linear drive (not shown in more detail) in a side view. A body 4 of the connector 2 is mounted in a first fastening section 6 at a first end 14 of the body 4 on the nut 30 and in a second fastening section 8 at a second end 16 of the body 4 on the coupling element 34. For (sliding) mounting on the housing 32, the connector 2 can have sliding elements 44 at the first end 14 of the body 4. Accordingly, the connector 2 can also have sliding elements 44 at the second end 16.
Der Körper 4 ist im ersten Befestigungsabschnitt 6 um eine senkrecht auf der Zeichenebene stehende Schwenkachse S schwenkbar an der Mutter 30 gelagert , wie durch den Doppelpfeil angedeutet ist . Dies ist im Zusammenhang mit Figur 4 weiter unten noch aus führlicher erläutert . The body 4 is mounted on the nut 30 in the first fastening section 6 so as to be pivotable about a pivot axis S which is perpendicular to the plane of the drawing, as indicated by the double arrow. This is explained in more detail below in connection with Figure 4.
Der Körper 4 ist durch Befestigungsmittel 50 am Koppelelement 34 montiert . Im gezeigten Beispiel sind die Be festigungsmittel 50 als Schrauben ausgebildet ; grundsätzlich können aber auch andere Befestigungsmittel vorgesehen sein oder die Montage des Körpers 4 am Koppelelement 34 anderweitig ausgeführt werden . The body 4 is mounted on the coupling element 34 by means of fastening means 50. In the example shown, the fastening means 50 are designed as screws; in principle, however, Other fastening means may also be provided or the assembly of the body 4 on the coupling element 34 may be carried out in another way.
Figur 4 zeigt ein Beispiel des Verbinders 2 aus Figur 3 in einer Querschnittsdarstellung . Figure 4 shows an example of the connector 2 from Figure 3 in a cross-sectional view.
Zur schwenkbaren Lagerung des Körpers 4 an der Mutter 30 weist der Verbinder 2 im ersten Befestigungsabschnitt einander gegenüberliegende Zapfenaufnahmen 18 auf , die der Aufnahme von entsprechenden Zapfen 52 der Mutter 30 dienen . Die Zapfenaufnahmen 18 können als Bohrungen oder Sacklöcher im Körper 4 , insbesondere in der Innenwand einer Bohrung 10 im Körper 4 (vgl . Figur 1 ) , vorgesehen sein . Die Zapfenaufnahmen 18 befinden sich zweckmäßigerweise auf beiden Seiten des Körpers 4 , sodass die durch sie definierte Schwenkachse S quer zur Bewegungsachse X, und vorzugsweise auch quer zu einer Querachse Q (vgl . Figur 1 ) , d . h . zur Längserstreckung des Körpers 4 , ausgerichtet ist . For pivotably mounting the body 4 on the nut 30, the connector 2 has opposing pin receptacles 18 in the first fastening section, which serve to receive corresponding pins 52 of the nut 30. The pin receptacles 18 can be provided as bores or blind holes in the body 4, in particular in the inner wall of a bore 10 in the body 4 (see Figure 1). The pin receptacles 18 are expediently located on both sides of the body 4, so that the pivot axis S defined by them is aligned transversely to the movement axis X, and preferably also transversely to a transverse axis Q (see Figure 1), i.e. to the longitudinal extension of the body 4.
Zur Verbesserung der Schwenkbarkeit können die Zapfenaufnahmen 18 , wie im vorliegenden Beispiel gezeigt , Lagermittel zur Lagerung der Zapfen 52 umfassen . To improve the pivotability, the pin receptacles 18 can, as shown in the present example, comprise bearing means for supporting the pins 52.
Grundsätzlich kann die schwenkbaren Lagerung der Mutter 30 am Körper 4 auch dadurch erreicht werden, dass der Körper 4 die Zapfen 52 aufweist , während an der Mutter 30 die Zapfenaufnahmen 18 vorgesehen sind . In principle, the pivotable mounting of the nut 30 on the body 4 can also be achieved by the body 4 having the pins 52, while the pin receptacles 18 are provided on the nut 30.
Durch die schwenkbaren Lagerung des Körpers 4 an der Mutter 30 können axial auf das Koppelelement 34 einwirkende Kräfte , die ein Kippmoment auf die Mutter 30 bewirken würden, abgefangen werden . Insbesondere kann eine aus einem derartigen Moment resultierende inhomogene Kraftübertragung von der Mutter 30 auf die Welle 28 vermieden werden . Due to the pivotable mounting of the body 4 on the nut 30, forces acting axially on the coupling element 34, which would cause a tilting moment on the nut 30, can be absorbed. In particular, an inhomogeneous force transmission from the nut 30 to the shaft 28 can be avoided.
Der Körper 4 hat im Querschnitt vorzugsweise eine „Hundeknochenform" . D . h . , dass sich der Körper 4 im Bereich um seine Mitte M gegenüber seinen beiden Enden 14 , 16 verj üngt . Diese Form erlaubt eine präzise Führung des Verbinders 2 im Gehäuse 32 . Insbesondere kann der Verbinder 2 so als Verdrehsicherung für die Mutter 30 dienen . Durch die Montage an der Mutter 30 kann der vom Gehäuse 32 geführte Körper 4 ein Mitdrehen der Mutter 30 bei Rotation der Welle 28 verhindern . Folglich muss keine dedi zierte Führung, zum Beispiel in Form einer Schiene oder Nut , am Gehäuse 32 vorgesehen sein . The body 4 preferably has a "dogbone shape" in cross-section. This means that the body 4 tapers in the area around its center M compared to its two ends 14, 16. This shape allows precise guidance of the connector 2 in the housing 32. In particular, the connector 2 can thus serve as an anti-twisting device for the nut 30. By mounting it on the nut 30, the body 4 guided by the housing 32 can prevent the nut 30 from rotating when the shaft 28 rotates. Consequently, no dedicated guide, for example in the form of a rail or groove, needs to be provided on the housing 32.
Figur 5 zeigt ein Beispiel eines Verbinders 2 zur schwenkbaren Lagerung eines Koppelelements 34 . Ein Körper 4 des Verbinders 2 ist dabei in einem ersten Befestigungsabschnitt 6 mit einer auf einer Welle 28 laufenden Mutter 30 und in einem zweiten Befestigungsabschnitt 8 am Koppelelement 34 montiert . Figure 5 shows an example of a connector 2 for pivotably supporting a coupling element 34. A body 4 of the connector 2 is mounted in a first fastening section 6 with a nut 30 running on a shaft 28 and in a second fastening section 8 on the coupling element 34.
Der Verbinder 2 weist im zweiten Befestigungsabschnitt 8 wenigstens einen, im gezeigten Beispiel zwei , Zapfen 62 auf , die in entsprechende Zapfenaufnahmen ( die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit einem Bezugs zeichen bezeichnet sind) des Koppelelements 34 eingrei fen . Die Zapfen 62 def inieren j eweils eine Schwenkachse , um die das Koppelelement 34 schwenkbar ist . Das Koppelelement 34 ist im vorliegenden Beispiel als geteiltes Koppelelement ausgebildet , wobei j eder Teil schwenkbar am Körper 4 gelagert ist . Bei den Teilen des Koppelelements 34 kann es sich beispielsweise um Spurstangen einer Lenkung handeln . The connector 2 has at least one, in the example shown two, pins 62 in the second fastening section 8, which engage in corresponding pin receptacles (which are not designated with a reference symbol for reasons of clarity) of the coupling element 34. The pins 62 each define a pivot axis about which the coupling element 34 can pivot. In the present example, the coupling element 34 is designed as a split coupling element, with each part being pivotably mounted on the body 4. The parts of the coupling element 34 can be, for example, tie rods of a steering system.
Figur 6 zeigt ein Beispiel eines Fahrzeugs 54 , zum Beispiel eines Gabelstaplers , eines Hubwagens/einer verfahrbaren Ar- beitsbühne und/oder dergleichen, mit wenigstens einem Lenksystem 56 . Das Lenksystem 56 weist einen elektromechanischen Linearantrieb 20 und eine Lenkung 58 auf . Dabei ist eine Komponente der Lenkung 58 , vorliegend eine Lenkstange ( 60 ) , als Koppelelement 34 mittels eines nicht dargestellten Verbinders an einer ebenfalls nicht dargestellten Mutter des Linearantriebs 20 verbunden . Die Verwendung des Verbinders erlaubt den Verzicht auf eine sonst übliche Schubstange und ermöglicht somit eine bauraumsparende symmetrische Anordnung des Linearantriebs 20 und der Lenkstange 60 in Bezug auf eine in Figur 6 strichpunktiert eingezeichnete Fahrzeuglängsachse . Dies kann insbesondere über eine mittige Montage des Verbinders an der Lenkstange 60 , d . h . eine Montage im Bereich der Mitte der Lenkstange 60 , erreicht werden . Insbesondere muss in dem Fahrzeug 54 kein Freiraum für ein aus einem Gehäuse des Linearantriebs 20 aus fahrbares Schubrohr vorgesehen werden . Zugleich kann die Verbindung zwischen der Lenkstange 60 und der Mutter geschützt in diesem Gehäuse vorgesehen sein (vgl . Figur 2 ) .Figure 6 shows an example of a vehicle 54 , for example a forklift truck , a pallet truck / a mobile work work platform and/or the like, with at least one steering system 56. The steering system 56 has an electromechanical linear drive 20 and a steering 58. A component of the steering 58, in this case a steering rod (60), is connected as a coupling element 34 by means of a connector (not shown) to a nut of the linear drive 20 (also not shown). The use of the connector makes it possible to dispense with an otherwise usual push rod and thus enables a space-saving symmetrical arrangement of the linear drive 20 and the steering rod 60 in relation to a vehicle longitudinal axis shown in dash-dotted lines in Figure 6. This can be achieved in particular by centrally mounting the connector on the steering rod 60, i.e. mounting it in the region of the middle of the steering rod 60. In particular, no free space needs to be provided in the vehicle 54 for a push rod that can be moved out of a housing of the linear drive 20. At the same time, the connection between the steering rod 60 and the nut can be protected in this housing (see Figure 2).
Bei der Lenkstange 60 kann es sich auch um eine geteilte Lenkstange 60 handeln (vgl . Figur 5 ) . The handlebar 60 may also be a split handlebar 60 (see Figure 5).
Bezugs zeichenliste reference symbol list
2 Verbinder 2 connectors
4 Körper 4 bodies
6, 8 erster, zweiter Befestigungsabschnitt6, 8 first, second fastening section
10 , 12 Bohrung 10 , 12 bore
14 , 16 erstes , zweites Ende 14 , 16 first , second end
18 Zapfenaufnahme 18 tenon holder
20 Linear antrieb 20 linear drive
22 Lineareinheit 22 linear unit
24 Motorwelle 24 Motor shaft
26 Motor 26 engine
28 Welle 28 wave
30 Mutter 30 mother
32 Gehäuse 32 housings
34 Koppelelement 34 coupling element
36 Lageranordnung 36 bearing arrangement
38 Positionsencoder 38 position encoders
40 Getriebe 40 transmissions
42 Getriebebox 42 gearbox
44 Gleitelement 44 sliding element
46 Öf fnung 46 opening
48 Lager 48 camps
50 Befestigungsmittel 50 fasteners
52 , 62 Zapfen 52, 62 pins
54 Fahrzeug 54 vehicles
56 Lenksystem 56 steering system
58 Lenkung 58 steering
60 Lenkstange 60 handlebar
X Bewegungsachse X axis of motion
S Schwenkachse S swivel axis
M Körpermitte Q QuerachseM middle of the body Q transverse axis
L Länge L length
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