DE102013110349A1

DE102013110349A1 - Stellantrieb

Info

Publication number: DE102013110349A1
Application number: DE201310110349
Authority: DE
Inventors: Bodo Bücker; Guido Schniederjohann
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-03-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb, umfassend ein Gehäuse (1), einen elektrischen Antriebsmotor (2) und ein in dem Gehäuse angeordnetes Getriebe (3). Damit die Standfestigkeit des Stellantriebs auch unter hohen Belastungen verbessert ist, wird vorgeschlagen, dass ein Teil von Rädern (6, 7, 9, 10) des Getriebes (3) aus Kunststoff und mindestens eines der Räder (6, 7, 9, 10) einer zweiten Getriebestufe (8) aus Metall gefertigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb, umfassend ein Gehäuse, einen elektrischen Antriebsmotor und ein in dem Gehäuse angeordnetes Getriebe.
Solche Stellantriebe, auch als Aktuatoren bezeichnet, sind an sich bekannt und werden z.B. in Kraftfahrzeugen vielseitig eingesetzt, z.B. um Regelorgane zu verstellen. Besonders im Motorraum 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. Weiterhin sollen die Stellantriebe ein möglichst geringes Gewicht aufweisen. Hierbei müssen die Anforderungen an Leistung, Robustheit und Zuverlässigkeit erfüllt sein. Dies gilt insbesondere beim Einsatz der Stellantriebe für Turbolader.
In der DE 101 15 151 A1 ist ein Stellantrieb mit einem Stirnradgetriebe und einem Schneckengetriebe beschrieben. Um ein Blockieren des Stellantriebs beim Anfahren aus der gewollten Selbsthemmung des Schneckengetriebes zu verhindern, ist ein Stirnrad auf einer Schnecke drehbar gelagert und wirkt im Betrieb erst nach einem Freilauf über Nocken und Mitnehmer auf die Schnecke. Diese ist aus Kunststoff gefertigt. Über Verschleiß schweigt diese Schrift.
Aus der DE 201 13 687 U1 ist ein Stellantrieb mit einer speziellen Stromzuführung bekannt. Das Getriebe ist nicht besonders erwähnt.
Die EP 1 557 547 B1 zeigt einen Stellantrieb, bei dem eine Schnecke eines Getriebes Andrückflächen aufweist, die in Endstellungen des Stellantriebs an korrespondierenden Anschlagflächen anliegen. Hierdurch soll ein Verklemmen des Stellantriebs vermieden werden. Ein Material der Schnecke oder von Zahnrädern ist nicht genannt.
Die EP 1 404 956 B1 beschreibt einen Antrieb mit einem zweistufigen Getriebe, das bei unbestromtem Motor selbsttätig in eine Ausgangsstellung fährt. Ein zugehöriges Schneckengetriebe ist daher nicht selbsthemmend ausgebildet.
Als Rad gilt im Sinn der Erfindung jede Art von Zahnrad; insbesondere sind als Räder Stirnräder, Schnecken und Schneckenräder definiert.
Bei stark beanspruchten Stellantrieben, z.B. für Turbolader von Verbrennungsmotoren, hat sich herausgestellt, dass die Standfestigkeit des Getriebes den hohen Ansprüchen nicht genügt.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Stellantrieb zu schaffen, dessen Standfestigkeit auch unter hohen Belastungen verbessert ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein Teil von Rädern des Getriebes ist aus Kunststoff und mindestens eines der Räder einer zweiten Getriebestufe ist aus Metall gefertigt. Dieses aus Metall gefertigte Rad ist mechanisch höher beanspruchbar und hält daher auch hohen Belastungen besser stand. Ein Verschleiß wird stark vermindert. Daher wird die Dauerfestigkeit des Stellantriebs insgesamt erhöht. Erfindungsgemäß werden nur die Räder aus Metall gefertigt, die besonders beansprucht sind. Hierdurch werden Kosten eingespart und ein Gewicht des Stellantriebs so gering wie möglich gehalten.
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. In einer Ausgestaltung umfasst das Getriebe ein Schneckengetriebe, und das aus Metall gefertigte Rad ist eine Schnecke. Hier ist die Erfindung besonders vorteilhaft, weil die Schnecke einer Gleitreibung und somit erhöhtem Verschleiß unterliegt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Metall Messing. Dieses lässt sich bei befriedigenden Materialeigenschaften gut verarbeiten.
In einer weiteren Ausgestaltung ist auf eine Welle des aus Metall gefertigten Rades ein erstes Stirnrad aus einem reibungsarmen Kunststoff aufgespritzt. Dies gewährleistet einen sicheren Kraftschluss zu einer ersten Getriebestufe und gewährleistet in dieser eine optimale Materialpaarung der Räder. Weiterhin ist die Montage des Getriebes erleichtert.
In einer weiteren Ausgestaltung ist an jedem Ende der Welle eine Lagerhülse aus Kunststoff befestigt. Dies gewährleistet die korrekte axiale und radiale Lagerung der Schnecke.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Antriebsmotor ebenfalls in dem Gehäuse gelagert und hierbei durch eine Trennwand von dem Getriebe abgeschottet. Der Stellantrieb ist so zu einer Einheit zusammengefasst, die eine einfache Endmontage erlaubt.
Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen Stellantrieb ohne Deckel,
2 eine perspektivische Ansicht des Stellantriebs ohne Gehäuse,
3 eine perspektivische Ansicht einer Schnecke als Detail und
4 einen Längsschnitt durch die Schnecke.
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich umfasst ein Stellantrieb ein Gehäuse 1, in dem ein Antriebsmotor 2 und ein Getriebe 3 gelagert und gehalten sind. Hierbei ist in dem Gehäuse 2 eine Zwischenwand 1a ausgebildet, die den Antriebsmotor 2 stützt und von dem Getriebe 3 räumlich trennt, wobei eine Abtriebswelle 4 des Antriebsmotors 2 die Zwischenwand 1a durchstößt und in einen für das Getriebe 3 bestimmten Raum ragt. Der Antriebsmotor 2 ist über entsprechende Kontakte elektrisch anschließbar und ansteuerbar. Eine abschottende, das heißt abdichtende Wirkung der Zwischenwand 1a ist nicht zwingend, aber von Vorteil.
Das Getriebe 3 umfasst eine erste Getriebestufe 5, die hier aus zwei Rädern, nämlich Stirnrädern 6, 7 besteht, und eine zweite Getriebestufe 8, die als Schneckengetriebe ausgebildet ist.
Ein erstes der Stirnräder 6 ist drehfest auf der Abtriebswelle 4 in einem Endbereich befestigt, der in den für das Getriebe 3 bestimmten Raum ragt. Ein zweites der Stirnräder 7 greift wie üblich in das erste Stirnrad 6 ein und ist drehfest an einer Schnecke 9 des Schneckengetriebes 8 befestigt. Ein Durchmesser des ersten Stirnrades 6 ist kleiner als der des zweiten Stirnrades 7. Die Stirnräder 6, 7 sind z.B. aus geeignetem Kunststoff, insbesondere aus gleitoptimiertem, also reibungsarmem Kunststoff gefertigt; bevorzugt ist das erste Stirnrad 6 aus Metall.
Das Schneckengetriebe 8 umfasst die Schnecke 9 und ein Schneckenrad 10. Auf diesem ist coaxial ein Rotor 11 eines Drehwinkelsensors befestigt. Der Drehwinkelsensor ist auf einer Leiterplatte ausgebildet ist, die in dem nicht dargestellten Deckel des Gehäuses 1 befestigt ist.
Das Schneckenrad 10 ist aus Kunststoff gefertigt
Die Schnecke 9, die in den 3 und 4 deutlicher dargestellt ist, ist als gewindeartige Wendel auf einer Welle 9a ausgebildet, wobei die Wendel sich über eine Teillänge der Welle 9a erstreckt und mit dem Schneckenrad 10 kämmt. Im Bereich eines dem Antriebsmotor 1 zugewandten Endes der Welle 9a ist das zweite Stirnrad 7 aufgespritzt.
Die Schnecke 9 und somit die Welle 9a ist hier als Hohlwelle 9a ausgebildet. An jedem Ende der Hohlwelle 9a eine Lagerhülse 12 befestigt ist. Die Schnecke 9 ist auf einer Achse drehbar gelagert, wobei die Achse in dem Gehäuse 1 befestigt ist. Die Lagerhülse 12 ist einstückig aus einem Rohr mit angeformtem Flansch gebildet. Zur Befestigung der Lagerhülse 12 ist diese mit dem Rohr bis zum Anschlag an den Flansch in das zugehörige Ende der Schnecke 9 gepresst. Die Lagerhülse 12 ist aus gleitoptimiertem Kunststoff geformt. Alternativ ist die Welle 9a massiv ausgebildet und direkt in dem Gehäuse 1 drehbar gelagert.
Die Schnecke 9 ist aus Messing gefertigt
Zur Reduzierung von Reibung zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad wird hier bei der Herstellung des Stellantriebs Fett eingesetzt.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
1a: Trennwand
2: Antriebsmotor
3: Getriebe
4: Abtriebswelle
5: erste Getriebestufe
6: erstes Stirnrad
7: zweites Stirnrad
8: zweite Getriebestufe
9: Schnecke
9a: Welle
10: Schneckenrad
11: Rotor
12: Lagerhülse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10115151 A1 [0003]
DE 20113687 U1 [0004]
EP 1557547 B1 [0005]
EP 1404956 B1 [0006]

Claims

Stellantrieb, umfassend ein Gehäuse (1), einen elektrischen Antriebsmotor (2) und ein in dem Gehäuse (1) angeordnetes Getriebe (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil von Rädern (6, 7, 9, 10) des Getriebes (3) aus Kunststoff und mindestens eines der Räder (6, 7, 9, 10) einer zweiten Getriebestufe (8) aus Metall gefertigt ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Getriebestufe (8) ein Schneckengetriebe (8) ist und dass das aus Metall gefertigte Rad eine Schnecke (9) ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Messing ist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Welle (9a) des aus Metall gefertigten Rades (9) ein erstes Stirnrad (6) aus einem reibungsarmen Kunststoff aufgespritzt ist.
Stellantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende der Welle (9a) eine Lagerhülse (12) aus Kunststoff befestigt ist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (2) ebenfalls in dem Gehäuse (1) gelagert und hierbei durch eine Trennwand (1a) von dem Getriebe (3) abgeschottet ist.