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Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem Elektromotor und mit einem Getriebe, wobei der Elektromotor und das Getriebe in einem einseitig offenen Gehäuse angeordnet sind, das mit einem Deckel verschlossen ist, und wobei eine Welle eines Abtriebs parallel zu einer Längsachse des Elektromotors verläuft.
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Solche Stellantriebe, auch als Aktuatoren bezeichnet, sind an sich bekannt. Sie werden eingesetzt, um Regelorgane zu verstellen. Besonders beim Kraftfahrzeugbau sind hierbei häufig Einbausituationen zu beachten, bei denen nur sehr wenig Bauraum für den Stellantrieb zur Verfügung steht und der Stellantrieb daher sehr kompakt ausgeführt sein muss. Hierbei müssen die Anforderungen an Leistung, Robustheit und Zuverlässigkeit erfüllt sein, was die Kompaktheit des Stellantriebs begrenzt; dieser muss also aus elektrischen und besonders mechanischen Gründen eine bestimmte Mindestgröße aufweisen. Dies gilt insbesondere beim Einsatz der Stellantriebe für Turbolader.
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Die
WO 2009/130 249 A1 beschreibt eine Antriebsvorrichtung von Antriebsaggregaten, die ein Polgehäuse und ein Getriebegehäuse aufweist. In dem Polgehäuse ist ein elektrischer Antriebsmotor angeordnet. Um die Antriebsvorrichtung kompakt ausführen zu können und gleichzeitig eine Entstörung zu gewährleisten, soll das Polgehäuse und gegebenenfalls ein Teil des Getriebegehäuses eine metallische Abschirmung aufweisen.
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Aus der
EP 2 117 890 B1 ist ein elektrischer Antrieb bekannt, bei dem ein Entstörmodul und ein Bürstenhalter Haltemittel aufweisen, die einen um 180° versetzten Einbau des Entstörmoduls an dem Bürstengalter erlauben. Hierdurch soll ein im Wesentlichen identischer Antrieb für unterschiedliche Einbaulagen geeignet sein.
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Aufgrund der vielfältigen Einbausituationen sind entsprechend unterschiedliche Stellantriebe erforderlich. Auch bei gleichen elektrischen und mechanischen Anforderungen müssen verschiedene Bauarten der Stellantriebe zur Verfügung gestellt werden, was die Herstellungskosten aufgrund der Stückzahlen erhöht.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Stellantrieb zu schaffen, der bei Verwendung weitgehend identischer Bauteile für unterschiedliche Einbausituationen eingesetzt werden kann und hierbei eine hohe Stabilität und Lebensdauer aufweist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das Gehäuse ist derart ausgelegt, dass der Abtrieb wahlweise durch das Gehäuse oder durch den Deckel geführt ist. Hierdurch kann der Stellantrieb für unterschiedliche Einsatzzwecke und/oder Einbausituationen eingesetzt werden, ohne dass gravierende Änderungen an der Gesamtkonstruktion und an den einzelnen Teilen des Stellantriebs vorgenommen werden müssen. Im Wesentlichen sind lediglich das Gehäuse und der Deckel leicht zu modifizieren, was z.B. durch entsprechende unterschiedliche Einsätze in die Gussformen erreicht werden kann. Die einzelnen Teile des Stellantriebs können in größeren Stückzahlen gefertigt werden, und die Montage ist im Wesentlichen unverändert, wodurch sich die Herstellungskosten des Stellantriebs insgesamt verringern. Ein Sensor, der auf einer Leiterplatte angeordnet ist, umschließt die Welle halbbogenförmig. Dies ermöglicht es, dass die Welle die Leiterplatte in einem Randbereich durchdringen kann und daher sowohl in dem Gehäuse als auch in dem Deckel in zugeordneten Lagern gelagert sein kann. Bei den bekannten Stellantrieben dagegen war das durch den Sensor verhindert. Durch den Sensor in Verbindung mit einer entsprechenden Ansteuerung kann der Abtrieb in bestimmte Positionen verfahren werden, wie dies z.B. bei der Regelung von Turboladern erforderlich ist. Die Welle ist an zwei Stellen in jeweils einem Lager drehbar gelagert. Hierdurch ist die Welle sicher geführt. Eine gute Drehbarkeit ist gewährleistet, so dass die Störanfälligkeit und der Verschleiß reduziert sind.
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Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
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In einer Ausführung ist das Gehäuse einstückig aus Kunststoff gefertigt. Hierdurch ist die Herstellung und Abdichtung des Stellantriebs einfacher.
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In einer weiteren Ausführung sind das Gehäuse und der Deckel verschweißt. Dies ist einfach zu bewerkstelligen und gewährleistet eine vollständige Dichtheit der Nahtstelle.
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In einer weiteren Ausführung ist bei durch den Deckel geführtem Abtrieb eine entsprechende Durchgangsbohrung des Gehäuses mittels einer Kappe verschlossen. So wird eine nicht benötigte Abtriebsöffnung des Gehäuses einfach und wirkungsvoll abgedichtet. Vorzugsweise ist die Kappe mittels Laser mit dem Gehäuse verschweißt.
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Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen
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1 einen Stellantrieb mit durch einen Deckel geführtem Abtrieb, teilweise geschnitten,
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2 eine Explosionsdarstellung eines Teils des Stellantriebs der 1,
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3 Eine perspektivische Ansicht des Abtriebs mit einer Leiterplatte als Detail und
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4 einen Stellantrieb mit durch ein Gehäuse geführtem Abtrieb, teilweise geschnitten.
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Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich umfasst ein Stellantrieb in einem ersten Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 1, einen Deckel 2 und einen Abtrieb 3, der durch den Deckel 2 geführt ist. Das Gehäuse 1 ist im Wesentlichen quaderförmig mit einer aus einem Boden herausragenden Ausbuchtung 1a und weist eine dem Boden gegenüberliegende offene Seite auf. Die Ausbuchtung 1a ist in einem – auf eine Längsachse des quaderförmigen Teils bezogen – Endbereich des Gehäuses 1 angeordnet und für die Aufnahme eines in der Zeichnung nicht sichtbaren Elektromotors bemessen. Dieser ist in der Ausbuchtung 1a befestigt und weist an seiner in den quaderförmigen Teil ragenden Achse ein Ritzel als Teil eines Untersetzungs-Getriebes auf.
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Das Untersetzungs-Getriebe ist in dem quaderförmigen Teil des Gehäuses 1 angeordnet, wobei die einzelnen Zahnräder auf zugehörigen Achsen gelagert sind. Eine Welle 3b eines Abtrieb-Zahnrads 3c, die zusammen mit einem Mitnehmer 3a den Abtrieb 3 bilden, ist drehbar in dem Gehäuse 1 und in dem Deckel 2 gelagert. Hierfür ist in dem Gehäuse 1 ein Gleitlager 4 und in dem Deckel 2 ein Nadellager 5 angeordnet. Die Welle 3b ist drehfest an dem Abtrieb-Zahnrad 3c so befestigt, dass dessen Drehachse und die Welle 3b koaxial sind. Da die Welle 3b des Abtriebs 3 durch den Deckel 2 geführt ist, diesen also durchdringt, ist der Mitnehmer 3a an einem Ende der Welle 3b befestigt, das aus dem Deckel 2 herausragt. Das Abtriebs-Zahnrad 3c ist als Radsegment ausgeführt und weist auf einer dem Deckel 2 zugewandten Seite einen Geber zur Positionsbestimmung auf. Die Welle 3b ist parallel zu einer Längsachse des Elektromotors.
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An dem Gehäuse 1 sind außen Mittel zum Befestigen des Stellantriebs angeordnet, z.B. Bohrungen für Befestigungsschrauben und Zentriermittel.
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Das Gehäuse 1 ist an der offenen Seite mittels des Deckels 2 dicht verschlossen. Der Deckel 2 weist außen einen Stecker 6 zum elektrischen Anschluss des Stellantriebs an eine Fahrzeugelektrik auf, die eine Ansteuerung des Stellantriebs zumindest teilweise umfasst. In dem Deckel 2 ist mindestens eine Leiterplatte 7 mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen befestigt und elektrisch mit dem Stecker 6 verbunden. Die Leiterplatte 7 weist einen Sensor 10 zur Positionsbestimmung (Drehwinkelbestimmung) des Abtrieb-Zahnrads 3c auf. Der Sensor 10 ist halbbogenförmig um die Welle 3b des Abtriebs 3 angeordnet. Hierfür ist in einen Rand der Leiterplatte 7 eine halbkreisförmige Aussparung 11 eingelassen, um die Strukturen des Sensors 10 auf der Leiterplatte 7 angeordnet sind. Die Welle 3b ist also durch diese Aussparung 11 geführt und durchdringt die Leiterplatte 7 in diesem Bereich. Die Leiterplatte 7 kann weiterhin Teile der Ansteuerung beinhalten und ist mittelbar mit dem Elektromotor kontaktiert. Alternativ sind der Sensor 10 und die Ansteuerung auf zwei Leiterplatten 7 verteilt.
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Eine Durchgangsbohrung 8 ist in dem Boden des Gehäuses 1 eingelassen und einem Ende der Welle 3b zugeordnet, das dem Mitnehmer 3a entgegengesetzt ist. Die Durchgangsbohrung 8 ist mit einer Kappe 9 verschlossen.
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Das Gehäuse 1, der Deckel 2, die Kappe 9 und die Zahnräder sind aus Kunststoff gefertigt. Das Gehäuse 1 und der Deckel 2 sind dicht miteinander verschweißt. Die Kappe 9 ist mittels Laserschweißen, die Durchgangsbohrung 8 abdichtend, an der unteren Außenseite des Gehäuses 1 befestigt.
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En zweites Ausführungsbeispiel, das in der 4 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem ersten im Wesentlichen durch Folgendes:
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Die Welle 3b des Abtriebs 3 ist durch das Gehäuse 1 geführt. Die Welle 3b durchdringt die Durchgangsbohrung 8, und der Mitnehmer 3a ist an dem aus dem Gehäuse 1 herausragenden Ende dieser Welle 3b in der Nähe des Gehäuses 1 befestigt. Das Gleitlager 4 ist in dem Deckel 2 und das Nadellager 5 in dem Gehäuse 1 angeordnet.
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Eine Hauptfläche des Deckels 2 ist vollständig verschlossen, das heißt, im Bereich der Welle 3b des Abtrieb-Zahnrads 3c ist keine Öffnung vorhanden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 1a
- Ausbuchtung
- 2
- Deckel
- 3
- Abtrieb
- 3a
- Mitnehmer
- 3b
- Welle
- 3c
- Abtrieb-Zahnrad
- 4
- Gleitlager
- 5
- Nadellager
- 6
- Stecker
- 7
- Leiterplatte
- 8
- Durchgangsbohrung
- 9
- Kappe
- 10
- Sensor
- 11
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/130249 A1 [0003]
- EP 2117890 B1 [0004]
