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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch angetriebenen Linearstellantrieb,
der z. B. in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet wird,
wie in einer Bremse, in einem Motor oder in einem Getriebe, und
insbesondere einen elektrisch angetriebenen Linearstellantrieb,
um eine Rotationsbewegung eines Elektromotors über einen
Kugelgewindetrieb in eine Linearbewegung umzuwandeln.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER
TECHNIK
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In
einem Linearstellantrieb dieser Art des Stands der Technik dreht
ein Elektromotor, der auf einem Gehäuse getragen wird,
eine Kugelgewindespindel, die mit einem Kugelgewinde geformt ist,
und treibt ein Abtriebsglied an, das mit einer Kugelumlaufmutter
verbunden ist, die mit dem Kugelgewindetrieb in Eingriff steht.
Weil die Reibung des Kugelgewindetriebs sehr gering ist und die
Kugelgewindespindel daher leicht durch eine auf das Abtriebsglied
wirkende Axiallast gedreht werden kann, werden in dem Linearstellantrieb
Mittel zum Halten einer Position des Abtriebsglieds wie z. B. einer
Bremse des Elektromotors oder einer Kraftübertragungsvorrichtung
integriert, die ein Schneckengetriebe mit niedrigem mechanischen
Wirkungsgrad verwendet.
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Es
wäre aber notwendig, einen Elektromotor mit einer großen
Leistung zu verwenden, um den Motor mit einer Bremsfunktion zu versehen,
und zusätzlich, den Motor weiterhin mit einem elektrischen Strom
zu versorgen, um ein Bremsmoment zu erzeugen. Darüber hinaus
ist es notwendig, ein Schneckengetriebe mit einem kleinen Steigungswinkel
zu verwenden, wenn als Getriebe ein Schneckengetriebe benutzt wird,
das in der Gegendrehrichtung unbeweglich ist. Doch der Wirkungsgrad
eines Schneckengetriebes mit kleinem Steigungswinkel ist schlecht,
und deshalb wäre die Verwendung des Kugelgewindetriebs
sinnlos.
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In
einer Bezugspatentschrift 1, die weiter unten genannt wird, wird
ein elektrisch angetriebener Stellantrieb offenbart, in welchem
ein ringförmiges Element über Lager drehbar in
einem Gehäuse getragen wird und zwischen dem Innenumfang
des Gehäuses und dem Außenumfang des ringförmigen Elements
eine Einwegkupplung angeordnet ist und die Kugelgewindespindel über
Reibungselemente mit dem ringförmigen Element im Reibungseingriff steht.
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Wenn
die Kugelgewindespindel durch den Elektromotor gedreht wird, ist
die Einwegkupplung nicht verriegelt und die Kugelgewindespindel
wird sanft gedreht, um ein Abtriebsglied über eine Kugelgewindemutter
axial gegen eine Axiallast zu bewegen. Wenn der Elektromotor gestoppt
wird, wird durch die Axiallast, die auf das Abtriebsglied wirkt, ein
Drehmoment ausgeübt, um die Kugelgewindespindel in eine
Umkehrrichtung zu drehen. Auch wenn dieses Drehmoment über
das Reibungselement auf das ringförmige Element ausgeübt
wird, kann das ringförmige Element aufgrund der Verriegelung
der Einwegkupplung nicht gedreht werden. Überdies wird
die Kugelgewindespindel, die über das Reibungselement mit
dem ringförmigen Element im Reibungseingriff steht, durch
die Reibungskraft, die auf den Reibungseingriffsbereich zwischen
den Seitenflächen des Reibungselements und ihren Passflächen
ausgeübt wird, daran gehindert, sich in eine Umkehrrichtung
zu drehen. Wenn der Elektromotor in eine Umkehrrichtung gedreht
wird, wird die Einwegkupplung in einem verriegelten Zustand gehalten. Doch
zusätzlich zum Drehmoment, das durch die Axiallast verursacht
wird, wird ein vom Elektromotor übertragenes Drehmoment
auf die Reibungseingriffsfläche angelegt. Als Ergebnis
dessen wird in der Reibungseingriffsfläche ein Schlupf
erzeugt, und die Kugelgewindespindel wird gedreht, und dadurch ist es
möglich, das Abtriebsglied in der Axiallastrichtung zu
bewegen.
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Dem
elektrisch angetriebenen Linearstellantrieb des Stands der Technik
gemäß ist es möglich, das Abtriebsglied
gegen die Axiallast stationär zu halten, während
der Elektromotor gestoppt ist, wie oben beschrieben. Zudem ist es
nicht erforderlich, den Elektromotor weiter mit elektrischem Strom
zu versorgen, um das Bremsmoment im Elektromotor zu erzeugen, und
es ist auch nicht erforderlich, einen Elektromotor mit einer besonders
großen Leistung zu verwenden.
- Bezugspatentschrift
1: Japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 291480/2005
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Von der Erfindung zu lösende
Probleme
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Im
elektrisch angetriebenen Linearstellantrieb des Stands der Technik
basiert die Positionierung des Abtriebsglieds beim Stoppen eines
Elektromotors aber grundsätzlich auf der Reibungseingriffskraft
des Reibungselements und ist deshalb instabil. Obwohl es möglich
ist, das Positionshaltemittel am Kugelgewindemechanismus selbst
anzuordnen, ist der Raum zur Anordnung des Positionshaltemittels wegen
des Umlaufs der Kugeln begrenzt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung
eines elektrisch angetriebenen Linearstellantriebs, der die Position
eines Abtriebsglieds beim Stoppen eines Elektromotors sicher halten
kann.
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Mittel zur Lösung
der Probleme
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Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, wird
Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung gemäß ein
elektrisch angetriebener Linearstellantrieb bereitgestellt, umfassend:
einen Stellantriebskörper mit einem Kugelgewindetrieb,
um eine Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umzuwandeln; einen
Elektromotor; und einen Getriebemechanismus, um eine Rotationsbewegung
des Elektromotors zum Stellantriebskörper zu übertragen,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch angetriebene Linearstellantrieb
außerdem ein Positionshaltemittel umfasst, um die Position
des Stellantriebskörpers mit Eingriffszähnen (genauer
gesagt, einem Raum zwischen benachbarten Zähnen) eines
Zahnrads zu halten, das den Getriebemechanismus formt.
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Da
der elektrisch angetriebene Linearstellantrieb gemäß Anspruch
1 der vorliegenden Erfindung ein Positionshaltemittel umfasst, um
die Position des Stellantriebskörpers mit Eingriffszähnen
eines Zahnrads zu halten, das den Getriebemechanismus formt, ist
es möglich, die Position des Stellantriebskörpers formschlüssig
zu halten, wobei die Drehung des Zahnrads durch das Positionshaltemittel
formschlüssig gehalten wird. Das heißt, das Positionshaltemittel ist
so geformt, dass die Drehung des Getriebemechanismus sicher gestoppt
wird, indem es mit einem Zahn (oder Zähnen) in Eingriff
gebracht wird, der (die) den Getriebemechanismus formt (formen),
und deshalb wird ein Schlupf, der in Eingriffsflächen der Reibungseingriffsmittel
im Stand der Technik oft erzeugt wird, im erfindungsgemäßen
Positionshaltemittel nie verursacht. Daher ist es möglich,
die Position des Abtriebsglieds des Stellantriebskörpers
in einem Zustand, in welchem eine Vibrationslast auf den Kugelgewindetrieb
anliegt, auf stabile Weise zu halten.
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Wie
in Anspruch 2 definiert, umfasst das Positionshaltemittel bevorzugt
ein Verriegelungsglied, das geeignet ist, mit dem Zahnrad in und
außer Eingriff gebracht zu werden, und ein Antriebsmittel,
um das Verriegelungsglied in seine Verriegelungs- und Entriegelungsrichtung
relativ zum Zahnrad anzutreiben. Dies erlaubt den sicheren Eingriff
der Zähne eines Zahnrads in das Verriegelungsglied.
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Wie
in Anspruch 3 definiert, ist das Antriebsmittel bevorzugt eine Magnetspule.
Dies erlaubt es, das Verriegelungsglied durch einen einfachen Mechanismus
anzutreiben.
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Wie
in Anspruch 4 definiert, ist das Verriegelungsglied auch bevorzugt
ein Schaft der Magnetspule. Dies erlaubt es, die Zahl der Bauteile
auf ein Minimum zu reduzieren.
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Wie
in Anspruch 5 definiert, wird das Verriegelungsglied bevorzugt entlang
einer Zahnflanke des Zahnrads geführt. Dies erlaubt den
sicheren Eingriff des Verriegelungsglieds in die Zähne
eines Zahnrads.
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Wie
in Anspruch 6 definiert, ist das Zahnrad des Getriebemechanismus
auch bevorzugt direkt mit dem Elektromotor verbunden, und das Antriebsmittel des
Verriegelungsglieds wird auf der Basis eines Z-Phasensignals des
Motorgebers des Elektromotors so gesteuert, dass die Z-Phase des
Motorgebers mit der Phase der Zähne des Zahnrads übereinstimmt.
Dies ermöglicht es, den Antriebszeitpunkt des Verriegelungsglieds
anhand des Z-Phasensignals so zu bestimmen, dass er einer Position
zwischen benachbarten Zahnradzähnen entspricht.
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Wie
in Anspruch 7 definiert, wird das Antriebsmittel des Verriegelungsglieds
bevorzugt gesteuert, wenn der Elektromotor eine Drehzahl erreicht
hat, die kleiner ist als ein bestimmter Wert, und wenn eine Zielpositionsabweichung
kleiner ist als ein bestimmter Wert. Dies erlaubt den sicheren Eingriff des
Verriegelungsglieds mit den Zähnen eines Zahnrads.
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Wie
in Anspruch 8 definiert, wird das Antriebsmittel auch bevorzugt
so gesteuert, dass das Verriegelungsglied mehrmals wechselseitig
angetrieben wird, wobei der Elektromotor durch mehrere Impulse angesteuert
wird, wenn der Eingriff des Verriegelungsglieds mit dem Zahnrad
fehlgeschlagen ist. Dies ermöglicht den sicheren Eingriff
des Verriegelungsglieds mit dem Zahnrad.
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Wirkungen der Erfindung
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Weil
der erfindungsgemäße elektrisch angetriebene Linearstellantrieb
einen Stellantriebskörper mit einem Kugelgewindetrieb,
um eine Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umzuwandeln; einen
Elektromotor; und einen Getriebemechanismus umfasst, um eine Rotationsbewegung
des Elektromotors zum Stellantriebskörper zu übertragen,
und dadurch gekennzeichnet ist, dass der elektrisch angetriebene
Linearstellantrieb außerdem ein Positionshaltemittel umfasst,
um die Position des Stellantriebskörpers mit Eingriffszähnen
eines Zahnrads zu halten, das den Getriebemechanismus formt, ist
es möglich, die Position des Stellantriebskörpers formschlüssig
zu halten, wobei die Drehung des Zahnrads durch das Positionshaltemittel
formschlüssig gestoppt wird. Das heißt, das Positionshaltemittel
ist so geformt, dass die Drehung des Getriebemechanismus formschlüssig
gestoppt wird, indem es mit einem Zahn (oder Zähnen) in
Eingriff gebracht wird, der (die) den Getriebemechanismus formt
(formen), weshalb ein Schlupf, der in Eingriffsflächen
der Reibungseingriffsmittel im Stand der Technik oft erzeugt wird,
im erfindungsgemäßen Positionshaltemittel nie verursacht
wird. Daher ist es möglich, die Position des Abtriebsglieds
des Stellantriebskörpers auch in einem Zustand, in dem
eine Vibrationslast auf den Stellantrieb mit Kugelgewinde anliegt,
auf stabile Weise zu halten.
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Beste Art der Ausführung
der vorliegenden Erfindung
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Die
beste Art der Ausführung der vorliegenden Erfindung ist
ein elektrisch angetriebener Linearstellantrieb, umfassend einen
Stellantriebskörper mit einem Kugelgewindetrieb, um eine
Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umzuwandeln; einen Elektromotor;
und einen Getriebemechanismus, um eine Rotationsbewegung des Elektromotors
zum Stellantriebskörper zu übertragen, dadurch
gekennzeichnet, dass der elektrisch angetriebene Linearstellantrieb
außerdem ein Positionshaltemittel umfasst, um die Position
des Stellantriebskörpers mit Eingriffszähnen eines
Zahnrads zu halten, das den Getriebemechanismus formt.
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Bevorzugte Ausführungsform
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Längsschnittansicht, die einen erfindungsgemäßen
elektrisch angetriebenen Linearstellantrieb zeigt, und 2 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer
Magnetspule und einem Zahnrad von 1 zeigt.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst der elektrisch betriebene Linearstellantrieb
einen Stellantriebskörper 10 mit einem Kugelgewindetrieb 1,
um eine Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umzuwandeln, einen
Elektromotor 20, ein Untersetzungsgetriebe 30,
um eine Rotationsbewegung des Elektromotors 20 zum Stellantriebskörper 10 zu übertragen, und
ein Positionshaltemittel 40, um die Position des Stellantriebskörpers 10 mit
Eingriffszähnen eines ersten Zahnrads 31 zu halten,
das das Untersetzungsgetriebe 30 formt.
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Der
Kugelgewindetrieb 1 umfasst eine Kugelgewindespindel 2,
die auf ihrem Außenumfang mit einer spiralförmigen
Kugelgewindenut 2a geformt ist, eine Kugelumlaufmutter 3,
die auf ihrem Innenumfang mit einer Kugelgewindenut 3a geformt
ist, und eine Vielzahl von Kugeln 4, die rollend in einer
Laufbahn enthalten sind, die durch gegenüberliegende spiralförmige
Kugelgewindenuten 2a, 3a geformt wird. Die Kugeln 4 laufen
durch einen bekannten Umlaufmechanismus wie z. B. ein Rücklaufrohr
und ein Brückenglied usw. durch die Laufbahn um.
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Der
Stellantriebskörper 10 weist ein Gehäuse 11 auf,
in dem die Kugelumlaufmutter 3 drehbar durch ein Paar Wälzlager 15, 16 getragen
wird. Die Kugelgewindespindel 2 wird vom Gehäuse 11 so
getragen, dass sie in der Lage ist, sich relativ zum Gehäuse 11 axial
zu bewegen, aber relativ zum Gehäuse 11 nicht
drehbar ist, und die Kugelgewindemutter 3 wird vom Elektromotor 20 über
das Untersetzungsgetriebe 30 so angetrieben, dass sie die
Kugelgewindespindel 2 axial bewegt.
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Die
Kugelgewindespindel 2 weist einen Abschnitt auf, der von
einem ihrer Enden aus auf einer vorbestimmten Länge mit
der Kugelgewindenut 2a geformt ist, und einen entgegengesetzten
Abschnitt, der ohne Kugelgewindenut geformt ist und als Abtriebsschaftabschnitt 2b aus
dem Gehäuse 11 vorspringt. Dieser Abtriebsschaftabschnitt 2b wird
vom Gehäuse 11 über eine Führung 13 so
getragen, dass er sich relativ zum Gehäuse 11 nicht
drehen kann, sich aber axial daran entlang bewegen kann.
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Der
Elektromotor 20 ist so auf das Gehäuse 11 montiert,
dass seine Motorwelle 21 parallel zur Kugelgewindespindel 2 angeordnet
ist und von einem Wälzlager 17 getragen wird.
Der Getriebemechanismus 30 umfasst ein erstes Zahnrad 31 eines
kleineren Stirnrads, das auf der Motorwelle 21 des Elektromotors 20 befestigt
ist, und ein zweites Zahnrad 32 eines größeren
Stirnrads, das mit dem ersten Zahnrad 31 in Eingriff steht.
Das zweite Zahnrad 32 ist auf dem Außenumfang
eines Flanschabschnitts geformt, der axial in der Mitte der Kugelgewindemutter 3 angeordnet
ist, und das Wälzlagerpaar 15, 16, das
die Kugelgewindemutter 3 trägt, ist auf beiden
Seiten des zweiten Zahnrads 32 angeordnet.
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Der
Positionshaltemechanismus 40 umfasst einen Schaft 41,
der als ein Verriegelungsglied wirkt, das mit dem ersten Zahnrad 31 in
Eingriff gebracht werden kann, und eine Magnetspule 42,
die als ein Antriebsmittel wirkt, um den Schaft 41 so anzutreiben,
dass der Schaft 41 in Zähne (genauer gesagt, in einen
Raum zwischen benachbarten Zähnen) des ersten Zahnrads 31 eingreifen
kann. Der Schaft 41 ist ein gerades Stabteil, das an einer
Zahnflanke des Zahnrads 31 entlang verläuft und
von der Magnetspule 42 linear so angetrieben wird, dass
eine Spitze des Schafts oder Verriegelungsglieds 41 in
eine Aussparung 43 aufgenommen wird. Die Magnetspule 42 ist
in eine Befestigungsöffnung 14 geschraubt, die auf
einer dem Elektromotor 20 gegenüberliegenden Seite
des Gehäuses 11 geformt ist. Obwohl gezeigt wird,
dass der Schaft 41 eine Bohrung der Magnetspule 42 durchquert,
soll damit nur angedeutet werden, dass der Schaft 41 durch
die elektromagnetische Kraft der Magnetspule 42 linear
angetrieben wird, ohne den konkreten Aufbau der Magnetspule 42 darzustellen.
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Die
Magnetspule 42 umfasst allgemein einen stationären
Eisenkern, der auf dem Spulenkörper befestigt ist, einen beweglichen
Eisenkern, der in den und aus dem Spulenkörper ein- und
ausgefahren werden kann, und eine Feder, die den beweglichen Eisenkern
vom stationären Eisenkern weg spannt. Der bewegliche Eisenkern
ist geeignet, entgegen einer Federkraft magnetisch zum stationären
Eisenkern hin angezogen zu werden, und wenn der elektrische Strom ”AN” ist,
und im Gegenteil durch eine Federkraft vom stationären
Eisenkern weg in seine Ausgangsstellung zurückgestellt
zu werden, wenn der elektrische Strom ”AUS” ist.
Der stationäre Eisenkern, der bewegliche Eisenkern und
die Feder wurden aus dem dargestellten Beispiel ausgelassen. Tatsächlich
ist der Schaft 41 am beweglichen Eisenkern befestigt und
wird zusammen mit dem beweglichen Eisenkern bewegt. Natürlich
ist es möglich, den Positionshaltemechanismus 40 auf
der Basis einer Lagebeziehung des beweglichen Eisenkerns und des
stationären so aufzubauen, dass der Schaft 41 ausgefahren
werden kann, wenn der elektrische Strom ”AN” ist,
und durch eine Federkraft in seine Ausgangsstellung zurückgestellt
wird, wenn der elektrische Strom ”AUS” ist, oder
im Gegenteil zurückgestellt wird, wenn der Strom ”AN” ist,
und durch eine Federkraft ausgefahren wird, wenn der Strom ”AUS” ist.
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Zusätzlich
ist es möglich, einen Permanentmagnet zu verwenden, wenn
eine Magnetspule selbsthaltenden Typs benutzt wird, sodass der Schaft ausgefahren
wird, wenn der Strom ”AN” ist, die ausgefahrene
Position vom Permanentmagneten gehalten wird (dies reduziert den
Stromverbrauch), und der Schaft durch eine Federkraft zurückgestellt
wird, wenn der Strom ”AUS” ist. In diesem Falle
kann es möglich sein, kurzzeitig einen Auslösestrom
zuzuführen, um die Energie des Permanentmagneten beim Zurückfahren
des Schafts aufzuheben.
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Demgegenüber
ist es konstruktiv auch möglich, dass der Schaft zurückgestellt
wird, wenn der Strom „AN” ist, und die zurückgestellte
Position durch einen Permanentmagneten gehalten wird (dies reduziert
den Stromverbrauch) und dass der Schaft durch eine Federkraft ausgefahren
wird, wenn der Strom „AUS” ist. In diesem Falle
kann es möglich sein, kurzzeitig einen Auslösestrom
zuzuführen, um die Energie des Permanentmagneten beim Ausfahren
des Schafts aufzuheben.
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Das
Halten der Position des Abtriebsschaftabschnitts 2b wird
wie in 1 gezeigt durchgeführt, indem der Schaft 41 in
einen Zwischenraum zwischen benachbarten Zähnen des ersten
Zahnrads 31 ausgefahren wird, um dessen Drehung an einem
gewünschten Positionshaltezeitpunkt zu stoppen. Erfindungsgemäß kann
eine gewünschte Position des Abtriebsschaftabschnitts 2b in
einem Zustand, in welchem Vibrationen auf dem Linearstellantrieb
anliegen, stabil gehalten werden, weil die Drehung des ersten Zahnrads 31 durch
den Schaft 41 formschlüssig verhindert wird, ohne
dass eine Schlupfgefahr besteht, die in Reibungseingriffsflächen
elektrisch angetriebener Linearstellantriebe des Stands der Technik
oft verursacht wird. Da der Schaft 41 durch den Kugelgewindetrieb 1 und
den Getriebemechanismus 30 ausreichend gebremst werden
kann, ist das an den Schaft 41 angelegte Drehmoment klein,
und deshalb kann der Schaft 41 durch eine kleine Magnetspule 42 hinreichend
betrieben werden.
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Die
Antriebssteuerung des Schafts 41 sollte nach einem optimalen
Zeitpunkt in Bezug auf die Position des ersten Zahnrads 31 durchgeführt
werden. Dies wird wie folgt durchgeführt:
- 1) Der Elektromotor 20 und das erste Zahnrad 31 sind
direkt miteinander verbunden. Wenn die ”Z”-Phase
eines Motorgebers bekannt ist, ist es in diesem Fall möglich,
die ausgefahrene Position des Schafts 41 mit einer Position
(Raum) zwischen zwei benachbarten Zähnen des ersten Zahnrads 31 abzustimmen,
indem die Magnetspule 42 auf der Basis eines Z-Phasensignals
so gesteuert wird, dass die Z-Phase des Motorgebers mit der Phase
der Zahnradräder übereinstimmt.
- 2) Wenn der Schaft 41 den Raum zwischen benachbarten
Zähnen des ersten Zahnrads 31 nicht durchqueren
kann, wird der Ausfahrvorgang des Schafts 41 mehrmals wiederholt,
indem die Magnetspule 42 durch mehrere Impulse mehrmals
gesteuert wird, um die schrittweise Rotation des Motors zu bewirken,
bis der Schaft 41 den Raum zwischen benachbarten Zähnen
des ersten Zahnrads 31 durchqueren kann.
- 3) Der Elektromotor 20 wird so gesteuert, dass er gestoppt
wird, wobei seine Drehzahl allmählich abnimmt, wenn der
der Motor 20 eine vorbestimmte Zielposition erreicht hat.
Demnach wird die Magnetspule 42 so gesteuert, dass der
Schaft 41 den Ausfahrvorgang mehrmals wiederholt, um den
Raum zwischen benachbarten Zähnen des ersten Zahnrads 31 zu
durchqueren, wenn der Elektromotor 20 eine Drehzahl erreicht
hat, die kleiner ist als ein bestimmter Wert, und eine Zielpositionsabweichung,
die kleiner ist als ein bestimmter Wert. Die Einführung
des Schafts 41 in den Raum zwischen benachbarten Zähnen
des ersten Zahnrads 31 und somit das Halten der Position
des Abtriebsschaftabschnitts 2b kann nach Wiederholung
des Ausfahrvorgangs des Schafts 41 erreicht werden.
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In
den Schritten 2) und 3), die oben beschrieben wurden, versteht es
sich natürlich, dass der Ausfahrvorgang des Schafts 41 schon
beim ersten Mal erfolgreich sein kann. Auch wenn die Abstimmung der
Phasen im Schritt 1) auf der Basis der Z-Phase erreicht wird, kann
es vorkommen, dass die Abstimmung nicht mit einem Mal erreicht wird,
und deshalb kann die Wiederholungssteuerung wie in den Schritten
2) und 3) angewandt werden. Der vorteilhafteste Schritt im Hinblick
auf die Kosten ist der von 3).
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht, die einen Zustand zeigt,
in welchem der Schaft 41 den Raum zwischen Zähnen
des ersten Zahnrads 31 durchquert hat. Eine Spitze des
Schafts 41 kann in der Aussparung 43 aufgenommen
werden, um den Schaft 41 fest zu stützen, damit
er einer Momentanbelastung, die vom ersten Zahnrad 31 ausgeübt
wird, widerstehen kann.
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Obwohl
gezeigt und beschrieben wird, dass der Schaft 41 der Magnetspule 42 selbst
direkt in den Zwischenraum benachbarter Zähne des ersten Zahnrads 31 eingeführt
werden kann, kann die gleiche Funktion auch erreicht werden, indem
ein keilförmiges Verriegelungsglied am Gehäuse 11 vorgesehen
wird und das Verriegelungsglied von der Magnetspule 42 verschoben
wird. Dies erlaubt die Verwendung einer Magnetspule mit kleinstmöglicher
Stärke und die leichtere Einführung des keilförmigen
Verriegelungsglieds in einen Zwischenraum von Zahnradzähnen
und dadurch das Erreichen eines formschlüssige Haltens
eines Abtriebsglieds. Ferner kann das zu verriegelnde Zahnrad das
zweite Zahnrad 32 anstelle des ersten Zahnrads 31 sein.
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Obwohl
ein Typ gezeigt und beschrieben wird, in welchem die Kugelgewindemutter 3 vom Elektromotor 20 über
das Untersetzungsgetriebe 30 angetrieben wird, um eine
Linearbewegung der Kugelgewindespindel 2 zu bewirken, versteht
es sich zudem, dass die vorliegende Erfindung auf einen Linearstellantrieb
angewandt werden kann, der eine umgekehrte Beziehung aufweist, d.
h., eines Typs, in welchem eine Kugelgewindespindel von einem Elektromotor über
ein Untersetzungsgetriebe angetrieben wird, um eine Linearbewegung
einer Kugelgewindemutter zu bewirken.
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Überdies
ist es möglich, zum Antrieb des Verriegelungsglieds verschiedene
andere Arten von Antriebsmitteln als die Magnetspule zu verwenden. Auch
wenn in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben und
gezeigt wird, dass das Verriegelungsglied entlang einer Zahnflanke
des Zahnrads angetrieben wird, die parallel zur Drehachse des Zahnrads ist,
ist es möglich, das Verriegelungsglied in eine Richtung
rechtwinklig zur Drehachse des Zahnrads anzutreiben, um mit den
Zähnen des Zahnrads in Eingriff zu kommen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde Bezug nehmend auf die bevorzugte Ausführungsform
beschrieben. Dem Fachmann werden nach dem Durchlesen und Verständnis
der obigen ausführlichen Beschreibung Modifikationen und
Abänderungen einfallen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende
Erfindung als all diese Modifikationen und Abänderungen
einschließend aufzufassen ist, insoweit sie im Umfang der
beiliegenden Ansprüche oder Äquivalente davon
liegen.
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Anwendbarkeit in der Industrie
-
Die
vorliegende Erfindung kann auf elektrisch angetriebene Stellantriebe
angewandt werden, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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[1]
Eine Längsschnittansicht, die einen erfindungsgemäßen
elektrisch angetriebenen Linearstellantrieb zeigt, und
-
[2]
eine perspektivische Ansicht, die einen Beziehung zwischen einer
Magnetspule und einem Zahnrad von 1 zeigt.
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- 1
- Kugelgewindetrieb
- 2
- Kugelgewindespindel
- 2a
- Kugelgewindenut
- 3
- Kugelumlaufmutter
- 3a
- Kugelgewindenut
- 4
- Kugel
- 10
- Stellantriebskörper
- 11
- Gehäuse
- 13
- Linearführung
- 14
- Befestigungsöffnung
- 15
- Wälzlager
- 16
- Wälzlager
- 17
- Wälzlager
- 20
- Elektromotor
- 21
- Motorwelle
- 30
- Untersetzungsgetriebe
- 31
- erstes
Zahnrad
- 32
- zweites
Zahnrad
- 40
- Positionshaltemechanismus
- 41
- Schaft
(Verriegelungsglied)
- 42
- Magnetspule
- 43
- Aussparung
-
Zusammenfassung
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines elektrisch angetriebenen
Linearstellantriebs, der die Position eines Abtriebsglieds beim Stoppen
eines Elektromotors sicher halten kann. Der vorliegenden Erfindung
gemäß wird ein elektrisch angetriebener Linearstellantrieb
bereitgestellt, umfassend einen Stellantriebskörper mit
einem Kugelgewindetrieb, um eine Rotationsbewegung in eine Linearbewegung
umzuwandeln; einen Elektromotor; und einen Getriebemechanismus,
um eine Rotationsbewegung des Elektromotors zum Stellantriebskörper zu übertragen,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch angetriebene Linearstellantrieb
außerdem ein Positionshaltemittel umfasst, um die Position
des Stellantriebskörpers mit Eingriffszähnen (genauer gesagt,
einem Zwischenraum zwischen benachbarten Zähnen) eines
Zahnrads zu halten, das den Getriebemechanismus formt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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