DE102009028151A1

DE102009028151A1 - Electrical adjusting drive for adjusting wheel control member of motor vehicle, has adjustable element for implementing axial movement during activation of drive such that adjustable element is in external contact with locking element

Info

Publication number: DE102009028151A1
Application number: DE200910028151
Authority: DE
Inventors: Daniel Wolf
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-03

Abstract

The drive has an axially adjustable element (6), an axially adjustable connection (7), locking elements (8, 10) and a flexible connection (11) for locking a rotatable element (2) against a fixed element (9). A rotor section (4), the axially adjustable connection and another axially adjustable connection (5) cooperate with another fixed element (1) of the drive. The axially adjustable element implements an axial movement during activation of the drive such that the adjustable element is in external contact with one of the locking elements. The fixed element is designed as a stator, and the rotatable element is designed as a permanent magnet rotor of an electric motor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem drehfesten Bauelement, mit einem antreibenden, drehbaren Bauelement und mit einer Schaltkupplung zum Kuppeln des antreibenden Bauelements mit einem weiteren drehbaren Bauelement oder mit einer Lastmomentsperre zum Sperren des antreibenden, drehbaren Bauelements gegenüber einem weiteren drehfesten Bauelement gegen lastseitige Drehmomente, wobei die Schaltkupplung oder die Lastmomentsperre mittels eines Aktuators betätigbar sind.The The invention relates to an actuator with a non-rotatable component, with a driving, rotatable component and with a clutch for coupling the driving component with another rotatable Component or with a load moment lock to block the driving, rotatable component with respect to a further rotationally fixed Component against load-side torques, wherein the clutch or the load torque lock can be actuated by means of an actuator are.

Schaltkupplungen werden bekanntermaßen eingesetzt, um Wellen und/oder Getriebeteile vorzugsweise formschlüssig miteinander zu kuppeln. Lastmomentsperren werden dann eingesetzt, wenn eine Stellbewegung mittels eines Antriebsteils bewirkt wird und dieses bei Stillstand des Antriebsteils bei von außen wirkenden Lasten selbsttätig blockiert sein soll, um eine Sperrposition bei Nichtbetätigen des Antriebsteils zu halten, so dass ein unbeabsichtigtes Verstellen eines Lastteils verhindert wird.clutches are known to be used to shafts and / or transmission parts preferably to be positively coupled with each other. Load torque locks are then used when an actuating movement by means of a drive part is effected and this at standstill of the drive part in from to be automatically blocked outside loads should, to a locking position when not operating the drive part to keep, so that an unintentional adjustment of a load part is prevented.

Wenn beispielsweise ein Stellantrieb elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt wird, so muss das Lastteil im Falle eines Stromausfalls oder eines Druckabfalls automatisch in der aktuellen Position blockiert werden, wofür unterschiedliche Bremsen bekannt sind. Es gibt durch Federdruck oder mittels Permanentmagneten betätigbare Ein- und Mehrflächenbremsen, die bei einem Stromausfall oder einem Druckabfall automatisch greifen. Derartige Ein- oder Mehrflächenbremsen, beispielsweise Scheibenbremsen, können auch elektromechanisch, elektromagnetisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigte Bremskolben aufweisen, die dann allerdings für die Betätigung ein unabhängiges System umfassen müssen, das bei einem Stromausfall oder Druckabfall des Stellantriebs wirksam bleibt.If For example, an actuator electrically, pneumatically or hydraulically is pressed, so the load part in case of power failure or a pressure drop is automatically blocked in the current position become what different brakes are known. It are actuated by spring pressure or by means of permanent magnets Single and multi-surface brakes in the event of a power failure or grab a pressure drop automatically. Such inputs or Multi-surface brakes, such as disc brakes can also electromechanical, electromagnetic, pneumatic or hydraulic have actuated brake piston, but then for the operation must comprise an independent system, this is effective in the event of a power failure or pressure drop of the actuator remains.

Elektromagnetisch betätigte, reibschlüssige Einflächenbremsen und Einflächenkupplungen werden von der Firma magneta GmbH & Co. KG angeboten. Deren Lastaufnahme ist durch den elektromagnetisch bewirkten Reibschluss begrenzt. Eine höhere Lastmomentaufnahme lässt sich durch einen formschlüssigen Eingriff der Brems- bzw. Kupplungselemente erreichen, beispielsweise durch Zahnkupplungen mit elektromagnetischer Betätigung, die beispielsweise durch die Firma Maschinenfabrik Mönninghoff GmbH & Co. KG angeboten werden. Nachteilig bei diesen Bremsen bzw. Kupplungen ist die Verwendung eines Betätigungsmechanismus, für den eine unabhängige Energiequelle erforderlich ist, wenn diese bekannten Bremsen bzw. Kupplungen selbsttätig im Fall eines Stromausfalls oder Druckverlustes wirksam werden sollen. Dies gilt insbesondere dann, wenn derartige Lastmomentsperren in Verbindung mit Aktuatoren im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik, der Fördertechnik, der Handhabungstechnik und der Haustechnik eingesetzt werden. So weisen die meisten gattungsgemäßen Bremsen eine Feder auf, welche die Bremselemente ständig mit einer Schließkraft belasten, während der der Bremse zugeordnete Aktuator die Bremselemente aktiv auseinander drückt. Bei einem Ausfall der Energieversorgung für den Aktuator schließt die Feder daher automatisch die Bremse. Nachteilig bei diesen zuletzt genannten Bremsen ist, dass dann, wenn sie formschlüssig wirkende Kupplungs- bzw. Bremsbauteile aufweisen, sich diese Bauteile konstruktions- und fliehkraftbedingt oberhalb einer Grenzdrehzahl gegenseitig axial abweisen und damit die Bremse wieder öffnen. Außerdem ist die Einrückkraft und damit die Bremskraft direkt von der Aktuatorkraft abhängig, denn die für das selbsttätige Schließen der Bremse zuständige Feder kann hinsichtlich ihrer Schließkraft nur so stark ausgelegt sein, wie die Öffnungskraft des zugeordneten Aktuators.electromagnetic actuated, frictional single-surface brakes and single-surface clutches are offered by the company magneta GmbH & Co. KG. Their load bearing is due to the electromagnetically caused frictional engagement limited. A higher load torque absorption leaves itself by a positive engagement of the brake or Reach coupling elements, for example by toothed couplings with electromagnetic actuation, for example offered by the company Maschinenfabrik Mönninghoff GmbH & Co. KG become. A disadvantage of these brakes or clutches is the use an actuating mechanism for which an independent Energy source is required if these known brakes or Clutches automatically in case of power failure or Pressure loss to be effective. This is especially true if such load torque locks in conjunction with actuators in Area of automotive engineering, conveyor technology, the Handling technology and home automation are used. So have the most generic brakes a spring on, which the brake elements constantly with a closing force load, while the brake associated with the actuator Actively presses brake elements apart. In case of a failure the power supply for the actuator closes the spring therefore automatically the brake. The disadvantage of this last called brakes is that, if they are form-fitting acting clutch or brake components, these components due to design and centrifugal force above a limiting speed axially repel each other and thus open the brake again. In addition, the engagement force and thus the braking force directly dependent on the Aktuator force, for the the automatic closing of the brake competent Spring can only be so strong in terms of its closing force be designed as the opening force of the associated Actuator.

Um die Verwendung einer unabhängigen Energiequelle zu vermeiden, werden häufig selbst schaltende Freiläufe eingesetzt, die rücktreibende Momente blockieren.Around to avoid the use of an independent energy source are often used self-switching freewheels, block the restoring moments.

Durch die Firma LuK GmbH & Co. OHG wird ein Klemmkörperfreilauf angeboten, der in beiden Drehrichtungen sperrt, wenn der Antrieb stehen bleibt. Dieser Freilauf hat die Eigenschaft, dass er dann öffnet, wenn sich das angetriebene Teil schneller dreht als der Stellantrieb, so dass sich der Freilauf kurzzeitig öffnet und dann wieder schließt, was zum Rucken des Abtriebs führt, wenn wechselweise der Antrieb und der Abtrieb schneller laufen.By the company LuK GmbH & Co. OHG is offered a sprag freewheel, in both directions locks when the drive stops. This freewheel has the Property that he then opens when the driven Part turns faster than the actuator, so that the freewheel opens briefly and then close again, which leads to the back of the output, when alternately the drive and the output are running faster.

Dies gilt beispielsweise auch für einen in der DE 10 2005 023 250 A1 beschriebenen Stellantrieb, der eine gewünschte Verstellung eines Radführungsgliedes eines Kraftfahrzeuges durchführt und ein in beide Richtungen schaltbares Klemmrollengesperre aufweist, das bewirkt, dass Außenkräfte, die über das Fahrwerk in den Aktuator rückwärts eingeleitet werden, sicher aufgefangen werden, ohne dass der Aktuator aufgrund dieser Außenkräfte unerwünschte Stellbewegungen durchführt.This also applies, for example, to one in the DE 10 2005 023 250 A1 described actuator which performs a desired adjustment of a wheel guide member of a motor vehicle and having a switchable in both directions Klemmrollengesperre which causes external forces that are introduced via the chassis in the actuator backwards, be safely collected without the actuator undesirable due to these external forces Performs adjusting movements.

Derartige Klemmrollengesperre wirken zwar sehr sicher, sie sperren aber ruckartig, so dass beim Betätigen des Aktuators unter Last der sehr ungünstige Fall des Sperruckens auftreten kann, wenn Außenkräfte, die in den Aktuator rückwärts eingeleitet werden, schneller sind, als die Betätigung des Aktuators durch das Antriebsteil, so dass das Klemmrollengesperre blockiert und dann gleich wieder löst.such Although Klemmrollengesperre work very safe, but they lock jerky, so when pressing the actuator under load the very unfavorable case of pinning may occur when external forces, which are fed backwards into the actuator, are faster than the actuation of the actuator by the drive part, so that the Klemmrollengesperre blocked and then solve again.

Ähnlich wirkt auch eine in der DE 197 53 106 A1 beschriebene Lastmomentsperre, die statt Klemmrollen Klemmkörper aufweist, die sowohl einen kraftschlüssigen als auch einen formschlüssigen Eingriff zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil aufweisen können.Similarly, one in the DE 197 53 106 A1 described load torque lock, which instead of clamping rollers clamping body, both ei nen non-positive and a positive engagement between the drive part and the output member may have.

Die vorerwähnten Schaltkupplungen bzw. Lastmomentsperren in Stellantrieben sind hinsichtlich des notwendigen Bauraums und der Herstellkosten im Vergleich zum eigentlichen Stellantrieb verhältnismäßig aufwendig, insbesondere bei Stellantrieben mit kleinen bis mittleren Leistungsbereichen, beispielsweise 100 W bis 500 W. In diesem Fall kann die Kupplung bzw. die Lastmomentsperre mehr als 50% der Kosten und des Bauraums des Stellantriebs erfordern. Des Weiteren sind die bekannten Kupplungs- bzw. Lastmomentsperrsysteme ohne Erkennungsvorrichtungen versehen, die den Schaltzustand unabhängig von der Betätigung anzeigen.The aforesaid clutches or load torque locks in Actuators are in terms of the necessary space and the Manufacturing costs compared to the actual actuator relatively consuming, especially for actuators with small to medium Power ranges, for example 100 W to 500 W. In this case If the clutch or the load torque lock more than 50% of the cost and the space of the actuator require. Furthermore are the known clutch or Lastmomentsperrsysteme without recognition devices provided that the switching state regardless of the operation Show.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb mit einer Schaltkupplung oder einer Lastmomentsperre vorzuschlagen, der hinsichtlich Bauraum und Kosten günstiger als die aus dem Stand der Technik bekannten Stellantriebe ist und sich auf einfache Weise mit einem Erkennungssystem für den Schaltzustand ausrüsten lässt.Accordingly the invention has the object, with an actuator propose a clutch or a load torque lock, the cheaper in terms of space and cost than the The actuators known from the prior art and is based on simple Way with a detection system for the switching state can be equipped.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch einen Stellantrieb mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Weiterbildungen den Unteransprüchen entnehmbar sind.The Solution to this problem is achieved by an actuator with the features of the main claim, while advantageous Further developments are the dependent claims can be removed.

Demnach geht die Erfindung aus von einem Stellantrieb mit einem drehfesten Bauelement, einem antreibenden, drehbaren Bauelement und mit einer Schaltkupplung zum Kuppeln des antreibenden Bauelements mit einem weiteren drehbaren Bauelement oder mit einer Lastmomentsperre zum Sperren des drehbaren Bauelements gegen ein weiteres drehfestes Bauelement, wobei die Schaltkupplung oder Lastmomentsperre mittels eines Aktuators betätigbar ist. Weiter ist vorgesehen, dass das antreibende drehbare Bauelement als Rotor des Stellantriebs ausgebildet ist, und dass der Aktuator ein mit dem drehfesten Bauelement des Stellantriebs zusammenwirkendes, gegenüber dem Rotor oder dem weiteren drehbaren oder drehfesten Bauelement axial verschiebbares Bauelement umfasst, welches bei Aktivierung des Stellantriebs eine Axialbewegung ausführt und dadurch wenigstens ein Rastelement der Schaltkupplung oder der Lastmomentsperre in Eingriff oder außer Eingriff bringt.Therefore The invention is based on an actuator with a rotationally fixed Component, a driving, rotatable component and with a clutch for coupling the driving component with another rotatable Component or with a load torque lock to lock the rotatable Component against another rotationally fixed component, wherein the Clutch or Lastmomentsperre actuated by means of an actuator is. It is further provided that the driving rotatable component is designed as a rotor of the actuator, and that the actuator a cooperating with the non-rotatable component of the actuator, opposite the rotor or the further rotatable or non-rotatable component includes axially displaceable component, which upon activation the actuator performs an axial movement and thereby at least one locking element of the clutch or the load torque lock engaged or disengaged.

Durch die Integration des Aktuators zum lösbaren Festsetzen des Stellantriebs in den Stellantrieb hinein lassen sich der für die Kupplung bzw. die Lastmomentsperre erforderliche Bauraum und die Anzahl der erforderlichen Bauteile erheblich vermindern, so dass sich sowohl die Herstellkosten als auch der notwendige Bauraum reduzieren lassen. Dies gelingt insbesondere dadurch, dass neben dem Antriebsmotor für den Stellantrieb kein gesonderter Motor bzw. Aktuator für die Sperrvorrichtung notwendig ist.By the integration of the actuator for releasably setting the Actuator in the actuator into the can for the clutch or the load torque lock required space and significantly reduce the number of required components, so that both the manufacturing costs and the necessary space let reduce. This succeeds in particular by the fact that beside the drive motor for the actuator no separate Motor or actuator for the locking device is necessary.

Der erfindungsgemäße Stellantrieb kann hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigt sein, jedoch besteht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darin, dass das drehfeste Bauelement als Stator und das antreibende, drehbare Bauelement als Hauptrotor eines Elektromotors ausgebildet sind.Of the Actuator according to the invention can be hydraulically, be pneumatically or electrically operated, however, exists a preferred embodiment of the invention in that the non-rotatable component as a stator and the driving, rotatable Component are designed as the main rotor of an electric motor.

Gemäß einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass sich der Hauptrotor über einen größeren Abschnitt der Länge des Stators erstreckt und ein mit dem als Stator ausgebildeten drehfesten Bauelement zusammenwirkendes, begrenzt drehbares, axial unverschiebbares Bauelement als sich über den verbleibenden, kleineren Abschnitt der Länge des Stators erstreckender Rotorabschnitt ausgebildet ist.According to one further feature is provided that the main rotor over a larger portion of the length of the Stators extends and one with the designed as a stator rotationally fixed Component cooperating, limited rotatable, axially immovable Component than itself over the remaining, smaller section formed the length of the stator extending rotor portion is.

Der Hauptrotor wirkt dabei als antreibendes Element und wird über den Stator in Drehung versetzt, wenn der Stator bestromt wird, wobei die Drehrichtung umkehrbar sein kann. Der sich über einen kleineren Abschnitt der Länge des Stators erstreckende Rotorabschnitt wird ebenfalls durch den bestromten Stator in Drehung versetzt und dient dazu, die Kupplung bzw. die Lastmomentsperre in Eingriff oder außer Eingriff zu bringen. Da sich der Hauptrotor und der Rotorabschnitt zusammen über die Länge des Stators erstrecken, wird für den Rotorabschnitt in Axialrichtung nur ein geringer zusätzlicher Bauraum benötigt, während sich der Durchmesser des Stellantriebs gar nicht verändert.Of the Main rotor acts as a driving element and is about the stator is rotated when the stator is energized, wherein the direction of rotation can be reversible. It's about a smaller one Section of the length of the stator extending rotor section is also rotated by the energized stator in rotation and serves to engage the clutch or the load torque lock or to disengage. Since the main rotor and the Rotor section together over the length of the stator extend is for the rotor section in the axial direction only a small additional space required, while the diameter of the actuator is not at all changed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Rotorabschnitt gegenüber dem Hauptrotor begrenzt drehbar und axial unverschiebbar gelagert sein, so dass er sich bei einer Bestromung des Stators mit dem Hauptrotor mitdreht und zur Antriebsleistung beiträgt.According to one Another embodiment, the rotor portion opposite limited to the main rotor rotatable and axially immovable be stored so that he energises the stator with the main rotor rotates and contributes to the drive power.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Rotorabschnitt gegenüber dem weiteren drehbaren oder dem drehfesten Bauelement begrenzt drehbar und axial unverschiebbar gelagert sein. In diesem Fall dreht sich der Rotorabschnitt bei einer Bestromung des Stators unabhängig vom Hauptrotor, bis der Rotorabschnitt gegen einen Anschlag am drehbaren oder dem drehfesten Bauelement anläuft und dann festgehalten wird.According to one another embodiment, the rotor portion opposite the further rotatable or the rotatable component limited rotatably and be mounted axially immovable. In this case, turns the rotor section is independent when the stator is energized from the main rotor until the rotor section against a stop at the rotatable or starts the non-rotatable component and then held becomes.

Im Falle der Ausführungsform mit dem Rotorabschnitt, der gegenüber dem Hauptrotor begrenzt drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist, ist das axial verschiebbare Bauelement drehfest sowie axial verschiebbar mit dem Hauptrotor verbunden, und es ist zum Herstellen einer Rastverbindung mit dem weiteren drehbaren oder dem drehfesten Bauelement ausgebildet.In the case of the embodiment with the rotor section, which is limited rotatably and axially non-displaceably mounted relative to the main rotor, the axially displaceable component is rotatably and axially slidably connected to the main rotor, and it is for producing a latching connection with the further rotatable or non-rotatable Component formed.

Im Falle der Ausführungsform mit einem gegenüber dem weiteren drehbaren oder dem drehfesten Bauelement begrenzt drehbar und axial unverschiebbar gelagerten Rotorabschnitt, ist das axial verschiebbare Bauelement drehfest und axial verschiebbar mit dem weiteren drehbaren oder dem weiteren drehfesten Bauelement verbunden, und ist zum Herstellen einer Rastverbindung mit dem Hauptrotor ausgebildet.in the Case of the embodiment with an opposite the further rotatable or the rotatable component limited rotatably and axially non-displaceably mounted rotor portion, which is axially displaceable Component rotatably and axially displaceable with the other rotatable or the further non-rotatable component, and is for manufacturing a latching connection formed with the main rotor.

Bevorzugt kann das wenigstens eine Rastelement bei einer Aktivierung des Stellantriebs außer Eingriff gebracht werden, insbesondere mittels eines passiven Stellgliedes, das als eine Druckfeder ausgebildet sein kann. Dieses wenigstens eine Rastelement kann an dem axial verschiebbaren Bauelement befestigt sein.Prefers can the at least one locking element upon activation of the actuator be disengaged, in particular by means of a passive Actuator, which may be formed as a compression spring. This at least one locking element can be attached to the axially displaceable component be.

Um dem axial verschiebbaren Bauelement die erforderliche Axialbewegung zu erteilen, kann der Rotorabschnitt mit dem axial verschiebbaren Bauelement über ein räumliches Kurvengetriebe gekoppelt sein, vorzugsweise mittels einer reversibel bewegbaren Bewegungsschraube.Around the axially displaceable component the required axial movement to grant, the rotor portion with the axially displaceable Component via a spatial cam mechanism be coupled, preferably by means of a reversibly movable Movement screw.

Wenn der Hauptrotor und der damit begrenzt drehbar verbundene Rotorabschnitt als Permanentmagnetrotoren ausgebildet sind, drehen sich beide synchron in dieselbe Drehrichtung, wenn der Stator bestromt wird. Solange der Hauptrotor an einer Drehung durch den Eingriff des wenigstens ein Rastelements an einer Drehung gehindert ist, kann sich nur der Rotorabschnitt drehen, wodurch über das räumliche Kurvengetriebe eine Axialbewegung des Rastelements bewirkt wird, die es außer Eingriff mit dem weiteren drehbaren oder drehfesten Bauelement bringt. Danach kann sich auch der Hauptrotor drehen und eine Verstellung des Stellantriebs bewirken, wobei dann eine Drehmomentunterstützung durch den mitdrehenden Rotorabschnitt erfolgt.If the main rotor and the limited rotatably connected rotor section are designed as permanent magnet rotors, both rotate synchronously in the same direction of rotation when the stator is energized. So long the main rotor at a rotation by the engagement of at least a detent element is prevented from rotating, only the Rotate rotor section, which over the spatial Cam gear causes an axial movement of the locking element, it disengages with the other rotatable or non-rotatable Component brings. After that, the main rotor can turn and cause an adjustment of the actuator, in which case a torque assistance takes place through the co-rotating rotor section.

Insbesondere in dem Fall, dass der Rotorabschnitt begrenzt drehbar mit dem weiteren drehbaren oder dem drehfesten Bauelement verbunden ist und das axial verschiebbare Bauelement drehfest und axial verschiebbar mit dem weiteren drehbaren oder dem drehfesten Bauelement verbunden ist, um eine Rastverbindung mit dem Hauptrotor herzustellen, kann der Rotorabschnitt als Käfigläufer eine Asynchronmaschine ausgebildet sein.Especially in the case that the rotor portion is limited rotatable with the other rotatable or non-rotatable component is connected and the axial slidable component rotationally fixed and axially displaceable with the another rotatable or non-rotatable component is connected, in order to produce a latching connection with the main rotor, the Rotor section as squirrel cage an asynchronous machine be educated.

In diesem Fall läuft der Rotorabschnitt in gleicher Weise an, wenn der Stator bestromt wird, als wäre er als Permanentmagnetrotor ausgebildet, jedoch kann er sich nur so weit gegenüber dem weiteren drehbaren oder drehfesten Bauelement verdrehen, wie dies dessen begrenzte Drehbarkeit zulässt, die indessen ausreicht, um die Rastverbindung zwischen dem weiteren drehbaren oder drehfesten Bauelement und dem Hauptrotor zu lösen. Dadurch kann der Hauptrotor anlaufen, während der Rotorabschnitt an einer weiteren Drehung durch Anschläge am weiteren drehbaren oder drehfesten Bauelement gehindert ist und dann 100% Schlupf gegenüber der Drehfeldfrequenz des Stators aufweist. Hierbei ist der anteilige Stromverbrauch des Rotorabschnitts, der keinen Drehmomentbeitrag leistet, zwar verhältnismäßig hoch, jedoch ist die Herstellung des Rotorabschnitts als Käfigläufer sehr kostengünstig möglich.In In this case, the rotor section runs in the same way when the stator is energized as if it were a permanent magnet rotor trained, however, he can only face so far turn the other rotatable or non-rotatable component, such as this allows its limited rotation, meanwhile is sufficient to the locking connection between the other rotatable or rotatable component and the main rotor to solve. This can start the main rotor, while the rotor section on a further rotation by stops on the other rotatable or non-rotatable component is hindered and then 100% slip over the rotating field frequency of the stator has. Here is the proportionate Power consumption of the rotor section, no torque contribution Although relatively high, however is the manufacture of the rotor section as squirrel cage very inexpensive possible.

Bei beiden Ausführungsformen des Stellantriebs kann der Rotorabschnitt auch als fremderregter Rotor ausgebildet sein, was den Vorteil mit sich bringt, dass sich der Rotorabschnitt in beiden Drehrichtungen, unabhängig vom Hauptrotor in Drehung versetzen lässt.at Both embodiments of the actuator, the rotor section be designed as a foreign rotor, which has the advantage The result is that the rotor section in both directions of rotation, regardless of the main rotor in rotation.

Während nämlich bei den Ausführungsformen des Rotorabschnitts als Permanentmagnetrotor sowie als Käfigläufer die Drehrichtung des Hauptrotors und des Rotorabschnitts immer gleich ist, so dass das räumliche Kurvengetriebe, wenn es als Bewegungsschraube ausgebildet ist, für die beiden Drehrichtungen des Hauptrotors symmetrische, gegenläufige Gewinde für das Ineingriffbringen und Außereingriffbringen des Rastelements aufweisen muss, um in jeder Drehrichtung die Axialverschiebung des Rastelements zum Außereingriffbringen des Rastelements bei Bestromung des Stators zu bewirken, ist dies bei einem Rotorabschnitt, der als fremderregter Rotor ausgebildet ist, nicht der Fall, da der Rotorabschnitt immer die Drehrichtung durch entsprechende Polung der Fremderregung erhalten kann, die entsprechend der Drehrichtung des Hauptrotors zum Außereingriffbringen erforderlich ist.While namely in the embodiments of the rotor section as a permanent magnet rotor and as a squirrel cage the direction of rotation of the main rotor and the rotor section always the same is, so that the spatial cam gear when it as Movement screw is formed for the two directions of rotation of the main rotor symmetrical, counter-rotating thread for the engagement and disengagement of the detent element must have in each direction of rotation of the axial displacement of the Detent element for disengaging the detent element when energizing the stator, this is at a rotor section, which is designed as a foreign-excited rotor, not the case because of Rotor section always the direction of rotation by appropriate polarity the foreign excitation can receive, according to the direction of rotation of the main rotor is required to disengage.

Bei einer Drehrichtungsumkehr des Hauptrotors wird das Rastelement am axial verschiebbaren Bauelement, das entweder drehfest mit dem Hauptrotor oder drehfest mit dem weiteren drehbaren oder drehfesten Bauelement in Verbindung steht, kurzzeitig mit einem komplementären Rastelement am weiteren drehbaren oder drehfesten Bauelement oder der Hauptrotor in Eingriff gebracht und löst sich danach wieder. Um schnelle Drehrichtungswechsel ohne in Eingriff kommende Rastelemente zu erreichen, ist es möglich, die fremderregte Wicklung des Rotorabschnitts so zu bestromen, dass unabhängig von der Drehrichtung das Öffnen immer in die gleiche Richtung erfolgt.at a reversal of the main rotor is the locking element on axially displaceable component, either rotationally fixed to the main rotor or non-rotatably with the further rotatable or non-rotatable component communicates briefly with a complementary one Locking element on the further rotatable or non-rotatable component or the Main rotor engaged and then dissolves again. For quick change of direction without engaging locking elements It is possible to achieve the externally excited winding to energize the rotor section so that regardless of the direction of rotation always opening in the same direction he follows.

Zur Dämpfung von Stößen beim Eingriff der Rastelemente kann das komplementäre Rastelement elastisch, vorzugsweise drehelastisch mit dem Hauptrotor oder dem weiteren drehbaren oder dem weiteren drehfesten Bauelement verbunden sein, vorzugsweise durch ein Elastomerelement.to Damping of impacts when engaging the locking elements the complementary locking element elastic, preferably torsionally elastic with the main rotor or the further rotatable or be connected to the further non-rotatable component, preferably by an elastomeric element.

Zum Feststellen der gegenseitigen Drehwinkellage des Hauptrotors und des Rotorabschnitts können am Stator im Bereich des Hauptrotors und des Rotorabschnitts jeweils Hallsensorsysteme angeordnet sein. Die Hallsensorsysteme können mehrere Hallsensorelemente aufweisen, die vorteilhafterweise so angeordnet sein können, dass die Relativverdrehung des Rotorabschnitts gegenüber dem Hauptrotor erkannt wird, und während beide Rotoren synchron umlaufen die Auflösung des Rotorlagesensors verbessert wird.To the Determining the mutual rotational angle position of the main rotor and of the rotor section can be at the stator in the area of the main rotor and the rotor section may be arranged in each case Hall sensor systems. The Hall sensor systems can have several Hall sensor elements have, which can be arranged advantageously so that the relative rotation of the rotor section opposite the main rotor is detected, and while both rotors synchronously revolve the resolution of the rotor position sensor improved becomes.

Schließlich kann gemäß einer Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Schaltkupplung oder Lastmomentsperre anstelle von Rastelementen wenigstens zwei Reibelemente einer Reibbremse aufweist. Diese Reibbremse kann als Flächenbremse oder als Bandbremse ausgebildet sein.After all can be provided according to a variant of the invention be that the clutch or load torque lock instead of Catching elements has at least two friction elements of a friction brake. This friction brake can be used as a surface brake or as a band brake be educated.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert. In der Zeichnung zeigtThe Invention will be described below with reference to two in the drawing Embodiments further explained. In the Drawing shows

1 eine erste Ausführungsform eines elektrischen Stellantriebs, bei dem sich ein Rotorabschnitt mit einem Hauptrotor dreht, und 1 a first embodiment of an electric actuator in which a rotor portion rotates with a main rotor, and

2 eine zweite Ausführungsform eines elektrischen Stellantriebs, bei dem sich nur der Hauptrotor dreht, während sich ein Rotorabschnitt nur begrenzt gegenüber einem weiteren drehbaren oder drehfesten Bauelement drehen kann. 2 a second embodiment of an electric actuator, in which only the main rotor rotates, while a rotor portion can rotate only limited to a further rotatable or non-rotatable component.

Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist ein elektrischer Stellantrieb mit einem drehfesten Stator 1 vorgesehen, in dem koaxial ein Hauptrotor 2 angeordnet ist, der über eine Welle 3 beispielsweise mit einem Getriebe verbunden ist. Die axiale Länge des Hauptrotors 2 entspricht dem größeren Teil der Länge des Stators 1, während ein kleinerer Teil der axialen Länge des Stators 1 von einem Rotorabschnitt 4 eingenommen wird. Der axial kleinere Rotorabschnitt 4 ist deutlich erkennbar in der rechten Bildhälfte der 1 angeordnet. Die Gesamtlänge des Hauptrotors 2 und des Rotorabschnitts 4 entspricht der Gesamtlänge des Stators 1. Die Längenverhältnisse sind nicht maßstäblich und können in Abhängigkeit von den jeweiligen Einsatzerfordernissen des Stellantriebs variieren.In the embodiment according to 1 is an electric actuator with a non-rotatable stator 1 provided, in which coaxially a main rotor 2 is arranged, over a wave 3 For example, connected to a transmission. The axial length of the main rotor 2 corresponds to the greater part of the length of the stator 1 while a smaller portion of the axial length of the stator 1 from a rotor section 4 is taken. The axially smaller rotor section 4 is clearly visible in the right half of the picture 1 arranged. The total length of the main rotor 2 and the rotor section 4 corresponds to the total length of the stator 1 , The aspect ratios are not to scale and may vary depending on the particular application requirements of the actuator.

Der Rotorabschnitt 4 ist mittels einer drehbaren, axial unverschiebbaren Verbindung 5 mit dem Hauptrotor 2 gekuppelt und in nicht dargestellter Weise koaxial zum Hauptrotor 2 gelagert. Die axial unverschiebbare Verbindung 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen radial nach innen weisenden Ringsteg am kurzen Rotorabschnitt 4 und eine diesen Ringssteg aufnehmende Ringnut an einem axialen Fortsatz des Hauptrotors 2 gebildet.The rotor section 4 is by means of a rotatable, axially immovable connection 5 with the main rotor 2 coupled and in a manner not shown coaxial with the main rotor 2 stored. The axially immovable connection 5 is in this embodiment by a radially inwardly facing ring land on the short rotor section 4 and an annular groove receiving this annular ridge on an axial extension of the main rotor 2 educated.

Mit dem Hauptrotor 2 ist ein axial verschiebbares Bauelement 6, beispielsweise in Form einer Muffe, mittels einer drehfesten, axial verschiebbaren Verbindung 7, beispielsweise einer Nut und Passfeder, gekuppelt. Am freien Ende des axial verschiebbaren Bauelements 6 ist ein axial hervorstehendes Rastelement 8 ausgebildet, das mit einem dazu komplementären Rastelement 10 an einem weiteren drehfesten oder drehbaren Bauelement 9 zum formschlüssigen Eingriff gebracht werden kann. Das komplementäre Rastelement 10 ist mit dem Bauelement 9 mittels einer elastischen Verbindung 11, beispielsweise einem Elastomerring, verbunden.With the main rotor 2 is an axially displaceable component 6 , For example in the form of a sleeve, by means of a rotationally fixed, axially displaceable connection 7 , For example, a groove and key, coupled. At the free end of the axially displaceable component 6 is an axially projecting locking element 8th formed, with a complementary locking element 10 at a further non-rotatable or rotatable component 9 can be brought to the positive engagement. The complementary locking element 10 is with the device 9 by means of an elastic connection 11 , For example, an elastomer ring connected.

Zwischen dem Rotorabschnitt 4 und dem axial verschiebbaren Bauelement 6 ist ein reversibles, räumliches Kurvengetriebe, beispielsweise in Form einer Bewegungsschraube mit einem Steilgewinde angeordnet. Des Weiteren wirkt zwischen dem Hauptrotor 2 und dem axial verschiebbaren Bauelement 6 eine Druckfeder 13 als passives Stellglied.Between the rotor section 4 and the axially displaceable component 6 is a reversible, spatial cam gear, arranged for example in the form of a motion screw with a coarse thread. Furthermore acts between the main rotor 2 and the axially displaceable component 6 a compression spring 13 as a passive actuator.

Ohne dies im Einzelnen darzustellen, kann das Bauelement 9 gegenüber dem Stator 1 drehfest oder drehbar angeordnet sein, so dass die durch den Rotorabschnitt 4 und die Druckfeder 13 in die eine oder die andere Richtung bewegbaren Bauelemente als Teile 6, 7, 8, 9, 10, 11 einer Schaltkupplung anzusehen sind, wenn das Bauelement 9 drehbar als Welle oder Getriebeteil ausgebildet ist, oder als Rastmomentsperre anzusehen sind, wenn das Bauelement 9 drehfest gegenüber dem Stator 1 angeordnet ist.Without going into detail, the device can 9 opposite the stator 1 rotatably or rotatably disposed, so that through the rotor section 4 and the compression spring 13 in the one or the other direction movable components as parts 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 11 a clutch are to be considered when the device 9 is rotatably designed as a shaft or gear part, or are to be regarded as a locking torque lock when the component 9 rotationally fixed against the stator 1 is arranged.

Ist der Stator 1 unbestromt, drückt die Feder 13 das axial verschiebbare Bauelement 6 mit dem Rastelement 8 in Richtung zum Eingriff mit dem komplementären Rastelement 10, wodurch der Hauptrotor 2 und damit der Stellantrieb gegen ein Drehen gesperrt ist, sofern das Bauelement 9 drehfest angeordnet ist. Ist das Bauelement 9 dagegen drehbar als Welle oder drehbares Getriebeteil ausgebildet, so wird durch die Koppelung der Rastelemente 8, 10 eine Kupplung zwischen dem Hauptrotor 2 und dem Bauelement 9 bewirkt, welche sich dann synchron miteinander drehen können, wenn vom Bauelement 9 ein Lastmoment ankommt.Is the stator 1 unenergied, presses the spring 13 the axially displaceable component 6 with the locking element 8th in the direction of engagement with the complementary locking element 10 , causing the main rotor 2 and thus the actuator is locked against rotation, provided the device 9 is arranged rotationally fixed. Is the component 9 on the other hand rotatably formed as a shaft or rotatable gear part, it is by the coupling of the locking elements 8th . 10 a clutch between the main rotor 2 and the device 9 causes, which then can rotate synchronously with each other, when from the component 9 a load torque arrives.

Durch die Verschiebung des mit dem Hauptrotor 2 drehfest und axial verschiebbar verbundenen Bauelement 6 wird der kurze Rotorabschnitt 4 über die Bewegungsschraube 12 um seine Längsachse gedreht, ohne dass dies Einfluss auf den Hauptrotor 2 mit dem damit drehfest und axial verschiebbar verbundenen Bauelement 6 hat. Wird nun der Stator 1 bestromt, so ist der Hauptrotor 2 zwar gegen eine Drehung durch den Eingriff der Rastelemente 8, 10 gesperrt, der Rotorabschnitt 4 kann sich jedoch drehen und verschiebt das axial verschiebbare Bauelement 6 über die Bewegungsschraube 12 zurück in Richtung zu dem Hauptrotor 2, wodurch der Eingriff zwischen den Rastelementen 8, 10 gelöst wird. Der Hauptrotor 2 kann sich dann unter der Einwirkung des bestromten Stators 1 drehen und über die Welle 3 ein Antriebsmoment abgeben, das durch den sich gleichsinnig mitdrehenden Rotorabschnitt 4 verstärkt wird. Dabei wird ein Drehmoment abgegeben, das der Summe des von dem Hauptrotor 2 und dem Rotorabschnitt 4 erzeugten Drehmoments entspricht.By the displacement of the main rotor 2 rotatably and axially slidably connected component 6 becomes the short rotor section 4 over the movement screw 12 rotated about its longitudinal axis, without affecting the main rotor 2 with the thus rotationally fixed and axially displaceable connected component 6 Has. Will now be the stator 1 energized, so is the main rotor 2 although against rotation by the engagement of the locking elements 8th . 10 locked, the rotor section 4 However, it can rotate and move the axially displaceable component 6 over the movement screw 12 back in Direction to the main rotor 2 , whereby the engagement between the locking elements 8th . 10 is solved. The main rotor 2 can then be under the influence of the energized stator 1 turn and over the shaft 3 deliver a drive torque, which by the co-rotating rotor section 4 is reinforced. In this case, a torque is delivered, that of the sum of the main rotor 2 and the rotor section 4 generated torque corresponds.

Ist der Rotorabschnitt 4 in gleicher Weise wie der Hauptrotor 2 als Permanentmagnetrotor ausgebildet, so kann er sich nur gleichsinnig mit dem Hauptrotor 2 drehen. Dies bedeutet, dass bei einer Drehrichtungsumkehr des Hauptrotors 2 ein Lösen des Eingriffs der Rastelemente 8, 10 nicht möglich ist, wenn die Bewegungsschraube 12 ein Gewinde nur in einer Richtung, entweder ein Rechtsgewinde oder ein Linksgewinde, aufweist. Um den Stellantrieb für beide Richtungen geeignet zu machen, ist es möglich, die Bewegungsschraube 12 in bekannter Weise mit einem symmetrischen, gegenläufigen Gewinde zu versehen. Je nach Drehsinn des Rotorabschnitts 4 kommt das eine oder das andere Gewinde zwischen dem Rotorabschnitt 4 und dem axial verschiebbaren Bauelement 6 zur Wirkung, so dass unabhängig vom Drehsinn des Hauptrotors 2 stets ein Ineingriffbringen der Rastelemente 8, 10 durch die Feder 13 und ein Außereingriffbringen der Rastelemente 8, 10 durch eine mit dem Hauptrotor 2 gleichsinnige Drehung des Rotorabschnitts 4 bewirkt wird.Is the rotor section 4 in the same way as the main rotor 2 designed as a permanent magnet rotor, it can only in the same direction with the main rotor 2 rotate. This means that when the direction of rotation of the main rotor 2 a release of the engagement of the locking elements 8th . 10 is not possible if the motion screw 12 a thread only in one direction, either a right-hand thread or a left-hand thread has. In order to make the actuator suitable for both directions, it is possible to use the motion screw 12 to provide in a known manner with a symmetrical, counter-rotating thread. Depending on the direction of rotation of the rotor section 4 comes one or the other thread between the rotor section 4 and the axially displaceable component 6 to the effect, so that regardless of the direction of rotation of the main rotor 2 always an engagement of the locking elements 8th . 10 through the spring 13 and a disengagement of the locking elements 8th . 10 through one with the main rotor 2 same direction rotation of the rotor section 4 is effected.

Die Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 dadurch, dass das axial verschiebbare Bauelement 18 mit dem daran angeordneten Rastelement 8 über die drehfeste, axial verschiebbare Verbindung 7 mit dem drehfesten oder drehbaren weiteren Bauelement 9 verbunden ist. Dementsprechend weist der Hauptrotor 16 das komplementäre Rastelement 10 auf, das wiederum durch die elastische Verbindung 11, beispielsweise einem Elastomerring, mit dem Hauptrotor 2 verbunden ist.The embodiment of the invention according to 2 differs from the embodiment according to 1 in that the axially displaceable component 18 with the locking element arranged thereon 8th via the non-rotatable, axially movable connection 7 with the non-rotatable or rotatable further component 9 connected is. Accordingly, the main rotor 16 the complementary locking element 10 on, in turn, through the elastic connection 11 , For example, an elastomer ring, with the main rotor 2 connected is.

Der kurze Rotorabschnitt 17 ist in diesem Fall über die drehbare, axial unverschiebbare Verbindung 5' mit dem Bauelement 9 verbunden und kann sich daher nur gegenüber dem Bauelement 9 begrenzt drehen, nämlich zwischen einer Position, in der die Rastelemente 8, 10 durch die Feder 13 in Eingriff gebracht sind und einer weiteren Position, in der die Rastelemente 8, 10 außer Eingriff gebracht sind. Die axial unverschiebbare Verbindung 5' ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen radial nach innen weisenden Ringsteg am statorfernen freien Ende des kurzen Rotorabschnitts 17 und eine diesen Ringsteg aufnehmende Ringnut an dem Bauelement 9 gebildet.The short rotor section 17 is in this case on the rotatable, axially immovable connection 5 ' with the component 9 connected and therefore can only relative to the device 9 rotate limited, namely between a position in which the locking elements 8th . 10 through the spring 13 are engaged and another position in which the locking elements 8th . 10 are disengaged. The axially immovable connection 5 ' is in this embodiment by a radially inwardly facing ring land on the statorfernen free end of the short rotor section 17 and a ring groove receiving this annular groove on the device 9 educated.

Auch in diesem Fall können der Hauptrotor 16 und der Rotorabschnitt 17 als Permanentmagnetrotoren ausgebildet sein, jedoch zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 2 zwei Schleifringe 19 für die Bestromung des als fremderregter Rotor ausgebildeten Rotorabschnitts 17. Durch die Fremderregung des Rotorabschnitts 19 lässt sich eine Drehung des Rotorabschnitts 17 in beide Drehrichtungen, unabhängig von der Drehrichtung des Hauptrotors 16 bewirken, so dass die Bewegungsschraube 12 nur ein Rechts- oder Linksgewinde aufzuweisen braucht. Wie schon erwähnt, kann der Rotorabschnitt 17 jedoch auch als Permanentmagnetrotor ausgebildet sein, so dass in diesem Fall die Bewegungsschraube 12, wie bereits bezüglich 1 erwähnt, mit symmetrischen, gegenläufigen Gewinden versehen sein muss.Also in this case, the main rotor 16 and the rotor section 17 be designed as a permanent magnet rotors, but shows the embodiment according to 2 two slip rings 19 for the energization of the rotor section designed as a separately excited rotor 17 , Due to the external excitation of the rotor section 19 can be a rotation of the rotor section 17 in both directions, regardless of the direction of rotation of the main rotor 16 cause, so the motion screw 12 only has to show a right or left hand thread. As already mentioned, the rotor section 17 However, also be designed as a permanent magnet rotor, so that in this case the motion screw 12 as already re 1 mentioned must be provided with symmetrical, counter-rotating threads.

Schließlich ist es auch möglich, beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 den Rotorabschnitt 17 als Käfigläufer einer Asynchronmaschine auszubilden. Da nämlich der Stator 1 ein Drehfeld erzeugt, wird der als Käfigläufer ausgebildete Rotorabschnitt 17 je nach Drehsinn des Drehfeldes in Drehung versetzt und bewirkt das Außereingriffbringen der Rastelemente 8, 10. Da der Rotorabschnitt 17 gegenüber dem Bauelement 9 nur eine begrenzte Drehung ausführen kann, bedeutet dies, dass der Rotorabschnitt 17 nach dem Lösen der Rastelemente 8, 10 stehen bleibt, wenn das Bauelement 9 drehfest angeordnet ist, während sich der Hauptrotor 16 dreht. Der Rotorabschnitt 17 wird dann elektromagnetisch betrachtet mit 100% Schlupf betrieben und erzeugt ein Bremsmoment, das jedoch gegenüber dem vom Hauptrotor 16 erzeugten Drehmoment klein und akzeptabel ist, wenn es auf eine besonders kostengünstige Herstellung des Stellantriebs ankommt, da ein als Käfigläufer ausgebildeter Rotorabschnitt 17 besonders kostengünstig herstellbar ist.Finally, it is also possible, according to the embodiment 2 the rotor section 17 form as squirrel cage an asynchronous machine. Because the stator 1 generates a rotating field, is formed as a squirrel cage rotor section 17 depending on the direction of rotation of the rotating field in rotation and causes the disengagement of the locking elements 8th . 10 , Since the rotor section 17 opposite the component 9 can perform only a limited rotation, it means that the rotor section 17 after releasing the locking elements 8th . 10 stops when the component 9 rotatably mounted while the main rotor 16 rotates. The rotor section 17 is then operated electromagnetically with 100% slip and generates a braking torque, but compared to that of the main rotor 16 produced torque is small and acceptable, if it depends on a particularly cost-effective production of the actuator, as designed as a squirrel cage rotor section 17 is particularly inexpensive to produce.

Selbstverständlich lässt sich der Rotorabschnitt 4 der Ausführungsform gemäß 1 ebenfalls als fremderregter Rotor ausbilden und ist mit den gleichen Vorteilen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 verbunden. Diese Variante weist jedoch den zusätzlichen Vorteil auf, dass dieser als fremderregter Rotor ausgebildete Rotorabschnitt 4 in gleicher Weise wie ein als Permanentmagnetrotor ausgebildeter Rotorabschnitt 4 einen Drehmomentbetrag bei der Drehung des Hauptrotors 2 liefert.Of course, the rotor section can be 4 the embodiment according to 1 also form as a foreign-excited rotor and is with the same advantages as in the embodiment according to 2 connected. However, this variant has the additional advantage that this trained as a foreign rotor rotor section 4 in the same way as a rotor section designed as a permanent magnet rotor 4 a torque amount in the rotation of the main rotor 2 supplies.

Da der Eingriff der Rastelemente 8, 10 miteinander durch Federkraft bewirkt wird, ergibt sich beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 der Eingriff der Rastelemente 8, 10 miteinander durch die Feder 13, sobald ein gewisses Drehmoment des Hauptrotors 2 unterschritten wird. Dies ist für einige Anwendungen vorteilhaft, kann jedoch beim feinfühligen Einregeln eines Drehmoments unterhalb der Drehmomentenschwelle, die zum Sperren des Stellantriebs führt, nachteilig sein. Dieser Nachteil wird durch die Ausführungsform gemäß 2 gelöst, da der dortige Rotorabschnitt 17 während der Drehung des Hauptrotors 16 nach dem Außereingriffbringen der Rastelemente 8, 10 stehen bleibt und elektromagnetisch betrachtet mit 100% Schlupf betrieben wird.Since the engagement of the locking elements 8th . 10 is effected by spring force, results in the embodiment according to 1 the engagement of the locking elements 8th . 10 together by the spring 13 as soon as a certain torque of the main rotor 2 is fallen short of. This is advantageous for some applications, but may be detrimental to finely adjusting torque below the torque threshold resulting in locking the actuator. This disadvantage will by the embodiment according to 2 solved, because the local rotor section 17 during the rotation of the main rotor 16 after the disengagement of the locking elements 8th . 10 stops and is electromagnetically operated with 100% slip.

Bei beiden Ausführungsformen werden die Rastelemente 8, 10 bei einer Drehrichtungsumkehr kurzzeitig zum Eingriff und sofort wieder außer Eingriff gebracht. Um schnelle Drehrichtungswechsel ohne Sperren durchzuführen, lässt sich der Rotorabschnitt 17, wenn er als fremd erregter Rotor ausgebildet ist, aktiv so bestromen, dass unabhängig von der Drehrichtung des Hauptrotors 16 das Außereingriffbringen der Rastelemente 8, 10 immer in dieselbe Richtung erfolgt.In both embodiments, the locking elements 8th . 10 at a reversal of the direction of rotation for a short time to the intervention and immediately disengaged. In order to perform fast reversal without locking, the rotor section can be 17 , If it is designed as a foreign excited rotor, actively energized so that regardless of the direction of rotation of the main rotor 16 the disengagement of the locking elements 8th . 10 always in the same direction.

Mittels der Hallsensorsysteme 14, 15 wird das Magnetfeld des Hauptrotors 2, 16 und des Rotorabschnitts 4, 17 gemessen, wodurch sich die Rotorlage des Hauptrotors 2, 16 bezüglich des Rotorabschnitts 4, 17 feststellen lässt. Die Hallsensorsysteme 14, 15 können aus mehreren, auf dem Umfang des Stators 1 unter dessen Wicklung verteilten Hallsensoren bestehen, wodurch sich die Relativverdrehung des Rotorabschnitts 4, 17 gegenüber dem Hauptrotor 2, 16 erkennen lässt und die Auflösung des Rotorlagensensors, während beide Rotoren als Block umlaufen, verbessert wird.By means of the Hall sensor systems 14 . 15 becomes the magnetic field of the main rotor 2 . 16 and the rotor section 4 . 17 measured, causing the rotor position of the main rotor 2 . 16 with respect to the rotor section 4 . 17 determine. The Hall sensor systems 14 . 15 can consist of several, on the perimeter of the stator 1 Hall sensors distributed around its winding exist, whereby the relative rotation of the rotor section 4 . 17 opposite the main rotor 2 . 16 and the resolution of the rotor position sensor, while both rotors rotate as a block, is improved.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele gemäß den 1 und 2 zeigen beide das in Eingriffbringen der Rastelemente 8, 10 mittels der Druckfeder 13 und das Außereingriffbringen durch Bestromung des Stators 1. Insbesondere wenn das Bauelement 9 drehbar ist und mit dem Hauptrotor 2, 16 gekuppelt wird, ist auch die umgekehrte Anordnung möglich, nämlich dass das in Eingriff bringen der Rastelemente 8, 10 bei Bestromung des Stators 1 erfolgt, um das Bauelement 9 gleichsinnig mit dem Hauptrotor 2, 16 anzutreiben, während das Außereingriffbringen der Rastelemente 8, 10 durch die Feder 13 bewirkt wird.The illustrated embodiments according to the 1 and 2 both show the engagement of the locking elements 8th . 10 by means of the compression spring 13 and the disengagement by energizing the stator 1 , Especially if the device 9 is rotatable and with the main rotor 2 . 16 is coupled, the reverse arrangement is possible, namely that engaging the locking elements 8th . 10 when the stator is energized 1 takes place to the component 9 in the same direction as the main rotor 2 . 16 to drive while the disengagement of the locking elements 8th . 10 through the spring 13 is effected.

Wenn bei der Ausführungsform gemäß 1 der kurze Rotorabschnitt 4 als Permanentmagnetrotor oder als fremderregter Rotor ausgebildet ist, leistet dieser Rotorabschnitt 4 einen Drehmomentbeitrag zu dem des Hauptrotors 2, so dass der Stellantrieb insgesamt nur so dimensioniert werden muss, dass der Hauptrotor 2 sowie der Rotorabschnitt 4 das geforderte Drehmoment an die Welle 3 abgeben und somit der Stellantrieb bei einfachem Aufbau die gleichen Abmessungen wie ein entsprechender Elektromotor ohne integrierte Schaltkupplung oder Lastmomentsperre aufweist.If in the embodiment according to 1 the short rotor section 4 is designed as a permanent magnet rotor or as a foreign rotor, makes this rotor section 4 a torque contribution to that of the main rotor 2 , so that the actuator as a whole only needs to be dimensioned so that the main rotor 2 as well as the rotor section 4 the required torque to the shaft 3 and thus the actuator with a simple structure has the same dimensions as a corresponding electric motor without integrated clutch or Lastmomentsperre.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Drehfestes Bauelement, StatorRotationally Component, stator
22: Antreibendes, drehbares Bauelement; Hauptrotordriving, rotatable component; main rotor
33: Wellewave
44: Rotorabschnittrotor section
55: Drehbare, axial unverschiebbare Verbindungrotatable axially immovable connection
5'5 ': Drehbare, axial unverschiebbare Verbindungrotatable axially immovable connection
66: Axial verschiebbares Bauelementaxial movable component
77: Drehfeste, axial verschiebbare VerbindungRotary festivals, axially movable connection
88th: Rastelementlocking element
99: Drehfestes oder drehbares weiteres Bauelement; Welle oder GetriebeRotationally or rotatable further component; Shaft or gear
1010: Komplementäres Rastelementcomplementary locking element
1111: Elastische Verbindungelastic connection
1212: Reversibles räumliches Kurvengetriebe; Bewegungsschraubereversible spatial cam mechanism; leading screw
1313: Passives Stellglied; Druckfederpassive Actuator; compression spring
1414: HallsensorsystemHall sensor system
1515: HallsensorsystemHall sensor system
1616: Antreibendes drehbares Bauelement; Hauptrotordriving rotatable component; main rotor
1717: Rotorabschnittrotor section
1818: Axial verschiebbares Bauelementaxial movable component
1919: Schleifringslip ring

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005023250 A1 [0007]
DE 19753106 A1 [0009]

Claims

Actuator with a non-rotatable component ( 1 ), a driving, rotatable component ( 2 . 16 ) and with a clutch ( 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 11 ) for coupling the driving component ( 2 . 16 ) with a further rotatable component ( 9 ) or with a load moment lock ( 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 11 ) for locking the rotatable component ( 2 . 16 ) against another non-rotatable component ( 9 ), wherein the clutch or load torque lock ( 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 11 ) by means of an actuator ( 4 . 5 . 6 . 7 ; 5 . 7 . 17 . 18 ) Can be actuated, characterized in that the driving rotating device ( 2 . 16 ) is designed as a rotor of the actuator, and that the actuator ( 4 . 5 . 6 . 7 ; 5 . 7 . 17 . 18 ) with the non-rotatable component ( 1 ) of the actuator interacting, relative to the rotor ( 2 . 16 ) or the further rotatable or non-rotatable component ( 9 ) axially displaceable component ( 6 . 18 ), which performs an axial movement upon activation of the actuator and thereby at least one locking element ( 8th ) of the clutch ( 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 11 ) or the load torque lock ( 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 11 ) is engaged or disengaged.

Actuator according to claim 1, characterized in that the non-rotatable component ( 1 ) as a stator and the driving, rotatable component ( 2 . 16 ) are formed as the main rotor of an electric motor.

Actuator according to claim 2, characterized in that the main rotor ( 2 . 16 ) over a major portion of the length of the stator ( 1 ), and that one with the as a stator ( 1 ) formed rotatable component cooperating, limited rotatable, axially immovable ( 5 ) Component ( 4 ) than one over the remaining, smaller portion of the length of the stator ( 1 ) extending rotor portion is formed.

Actuator according to claim 3, characterized in that the rotor section ( 4 ) opposite the main rotor ( 2 ) limited rotation and axially immovable ( 5 ) is stored.

Actuator according to claim 3, characterized in that the rotor section ( 4 . 17 ) relative to the further rotatable or non-rotatable component ( 9 ) limited rotation and axially immovable ( 5 ' ) is stored.

Actuator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the axially displaceable component ( 6 ) rotationally fixed and axially displaceable ( 7 ) with the main rotor ( 2 ) and for producing a latching connection ( 8th . 10 ) with the further, rotatable or non-rotatable component ( 9 ) is trained.

Actuator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the axially displaceable component ( 18 ) rotationally fixed and axially displaceable ( 7 ) with the further rotatable or non-rotatable component ( 9 ) and for producing a latching connection ( 8th . 10 ) with the main rotor ( 16 ) is trained.

Actuator according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is designed such that the at least one latching element ( 8th ) upon activation of the actuator ( 1 . 2 ; 1 . 16 ) is disengaged.

Actuator according to claim 8, characterized in that the at least one latching element ( 8th ) when the actuator is not activated ( 1 . 2 ; 1 . 16 ) by a passive actuator ( 13 ) is engaged.

Actuator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the at least one latching element ( 8th ) on the axially displaceable component ( 6 . 18 ), and that the passive actuator ( 13 ) one on the axially displaceable component ( 6 . 18 ) acting compression spring is.

Actuator according to one of claims 3 to 10, characterized in that the rotor section ( 4 . 17 ) via a spatial cam mechanism ( 12 ) with the axially displaceable component ( 6 . 18 ) is coupled.

Actuator according to claim 11, characterized in that the cam mechanism ( 12 ) is designed as a motion screw.

Actuator according to one of claims 2 to 12, characterized in that the main rotor ( 4 ) is designed as a permanent magnet rotor.

Actuator according to one of claims 2 to 13, characterized in that the rotor section ( 4 . 17 ) is designed as a permanent magnet rotor.

Actuator according to one of claims 2 to 13, characterized in that the rotor section ( 4 . 17 ) is designed as a squirrel cage.

Actuator according to one of claims 2 to 13, characterized in that the rotor section ( 4 . 17 ) is designed as a foreign-excited rotor.

Actuator according to one of claims 2 to 16, characterized in that the main rotor ( 2 . 16 ) or the further, non-rotatable component ( 9 ) at least one to at least one latching element ( 8th ) on the clutch ( 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 11 ) or detent torque lock ( 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 11 ) complementary Locking element ( 10 ) having.

Actuator according to claim 17, characterized in that the complementary latching element ( 10 ) elastic ( 11 ) with the main rotor ( 16 ) or the further rotatable or further non-rotatable component ( 9 ) connected is.

Actuator according to one of claims 2 to 18, characterized in that on the stator ( 1 ) in the area of the main rotor ( 2 . 16 ) and the rotor section ( 4 . 17 ) Hall sensor systems ( 14 . 15 ) are arranged for detecting the mutual rotational angle positions.

Actuator according to one of claims 1 to 19, characterized in that the shift clutch or load moment lock instead of the locking elements ( 8th . 10 ) has at least two friction elements of a friction brake.