DE102017207929A1

DE102017207929A1 - Stelleinrichtung und zugehöriges Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102017207929A1
Application number: DE102017207929.0A
Authority: DE
Inventors: Eugen Makarow; David Moczko; Edgar Salfeld; Florian Wetzel
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2018-11-15
Also published as: WO2018206631A1; US20200378471A1; US11085507B2; CN110612405B; CN110612405A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung (1) zum mechanischen Betätigen eines Bauteils, umfassend einen Elektromotor (3), der einen Stator (6) und einen Rotor (7) mit Antriebswelle (8) aufweist, eine Abtriebswelle (4) zur Kopplung mit dem Bauteil und ein Getriebe (5), das die Antriebswelle (8) mit der Abtriebswelle (4) antriebsmässig verbindet und das einen Schneckentrieb (15) mit Schnecke (16) und Schneckenrad (17) aufweist, wobei eine Antriebsachse (9), um welche die Antriebswelle (8) drehbar ist, senkrecht zu einer Abtriebsachse (14) verläuft, um welche die Abtriebswelle (4) drehbar ist.Eine hohe Leistung bei kompakter Bauform wird erreicht, wenn die Schnecke (16) drehfest an der Antriebswelle (8) angeordnet ist und mit dem Schneckenrad (17) in Eingriff steht, wobei das Schneckenrad (17) drehbar an der Abtriebswelle (4) angeordnet ist und drehfest mit einem ersten Zahnrad (18) verbunden ist, wobei das erste Zahnrad (18) drehbar an der Abtriebswelle (4) angeordnet ist und mit einem zweiten Zahnrad (19) in Eingriff steht, wobei das zweite Zahnrad (19) um eine parallel zur Abtriebsachse (14) verlaufende Zwischenachse (20) drehbar ist und mit einem dritten Zahnrad (22) drehfest verbunden ist, wobei das dritte Zahnrad (22) um die Zwischenachse (20) drehbar ist und mit einem vierten Zahnrad (23) ein Eingriff steht, und wobei das vierte Zahnrad (23) an der Abtriebswelle (4) drehfest angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zum mechanischen Betätigen eines Bauteils mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Stelleinrichtung.
Derartige Stelleinrichtungen können beispielsweise zum Betätigen von Klappen in einer Frischluftanlage oder in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Ebenso kann eine derartige Stelleinrichtung zum Betätigen eines Ventils verwendet werden. Beispielsweise kann eine derartige Stelleinrichtung auch zum Betätigen eines Waste-Gate-Ventils oder einer variablen Turbinengeometrie bei einer Turbine eines Abgasturboladers zum Einsatz kommen. Von besonderer Bedeutung sind dabei elektrische Thermostate, Abgasklappen, Akustikklappen und Bypassklappen.
Eine gattungsgemäße Stelleinrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2013 110 349 A1 bekannt. Sie umfasst einen Elektromotor, der einen Stator und einen Rotor mit Antriebswelle aufweist. Ferner ist eine Abtriebswelle zum drehenden Antreiben eines Stellglieds vorgesehen. Das jeweilige Stellglied kann dann auf geeignete Weise mit dem zu betätigenden Bauteil gekoppelt werden. Ferner umfasst die Stelleinrichtung ein Getriebe, das die Antriebswelle mit der Abtriebswelle antriebsmäßig verbindet und das einen Schneckentrieb mit Schnecke und Schneckenrad aufweist. Für eine kompakte Ausgestaltung der Stelleinrichtung werden die einzelnen Komponenten so angeordnet, dass eine Antriebsachse, um welche die Antriebswelle drehbar ist, senkrecht zu einer Abtriebsachse verläuft, um welche die Abtriebswelle drehbar ist.
Bei der bekannten Stelleinrichtung trägt die Antriebswelle ein erstes Zahnrad, das mit einem zweiten Zahnrad in Eingriff steht. Dieses zweite Zahnrad ist drehfest mit der Schnecke des Schneckentriebs verbunden. Die Schnecke steht ihrerseits mit dem Schneckenrad in Eingriff, das drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine derartige Stelleinrichtung eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Stellleistung am Stellglied auszeichnet, während gleichzeitig eine kompakte Bauform angestrebt ist. Außerdem soll ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Stelleinrichtung angegeben werden.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Abtriebswelle zusätzlich zur drehbaren Lagerung wenigstens eines Zahnrads zu nutzen, um auf besonders kompakte Weise eine weitere Getriebestufe in das Getriebe integrieren zu können. Durch diese weitere Getriebestufe lässt sich das Übersetzungsverhältnis des Getriebes signifikant erhöhen, wodurch es möglich ist, an der Abtriebswelle ein erhöhtes Abtriebsdrehmoment bereitzustellen, ohne dass hierfür der Elektromotor hinsichtlich eines erhöhten Antriebsdrehmoments ausgelegt werden muss. Dementsprechend lassen sich an der Abtriebswelle bzw. an einem gegebenenfalls damit verbundenen Stellglied der Stelleinrichtung höhere Stelldrehmomente abgreifen.
Im Einzelnen schlägt die Erfindung vor, die Schnecke drehfest bezüglich der Antriebswelle anzuordnen, so dass sie mit dem Schneckenrad in Eingriff steht, das drehbar an der Abtriebswelle angeordnet ist. Insoweit bildet das Schneckenrad ein an der Abtriebswelle drehbar gelagertes Zahnrad. Die Schnecke kann dabei direkt drehfest mit der Antriebswelle verbunden sein. Ebenso ist denkbar die Schnecke über eine Klauenkupplung oder eine andere Formschlussverbindung indirekt drehfest mit der Antriebswelle zu verbinden. Des Weiteren ist das Schneckenrad drehfest mit einem ersten Zahnrad verbunden, das ebenfalls drehbar an der Abtriebswelle angeordnet ist. Insoweit repräsentiert dieses erste Zahnrad ein weiteres Zahnrad, das an der Abtriebswelle drehbar gelagert ist. Ferner steht das erste Zahnrad mit einem zweiten Zahnrad in Eingriff, das um eine parallel zur Abtriebsachse verlaufende Zwischenachse drehbar ist und mit einem dritten Zahnrad drehfest verbunden ist. Auch das dritte Zahnrad ist um die Zwischenachse drehbar und steht mit einem vierten Zahnrad in Eingriff. Dieses vierte Zahnrad ist nun drehfest an der Abtriebswelle angeordnet. Das vierte Zahnrad repräsentiert somit den Ausgang des Getriebes, während die Schnecke den Eingang des Getriebes repräsentiert. Insgesamt wird auf diese Weise ein dreistufiges Getriebe bereitgestellt, das eine sehr hohe Übersetzung realisiert, so dass der Elektromotor bei hoher Drehzahl und geringem Drehmoment an der Abtriebswelle eine geringe Drehzahl mit hohem Drehmoment als Abtriebsleistung bereitstellen kann. Wichtig ist dabei die doppelte Nutzung der Abtriebswelle einerseits zur drehbaren Anordnung des Schneckenrads und des ersten Zahnrads und andererseits zur drehfesten Anordnung des vierten Zahnrads. Durch die doppelte Nutzung der Abtriebswelle ergibt sich gleichzeitig eine sehr kompakte Bauweise.
Vorteilhaft kann die Schnecke geometrisch zwischen der Abtriebswelle und einer Zwischenwelle angeordnet sein, die sich koaxial zur Zwischenachse erstreckt und an der das zweite Zahnrad und das dritte Zahnrad angeordnet sind. Auf diese Weise wird der Bauraum beiderseits der Schnecke ausgenutzt, wodurch die Stelleinrichtung sehr kompakt baut.
Ferner kann die Schnecke geometrisch zwischen dem zweiten Zahnrad und dem vierten Zahnrad angeordnet sein. Auch hierdurch wird der vorhandene Bauraum geschickt ausgenutzt.
Wenn die beiden vorstehend genannten Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, wird ein Kraftpfad bzw. Drehmomentpfad in einer auf die Antriebsachse bezogenen Umfangsrichtung um die Antriebswelle herumgeführt, um über das Getriebe die Antriebswelle mit der Abtriebswelle zu koppeln. Hierdurch baut die Stelleinrichtung extrem kompakt.
Vorteilhaft ist dabei eine Konfiguration, bei der die Schnecke in einer parallel zur Abtriebsachse verlaufenden Richtung geometrisch zwischen dem zweiten Zahnrad und dem vierten Zahnrad angeordnet ist und in einer quer zur Abtriebsachse verlaufenden Richtung geometrisch zwischen der Abtriebsachse und der Zwischenachse angeordnet ist.
Sofern die vorgenannte, koaxial zur Zwischenachse verlaufende Zwischenwelle vorhanden ist, kann diese drehfest angeordnet sein, so dass an der Zwischenwelle das zweite Zahnrad und das dritte Zahnrad drehbar angeordnet sind. Alternativ dazu ist es ebenso möglich, die Zwischenwelle um die Zwischenachse drehbar anzuordnen und das zweite Zahnrad sowie das dritte Zahnrad drehfest an der Zwischenwelle anzuordnen.
Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der das Schneckenrad und das erste Zahnrad durch ein erstes Übersetzungszahnrad gebildet sind, an dem integral zwei Zahnradabschnitte ausgeformt sind, die verschiedene Durchmesser und/oder Zähnezahlen aufweisen und die das Schneckenrad und das erste Zahnrad bilden. Hierdurch lässt sich das Getriebe vergleichsweise preiswert realisieren.
Eine andere Ausführungsform, die zusätzlich oder alternativ realisierbar ist, schlägt vor, dass das zweite Zahnrad und das dritte Zahnrad durch ein zweites Übersetzungszahnrad gebildet sind, an dem integral zwei Zahnradabschnitte ausgebildet sind, die verschiedene Durchmesser und/oder Zähnezahlen aufweisen und die das zweite Zahnrad und das dritte Zahnrad bilden. Auch hierdurch wird eine preiswerte Herstellung des Getriebes begünstigt.
Weitere Vereinfachungen für die Herstellung der Stelleinrichtung ergeben sich, wenn das erste Zahnrad und das dritte Zahnrad gleiche Durchmesser und Zähnezahlen aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können das zweite Zahnrad und das vierte Zahnrad gleiche Durchmesser und Zähnezahlen aufweisen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein Drehwinkelsensor zum Ermitteln einer Drehlage der Abtriebswelle vorhanden sein. Zweckmäßig ist dabei vorgesehen, dass dieser Drehwinkelsensor als Hall-Sensor ausgestaltet ist und mit einem an der Abtriebswelle drehfest angeordneten Permanentmagneten zusammenwirkt. In Verbindung mit einer geeigneten Steuereinrichtung lässt sich dann der Elektromotor gezielt so betreiben, dass vorgegebene Drehwinkel für die Abtriebswelle bzw. für das jeweilige Stellglied einstellbar sind.
Vorteilhaft kann eine Lagerhülse vorhanden sein, die durch eine Zwischenwand in eine Lagerkammer und eine Sensorkammer unterteilt ist. Die Abtriebswelle kann nun mit einem den Permanentmagneten aufweisenden Wellenende in der Lagerkammer um die Abtriebsachse drehbar gelagert sein. Zweckmäßig kann dabei der Hall-Sensor in der Sensorkammer angeordnet sein. Die Lagerhülse hat dadurch eine Doppelfunktion, da sie zum einen die Abtriebswelle lagert, während sie zum anderen den Hall-Sensor positioniert. Gleichzeitig ist der Hall-Sensor durch die Zwischenwand vor Umgebungsbedingungen, die in der Lagerkammer herrschen, geschützt.
Bei einer anderen Weiterbildung kann der Drehwinkelsensor ein den Hall-Sensor aufweisendes Sensorteil aufweisen, das quer zur Abtriebsachse durch eine an der Lagerhülse im Bereich der Sensorkammer ausgebildete seitliche Öffnung in die Sensorkammer hineinragt, so dass der Hall-Sensor in der Sensorkammer angeordnet ist. Hierdurch vereinfacht sich die elektrische Installation des Drehwinkelsensors.
Ferner können elektrische Kontakte des Sensorteils elektrisch leitend mit elektrischen Kontakten eines Stanzgitters verbunden sein, das in den Kunststoff einer Gehäusewand eines Gehäuses der Stelleinrichtung eingebettet ist. Auf diese Weise wird die elektrische Verschaltung des Drehwinkelsensors über das Stanzgitter teilweise in das Gehäuse der Stelleinrichtung integriert. Diese Maßnahme unterstützt die kompakte Bauform der Stelleinrichtung und erleichtert die Montage.
Vorteilhaft kann sich das Sensorteil an einer Innenseite des Gehäuses befinden und dementsprechend an der Innenseite des Gehäuses mit dem Stanzgitter verbunden sein. Das Stanzgitter kann nun wiederum an einer Außenseite des Gehäuses einen elektrischen Anschluss zum elektrischen Kontaktieren des Sensorteils aufweisen. Somit lässt sich die elektrische Kontaktierung des Drehwinkelsensors besonders einfach an der Außenseite des Gehäuses realisieren. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung der Stelleinrichtung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Montieren eines Stellantriebs der vorstehend beschriebenen Art umfasst folgende Schritte. Zunächst wird die Abtriebswelle mit daran drehfest angebrachtem viertem Zahnrad in ein Gehäuse der Stelleinrichtung eingesetzt. Anschließend wird der Elektromotor mit an der Antriebswelle drehfest angebrachter Schnecke in das Gehäuse eingesetzt. Danach werden das Schneckenrad und das damit drehfest verbundene erste Zahnrad auf die Abtriebswelle aufgesteckt. Schließlich werden das zweite Zahnrad und das damit drehfest verbundene dritte Zahnrad auf eine koaxial zur Zwischenachse verlaufende Zwischenwelle aufgesteckt, wobei diese Zwischenwelle ebenfalls im Gehäuse angeordnet ist. Diese Zwischenwelle kann beliebig vorher eingesetzt werden oder erst mit dem darauf angeordneten zweiten und dritten Zahnrad. Anschließend kann ein Deckel des Gehäuses aufgesetzt werden, der eine Lagerstelle für die Abtriebswelle und eine Positionierstelle für die Zwischenwelle aufweist. Sofern der vorstehend genannte Drehwinkelsensor vorgesehen wird, lässt sich beispielsweise das Sensorteil vor dem Einsetzen der Abtriebswelle im Gehäuse auf geeignete Weise montieren.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine isometrische Ansicht einer Stelleinrichtung bei geöffnetem Gehäuse,
2 eine Ansicht der Stelleinrichtung ohne Gehäuse,
3 eine auseinandergezogene isometrische Ansicht der Stelleinrichtung mit dem offenen Gehäuse,
4 eine isometrische Ansicht des Gehäuses im Bereich einer Lagerstelle,
5 ein stark vereinfachter Längsschnitt einer Lagerhülse der Stelleinrichtung.

Entsprechend den 1 bis 3 umfasst eine Stelleinrichtung 1, die zum mechanischen Betätigen eines hier nicht gezeigten Bauteils geeignet ist, ein Gehäuse 2, das in den 1 und 3 nur teilweise dargestellt ist, einen Elektromotor 3, eine Abtriebswelle 4 und ein Getriebe 5.
Der Elektromotor 4 besitzt einen außenliegenden Stator 6 und einen innenliegenden Rotor 7 mit einer Antriebswelle 8. Die Antriebswelle 8 ist um eine Antriebsachse 9 drehbar. Die Abtriebswelle 4 dient zum drehenden Antreiben eines nur in 2 mit unterbrochener Linie angedeuteten Stellglieds 10, das mit dem jeweiligen zu betätigenden Bauteil gekoppelt werden kann. Rein exemplarisch ist dieses Stellglied 10 hier als Betätigungshebel 11 ausgestaltet, der an einen aus dem Gehäuse 2 herausgeführten Ende 12 der Abtriebswelle 4 drehfest angeordnet ist und beabstandet zur Abtriebswelle 4 einen Zapfen 13 trägt, über den die Kopplung mit dem jeweiligen zu betätigenden Bauteil erfolgen kann. Das Stellglied 13 ist zweckmäßig an einer Außenseite des Gehäuses 2 angeordnet, wenn das Gehäuse 2 mit einem hier nicht gezeigten weiteren Gehäuseteil bzw. mit einem Deckel verschlossen ist. Die Abtriebswelle 4 ist dabei um eine Abtriebsachse 14 drehbar. Die Antriebsachse 9 ist bei der hier vorgestellten Stelleinrichtung 1 im Wesentlichen senkrecht zur Abtriebsachse 14 orientiert. Eine leichte Schrägstellung zwischen Antriebsachse 9 und Abtriebsachse 14 ist denkbar, beispielsweise um eine Axialbelastung des nachfolgend eingeführten Schneckenrads 17 zu reduzieren bzw. auszuschließen.
Das Getriebe 5 schafft eine antriebsmäßige Verbindung zwischen der Antriebswelle 8 und der Abtriebswelle 4. Hierzu umfasst das Getriebe 5 einen Schneckentrieb 15, der eine Schnecke 16 und ein Schneckenrad 17 umfasst, das mit der Schnecke 16 in Eingriff steht. Beim hier vorgestellten Getriebe 5 ist die Schnecke 16 drehfest an der Antriebswelle 8 angeordnet. Das Schneckenrad 17 ist an der Abtriebswelle 4 drehbar angeordnet. Ferner ist das Schneckenrad 17 drehfest mit einem ersten Zahnrad 18 verbunden. Das erste Zahnrad 18 ist ebenfalls an der Abtriebswelle 4 drehbar angeordnet. Ferner steht das erste Zahnrad 18 mit einem zweiten Zahnrad 19 in Eingriff, das um eine Zwischenachse 20 drehbar ist, die sich parallel zur Abtriebsachse 14 und somit ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse 9 erstreckt. Die Zwischenachse 20 ist dabei durch eine Längsmittelachse einer Zwischenwelle 21 definiert, an der das zweite Zahnrad 19 angeordnet ist. Das zweite Zahnrad 19 ist ferner mit einem dritten Zahnrad 22 drehfest verbunden, das ebenfalls auf der Zwischenwelle 21 angeordnet und um die Zwischenachse 20 drehbar ist. Dieses dritte Zahnrad 22 steht mit einem vierten Zahnrad 23 in Eingriff, das an der Abtriebswelle 4 drehfest angeordnet ist.
Die Schnecke 16 ist geometrisch zwischen der Abtriebswelle 4 und der Zwischenwelle 21 angeordnet. Insbesondere ist die Antriebsachse 9 geometrisch mittig zwischen der Abtriebsachse 14 und der Zwischenachse 20 angeordnet. Ferner ist vorgesehen, dass die Schnecke 16 geometrisch zwischen dem zweiten Zahnrad 19 und dem vierten Zahnrad 23 angeordnet ist. In 2 ist ein Antriebspfad 24 durch Pfeile angedeutet, der die Kraftübertragung bzw. Drehmomentübertragung von der Antriebswelle 8 über das Getriebe 5 auf die Abtriebswelle 4 symbolisiert. Der Antriebspfad 24 ist aufgrund der hier gewählten Anordnung der einzelnen Komponenten bezogen auf die Antriebsachse 9 in der Umfangsrichtung um die Schnecke 16 herumgeführt, quasi spiralförmig, um von der Antriebswelle 8 bzw. von der Schnecke 16 bis zur Abtriebswelle 4 zu gelangen. Dementsprechend wird hier eine besonders kompakte Bauform realisiert.
In 2 ist außerdem erkennbar, dass die Schnecke 16 parallel zur Abtriebsachse 14 geometrisch zwischen dem zweiten Zahnrad 19 und dem vierten Zahnrad 23 angeordnet ist, während sie quer zur Abtriebsachse 14 geometrisch zwischen der Abtriebsachse 14 und der Zwischenachse 20 angeordnet ist.
Zweckmäßig ist die vorstehend eingeführte Zwischenwelle 21 im Gehäuse 2 drehfest angeordnet, wozu das Gehäuse 2 eine entsprechende, hier nicht gezeigte Positionierstelle zum Einstecken der Zwischenwelle 21 aufweist. Insoweit ist die Zwischenwelle 21 bevorzugt drehfest im Gehäuse 2 angeordnet. In der Folge sind das zweite Zahnrad 19 und das dritte Zahnrad 22 an der Zwischenwelle 21 drehbar angeordnet bzw. gelagert. Grundsätzlich ist auch eine andere Ausführungsform denkbar, bei der das zweite Zahnrad 19 und das dritte Zahnrad 22 drehfest an der Zwischenwelle 21 angeordnet sind, während die Zwischenwelle 21 ihrerseits um die Zwischenachse 20 drehbar im Gehäuse 2 gelagert ist.
Bei den hier gezeigten Beispielen sind das Schneckenrad 17 und das erste Zahnrad 18 durch ein erstes Übersetzungszahnrad 25 gebildet, an dem integral zwei Zahnradabschnitte 25a und 25b ausgeformt sind. Die beiden Zahnradabschnitte 25a, 25b besitzen verschiedene Durchmesser und Zähnezahlen. Der eine Zahnradabschnitt 25a definiert das Schneckenrad 17, während der andere Zahnradabschnitt 25b das erste Zahnrad 18 definiert. Analog dazu ist im gezeigten Beispiel ein zweites Übersetzungszahnrad 26 vorgesehen, um das zweite Zahnrad 19 und das dritte Zahnrad 22 zu bilden. Hierzu sind am zweiten Übersetzungszahnrad 26 zwei Zahnradabschnitte 26a und 26b integral ausgeformt, die verschiedene Durchmesser und verschiedene Zähnezahlen aufweisen. Der eine Zahnradabschnitt 26a definiert das zweite Zahnrad 19, während der andere Zahnradabschnitt 26b das dritte Zahnrad 22 definiert.
Beim hier gezeigten Beispiel besitzen das erste Zahnrad 18 und das dritte Zahnrad 22 den gleichen Durchmesser und die gleiche Zähnezahl. Ebenso besitzen das zweite Zahnrad 19 und das vierte Zahnrad 23 den gleichen Durchmesser und die gleiche Zähnezahl.
Gemäß den 4 und 5 kann die Stelleinrichtung 1 außerdem mit einem Drehwinkelsensor 27 ausgestattet sein, der zum Ermitteln einer Drehlage der Abtriebswelle 4 dient. Der Drehwinkelsensor 27 umfasst dabei einen in 5 erkennbaren Hall-Sensor 28 und einen ebenfalls in 5 erkennbaren Permanentmagneten 29. Der Hall-Sensor 28 ist am Gehäuse 2 drehfest angeordnet. Der Permanentmagnet 29 ist an der Abtriebswelle 4 drehfest angeordnet, beispielsweise an bzw. in einem vom außenliegenden Ende 12 entfernten innenliegenden Ende 30. Zur drehbaren Lagerung der Abtriebswelle 4 enthält das Gehäuse 2 eine geeignete Lagerstelle 31. Diese Lagerstelle 31 kann gemäß der hier gezeigten besonderen Ausführungsform eine Lagerhülse 32 aufweisen. Die Lagerhülse 32 besitzt hier einen Mantel 33 sowie einen Boden 34 und definiert eine Lagerkammer 35. In 4 ist die Lagerkammer 35 dem Betrachter zugewandt. Die Abtriebswelle 4 ist mit ihrem den Permanentmagneten 29 aufweisenden Ende 30 in die Lagerkammer 35 eingesetzt und darin um die Abtriebsachse 14 drehbar gelagert. Der Hall-Sensor 28 ist dagegen unterhalb und beabstandet zum Boden 34 in einem Sensorraum 37 angeordnet.
Der Drehwinkelsensor 27 weist gemäß 4 ein Sensorteil 36 auf, an dem der Hall-Sensor 28 angeordnet ist. Dieses Sensorteil 36 ragt quer zur Abtriebsachse 14 seitlich in den Sensorraum 37 hinein, um so den Hall-Sensor 28 unterhalb des Permanentmagneten 29 zu positionieren. Der Drehwinkelsensor 27 ist hierzu an einer Platine 44 angeordnet, die sich ebenfalls seitlich in den Sensorraum 37 hineinerstreckt. Die Platine 44 kann dabei ein Bestandteil des zuvor genannten Sensorteils 36 sein. Ebenso kann die Platine 44 eine alternative Lösung präsentieren, um den Hall-Sensor 28 zu positionieren.
Gemäß 4 können nun elektrische Kontakte 38 des Sensorteils 36 mit elektrischen Kontakten 39 eines Stanzgitters 40 elektrisch verbunden sein. Im Beispiel der 4 sind entsprechende Steckkontakte 41 gezeigt. Dieses Stanzgitter 40 ist dabei in eine Gehäusewand 42 des Gehäuses 2 zumindest teilweise integriert. Mit anderen Worten, das Stanzgitter 40 ist in einen Kunststoff, aus dem die Gehäusewand 42 des Gehäuses 2 hergestellt ist, zumindest teilweise eingebettet. Insbesondere kann das Stanzgitter 40 beim Spritzformen des Gehäuses 2 in eine entsprechende Spritzform eingelegt und vom Kunststoff umspritzt werden.
Das Sensorteil 36 befindet sich somit an einer Innenseite des Gehäuses 2. Das Stanzgitter 40 kann zweckmäßig zu einer Außenseite des Gehäuses 2 führen und dort elektrische Anschlüsse zum elektrischen Kontaktieren des Sensorteils 36 aufweisen.
Nachfolgend wird anhand von 3 ein Verfahren zum Montieren des Stellantriebs 1 näher erläutert. Zunächst wird die Abtriebswelle 4 mit daran drehfest angebrachtem vierten Zahnrad 23 in das Gehäuse 2 eingesetzt. Im Gehäuse 2 ist hierfür eine entsprechende Lagerstelle 31 vorgesehen. Anschließend wird der Elektromotor 3 mit an der Antriebswelle 8 drehfest angebrachter Schnecke 16 in das Gehäuse 2 eingesetzt. Im Gehäuse 2 ist hierzu eine entsprechende Motoraufnahme 43 ausgebildet. Danach können das Schneckenrad 17 und das erste Zahnrad 18, insbesondere in Form des ersten Übersetzungszahnrads 25 auf die Abtriebswelle 4 aufgesteckt werden. Anschließend können das zweite Zahnrad 19 oder das dritte Zahnrad 22, vorzugsweise in Form des zweiten Übersetzungszahnrads 26 auf die Zwischenwelle 21 aufgesteckt werden. Die Zwischenwelle 21 wird hierzu vorher in eine entsprechende Positionierstelle des Gehäuses 2 eingesetzt. Anschließend kann ein hier nicht gezeigter Deckel bzw. ein komplementäres Gehäuseteil aufgesetzt werden, das eine geeignete Lagerstelle für die Abtriebswelle 4 sowie eine weitere Positionierstelle für die Zwischenwelle 21 aufweisen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013110349 A1 [0003]

Claims

Stelleinrichtung zum mechanischen Betätigen eines Bauteils, - mit einem Elektromotor (3), der einen Stator (6) und einen Rotor (7) mit Antriebswelle (8) aufweist, - mit einer Abtriebswelle (4) zum direkten oder indirekten Betätigen des Bauteils, - mit einem Getriebe (5), das die Antriebswelle (8) mit der Abtriebswelle (4) antriebsmässig verbindet und das einen Schneckentrieb (15) mit Schnecke (16) und Schneckenrad (17) aufweist, - wobei eine Antriebsachse (9), um welche die Antriebswelle (8) drehbar ist, geneigt zu einer Abtriebsachse (14) verläuft, um welche die Abtriebswelle (4) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, - dass die Schnecke (16) drehfest bezüglich der Antriebswelle (8) angeordnet ist und mit dem Schneckenrad (17) in Eingriff steht, - dass das Schneckenrad (17) drehbar an der Abtriebswelle (4) angeordnet ist und drehfest mit einem ersten Zahnrad (18) verbunden ist, - dass das erste Zahnrad (18) drehbar an der Abtriebswelle (4) angeordnet ist und mit einem zweiten Zahnrad (19) in Eingriff steht, - dass das zweite Zahnrad (19) um eine parallel zur Abtriebsachse (14) verlaufende Zwischenachse (20) drehbar ist und mit einem dritten Zahnrad (22) drehfest verbunden ist, - dass das dritte Zahnrad (22) um die Zwischenachse (20) drehbar ist und mit einem vierten Zahnrad (23) ein Eingriff steht, - dass das vierte Zahnrad (23) an der Abtriebswelle (4) drehfest angeordnet ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (16) geometrisch zwischen der Abtriebswelle (4) und einer Zwischenwelle (21) angeordnet ist, die sich koaxial zur Zwischenachse (20) erstreckt und an der das zweite Zahnrad (19) und das dritte Zahnrad (22) angeordnet sind.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (16) geometrisch zwischen dem zweiten Zahnrad (19) und dem vierten Zahnrad (23) angeordnet ist.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (16) parallel zur Abtriebsachse (14) gesehen geometrisch zwischen dem zweiten Zahnrad (19) und dem vierten Zahnrad (23) angeordnet ist und quer zur Abtriebsachse (14) gesehen geometrisch zwischen der Abtriebsachse (14) und der Zwischenachse (20) angeordnet ist.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine koaxial zur Zwischenachse (20) verlaufende Zwischenwelle (21) vorhanden ist, die drehfest angeordnet ist und an der das zweite Zahnrad (19) und das dritte Zahnrad (22) drehbar angeordnet sind.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine koaxial zur Zwischenachse (20) verlaufende Zwischenwelle (21) vorhanden ist, die um die Zwischenachse (20) drehbar angeordnet ist und an der das zweite Zahnrad (19) und das dritte Zahnrad (22) drehfest angeordnet sind.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenrad (17) und das erste Zahnrad (18) durch ein erstes Übersetzungszahnrad (25) gebildet sind, an dem zwei Zahnradabschnitte (25a, 25b) integral ausgeformt sind, die verschiedene Durchmesser und/oder Zähnezahlen aufweisen und die das Schneckenrad (17) und das erste Zahnrad (18) bilden.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (19) und das dritte Zahnrad (22) durch ein zweites Übersetzungszahnrad (26) gebildet sind, an dem zwei Zahnradabschnitte (26a, 26b) integral ausgeformt sind, die verschiedene Durchmesser und/oder Zähnezahlen aufweisen und die das zweite Zahnrad (19) und das dritte Zahnrad (22) bilden.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehwinkelsensor (27) zum Ermitteln einer Drehlage der Abtriebswelle (4) vorgesehen ist, der einen Hall-Sensor (28) aufweist und mit einem an der Abtriebswelle (4) drehfest angeordneten Permanentmagneten (29) zusammenwirkt.
Stelleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, - dass eine Lagerhülse (32) vorhanden ist, die eine Lagerkammer (35) enthält, - dass die Abtriebswelle (4) mit einem den Permanentmagneten (29) aufweisenden Ende (30) in der Lagerkammer (35) um die Abtriebsachse (14) drehbar gelagert ist, - dass der Hall-Sensor (28) in einem Sensorraum (37) beabstandet vom Permanentmagneten (29) angeordnet ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (27) ein den Hall-Sensor (28) aufweisendes Sensorteil (36) aufweist, das quer zur Abtriebsachse (14) in den Sensorraum (37) hineinragt, so dass der Hall-Sensor (28) im Sensorraum (37) angeordnet ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Kontakte (38) des Sensorteils (36) elektrisch leitend mit elektrischen Kontakten (39) eines Stanzgitters (40) verbunden sind, das in den Kunststoff einer Gehäusewand (42) eines Gehäuses (2) der Stelleinrichtung (1) eingebettet ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, - dass sich das Sensorteil (36) an einer Innenseite des Gehäuses (2) befindet, - dass das Stanzgitter (40) an einer Außenseite des Gehäuses (2) einen elektrischen Anschluss zum elektrischen Kontaktieren des Sensorteils (36) aufweist.
Stelleinrichtung nach Anspruch nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (27) eine den Hall-Sensor (28) tragende Platine (44) aufweist, die quer zur Abtriebsachse (14) in den Sensorraum (37) hineinragt, so dass der Hall-Sensor (28) im Sensorraum (37) angeordnet ist.
Verfahren zum Montieren einer Stelleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - Einsetzen der Abtriebswelle (4) mit daran drehfest angebrachtem vierten Zahnrad (23) in ein Gehäuse (2) der Stelleinrichtung (1), - Einsetzen des Elektromotors (3) mit an der Antriebswelle (8) drehfest angebrachter Schnecke (16) in das Gehäuse (2), - Aufstecken des Schneckenrads (17) und des damit drehfest verbundenen ersten Zahnrads (18) auf die Abtriebswelle (4), - Aufstecken des zweiten Zahnrads (19) und des damit drehfest verbundenen dritten Zahnrads (22) auf eine koaxial zur Zwischenachse (20) verlaufende Zwischenwelle (21), die vorher oder nachher im Gehäuse (2) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Aufsetzen eines Deckels des Gehäuses (2), der eine Lagerstelle für die Abtriebswelle (4) und eine Positionierstelle für die Zwischenwelle (21) aufweist.