DE10026291B4

DE10026291B4 - Elektromotorischer Stellantrieb für Heiz- und/oder Kühlkörperventile

Info

Publication number: DE10026291B4
Application number: DE10026291A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Fuhrmann
Original assignee: Theodor Heimeier Metallwerk GmbH
Current assignee: IMI Hydronic Engineering Deutschland GmbH
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: DE10026291A1

Abstract

Elektromotorischer Stellantrieb für Heiz- und/oder Kühlkörperventile mit einem Gehäuse (1), das einen Ventilanschluß (2) aufweist, und mit einem innerhalb des Gehäuses (1) angeordneten Elektromotor (3), der über ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe (4) mit zwischen zwei Lagerplatten (5) angeordneten Zahnrädern (6) ein Stellglied (7) zur Betätigung des Heiz- und/oder Kühlkörperventiles antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ritzelzahnrad (6) des Untersetzungsgetriebes (4) mittels eines federelastischen Elementes (8) zwischen den Lagerplatten (5) axial verschieblich auf einem Lagerzapfen (15) eingespannt ist, dass das Ritzelzahnrad (6) einen Zahnradhals (9) aufweist, auf dem eine Druckhülse (10) mit ihrer Öffnung (11) verschieblich geführt ist, die sich auf einer Seite an einer der Lagerplatten (5) abstützt und dass das federelastische Element (8) zwischen einem Außenzahnradkranz (12) des Ritzelzahnrades (6) und der Druckhülse (10) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromotorischen Stellantrieb für Heiz- und/oder Kühlkörperventile mit einem Gehäuse, das einen Ventilanschluß aufweist, und mit einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Elektromotor, der über ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe mit zwischen zwei Lagerplatten angeordneten Zahnrädern ein Stellglied zur Betätigung des Heiz- und/oder Kühlkörperventiles antreibt.

Ein derartiger elektromotorischer Stellantrieb ist aus der DE 195 09 413 C2 bekannt. Derartige Stellantriebe dienen zur Fernsteuerung der Ventilöffnung der Heiz- und/oder Kühlkörperventile. Als Elektromotoren werden relativ schnell drehende Gleichstrommotoren verwendet, die zur Erzeugung der erforderlichen feinstufigen Regulierung der Ventilöffnung mit sehr geringem Hub ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe benötigen. Außerdem muß eine ausreichende Haltekraft als Selbsthaltung des Untersetzungsgetriebes gegen die Ventilkraft bei ausgeschaltetem Elektromotor zur Verfügung stehen.

Diese mehrstufigen Untersetzungsgetriebe weisen üblicherweise mehrere Ritzelzahnräder auf. Diese Ritzelzahnradpaarungen werden durch ein Motorritzel auf der Motorwelle des Elektromotors angetrieben. Die Ritzelzahnradpaarungen sind zwischen zwei Lagerplatten angeordnet, die die definierten Achsabstände der Ritzelzahnräder gewährleisten und häufig zusätzlich den Elektromotor tragen.

In derartigen Untersetzungsgetrieben kommt es auf Grund der hohen Drehzahlen des verwendeten Elektromotors und auf Grund von Lagerspiel bei der Lagerung der einzelnen Ritzelzahnräder zur Erzeugung hochfrequenter Körperschallgeräusche, die insbesondere bei der Verwendung derartiger elektromotorischer Stellantriebe an Heiz- und/oder Kühlkörperventilen in Wohnbereichen zu einer unerwünschten und störenden Geräuschbelästigung führen können.

Aus der JP 03107647 A ist ein mehrstufiges Getriebe bekannt, bei dem zwischen einem Ritzelzahnrad des Getriebes und einer Lagerplatte ein federelastisches Element in Form eines Art Wellscheibe angeordnet ist. Dieses federelastische Element setzt jedoch der Drehung des Ritzelzahnrades einen zusätzlichen Widerstand entgegen, der die Reibung im Getriebe erhöht. Die JP 58070057 A zeigt eine Getriebeanordnung mit einem Ritzelzahnrad, das drehfest auf einer Welle befestigt ist. Diese Getriebeanordnung zeigt ein federelastisches Element in Form einer Schraubendruckfeder zwischen dem Ritzelzahnrad und einer Lagerhülse, die in einem Hals eines Gehäuses eingepeßt und nicht verschieblich ist.

Die JP 2000065176 A zeigt eine Getriebeanordnung mit einem Getriebezahnrad, dessen Ausnehmungen zwischen den Zähnen zur Geräuschreduzierung mit einem elastischen Material gefüllt sind. Schließlich zeigt die DE 42 15 964 C2 einen elektrisch arbeitenden Schubantrieb mit einem mehrstufigen Getriebe, gebildet aus Ritzelzahnrädern.

Die Erfindung hat die Aufgabe, einen elektromotorischen Stellantrieb für Heiz- und/oder Kühlkörperventile zu schaffen, der gegenüber dem Vorbekannten mit einfachen und kostengünstigen konstruktiven Mitteln deutlich leiser ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Mit diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine unerwünschte körperschallerzeugende und körperschallweiterleitende Bewegung des Ritzelzahnrades zwischen den Lagerplatten auf Grund des vorhandenen Lagerspiels vermieden. Dadurch wird einerseits gewährleistet, dass das erfindungsgemäß ausgebildete Ritzelzahnrad selbst keinen Körperschall durch axiale Bewegung zwischen den Lagerplatten erzeugt. Andererseits wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Ritzelzahnrades die Weiterleitung bereits erzeugter mechanischer Schwingungen über das erfindungsgemäß ausgebildete Ritzelzahnrad vermieden.

Hierzu weist das Ritzelzahnrad einen Zahnradhals auf, auf dem eine Druckhülse mit ihrer Öffnung verschieblich geführt ist, die sich an einer Seite der Lagerplatten abstützt und das federelastische Element ist zwischen einem Außenzahnradkranz des Ritzelzahnrades und der Druckhülse angeordnet. Mit diesen Maßnahmen wird die gewünschte Geräuschdämmpfung weiter erhöht, indem ein Festhaken oder Festkleben des federelastischen Elementes an einer der Lagerplatten dadurch vermieden wird, dass das federelastische Element selbst nicht auf der Lagerplatte aufliegt, sondern die vorgenannte Druckhülse.

Mit der vorliegenden Erfindung wird also ein elektromotorischer Stellantrieb geschaffen, der gegenüber dem Vorbekannten deutlich leiser läuft. Die hierfür erforderlichen konstruktiven Veränderungen gegenüber dem Vorbekannten sind einfach und kostengünstig realisierbar.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass der Zahnradhals eine mehrkantige Außenkontur aufweist und wenn die Druckhülse eine korrespondierende mehrkantige Öffnung aufweist. Durch diese vorteilhaften Maßnahmen wird eine Mitnahme der Druckhülse durch den Zahnradhals bei der Drehbewegung des Ritzelzahnrades gewährleistet, so dass auch durch das Verdrehen der beiden Teile gegeneinander keine mechanischen Schwingungen und damit keine hochfrequenten Schallsignale erzeugt werden können. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn der Zahnradhals eine Bohrung zur Aufnahme des Lagerzapfens aufweist, wobei der Lagerzapfen fest an zumindest einer der Lagerplatten befestigt ist.

Das federelastische Element kann einerseits durch eine Schraubendruckfeder oder eine Tellerfeder oder eine Wellscheibe, also durch ein dauerelastisches Metallteil gebildet werden. Es ist jedoch auch möglich, als federelastisches Element insbesondere einen Gummizylinder, also ein Element aus gummielastischem Material, zu verwenden.

Um nicht nur die Weiterleitung von Körperschall durch die Ritzelzahnräder zu unterbinden, sondern auch die Erzeugung von Körperschall in den vorgeschalteten Getriebestufen, ist es vorgesehen, wenn ein Außenzahnradkranz des Ritzelzahnrades mit einem Ritzel kämmt, dass dessen Material weicher ist, als das Material des Außenzahnradkranzes. Mit diesen Maßnahmen ist es möglich, dass der Außenzahnradkranz sich derart elastisch in den Ritzelkranz eindrückt, so dass eine axiale und radiale Schwingung des Ritzels gegenüber dem Außenzahnradkranz vermieden wird. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn das Ritzel auf der Motorwelle des Elektromotors befestigt ist, um möglichst frühzeitig im Verlauf der einzelnen Getriebestufen die erfindungsgemäßen schwingungsdämmpfenden Maßnahmen anzuwenden. D. h., bei dieser vorteilhaften Lösung ist das erste dem Motorritzel nachgeschaltete Ritzelzahnrad das Ritzelzahnrad mit dem federelastischen Element. Mit diesen Maßnahmen wird darüber hinaus insbesondere eine axiale Bewegung der Motorwelle gegenüber dem Elektromotor vermieden, die häufig eine der schwerwiegendsten und die ursprüngliche Quelle der Erzeugung von unerwünschtem Geräusch, insbesondere durch Körperschall ist.

Wird als Heiz- und/oder Kühlkörperventil ein Hubventil verwendet, so ist es möglich, dass das Stellglied ein Hubstößel ist und dass zwischen dem Untersetzungsgetriebe und dem Hubstößel eine Einrichtung zur Umsetzung der Dreh bewegung des Elektromotors und der Getriebezahnräder in eine Hubbewegung angeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel eines elektromotorischen Stellantriebes gemäß der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
1 einen Längsschnitt durch einen elektromotorischen Stellantrieb,
2 ein Ritzelzahnrad gemäß der Erfindung in einer Draufsicht und
3 einen Querschnitt durch das Ritzelzahnrad gemäß 2 gemäß der Schnittlinie A-A.
In der 1 weist der elektromotorische Stellantrieb ein Gehäuse (1) auf, das mit einem Ventilanschluß (2) zum Verbinden des elektromotorischen Stellantriebes mit dem Heiz- und/oder Kühlkörperventil versehen ist. Das Heiz- und/oder Kühlkörperventil selbst ist in den Zeichnungen nicht dargestellt. Im Inneren des Gehäuses (1) ist ein Elektromotor (3) angeordnet, dessen Motorwelle (17) mit einem aufgepreßten Ritzel (16) versehen ist. Dieses Ritzel (16) des Elektromotors (3) kämmt mit einem Außenzahnradkranz (12), der in der 2 näher dargestellt ist, eines Ritzelzahnrades (6), das wie weitere nachgeschaltete Ritzelzahnräder zwischen zwei Lagerplatten (5) gelagert ist. Die Lagerung des Ritzelzahnrades (6) erfolgt dabei auf einem Lagerzapfen (15).
Die in der 1 untere Lagerplatte (5) trägt darüber hinaus auch den Elektromotor (3). Durch das aus den Lagerplatten (5) dem Ritzelzahnrad (6) und weiteren Ritzelzahnrädern gebildete Untersetzungsgetriebe (4) wird ein Stellglied (7) angetrieben, das als Hubstößel ausgebildet ist. Zur Umsetzung der Drehbewegung der Ritzelzahnräder in eine Hubbewegung, ist eine Einrichtung (18) vorgesehen, die in bekannter Art und Weise gestaltet ist.
Nähere Einzelheiten des Ritzelzahnrades (6) ergeben sich aus den 2 und 3, wobei gleiche oder gleichwirkende Einrichtungsteile mit den selben Bezugszeichen wie in der 1 versehen sind. Wie vorher bereits erläutert, weist das Ritzelzahnrad (6) einen Außenzahnradkranz (12) auf, der mit dem Ritzel (16) des Elektromotors (3) in der 1 kämmt. Dabei ist das Ritzelzahnrad (6) mit einer Bohrung (14) auf dem Lagerzapfen (15) in der 1 gelagert.
Gemäß der Erfindung ist ein federelastisches Element (8) vorgesehen, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schraubendruckfeder ausgebildet ist. Diese Schraubendruckfeder (8) ist zwischen dem Außenzahnradkranz (12) des Ritzelzahnrades (6) und einer Druckhülse (10) angeordnet, die eine mehrkantige Öffnung (11) aufweist. Diese mehrkantige Öffnung (11) korrespondiert mit der mehrkantigen Außenkontur (13) eines Zahnradhalses (9) des Ritzelzahnrades (6), so daß die Druckhülse (10) bei der Drehung des Ritzelzahnrades (6) mitgenommen wird.
Anderseits ist die Druckhülse (10) mit ihrer Öffnung (11) auf dem Zahnradhals (9) des Ritzelzahnrades (6) axial verschieblich gelagert und wird gegenüber dem Außenzahnrad (12) des Ritzelzahnrades (6) nach außen gegen die in 1 dargestellten Lagerplatten (5) gedrückt. Damit ist das gesamte Ritzelzahnrad (6) derart zwischen den Lagerplatten (5) eingespannt, daß eine Axialbewegung dieses Ritzelzahnrades (6) auf Grund evtl. vorhandenen Lagerspiels vermieden und damit sowohl die Erzeugung als auch die Übertragung von Körperschall von Ritzelzahnrädern bzw. Ritzeln auf die Lagerplatten (5) und damit eine unnötige Geräuscherzeugung vermieden wird.
Ein Ritzelkranz (19) des Ritzelzahnrades (6) kämmt mit einem weiteren Außenzahnradkranz eines weiteren Ritzelzahnrades. Diese nachfolgende Ritzelzahnrad muß nicht notwendig wie das erfindungsgemäß ausgebildete Ritzelzahnrad gestaltet sein. Soll jedoch die Geräuscherzeugung noch weiter so reduziert werden, so kann eine derartige Gestaltung weiterer nachfolgender Ritzelzahnräder durchaus erfolgen.
Der Außenzahnradkranz (12) kämmt, wie vorher bereits erläutert, mit dem Motorritzel (16), das auf der Motorwelle (17) des Elektromotors (3) befestigt ist. D. h., das Ritzelzahnrad (6) ist das erste Zahnrad des dem Elektromotor nachgeschalteten Ge triebes. Dabei ist das Material des Außenzahnradkranzes (12) des Ritzelzahnrades (6) deutlich härter als das Material des Ritzel (16) des Elektromotors (3), so daß sich die Zahnung des Außenzahnradkranzes (12) des Ritzelzahnrades (6) derart in die Zahnung des Ritzels (16) elastisch einarbeiten kann, daß sowohl eine radiale als auch eine axiale Bewegung des Ritzels (16) und damit der Motorwelle (17) im Elektromotor (3) vermieden und auch damit eine unerwünschte Erzeugung von Körperschall vermindert wird.

Claims

Elektromotorischer Stellantrieb für Heiz- und/oder Kühlkörperventile mit einem Gehäuse (1), das einen Ventilanschluß (2) aufweist, und mit einem innerhalb des Gehäuses (1) angeordneten Elektromotor (3), der über ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe (4) mit zwischen zwei Lagerplatten (5) angeordneten Zahnrädern (6) ein Stellglied (7) zur Betätigung des Heiz- und/oder Kühlkörperventiles antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ritzelzahnrad (6) des Untersetzungsgetriebes (4) mittels eines federelastischen Elementes (8) zwischen den Lagerplatten (5) axial verschieblich auf einem Lagerzapfen (15) eingespannt ist, dass das Ritzelzahnrad (6) einen Zahnradhals (9) aufweist, auf dem eine Druckhülse (10) mit ihrer Öffnung (11) verschieblich geführt ist, die sich auf einer Seite an einer der Lagerplatten (5) abstützt und dass das federelastische Element (8) zwischen einem Außenzahnradkranz (12) des Ritzelzahnrades (6) und der Druckhülse (10) angeordnet ist.
Elektromotorischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnradhals (9) eine mehrkantige Außenkontur (13) aufweist und dass die Druckhülse (10) eine korrespondierende mehrkantige Öffnung (11) aufweist.
Elektromotorischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnradhals (9) eine Bohrung (14) zur Aufnahme des Lagerzapfens (15) aufweist.
Elektromotorischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das federelastische Element (8) eine Schraubendruckfeder oder eine Tellerfeder oder eine Wellscheibe ist.
Elektromotorisches Stellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das federelestische Element (8) aus gummielastischem Material besteht, insbesondere ein Gummizylinder ist.
Elektromotorisches Stellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenzahnradkranz (12) des Ritzelzahnrades (6) mit einem Ritzel (16) kämmt, dessen Material weicher ist als das Material des Außenzahnradkranzes (11).
Elektromotorischer Stellantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (16) auf der Motorwelle (17) des Elektromotors (3) befestigt ist.
Elektromotorischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (7) ein Hubstößel ist und dass zwischen dem Untersetzungsgetriebe (4) und dem Hubstößel (7) eine Einrichtung (18) zur Umsetzung der Drehbewegung in eine Hubbewegung angeordnet ist.