DE1801766A1 - Stellmotor mit einem durch elektrische Signale gesteuerte Kraftgeber - Google Patents
Stellmotor mit einem durch elektrische Signale gesteuerte KraftgeberInfo
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Description
R. 92^7 Kl/Ep
I.IO.I968
Anlage zur
Stellmotor mit einem durch elektrische Signale gesteuerten Kraftgeber
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellmotor mit einem durch elektrische Signale gesteuerten Kraftgeber, der ein Stellglied
up mindestens einen Schaltschritt in der einen Richtung und um
mindestens einen Schaltschritt in der entgegengesetzten Richtung zu verstellen vermag.
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Robert Bosch GmbH · R. 9247 Ki/Ep
Stuttgart I.IO.I968
Bekannte Stellmotoren dieser Art sind mit einem umlaufenden ■
Anker versehen, der über ein Getriebe das Stellglied bewegt. Diese Motoren haben den Nachteil, daß ihre Verstellgeschwindigkeit
für viele Fälle nicht groß genug ist und daß sie verhältnismäßig aufwendig sind, weil sie neben dem Getriebe in der Regel
auch eine Bremse für den umlaufenden Anker benötigen, damit die Verstellwege ausreichend genau eingehalten werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellmotor der
genannten Art zu schaffen, der sich durch einfachen und robusten Aufbau, hohe Schaltgeschwindigkeit und Schaltgenauigkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als
Kraftgeber des Stellmotors ein Elektromagnet vorgesehen ist, der
zwei axial hintereinander angeordnete Wicklungen und einen Anker hat, der in der Ruhelage durch Federkraft in einer Mittelstellung
zwischen den Wicklungen gehalten ist und lose auf einer das Stell glied bildenden Schaltstange sitzt, auf die er bei seinen Einzugsbewegungen
jeweils über ein nur in einer Richtung wirksames Gesperre einwirkt. .
Ein derart ausgebildeter Motor läßt sich aus einfachen und stabilen
Teilen ohne schwierige Paßarbeit zusammenbauen und daher gut in großen Stückzahlen fertigen. Die hohe Verstellgeschwindigkeit
und -genauigkeit des Motors und die Möglichkeit, ihn ohne nennens werten Mehraufwand so auszubilden, daß er auch eine größere Anzahl
von Schaltschritten in jeder Richtung auszuführen vermag, eröffnen ihm einen weiten Anwendungsbereich. Der Motor kann vor- '
teilhaft in hydraulischen Anlagen, z.B. Getrieben, verwendet werden, in denen ein mit seiner Schaltstange zu kuppelnder Steuer-
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Robert Bosch GtLbII R. 92^7 Ki/ίίρ
Stuttgart 1.10.1967
schieber mehrere Leitungen nach einem bestimmten Programm überwacht.
Dadurch kann gegebenenfalls eine Vielzahl von Magnetventilen eingespart und die zur Steuerung der Anlage benötigte
elektrische Leistung beträchtlich vermindert werden, weil der Stellmotor im Gegensatz zu den Magnetventilen nur während des
Schaltvorgangs kurzzeitig einzuschalten ist.
Eine besonders einfache und gedrängte Bauart des Stellmotors ergibt sich, wenn an jedem Stirnende des Ankers mindestens eine
Klinke schwenkbar angelenkt ist, die unter dem Einfluß einer Feder steht, welche die Klinke in die Sperrstellung zu schwenken
sucht, und jeder Klinke eine mit der Ankerführung fest verbundene Rampe zugeordnet ist, welche die Klinke aus der Sperrstellung
hebt, sobald und solange der Anker die Mittelstellung nach der von der Klinke abgekehrten Seite verlassen hat.
Dur Anker ist dabei zweckmäßig an jedem Stirnende mit einem von
der stirnfläche%ausgehenden radialen Schlitz zur Aufnahme von
.zwei gleichwirkenden, in Bezug auf die Schaltstange sich diametral
gegenüberliegenden Klinken versehen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der ,\nker am Umfang zwei sich
diametral gegenüberliegende L"-'ngsnuten hat, die in die stirnsei
t igen Schlitze ausmünden und die Federn der Klinken aufnehmen. Die beiden einer Längsnut zugeordneten Klinken können dabei eine
gemeinsame streifenförmige Feder haben, deren Enden an den Klinken
anliegen und die mindestens annähernu in der Mitte zwischen
den Klinken drehbar am Anker gelagert ist. Dadurch ist erreicht, daiS uie Federn für die Klinken eine gro.'je federnde LHnge und
daher ein hohes Arbeitsvermögen bei langer Lebensdauer haben.
In weiterer Ausgestaltung der -%r7in.iung wird vorgeschlagen, daß
an der einen ütirnseite des Kagnetsystems eine parallel zur
Schaltstange angeordnete, mit Kontaktbahnen versehene Platte
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Robert Bosch GmbH , R. 924γ Ki/Ep
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befestigt ist und ein über die Stirnseite hinausragender Kndabschnitt
der Schaltstange mindestens einen federnd gegen die Kontaktbahnen drückenden Gegenkontakt trägt.
Auf diese Weise erhält man»eine Rückmeldung, welche die jeweilige
Stellung der Schaltstange mit großer Präzision und Schnelligkeit an die zentrale Steuereinheit der mit dem Stellmotor
versehenen Anlage signalisiert. Der Motor ist daher auch gut für den Einbau in-elektronisch gesteuerte Anlagen geeignet.
In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeisp'iel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Stellmotor für ein hydraulisches Kraftfahrzeuggetriebe
in Seitenansicht und teilweise im Schnitt,
Fig. 2 den Motor nach Fig. 1 vergrößert im Schnitt und
Fir;. 5. einen Schnitt durch den Motor nach Linie III-III in
Piß. 1. ·
Fiß. 4 zeigt einen Längsschnitt des Motorankers und
Fig. 3 dessen Draufsicht, wobei der Deutlichkeit halber die
am Anker zusätzlich angebrachten Teile nicht eingezeichnet sind.
Der Motor 10 hat ein Gehäuse 11, an dem ein Gehäuse 12 eines
hydraulischen Steuergerätes 1J> befestigt ist. Im Gehäuse 12 ist
eine Steuerstange 14 verschiebbar gelagert, die eine Mehrzahl von
Zu- und Ablaufleitungen, I5 des Getriebes nach Maßgabe der vom
Motor ausgeführten ,Stellbewegungen.überwacht. Steuerungen dieser
Art sind, an sich bekannt. ,; - . ■■
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Der."Motor 10 hat einen Elektromagneten 16 mit zwei axial hintereinander
angeordneten Wicklungen I7 und l8, die einzeln über eine
nicht dargestellte zentrale elektronische Steuereinheit einschaltbar sind. Die Wicklungen sitzen auf einem Hülsenkörper 19* der
aus zwei Buchsen 20 aus Messing und einem Eisenring 21 zusammengesetzt
ist. In den Buchsen 20 ist ein Anker 22 verschiebbar geführt (Fig. 3). Der Eisenring 21 hat einen etwas größeren Innendurchmesser
als die Buchsen 20, so daß zwischen ihm und dem Anker 22 ein geringer, über den ganzen Umfang gleichmäßig verteilter
Luftspalt verbleibt. Die Wicklungen 17 und 18 liegen gemeinsam an einer Eisenscheibe 23 an, die fest auf den Eisenring
21 aufgepreßt ist.
Das Gehäuse 11 weist einen Blechtopf 24 auf, an dessen Boden 25 die andere Seite der Wicklung 17 anliegt. Am Boden 25 ist ein
Eisenkörper 26 befestigt, der einen durch eine Bodenöffnung 27 in das Gehäuseinnere ragenden Eisenkern 28 trägt. Der Blechtopf
24 ist durch einen Eisenkörper 29 verschlossen, an dem innen ein Eisenkern 30 gebildet ist. Der Hülsenkörper I9 sitzt auf den
Eisenkernen 28 und 30 auf, die ihn samt den Wicklungen und dem Eisenring 23 gegen axiales Verschieben gesichert und zentriert
festhalten. Die Eisenscheibe 23 liegt außen fest an der Innenwand
des Brechtopfes 24 an. Der Blechtopf 24.hat eine Prägung 31i
die in eine Randnut 32 der Eisenscheibe 23 greift und dazu beiträgt,
daß das Magnetsystem gegenüber dem Gehäuse fixiert ist.
Die Feldlinien der Wicklung I7 treten über die Eisenscheibe 23,
den Blechtopf 24 und den Eisenkörper 26 in den Eisenkern 28" ein, von wo aus sie über einen axialen Luftspalt in den Anker 22 übertreten
und von dort weiter über den Eisenring 21 zurück zur Eisenscheibe 23 laufen. Entsprechend ist auch der Feldlinienverlauf
der Wicklung 18. Der Anker ist an beiden Enden mit axialen Ringbunden 33 versehen (Fig. 4), von denen jeweils einer
in der entsprechenden Einzugsstellung des Ankers über einen
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pilzförmigen Ansatz 34 des Eisenkerns 28 bzw. 30 greift.
An den Eisenkernen 28 und 30 stützen sich zwei Schraubenfedem
35 ab, die über nicht magnetische Ringscheiben 36 auf den Anker
einwirken. Bei stromlosen Wicklungen halten die Schraubenfeder!! 35 den Anker in der gezeigten Mittelstellung fest, in der jede
Ringscheibe 36 mit einem gewissen Druck an einen Bund 37 der zugeordneten Buchse 20 anliegt.
Der Anker 22 sitzt lose auf einer Schaltstange 40 aus anti»
magnetischem Stahl, die in den Eisenkernen 28 und 30 verschiefobar
gelagert ist. Der Anker hat an jeder Stirnseite einen radialen Schlitz 41, in welchem jeweils zwei in Bezug auf die Scnaltstange
40 sich diametral gegenüberliegende Klinken 42 schwenkbar gelagert sind. Die Klinken 42 sind als doppelarmige Hebel ausgebildet,
deren einer Arm in der Sperrstellung in eine von mehreren ringförmigen Kerben 43 der Schaltstange 40 greift. Die Kerben 43
sind in zwei Gruppen zusammengefaßt, von denen die eine vor der einen Stirnseite des Ankers und die andere vor dessen andere*·
Stirnseite liegt. Die Zahl der Kerben 43 einer jeden Gruppe entspricht
der Anzahl der Schaltschritte, die der Motor in jeder Richtung auszuführen hat.
Am Mantelumfang des Ankers 22 sind in der Ebene der Schlitze 41
zwei sich diametral gegenüberliegende Längsnuten 44 vorgesehen, welche die gleiche Breite wie die Schlitze 41 haben. In jeder
Längsnut 44 ist ein Federstreifen 45 untergebracht, der in seiner
Längsmitte an einem drehbar am Anker gelagerten Kunststoffteil 46 befestigt ist. Die freien Enden der Federstreifen 45 liegen
mit Druck an den Klinken 42 an und sind bestrebt, sie in die
Sperrstellung zu schwenken.
In den Eisenring 21 sind zwei sich diametral gegenüberliegende
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Leisten 43 eingesetzt, die in die Längsnuten 44 des Ankers eingreifen
und diesen gegen Verdrehung sichern. Die Leisten 48 sind an beiden Enden mit Schrägflächen 49 versehen. Sobald der Anker
aus seiner Mittelstellung heraustritt, läuft jeweils ein Klinkenpaar
auf die Leisten 48 auf. Diese heben dann die Klinken entgegen der Kraft der Federstreifen 45 aus der Sperrstellung heraus,
so daß sie außer Eingriff mit der Schaltstange 40 kommen.
Die Schaltstange 40 ist in jeder Schaltstellung durch eine im Eisenkörper 26 untergebrachte Rasteinrichtung mit einer bestimmten
Kraft festgehalten. Die Einrichtung hat zwei Kugeln 50, die in Bohrungen 51 des Eisenkörpers stecken und von Federn 52 in jeweils
eine von mehreren Rastkerben 53 der Schaltstange gedrückt
werden. Die Bohrungen 51 sind durch Stiftschrauben 54 verschlossen,
an denen sich die Federn 52 abstützen.
Am Eisenkörper 29 ist eine Konsole 55 befestigt, die eine Isolierstoffplatte
56 mit mehreren Kontaktbahnen 57 zur Steuerung des
Motors trägt. Die Schaltstange 40 ragt über die Platte 56 hinweg
und hat ein Querlochi in das ein mit einer Sackbohrung versehener Bolzen 58 eingepreßt ist. In der Bohrung steckt eine Feder 59
und der Ansatz 6O einer Kontaktplatte 6l, die zwei mit den Kontaktbahnen
ü)7 zusammenarbeitende Gegenkontakte 62 trägt. Die
Feder r59 drückt die Gegenkontakte 62 an die Kontaktbahnen 57 an.
Die Gegenkontäkte 6?. und die Kontaktbahnen 57 überwachen Stromkreise,
über die die .iewellif-e stellung der Schaltstange 40 an
dio zentrale elektronische ;3',ouereinheit gemeldet wird.
In den Anker 22 sind zwei unniagnetische Stehbolzen 64 eingepreßt,
die durch den Eisenkörper 2) hindurchtreten und oberhalb der
Platte 56 durch ein die Schaltstange 40 mit Spiel umgebendes Joch
6'j miteinander verbunden sind. Das Joch 65 trägt zwei Kontaktplatten
66, die ir.it auf den Kontaictbahnen 57 federnd aufliegenden
Gegenkontakten 67 bestückt sind. Diese bilden im Verein mit
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den Kontaktbahnen 57 Schaltstellen in Stromkreisen, die die
Stellungen des Ankers an die zentrale Steuereinheit melden.
Die Konsolo 55 Ist mit einem Ansatz 70 versehen, der in eine
Längsnut 71 der Schaltstange 40 greift und die Schaltstange gegen
.Verdrehen sichert. Eine Haube 72 greift schUtz_end über die
Kontakte und über die irn einzelnen nicht näher bezeichneten
elektrischen Anschlußmittel des Motors.
In der Zeichnung nehmen die Schaltstange 40 und die Steuerstange -14
ihre äu'3erste linke Schaltstellung ein. Zum Verstellen der
.Scha Its tar. ge ^O und der Steuerstange 14 um einen Schaltschritt
nach rechts wird die Wicklung 17 unter Strom gesetzt. Dabei zieht
si öden Anker 22 ein, bis er am Eisenkern 28 distanziert durch die
nichtrnagriGtische Ringscheibe 36 zur Anlage kommt. Der'pilzformige
Atisat:=; >'( bewirkt dabei, daii die auf den Anker ausgeübte Kraft am
AmVrI/-; der üinzu/;sbewogur:t'$ rasch auf einen mittleren Wert steigt,
aaii:i .•inrf.herrid -konstant bleibt und gegen Ende der Einzugsbewegung
au; 1 [·axiir.filv."jrt erreicht.
Beim Verschieben des Ankers 22 nach rechts nehmen die beiden
rechten Klinken 42 die Sohaltstange HO um einen Schaltschritt mit.
Die beiden linkon Klinken 42 treffen auf die Leisten 48 auf, wodurch sie verschweiget und von_.der Schaltstange 4ü abgehoben werden.
Kit der .Schaltstarige 40 bewegt sich auch die Steuerstange 14 einen
Schaltschritt nach rechts und steuert die Leitungen I^ in der gewünschten
Weise urn.
Die Kinzugsstellung de's Ankers 22 wird über die Kontaktanordnung
[ff, 67 an die- zentrale Steuereinheit signalisiert. Diese schaltet
den ötroai-tier Wicklung I7 ab, worauf der Anker unter dem Einfluß ■
der rechten Feder Zb in die Mittelstellung zurückkehrt. Dabei
werden ul<j rechten Klinken 42 aus der bisher von ihnen ergriffenen
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Kerbe. 43 herausgehoben und von denPederstreifen 45 in die links
benachbarte Kerbe 43 gedrückt. Die beiden anderen Klinken 43 bleiben
solange von der Schaltstange 40 abgehoben, bis der Anker seine Mittelstellung erreicht. Dadurch ist vermieden, daß der Anker auf
seinem Rückweg auch die Schaltstange 40 zum Ausgangspunkt der Schaltbewegung führt.
Die Schaltstange 40 kann insgesamt um vier Schaltschritte nach
rechts vorstellt werden. Nach dem vierten Schaltschritt liegen die beiden rechten Klinken 42 am glatten Außenumfang der Schaltstange
an, so wie es in Fig. 2 für die beiden linken Klinken 42 gezeigt
ist. Jedes weitere Einschalten der Wicklung I7 bleibt dann
ohne Einfluß auf die Schaltstange 40, weil die Klinken leine An* griffsflachen mehr an.ihr finden.
Beim Verstellen der Schaltstange 40 nach links laufen die beschriebenen
Vorgänge in entsprechender Welse ab.
Der Anker könnte auch durch einen Dauermagneten polarisiert und
die Wicklungen mit entgegengesetzt gerichteten Magnetfeldern gemeinsam
mit wahlweise geänderter Stromwicklung geschaltet sein.
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Claims (1)
- Ansprüche1. Stellmotor, mit einem durch elektrische Signale gesteuerten Kraftgeber, der ein Stellglied mindestens einen Schaltschritt in der einen Richtung und einen Schaltschritt in der entgegengesetzten Richtung zu verstellen vermag, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftgeber ein Elektromagnet (16) vorgesehen ist, der zwei axial hintereinander angeordnete Wicklungen (17 und 18) und einen Anker (22) hat, der in der Ruhelage durch Federkraft ineiner Mittelstellung zwischen den Wicklungen gehalten ist und lose auf einer das Stellglied bildenden Schaltstange (40) sitzt, auf die er bei seinen Einzugsbewegungen Jeweils über ein nur in einer Richtung wirksames Gesperre (42 bis 49) einwirkt.2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Stirnende des Ankers (22) mindestens eine Klinke (42) schwenkbar angelenkt ist, die unter dem Einfluß einer Feder (45) steht, welche die Klinke in die Sperrstellung zu schwenken sucht, und daß jeder Klinke eine mit der Ankerführung fest verbundene Rampe (48) zugeordnet ist, welche die Klinke aus der Sperr-I ' ■ -stellung hebt, sobald und solange der Anker die Mittelstellung nach der von der Klinke abgekehrten Se-Ite verlassen hat.Motor nach Ar (22) an jedenspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der AnkerStirnende mit einem vonkier Stirnfläche ausgehenden radialen Schlitz (41) zur Aufnahme von zwei gleich1- \0 0 9 8 2 3 / Q 6 f I , - 2 - 'bad originalBobort Bosch GmbH 4f 1{· 92^7 Ki/lSpStuttgart I.IO.I968wirkenden, in Bezug auf die Schaltstange (40) sich diametral gegenüberliegenden Klinken (42) versehen ist.4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (22) am Umfang zwei sich diametral gegenüberliegende Längsnuten (44) hat, die in die stirnseitigen Schlitze (41) übergehen, und die Federn (45) der Klinken aufnehmen.5. Motor nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einer LSngsnut (44) zugeordneten Klinken (42) eine gemeinsame, streifenförmlge Feder (4fj) haben, deren Enden an den Klinken anliegen und die mindestens annähernd in der Mitte zwischen den Klinken drehbar am Anker (?2) gelagert ist.6. Kiotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dal3 die Rampen (48) zum Auslenken der Klinken (42) als radial aus der Ankerführung hervortretende Leisten ausgebildet sind, die in die Längsnuten (44) des Ankers eingreifen und diesen gegen Verdrehung sichern.7". Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinken (42) in Kerben (V5) der Schaltstange (4C) eingreifen und die Zahl der Kerben der Zahl der gewünschten Schaltschritte der Schaltstange entspricht.009823/0639 . 5 _BAD ORIGINALRobert Bosch GmbH R. 9247 Ki/EpStuttgart I.IO.I9688. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (22) in zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten Buchsen (20) aus nicht magnetischem Stoff geführt ist, zwischen denen ein Eisenring (21) sitzt, dessen Innendurchmesser etwas größer als jener der Buchsen ist.9. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen (I7 und 18) in einem ferromagnetischen Gehäuse (11) sitzen und zwischen ihnen eine Eisenscheibe.(23) angeordnet i.st, die außen an der Innenwand des Gehäuses Und innen am EJsenring (21) anliegt.10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) an beiden Stirnseiten in das Innere der Wicklungen hineinragende Eisenkerne (28 und 30) trägt.11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker an ,leder Stirnseite einen axial hervortretenden Ringbund (33) hat, der in der Einzugsstellung des Ankers über einen pilzi'öriüifieri Ansatz (34) des der entsprechenden Wicklung zugeordneten Eisunkerns (28 bzw. 30) greift.12. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker durch zwei an seinen Stirnseiten009823/0639 - -BAD ORIGINAL-Robert Bosch GmbH λ2 R. 9247 Ki/Ep:...," Stuttgart ' ' " * ■ 1.-10.1968angreifen* vorgespannte Schraubenfedern (j55) in seiner Mittelstellung gehalten ist.!J. Motor nach Anspruch 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (~$h) an unmagne tischen Ringscheiben (56) angreifen, welche über den Umfang des Ankers hinausragen und in dessen Mittelstellung an Ringschultern (37) de** den Anker führenden Buchsen (20.) anliegen.lh. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Stirnseite des Magnetsystems eine parallel zur Schaltstange (hO) angeordnete, mit Kontaktbahnen (b7) versehene Platte (36).befestigt ist und ein über dio Stirnseite hinausragender Endabschnitt der Schaltstange mindestens einen federnd gegen die Kontaktbahnen drückenden Gegenkontakt (62) trägt.I1J. Motor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Anker" mindestens ein über die eine Stirnseite hinausragender Stehbolzen (6h) befestigt ist, der mindestens einen mit den Kontaktbahnen (57) zusammenarbeitenden Gegenkontakt (67) trägt.009823/0639' ^*"*"" BAD ORIGINALftLeerseite
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1969
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