DE102004064311B4 - Actuator in compact design - Google Patents

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    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion

Abstract

Stellantrieb, der aus einem Motor (1) besteht, der an seiner Stirnseite, an der das Ritzel (2) angeordnet ist, in einem senkrecht zur Längsachse des Motors (1) angeordneten Trägerelement (7) gelagert ist, bei dem das Ritzel (2) mit dem größeren Zahnrad eines ersten Doppelzahnrades (3) im Eingriff steht, das mittig mit einer ersten Welle (3b) im Trägerelement (7) gelagert ist und dessen kleineres Zahnrad (3a) mit dem größeren Zahnrad eines zweiten Doppelzahnrades (4) im Eingriff steht, das mittig mit einer zweiten Welle (4b) im Trägerelement (7) gelagert ist und dessen weiteres kleineres Zahnrad (4a) mit Planetenrädern (5) eines Planetenradgetriebes im Eingriff steht, dessen Außenring (6) im Trägerelement (7) angeordnet ist, wobei die Planetenräder (5) durch mindestens teilweise in ihren Längsachsen angeordnete wellenförmige Fortsätze (10a) eines scheibenförmigen Abtriebselementes (10), das an den, dem zweiten Doppelzahnrad (4) abgewandten Stirnseiten der Planetenräder (5) angeordnet ist, zueinander beabstandet werden und bei dem der Motor (1) und das Trägerelement (7) ausschließlich über elastische Elemente (9) mit einem Gehäuse (8) in Verbindung stehen, wobei die elastischen Elemente (9) die Teile des Trägerelementes (7) und diesen genau gegenüberliegende Teile des Gehäuses (8) bündig umfassen, wobei das Trägerelement (7) über plattenförmige Struktur verfügt, und dazu senkrecht zur Längsachse des Motors (1) auf an der Stirnseite des Ritzels (2) angeordnet ist und bei dem der Außenring (6) im Trägerelement (7) kraftschlüssig angeordnet ist.Actuator, which consists of a motor (1), which is mounted on its end face, on which the pinion (2) is arranged, in a carrier element (7) arranged perpendicular to the longitudinal axis of the motor (1), in which the pinion (2 ) is in engagement with the larger gear of a first double gear (3), which is mounted centrally with a first shaft (3b) in the carrier element (7) and its smaller gear (3a) is in engagement with the larger gear of a second double gear (4). stands, which is mounted centrally with a second shaft (4b) in the carrier element (7) and whose further smaller gear (4a) is in engagement with planetary gears (5) of a planetary gear, the outer ring (6) of which is arranged in the carrier element (7), wherein the planet gears (5) are spaced apart from one another by wave-shaped extensions (10a) of a disk-shaped output element (10) which are arranged at least partially in their longitudinal axes and which are arranged on the end faces of the planet gears (5) facing away from the second double gear (4), and in which the motor (1) and the carrier element (7) are connected to a housing (8) exclusively via elastic elements (9), the elastic elements (9) being the parts of the carrier element (7) and parts of the housing exactly opposite them (8) flush, wherein the carrier element (7) has a plate-shaped structure and is arranged perpendicular to the longitudinal axis of the motor (1) on the end face of the pinion (2) and in which the outer ring (6) is in the carrier element (7 ) is arranged in a non-positive manner.

Description

HilfsantragRequest for assistance

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb sowie auf eine Verwendung des Stellantriebes.The invention relates to an actuator and to a use of the actuator.

Die WO 2004/044445 A2 offenbart ein elektrisch aktuiertes Parkbremssystem mit einem in einem Gehäuse angeordneten Elektromotor. Ein plattenförmiges Bauteil verbindet ein Gehäuse eines Planetengetriebes mit dem Elektromotor. Der Elektromotor ist über einen Riemenantrieb mit dem Planetengetriebe verbunden.The WO 2004/044445 A2 discloses an electrically actuated parking brake system with an electric motor arranged in a housing. A plate-shaped component connects a housing of a planetary gear with the electric motor. The electric motor is connected to the planetary gear via a belt drive.

Die JP 2003 - 278217 A offenbart einen Stellantrieb für eine Toilettenspülung mit Elektromotor und mehreren Planetengetrieben. Elektromotor und Planetengetriebe sind in einem verwinkelten Gehäuse angeordnet und weisen zudem eine Drehmomentbegrenzer auf. Hierdurch ist der Stellantrieb nicht für den Einsatz als Feststellbremse in einem Kraftfahrzeug geeignet.The JP 2003 - 278217 A discloses an actuator for a toilet flush with an electric motor and several planetary gears. The electric motor and planetary gear are arranged in an angled housing and also have a torque limiter. This means that the actuator is not suitable for use as a parking brake in a motor vehicle.

Anhand der DE 199 34 161 A1 wird ein besonders hochuntersetzter, und dabei leicht sowie miniaturisiert ausgebildeter, sowie einfach montierbarer Getriebemotor mit einem Riemengetriebe und mit einem Taumelgetriebe in integrierter Bauweise vorgeschlagen, welcher zudem über ein konformes Betriebsverhalten verfügt.Based on DE 199 34 161 A1 A particularly high reduction, lightweight, miniaturized and easy-to-install geared motor with a belt gear and a wobble gear in an integrated design is proposed, which also has compliant operating behavior.

Die Erfindung beruht auf der Aufgabe anhand Weiterentwicklung einen alternativen Stellantrieb bereitzustellen, welcher sich durch seine kompakte Bauweise besonders zur Anwendung bei begrenztem Bauraum, wie insbesondere für eine Feststellbremse in einem Kraftfahrzeug, eignet.The invention is based on the task of providing an alternative actuator based on further development, which, due to its compact design, is particularly suitable for use in limited installation space, such as in particular for a parking brake in a motor vehicle.

Die Aufgabe wird gemeinsam mit den kennzeichnenden Merkmalen vom Patentanspruch 1 gelöst. Der Unteranspruch betrifft eine sinnvolle Verwendung des Stellantriebs.The task is solved together with the characterizing features of claim 1. The subclaim relates to a sensible use of the actuator.

Zusammenfassend wird ein Stellantrieb beschrieben, der aus einem Motor besteht, der an seiner Stirnseite, an der das Ritzel angeordnet ist, in einem senkrecht zur Längsachse des Motors angeordneten Trägerelement gelagert ist, bei dem das Ritzel mit dem größeren Zahnrad eines ersten Doppelzahnrades im Eingriff steht, das mittig mit einer ersten Welle im Trägerelement gelagert ist und dessen kleineres Zahnrad mit dem größeren Zahnrad eines zweiten Doppelzahnrades im Eingriff steht, das mittig mit einer zweiten Welle im Trägerelement gelagert ist und dessen weiteres kleineres Zahnrad mit Planetenrädern eines Planetenradgetriebes im Eingriff steht, dessen Außenring im Trägerelement angeordnet ist, wobei die Planetenräder durch mindestens teilweise in ihren Längsachsen angeordnete wellenförmige Fortsätze eines scheibenförmigen Abtriebselementes, das an den, dem zweiten Doppelzahnrad abgewandten Stirnseiten der Planetenräder angeordnet ist, zueinander beabstandet werden und bei dem der Motor und das Trägerelement ausschließlich über elastische Elemente mit einem Gehäuse in Verbindung stehen. Als Motor wird ein Elektromotor eingesetzt. Das Trägerelement weist eine im Wesentlichen plattenförmige Struktur auf, die für die Aufnahme der einzelnen Getriebeteile konstruktiv angepasst ist. Der Außenring des Planetenradgetriebes kann im Trägerelement beispielsweise formschlüssig angeordnet werden. Dies erfolgt dann beispielsweise über außen am Außenring angeordnete Vorsprünge, die in Nuten des Trägerelementes eingreifen. In den Planetenrädern sind jeweils in ihren Längsachsen wellenförmige Fortsätze eines scheibenförmigen Abtriebselementes angeordnet. Diese wellenförmigen Fortsätze können die jeweilige Längsachse dabei beispielsweise vollständig ausfüllen. Es ist jedoch auch möglich, dass die wellenförmigen Fortsätze nur teilweise in den Längsachsen angeordnet sind. Dies sitzt dann jeweils eine nicht durchgehende Bohrung in den einzelnen Planetenrädern voraus. Durch das Planetenradgetriebe wird das scheibenförmige Abtriebselement in eine Drehbewegung versetzt. Die Antriebskräfte werden auf diese Weise durch ein Anschließen der durch den Stellantrieb anzutreibenden Teile an das Abtriebselement über dieses übertragen. Als elastische Elemente eignen sich beispielsweise Teile aus Gummi. Für vielerlei Einsatzzwecke haben sich elastische Elemente aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) bewährt. Die elastischen Elemente werden dabei so ausgeformt, dass sie sowohl Teile des Trägerelementes als auch diesen genau gegenüberliegende Teile des Gehäuses bündig umfassen. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass sich die nachteiligen Störgeräusche und Schwingungen nahezu vollständig vermeiden lassen, was zum einen durch die kompakte Bauweise des Stellantriebes mit integriertem Planetenradgetriebe und zum anderen durch die Anordnung der elastischen Elemente zwischen dem Gehäuse und dem Trägerelement zurückzuführen ist. Im Betrieb wird das Gehäuse somit nicht in für den Betrieb nachteilige Schwingungen versetzt.In summary, an actuator is described which consists of a motor which is mounted on its end face, on which the pinion is arranged, in a carrier element arranged perpendicular to the longitudinal axis of the motor, in which the pinion is in engagement with the larger gear of a first double gear , which is mounted centrally with a first shaft in the carrier element and whose smaller gear is in engagement with the larger gear of a second double gear, which is mounted centrally with a second shaft in the carrier element and whose further smaller gear is in engagement with planetary gears of a planetary gear transmission Outer ring is arranged in the carrier element, the planet gears being spaced apart from one another by wave-shaped extensions of a disk-shaped output element, which are arranged at least partially in their longitudinal axes and which is arranged on the end faces of the planet gears facing away from the second double gear, and in which the motor and the carrier element exclusively via elastic Elements are connected to a housing. An electric motor is used as the engine. The carrier element has a substantially plate-shaped structure that is structurally adapted to accommodate the individual transmission parts. The outer ring of the planetary gear can, for example, be arranged in a form-fitting manner in the carrier element. This is then done, for example, via projections arranged on the outside of the outer ring, which engage in grooves in the carrier element. Wave-shaped extensions of a disk-shaped output element are arranged in each of the planet gears along their longitudinal axes. These wave-shaped extensions can, for example, completely fill the respective longitudinal axis. However, it is also possible that the wave-shaped extensions are only partially arranged in the longitudinal axes. This then requires a non-continuous hole in the individual planet gears. The planetary gear causes the disk-shaped output element to rotate. The driving forces are transmitted in this way by connecting the parts to be driven by the actuator to the output element via this. Parts made of rubber, for example, are suitable as elastic elements. Elastic elements made of ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) have proven themselves for many purposes. The elastic elements are shaped in such a way that they flush encompass both parts of the carrier element and parts of the housing that are exactly opposite them. It has surprisingly been shown that the disadvantageous noise and vibrations can be almost completely avoided, which is due on the one hand to the compact design of the actuator with integrated planetary gear and on the other hand to the arrangement of the elastic elements between the housing and the support element. During operation, the housing is therefore not subjected to vibrations that are detrimental to operation.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Außenring im Trägerelement kraftschlüssig angeordnet ist. Dabei ist vorteilhaft, dass der Außenring des Planetenradgetriebes im Fall der Überlastung, die beispielsweise durch ein Blockieren in den durch den Stellantrieb anzutreibenden Teilen auftreten kann, als Rutschkupplung wirkt. Der Außenring des Planetenradgetriebes dreht dann im Trägerelement durch, so dass größere Schäden im Stellantrieb in einem solchen Störfall vermieden werden können.A preferred embodiment of the invention is that the outer ring is arranged in a non-positive manner in the carrier element. It is advantageous that the outer ring of the planetary gear train acts as a slip clutch in the event of overloading, which can occur, for example, due to blocking in the parts to be driven by the actuator. The outer ring of the planetary gear then rotates in the carrier element, so that major damage to the actuator can be avoided in such a malfunction.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich die Verwendung des Stellantriebes zur Betätigung einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeuges. Gerade bei der Betätigung einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeuges ist es vorteilhaft, wenn Störgeräusche im Betrieb erfolgreich vermieden werden können. Der Einsatz des Stellantriebes ist daher in einem Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft, zumal durch die kompakte Bauweise des Stellantriebes auch nur ein geringer Bauraum benötigt wird, der in einem Kraftfahrzeug ohnehin sehr begrenzt ist.Finally, the subject of the invention is the use of the actuator to actuate a parking brake of a motor vehicle. Especially when operating a parking brake on a motor vehicle, it is advantageous if disturbing noises can be successfully avoided during operation. The use of the actuator is therefore particularly advantageous in a motor vehicle, especially since the compact design of the actuator means that only a small amount of installation space is required, which is already very limited in a motor vehicle.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (1, 2) näher und beispielhaft erläutert.

  • 1 zeigt den Stellantrieb im Querschnitt.
  • 2 zeigt den Stellantrieb ohne Gehäuse in dreidimensionaler Darstellung.
The invention is explained below with reference to the drawing ( 1 , 2 ) explained in more detail and by way of example.
  • 1 shows the actuator in cross section.
  • 2 shows the actuator without housing in a three-dimensional view.

In 1 ist der Stellantrieb im Querschnitt dargestellt. Der Stellantrieb besteht aus einem Motor 1, der an seiner Stirnseite, an der das Ritzel 2 angeordnet ist, in einem senkrecht zur Längsachse des Motors 1 angeordneten Trägerelement 7 gelagert ist. Das Ritzel 2 steht mit dem größeren Zahnrad eines ersten Doppelzahnrades 3 im Eingriff. Das erste Doppelzahnrad 3 ist mittig mit einer ersten Welle 3b im Trägerelement 7 gelagert. Das kleinere Zahnrad 3a des ersten Doppelzahnrades 3 steht mit dem größeren Zahnrad eines zweiten Doppelzahnrades 4 im Eingriff, dass mittig mit einer zweiten Welle 4b im Trägerelement 7 gelagert ist. Dessen weiteres kleineres Zahnrad 4a steht mit Planetenrädern 5 eines Planetenradgetriebes im Eingriff. Der Außenring 6 des Planetenradgetriebes ist ebenfalls im Trägerelement 7 angeordnet. Die Planetenräder 5 werden durch mindestens teilweise in ihren Längsachsen angeordnete wellenförmige Fortsätze 10a eines scheibenförmigen Abtriebselementes 10, das an den, dem zweiten Doppelzahnrad 4 abgewandten Stirnseiten der Planetenräder 5 angeordnet ist, zueinander beabstandet. Der Motor 1 und das Trägerelement 7 stehen ausschließlich über elastische Elemente 9 mit einem Gehäuse 8 in Verbindung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Außenring 6 im Trägerelement 7 kraftschlüssig angeordnet ist, da der Außenring 6 in einem Störfall dann als Rutschkupplung wirken kann.In 1 The actuator is shown in cross section. The actuator consists of a motor 1, which is mounted on its end face, on which the pinion 2 is arranged, in a carrier element 7 arranged perpendicular to the longitudinal axis of the motor 1. The pinion 2 is in engagement with the larger gear of a first double gear 3. The first double gear 3 is mounted centrally in the carrier element 7 with a first shaft 3b. The smaller gear 3a of the first double gear 3 is in engagement with the larger gear of a second double gear 4, which is mounted centrally in the carrier element 7 with a second shaft 4b. Its further smaller gear 4a is in engagement with planetary gears 5 of a planetary gear. The outer ring 6 of the planetary gear is also arranged in the carrier element 7. The planet gears 5 are spaced apart from one another by wave-shaped extensions 10a of a disk-shaped output element 10, which are arranged at least partially in their longitudinal axes and which are arranged on the end faces of the planet gears 5 facing away from the second double gear 4. The motor 1 and the carrier element 7 are connected to a housing 8 exclusively via elastic elements 9. It is particularly advantageous if the outer ring 6 is arranged in a non-positive manner in the carrier element 7, since the outer ring 6 can then act as a slip clutch in the event of a fault.

In 2 ist der Stellantrieb teilweise im Schnitt dreidimensional dargestellt, wobei auf die Darstellung des Gehäuses aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet wurde. 2 verdeutlicht die kompakte Bauweise des Stellantriebes, die neben der Anordnung der elastischen Elemente 9 einer Entwicklung von Störgeräuschen entgegenwirkt. An das Abtriebselement 10 werden dann die durch den Stellantrieb anzutreibenden Teile angeschlossen (nicht dargestellt).In 2 The actuator is partially shown in three-dimensional section, although the housing is not shown for reasons of clarity. 2 illustrates the compact design of the actuator, which, in addition to the arrangement of the elastic elements 9, counteracts the development of noise. The parts to be driven by the actuator are then connected to the output element 10 (not shown).

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Motorengine
22
Ritzelpinion
33
DoppelzahnradDouble gear
3a3a
Zahnradgear
3b3b
WelleWave
44
DoppelzahnradDouble gear
4a4a
Zahnradgear
4b4b
WelleWave
55
PlanetenradPlanetary gear
66
AußenringOuter ring
77
TrägerelementSupport element
88th
GehäuseHousing
99
elastisches Elementelastic element
10a10a
Fortsatzappendage
1010
Abtriebselementoutput element

Claims (2)

Stellantrieb, der aus einem Motor (1) besteht, der an seiner Stirnseite, an der das Ritzel (2) angeordnet ist, in einem senkrecht zur Längsachse des Motors (1) angeordneten Trägerelement (7) gelagert ist, bei dem das Ritzel (2) mit dem größeren Zahnrad eines ersten Doppelzahnrades (3) im Eingriff steht, das mittig mit einer ersten Welle (3b) im Trägerelement (7) gelagert ist und dessen kleineres Zahnrad (3a) mit dem größeren Zahnrad eines zweiten Doppelzahnrades (4) im Eingriff steht, das mittig mit einer zweiten Welle (4b) im Trägerelement (7) gelagert ist und dessen weiteres kleineres Zahnrad (4a) mit Planetenrädern (5) eines Planetenradgetriebes im Eingriff steht, dessen Außenring (6) im Trägerelement (7) angeordnet ist, wobei die Planetenräder (5) durch mindestens teilweise in ihren Längsachsen angeordnete wellenförmige Fortsätze (10a) eines scheibenförmigen Abtriebselementes (10), das an den, dem zweiten Doppelzahnrad (4) abgewandten Stirnseiten der Planetenräder (5) angeordnet ist, zueinander beabstandet werden und bei dem der Motor (1) und das Trägerelement (7) ausschließlich über elastische Elemente (9) mit einem Gehäuse (8) in Verbindung stehen, wobei die elastischen Elemente (9) die Teile des Trägerelementes (7) und diesen genau gegenüberliegende Teile des Gehäuses (8) bündig umfassen, wobei das Trägerelement (7) über plattenförmige Struktur verfügt, und dazu senkrecht zur Längsachse des Motors (1) auf an der Stirnseite des Ritzels (2) angeordnet ist und bei dem der Außenring (6) im Trägerelement (7) kraftschlüssig angeordnet ist.Actuator, which consists of a motor (1), which is mounted on its end face, on which the pinion (2) is arranged, in a carrier element (7) arranged perpendicular to the longitudinal axis of the motor (1), in which the pinion (2 ) is in engagement with the larger gear of a first double gear (3), which is mounted centrally with a first shaft (3b) in the carrier element (7) and its smaller gear (3a) is in engagement with the larger gear of a second double gear (4). stands, which is mounted centrally with a second shaft (4b) in the carrier element (7) and whose further smaller gear (4a) is in engagement with planetary gears (5) of a planetary gear, the outer ring (6) of which is arranged in the carrier element (7), wherein the planet gears (5) are spaced apart from one another by wave-shaped extensions (10a) of a disk-shaped output element (10) which are arranged at least partially in their longitudinal axes and which are arranged on the end faces of the planet gears (5) facing away from the second double gear (4), and in which the motor (1) and the carrier element (7) are connected to a housing (8) exclusively via elastic elements (9), the elastic elements (9) being the parts of the carrier element (7) and parts of the housing exactly opposite them (8) flush, wherein the carrier element (7) has a plate-shaped structure and is arranged perpendicular to the longitudinal axis of the motor (1) on the end face of the pinion (2) and in which the outer ring (6) is in the carrier element (7 ) is arranged in a non-positive manner. Verwendung des Stellantriebes nach Anspruch 1 zur Betätigung einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeuges.Using the actuator after Claim 1 for actuating a parking brake of a motor vehicle.
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