DE102008053574B4

DE102008053574B4 - Stellantrieb mit einem Kommutatormotor

Info

Publication number: DE102008053574B4
Application number: DE102008053574.5A
Authority: DE
Inventors: Bernd Frühwald; Richard Guttenberger
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2028-10-16
Also published as: DE102008053574A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb (1), mit einem Kommutatormotor (2), umfassend einen bewickelten Rotor (3), dessen Rotorwicklungen (4) mit einem Kommutator (5) elektrisch verbunden sind, einen aus spritzgusstechnisch verarbeitbaren Kunststoffmaterial bestehenden Bürstenträger (6), auf dem Bürsten angeordnet sind, die mit dem Kommutator (5) in Kontakt sind, ein Motorgehäuse (8), in dem Permanentmagnete (9) angeordnet sind und der Rotor (3) gelagert ist und mit einem Untersetzungsgetriebe (10), mit einem Hohlrad (13). Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Stellantrieb bereitzustellen, bei dem eine genaue Zuordnung zwischen dem Hohlrad, Wälzlager und Bürstenträger erreicht wird, bei dem eine geringere Teileanzahl notwendig ist und bei dem die Herstellung durch Vermeidung aufwändiger Fertigungsprozesse wirtschaftlich möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Aufnahme des Wälzlagers einerseits im Hohlrad und andererseits im Bürstenträger, ergibt sich eine sehr exakte Zentrierung dieser Teile zueinander, weil die Toleranzkette verkürzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb (1), mit einem Kommutatormotor (2), umfassend einen bewickelten Rotor (3), dessen Rotorwicklungen (4) mit einem Kommutator (5) elektrisch verbunden sind, einen aus spritzgusstechnisch verarbeitbaren Kunststoffmaterial bestehenden Bürstenträger (6), auf dem Bürsten angeordnet sind, die mit dem Kommutator (5) in Kontakt sind, ein Motorgehäuse (8), in dem Permanentmagnete (9) angeordnet sind und der Rotor (3) gelagert ist und mit einem Untersetzungsgetriebe (10), mit einem Hohlrad (13).
Bei bekannten Stellantrieben dieser Gattung ist das Wälzlager in einem Lagerschild aufgenommen und das Untersetzungsgetriebe am Lagerschild und/oder am Motorgehäuse befestigt und der Bürstenträger ist am Motorgehäuse zentriert. Dadurch addieren sich die Bauteiletoleranzen zwischen Hohlrad, Wälzlager und Bürstenträger. Zudem besteht das Lagerschild häufig aus Metall, wodurch aufwändige Herstellprozesse erforderlich sind.
Aus der nächstliegenden DE 43 15 826 A1 ist eine Radialkolbenpumpe bekannt, bei der ein Wälzlager in einer Bürstenbrücke einerseits und in einem Pumpenblock andererseits zentriert aufgenommen ist.
Aus der WO 99/19 966 A1 ist ein Lager angedeutet, das innerhalb eines Lagerschilds aufgenommen ist. Die stilisierte Darstellung erlaubt keine Rückschlüsse über die Art des Lagers und seine Befestigung. Eine Zentrierfunktion ist gleichfalls nicht erkennbar. Das Lagerschild weist eine Innenverzahnung auf und dient somit als Hohlrad.
Aus der DE 44 44 643 A1 ist eine Antriebseinheit bekannt, bei der ein Lagerschild ein Zentriermittel umfasst, mit dem der Lagerschild im Motorgehäuse zentriert wird. Zudem weist die Antriebseinheit einen Dichtring auf, der zwischen dem Lagerschild und dem Rand des Motorgehäuses verläuft.
Aus der DE 43 45 605 B4 ist ein Antrieb bekannt, bei dem sich eine Trägerplatte zwischen einem Aufnahmekörper und einem als Gehäusetopf ausgeformten Ständer befindet, die zur Aufnahme von Schleifbürsten ausgebildet ist. Die Trägerplatte weist Dichtungen und eine ringförmige Ausnehmung auf. Die ringförmige Ausnehmung und ein Bund (Zentriermittel) bilden eine Montage- und Fixiereinrichtung für das Lager und den Gehäusetopf.
Aus der DE 44 03 820 A1 ist ein Antrieb bekannt, bei dem eine als Dichtung wirkende Bürstentragplatte an einem flanschartigen Vorsprung des Motorgehäuseteils anliegt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Stellantrieb bereitzustellen, bei dem eine genaue Zuordnung zwischen dem Hohlrad, Wälzlager und Bürstenträger erreicht wird, bei dem eine geringere Teileanzahl notwendig ist und bei dem die Herstellung durch Vermeidung aufwändiger Fertigungsprozesse wirtschaftlich möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Aufnahme des Wälzlagers einerseits im Hohlrad und andererseits im Bürstenträger, ergibt sich eine sehr exakte Zentrierung dieser Teile zueinander, weil die Toleranzkette verkürzt wird. Ein Dichtring (18) dient als Toleranzausgleich für die axial spielfreie Aufnahme des Wälzlagers (14) im Bürstenträger (6) einerseits und im Hohlrad (13) andererseits. Auf ein Lagerschild kann durch diese Lösung gänzlich verzichtet werden und damit können neben der Material- und Gewichtseinsparung auch die zugehörigen Fertigungsverfahren und Montageschritte entfallen.
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Eine radiale Zentrierung der Baugruppe aus Bürstenträger, Wälzlager und Hohlrad im Motorgehäuse wird über zumindest ein Zentriermittel des Bürstenträgers sichergestellt.
Um eine Abdichtung zwischen dem Motorgehäuse und einem Getriebegehäuse zu ermöglichen ist der Bürstenträger mit einem ringförmigen Anlagebereich für den Dichtring versehen. Der ringförmige Anlagebereich ist um das Zentriermittel angeordnet.
Der Dichtring ist zwischen dem ringförmigen Anlagebereich des Bürstenträgers einerseits und einem Gehäuseflansch des Motorgehäuses eingelegt. Bei Verwendung eines elastischen Dichtrings erlaubt dieser einen Axialspielausgleich zwischen der Aufnahme für das Wälzlager im Bürstenträger, dem Wälzlager und der Aufnahme für das Wälzlager im Hohlrad.
Das Wälzlager ist in der Aufnahme 11 des Bürstenträgers 6 und im Hohlrad 13 mit einem Teil seiner axialen Länge gefasst. Das Wälzlager (14) ist im Bürstenträger etwa mit zwei Drittel und im Hohlrad (13) etwa mit einem Drittel seiner Länge gefasst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Schnittansicht durch einen Stellantrieb 1, bestehend aus einem Elektromotor 2, einem Untersetzungsgetriebe 10 und einer Fail-Safe-Einrichtung 7. Der Elektromotor 2 umfasst ein topfförmiges Gehäuse 8, mit einem Gehäuseflansch 19 und einer Lageraufnahme 20 und Permanentmagneten 9, einen Rotor 3, umfassend eine Rotorwelle 21, ein Rotorblechpaket 22, das isoliert und mit einer Rotorwicklung 4 versehen ist, deren Wicklungsenden mit Lamellen 23 eines Kommutator 5 verbunden sind. Die Stromzuführung zum Rotor erfolgt über Schleifbürsten (hier nicht dargestellt), die mit den Lamellen 23 des Kommutators 5 in Kontakt stehen und auf einem Bürstenträger 6 angeordnet sind. Der Bürstenträger 6 besitzt eine als Zentriermittel 16 wirkenden ringförmigen Vorsprung, der an der Innenseite des topfförmigen Motorgehäuses 8 aufgenommen und zentriert ist. Der Bürstenträger 6 ist in seiner Grundform scheibenförmig ausgebildet, mit einer zentralen Wellendurchführung 24 versehen. Weiter weist der Bürstenträger 6 eine erste Aufnahme 11 für einen Außenring 15 eines Wälzlagers 14 auf. Die Lageraufnahme ist so dimensioniert dass das Lager 14 aus der Bürstenträgerebene vorspringt. Der vorspringende Außenring 15 dient als Aufnahme für ein Hohlrad 13 eines Planetengetriebes 26, in dem Planetenräder 27, die auf einem Planetenträger 28 gelagert sind und mit einem Sonnenrad 29, das mit der Rotorwelle 21 fest verbunden ist, getrieblich in Eingriff stehen. Der Planetenträger 28 ist mit einem Ausleger 30 einstückig, in den ein Mitnehmer 31 eingepresst ist. Der Mitnehmer 31 ist mit einer Fail-Safe-Einrichtung gekuppelt, die aus einer Spiralfeder 32, einem ersten Mitnahmemittel 34 und ein zweites Mitnahmemittel 35 besteht. Das zweite Mitnahmemittel 35 ist auf einer Getriebewelle 36 drehbeweglich gelagert, die einerseits in einem Getriebelager 37 und andererseits über einen Zylinderstift 38 in dem Sonnenrad 29 gelagert ist. Das erste und das zweite Mitnahmemittel 34, 35 sind im Getriebegehäuse 33 beweglich und an einem Anschlag anschlagbar und begrenzen den Aufnahmeraum für die Spiralfeder 32.
Das innere Ende der Spiralfeder 32 ist vom ersten Mitnahmemittel 34 mitnehmbar und das äußere Ende der Spiralfeder 32 ist vom zweiten Mitnahmemittel 35 mitnehmbar. Der Mitnehmer 31 nimmt je nach Drehrichtung entweder das erste Mitnahmemittel 34 oder das zweite Mitnahmemittel 35 und damit entweder das innere oder das äußere Ende der Spiralfeder 32 mit. Das jeweils andere Ende der Spiralfeder 32 versucht der Drehung zu folgen, wird daran aber durch einen Gehäuseanschlag 50 gehindert, wodurch sich die Spiralfeder spannt. Bei abgeschaltetem Elektromotor bewirkt die Spiralfeder 32 ein zurückdrehen des Stellglieds (z. B. einem Ventil oder Klappe) in seine Nullstellung. Das Untersetzungsgetriebe 10 und die Fail-Safe-Einrichtung 7 sind im Getriebegehäuse 33 aufgenommen. Ein Ende der Getriebewelle 36 springt aus einem Lagerschildbereich 39 des Getriebegehäuses 33 und dem Getriebelager 37 vor und ist mit einem Zahnstangenritzel 40 fest verbunden, das mit einer Zahnstange 41 getrieblich in Eingriff ist. Die Zahnstange 41 trägt einen permanentmagnetischen Sensorgeber 42 der mit einem Hallsensor 43 auf einer Leiterplatte 44 zusammenwirkt. Die Leiterplatte 44 ist in einer Tasche 45 des Getriebegehäuses 33 angeordnet, das innerhalb einer Abstützung 46 für die Zahnstange 41 angeordnet ist. Das Getriebegehäuse 33 besteht aus einem spritzgusstechnisch verarbeitbaren Kunststoffmaterial, darin sind Leitbleche eingebettet, die die Leiterplatte 44 mit einem Stecker 48 verbinden. Weitere Leitbleche verbinden den Stecker 48 mit dem Bürstenträger 6, wobei zunächst Entstördrosseln 49 angeschlossen werden, über welche die Bürsten mit Strom versorgt werden. Auch diese Leitbleche sind im Getriebegehäuse 33 eingespritzt.
Bezugszeichenliste

1: Stellantrieb
2: Kommutatormotor
3: Rotor
4: Rotorwicklung
5: Kommutator
6: Bürstenträger
7: Fail-Safe-Einrichtung
8: Motorgehäuse
9: Permanentmagnet
10: Untersetzungsgetriebe
11: erste Aufnahme (Bürstenträger)
12: zweite Aufnahme (Hohlrad)
13: Hohlrad
14: Wälzlager
15: Außenring
16: Zentriermittel
17: Anlagebereich
18: Dichtring
19: Gehäuseflansch
20: Lageraufnahme (Motor)
21: Rotorwelle
22: Rotorblechpaket
23: Lamellen
24: Wellendurchführung
26: Planetengetriebe
27: Planetenrad
28: Planetenträger
29: Sonnenrad
30: Ausleger
31: Mitnehmer
32: Spiralfeder
33: Getriebegehäuse
34: erstes Mitnahmemittel
35: zweites Mitnahmemittel
36: Getriebewelle
37: Getriebelager
38: Zylinderstift
39: Lagerschildbereich
40: Zahnstangenritzel
41: Zahnstange
42: Sensorgeber
43: Hallsensor
44: Leiterplatte
45: Tasche
46: Abstützung
47: Leitblech
48: Stecker
49: Entstördrossel
50: Gehäuseanschlag

Claims

Stellantrieb (1), mit einem Kommutatormotor (2), umfassend einen bewickelten Rotor (3), dessen Rotorwicklungen (4) mit einem Kommutator (5) elektrisch verbunden sind, einen aus spritzgusstechnisch verarbeitbaren Kunststoffmaterial bestehenden Bürstenträger (6), auf dem Bürsten angeordnet sind, die mit dem Kommutator (5) in Kontakt sind, ein Motorgehäuse (8), in dem Permanentmagnete angeordnet sind und der Rotor (3) gelagert ist und mit einem Untersetzungsgetriebe (10) mit einem Hohlrad (13), wobei der Bürstenträger (6) eine erste Aufnahme (11) für einen Außenring (15) eines Wälzlagers (14) aufweist, das Hohlrad (13) eine zweite Aufnahme (12) für den Außenring (15) des Wälzlagers (14) aufweist, das Wälzlager (14) mit seinem Außenring (15) sowohl in der ersten Aufnahme (11) des Bürstenträgers (6) als auch in der zweiten Aufnahme (12) des Hohlrads (13) aufgenommen ist und ein Dichtring (18) als Toleranzausgleich für die spielfreie Aufnahme des Wälzlagers (14) im Bürstenträger (6) einerseits und im Hohlrad (13) andererseits dient.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenträger (6) zumindest ein Zentriermittel (16) aufweist, das den Bürstenträger (6) im Motorgehäuse (8) zentriert hält.
Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenträger (6) um das Zentriermittel (16) herum einen ringförmigen Anlagebereich (17) für den Dichtring (18) aufweist.
Stellantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (18) an einem Gehäuseflansch (19) des Motorgehäuses (8) anliegt.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (14) im Bürstenträger (6) etwa mit zwei Drittel und im Hohlrad (13) etwa mit einem Drittel seiner Länge gefasst ist.
Stellantrieb nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (8) ein Topfgehäuse ist.