DE102022101635A1

DE102022101635A1 - Aktuator

Info

Publication number: DE102022101635A1
Application number: DE102022101635.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Humpe; Jost Kleine-Weischede; Johannes Langkau
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2022-01-25
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2023-07-27
Also published as: WO2023143891A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator mit einem Elektromotor (1) und einem Getriebe (3), wobei der Elektromotor (1) einen Stator, einen in dem Stator drehbar gelagerten Rotor (1A) sowie eine Leiterplatte (2) mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen aufweist, wobei die Leiterplatte (2) mit dem Stator elektrisch verbindbar ist, und wobei ein antriebseitiges Ende des Rotors (1A) als Antriebsritzel (5) ausgebildet ist, wobei das Getriebe (3) von dem Antriebsritzel (5) antreibbar ist, und wobei sich eine Achse eines Abtriebszahnrads (7) des Getriebes (3) in einem Abtriebsbereich zwischen einer Montageseite (13) und einer ersten Drehachse (11) erstreckt und einen Abstand zur ersten Drehachse (11) aufweist, der kleiner ist als ein erster Radius, und wobei der Elektromotor (1) und das Getriebe (3) in einem Gehäuse (4) angeordnet sind. Der Aktuator soll so verbessert werden, dass er vielseitig, insbesondere sowohl für einen Linkseinbau als auch für einen Rechtseinbau, eingesetzt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass das Gehäuse (4) derart ausgebildet ist, dass das Abtriebszahnrad (7) des Aktuators an zwei unterschiedlichen Positionen (10) in dem Gehäuse (4) lagerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator mit einem Elektromotor und einem Getriebe, wobei der Elektromotor einen Stator, einen in dem Stator drehbar gelagerten Rotor sowie eine Leiterplatte mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen aufweist, wobei die Leiterplatte mit dem Stator elektrisch verbindbar ist, und wobei ein antriebseitiges Ende des Rotors als Ritzel ausgebildet ist, wobei das Getriebe von dem Ritzel antreibbar ist, und wobei sich eine Abtriebsachse des Getriebes in einem Abtriebsbereich zwischen einer Montageseite und einer ersten Drehachse erstreckt und einen Abstand zur ersten Drehachse aufweist, der kleiner ist als ein erster Radius, und wobei der Elektromotor und das Getriebe in einem Gehäuse angeordnet sind.
Ein solcher Aktuator ist in der nachveröffentlichten DE 10 2021 125 218 A1 beschrieben. Nach dieser Veröffentlichung, deren Offenbarungsgehalt explizit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist, ist es möglich, den Abtrieb in einem Randbereich eines Gehäuses zu positionieren und so einen geringen Abstand zwischen einer Abtriebseite des Gehäuses und einer anzutreibenden Vorrichtung zu ermöglichen. Auf diese Weise kann eine kompakte Bauweise der Vorrichtung mit dem Aktuator erzielt werden.
Aktuatoren sind in unterschiedlichen Ausführungen allgemein bekannt und werden z.B. in Kraftfahrzeugen vielfach für unterschiedliche Zwecke eingesetzt. Der Aktuator der Erfindung eignet sich besonders für den Antrieb von Klappen wie z.B. Ladeklappen, Tankklappen oder Heckklappen.
Aus der DE 10 2019 100 787 A1 ist eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Klappe bekannt, bei der ein Aktuator auf eine Hebelanordnung mit mindestens zwei Hebeln wirkt. Einer der Hebel ist zusätzlich zur Verschwenkbarkeit radial verlagerbar, um bei geöffneter Klappe einen Schutz vor Niederschlag zu bewirken.
Ausgehend von der nachveröffentlichten DE 10 2021 125 218 A1 ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Aktuator zu schaffen, der ohne aufwendige Änderungen bei der Fertigung sowohl für einen Linkseinbau als auch für einen Rechtseinbau geeignet ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst: Das Gehäuse ist derart ausgebildet, dass ein Abtrieb des Aktuators an zwei unterschiedlichen Positionen in dem Gehäuse lagerbar ist. Dies bewirkt, dass der Aktuator vielseitig einsetzbar ist und hierbei insgesamt eine kompakte Bauweise erzielt wird. Er ist sowohl für einen Linkseinbau als auch für einen Rechtseinbau geeignet. Für die Fertigung des Gehäuses ist nur eine einzige Spritzform erforderlich, wobei für die beiden unterschiedlichen Einbaulagen lediglich ein Einsatz in der Spritzform entsprechend umzusetzen ist, wenn das Gehäuse ansonsten geschlossen sein soll; alternativ kann eine ungenutzte Öffnung z.B. mittels einer Folie verschlossen sein.
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
In einer Ausgestaltung ist der Abtrieb links oder rechts von einer Längsachse des Gehäuses lagerbar, wobei das Abtriebszahnrad und somit der Abtriebsbereich an einem dem Elektromotor entfernten Ende des Gehäuses angeordnet ist. Die Positionen sind also links und rechts der Längsachse. Hierdurch ist der Aktuator besonders gut für die Betätigung von Klappen eines Kraftfahrzeugs geeignet.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Gehäuse an einer nicht genutzten der Positionen geschlossen. Hierdurch ist das Gehäuse gut gegen Eindringen von Schmutz und Flüssigkeit geschützt, so dass die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Aktuators erhöht ist.
In einer weiteren Ausgestaltung weist eine Halterung zwei Lagerzapfen auf. Hierdurch ist das Abdeckmittel für beide Positionen ohne Änderungen einsetzbar. Dies erleichtert Lagerhaltung und die Montage, verhindert hierbei Fehler und vermindert so die Produktionskosten.
In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Fertigung eines Trogs des Gehäuses mittels einer einzigen Spritzform. Eine Öffnung für das Abtriebszahnrad wird einfach durch Einsetzen eines Einsatzes in die Spritzform an einer entsprechenden Position geschaffen. Die Produktion des Trogs und damit des Aktuators wird wirtschaftlicher und einfacher.
Anhand der beigefügten schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine Explosionsansicht eines Aktuators,
2 eine perspektivische Unteransicht auf einen Trog der 1 mit zusätzlich dargestelltem Abtriebszahnrad und Halterung,
3 einen Längsschnitt durch den Aktuator und
4 einen Querschnitt durch den Aktuator in einem Abtriebsbereich.

Wie aus den 1 bis 4 ersichtlich ist, umfasst ein Aktuator einen Elektromotor 1, eine Leiterplatte 2, ein Getriebe 3 und ein Gehäuse 4.
Der Elektromotor 1 ist vorzugsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor mit einem Stator und einem Rotor 1A und ist elektrisch an die Leiterplatte 2 angeschlossen. Der Stator ist in dem Gehäuse 4 befestigt und kann in dieses eingegossen sein. Der Rotor 1A weist an seinem antriebseitigem Ende ein Antriebsritzel 5 zur Koppelung an das Getriebe 3 auf.
Die zu dem Elektromotor 1 gehörige Leiterplatte 2 umfasst eine Vielzahl von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen und dient der Ansteuerung und/oder Regelung des Elektromotors 1. Die Leiterplatte 2 ist elektrisch über eine Steckbuchse 6, die an dem Gehäuse 4 gebildet ist, mit einer Bordelektronik/Bordelektrik verbindbar. Die Leiterplatte 2 ist in dem Gehäuse 4 zwischen dem Stator und einem Deckel 4B befestigt.
Das Getriebe 3 besteht wie üblich aus einer Vielzahl von Zahnrädern zum Übersetzen der Antriebsdrehzahl zu einer Abtriebsdrehzahl des Aktuators. Die Zahnräder sind mittels Achsen oder Wellen drehbar in dem Gehäuse 4 gelagert. Alle Achsen und Wellen verlaufen parallel.
Ein Abtriebszahnrad 7 ist so von außen zugänglich in dem Gehäuse 4 angeordnet, dass ein von dem Aktuator anzutreibendes Element (für z.B eine Tankklappe oder eine Ladeklappe) anschließbar ist. Das Abtriebszahnrad 7 ist einerseits an einer zugeordneten Öffnung 8 in einer zugeordneten Führung eines Troges 4A des Gehäuses 4 und andererseits an einem zugeordneten Zapfen 9A einer Halterung 9 gelagert. Hierbei sind der Trog 4A und die Halterung 9 derart ausgebildet, dass das Abtriebszahnrad 7 grundsätzlich in zwei unterschiedlichen Positionen 10 angeordnet sein kann, nämlich links oder rechts von einer Längsachse des Gehäuses 4. Hierfür ist der Trog 4A entsprechend im Bereich des Abtriebszahnrads 7 spiegelsymmetrisch ausgebildet, hier mit der Ausnahme, dass die Öffnung 8 nur links oder nur rechts gebildet ist. An dem Abtriebszahnrad 7 ist in axialer Nähe zu der Öffnung 8 eine Dichtung 15 so angeordnet, dass sie dichtend an der Führung anliegt. Auf diese Weise wird an dieser Stelle das Eindringen von Flüssigkeit und/oder Schmutz in das Gehäuse 4 verhindert.
Eine erste Drehachse 11, die einer dem Abtriebszahnrad 7 unmittelbar vorgeschalteten Zahnradkombination 12 zugeordnet ist, befindet sich auf einer Symmetrieachse des dem Abtriebszahnrad 7 zugeordneten Bereichs. Hierdurch ist es möglich, das Abtriebszahnrad 7 ohne wesentliche Änderungen beliebig entsprechend der Anforderung in eine der beiden Positionen 10 einzusetzen; lediglich die Öffnung 8 ist bei der Fertigung des Trogs 4A entsprechend anzuordnen.
Axial zwischen dem Abtriebszahnrad 7 und der vorgeschalteten Zahnradkombination 12 ist die plattenartige Halterung 9 angeordnet. Diese weist die zwei Zapfen 9a auf, die bei der in den Trog 4A eingesetzten Halterung in diesen hineinragen. Die Zapfen 9A sind derart angeordnet, dass sie axial mit den Positionen 10 fluchten. Weiterhin weist die Halterung 9 eine Vielzahl von hier vier Rastfedern 9B zur Befestigung in dem Trog 4A auf. Die Halterung 9 insgesamt dient einer Lagerung des Abtriebszahnrads 7 sowie dessen axialer Trennung von einem größeren Zahnrad der Zahnradkombination 12, das einen ersten Radius aufweist.
Das Gehäuse 4 ist zweiteilig aus dem wannenartigen Trog 4A und dem Deckel 4B gebildet und zur Aufnahme des Elektromotors 1, der Leiterplatte 2, und des Getriebes 3 geformt. Der Trog 4A und der Deckel 4B sind vorzugsweise aus Kunststoff separat im Spritzguss gefertigt und bei dem fertigen Aktuator dichtend aneinander befestigt, z.B. mittels Schweißen.
Das Gehäuse 4 weist eine Montageseite 13 auf, die zur Montage des Aktuators zu einem vorbestimmten Teil eines Kraftfahrzeugs orientierbar ist. Eine Achse des Abtriebszahnrads 7 erstreckt sich in einem Abtriebsbereich zwischen der Montageseite 13 und der ersten Drehachse 11 und weist einen Abstand zu dieser auf, der kleiner ist als der erste Radius des größeren Zahnrads der Zahnradkombination12. Hierdurch ist eine optimale Positionierung des Aktuators relativ an dem vorbestimmten Teil ermöglicht.
Außen an dem Trog 4A sind Befestigungselemente 14 angeordnet, mittels derer eine Befestigung des Aktuators an oder in dem Kraftfahrzeug ermöglicht ist.
Bezugszeichenliste

1: Elektromotor
1A: Rotor
2: Leiterplatte
3: Getriebe
4: Gehäuse
4A: Trog
4B: Deckel
5: Antriebsritzel
6: Steckbuchse
7: Abtriebszahnrad
8: Öffnung
9: Halterung
9A: Zapfen
9B: Rastfeder
10: Position
11: erste Drehachse
12: Zahnradkombination
13: Montageseite
14: Befestigungselement
15: Dichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102021125218 A1 [0002, 0005]
DE 102019100787 A1 [0004]

Claims

Aktuator mit einem Elektromotor (1) und einem Getriebe (3), wobei der Elektromotor (1) einen Stator, einen in dem Stator drehbar gelagerten Rotor (1A) sowie eine Leiterplatte (2) mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen aufweist, wobei die Leiterplatte (2) mit dem Stator elektrisch verbindbar ist, und wobei ein antriebseitiges Ende des Rotors (1A) als Antriebsritzel (5) ausgebildet ist, wobei das Getriebe (3) von dem Antriebsritzel (5) antreibbar ist, und wobei sich eine Achse eines Abtriebszahnrads (7) des Getriebes (3) in einem Abtriebsbereich zwischen einer Montageseite (13) und einer ersten Drehachse (11) erstreckt und einen Abstand zur ersten Drehachse (11) aufweist, der kleiner ist als ein erster Radius, und wobei der Elektromotor (1) und das Getriebe (3) in einem Gehäuse (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) derart ausgebildet ist, dass das Abtriebszahnrad (7) des Aktuators an zwei unterschiedlichen Positionen (10) in dem Gehäuse (4) lagerbar ist.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebszahnrad (7) links oder rechts von einer Längsachse des Gehäuses (4) lagerbar ist, wobei das Abtriebszahnrad (7) an einem dem Elektromotor (1) entfernten Ende des Gehäuses (4) angeordnet ist.
Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) an einer nicht genutzten der Positionen (10) geschlossen ist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung (9) angeordnet ist, die zwei Lagerzapfen (9a) aufweist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigung eines Trogs (4A) des Gehäuses (4) mittels einer einzigen Spritzform erfolgt.