DE102013110349A1

DE102013110349A1 - actuator

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.The invention relates to an actuator, comprising a housing (1), an electric drive motor (2) and a transmission (3) arranged in the housing. Thus, the stability of the actuator is improved even under high loads, it is proposed that a part of wheels (6, 7, 9, 10) of the transmission (3) made of plastic and at least one of the wheels (6, 7, 9, 10) a second gear stage (8) is made of metal.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb, umfassend ein Gehäuse, einen elektrischen Antriebsmotor und ein in dem Gehäuse angeordnetes Getriebe. The invention relates to an actuator, comprising a housing, an electric drive motor and a transmission arranged in the housing.

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. Such actuators, also referred to as actuators, are known per se and are e.g. versatile in motor vehicles, e.g. to adjust regulatory organs. Especially in the engine compartment here installation situations are often observed in which only very little space for the actuator is available and the actuator must therefore be made very compact. Furthermore, the actuators should have the lowest possible weight. Here, the requirements for performance, robustness and reliability must be met. This is especially true when using the actuators for turbocharger.

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. In the DE 101 15 151 A1 an actuator with a spur gear and a worm gear is described. In order to prevent blocking of the actuator when starting from the desired self-locking of the worm gear, a spur gear is rotatably mounted on a worm and acts in operation only after a freewheel over the cam and driver on the worm. This is made of plastic. About wear this text is silent.

Aus der DE 201 13 687 U1 ist ein Stellantrieb mit einer speziellen Stromzuführung bekannt. Das Getriebe ist nicht besonders erwähnt. From the DE 201 13 687 U1 is an actuator with a special power supply known. The gearbox is not mentioned.

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. The EP 1 557 547 B1 shows an actuator in which a screw of a transmission has Andrückflächen, which rest in end positions of the actuator to corresponding stop surfaces. As a result, jamming of the actuator should be avoided. A material of the worm or gears is not mentioned.

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. The EP 1 404 956 B1 describes a drive with a two-stage gearbox, which automatically moves to a starting position when the motor is de-energized. An associated worm gear is therefore not self-locking.

Als Rad gilt im Sinn der Erfindung jede Art von Zahnrad; insbesondere sind als Räder Stirnräder, Schnecken und Schneckenräder definiert. As a wheel in the context of the invention, any type of gear; in particular are defined as wheels spur gears, worms and worm wheels.

Bei stark beanspruchten Stellantrieben, z.B. für Turbolader von Verbrennungsmotoren, hat sich herausgestellt, dass die Standfestigkeit des Getriebes den hohen Ansprüchen nicht genügt. For heavy-duty actuators, e.g. For turbochargers of internal combustion engines, it has been found that the stability of the transmission does not meet the high standards.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Stellantrieb zu schaffen, dessen Standfestigkeit auch unter hohen Belastungen verbessert ist. It is therefore an object of the invention to provide an actuator whose stability is improved even under high loads.

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. The object is solved by the features of claim 1. A part of wheels of the transmission is made of plastic and at least one of the wheels of a second gear stage is made of metal. This made of metal wheel is mechanically more durable and therefore can withstand even high loads better. Wear is greatly reduced. Therefore, the fatigue strength of the actuator is increased overall. According to the invention, only the wheels are made of metal, which are particularly stressed. As a result, costs are saved and kept a weight of the actuator as low as possible.

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. The subclaims relate to the advantageous embodiment of the invention. In one embodiment, the transmission includes a worm gear, and the metal-made wheel is a worm. Here, the invention is particularly advantageous because the screw is subject to sliding friction and thus increased wear.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Metall Messing. Dieses lässt sich bei befriedigenden Materialeigenschaften gut verarbeiten. In a further embodiment, the metal is brass. This can be processed well with satisfactory material properties.

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 a further embodiment, a first spur gear of a low-friction plastic is sprayed onto a shaft of the metal-made wheel. This ensures a secure adhesion to a first gear stage and ensures optimal material pairing of the wheels in this. Furthermore, the assembly of the transmission is facilitated.

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 a further embodiment, a bearing sleeve made of plastic is attached to each end of the shaft. This ensures the correct axial and radial bearing of the screw.

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. In a further embodiment, the drive motor is also mounted in the housing and thereby sealed off from the transmission by a partition wall. The actuator is thus combined to a unit that allows easy final assembly.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Reference to the accompanying drawings, the invention is explained in more detail below.

Dabei zeigen: Showing:

1 eine Draufsicht auf einen Stellantrieb ohne Deckel, 1 a top view of an actuator without cover,

2 eine perspektivische Ansicht des Stellantriebs ohne Gehäuse, 2 a perspective view of the actuator without housing,

3 eine perspektivische Ansicht einer Schnecke als Detail und 3 a perspective view of a screw as a detail and

4 einen Längsschnitt durch die Schnecke. 4 a longitudinal section through the screw.

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. Like from the 1 and 2 As can be seen, an actuator comprises a housing 1 in which a drive motor 2 and a gearbox 3 are stored and held. Here is in the case 2 an intermediate wall 1a formed, which is the drive motor 2 supports and of the transmission 3 spatially separates, with an output shaft 4 of the drive motor 2 the partition 1a pierces and into one for the gearbox 3 particular space protrudes. The drive motor 2 is electrically connectable and controllable via corresponding contacts. A partitioning, that is sealing effect of the partition 1a is not mandatory, but beneficial.

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. The gear 3 includes a first gear stage 5 Here are two wheels, namely spur wheels 6 . 7 exists, and a second gear stage 8th , which is designed as a worm gear.

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. A first of the spur gears 6 is non-rotatable on the output shaft 4 fastened in an end area in the for the gearbox 3 particular space protrudes. A second of the spur gears 7 engages as usual in the first spur gear 6 and is non-rotatable on a snail 9 of the worm gear 8th attached. A diameter of the first spur gear 6 is smaller than that of the second spur gear 7 , The spur wheels 6 . 7 For example, are made of suitable plastic, especially from gleitoptimiertem, so low-friction plastic; preferred is the first spur gear 6 made of metal.

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. The worm gear 8th includes the snail 9 and a worm wheel 10 , On this coaxial is a rotor 11 attached to a rotation angle sensor. The rotation angle sensor is formed on a printed circuit board which is in the cover, not shown, of the housing 1 is attached.

Das Schneckenrad 10 ist aus Kunststoff gefertigt The worm wheel 10 is made of plastic

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. The snail 9 that in the 3 and 4 Shown more clearly is as a thread-like helix on a shaft 9a formed, wherein the coil over a partial length of the shaft 9a extends and with the worm wheel 10 combs. In the area of a drive motor 1 facing end of the shaft 9a is the second spur gear 7 sprayed.

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. The snail 9 and thus the wave 9a is here as a hollow shaft 9a educated. At each end of the hollow shaft 9a a bearing sleeve 12 is attached. The snail 9 is rotatably mounted on an axle, wherein the axle in the housing 1 is attached. The bearing sleeve 12 is integrally formed from a tube with a molded flange. For fastening the bearing sleeve 12 this is with the tube until it stops at the flange in the associated end of the screw 9 pressed. The bearing sleeve 12 is molded from slip-optimized plastic. Alternatively, the wave 9a solid and formed directly in the housing 1 rotatably mounted.

Die Schnecke 9 ist aus Messing gefertigt The snail 9 is made of brass

Zur Reduzierung von Reibung zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad wird hier bei der Herstellung des Stellantriebs Fett eingesetzt. To reduce friction between the worm and the worm wheel, grease is used in the manufacture of the actuator.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Gehäuse casing
1a1a: Trennwand partition wall
22: Antriebsmotor drive motor
33: Getriebe transmission
44: Abtriebswelle output shaft
55: erste Getriebestufe first gear stage
66: erstes Stirnrad first spur gear
77: zweites Stirnrad second spur gear
88th: zweite Getriebestufe second gear stage
99: Schnecke slug
9a9a: Welle wave
1010: Schneckenrad worm
1111: Rotor rotor
1212: Lagerhülse bearing sleeve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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

Claims

Actuator comprising a housing ( 1 ), an electric drive motor ( 2 ) and one in the housing ( 1 ) arranged transmission ( 3 ), characterized in that a part of wheels ( 6 . 7 . 9 . 10 ) of the transmission ( 3 ) made of plastic and at least one of the wheels ( 6 . 7 . 9 . 10 ) a second gear stage ( 8th ) is made of metal.

Actuator according to claim 1, characterized in that the second gear stage ( 8th ) a worm gear ( 8th ) and that the metal wheel is a worm ( 9 ).

Actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the metal is brass.

Actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that on a shaft ( 9a ) of the metal wheel ( 9 ) a first spur gear ( 6 ) is sprayed from a low-friction plastic.

Actuator according to claim 4, characterized in that at each end of the shaft ( 9a ) a bearing sleeve ( 12 ) is made of plastic.

Actuator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive motor ( 2 ) also in the housing ( 1 ) and thereby by a partition ( 1a ) of the transmission ( 3 ) is sealed off.