DE102016207927B4 - actuator - Google Patents
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Abstract
Stellantrieb (1), umfassend einen ein Motorgehäuse (4) aufweisenden Elektromotor (2) mit einer als Verstellwelle fungierenden Motorwelle (9), sowie ein ein Getriebegehäuse (5) aufweisendes, mit dem Elektromotor (2) mittels der Verstellwelle (2) zusammenwirkendes Stellgetriebe (3), wobei eine im Getriebegehäuse (5) gehaltene Anlaufscheibe (17) des Stellgetriebes (3) stirnseitig über das Getriebegehäuse (5) hinaus ragt und hierbei das Motorgehäuse (4) koaxial zum Stellgetriebe (3) zentriert.Actuator (1) comprising an electric motor (2) having a motor housing (4) with a motor shaft (9) acting as an adjusting shaft, and a control gear having a gear housing (5) interacting with the electric motor (2) by means of the adjusting shaft (2) (3), wherein a thrust washer (17) of the adjusting gear (3) held in the gearbox housing (5) protrudes beyond the gearbox housing (5) and centers the motor housing (4) coaxially with the actuating gear (3).
Description
Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb, welcher ein Stellgetriebe sowie einen Elektromotor aufweist, wobei die Motorwelle des Elektromotors mit der Eingangswelle des Stellgetriebes drehfest verbunden oder identisch ist.The invention relates to an actuator which has a control gear and an electric motor, wherein the motor shaft of the electric motor with the input shaft of the adjusting gear rotatably connected or identical.
Aus der
Ein Nockenwellenversteller mit einem als Dreiwellengetriebe, nämlich Wellgetriebe, aufgebauten Verstellgetriebe ist auch aus der
Ein weiterer elektrischer Nockenwellenversteller ist beispielsweise aus der
Die nachveröffentlichte
Aus
Den genannten Schriften ist gemein, dass die Bauteile keine Zentrierfunktion übernehmen. Anlaufscheiben mit Zentrierfunktion sind beispielsweise aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelten, elektrisch angetriebenen, auch unter typischen Belastungszuständen in einem Kraftfahrzeug funktionssicher arbeitenden, kompakt aufgebauten und zugleich montagefreundlichen Stellantrieb anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art further developed, electrically driven, functionally reliable working under typical load conditions in a motor vehicle, compact and at the same time assembly-friendly actuator.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stellantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieser Stellantrieb umfasst einen ein Motorgehäuse aufweisenden Elektromotor, dessen Motorwelle als Verstellwelle fungiert, sowie ein Stellgetriebe, dessen Getriebegehäuse nicht mit dem Motorgehäuse identisch ist und welches mit dem Elektromotor mittels der Verstellwelle zusammenwirkt. Eine im Getriebegehäuse gehaltene Anlaufscheibe des Stellgetriebes ragt stirnseitig über das Getriebegehäuse hinaus und zentriert hierbei das Motorgehäuse koaxial zum Stellgetriebe.This actuator is achieved by an actuator with the features of claim 1. This actuator comprises a motor housing having an electric motor whose motor shaft acts as an adjusting, and a control gear whose transmission housing is not identical to the motor housing and which with the electric motor by means of the adjusting interacts. A thrust washer of the adjusting gear held in the gear housing protrudes frontally beyond the gear housing and centered here the motor housing coaxial with the actuating gear.
Unter dem Begriff „Anlaufscheibe des Stellgetriebes“ wird ein - bezogen auf das Getriebegehäuse - gehäusefestes Teil verstanden, an welchem mindestens ein Getriebeelement des Stellgetriebes anlaufen kann, womit dieses Getriebeelement in Axialrichtung - bezogen auf die gemeinsame Mittelachse des Elektromotors und des Stellgetriebes - im Getriebegehäuse gesichert ist.The term "thrust washer of the actuating gear" is understood to mean a housing-related part to which at least one transmission element of the adjusting gear can start, whereby this transmission element in the axial direction - based on the common center axis of the electric motor and the adjusting gear - secured in the gear housing is.
Die Anlaufscheibe hat somit eine Mehrfachfunktion: Erstens dient sie als Sicherungselement, welches mindestens ein Getriebeelement des Stellgetriebes innerhalb des Stellgetriebes gegen Wandern in Axialrichtung zum Elektromotor hin sichert; zweitens dient eine Umfangsfläche der Anlaufscheibe als Zentrierfläche, welche eine Innenumfangsfläche des Motorgehäuses zentriert, so dass der Elektromotor insgesamt relativ zum Stellgetriebe zentriert ist.The thrust washer thus has a multiple function: First, it serves as a securing element which secures at least one transmission element of the adjusting gear within the adjusting gear against wandering in the axial direction towards the electric motor; Second, a peripheral surface of the thrust washer serves as a centering surface, which centers an inner peripheral surface of the motor housing, so that the electric motor is centered overall relative to the actuating gear.
Darüber hinaus ist die Anlaufscheibe auch als Transportsicherung und Montagesicherung nutzbar: Wird das Stellgetriebe isoliert vom Elektromotor transportiert, so verhindert die Anlaufscheibe ein Herausfallen von Getriebekomponenten aus dem Gehäuse des Stellgetriebes. Zudem wird der Zusammenbau von Stellgetriebe und Elektromotor durch die zwischen dem Getriebegehäuse und dem Motorgehäuse verbleibende Anlaufscheibe erleichtert.In addition, the thrust washer can also be used as a transport lock and mounting safeguard: If the actuating gear is transported in isolation from the electric motor, the thrust washer prevents the gearbox components from falling out of the housing of the adjusting gear. In addition, the assembly of actuating gear and electric motor is facilitated by the remaining between the gear housing and the motor housing thrust washer.
Die Anlaufscheibe ist vorzugsweise durch einen Pressverband mit dem Getriebegehäuse verbunden. Aufgrund des Fehlens zusätzlicher Befestigungselemente, etwa Schrauben, ist die Anlaufscheibe damit äußerst platzsparend zwischen das Getriebegehäuse und das Motorgehäuse einfügbar.The thrust washer is preferably connected by a press fit with the transmission housing. Due to the lack of additional fasteners, such as screws, the Thrust washer thus extremely space-saving between the gear housing and the motor housing insertable.
In bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei der Anlaufscheibe um ein Blechteil, das heißt ein dünnwandiges Umformteil, welches einen ringscheibenförmigen Abschnitt und einen an diesen anschließenden zylindrischen Abschnitt aufweist, wobei ausschließlich der zylindrische Abschnitt das Getriebegehäuse stirnseitig überragt.In a preferred embodiment, the thrust washer is a sheet metal part, that is, a thin-walled forming part, which has a ring-shaped portion and a subsequent cylindrical portion, wherein only the cylindrical portion projects beyond the front end of the transmission housing.
Als Stellgetriebe wird vorzugsweise ein Wellgetriebe innerhalb des Stellantriebs verwendet. Die Anlaufscheibe ist hierbei als Axialanschlag, das heißt Anschlag in Längsrichtung der Mittelachse des Stellantriebs, eines flexiblen Getriebeelementes des Wellgetriebes und/oder eines Außenrings eines Wellgenerators ausgebildet. Der Wellgenerator kann ein Wälzlager oder ein Gleitlager umfassen. In jedem Fall ist der Wellgenerator zur permanenten Verformung des flexiblen Getriebeelementes bei Verstellvorgängen des Wellgetriebes vorgesehen. Bei dem flexiblen Getriebeelement kann es sich beispielsweise um einen Flexring oder einen Flextopf, das heißt ein topfförmiges Bauteil, handeln. Eine Außenverzahnung des flexiblen Getriebeelementes kann mit einer Innenverzahnung eines Hohlrades kämmen, welches mit dem Getriebegehäuse fest verbunden oder identisch ist.As a control gear, a harmonic drive is preferably used within the actuator. The thrust washer is hereby designed as an axial stop, that is stop in the longitudinal direction of the central axis of the actuator, a flexible transmission element of the wave gear and / or an outer ring of a wave generator. The wave generator may comprise a rolling bearing or a plain bearing. In any case, the wave generator is provided for permanent deformation of the flexible transmission element during adjustment operations of the wave gear. The flexible transmission element can be, for example, a flex ring or a flextopf, that is to say a pot-shaped component. An external toothing of the flexible transmission element can mesh with an internal toothing of a ring gear, which is fixedly connected to the transmission housing or identical.
Die Anlaufscheibe, an welche das ansonsten in Axialrichtung nicht exakt festgelegte flexible Getriebeelement und oder der Außenring des Wellgenerators anlaufen kann, wird vor dem Einbau in das Getriebegehäuse vorzugsweise einer Wärmebehandlung unterzogen, womit die Verschleißbeständigkeit der Anlaufscheibe signifikant verbessert wird. Optional ist die Anlaufscheibe zur Optimierung ihrer verschleiß- und/oder reibungstechnischen Eigenschaften mit einer Beschichtung versehen.The thrust washer to which the otherwise not exactly fixed in the axial direction of the flexible transmission element and or the outer ring of the wave generator is preferably subjected to a heat treatment prior to installation in the transmission housing, whereby the wear resistance of the thrust washer is significantly improved. Optionally, the thrust washer is provided with a coating to optimize its wear and / or friction properties.
Das Aufbringen einer Beschichtung auf die Anlaufscheibe ist auch möglich, wenn dieses nicht als dünnes Blechumformteil, sondern als vergleichsweise dickes Blechteil ohne Umformung, insbesondere als Feinstanzteil, gestaltet ist.The application of a coating on the thrust washer is also possible if this is not designed as a thin sheet metal part, but as a comparatively thick sheet metal part without forming, in particular as a fine stamping.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen das Motorgehäuse sowie das Getriebegehäuse einander kontaktierende Stirnflächen auf, wobei jede Stirnfläche auf deren Innenseite, das heißt an demjenigen Rand der Stirnfläche, welcher der Mittelachse der beiden Gehäuse zugewandt ist, an eine zylindrische Innenfläche des betreffenden Gehäuses grenzt. Die zylindrische Außenfläche der Anlaufscheibe bildet somit vorzugsweise mit dem Motorgehäuse eine Spielpassung und mit dem Getriebegehäuse eine Presspassung, um die transportsichernde Funktion zu erfüllen.According to a preferred embodiment, the motor housing and the gear housing on each other contacting end faces, each end face on the inside, that is, at that edge of the end face, which faces the central axis of the two housing, adjacent to a cylindrical inner surface of the respective housing. The cylindrical outer surface of the thrust washer thus preferably forms a clearance fit with the motor housing and with the gear housing a press fit to fulfill the transport-securing function.
Die Anlaufscheibe kontaktiert mit ihrem Außenumfang beide Innenflächen, wobei sie das Motorgehäuse relativ zum Getriebegehäuse exakt zentriert. Im Bereich der Stirnflächen, welche radial außerhalb der durch die Anlaufscheibe bereitgestellten zylindrischen Zentrierfläche angeordnet sind, sind die beiden Gehäuse, das heißt das Getriebegehäuse und das Motorgehäuse, vorzugsweise durch eine Verschraubung miteinander verbunden.The thrust washer contacts with its outer circumference both inner surfaces, wherein the motor housing is centered relative to the transmission housing exactly. In the region of the end faces, which are arranged radially outside the cylindrical centering surface provided by the thrust washer, the two housings, that is to say the gearbox housing and the motor housing, are preferably connected to one another by a screw connection.
Die Motorwelle des Elektromotor, welche zugleich die Verstellwelle des Stellgetriebes darstellt, ist in bevorzugter Ausgestaltung im Elektromotor wälzgelagert, insbesondere kugelgelagert. Gemäß einer sowohl kompakten als auch hinsichtlich der mechanischen Belastungen besonders günstigen Ausgestaltung ragt ein die Stellwelle lagerndes Wälzlager stirnseitig in das Getriebegehäuse hinein. Dies bedeutet, dass eine zur Mittelachse des Stellantriebs normale Ebene, die an die genannte Stirnfläche des Getriebegehäuses angelegt ist, den Elektromotor derart schneidet, dass dasjenige Wälzlager des Elektromotors, welches näher am Stellgetriebe angeordnet ist, ganz oder teilweise innerhalb des Querschnitts des Getriebegehäuses liegt. Vorzugsweise ist der größte Teil des genannten Wälzlagers innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet, während höchstens ein geringerer Teil des Wälzlagers stirnseitig aus dem Getriebegehäuse herausragt. Vorzugsweise schneidet eine Ebene, welche durch die Mittelpunkte der Wälzkörper des Wälzlagers, das heißt durch den Teilkreis des Wälzlagers, gelegt ist, die im Getriebegehäuse fixierte Anlaufscheibe.The motor shaft of the electric motor, which also represents the adjusting shaft of the adjusting gear, is in a preferred embodiment roller-mounted in the electric motor, in particular ball-bearing. According to a particularly compact embodiment, as well as with regard to the mechanical loads, a rolling bearing bearing the adjusting shaft projects into the gear housing at the end face. This means that a normal plane to the central axis of the actuator, which is applied to said end face of the transmission housing, the electric motor intersects such that that rolling bearing of the electric motor, which is located closer to the control gear, wholly or partially within the cross section of the transmission housing. Preferably, the largest part of said rolling bearing is arranged within the gear housing, while at most a lesser part of the rolling bearing protrudes from the end face of the transmission housing. Preferably, a plane which is laid through the center points of the rolling elements of the roller bearing, that is, through the pitch circle of the rolling bearing, intersects the thrust washer fixed in the transmission housing.
Der Stellantrieb ist besonders zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug geeignet. Beispielsweise kann der Stellantrieb in einem elektrischen Nockenwellenversteller oder in einer Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors zum Einsatz kommen. Im letztgenannten Fall ist eine Ausgangswelle des Stellantriebs beispielsweise mit einer Exzenterwelle verbunden, welche über ein Nebenpleuel mit einem Kurbeltrieb des Hubkolbenmotors zusammenwirkt.The actuator is particularly suitable for use in a motor vehicle. For example, the actuator can be used in an electric camshaft adjuster or in a device for adjusting the compression ratio of a reciprocating engine. In the latter case, an output shaft of the actuator, for example, connected to an eccentric shaft, which cooperates via a Nebenpleuel with a crank mechanism of the reciprocating engine.
In diesem Zusammenhang wird beispielhaft auf die
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt:
-
1 einen Stellantrieb in einer vereinfachten Schnittdarstellung.
-
1 an actuator in a simplified sectional view.
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen
Der Stellantrieb
Eine gemeinsame Komponente des Elektromotors
Mit der Verstellwelle
Der Außenring
Der Außenring
Bei der Montage des Stellantriebs
Die Anlaufscheibe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stellantriebactuator
- 22
- Elektromotorelectric motor
- 33
- Stellgetriebe, WellgetriebeActuating gear, wave gear
- 44
- Motorgehäusemotor housing
- 55
- Getriebegehäusegearbox
- 66
- Stirnfläche des MotorgehäusesFace of the motor housing
- 77
- Stirnfläche des GetriebegehäusesFace of the gear housing
- 88th
- Befestigungsöffnungfastening opening
- 99
- Motorwelle, VerstellwelleMotor shaft, adjusting shaft
- 1010
- Wälzlagerroller bearing
- 1111
- Wälzlagerroller bearing
- 1212
- Innenringinner ring
- 1313
- Wellgeneratorwave generator
- 1414
- Wälzkörperrolling elements
- 1515
- Außenringouter ring
- 1616
- Getriebeelementgear element
- 1717
- Anlaufscheibethrust washer
- 1818
- ringscheibenförmiger Abschnittannular disk-shaped section
- 1919
- zylindrischer Abschnittcylindrical section
- 2020
- zylindrische Innenfläche des Getriebegehäusescylindrical inner surface of the gear housing
- 2121
- zylindrische Innenfläche des Motorgehäusescylindrical inner surface of the motor housing
Claims (10)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |