DE102022101255A1

DE102022101255A1 - Stellantrieb mit einem Führungselement

Info

Publication number: DE102022101255A1
Application number: DE102022101255.7A
Authority: DE
Inventors: Felix Blaser; Helmut Schneider; Giovanni Biancuzzi; Robert KASTNER
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2022-01-20
Publication date: 2023-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb sowie ein Führungselement zur Verwendung in einem Stellantrieb. Der erfindungsgemäße Stellantrieb umfasst einen Elektromotor mit einem auf einem Rotorschaft drehbar gelagerten Rotor sowie ein mit dem Rotor mechanisch gekoppeltes Abtriebsrad. Der Stellantrieb weist ferner ein Führungselement mit einer Führung auf, die dazu eingerichtet ist, das Abtriebsrad relativ zu einer Abtriebsachse radial zu führen. Das Führungselement weist eine Schaftaufnahme auf, die dazu eingerichtet ist, ein distales Ende des Rotorschafts aufzunehmen.

Description

GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem Führungselement für ein Abtriebsrad sowie ein Führungselement zur Verwendung in einem Stellantrieb.
HINTERGRUND
Elektrische Kleinmotoren wie beispielsweise bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) kommen unter anderem im Automobilbereich und in der Automatisierungstechnik zur Anwendung, zum Beispiel als Servomotor, Lüftermotor oder Antrieb für Stellaktuatoren wie Klappensteller oder Ventile, beispielsweise Kugel- oder Nadelventile. Zur Steuerung und Überwachung können solche Stellantriebe mit Sensoren ausgestattet sein, um Motorparameter wie die Rotorstellung, die Rotordrehzahl oder die Stellung eines mit dem Rotor gekoppelten Stellglieds zu bestimmen.
Ein Stellantrieb kann beispielsweise einen Hall-Sensor aufweisen, der dazu eingerichtet ist, eine Stärke und/oder Richtung eines Magnetfelds zu messen. Auf einem drehbaren Element des Stellantriebs, z.B. auf einem Abtriebsrad, kann ein Magnet angebracht sein. Der Hall-Sensor kann in der Nähe des Abtriebsrads angeordnet werden, um das von dem Magneten erzeugte Magnetfeld zu messen. Wird das Abtriebsrad bewegt, ändert sich das Magnetfeld am Ort des Sensors. Anhand des gemessenen Magnetfelds kann somit die Drehwinkelstellung des Abtriebsrads sowie gegebenenfalls die Stellung eines damit gekoppelten Stellglieds ermittelt werden.
Zur Lagerung des Abtriebsrads kann der Stellantrieb eine Führung umfassen, die beispielsweise in Kontakt mit einer Lauffläche des Abtriebsrads sein kann, um dieses relativ zu einer Drehachse radial und/oder axial zu führen. Aufgrund der kompakten Bauweise elektrischer Kleinmotoren ist der Platz innerhalb des Gehäuses des Elektromotors häufig begrenzt. Dies kann eine gemeinsame Anordnung der Führung und des Sensors in der unmittelbaren Umgebung des Abtriebsrads erschweren. Um das Abtriebsrad anzutreiben, muss das Abtriebsrad darüber hinaus auch mit einer Motoreinheit des Stellantriebs mechanisch gekoppelt werden, beispielsweise mittels eines Getriebes, wofür ebenfalls Platz benötigt wird.
ÜBERBLICK
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Stellantrieb anzugeben, der eine kompakte Bauform aufweist, die Anordnung eines Sensors in der Nähe eines Abtriebsrads ermöglicht und eine stabile Führung des Abtriebsrads gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stellantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Führungselement zur Verwendung in einem Stellantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es wird ein Stellantrieb vorgesehen, der einen Elektromotor mit einem auf einem Rotorschaft drehbar gelagerten Rotor und ein mit dem Rotor mechanisch gekoppeltes Abtriebsrad aufweist. Der Stellantrieb weist ferner ein Führungselement mit einer Führung auf, wobei die Führung dazu eingerichtet ist, das Abtriebsrad relativ zu einer Abtriebsachse radial zu führen. Das Führungselement weist eine Schaftaufnahme auf, die dazu eingerichtet ist, ein distales Ende des Rotorschafts aufzunehmen.
Der Elektromotor kann beispielsweise ein elektronisch kommutierter Elektromotor, zum Beispiel ein Schrittmotor oder ein bürstenloser Gleichstrommotor sein. In anderen Ausgestaltungen kann der Elektromotor als mechanisch kommutierter Gleichstrommotor oder als Wechselstrommotor ausgebildet sein. Der Elektromotor kann ferner einen Stator aufweisen, wobei der Rotor als Innenläufer innerhalb des Stators angeordnet sein kann.
Der Rotorschaft ist eine körperliche Achse, beispielsweise ein zylindrischer Stab, auf der der Rotor drehbar gelagert ist. Der Rotor kann zum Beispiel an seinem Innenumfang eine Lauffläche aufweisen, die mit einer Außenfläche des Rotorschafts in Kontakt ist, um den Rotor in Richtung radial zum Rotorschaft zu führen. Ein erstes oder proximales Ende des Rotorschafts kann beispielsweise in einer entsprechenden Aufnahme in einem Gehäuse des Stellantriebs, zum Beispiel in einer Bodenplatte des Gehäuses, angeordnet sein. Das dem proximalen Ende gegenüberliegende distale Ende des Rotorschafts kann in der Schaftaufnahme des Führungselements angeordnet sein. Der Rotorschaft kann an mindestens einem Punkt, vorzugsweise an mindestens zwei Punkten drehfest befestigt sein, zum Beispiel in der Schaftaufnahme des Führungselements und/oder einer Aufnahme in dem Gehäuses.
Das Abtriebsrad kann beispielsweise über ein Getriebe, vorzugsweise ein Untersetzungsgetriebe, mit dem Rotor mechanisch gekoppelt sein, so dass eine Drehbewegung des Rotors in eine Drehbewegung des Abtriebsrads übersetzt wird. Das Abtriebsrad kann dazu eingerichtet sein, mit einem Stellglied mechanisch gekoppelt zu werden, zum Beispiel um eine Drehbewegung des Abtriebsrads in eine Bewegung des Stellglieds zu übersetzen. Hierzu kann das Abtriebsrad eine Abtriebswelle mit einem geeigneten Mitnahmeprofil aufweisen, wobei die Abtriebswelle insbesondere als Hohlwelle ausgebildet sein kann und das Mitnahmeprofil am Innen- und/oder Außenumfang des Abtriebswelle angeordnet sein kann. Das Abtriebsrad kann in dem Stellantrieb um die Abtriebsachse drehbar gelagert sein, beispielsweise in einer entsprechenden Lagerung in einem Gehäusedeckel des Stellantriebs.
Das Führungselement weist eine Führung auf, um das Abtriebsrad relativ zu der Abtriebsachse radial zu führen. Die Führung kann dazu eingerichtet sein, eine Drehbewegung des Abtriebsrads um die Abtriebsachse zu ermöglichen, aber eine Bewegung des Abtriebsrad in Richtung radial zur Abtriebsachse zu verhindern. Hierzu kann die Führung eine oder mehrere Kontaktflächen aufweisen, die jeweils dazu eingerichtet sind, mit einer entsprechenden Lauffläche des Abtriebsrads in Kontakt zu kommen. Die Kontaktflächen können beispielsweise azimutale Segmente eines Zylinders sein, deren Querschnittsfläche jeweils entlang eines Kreisbogens um die Abtriebsachse verläuft. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Führung eine zylinderförmige Kontaktfläche, die sich in Umfangsrichtung vollständig um die Abtriebsachse erstreckt. Vorzugsweise verläuft die Abtriebsachse parallel zum Rotorschaft, d.h. parallel zu einer Drehachse des Rotors.
Sofern nicht anders angegeben bezeichnet in der vorliegenden Anmeldung der Ausdruck „Achse“ eine geometrische oder gedachte (Dreh-)Achse im mathematischen Sinne, um die eine Drehbewegung erfolgt bzw. erfolgen soll, die aber nicht notwendigerweise das Vorhandensein einer entsprechenden körperlichen Achse erfordert. Der Ausdruck „Schaft“ bezeichnet dagegen eine körperliche Achse wie etwa einen zylindrischen Stab, die beispielsweise dazu eingerichtet sein kann, ein Element um eine entsprechende (Dreh-)Achse drehbar zu lagern.
Das Führungselement weist ferner die Schaftaufnahme auf, die dazu eingerichtet ist das distale Ende des Rotorschafts aufzunehmen. Die Schaftaufnahme kann beispielsweise eine Öffnung in dem Führungselement aufweisen, in der das distale Ende des Rotorschafts angeordnet werden kann, oder einen Vorsprung, der in dem distalen Ende des Rotorschafts angeordnet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schaftaufnahme eine Vertiefung auf, die dazu eingerichtet ist, auf den Rotorschaft aufgesteckt zu werden. Vorzugsweise ist die Schaftaufnahme dazu eingerichtet, das distale Ende des Rotorschafts drehfest aufzunehmen, beispielweise um eine Übertragung der Drehbewegung des Rotors auf den Rotorschaft zu verhindern. Das distale Ende des Rotorschafts kann zum Beispiel in die Schaftaufnahme eingepresst sein (oder umgekehrt) oder kann mit dieser verklebt, verschraubt, heißverstemmt oder verschweißt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Schaftaufnahme auch ein Befestigungselement aufweisen, das dazu eingerichtet ist, mit einem entsprechenden Gegenstück an dem Rotorschaft ineinander zu greifen, um den Rotorschaft drehfest aufzunehmen, zum Beispiel ein Mitnahmeprofil wie etwa ein Innen- oder Außensechskant/-rund an einem Innen- bzw. Außenumfang des Führungselements.
In einigen Ausgestaltungen kann das Führungselement des Stellantriebs das erfindungsgemäße Führungselement nach einer der unten beschriebenen Ausführungsformen sein.
Die Führung kann eine kreisförmige Öffnung in dem Führungselement aufweisen, wobei sich die Öffnung zum Beispiel entlang der Abtriebsachse durch das Führungselement hindurch erstreckt. Die Öffnung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine mit dem Abtriebsrad verbundene Welle aufzunehmen, insbesondere eine Welle, die auf einer der Abtriebswelle gegenüberliegenden Seite des Abtriebsrads angeordnet ist und zum Beispiel eine rückseitige Verlängerung der Abtriebswelle bildet. Ein Innenumfang der Öffnung kann eine Kontaktfläche der Führung bilden und dazu eingerichtet sein, mit einer Außenseite der Welle in Kontakt zu kommen, um diese und damit das Abtriebsrad relativ zu der Abtriebsachse radial zu führen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Führungselement in Richtung der Abtriebsachse zwischen dem Rotor und dem Abtriebsrad angeordnet ist, d.h. bei einer Projektion auf die Abtriebsachse befindet sich das Führungselement zwischen dem Rotor und einem Hauptkörper des Abtriebsrads, beispielsweise so dass vom Rotor aus gesehen beide Stirnseiten des Abtriebsrads jenseits des Führungselements liegen. Der Rotorschaft kann dabei in Richtung radial zu der Abtriebsachse gegenüber der Abtriebsachse versetzt angeordnet sein, d.h. so dass der Rotor und das Abtriebsrad verschiedene Drehachsen aufweisen, wobei die Drehachsen des Rotors und des Abtriebsrads parallel sein können. Vorzugsweise ist der Rotorschaft in Richtung radial zu der Abtriebsachse innerhalb eines Außenumfangs des Abtriebsrads angeordnet, beispielsweise so dass sich die Drehachse des Rotors in Verlängerung des Rotorschafts durch das Abtriebsrad hindurch erstreckt. Entsprechend kann auch die Schaftaufnahme des Führungselements in Richtung radial zu der Abtriebsachse innerhalb des Außenumfangs des Abtriebsrads angeordnet sein, beispielsweise benachbart zu einer Stirnseite des Abtriebsrads. Ein Abstand zwischen der Abtriebsachse und dem Rotorschaft in Richtung radial zur Abtriebsachse kann zum Beispiel zwischen 50% und 95%, in einem Beispiel zwischen 70% und 90% eines Außenradius des Abtriebsrads betragen.
Der Stellantrieb kann ferner einen mit dem Abtriebsrad drehfest verbundenen Magneten aufweisen, zum Beispiel um die Stellung des Abtriebsrads oder eines damit gekoppelten Stellgliedes bestimen zu können. Der Magnet kann zum Beispiel an dem Abtriebsrad befestigt sein oder bevorzugt an einer mit dem Abtriebsrad verbundenen Welle, insbesondere an einer der Abtriebswelle gegenüberliegenden Welle. Vorzugsweise ist der Magnet so in dem Stellantrieb angeordnet, dass sich die Abtriebsachse des Abtriebsrads durch den Magneten hindurch erstreckt. Der Magnet kann zum Beispiel auf einer vom Abtriebsrad abgewandten Stirnseite der Welle angeordnet sein, zum Beispiel in einer stirnseitigen Vertiefung der Welle. Der Magnet kann mittels eines Niederhalters, insbesondere eines ultraschallverschweißten Niederhalters, an dem Abtriebsrad bzw. der Welle befestigt sein und/oder mit dem Abtriebsrad bzw. der Welle verklebt sein. Bevorzugt ist der Magnet auf einer dem Abtriebsrad gegenüberliegenden Seite des Führungselements angeordnet, d.h. so dass sich das Führungselement zwischen dem Magneten und dem Hauptkörper des Abtriebsrads befindet und der Magnet z.B. auf derselben Seite des Führungselements wie der Rotor angeordnet ist.
In manchen Weiterbildungen kann der Magnet mit dem Abtriebsrad, beziehungsweise der Welle, stoffschlüssig verbunden sein. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Magnet mittels Ultraschallschweißen auf dem Abtriebsrad und/oder an der Welle befestigt wird. Der Magnet kann in solchen Ausgestaltungen als kunststoffgebundener Magnet ausgebildet sein. Das Abtriebsrad und/oder die Welle können aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sein und optional einen Glasfaseranteil, beispielsweise im Bereich von 10% bis 40%, aufweisen. An dem Abtriebsrad und/oder an der Welle können im Bereich einer Fügezone Energierichtungsgeber ausgeformt sein. Die Energierichtungsgeber können beispielsweise als Vorsprünge des Zahnrads und/oder der Welle ausgebildet sein und ermöglichen eine konzentrierte Energieleitung während des Ultraschallschweißprozesses. Alternativ oder zusätzlich können die Energierichtungsgeber auch am Magneten ausgebildet sein. Somit kann der Magnet an dem Zahnrad und/oder an der Welle befestigt werden, ohne dass ein zusätzliches Bauteil wie eine Abdeckung oder ein Niederhalter benötigt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Abstand zwischen Magnet und Magnetsensor gering gehalten werden kann, wodurch die am Sensor detektierte Magnetfeldstärke erhöht werden kann. In manchen Ausgestaltungen kann auch nur ein einziger Energierichtungsgeber vorgesehen sein, der beispielsweise umlaufend ausgebildet ist.
Der Stellantrieb kann zudem einen Magnetfeldsensor aufweisen, der dazu eingerichtet ist, die Stärke und/oder die Richtung eines von dem Magneten erzeugten Magnetfelds zu bestimmen. Der Stellantrieb kann ferner eine Steuereinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, anhand der von dem Magnetfeldsensor gemessenen Stärke und/oder Richtung des Magnetfelds eine Stellung des Abtriebsrads oder eines mit dem Abtriebsrad verbundenen Stellglieds zu ermitteln, beispielsweise einen Drehwinkel des Abtriebsrads um die Abtriebsachse. Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor so in dem Stellantrieb angeordnet, dass sich die Abtriebsachse durch den Magnetfeldsensor hindurch erstreckt. Eine Anordnung sowohl des Magneten als auch des Magnetfeldsensors auf der Abtriebsachse kann die Bestimmung der Stellung des Abtriebsrads weniger fehleranfällig gegenüber einer Bewegung des Magneten und/oder des Magnetfeldsensors, zum Beispiel in radialer Richtung, machen und somit eine höhere Genauigkeit bei der Bestimmung der Stellung ermöglichen.
Alternativ zu einem Magnetfeldsensor kann in manchen Ausführungsformen ein induktiver oder kapazitiver Sensor vorgesehen sein, wobei sich die Abtriebsachse durch den induktiven oder kapazitiven Sensor erstreckt.
Der Stellantrieb kann weiterhin ein Getriebe aufweisen, das dazu eingerichtet ist, das Abtriebsrad mit dem Rotor mechanisch zu koppeln. Das Getriebe kann beispielsweise als Untersetzungsgetriebe ausgebildet sein und beispielsweise ein Untersetzungsverhältnis im Bereich 1:200 bis 1:2000, insbesondere im Bereich 1:300 bis 1:800 aufweisen. Das Getriebe kann eine Vielzahl von Getrieberädern aufweisen, die miteinander sowie mit dem Rotor und dem Abtriebsrad mechanisch gekoppelt sind, um eine Drehbewegung des Rotors auf das Abtriebsrad zu übertragen. Die Getrieberäder können beispielsweise als miteinander kämmende Zahnräder ausgebildet sein. Vorzugsweise weist jedes Getrieberad jeweils ein Zahnrad und ein mit dem Zahnrad drehfest verbundenes Ritzel auf, welches beispielsweise mit dem Zahnrad eines weiteren Getrieberads oder mit dem Abtriebsrad kämmt.
Mindestens eines dieser Getrieberäder kann auf dem Rotorschaft drehbar gelagert sein, zum Beispiel so, dass das entsprechende Getrieberad die gleiche Drehachse wie der Rotor aufweist. Das auf dem Rotorschaft drehbar gelagerte Getrieberad kann beispielsweise eine Öffnung aufweisen, durch die sich der Rotorschaft hindurch erstreckt. Der Rotorschaft kann eine oder mehrere axiale Führungen aufweisen, die dazu eingerichtet sind, den Rotor und/oder das auf dem Rotorschaft drehbar gelagerte Getrieberad axial zu führen, d.h. eine Bewegung entlang des Rotorschafts zu verhindern. In anderen Ausgestaltungen kann der Rotorschaft keine axialen Führungen aufweisen, sondern beispielsweise als einfacher zylindrischer Stab ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist die Schaftaufnahme des Führungselements dazu eingerichtet, dass auf dem Rotorschaft drehbar gelagerte Getrieberad axial zu führen. Hierzu kann die Schaftaufnahme eine Kontaktfläche aufweisen, die sich zum Beispiel senkrecht zu der Längsrichtung des Rotorschafts erstreckt und dazu eingerichtet ist, mit einer stirnseitigen Lauffläche des Getrieberads in Kontakt zu kommen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schaftaufnahme einen zylindrischen Vorsprung auf, der in einer stirnseitigen Vertiefung des Getrieberads, beispielsweise einer stirnseitigen Vertiefung eines Zahnrads oder eines Ritzels des Getrieberads, angeordnet ist, um das Getrieberad axial sowie gegebenenfalls auch radial berad auch in Kontakt mit dem Rotor oder einer mit dem Rotor verbundenen Welle sein, um das Getrieberad und/oder den Rotor axial zu führen. Hierzu kann das Getrieberad, zum Beispiel ein Zahnrad des Getrieberads, eine stirnseitige Kontaktfläche aufweisen, die dazu eingerichtet ist, mit einer entsprechenden Lauffläche des Rotors bzw. der mit dem Rotor verbundenen Welle in Kontakt zu kommen. Insbesondere kann das Getrieberad, zum Beispiel das Zahnrad des Getrieberads, eine stirnseitige Vertiefung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, ein distales Ende des Rotors bzw. der mit dem Rotor verbundenen Welle aufzunehmen und drehbar zu lagern.
Mindestens eines der Getrieberäder, vorzugsweise zwei oder mehr Getrieberäder können auf einem Getriebeschaft drehbar gelagert sein, wobei der Getriebeschaft gegenüber dem Rotorschaft versetzt angeordnet ist, beispielsweise so dass die auf dem Getriebeschaft drehbar gelagerten Getrieberäder eine von der Rotordrehachse verschiedene Drehachse aufweisen. Der Getriebeschaft ist dabei vorzugsweise parallel zum Rotorschaft. Eines der auf dem Getriebeschaft drehbar gelagerten Getrieberäder kann mit einem mit dem Rotor verbundenen Antriebsrad kämmen. Alternativ oder zusätzlich kann eines der auf dem Getriebeschaft drehbar gelagerten Getrieberäder mit dem Abtriebsrad kämmen. Der Getriebeschaft kann in dem Gehäuse des Stellantriebs drehfest angeordnet sein, beispielsweise in entsprechenden Aufnahmen in einer Bodenplatte und in einem Deckel des Gehäuses. Eine Länge des Getriebeschafts kann größer als eine Länge des Rotorschafts sein. Der Getriebeschaft kann in Richtung radial zu der Abtriebsachse außerhalb des Außenumfangs des Abtriebsrads angeordnet sein, zum Beispiel so dass der Getriebeschaft neben dem Außenumfang des Abtriebsrads verläuft und sich von der Rotorseite kommend über eine vom Rotor abgewandte Stirnseite des Abtriebsrads hinaus erstreckt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vielzahl der Getrieberäder ein erstes, ein zweites und ein drittes Getrieberad. In manchen Ausführungsformen kann das Getriebe keine weiteren Getrieberäder aufweisen, d.h. das Getriebe besteht aus genau drei Getrieberädern. Jedes der drei Getrieberäder kann ein Zahnrad und ein mit dem Zahnrad drehfest verbundenes Ritzel aufweisen, welches einstückig mit dem Zahnrad ausgebildet sein kann oder an diesem befestigt sein kann, zum Beispiel mit dem Zahnrad verschraubt, verklebt und/oder verschweißt sein. Das erste Getrieberad kann auf dem Getriebeschaft drehbar gelagert sein, wobei das Zahnrad des ersten Getrieberads mit einem mit dem Rotor verbundenen Antriebsrad kämmt. Das zweite Getrieberad kann auf dem Rotorschaft drehbar gelagert sein, wobei das Zahnrad des zweiten Getrieberads mit dem Ritzel des ersten Getrieberads kämmt. Das dritte Getrieberad kann auf dem Getriebeschaft drehbar gelagert sein, wobei das Zahnrad des dritten Getrieberads mit dem Ritzel des zweiten Getrieberads kämmt. In anderen Worten sind die Getrieberäder ausgehend von dem auf dem Rotorschaft angeordneten Antriebsrad des Rotors alternierend entweder auf dem Getriebeschaft oder auf dem Rotorschaft angeordnet, so dass das Getriebe vom Rotor ausgehend eine aufsteigende ZickZack-Struktur entlang der Rotor- und Getriebeschäfte bildet, in der jedes Getrieberad sukzessive in einer höher liegenden Ebene angeordnet ist und dabei mit mindestens einem auf dem jeweils anderen Schaft angeordneten Getrieberad gekoppelt ist. Dies ermöglicht eine insbesondere in einer zum Rotorschaft senkrechten Ebene besonders kompakte Getriebeanordnung, so dass die vom Stellantrieb in Anspruch genommene Grundfläche verringert werden kann. Jedes der drei Getrieberäder kann so angeordnet sein, dass sein Zahnrad dem Rotor zugewandt ist, während sein Ritzel vom Rotor abgewandt ist.
Das Ritzel des dritten Getrieberads kann mit dem Abtriebsrad kämmen, d.h. das Getriebe kann nur aus den drei genannten Getrieberädern bestehen. In anderen Ausführungsformen können weitere Getrieberäder zwischen dem dritten Getrieberad und dem Abtriebsrad zwischengeschaltet sein, wobei die weiteren Getrieberäder ebenfalls wie beschrieben alternierend auf dem Rotorschaft und dem Getriebeschaft angeordnet sein können.
Der Elektromotor kann einen den Rotor umgebenden Stator aufweisen, der beispielsweise eine Vielzahl von Phasenwicklungen aufweisen kann, die dazu eingerichtet sind, ein zeitlich variierendes Magnetfeld zu erzeugen, um den als Innenläufer ausgebildeten Rotor in eine Drehbewegung um den Rotorschaft zu versetzen. Vorzugsweise ist der Getriebeschaft innerhalb eines Außenumfangs des Stators angeordnet. Entsprechend kann ein Abstand zwischen dem Rotorschaft und dem Getriebeschaft kleiner als ein Radius des Stators sein. In manchen Ausführungsformen kann sich der Getriebeschaft durch den Stator hindurch erstrecken. Der Getriebeschaft kann beispielsweise in einem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Phasenwicklungen des Stators und/oder innerhalb eines Rückflusselements des Stators angeordnet sein. Der Getriebeschaft kann sich zum Beispiel durch eine zwischen den Phasenwicklungen angeordnete Nutisolation des Stators hindurch erstrecken.
Der Stator kann dazu eingerichtet sein, ein auf dem Getriebeschaft drehbar gelagertes Getrieberad axial und/oder radial zu führen. Hierzu kann der Stator eine Kontaktfläche aufweisen, die sich zum Beispiel senkrecht zu einer Längsrichtung des Getriebeschafts erstreckt und dazu eingerichtet ist, mit einer stirnseitigen Lauffläche des Getrieberads oder einer mit dem Getrieberad verbundenen Welle in Kontakt zu kommen, um das Getrieberad entlang des Getriebeschaft axial zu führen. Die Kontaktfläche kann beispielsweise eine Oberfläche eines Trägerelements für die Phasenwicklungen des Stators sein.
In manchen Ausführungsformen kann der Stellantrieb ferner eine Leiterplatte aufweisen, auf der beispielsweise eine Steuereinheit für den Elektromotor und/oder der Magnetfeldensensor angeordnet sind. Die Leiterplatte kann zwischen dem Rotor und dem Führungselement angeordnet sein, wobei der Rotorschaft sich durch eine Öffnung oder Aussparung in der Leiterplatte vom Rotor zur Schaftaufnahme in dem Führungselement erstrecken kann.
Alternativ zum Magnetfeldsensor kann die Leiterplatte einen induktiven oder einen kapazitiven Sensor umfassen, wobei auf der Leiterplatte wenigstens ein induktives Element, oder wenigstens eine Elektrode zum Bilden einer Kapazität, angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Rotor auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordnet, während sämtliche Getrieberäder auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte angeordnet sind. Hierzu kann die Leiterplatte beispielsweise eine Aussparung oder Öffnung aufweisen, durch die sich der Rotorschaft und eine mit dem Rotor verbundene Antriebswelle erstrecken, wobei die Antriebswelle an ihrem distalen Ende ein mit dem Getriebe mechanisch gekoppeltes Antriebsrad aufweist, z.B. in Form eines entsprechenden Mitnahmeprofils an einem Außenumfang der Antriebswelle. Die Leiterplatte kann darüber hinaus eine weitere Aussparung oder Öffnung aufweisen, in der der Getriebeschaft sowie gegebenenfalls eine mit einem Getrieberad verbundene Welle zur Lagerung auf dem Stator angeordnet ist. Das Abtriebsrad sowie das Führungselement können ebenfalls jeweils auf der zweiten Seite der Leiterplatte angeordnet sein.
Durch Vorsehen eines Führungselements, das sowohl eine Führung für das Abtriebsrad des Stellantriebs als auch eine Schaftaufnahme für den Rotorschaft aufweist, stellt die vorliegende Erfindungen einen Stellantrieb bereit, der sowohl eine kompakte Bauform aufweist als auch eine stabile Führung des Abtriebsrads gewährleistet. Außerdem kann das Führungselement so ausgestaltet werden, dass sowohl ein mit dem Abtriebsrad drehfest verbundener Magnet als auch ein Magnetfeldsensor in dem Zwischenraum zwischen Führungselement und Rotor auf der Abtriebsachse angeordnet werden können, was trotz der kompakten Bauform eine präzise Bestimmung der Stellung des Abtriebsrads erlaubt. Mittels eines zum Rotorschaft parallel verlaufenden Getriebeschafts kann darüber hinaus eine platzsparende Getriebeanordnung realisiert werden und somit die Grundfläche des Stellantriebs weiter reduziert werden.
In anderen Ausgestaltungen, welche einen kapazitiven oder induktiven Sensor umfassen, kann ein elektrisch leitfähiges Element mit dem Abtriebsrad drehfest verbunden sein. Das elektrisch leitfähige Element kann insbesondere am Abtriebsrad auf der Abtriesachse liegend angeordnet sein. Somit kann das elektrisch leitfähige Element nahe der auf der Leiterplatte angeordneten Induktivität oder kapazitiven Elektrode platziert sein, wodurch eine präzise Detektion der Stellung des Abtriebsrads ermöglicht wird.
Es wird weiterhin ein Führungselement zur Verwendung in einem Stellantrieb vorgesehen, welches einen ringförmigen Hauptkörper sowie eine Vielzahl von Auslegern aufweist, die sich von einem Außenumfang des Hauptkörpers radial nach außen erstrecken. Der Hauptkörper weist an seinem Innenumfang eine innere Kontaktfläche auf, die dazu eingerichtet ist, mit einem drehbar gelagerten Element des Stellantriebs in Kontakt zu kommen und das drehbar gelagerte Element relativ zu einer Drehachse radial zu führen. Das Führungselement weist ferner eine Schaftaufnahme auf, die an einem freistehenden distalen Ende eines ersten Auslegers der Vielzahl von Auslegern angeordnet ist. Die Schaftaufnahme ist dazu eingerichtet, einen Schaft des Stellantriebs drehfest aufzunehmen. Das Führungselement weist weiterhin eine Befestigungsvorrichtung auf, die an einem freistehenden distalen Ende eines weiteren Auslegers der Vielzahl von Auslegern angeordnet ist. Die Befestigungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, mit einem Gegenstück an einem Gehäuse des Stellantriebs ineinander zu greifen, um das Führungselement an dem Gehäuse zu befestigen.
Das Führungselement kann beispielsweise als Führungselement in dem erfindungsgemäßen Stellantrieb nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden. Das drehbar gelagerte Element kann entsprechend ein Abtriebsrad oder eine mit dem Abtriebsrad verbundene Welle sein, wobei die Drehachse eine Abtriebsachse des Abtriebsrads ist. Die Schaftaufnahme kann dazu eingerichtet sein, einen Rotorschaft des Stellantriebs aufzunehmen.
Der ringförmige Hauptkörper kann beispielsweise ein zylindrischer Körper sein, durch den sich eine Öffnung mit kreisförmigem Querschnitt erstreckt, wobei die die Öffnung umgebende Wandfläche die innere Kontaktfläche bildet. Die Kontaktfläche kann sich in Umfangsrichtung vollständig um die Drehachse herum erstrecken und beispielsweise zylinderförmig sein. Die Kontaktfläche kann dazu eingerichtet sein, eine Bewegung des drehbar gelagerten Elements senkrecht zur Drehachse zu verhindern.
Die Vielzahl von Auslegern kann beispielsweise zwischen zwei und zehn Ausleger, vorzugsweise zwischen drei und fünf Ausleger, in einem Beispiel vier Ausleger umfassen. Die Ausleger können entlang der Umfangsrichtung um die Drehachse versetzt zueinander angeordnet sein. Die Ausleger können sich senkrecht zur Drehachse erstrecken und können in einer oder in mehreren Ebenen entlang der Drehachse angeordnet sein. In manchen Ausgestaltungen können die Ausleger sich vom Außenumfang des Hauptkörpers nach außen verjüngen, beispielsweise so, dass eine Breite der Ausleger senkrecht zur Drehachse an ihrem distalen Ende kleiner ist als an ihrem an den Hauptkörper angrenzenden proximalen Ende. Vorzugsweise sind die Ausleger einstückig mit dem Hauptkörper ausgebildet. Eine Länge des Hauptkörpers parallel zu der Drehachse kann größer sein als eine Dicke der Ausleger parallel zu der Drehachse, beispielsweise so, dass der Hauptkörper in einer oder in beiden Richtungen parallel zu der Drehachse über die Ausleger hinaussteht.
Die Schaftaufnahme kann wie oben für den erfindungsgemäßen Stellantrieb beschrieben ausgestaltet sein. Die Schaftaufnahme kann beispielsweise eine Öffnung oder eine Vertiefung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, den Schaft aufzunehmen. Alternativ oder zusätzlich kann die Schaftaufnahme einen Vorsprung aufweisen, der dazu eingerichtet ist, in einer Vertiefung in dem Schaft angeordnet zu werden. In manchen Ausgestaltungen kann die Schaftaufnahme ein Befestigungselement aufweisen, das dazu eingerichtet ist, mit einem entsprechenden Gegenstück an dem Rotorschaft ineinander zu greifen, um den Rotorschaft drehfest aufzunehmen, zum Beispiel ein Mitnahmeprofil.
Das Führungselement kann eine oder mehrere Befestigungsvorrichtungen aufweisen, die jeweils an einem freistehenden distalen Ende eines weiteren Auslegers der Vielzahl von Auslegern angeordnet sind. Vorzugsweise weist das Führungselement an jedem Ausleger mit Ausnahme des ersten Auslegers eine Befestigungsvorrichtung auf. Jede der Befestigungsvorrichtungen kann beispielsweise eine Öffnung, eine Vertiefung, eine Aussparung und/oder einen Vorsprung aufweisen, die/der dazu eingerichtet ist, mit einem entsprechenden Gegenstück an dem Gehäuse des Stellantriebs ineinander zu greifen, zum Beispiels auf dieses aufgesteckt oder in dieses eingepresst zu werden. Die Befestigungsvorrichtungen können insbesondere dazu eingerichtet sein, mit dem entsprechenden Gegenstück an dem Gehäuse heißverstemmt oder ultraschallverschweißt zu werden. Alternativ oder zusätzlich kann jede der Befestigungsvorrichtung auf andere Befestigungsmittel wie etwa eine Schraube, einen Rastpin oder einen Schnapphaken aufweisen.
In einigen Ausgestaltungen kann der erste Ausleger eine Kontaktfläche aufweisen, die dazu eingerichtet ist, in Kontakt mit einem auf dem Schaft des Stellantriebs drehbar gelagertes Zahnrad, beispielsweise einem Getrieberad, zu kommen, um dieses entlang des Schaftes axial zu führen. Der erste Ausleger kann einen zylindrischen Vorsprung aufweisen, der dazu eingerichtet ist, in einer Vertiefung auf einer Stirnseite des auf dem Schaft drehbar gelagerten Zahnrads angeordnet zu werden, um das Zahnrad entlang des Schafts axial zu führen. Die Schaftaufnahme kann dabei eine Vertiefung aufweisen, die auf einer Endfläche des zylindrischen Vorsprungs angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, den Schaft aufzunehmen.
Der erste Ausleger kann an seinem distalen Ende eine Aussparung aufweisen, die beispielsweise dazu eingerichtet sein kann, ein auf dem Schaft des Stellantriebs angeordnetes Element wie zum Beispiel das Zahnrad zumindest teilweise aufzunehmen. Beispielsweise kann der erste Ausleger an seinem distalen Ende eine geringere Dicke aufweisen als an seinem an den Hauptkörper angrenzenden proximalen Ende, wobei die Dicke parallel zu der Drehachse gemessen wird. Die Dicke des ersten Auslegers an seinem distalen Ende kann zum Beispiel zwischen 10% und 75%, in einem Beispiel zwischen 20% und 50% der Dicke an dem proximalen Ende betragen.
In manchen Ausführungsformen kann das Führungselement ferner einen Abstandshalter aufweisen, der sich von einem der Ausleger zum Beispiel parallel zur Drehachse erstreckt und dazu eingerichtet ist, einen Mindestabstand zwischen dem Führungselement und einem weiteren Element des Stellantriebs zu gewährleisten. Das weitere Element des Stellantriebs kann beispielsweise eine Leiterplatte sein. Der Abstandshalter kann eine dem Mindestabstand entsprechende Länge aufweisen und dazu eingerichtet sein, mit dem weiteren Element in Kontakt zu kommen, wenn sich dieses dem Führungsabstand bis auf den Mindestabstand nähert. In manchen Ausgestaltungen kann der Abstandshalter auch mit dem weiteren Element verbunden sein und beispielsweise ein Befestigungselement wie etwa eine Vertiefung aufweisen, das dazu eingerichtet ist mit einem entsprechenden Gegenstück wie etwa einen Vorsprung oder Pin auf dem weiteren Element ineinander zu greifen.
In einigen Ausgestaltungen kann die Vielzahl der Ausleger einen zweiten Ausleger und einen dritten Ausleger umfassen, die entlang der Umfangsrichtung um die Drehachse zwischen 120° und 180°, in einem Beispiel zwischen 140° und 160° versetzt zueinander angeordnet sind. Der Winkel zwischen dem zweiten und dem dritten Ausleger kann dabei beispielsweise der von den Verbindungslinien zwischen den auf den Auslegern angeordneten Befestigungsvorrichtungen und der Drehachse eingeschlossene Winkel sein. Der erste Ausleger kann in Umfangsrichtung asymmetrisch zwischen dem zweiten und dem dritten Ausleger angeordnet sein, beispielsweise so dass der erste Ausleger näher an dem zweiten Ausleger als an dem dritten Ausleger angeordnet ist und/oder das ein Winkel zwischen dem ersten Ausleger und dem zweiten Ausleger kleiner ist als ein Winkel zwischen dem ersten Ausleger und dem dritten Ausleger. Der Winkel zwischen dem ersten Ausleger und dem zweiten Ausleger kann zum Beispiel zwischen 10° und 70°, in einem Beispiel zwischen 30° und 50° kleiner als ein Winkel zwischen dem ersten Ausleger und dem dritten Ausleger sein.
In manchen Ausführungsformen kann das drehbar gelagerte Element eine Welle sein, zum Beispiel eine mit einem Abtriebsrad verbundene Welle, wobei diese vorzugsweise auf einer einer Abtriebswelle gegenüberliegenden Seite des Abtriebsrads angeordnet ist. Der Hauptkörper kann eine stirnseitige Kontaktfläche aufweisen, die dazu eingerichtet ist, ein mit der Welle verbundenes weiteres drehbar gelagertes Element des Stellantriebs relativ zu der Drehachse axial zu führen. Die Kontaktfläche des Hauptkörpers kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, mit einer Stirnseite des Abtriebsrads in Kontakt zu kommen, um dieses axial zu führen.
Der Stellantrieb kann insbesondere in einem elektromotorisch betriebenen Klappensteller oder Ventilsteller verwendet werden. Der Klappensteller oder Ventilsteller kann beispielsweise Teil einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs sein. Beispielsweise kann solch ein Ventilsteller zum Regeln eines Volumenstroms eines Kältemittels, wie eines Gases oder einer Kühlflüssigkeit, vorgesehen sein.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen in schematischer Darstellung:

1: ein Stellantrieb gemäß einem Beispiel in einer Explosionsdarstellung;
2: der Stellantrieb aus 1 ohne Gehäuse in einer Querschnittsansicht;
3: der Stellantrieb aus 1 mit Gehäuse in einer Querschnittsansicht;
4: der Stellantrieb aus 1 ohne Gehäuse in einer perspektivischen Ansicht;
5: der Elektromotor des Stellantriebs aus 1 in einer Ansicht von unten;
6a: ein Führungselement zur Verwendung in einem Stellantrieb gemäß einem Beispiel in einer Draufsicht;
6b: das Führungselement aus 6a in einer Ansicht von unten;
6c: das Führungselement aus 6a in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten;
6d: das Führungselement aus 6a in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben;
7a und 7b: eine alternative Ausgestaltung eines Abtriebsrads mit Sensormagnet des in den 1 bis 5 gezeigten Stellantriebs in einer geschnittenen Schrägansicht (7a) und einer explodierten Darstellung (7b) dieser Ansicht;
8a und 8b, eine weitere Ausgestaltung eines Abtriebsrads mit Sensormagnet des in den 1 bis 5 gezeigten Stellantriebs in einer geschnittenen Schrägansicht (8a) und einer explodierten Darstellung (8b) dieser Ansicht; und
9a und 9b, eine weitere Ausgestaltung eines Abtriebsrads mit Sensormagnet des in den 1 bis 5 gezeigten Stellantriebs in einer geschnittenen Schrägansicht (9a) und einer explodierten Darstellung (9b) dieser Ansicht.

BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 bis 5 zeigen einen Stellantrieb 100 gemäß einem Beispiel. In 1 ist der Stellantrieb 100 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, in 2 in einer Querschnittsansicht ohne das Gehäuse 122, 124, in 3 in einer Querschnittsansicht mit dem Gehäuse 122, 124 und in 4 in einer perspektivischen Ansicht ohne das Gehäuse 122, 124. 5 zeigt den Elektromotor 102 des Stellantriebs 100 in einer Ansicht von unten.
Der Stellantrieb 100 weist einen Elektromotor 102 mit einem drehbar gelagerten Rotor 104 und einem den Rotor 104 umgebenden Stator 106 auf. Im Beispiel der 1 bis 5 ist der Elektromotor 102 als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet, wobei der Stator 106 eine Vielzahl von um den Rotor 104 angeordneten Phasenwicklungen 106A aufweist. Der Rotor 104 ist auf einem Rotorschaft 108 drehbar gelagert, wobei der Rotorschaft 108 als zylindrischer Stab ausgebildet ist und ein proximales oder unteres Ende des Rotorschafts 108 in einer entsprechenden Aufnahme in einer Bodenplatte des Gehäuses 122 drehfest angeordnet ist.
Der Stellantrieb 100 weist ferner ein Abtriebsrad 110 auf, das einstückig mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 110A ausgebildet ist. Die Abtriebswelle 110A weist an ihrem Innenumfang ein Mitnahmeprofil auf, über die das Abtriebsrad 110 mit einem Stellglied (nicht gezeigt) verbunden werden kann. Das Abtriebsrad 110 ist über ein Getriebe 112 mit dem Rotor 104 mechanisch gekoppelt, so dass eine Drehbewegung des Rotors 104 um den Rotorschaft 108 in eine Drehbewegung des Abtriebsrads 110 übersetzt wird.
Der Stellantrieb 100 weist außerdem ein Führungselement 114 mit einer Führung 116 auf, die dazu eingerichtet ist, das Abtriebsrad 110 relativ zu einer Abtriebsachse 118 radial zu führen. Hierzu weist die Führung 116 wie unten in Bezug auf 6a-6d genauer ausgeführt eine kreisförmige Öffnung 138 in dem Führungselement 114 auf, die dazu eingerichtet ist, eine Welle 110B aufzunehmen. Die Welle 110B ist mit dem Abtriebsrad 110 verbunden, zum Beispiel einstückig mit dem Abtriebsrad 110 ausgebildet, und auf der der Abtriebswelle 110A gegenüberliegenden Seite des Abtriebsrad 110 angeordnet. Im Beispiel der 1 bis 5 verläuft die Abtriebsachse 118 parallel zum Rotorschaft 108 und damit zur Drehachse des Rotors 104. Das Führungselement 114 kann zum Beispiel aus Metall und/oder einem Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff ausgebildet sein, wobei der Kunststoff zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Führungselements 114 bei Bedarf glasfaserverstärkt sein kann.
Das Führungselement 114 weist eine Schaftaufnahme 120 auf, die dazu eingerichtet ist, ein distales oder oberes Ende des Rotorschafts 108 aufzunehmen. Hierzu weist die Schaftaufnahme 120 wie unten in Bezug auf 6a-6d genauer beschrieben eine Vertiefung 120B auf, die auf den Rotorschaft 108 aufgesteckt werden kann, beispielsweise so dass der Rotorschaft 108 drehfest in die Vertiefung 120B eingepresst und/oder mit dieser heißverstemmt oder ultraschallverschweißt wird.
Die genannten Komponenten des Stellantriebs 100 sind in einem Gehäuse 122 mit einem Deckel 124 angeordnet, wobei der Deckel 124 eine Öffnung aufweist, durch die das Mitnahmeprofil der Abtriebswelle 110A von außen zugänglich ist. Das Führungselement 114 ist in Richtung der Abtriebsachse 118 zwischen dem Rotor 104 und dem Abtriebsrad 110 angeordnet, wobei sich die Welle 110B von der unteren Stirnseite des Abtriebsrads 110 durch das Führungselement 114 hindurch in Richtung des Rotors 104 erstreckt.
Der Stellantrieb 100 weist ferner eine Leiterplatte 126 auf, die zwischen dem Führungselement 114 und dem Rotor 104 angeordnet ist. Auf der Leiterplatte 126 ist ein Magnetfeldsensor 128 angeordnet, wobei der Magnetfeldsensor 128 beispielsweise ein zweidimensionaler oder dreidimensionaler Hall-Sensor sein kann. Der Magnetfeldsensor 128 ist dazu eingerichtet, die Stärke und/oder Richtung eines Magnetfelds zu messen, welches von einem Magneten 130 erzeugt wird, der in einer stirnseitigen Vertiefung in der mit dem Abtriebsrad 110 verbundenen Welle 110B mittels eines Niederhalters drehfest befestigt ist. Sowohl der Magnetfeldsensor 128 als auch der Magnet 130 sind so angeordnet, dass sich die Abtriebsachse 118 durch den Magnetfeldsensor 128 und den Magneten 130 hindurch erstreckt. Analog kann in anderen Ausgestaltungen eine Anordnung mit einem kapazitiven oder induktiven Sensor vorgesehen sein, wobei ein elektrisch leitfähiges Element an der Stirnseite des Abtriebsrads, beispielsweise in der stirnseitigen Vertiefung des Abtriebsrads, angeordnet ist.
Das Getriebe 112 des Stellantriebs 100 weist eine Vielzahl von Getrieberädern auf. Im Beispiel der 1 bis 5 besteht das Getriebe aus drei Getrieberädern 112-1, 112-11, 112-III, die jeweils ein dem Rotor 104 zugewandtes Zahnrad sowie ein vom Rotor 104 abgewandtes Ritzel aufweisen, wobei das Zahnrad und das Ritzel drehfest miteinander verbunden sind und beispielsweise einstückig ausgebildet sein können.
Ein erste Getrieberad 112-1 ist auf einem Getriebeschaft 132 drehbar gelagert, wobei sich der Getriebeschaft 132 parallel zum Rotorschaft 108 von einer unteren Aufnahme in der Bodenplatte des Gehäuses 122 durch eine Öffnung in der Leiterplatte 126 zu einer oberen Aufnahme in dem Deckel 122 erstreckt. Das erste Getrieberad 112-1 ist oberhalb der Leiterplatte 126 angeordnet und kämmt mit einem auf dem Rotorschaft 108 angeordneten Antriebsrad 104A. Das Antriebsrad 104A ist über eine Welle, die in einer weiteren Öffnung in der Leiterplatte 126 angeordnet ist, mit dem unter der Leiterplatte 126 angeordneten Rotor 104 drehfest verbunden.
Das Ritzel des ersten Getrieberads 112-1 kämmt mit dem Zahnrad eines zweiten Getrieberads 112-II, welches oberhalb des Antriebsrads 104A auf dem Rotorschaft 108 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad des zweiten Getrieberads 112-II weist an seiner unteren Stirnseite eine kleine Vertiefung auf, in der ein oberes Ende des Antriebsrads 104A angeordnet ist. Ferner weist das Ritzel des zweiten Getrieberads 112-II an seiner oberen Stirnseite ebenfalls eine Vertiefung auf, in der ein unten in Bezug auf die 6a-6b genauer beschriebener zylindrischer Vorsprung 120A der Schaftaufnahme 120 angeordnet ist. Dies ermöglicht eine axiale Führung des zweiten Getrieberads 112-II und des Rotors 104 mit dem Antriebsrad 104A entlang des Rotorschafts 108.
Das Ritzel des zweiten Getrieberads 112-II kämmt mit dem Zahnrad eines dritten Getrieberads 112-III, welches oberhalb des ersten Getrieberads 112-I auf dem Getriebeschaft 132 drehbar gelagert ist. Das Ritzel des dritten Getrieberads 112-III wiederum kämmt mit dem Abtriebsrad 110 und ist stirnseitig in Kontakt mit einem Vorsprung an dem Deckel 122, der somit eine obere axiale Führung für das erste Getrieberad 112-I und das dritte Getrieberad 112-III entlang des Getriebeschafts 132 bildet. Gleichzeitig weist der Stator 106 auf seiner Oberseite eine Kontaktfläche 106C auf, die mit einer stirnseitigen Lauffläche einer Welle in Kontakt ist, die mit dem ersten Getrieberad 112-1 verbunden ist und sich entlang des Getriebeschafts 132 durch die entsprechende Öffnung in der Leiterplatte 126 erstreckt. Somit bildet die Kontaktfläche 106C des Stators 106 eine untere axiale Führungen für das erste Getrieberad 112-I und das dritte Getrieberad 112-III entlang des Getriebeschaft 132.
Der Rotorschaft 108 ist so angeordnet, dass er sich in Richtung radial zu der Abtriebsachse 118 innerhalb eines Außenumfangs des Abtriebsrads 110 befindet, d. h. dass der Rotorschaft 108 näher an der Abtriebsachse 118 liegt als der Außenumfang des Abtriebsrads 110. Die unterhalb der unteren Stirnseite des Abtriebsrads 110 angeordnete Schaftaufnahme 120 des Führungselements 114 bildet dabei einen oberen Haltepunkt für den Rotorschaft 108, so dass der Rotorschaft 108 auch ohne Kontakt zum Deckel 122 stabil in dem Gehäuse 122 gehalten werden kann.
Der Getriebeschaft 132 ist innerhalb eines Außenumfangs des Stators 106 angeordnet und erstreckt sich wie in 3 und 5 zu sehen von der Leiterplatte 126 durch einen Zwishenraum zwischen zwei benachbarten Phasenwicklungen 106A des Stators 106 zur Bodenplatte des Gehäuses 122. Entsprechend ist der Getriebeschaft 132 innerhalb eines die Phasenwicklungen 106A in Umfangsrichtung umgebenden magnetischen Rückflusselements 106B angeordnet.
Eine solche Platzierung des Rotorschafts 108 und des Getriebeschafts 132 ermöglicht in Kombination mit der alternierenden Anordnung der Getrieberäder 112-I bis 112-III auf dem Rotorschaft 108 und dem Getriebeschaft 132 eine platzsparende Anordnung der Komponenten des Stellantriebs 100, die nur wenig Grundfläche senkrecht zur Abtriebsachse 118 in Anspruch nimmt. Sämtliche Getrieberäder 112-I bis 112-III sind dabei auf der vom Rotor 104 abgewandten Seite der Leiterplatte 126 angeordnet, auf der sich auch das Abtriebsrad 110 befindet.
Der Stellantrieb 100 weist ferner einen Anschluss oder Stecker 134 auf, über den die Leiterplatte 126 von außen elektrisch kontaktiert werden kann. Um die von dem Stellantrieb 100 in Anspruch genommenen Grundfläche weiter zu reduzieren, kann der Stecker 136 sich parallel zu einer Seitenwand des Gehäuses 122 erstrecken, die wiederum parallel zu dem Rotorschaft 108 und der Abtriebsachse 118 sein kann. Der Stecker 134 kann sich dabei wie in 3 gezeigt von der Ebene der Leiterplatte 126 nach oben erstrecken, um eine Kontaktierung des Stellantriebs 100 von oben zu ermöglichen. Alternativ kann der Stecker 134 sich auch von der Ebene der Leiterplatte 126 nach unten erstrecken, beispielsweise parallel zu der den Stator 106 umgebenden Seitenwand des Gehäuses 122.
In manchen Ausgestaltungen kann das Führungselement 114 ferner einen Abstandshalter 136 aufweisen, der sich von einer Unterseite des Führungselements 114 parallel zur Abtriebsachse 118 nach unten erstreckt und dazu eingerichtet sein kann, einen Mindestabstand zwischen dem Führungselement 114 und der Leiterplatte 126 zu gewährleisten. Hierzu kann ein unteres Ende des Abstandshalter 136 beispielsweise knapp über der Leiterplatte 126 schwebend angeordnet sein oder auch mit der Leiterplatte 126 verbunden sein, beispielsweise mittels eines von der Leiterplatte 126 nach oben abstehenden Pins.
6a bis 6d zeigen ein Führungselement 114 zur Verwendung in einem Stellantrieb gemäß einem Beispiel. In 6a ist das Führungselement 114 in einer Draufsicht gezeigt, in 6b in einer Ansicht von unten, in 6c in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten und in 6d in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben. Das Führungselement 114 kann beispielsweise in dem oben in Bezug auf 1 bis 5 beschriebenen Stellantrieb 100 als Führungselement für das Abtriebsrad 110 und Aufnahme für den Rotorschaft 108 verwendet werden. Eine solche Verwendung wird im Folgenden zur beispielhaften Illustration des Führungselements 11,4 herangezogen. Alternativ kann das Führungselement 114 aber auch in einem anderen Stellantrieb, als Führungselement für ein anderes drehbar gelagertes Element eines Stellantriebs und/oder zur Aufnahme eines anderen Schafts eines Stellantriebs verwendet werden.
Das Führungselement 114 weist einen ringförmigen Hauptkörper 114A auf, durch den sich eine Öffnung 138 mit einem kreisförmigen Querschnitt erstreckt, die dazu eingerichtet ist, die mit dem Abtriebsrad 110 verbundene Welle 110B aufzunehmen. An seinem Innenumfang weist der Hauptkörper 114A eine zylinderförmige Kontaktfläche 144 auf, die dazu eingerichtet ist, mit der Außenseite der Welle 110B in Kontakt zu kommen und die Welle 110B und damit das Abtriebsrad 110 um eine Drehachse oder Abtriebsachse 118 drehbar zu lagern. Somit bildet der Hauptkörper 114A des Führungselements 114 eine Führung 116, die dazu eingerichtet ist, die Welle 110B und das Abtriebsrad 110 relativ zu der Abtriebsachse 118 radial zu führen. Der Hauptkörper 114A weist auf seiner in den 6a und 6d gezeigten Oberseite eine stirnseitige Kontaktfläche 146, die sich ringförmig um die Abtriebsachse 118 herum erstreckt. Die Kontaktfläche 146 ist wie in 2 gezeigt dazu eingerichtet, mit einer Stirnseite des mit der Welle 110B verbundenen Abtriebsrads 110 in Kontakt zu kommen und so das Abtriebsrad 110 relativ zu der Drehachse 118 axial zu führen. Somit bildet das Führungselement 114 sowohl eine radiale als auch eine axiale Führung für das Abtriebsrad 110.
Das Führungselement 114 weist ferner eine Vielzahl von Auslegern auf, im Beispiel der 6a bis 6d vier Ausleger 114B bis 114E, wobei die Ausleger 114B bis 114E sich jeweils von einem Außenumfang des Hauptkörpers 114A radial nach außen erstrecken. An einem freistehenden distalen Ende eines ersten Auslegers 114B ist eine Schaftaufnahme 120 angeordnet, die dazu eingerichtet ist, einen Schaft wie beispielsweise den Rotorschaft 108 des Stellantriebs 100 drehfest aufzunehmen. Die Schaftaufnahme 120 weist einen auf einer Unterseite des ersten Auslegers 114B angeordneten zylindrischen Vorsprung 120A auf, der sich parallel zur Abtriebsachse 118 nach unten erstreckt. Auf einer unteren Endfläche des zylindrischen Vorsprungs 120A ist eine Vertiefung 120B angeordnet, in die ein distales Ende des Rotorschafts 108 drehfest eingepresst werden kann. Der zylindrischen Vorsprung 120A ist wie oben für den Stellantrieb 100 beschrieben dazu eingerichtet, in einer Vertiefung auf einer Stirnseite eines auf dem Rotorschaft 108 drehbar gelagerten Zahnrads wie beispielsweise des zweiten Getrieberads 112-II angeordnet zu werden. Die untere Endfläche des zylindrischen Vorsprungs 120A kann dabei in Kontakt mit einer Bodenfläche einer Vertiefung auf der Stirnseite des zweiten Getrieberads 112-II kommen und somit das zweite Getrieberad 112-II entlang des Rotorschafts 108 axial führen.
Der erste Ausleger 114B hat an seinem an den Hauptkörper 114A angrenzenden proximalen Ende eine größere Dicke parallel zur Abtriebsachse 118 als an seinem freistehenden distalen Ende. Dadurch weist der erste Ausleger 114B an dem distalen Ende eine Aussparung auf, in der neben dem zylindrischen Vorsprung 120A der Schaftaufnahme 120 auch ein oberer Abschnitt des zweiten Getrieberads 112-II wie in 3 gezeigt angeordnet werden kann. Dadurch kann das Abtriebsrad 110 näher am Rotor 104 angeordnet werden und somit die Höhe des Stellantriebs 100 entlang der Abtriebsachse 118 verringert werden.
Das Führungselement 114 weist neben dem ersten Ausleger 114B drei weitere Ausleger 114C, 114D und 114E auf. An den freistehenden distalen Enden dieser Ausleger 114C bis 114E ist jeweils eine Befestigungsvorrichtung 140 angeordnet, die dazu eingerichtet ist mit einem Gegenstück 142 an dem Gehäuse 122 des Stellantriebs 100 ineinander zu greifen, um das Führungselement 114 an dem Gehäuse 122 zu befestigen. In dem Beispiel der 6a bis 6d sind die Befestigungsvorrichtungen 140 als Öffnungen in den Auslegern 114C bis 114E ausgebildet, die dazu eingerichtet sind, auf an Vorsprüngen in den Seitenwänden des Gehäuses 122 angeordneten Zapfen oder Pins 142 aufgesteckt zu werden. Die Pins 142 können dabei beispielsweise als Presspins oder Rastpins ausgebildet sein und/oder können mit den Öffnung 140 heißverstemmt oder ultraschallverschweißt werden.
Die Ausleger 114B bis 114E sind an dem Außenumfang des Hauptkörpers 114A entlang der Umfangsrichtung um die Drehachse 118 versetzt angeordnet. Dabei sind die zum ersten Ausleger 114B mit der Schaftaufnahme 120 angrenzenden Ausleger 114C und 114E etwa um einen Winkel von 150° zueinander versetzt entlang der Umfangsrichtung um die Drehachse 118 angeordnet. Der erste Ausleger 114B ist in Umfangsrichtung asymmetrisch zwischen den beiden Auslegern 114C und 114E angeordnet, wobei ein Winkel zwischen dem ersten Ausleger 114B und dem Ausleger 114C etwa 55° und ein Winkel zwischen dem ersten Ausleger und dem Ausleger 114E etwa 95° beträgt. Die genannten Winkel entsprechen dabei jeweils den Winkeln, die von den Verbindungslinien zwischen der Abtriebsachse 118 und den entsprechenden Öffnungen 140 an den distalen Enden der Ausleger 114B, 114C, 114E eingeschlossen werden.
In manchen Ausgestaltungen kann das Führungselement 114 ferner einen Abstandshalter 136 aufweisen, der sich von einer Unterseite eines der weiteren Ausleger 114C bis 114E wie beispielsweise des Auslegers 114C parallel zur Abtriebsachse 118 nach unten erstreckt. Der Abstandshalter 138 kann wie oben zu dem Stellantrieb 110 ausgeführt dazu eingerichtet sein, einen Mindestabstand zwischen dem Führungselement 114 und einer Leiterplatte 126 des Stellantriebs 100 zu gewährleisten. Der Abstandshalter 138 kann wie in 6c dargestellt zylinderförmig sein und an seinem von dem Ausleger 114C abgewandten distalen Ende einen Dom mit einer Vertiefung aufweisen, wobei die Vertiefung zum Beispiel dazu eingerichtet sein kann, einen auf der Leiterplatte 126 angeordneten Vorsprung oder Pin aufzunehmen, um den Abstandshalter 138 mit der Leiterplatte 126 zu verbinden.
In den 7a, 7b, 8a, 8b, und 9a, 9b ist jeweils eine alternative Ausgestaltung der aus Abtriebsrad 110 und Sensormagnet 130, 204 bestehenden Anordnung in einer geschnittenen Schrägansicht und einer explodierten Darstellung der jeweiligen Ansicht gezeigt. Im Unterschied zu der in der 1 gezeigten Ausgestaltung wird in den 7a bis 9b der Magnet 130, 204 an dem Abtriesrade 110, beziehungsweise an der Welle 110B des Abtriesrads 110, befestigt, ohne dass ein zusätzliches Bauteil, wie eine Abdeckung oder ein Niederhalter, benötigt wird. Somit kann die Anordnung aus Abtriebsrad 110 mit Welle 110B und Magnet 130, 204, wenn sie in dem in der 1 dargestellten Stellantrieb 100 verwendet wird, in einem kleineren Abstand von dem Magnetfeldsensor 128 positioniert werden. Dadurch kann der Betrag des magnetischen Flusses am Magnetfeldsensor 128 erhöht werden und somit ein stärkeres Messsignal detektiert werden. Insbesondere kann dadurch die Genauigkeit der Sensoranordnung erhöht werden.
Die Befestigung des Magneten 130, 204 an dem Abtriebsrad 110 oder an der Welle 110B erfolgt stoffschlüssig, insbesondere mittels Ultraschallschweißens. Die Welle 110B und/oder das Abtriebsrad 110 kann beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt sein und optional einen Glasfaseranteil aufweisen. Beispielsweise besteht die Welle 110B und/oder das Abtriebsrad 110 aus einem Polyamid (PA), wie PA612 oder PA66, mit einem Glasfaseranteil von 25% bis 35%. Der Magnet 130, 204 kann insbesondere ein kunststoffgebundener Magnet, beispielsweise ein kunststoffgebundener Neodym-Eisen-Bor-Magnet (NdFeB) sein. Um den Energieübertrag beim Ultraschallschweißprozess zu verbessern, ist im Bereich einer Fügezone 200 der Welle 110B wenigstens ein Energierichtungsgeber 202 ausgeformt, wie im Beispiel der 7a und 7b dargestellt. Mittels einer Sonotrode kann schließlich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Magnet 130 und Welle 110B hergestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Energierichtungsgeber 202, wie in den 8a und 8b dargestellt, auch am Magneten 130 ausgebildet sein. Der Energierichtungsgeber 202 kann beispielsweise umlaufend ausgebildet sein. In manchen Ausgestaltungen sind mehrere voneinander beabstandete Energierichtungsgeber vorgesehen.
Alternativ oder zusätzlich kann der Magnet auch stoffschlüssig mit dem Zahnrad 110 verbunden werden. Solch eine Ausgestaltung ist in der geschnittenen Schrägansicht der 9a und der entsprechenden explodierten Darstellung der 9b gezeigt. Beispielsweise kann ein ringförmiger Magnet 204 auf einer Stirnseite des Abtriesrads 110 angeordnet sein, beispielswiese in einer umlaufenden Vertiefung des Abtriebsrads 110. Der ringförmige Magnet 204 kann sich vollständig oder teilweise um die Drehachse des Abtriebsrads 110 erstrecken. Der Magnetfeldsensor 128 wird dann entsprechend in der Umgebung des Magneten 204 positioniert, beispielsweise in axialer Richtung des Abtriesrads 110 über oder in radialer Richtung neben dem Magneten 204. Analog zur oben beschriebenen Ausgestaltung, können hierbei Energierichtungsgeber 202 im Bereich einer Fügezone 200 des Abtriesrads 110 oder am Magneten 204 ausgebildet sein. Die Energierichtungsgeber 202 können beispielsweise um eine Rotationsachse des Abtriesrads 110 zueinander beabstandet konzentrisch angeordnet sein. Auch in dieser Variante können die Energierichtungsgeber 202 alternativ oder zusätzlich am Magneten 204 ausgebildet sein.
Die beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen und die Figuren dienen nur zur rein beispielhaften Illustration. Die Erfindung kann in ihrer Gestalt variieren, ohne dass sich das zugrundeliegende Funktionsprinzip ändert. Der Schutzumfang des erfindungsgemäßen Stellantriebs und des erfindungsgemäßen Führungselements ergibt sich allein aus den folgenden Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

100: Stellantrieb
102: Elektromotor
104: Rotor
104A: Antriebsrad
106: Stator
106A: Phasenwicklung
106B: Rückflusselement
106C: Kontaktfläche des Stators 106
108: Rotorschaft
110: Abtriebsrad
110A: Abtriebswelle
110B: Welle des Abtriebsrads 110
112: Getriebe
112-I: erstes Getrieberad
112-II: zweites Getrieberad
112-III: drittes Getrieberad
114: Führungselement
114A: Hauptkörper des Führungselements 114
114B: erster Ausleger
114C, 114D, 114E: weitere Ausleger
116: Führung
118: Abtriebsachse/Drehachse
120: Achsaufnahme
120A: zylindrischer Vorsprung
120B: Vertiefung
122: Gehäuse
124: Deckel
126: Leiterplatte
128: Magnetfeldsensor
130: Magnet
132: Getriebeschaft
134: Stecker
136: Abstandshalter
138: Öffnung in dem Führungselement 114
140: Befestigungsvorrichtung
142: Gegenstück für Befestigungsvorrichtung 140
144: innere Kontaktfläche des Führungselements 114
200: Fügezone
202: Energierichtungsgeber
204: ringförmiger Magnet

Claims

Stellantrieb (100), umfassend: einen Elektromotor (102) mit einem auf einem Rotorschaft (108) drehbar gelagerten Rotor (104); ein mit dem Rotor (104) mechanisch gekoppeltes Abtriebsrad (110); und ein Führungselement (114) mit einer Führung (116), die dazu eingerichtet ist, das Abtriebsrad (110) relativ zu einer Abtriebsachse (118) radial zu führen, wobei das Führungselement (114) eine Schaftaufnahme (120) aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein distales Ende des Rotorschafts (108) aufzunehmen.
Stellantrieb (100) nach Anspruch 1, wobei die Schaftaufnahme (120) eine Vertiefung (120B) aufweist, die dazu eingerichtet ist, auf den Rotorschaft (108) aufgesteckt zu werden.
Stellantrieb (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Führung (116) eine kreisförmige Öffnung (138) in dem Führungselement (114) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine mit dem Abtriebsrad (110) verbundene Welle (110B) aufzunehmen.
Stellantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Führungselement (114) in Richtung der Abtriebsachse (118) zwischen dem Rotor (104) und dem Abtriebsrad (110) angeordnet ist.
Stellantrieb (100) nach Anspruch 4, wobei der Rotorschaft (108) in Richtung radial zu der Abtriebsachse (118) innerhalb eines Außenumfangs des Abtriebsrads (110) angeordnet ist.
Stellantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen mit dem Abtriebsrad (110) drehfest verbundenen Magneten (130) und einen Magnetfeldsensor (128), wobei sich die Abtriebsachse (118) des Abtriebsrads (110) sowohl durch den Magneten (130) als auch durch den Magnetfeldsensor (128) erstreckt, oder ein mit dem Abtriebsrad (110) drehfest verbundenes elektrisch leitfähiges Element und einen kapazitiven oder induktiven Sensor, wobei sich die Abtriebsachse (118) des Abtriebsrads (110) sowohl durch das elektrisch leitfähige Element, als auch durch den induktiven Sensor oder kapazitiven Sensor erstreckt.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend einen mit dem Abtriebsrad (110) drehfest verbundenen Magneten (204) und einen Magnetfeldsensor (128), wobei der Magnet (204) ringförmig ausgebildet und auf einer Stirnseite des Abtriebsrads (110) angeordnet ist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der Magnet (130, 204) stoffschlüssig mit dem Abtriebsrad (110) verbunden ist.
Stellantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stellantrieb (100) ferner ein Getriebe (112) mit einer Vielzahl von Getrieberädern (112-I, 112-II, 112-III) aufweist, das dazu eingerichtet ist, das Abtriebsrad (110) mit dem Rotor (104) mechanisch zu koppeln, wobei eines der Getrieberäder (112-II) auf dem Rotorschaft (108) drehbar gelagert ist.
Stellantrieb (100) nach Anspruch 9, wobei die Schaftaufnahme (120) des Führungselements (114) ferner dazu eingerichtet ist, das auf dem Rotorschaft (108) drehbar gelagerte Getrieberad (112-II) axial zu führen.
Stellantrieb (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei zwei der Getrieberäder (112-I, 112-III) auf einem gegenüber dem Rotorschaft (108) versetzt angeordneten Getriebeschaft (132) drehbar gelagert sind.
Stellantrieb (100) nach Anspruch 11, wobei: das Getriebe (112) ein erstes (112-I), ein zweites (112-II) und ein drittes Getrieberad (112-III) aufweist und jedes dieser Getrieberäder (112-I, 112-II, 112-III) ein Zahnrad und ein mit dem Zahnrad drehfest verbundenes Ritzel aufweist; das erste Getrieberad (112-I) auf dem Getriebeschaft (132) drehbar gelagert ist und das Zahnrad des ersten Getrieberads (112-I) mit einem mit dem Rotor (104) verbundenen Antriebsrad (104A) kämmt; das zweite Getrieberad (112-II) auf dem Rotorschaft (108) drehbar gelagert ist und das Zahnrad des zweiten Getrieberads (112-II) mit dem Ritzel des ersten Getrieberads (112-I) kämmt; das dritte Getrieberad (112-III) auf dem Getriebeschaft (132) drehbar gelagert ist und das Zahnrad des dritten Getrieberads (112-III) mit dem Ritzel des zweiten Getrieberads (112-II) kämmt.
Stellantrieb (100) nach Anspruch 12, wobei das Ritzel des dritten Getrieberads (112-III) mit dem Abtriebsrad (110) kämmt.
Stellantrieb (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Elektromotor (102) einen den Rotor (104) umgebenden Stator (106) aufweist und der Getriebeschaft (132) innerhalb eines Außenumfangs des Stators (106) angeordnet ist.
Stellantrieb (100) nach Anspruch 14, wobei der Stator (106) eine Kontaktfläche (106C) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eines (112-I) der auf dem Getriebeschaft (132) gelagerten Getrieberäder (112-I, 112-III) entlang des Getriebeschafts (132) axial zu führen.
Stellantrieb (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei der Stellantrieb (100) ferner eine Leiterplatte (126) aufweist, der Rotor (104) auf einer ersten Seite der Leiterplatte (126) angeordnet ist und sämtliche Getrieberäder (112-I, 112-II, 112-III) auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte (126) angeordnet sind.
Führungselement (114) zur Verwendung in einem Stellantrieb (100), wobei das Führungselement (114) aufweist: einen ringförmigen Hauptkörper (114A), der an seinem Innenumfang eine innere Kontaktfläche (144) aufweist, die dazu eingerichtet ist, mit einem drehbar gelagerten Element (110B) des Stellantriebs (100) in Kontakt zu kommen und das drehbar gelagerte Element (110B) relativ zu einer Drehachse (118) radial zu führen; eine Vielzahl von Auslegern (114B-114E), die sich von einem Außenumfang des Hauptkörpers (114A) radial nach außen erstrecken; eine Schaftaufnahme (120), die an einem freistehenden distalen Ende eines ersten Auslegers (114B) der Vielzahl von Auslegern (114B-114E) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, einen Schaft (108) des Stellantriebs (100) drehfest aufzunehmen; und eine Befestigungsvorrichtung (140), die an einem freistehenden distalen Ende eines weiteren Auslegers (114C-114E) der Vielzahl von Auslegern (114B-114E) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, mit einem Gegenstück (142) an einem Gehäuse (122) des Stellantriebs (100) ineinander zu greifen, um das Führungselement (114) an dem Gehäuse (122) zu befestigen.
Führungselement (114) nach Anspruch 17, wobei der erste Ausleger (114B) einen zylindrischen Vorsprung (120A) aufweist, der dazu eingerichtet ist, in einer Vertiefung auf einer Stirnseite eines auf dem Schaft (108) des Stellantriebs (100) drehbar gelagerten Zahnrads (112-II) angeordnet zu werden, um das Zahnrad (112-II) entlang des Schafts (108) axial zu führen, wobei die Schaftaufnahme (120) eine Vertiefung (120B) aufweist, die auf einer Endfläche des zylindrischen Vorsprungs (120A) angeordnet ist.
Führungselement (114) nach Anspruch 17 oder 18, wobei der erste Ausleger (114B) an seinem distalen Ende eine geringere Dicke aufweist als an seinem an den Hauptkörper (114A) angrenzenden proximalen Ende.
Führungselement (114) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Führungselement (114) ferner einen Abstandshalter (136) aufweist, der sich von einem der Ausleger (114C) parallel zur Drehachse (118) erstreckt und dazu eingerichtet ist, einen Mindestabstand zwischen dem Führungselement (114) und einem weiteren Element (126) des Stellantriebs (100) zu gewährleisten.
Führungselement (114) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Vielzahl der Ausleger (114B-114E) einen zweiten Ausleger (114C) und einen dritten Ausleger (114E) umfasst, die entlang der Umfangsrichtung um die Drehachse (118) zwischen 120° und 180° versetzt zueinander angeordnet sind, und der erste Ausleger (114B) in Umfangsrichtung asymmetrisch zwischen dem zweiten (114C) und dem dritten Ausleger (114E) angeordnet ist.
Führungselement (114) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei das drehbar gelagerte Element (110B) eine Welle ist und der Hauptkörper (114A) ferner eine stirnseitige Kontaktfläche (146) aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein mit der Welle (110B) verbundenes weiteres drehbar gelagertes Element (110) des Stellantriebs (100) relativ zu der Drehachse (118) axial zu führen.