DE10300641A1

DE10300641A1 - Stellantrieb

Info

Publication number: DE10300641A1
Application number: DE10300641A
Authority: DE
Inventors: Theo Baukholt; Lars Emmel; Erhard Franz; Stefan Pfeiffer; Marcel Rigorth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2004-07-22
Also published as: US20050046290A1

Abstract

Der Stellantrieb besteht aus einem, eine Längsachse Z aufweisenden Gehäuse (1), in welchem ein Elektromotor (2) mit Ritzel (3) angeordnet ist. Das Ritzel (3) steht jeweils mit mindestens einem ersten Zahnrad (6a) eines Planetenradgetriebes (5) in Eingriff, wobei das erste Zahnrad (6a) jeweils zusammen mit einem, direkt benachbart angeordneten zweiten Zahnrad (6b) ein einheitliches Doppelzahnrad (6) bildet. Dabei sind ein oder mehrere Doppelzahnräder (6) angeordnet. Die ersten Zahnräder (6a) laufen in einem ersten Zahnring (7), der fest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist. Die jeweils zweiten Zahnräder (6b) laufen in einem drehbar gelagerten zweiten Zahnring (8), der mit dem anzutreibenden Teil in Verbindung steht, wobei die Anzahl der Zähne des ersten Zahnringes (7) nicht mit der Anzahl der Zähne des zweiten Zahnringes (8) identisch ist. Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung des Stellantriebs zur Betätigung einer Feststellbremse in einem Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb sowie auf eine Verwendung des Stellantriebs. Stellantriebe sind bekannt. In der DE 199 34 161 C2 wird ein Taumelscheibengetriebe mit einer in seinem Gehäuse gelagerten Welle beschrieben. Die Getriebefunktion beruht dabei im Wesentlichen darauf, eine gegenüber An- und Abtriebswelle spitzwinklig angestellte Achse einer Scheibe längs einer Kegelmantelfläche zu verschwenken, so dass sie eine Taumel- oder Präzisionsbewegung vollführt. Die Taumelscheibe ist dabei mittels eines doppelten Wälzlagers verdrehbar auf einem Hohlzylinder gehaltert, dessen Achse die erwähnte spitzwinklige Neigung gegenüber der Achse der tragenden Antriebswelle aufweist, auf welcher ein Hohlzylinder seinerseits drehfest angeordnet ist. Solche Stellantriebe dienen im Wesentlichen zur Realisierung von relativ hohen Untersetzungsverhältnissen. Bei der in der DE 199 34 161 C2 beschriebenen Vorrichtung ist nachteilig, dass ein relativ großer Bauraum neben dem eigentlichen Taumelscheibengetriebe für die Anordnung eines Elektromotors vorgesehen werden muss, der bei vielen Einsatzzwecken nicht vorhanden ist. Darüber hinaus ist die Anordnung eines doppelten Wälzlagers nicht immer wünschenswert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb zu schaffen, mit welchem sich relativ hohe Untersetzungsverhältnisse einstellen lassen, wobei nur ein relativ geringer seitlicher Bauraum zur Verfügung gestellt werden muss. Auf die Anordnung von Wälzlagern soll dabei verzichtet werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Stellantrieb gelöst, der aus einem, eine Längsachse Z aufweisenden Gehäuse besteht, in welchem ein Elektromotor mit Ritzel angeordnet ist, bei dem das Ritzel mit mindestens jeweils einem ersten Zahnrad eines Planetenradgetriebes im Eingriff steht, das jeweils zusammen mit einem, direkt benachbart angeordneten zweiten Zahnrad ein einheitliches Doppelzahnrad bildet, bei dem die jeweils ersten Zahnräder in einem ersten Zahnring laufen, der fest mit dem Gehäuse verbunden ist und die jeweils zweiten Zahnräder in einem drehbar gelagerten zweiten Zahnring laufen, der mit dem anzutreibenden Teil in Verbindung steht, wobei die Anzahl der Zähne des ersten Zahnringes nicht mit der Anzahl der Zähne des zweiten Zahnringes identisch ist. Die Einzelsegmente des Stellantriebs weisen eine gemeinsame Längsachse Z auf. Das Gehäuse ist in der Regel becherförmig gestaltet und weist mindestens einen kreisförmigen Querschnitt auf. Jedes einheitliche Doppelzahnrad kann beispielsweise als Einzelteil gefertigt sein. Es ist jedoch auch möglich, jeweils das erste Zahnrad und das benachbart angeordnete zweite Zahnrad als Einzelteile zu fertigen, die dann miteinander verbunden werden müssen. Der erste Zahnring ist mit dem Gehäuse fest verbunden. In vorteilhafter Ausgestaltung kann es dabei möglich sein, das Gehäuse und den ersten Zahnring ebenfalls als Einzelteil zu fertigen. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn sowohl der erste Zahnring als auch das Gehäuse aus einem Kunststoff gefertigt werden sollen. Die Anzahl der Zähne des ersten Zahnringes ist nicht mit der Anzahl des zweiten Zahnringes identisch. Beide Anzahlen unterscheiden sich in der Regel durch 1 bis 4 Zähne. Unter der Bezeichnung Planetenradgetriebe ist somit ein Planetendifferenzradgetriebe zu verstehen.
Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass sich mit dem Stellantrieb relativ hohe Untersetzungsverhältnisse einstellen lassen, wobei nahezu kein seitlicher Bauraum erforderlich ist. Dies wird im Wesentlichen durch eine auf einer gemeinsamen Längsachse Z realisierten Anordnung von Gehäuse, Elektromotor, Planetenradgetriebe sowie den Zahnringen erreicht. Darüber hinaus ist vorteilhaft, dass auf die Anordnung von Wälzlagern gänzlich verzichtet werden kann. Die Montage lässt sich besonders schnell und einfach durchführen, wenn die jeweilige Anzahl der Zähne vom ersten Zahnring, vom zweiten Zahnring und vom Ritzel, das das Sonnenrad des Planetengetriebes ist, ein ganzzahliges Vielfaches der Doppelzahnräder ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass sich die Anzahl der Zähne des ersten Zahnringes von der Anzahl der Zähne des zweiten Zahnringes um 3 unterscheidet. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Einstellung von relativ hohen Übersetzungsverhältnissen für vielerlei Einsatzzwecke.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Elektromotor und dem Planetenradgetriebe eine im Gehäuse fixierte, scheibenförmige Lagerung mit mittiger Aussparung für das Ritzel und mindestens einem Fortsatz angeordnet ist, bei der der Fortsatz in den Elektromotor eingreift. Bei der scheibenförmigen Lagerung handelt es sich in der Regel um ein kreisrund ausgefertigtes Plättchen mit einer mittigen Bohrung für das Ritzel zur Lagerung des Elektromotors. Sie wird in dem Gehäuse fixiert und greift mit ihrem Fortsatz in den Elektromotor ein. Dabei ist vorteilhaft, dass der Elektromotor eine zusätzliche Lagerung erfährt und gleichzeitig vermieden wird, dass der Elektromotor selbst Drehbewegungen ausgesetzt wird. Dadurch lässt sich die Motorlagerung an der dem Ritzel gegenüberliegenden Seite im Gehäuse konstruktiv einfacher ausbilden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die zweiten Zahnräder an ihrer, dem Elektromotor abgewandten Seite an ihren Drehachsen über ein Lagerelement miteinander verbunden, das die Form eines gleichseitigen Dreiecks aufweist. Als Lagerelement kann dabei beispielsweise ein plattenförmiges Lagerelement in Form einer Scheibe eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine sichere Lagerung der Doppelzahnräder, wobei ein konstanter Abstand zwischen den Drehachsen der einzelnen Doppelzahnräder auf relativ einfache Weise sicher eingestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass insgesamt drei Doppelzahnräder angeordnet sind. Auf diese Weise lassen sich vielerlei Untersetzungsverhältnisse konstruktiv einfach einstellen, so dass der Stellantrieb besonders vielseitig verwendbar ist.
Eine weitere bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der zweite Zahnring Teil eines becherförmigen Rades ist, das an seiner, dem Elektromotor abgewandten Seite mittig einen weiteren Fortsatz aufweist, der mit dem anzutreibenden Teil in Verbindung steht. Die Ausgestaltung des zweiten Zahnringes als Bestandteil eines becherförmigen Rades verbessert die Laufeigenschaften des zweiten Zahnringes und somit die Kraftübertragung auf das anzutreibende Teil.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung unterscheidet sich die Anzahl der Zähne des ersten Zahnrades von der Anzahl der Zähne des direkt benachbarten zweiten Zahnrades eines jeden Doppelzahnrades. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Möglichkeit geschaffen, relativ große Untersetzungsverhältnisse einzustellen. Dabei reicht beispielsweise ein Unterschied in der Anzahl der Zähne von 1 für vielerlei Einsatzzwecke aus.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich noch die Verwendung des Stellantriebs zum Betätigen einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeuges. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass auf die oftmals nachteilige Anordnung von Seilzügen für die Feststellbremse, bei gleichzeitiger Optimierung von seitlichem Bauraum für den Stellantrieb verzichtet werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (1 bis 4) näher und beispielhaft erläutert.
1 zeigt einen Einblick in den Stellantrieb in dreidimensionaler Form.
2 zeigt eine Ausgestaltung des Stellantriebs in Form einer Explosionsdarstellung.
3 zeigt den Stellantrieb im Querschnitt.
4 zeigt die Anordnung des Planetenradgetriebes im ersten Zahnring und im zweiten Zahnring.
In 1 ist eine Ausgestaltung des Stellantriebs dreidimensional im Teilschnitt dargestellt. Der Stellantrieb besteht aus einem, einer Längsachse Z aufweisenden Gehäuse 1, in welchem ein Elektromotor 2 angeordnet ist. Mit dem Ritzel (nicht dargestellt) des Elektromotors 2 wird jeweils ein Eingriff in ein erstes Zahnrad 6a eines Planetenradgetriebes 5 realisiert, das jeweils zusammen mit einem, direkt benachbart angeordneten zweiten Zahnrad 6b ein einheitliches Doppelzahnrad 6 bildet. Das Doppelzahnrad 6 kann dabei beispielsweise aus einem Einzelteil bestehen. Insgesamt sind drei Doppelzahnräder 6 angeordnet. Die jeweils ersten Zahnräder 6a laufen in einem ersten Zahnring 7, der direkt mit dem Gehäuse 1 eine Einheit darstellt. Das Gehäuse 1 und der erste Zahnring 7 sind somit als Einzelteil gefertigt. Die jeweils zweiten Zahnräder 6b laufen in einem drehbar gelagerten zweiten Zahnring 8, der Teil eines becherförmigen Rades 10 ist, das an seiner, dem Elektromotor 2 abgewandten Seite mittig einen weiteren Fortsatz 11 aufweist, der mit dem anzutreibenden Teil in Verbindung steht (nicht dargestellt). Die Anzahl der Zähne des ersten Zahnringes 7 ist nicht mit der Anzahl der Zähne des zweiten Zahnringes 8 identisch, wodurch ein gewünschtes, relativ großes Untersetzungsverhältnis eingestellt werden kann. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn sich die Anzahl der Zähne des ersten Zahnringes 7 von der Anzahl der Zähne des zweiten Zahnringes 8 um 3 unterscheidet. Zwischen dem Elektromotor 2 und dem Planetenradgetriebe 5 ist eine im Gehäuse 1 fixierte, scheibenförmige Lagerung 4 mit mittiger Aussparung für das Ritzel (nicht dargestellt) und mindestens einem Fortsatz 4', der in den Elektromotor 2 eingreift, angeordnet. Es ist auch möglich, den Elektromotor 2 über Führungselemente im Gehäuse 1 zu lagern. Die zweiten Zahnräder 6b sind an ihrer, dem Elektromotor 2 abgewandten Seite an ihren Drehachsen über ein Lagerelement 9 miteinander verbunden. Dies ist scheibenförmig ausgebildet und weist die Form eines gleichseitigen Dreiecks auf. Zur weiteren Einstellung von Untersetzungsverhältnissen ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Anzahl der Zähne des ersten Zahnrades 6a von der Anzahl der Zähne des direkt benachbarten des zweiten Zahnrades 6b eines jeden Doppelzahnrades 6 unterscheidet.
In 2 ist der Stellantrieb in Form einer Explosionszeichnung dreidimensional und vereinfacht dargestellt. Das Ritzel 3 greift im zusammengebauten Zustand direkt in die ersten Zahnräder 6a ein. Bei der im Gehäuse 1 fixierten scheibenförmigen Lagerung 4 ist ein einziger Fortsatz 4' angeordnet der im zusammengebauten Zustand in den Elektromotor 2 eingreift und dadurch verhindert, dass der Elektromotor 2 im Betrieb selber einer Drehbewegung ausgesetzt wird.
In 3 ist der Stellantrieb im Querschnitt dargestellt. Der Fortsatz 4' der scheibenförmigen Lagerung 4 greift direkt in den Elektromotor 2 ein.
In 4 ist die Anordnung des Planetenradgetriebes im zweiten Zahnring 8 dreidimensional vereinfacht dargestellt. Das Ritzel 3 des Elektromotors (nicht dargestellt) greift in die ersten Zahnräder 6a ein, die im zusammengebauten Zustand (nicht dargestellt) im ersten Zahnring 7 laufen. Die zweiten Zahnräder 6b laufen im zweiten Zahnring 8, der im Vergleich zum ersten Zahnring 7 eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen aufweist. Der erste Zahnring 7 ist als separates Einzelteil gefertigt, das in das Gehäuse 1 eingebracht und fixiert werden muss.

Claims

Stellantrieb, der aus einem, eine Längsachse Z aufweisenden Gehäuse (1) besteht, in welchem ein Elektromotor (2) mit Ritzel (3) angeordnet ist, bei dem das Ritzel (3) mit mindestens jeweils einem ersten Zahnrad (6a) eines Planetenradgetriebes (5) im Eingriff steht, das jeweils zusammen mit einem, direkt benachbart angeordneten zweiten Zahnrad (6b) ein einheitliches Doppelzahnrad (6) bildet, bei dem die jeweils ersten Zahnräder (6a) in einem ersten Zahnring (7) laufen, der fest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und die jeweils zweiten Zahnräder (6b) in einem drehbar gelagerten zweiten Zahnring (8) laufen, der mit dem anzutreibenden Teil in Verbindung steht, wobei die Anzahl der Zähne des ersten Zahnringes (7) nicht mit der Anzahl der Zähne des zweiten Zahnringes (8) identisch ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1, bei dem sich die Anzahl der Zähne des ersten Zahnringes (7) von der Anzahl der Zähne des zweiten Zahnringes (8) um 3 unterscheidet.
Stellantrieb nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem zwischen dem Elektromotor (2) und dem Planetenradgetriebe (5) eine im Gehäuse (1) fixierte, scheibenförmige Lagerung (4) mit mittiger Aussparung für das Ritzel (3) und mindestens einem Fortsatz (4') angeordnet ist, bei der der Fortsatz (4') in den Elektromotor (2) eingreift.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die zweiten Zahnräder (6b) an ihrer, dem Elektromotor (2) abgewandten Seite an ihren Drehachsen über ein Lagerelement (9) miteinander verbunden sind, das die Form eines gleichseitigen Dreiecks aufweist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem insgesamt drei Doppelzahnräder (6) angeordnet sind.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der zweite Zahnring (8) Teil eines becherförmigen Rades (10) ist, das an seiner, dem Elektromotor (2) abgewandten Seite mittig einen weiteren Fortsatz (11) aufweist, der mit dem anzutreibenden Teil in Verbindung steht.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem sich die Anzahl der Zähne des ersten Zahnrades (6a) von der Anzahl der Zähne des direkt benachbarten des zweiten Zahnrades (6b) eines jeden Doppelzahnrades (6) unterscheidet.
Verwendung des Stellantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Betätigen einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeuges.