DE10145558B4 - Stellantrieb, insbesondere für einen Schwenkantrieb in oder an Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Stellantrieb (1), insbesondere für einen Schwenkantrieb in oder an einem Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Gehäuse (7), einem Elektromotor (2), einem Untersetzungsgetriebe (3) und einer an dem Gehäuse (7) anschlagbaren oder anliegenden Dämpfungsfeder (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfeder (11) mit einem Bereich (9) einer Welle oder eines Getriebeelements (10) in einer Drehrichtung und der korrespondierenden Gegendrehrichtung der Welle oder des Getriebeelements (10) ständig reibschlüssig verbunden ist, wobei die Reibungskraft von der Dämpfungsfeder (11) unmittelbar selbst erzeugt wird und die Dämpfungsfeder (11) zumindest zwei federnde Schenkel (13) aufweist, von denen mindestens einer eine Biegung zur Bildung eines Formschlusses mit der Welle oder dem Getriebeelement (10) aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb, insbesondere für einen Schwenkantrieb in oder an Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Gehäuse, einem Elektromotor, einem Untersetzungsgetriebe und einer an dem Gehäuse anschlagbaren oder anliegenden Dämpfungsfeder.
• Derartige Stellantriebe weisen oft ein oder mehrere hintereinandergeschaltete Schneckengetriebe auf und werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Verstellung von abklappbaren Kraftfahrzeugspiegeln und Luftklappen in Klimaanlagen benutzt. Fertigungsbedingte Unwucht bzw. fertigungsbedingtes Spiel an Elektromotoren und Schneckengetrieben können zu Schwingungen führen. Diese Schwingungen können über als Resonanzkörper wirkende Stellantriebe, Klimakanalwände, Karosserien, Kraftfahrzeugtüren u.a.m. unerwünschte Geräusche verursachen. So bieten sich fertigungsbedingte Lösungen dergestalt an, dass die relevanten Teile der Stellantriebe maßgenauer hergestellt werden. Das kann zu unverhältnismäßig hohen Kosten führen. Bei der allgemein hohen Schwingungskomplexität ergibt sich aber selbst dann oft nur ein mäßiger Erfolg.
• Es ist Stand der Technik Dämpfunsfedern zur Schwingungsdämpfung zu verwenden, wie z.B. aus dem DE 91 14 480 U1 ("Stellantrieb mit einem Tragteil und einem an diesem gehaltenen elektrischen Antriebsmotor") bekannt. Dort wird eine an einem Tragteil angebrachte Dämpfungsfeder, welche mit seiner gespeicherten Kraft die Abtriebswelle quer zu deren Drehachse belastet, als Dämpfungsmittel eingesetzt. Das Dämpfungsmittel dient als Bremse, um ein gleichmäßiges angenehmes Geräuschverhalten zu erzeugen. Da das Tragteil, das hier auch als Gehäuseteil dient aus Kunststoff gefertigt ist, ist die Anpresskraft letztlich von der Geometrie des Kunststoffteils abhängig und kann somit ungewollten Schwankungen unterliegen.
• Aus der DE 196 17 448 A1 ("Elektromotor") ist weiterhin ein Elektromotor mit einer ebenfalls an einem tragenden Teil angebrachte Blattfeder bekannt, wobei die Blattfeder mit ihrer gespeicherten Kraft die Motorwelle an einem ihrer Enden gezielt einseitig radial belastet.
• Bei beiden vorbekannten Lösungen sind für das federnde Element – die Schenkelfeder bzw. die Blattfeder – angepasste Ausnehmungen oder Maßnahmen an einem tragenden Teil vorzusehen. Andererseits drücken die beiden vorgenannten Federn gegen das mit Kraft zu beaufschlagende Teil und erhöhen dadurch die Lagerkräfte.
• Die DE 39 04 165 A1 zeigt einen selbstanlaufenden Synchronmotor mit einer Freilaufkupplung, die zwischen einem Rotor und der Rotorwelle angeordnet ist, wobei eine U-förmige Feder mit einem Zwischenstück auf der Welle vorgesehen sind, welche eine Mitnehmereinrichtung mit Rutschkupplungsfunktion bilden, die den Rotor über einen Anschlag mitnehmen. Die U-förmige Feder dient nicht zur Dämpfung von Rotorschwingungen nach der Anlaufphase.
• Die US 2,360,157 zeigt eine elektrische Maschine mit einer Schwingungsdämpfungseinrichtung, bei der zwei Federbänder untereinander bzw. mit einem Schwungrad begrenzt reibschlüssig verbunden sind. Dabei soll die Reibkraft abhängig von der Stärke der Oszillationen sein. Diese Dämpfungseinrichtung weist eine große Teileanzahl auf.
• Aus der JP 08340655 A ist ein Plattenantrieb bekannt, bei dem die Motorwelle durch eine Schenkelfeder radial vorbelastet ist, wobei die Schenkelfeder an der Welle in einer V-förmigen Nut anliegt.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Stellantrieb der eingangs genannten Gattung auf einfache Weise für einen gleichmäßigen ruhigen Lauf und in der Serienfertigung für ein gleich bleibendes Geräuschverhalten zu sorgen.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Dämpfungsfeder (11) mit einem Bereich (9) einer Welle oder eines Getriebeelements (10) in einer Drehrichtung und der korrespondierenden Gegendrehrichtung der Welle oder des Getriebeelements ständig reibschlüssig verbunden ist, wobei die Reibungskraft von der Dämpfungsfeder (11) unmittelbar selbst erzeugt wird und die Dämpfungsfeder zumindest zwei federnde Schenkel (13) aufweist, von denen mindestens einer eine Biegung zur Bildung eines Formschlusses mit der Welle aufweist. Die Dämpfungsfeder umfasst mindestens einen Bereich der Welle bzw. des Getriebeelements, die dabei wirkende Kraft ist im wesentlichen allein durch ein einziges, einfaches, einstückiges Bauteil, der erfindungsgemäßen Dämpfungsfeder und dem relativ genau herstellbaren Durchmesser der Welle oder eines Getriebeelements definiert. Die Dämpfungsfeder ist auch nur an einem einzigen Bauteil, nämlich der Welle oder dem Getriebeelement befestigt. Durch diese Anordnung ist die Andruckkraft nicht von der Geometrie von Gehäuseteilen abhängig.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Stellantriebs sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Nach einem für die Montage- und Lagesicherheit relevanten Merkmal ist die Dämpfungsfeder in einer weiteren Richtung bezüglich der Welle oder des Getriebeelements formschlüssig mit dieser bzw. diesem verbunden, so dass z.B. Formschluss sowol in Axial- als auch in Radialrichtung gegeben ist.
• Um eine nachträgliche Montage zu erlauben, ist die Dämpfungsfeder auf die Welle oder das Getriebeelement radial montierbar gestaltet. Vorzugsweise ist der Verbindungsbereich in Form einer Rille, z.B. als Einstich ausgebildet.
• In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Dämpfungsfeder zwei mit je einer ringabschnittförmigen Biegung versehene federnde Schenkel auf, die zur Erhöhung der Haltekraft auf der Welle bzw. dem Getriebeelement dienen.
• Die Grundform der Feder kann z.B. V- oder U-förmig sein. Die genaue Form richtet sich nach den Gegebenheiten im Gehäuse des Stellantriebs, das nach Möglichkeit ohne besondere Aufnahmeanformungen gestaltet sein soll.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine perspektivische Ansicht eines Stellantriebs ohne Getriebe-Gehäuse mit einer Dämpfungsfeder,
• 2 eine weitere perspektivische Ansicht des Stellantriebs unter einer anderen Blickrichtung,
• 3 eine Schnittansicht mit einem Gehäuseteil des Stellantriebs,
• 4 eine Einzelteilzeichnung eines Getriebeelements mit einem Aufnahmebereich und
• 5 eine Dämpfungsfeder.
• 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stellantriebs 1 mit einem Elektromotor 2, einem Untersetzungsgetriebe 3, in Form eines zweistufigen Schneckengetriebes, einem Zahnradsegment 18 und einer klammerförmigen Dämpfungsfeder 11. Ein die Getriebeelemente einschließendes Gehäuse ist in 1 weggelassen. Das Untersetzungsgetriebe 3 besteht aus einer ersten Schnecke (Motorschnecke) 4, die in ein erstes Schneckenrad 5 eingreift, einer zweiten Schnecke 15, die mit dem Schneckenrad 5 fest ist und mit einem zweiten Schneckenrad 16 in Eingriff ist, einem mit dem zweiten Schneckenrad 16 festen Ritzel 17, das mit dem Zahnradsegment 18 in Eingriff ist. Die Dämpfungsfeder 11 ist in einem der zweiten Schnecke 15 benachbarten Bereich 9 form- bzw. kraftschlüssig mit dem Untersetzungsgetriebe verbunden. Die zweite Schnecke 15 und das zweite Schneckenrad 5 sind gemeinsam über Kalottenlager 6 im Gehäuse gelagert.
• 2 zeigt eine perspektivische Ansicht entsprechend 1 aus einer zweiten Blickrichtung.
• 3 zeigt eine Schnittansicht durch den Stellantrieb 1 mit in 1 und 2 genannten Komponenten und mit einem Getriebe-Gehäuse 7. Die klammerförmige Dämpfungsfeder 11 ist an einem einzigen Bauteil, nämlich in einem mit einem Einstich versehenen Bereich der Schnecke 15, befestigt. Als Sicherung gegen Verdrehung dient eine Innenkante des Gehäuses 7. Eine spezielle Anpassung des Gehäuses 7 an die Dämpfungsfeder 11 ist in der Regel nicht notwendig, kann aber z.B. durch Formung einer Mulde 8 erfolgen.
• 4 zeigt ein Getriebeelement 10 mit einer Schnecke 15 und einem Rändel 19, auf das später ein Schneckenrad aufgespritzt wird, wobei das Getriebeelement mit dem Bereich 9, der hier eine Rille zur Aufnahme der Dämpfungsfeder aufweist, versehen ist.
• 5 zeigt die Dämpfungsfeder 11, mit zwei Federschenkeln 13, die je einen ringsegmentförmigen gebogenen Abschnitt 14 und einen Verdrehsicherungsabschnitt aufweisen.
• Die Dämpfungsfeder hat in beiden Drehrichtungen des Getriebeelements 10 eine bremsende Wirkung. Die Bremskraft ist so ausgelegt, dass der Wirkungsgradverlust möglichst gering ist, aber dennoch ein angenehm gleichmäßiges Getriebegeräusch gewährleistet ist. Durch die Bremse wird verhindert, dass Lastmomentschwankungen auf der Abtriebsseite zu Drehzahlschwankungen des Elektromotors mit entsprechenden unangenehmen Geräuschen führen.

1

Stellantrieb

2

Elektromotor

3

Untersetzungsgetriebe

4

erste Schnecke (Motorschnecke)

5

Schneckenrad

6

Lager/Kalottenlager

7

Gehäuse

8

Innenkante/Mulde

9

Bereich

10

Getriebeelement/Welle

11

Dämpfungsfeder

12

Verdrehsicherung

13

Schenkel

14

Biegung

15

zweite Schnecke

16

zweites Schneckenrad

17

Ritzel

18

Zahnradsegment

19

Rändel

Claims (11)

1. Stellantrieb (1), insbesondere für einen Schwenkantrieb in oder an einem Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Gehäuse (7), einem Elektromotor (2), einem Untersetzungsgetriebe (3) und einer an dem Gehäuse (7) anschlagbaren oder anliegenden Dämpfungsfeder (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfeder (11) mit einem Bereich (9) einer Welle oder eines Getriebeelements (10) in einer Drehrichtung und der korrespondierenden Gegendrehrichtung der Welle oder des Getriebeelements (10) ständig reibschlüssig verbunden ist, wobei die Reibungskraft von der Dämpfungsfeder (11) unmittelbar selbst erzeugt wird und die Dämpfungsfeder (11) zumindest zwei federnde Schenkel (13) aufweist, von denen mindestens einer eine Biegung zur Bildung eines Formschlusses mit der Welle oder dem Getriebeelement (10) aufweist.
2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfeder (11) in einer weiteren Richtung bezüglich der Welle oder des Getriebeelements (10) formschlüssig mit dieser bzw. diesem verbunden ist.
3. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfeder (11) radial auf die Welle oder das Getriebeelement (10) montierbar ist.
4. Stellantrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (9), in dem die Dämpfungsfeder (11) mit der Welle oder dem Getriebeelement (10) verbunden ist, eine Rille ist.
5. Stellantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rille ein Einstich ist.
6. Stellantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei federnde Schenkel (13) mit je einer ringabschnittförmigen Biegung (14) versehen sind.
7. Stellantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfeder (11) V- oder U-förmig ausgebildet ist, wobei der die beiden federnden Schenkel (13) verbindende Bereich als Verdrehsicherung (12) mit dem Gehäuse (7) anschlagbar ist oder anliegt.
8. Stellantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfeder (11) an einer Innenkante (8) des Gehäuses (7) anliegt.
9. Stellantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfeder (11) einstückig ausgebildet ist.
10. Stellantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich (9) mehrere Dämpfungsfedern (11) vorgesehen sind.
11. Stellantrieb nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Dämpfungsfedern (11) bei gleichen Anschlussabmessungen verschiedene Klammerkräfte aufweisen.