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Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung zur Verstellung eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Stellglieds, mit einem Stellergehäuse, einer elektrischen Antriebseinrichtung und einer Getriebeeinrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung der Antriebseinrichtung in eine Hubbewegung, wobei die Getriebeeinrichtung ein mit der Antriebseinrichtung wirkverbundenes und um eine Drehachse drehbar gelagertes Kraftübertragungselement sowie eine insbesondere über ein Gewinde mit dem Kraftübertragungselement wirkverbundene und mit dem Stellglied gekoppelte Spindel aufweist.
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In Kraftfahrzeugen sind beispielsweise zum Zuführen oder Abführen von Gasen beispielsweise zu bzw. von Brennkraftmaschinen unterschiedliche Klappen, Ventile oder andere Stellglieder vorgesehen. Zum Verstellen solcher Stellglieder sind beispielsweise Unterdruckdosen bekannt, die mit dem von einem Verbrennungsmotor im Ansaugtrakt erzeugten Unterdruck sowie einer Rückstellfeder betrieben werden. Eine elektronische Erfassung der Endlagepositionen des Stellglieds ist bei Unterdruckdosen grundsätzlich nicht vorgesehen. Bei modernen Fahrzeugen kann zusätzlich das zur Verstellung verwendete Unterdrucksystem teilweise oder gänzlich wegfallen, beispielsweise bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug. Es sind daher Stellvorrichtungen bekannt, die eine elektromotorische Ansteuerung von Stellgliedern ermöglichen. Solche Stellglieder sind zumeist mittels einer Stellvorrichtung ansteuerbar, die zum Antrieb eine Antriebseinrichtung, wie einen Elektromotor, insbesondere einen Gleichstrommotor, und zur Kraftübertragung und letztlich zur Betätigung des Stellglieds eine Getriebeeinrichtung aufweist. Beispielsweise ist bei axial verschiebbaren Stellgliedern zur Ausführung der Hubbewegung des Stellglieds zum Öffnen und Schließen eines Kanals eine Kraftumsetzung aus der rotatorischen Bewegung eines elektrischen Drehantriebs in eine lineare Bewegung des Stellglieds erforderlich. Ferner sind Stellglieder bekannt, die rotatorisch verstellbar sind und bei denen die Linearbewegung einer Antriebshubstange über ein weiteres Getriebe, beispielsweise ein drehbar gelagertes Gestänge, wiederum in eine Drehbewegung des Stellglieds umgewandelt wird.
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Neben zumeist vorgesehenen Zwischenpositionen des Stellglieds werden insbesondere die Endpositionen häufig angefahren. In den beiden Endpositionen ist ein Strömungsquerschnitt beispielsweise vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen. In diesen Endpositionen der Stellglieder sind üblicherweise Anschläge bzw. Stopper vorgesehen. Aufgrund der kinetischen Energie der Stellvorrichtung ist es zum Anfahren der Endpositionen erforderlich, die Antriebseinrichtung entsprechend den definierten Endpositionen möglichst exakt anzusteuern, um ein sicheres Anfahren und Abbremsen des Stellglieds an den Endposition zu erreichen. Hierbei ist insbesondere ein mit der Stellung des Stellglieds abgestimmtes Ansteuern, insbesondere Abschalten, der Antriebseinrichtung erforderlich. Nicht selten liegt bei Erreichen einer Endposition des Stellglieds aufgrund der Trägheit der Antriebseinrichtung und der Getriebeeinrichtung eine noch verbleibende kinetische Energie vor, die zumeist von dem Stellglied aufgenommen werden muss. Hierbei kann es zu einem Verklemmen oder Verkeilen der Stellglieder, wie einer Klappe oder eines Ventiltellers, an den Anschlägen kommen. Ferner kann, insbesondere bei einem ungebremsten Anfahren der Endpositionen, ein Beschädigen des Stellglieds, eines Ventilsitzes, des Getriebes oder anderer Elemente der Stellvorrichtung auftreten. Bei einem zu frühen Abschalten der Antriebseinrichtung kann dagegen an dem Stellglied ein zu geringer Anpressdruck vorliegen, der zu einer ungewünschten Leckageströmung führen kann.
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Derartige Stellvorrichtungen sind in verschiedenen Varianten bekannt. Eine solche Stellvorrichtung ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 062 099 A1 bekannt. Hierbei wird die Drehkraft des Antriebsmotors über ein Zahnrad auf eine mit dem Stellglied verbundene Spindel übertragen, wobei die Antriebseinrichtung mittels einer relativ aufwendigen Steuerung besonders exakt ansteuerbar ist, so dass das Stellglied ungedämpft in die Endpositionen gefahren werden kann. Eine solche Steuerung ist jedoch relativ aufwendig und kostenintensiv.
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Des Weiteren ist aus der
DE 94 15 566 U1 eine Stellvorrichtung bekannt, bei dem auf einer Spindelmutter ein Zahnrad befestigt ist, welches mit einem über ein Getriebe angetriebenes außenzahnrad fest verbunden ist, so dass die Drehbewegung der Spindelmutter auf eine innenliegende Spindelübertragen wird. Zusätzlich ist auf der Spindelmutter eine Platte befestigt, auf der zwei Lager angeordnet sind, die über Tellerfedern beidseitig belastet sind, so dass die Spindelmutter axial federnd gelagert ist. Nachteilig ist, dass die Stellvorrichtung einen großen Bauraum einnimmt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stellvorrichtung für in Kraftfahrzeugen vorgesehene Stellglieder bereitzustellen, mit der auf besonders einfache Weise ein sicheres Anfahren der Endpositionen ermöglicht ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren aufgeführt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine gattungsgemäße Stellvorrichtung dadurch gelöst, dass das Kraftübertragungselement als ein um eine Drehachse drehbar gelagertes Zahnrad ausgebildet ist, welches einen Außenzahnradkranz aufweist, der über ein Zahnradritzel mit der Antriebseinrichtung wirkverbunden ist und eine zu der Drehachse koaxial ausgebildete Öffnung mit einem Innengewinde aufweist, welches in ein an der Spindel ausgebildetes Außengewinde greift, wobei das Zahnrad gegenüber dem Stellergehäuse axial beidseitig von jeweils zumindest einem Federelement vorgespannt positioniert ist und an einer zentrischen Öffnung radial auf der Spindel gelagert ist. Dadurch ist das Kraftübertragungselement insbesondere freifliegend gelagert und kann entgegen der axialen Federkraft des jeweiligen Federelementes eine axiale Bewegung vollziehen, so dass die in axialer Richtung wirkende Hubbewegung der Spindel mit dem daran direkt oder über eine Stellmimik bzw. ein Getriebe angeordneten Stellglied gedämpft werden kann. Dadurch ist insbesondere ein sicheres Anfahren der Endpositionen ermöglicht. Die radiale Lagerung erfolgt an einer zentrischen Öffnung des Kraftübertragungselements, an der das Kraftübertragungselement vorteilhafterweise über ein Innengewinde mit einem Außengewinde der Spindel wirkverbunden ist. Die Spindel erstreckt sich folglich axial durch die zentrische Öffnung des Kraftübertragungselementes und kann zum Verstellen des Stellglieds durch die Drehbewegung des Kraftübertragungselementes axial verschoben werden. Das Kraftübertragungselement dient somit als Spindelmutter der Spindel. Dadurch kann die Stellvorrichtung besonders kompakt aufgebaut sein kann. Das Kraftübertragungselement ist insbesondere als ein Zahnrad ausgebildet, welches durch die axial beidseitig anliegenden Federelemente in eine axiale Neutral-Position gedrückt ist. In dieser Neutral-Position befindet sich das Kraftübertragungselement etwa mittig zwischen zwei axialen Anschlagpositionen, welche die axiale Bewegungsfreiheit des Kraftübertragungselementes begrenzen. In diesem Zustand kann eine Kraftübertragung von der Antriebseinrichtung über das als Zahnrad ausgebildete Kraftübertragungselement auf die Spindel erfolgen, welche aufgrund der Drehbewegung des Kraftübertragungselements axial verschoben wird und dadurch das Stellglied aus oder in eine Anschlagposition bringen kann. Die Federelemente sind jeweils an dem Kraftübertragungselement und an dem Stellergehäuse abgestützt und sind zumindest bis zu der Anschlagposition des Kraftübertragungselementes zusammendrückbar, so dass das Kraftübertragungselement aus der Neutral-Position in eine der Anschlagpositionen axial bewegt werden kann. Dies erfolgt insbesondere, sobald die Spindel mit dem Stellglied eine ihrerseits festgelegte axiale Endposition erreicht hat. Eine solche Endposition ist insbesondere in Abhängigkeit der Stellung des Stellglieds definiert, insbesondere eine Verschlussposition oder Offenposition des Stellglieds. Beispielsweise ist eine erste Endposition der Spindel bei einem vollständigen Verschluss des Strömungskanals durch das Stellglied, der sogenannten Verschlussposition, und eine zweite Endposition bei einem vollständigen Öffnen des Strömungskanals, der sogenannten Offenposition, angeordnet. Zur weiteren Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Verschlusses des Strömungsquerschnitt durch das Stellglied sowie zur Bereitstellung einer Fail-Safe-Position des Stellglieds kann zwischen einem Wellenende der Spindel, insbesondere dem dem Stellglied zugewandten Wellenende, und dem Stellergehäuse eine die Spindel in axialer Richtung und damit auch das Stellglied in Richtung eines Ventilsitzes vorspannende Feder, insbesondere eine Spiralfeder, vorgesehen sein. Dadurch kann eine Stellvorrichtung bereitgestellt werden, mit der auf besonders einfache Weise ein sicheres Anfahren der Endpositionen ermöglicht ist. Die Antriebskraft der Antriebseinrichtung kann so in einfacher Weise auf das Kraftübertragungselement übertragen und weitergeleitet werden. Ferner kann das Kraftübertragungselement relativ unkompliziert und dadurch kostengünstig aufgebaut sein. Vorteilhafterweise ist das angetriebene Zahnradritzel derart ausgebildet und greift derart in den Außenzahnradkranz des Kraftübertragungselements ein, dass eine axiale Bewegung des Kraftübertragungselements zwischen dessen beiden Anschlagpositionen möglich ist, ohne dass ein Herausgleiten der Zahnräder oder ein Verlust der Kraftübertragung auftreten kann.
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Vorzugsweise vollzieht das Kraftübertragungselement zumindest bei Erreichen einer Endposition der Spindel gegenüber der Spindel eine axiale Bewegung. Dadurch kann das Kraftübertragungselement in relativ einfacher Weise entgegen der Federkraft des jeweiligen Federelementes axial verschoben werden. Insbesondere schraubt sich das Kraftübertragungselement axial entlang der Spindel, sobald diese eine Endposition erreicht hat und das Kraftübertragungselement von der Antriebseinrichtung weiterhin in eine Drehbewegung versetzt wird. Dadurch kann sowohl eine Dämpfung als auch eine zunehmende Vorspannkraft in axialer Richtung durch die Spindel auf das Stellglied wirken, so dass sowohl ein sicheres Anfahren insbesondere der Verschlussposition des Stellglieds sowie ein dauerhaft sicheres Verschließen des Strömungskanals ermöglicht ist.
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Vorzugsweise ist die Spindel in dem Stellergehäuse über zumindest ein Gleitlager axial bewegbar gelagert. Dadurch kann die Stellvorrichtung besonders kostengünstig aufgebaut sein. Vorteilhafterweise sind die Gleitlager jeweils in einem axialen Endbereich der Spindel angeordnet.
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Vorteilhafterweise weist die Spindel eine Drehsicherungseinrichtung auf. Die Drehsicherungseinrichtung verhindert insbesondere eine Drehbewegung der Spindel um ihre Längsachse, so dass bei Drehung des Kraftübertragungselementes und einer Kraftübertragung über das zwischen dem Kraftübertragungselement und der Spindel angeordnete Gewinde die Spindel nicht mitgedreht sondern in einem von den Endpositionen begrenzten axialen Bewegungsbereich axial verschoben wird. Dadurch kann zum Verstellen des Stellglieds die Drehbewegung des Drehantriebs in besonders vorteilhafterweise in eine Hubbewegung umgewandelt werden.
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Vorzugsweise weist die Drehsicherungseinrichtung zumindest ein von der Spindel radial hervorstehendes Sicherungselement auf, das in eine axial ausgebildete Ausnehmung in dem Stellergehäuse oder in einer dem Stellergehäuse verbundenen Hülse greift. Dadurch kann eine Drehbewegung der Spindel in relativ einfacher Weise verhindert werden. Das von der Spindel radial hervorstehende Sicherungselement kann beispielsweise als ein Steg oder Stift ausgebildet sein, der an einem an der Spindel angeordneten Ringelement angeordnet ist. Das Ringelement mit dem radialen Steg kann separat ausgebildet sein und axial auf die Spindel aufgeschrumpft sein. Die axial ausgebildete Ausnehmung ist insbesondere ein Führungsschlitz, in dem der Steg des Ringelementes in radialer Richtung der Spindel entlang gleiten kann. Der Führungsschlitz kann dabei direkt in dem Stellergehäuse oder in einer in dem Stellergehäuse angeordneten separaten Führungshülse ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist das Gewinde der Spindel in allen Stellungen der Spindel zwischen den Gleitlagern der Spindel in dem Stellergehäuse angeordnet. Dadurch kann die Kraftübertragung von dem Kraftübertragungselement auf die Spindel vorteilhafterweise in einem mittigen Abschnitt der Spindel erfolgen. Ferner kann die Spindel dadurch in einem durch die Gleitlager begrenzten Bereich axial bewegbar sein. Zudem können die Gleitlager derart ausgebildet sein, dass über dessen gesamte axiale Erstreckung eine homogene feste Radiallagerung erfolgen kann, so dass ein Verkanten oder Verbiegen der Spindel an den Lagern sowie ein erhöhter Verschleiß der Lager vermieden werden kann.
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Vorzugsweise ist eine Endlage-Detektierungseinrichtung an dem Stellergehäuse angeordnet, welche zumindest eine axiale Endlage des Kraftübertragungselements, insbesondere einer Anschlagposition, detektiert. Dadurch ist auf einfache Weise ein sicheres Anfahren der Verschluss- bzw. Offenposition des Stellglieds ermöglicht.
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Die Endlage-Detektierungseinrichtung kann zumindest einen mechanisch betätigbaren Endlageschalter aufweisen, der von dem Kraftübertragungselement betätigbar ist. Dies kann insbesondere dann erfolgen, wenn die Spindel eine ihrer Endpositionen erreicht hat und das Kraftübertragungselement von der Antriebseinrichtung weiterhin in eine Drehbewegung versetzt ist. Dadurch kann eine Anschlagposition des Kraftübertragungselements in relativ einfacher Weise festgestellt werden.
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Vorzugsweise ist das Kraftübertragungselement gegen den Endlageschalter axial verfahrbar. Insbesondere kann der Endlageschalter durch eine axiale Bewegung des Kraftübertragungselementes axial betätigt werden. Dadurch kann eine Anschlagposition des Kraftübertragungselements in besonders einfacher Weise festgestellt werden und die Stellvorrichtung besonders kompakt aufgebaut sein.
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Durch das Betätigen des Endlageschalters wird bevorzugt ein Ausschalten der Antriebseinrichtung bewirkt. Dadurch kann die Ansteuerung der Antriebseinrichtung durch die Stellvorrichtung vollständig automatisch erfolgen, insbesondere dann, wenn die Spindel eine Endposition und das Stellglied dadurch eine Verschlussposition oder Offenposition, sowie das Kraftübertragungselement eine Anschlagposition erreicht hat.
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Vorzugsweise ist das Federelement, welches das Kraftübertragungselement axial vorspannt, als ein Tellerfederpaket oder eine Spiralfeder ausgebildet. Dadurch kann die Stellvorrichtung besonders kostengünstig aufgebaut sein.
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Vorzugsweise ist in einem ersten Zustand die Spindel in einer zu den Endpositionen beanstandeten Position das Kraftübertragungselement in einer zu dem Endlageschalter beanstandeten Neutralposition positioniert. In diesem Zustand ist ein relativ rasches und ungedämpftes axiales Bewegen der Spindel mit dem Stellglied möglich. In einem zweiten Zustand ist die Spindel in einer Endposition positioniert und das Kraftübertragungselement vollzieht eine Bewegung von der Neutralposition in Richtung des Endlageschalters. In diesem Bereich kann das Stellglied in einer Vor-Verschlussposition angeordnet sein, in der das Stellglied in einem Ventilsitz angeordnet aber nicht gegenüber dem Ventilsitz vorgespannt ist. In einem dritten Zustand können die Spindel in der Endposition und das Kraftübertragungselement in einer den Endlageschalter betätigten Anschlagposition positioniert sein. In diesem Zustand kann das Stellglied in die Verschlussposition vorgespannt sein, und die Antriebseinrichtung durch das Betätigen des Endlageschalters automatisch abgeschaltet sein, so dass das Stellglied zumindest von der Antriebseinrichtung nicht weiter vor gedrückt wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch
- 1: Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung mit einem Kraftübertragungselement in einer Neutral-Position,
- 2: Schnittdarstellung der Stellvorrichtung mit einer Spindel in einer ersten Endposition,
- 3: Schnittdarstellung der Stellvorrichtung mit dem Kraftübertragungselement in einer ersten Anschlag-Position, und
- 4: perspektivische Teilschnittdarstellung einer Drehsicherung der Spindel.
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In den 1 bis 3 ist jeweils eine Stellvorrichtung 1 zur Verstellung eines in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug angeordneten Stellglieds 40 dargestellt. Die Stellvorrichtung 1 umfasst ein Stellergehäuse 50, eine elektrische Antriebseinrichtung 10 und eine Getriebeeinrichtung 9. Die Getriebeeinrichtung 9 umfasst ein Kraftübertragungselement 30, welches vorliegend als ein um eine Drehachse A1 drehbar gelagertes Zahnrad ausgebildet ist, sowie eine mit dem Stellglied 40 gekoppelte Spindelwelle 20. Dadurch kann die Drehbewegung der Antriebseinrichtung 10 in eine Hubbewegung, insbesondere eine Hubbewegung des Stellglieds 40, umgewandelt werden. Das Stellglied 40 ist vorliegend als ein Ventilteller ausgebildet, der zum Verschließen eines nicht näher dargestellten Strömungskanals 61 von der Spindel 20 axial in einen Ventilsitz 60 gedrückt werden kann. Das Stellglied 40 kann selbstverständlich auch als ein drehbar gelagertes Stellglied, wie eine Klappe, ausgebildet sein, wobei bei einer solchen Ausgestaltung die Hubbewegung der Spindel 20 über ein Getriebe bzw. eine Stellmimik in eine Drehbewegung der Klappe wirkt, welches jedoch vorliegend nicht dargestellt ist.
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Die Antriebseinrichtung 10 ist als ein Gleichstrommotor ausgebildet und über nicht dargestellte Leitungen zumindest mit einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung verbunden. Über eine Antriebswelle 11 ist der Elektromotor 10 mit einem Zahnradritzel 12 verbunden, welches zur Kraftübertragung in einen Außenzahnradkranz 31 des Zahnrads 30 greift. Das Zahnrad 30 weist eine zu der Drehachse A1 koaxial ausgebildete Öffnung 32 mit einem Innengewinde 33 auf, welches in ein an der Spindel 20 ausgebildetes Außengewinde 21 greift, so dass das Zahnrad 30 als Spindelmutter für die Spindel 20 dient. Da die Spindel 20 gegen ein Verdrehen gesichert ist, bewirkt ein Drehen des Zahnrads 30 aufgrund der Gewindeanordnung 21, 33 ein axiales Verschieben der Spindel 20 und folglich auch des Stellglieds 40. Hierdurch kann das Stellglied 40 insbesondere aus einer Verschlussposition 8 in eine Offenposition 7 - oder umgekehrt - gebracht werden. Zur Verstärkung einer Vorspannung des Stellglieds 40 ist eine Feder 27 vorgesehen, die zwischen einem an der Spindel 20 angeordneten Federträger 28 und dem Stellergehäuse 50 vorgespannt ist, so dass das Stellglied 40 über die Spindel 20 in Richtung des Ventilsitzes 60 vorgespannt ist.
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Zur Vermeidung der Drehung der Spindel 20 um die Drehachse A1 ist eine Drehsicherungseinrichtung 22 vorgesehen. Die Drehsicherungseinrichtung 22 umfasst - wie insbesondere in der 4 erkennbar - ein an der Spindel 20 angeordnetes Sicherungselement, welches vorliegend als ein Ring 23 mit zwei radial hervorstehenden Stegen 24 ausgebildet ist. Das Sicherungselement greift mit den Stegen 24 in jeweils einen in einer Hülse 25 ausgebildeten axialen Führungsschlitz 26 ein. Dadurch kann die Spindel 20 entlang des Führungsschlitzes 26 verdrehsicher axial verschoben werden. Zur axialen Verschiebbarkeit der Spindel 20 ist diese über Gleitlager 29a, 29b axial bewegbar gelagert. Zur Vermeidung einer Kollision zwischen dem Außengewinde 21 und den Gleitlagern 29a, 29b ist das Außengewinde 21 in einem axialen Abschnitt der Spindel 20 angeordnet, der stets zwischen den Gleitlagern 29a, 29b positioniert ist.
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Das Zahnrad 30 ist gegenüber dem Stellergehäuse 50 axial beidseitig von jeweils einem Federelement 34a, 34b, welches vorliegend jeweils als ein Tellerfederpaket ausgebildet ist, axial vorgespannt positioniert und radial auf der Spindel 20 gelagert. Dadurch ist das Zahnrad 30 entlang der Drehachse A1 entgegen der Federkraft einer der beiden Federelemente 34a, 34b axial verschiebbar angeordnet. Die axiale Bewegungsfreiheit des Zahnrads 30 ist dabei durch zwei axiale Anschlagposition 3, 4 begrenzt. Die radiale Lagerung des Zahnrads 30 auf der Spindel 20 erfolgt in dem Bereich der Öffnung 32.
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Für einen sicheren und automatischen Betrieb der Stellvorrichtung 1, ist an dem Stellergehäuse 50 eine Endlage-Detektierungseinrichtung 35 angeordnet. Die Endlage-Detektierungseinrichtung 35 umfasst einen ersten Endlageschalter 35a zur Detektierung einer axialen ersten Anschlagposition 3 des Kraftübertragungselements 30 und einen zweiten Endlageschalter 35b zur Detektierung einer axialen zweiten Anschlagposition 4 des Kraftübertragungselements 30. Die Endlageschalter 35a, 35b sind jeweils mechanisch betätigbar, insbesondere durch eine Relativbewegung des Zahnrads 30 gegenüber der Spindel 20 von dem Zahnrad 30 axial betätigbar.
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In der 1 ist ein erster Zustand 101 der Stellvorrichtung 1 gezeigt. Hierbei ist das Zahnrad 30 von den Federelementen 34a, 34b in einer axialen Neutralposition 2 vorgespannt positioniert. In dieser Neutralposition 2 greift der Außenzahnradkranz 31 des Zahnrads 30 axial im Wesentlichen mittig in das Zahnradritzel 12 ein. Ferner ist das Zahnrad 30 im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Anschlagpositionen 3, 4 angeordnet. Die Spindel 20 befindet sich ebenfalls axial beabstandet zu einer ihrer Endpositionen 5, 6. In diesem Zustand 101 erfolgt die oben beschriebene Kraftübertragung von der Antriebseinrichtung 10 über das Antriebsritzel 12 auf das Zahnrad 30 und letztlich von dem Zahnrad 30 über das Innengewinde 33 und Außengewinde 21 auf die Spindel 20, wodurch die Spindel 20 axial verschoben wird und das Stellglied 40 in Richtung des Ventilsitzes 60 oder von diesem weg gedrückt wird.
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In der 2 ist ein zweiter Zustand 102 der Stellvorrichtung 1 gezeigt. Hierbei hat - nach dem axialen Verschieben - die Spindel 20 die Endposition 6 und korrespondierend das Stellglied 40 die Verschlussposition 8 erreicht. Die Spindel 20 kann nunmehr in Richtung des Ventilsitzes 60 des Stellglieds 40 axial nicht weiter verschoben werden. Da der Elektromotor 10 weiterhin aktiviert ist, so dass weiterhin eine Kraftübertragung von der Antriebseinrichtung 10 über das Antriebsritzel 12 auf das Zahnrad 30 erfolgt und das Zahnrad 30 folglich weiterhin in Drehbewegung versetzt ist, resultiert nunmehr die in der Gewindekombination 33, 21 eingeleitete Kraft in einem axialen Verschieben bzw. Schrauben des Zahnrads 30. Insbesondere beginnt das Zahnrad 30, sich entgegen der vorangegangenen axialen Bewegung der Spindel 20 axial voranzuschrauben und sich folglich axial in Richtung der Anschlagposition 3 zu verschieben, welches in der 2 erkennbar ist.
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In der 3 ist ein dritter Zustand 103 der Stellvorrichtung 1 gezeigt. In Fortführung der Bewegung aus der 2, hat hierbei das Zahnrad 30 die Anschlagposition 3 erreicht. Bei Erreichen der Anschlagposition 3 betätigt das Zahnrad 30 den Endlageschalter 35a, in dem das Zahnrad 30 axial gegen den Endlageschalter 35a fährt. Durch das Betätigen des Endlageschalters 35a wird über die nicht dargestellte Steuereinrichtung ein Signal zum Ausschalten der Antriebseinrichtung 10 gesendet. Dadurch kann der Elektromotor 10 bei Erreichen der Verschlussstellung des Stellglieds 40, der Endposition 6 der Spindel 20 und der Anschlagposition 3 des Zahnrads 30 automatisch abgestellt werden. Dadurch kann ein weiteres Vortreiben der Stellvorrichtung 1 und des Stellglieds 40 durch den Elektromotor 10 sowie eine daraus resultierende mögliche Beschädigung der Komponenten verhindert werden.
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Die in den 2 und 3 dargestellten Zustände können auch in axial umgekehrter Richtung erfolgen. Dabei hat die Spindel 20 in ihrer axialen Bewegung die Endposition 6 erreicht, so dass aufgrund des Vortriebs des Elektromotors 10 das Zahnrad 30 beginnt, sich entgegen der vorangegangenen axialen Bewegung der Spindel 20 axial in Richtung der Anschlagposition 4 voranzuschrauben. Mit Erreichen der Anschlagposition 4 betätigt das Zahnrad 30 den Endlageschalter 35b, in dem das Zahnrad 30 axial gegen den Endlageschalter 35b fährt. Durch das Betätigen des Endlageschalters 35b wird wiederum ein Signal zum Ausschalten der Antriebseinrichtung 10 gesendet. Dadurch kann der Elektromotor 10 bei Erreichen der Offenstellung des Stellglieds 40, der Endposition 5 der Spindel 20 und der Anschlagposition 4 des Zahnrad 30 automatisch abgestellt werden. Dadurch kann wiederum ein weiteres Vortreiben der Stellvorrichtung 1 und des Stellglieds 40 durch den Elektromotor 10 sowie eine daraus resultierende mögliche Beschädigung der Komponenten verhindert werden.
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Es sollte deutlich sein, dass der Hauptanspruch nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Wie bereits erwähnt, ist eine Anpassung der Stellvorrichtung an die Anzahl, Lage und Ausführung des Stellglieds, insbesondere dessen linear und/oder drehende Bewegbarkeit, beispielsweise durch eine zusätzlich angeordnete Stellmimik zur Ausführung einer Drehbewegung einer Klappe, für den Fachmann selbstverständlich. Entsprechend können auch mehrere Stellglieder gleichzeitig mittels der Stellvorrichtung angesteuert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stellvorrichtung
- 2
- Neutralposition
- 3
- Anschlagposition
- 4
- Anschlagposition
- 5
- Endposition
- 6
- Endposition
- 7
- Offenposition
- 8
- Verschlussposition
- 9
- Getriebeeinrichtung
- 10
- Antriebseinrichtung
- 11
- Antriebswelle
- 12
- Zahnradritzel
- 20
- Spindel
- 21
- Außengewinde
- 22
- Drehsicherungseinrichtung
- 23
- Ring
- 24
- Steg
- 25
- Hülse
- 26
- Ausnehmung, Führungsschlitz
- 27
- Feder
- 28
- Federträger
- 29a
- Gleitlager
- 29b
- Gleitlager
- 30
- Kraftübertragungselement, Zahnrad
- 31
- Außenzahnradkranz
- 32
- Öffnung
- 33
- Innengewinde
- 34a
- Federelement
- 34b
- Federelement
- 35
- Endlage-Detektierungseinrichtung
- 35a
- Endlageschalter
- 35b
- Endlageschalter
- 40
- Stellglied
- 50
- Stellergehäuse
- 60
- Ventilsitz
- 61
- Durchlasskanal
- 101
- erster Zustand
- 102
- zweiter Zustand
- 103
- dritter Zustand
- A1
- Drehachse
