DE19528157B4

DE19528157B4 - Stellantrieb insbesondere zur Drosselklappenbetätigung in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE19528157B4
Application number: DE1995128157
Authority: DE
Inventors: Stephan Oberle
Original assignee: IMS Gear SE and Co KGaA
Current assignee: IMS Gear SE and Co KGaA
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2015-08-03
Also published as: DE19549791B4; DE19528157A1

Abstract

Stellantrieb insbesondere zur Drosselklappenbetätigung in Kraftfahrzeugen, mit einem in einem Gehäuse auf einer Antriebswelle (4) sitzenden Antriebsritzel (3) und einem mit dem Antriebsritzel (3) kämmend in Eingriff stehenden und in einem vorgegebenen Drehwinkel (C) drehbaren Abtriebszahnrad (5), das in einer vorgegebenen Endstellung gegen einen mechanischen Anschlag (11) läuft, wobei das Antriebsritzel (3) und das Abtriebszahnrad (5) eine Profilüberdeckung ihrer Verzahnung von größer 1,0 und kleiner 2,0 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstellungen des Antriebsritzels (3) und des Abtriebszahnrades (5) durch den zum Gehäuse gehäusefest ausgebildeten mechanischen Anschlag (11) zueinander derart festgelegt sind, daß in der vorgegebenen Endstellung mindestens zwei Zähne (13a, 13b; 15a, 15b) des Antriebsritzels (3) und des Abtriebszahnrades (5) gleichzeitig miteinander in Eingriff stehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Solche Einrichtungen für einen Stellantrieb sind allgemein bekannt und werden beispielsweise für einen Drosselklappenregler als Bestandteil einer Motormanagementanlage in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Mit der Problematik der Drosselklappenverstellung beschäftigen sich beispielsweise die Dokumente DE 40 29 002 A1 , DE 40 05 905 A1 sowie DE 38 38 915 A1 . Bei diesen Einrichtungen werden herkömmliche Endanschläge zur Begrenzung der Verstellbewegung verwendet.
Stellantriebe mit einem Verstellbereich von < 360° weisen häufig in einer End- bzw. Anfangsstellung eine mechanische Anschlagposition auf, bei der das mit dem Abtriebszahnrad gekoppelte Stellglied, z. B. ein Ventil oder dergleichen, in eine vorgegebene Endstellung kommt. Beispielsweise kann ein Ventil in dieser Endstellung geschlossen werden, wie dies bei einem Drosselklappenregler für Kraftfahrzeuge der Fall ist. Eine hohe Belastung tritt dann auf, wenn der elektromotorische Antrieb aus irgendwelchen Gründen ausfällt und das Abtriebszahnrad vom Antriebsritzel um den maximal möglichen Drehwinkel verdreht worden ist. Aus Sicherheitsgründen muß bei einer Drosselklappensteuerung bei Stromausfall dafür gesorgt werden, daß die Drosselklappe durch das Abtriebszahnrad selbsttätig geschlossen wird. In diesem Fall schnallt aufgrund einer regelmäßig vorhandenen Rückstellfeder das Abtriebszahnrad in seine Anfangsstellung, wo es gegen einen mechanischen Anschlag läuft. Hierbei wird der stromlose Motor zurückgedreht, wodurch eine erhebliche Schwungmasse entsteht, die bei Stillstand des Abtriebszahnrades aufgrund des Anschlages weiterdreht und die Zähne des Antriebsritzels mit Wucht gegen die stillstehenden Zähne des Abtriebszahnrades stoßen läßt.
Bei diesem Zurückschnallen des Abtriebszahnrades und dem versuchten Weiterdrehen des Antriebsritzels ist häufig ein Bruch der zuletzt kämmenden Zähne des Antriebsritzels und des Abtriebszahnrades zu beobachten.
Werden diese Antriebe elektromotorisch betätigt, so wird ein dazu benötigtes Getriebe in dieser Anschlagsituation äußerst stark belastet, wenn keine elektrische Abschaltung in dieser Anschlagposition erfolgt. Diese Art des Anschlages wird im allgemeinen als "Fahren auf Block" bezeichnet. Die hohe Belastung in der Anschlagsituation setzt sich regelmäßig aus dem Kurzschlußdrehmoment des Motors, einer eventuellen Rückstellfederkraft sowie der Schwungmasse des Antriebs kurz vor dem Blockieren zusammen. Bei mehrstufigen Antrieben ist meist die letzte Stufe am gefährdetsten.
Aus diesem Grund war es bisher erforderlich, die Verzahnung von Antriebsritzel und Abtriebsritzel insgesamt so auszulegen, daß sie die möglichen auftretenden hohen Kräfte schadlos aufnehmen kann. Dies hat zur Folge, daß die Verzahnung im Bereich des gesamten Verstellweges, d. h. der überwiegende Teil der Verzahnung, sehr stark überdimensioniert wurde. Dies verteuert nicht nur die komplette Stelleinrichtung, sondern hat auch weitere Nachteile zur Folge, wie beispielsweise ein erhöhtes Trägheitsmoment, das zur Verlangsamung des Ansprechverhaltens führt.
Aus DE 41 33 380 A1 ist ein Stellantrieb für eine elektromotorische Verstellung einer Drosselklappe bekannt, bei welchem ein Antriebsritzel und ein mit diesem Antriebsritzel kämmendes Abtriebszahnrad vorgesehen ist. Die dort dargestellte Zeichnung läßt vermuten, daß das Antriebsritzel und das Abtriebszahnrad mit einer Profilüberdeckung ihrer Verzahnung von größer 1,0 in Eingriff steht, wenngleich in diesem Dokument nicht wörtlich von einer solchen Profilüberdeckung die Rede ist. Im übrigen befinden sich in diesem Dokument keine besonderen Angaben über die Dimensionierung und Auslegung von Antriebsritzel und Abtriebszahnrad.
In der Veröffentlichung Dudley, D. W., "Zahnräder", Springer-Verlag, 1961, Seite 42, ist es bekannt, eine Profilüberdeckung bei Zahnrädern von größer 1,0 zu wählen, um eine gleichförmige Bewegungsübertragung zu erhalten. Die Profilüberdeckung wird über die gesamte Eingriffsstrecke der kämmenden Zahnräder empfahlen.
Aus US 4,838,226 ist außerdem ein Verfahren zur Einstellung eines die Endstellung zweier Zahnräder vorgebenden mechanischen Anschlags eines Drosselklappenblocks mittels einer Einstellschraube als einstellbarem Anschlag bekannt.
Aus DE 36 38 673 A1 ist eine Zahnstange bekannt, deren Zähne durch aufgebrachte Verstärkungsfasern aus einem anderen Material als dem Material der Zähne selbst verstärkt sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Stellantrieb anzugeben, dessen Zähne trotz einfachen Aufbaus in Anschlagstellung eine verbesserte Stabilität bieten.
Diese Aufgabe wird durch den Stellantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Mit der vorliegenden Einrichtung ist es möglich, die Verzahnung in der Blocksituation deutlich zu entlasten. Bei der vorliegenden Erfindung wird ausgenutzt, daß Verzahnungen für Stellantriebe häufig eine hohe Getriebeübersetzung ("Reduziergetriebe") aufweisen, so daß eine verhältnismäßig kleine Ritzelzähnezahl mit dem Abtriebszahnrad kombiniert wird. Daraus folgt eine kleine Profilüberdeckung der Verzahnung von etwas über 1,0, d. h., daß in der Regel immer nur ein Zahn zum Antrieb beiträgt. Ist die Profilüberdeckung beispielsweise 1,2, so bedeutet dies, daß bei 20% der Eingriffstellungen zwei Zähne gleichzeitig greifen. Ist die Profilüberdeckung beispielsweise 1,01 so ist bei 99% der Eingriffstellungen jeweils nur ein Zahn des Antriebsritzels mit einem Zahn des Abtriebszahnrades in Eingriff, während bei 1% der Eingriffstellungen tatsächlich zwei Zähne des Antriebsritzels mit zwei Zähnen des Abtriebszahnrades kämmen.
Die Erfindung nutzt des weiteren die Tatsache aus, daß die Winkelstellung bzw. der Drehwinkel des Abtriebszahnrades und die augenblickliche Stellung des Antriebsritzels bei der Blocksituation exakt festgelegt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Zahnstellung des Abtriebszahnrades und des Antriebsritzels und damit deren Ausrichtung auf den jeweiligen Wellen, auf denen diese montiert sind, so gewählt, daß in der vorgegebenen Endstellung gerade zwei Zähne gleichzeitig in Eingriff stehen. Dadurch verteilt sich die Zahnkraft in der vorgegebenen Endstellung auf zwei Zähne, wodurch das zulässige Blockiermoment ohne Schaden um 50 bis 80% gesteigert werden kann.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der in der vorgegebenen Endstellung als erstes mit dem Antriebsritzel in Eingriff kommende erste Endzahn des Abtriebsritzels auf seiner dem Eingriff zugeordneten Zahnflanke einen mechanisch verstärkten Zahnfußbereich aufweist. Diese Maßnahme, die auch unabhängig von zwei miteinander in Eingriff stehenden Zahnpaaren bei Zahnradstellgliedern mit Anschlag eingesetzt werden kann, erhöht ebenfalls die mechanische Stabilität des so verstärkten Endzahnes des Antriebszahnrades.
Diese Maßnahme bietet sich insbesondere dann an, wenn der Zahn, der in der Blocksituation am stärksten belastet wird, nicht auf voller Profillänge in Eingriff mit dem kämmenden Zahn des Antriebsritzels kommt. Durch die mechanische Verstärkung des Zahnfußes wird der Zahn selbst kürzer und der Hebelarm reduziert, so daß die Zahnfußdicke erheblich ansteigt. Die Zahnfußfestigkeit wird durch die mechanische Verstärkung deutlich gesteigert, was beispielsweise nach DIN mit einem sogenannten 30° Grad Tangentenverfahren gemessen werden kann. Damit das Antriebsritzel und das Abtriebsritzel gleiche Stabilität aufweisen, kann im Gegenzug das Antriebsritzel ebenfalls stärker dimensioniert werden. Die Gesamtfestigkeit des Systems steigt deutlich. Das Abtriebszahnrad kann beispielsweise durch geeignete Sinterverfahren, Stanzen oder durch Spritzgußverfahren hergestellt werden.
Im Extremfall kann der als erster oder zweiter mit dem Antriebsritzel in Eingriff stehende erste Endzahn oder zweite Endzahn des Antriebszahnrades einen mechanisch verstärkten Zahnfußbereich mit einer Außenkontur aufweisen, welcher der Außenkontur des im Eingriff stehenden Zahnes des Antriebsritzels zumindest angenähert ist.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß in der vorgegebenen Endstellung mindestens drei Zähne des Antriebsritzels und des Abtriebszahnrades gleichzeitig miteinander in Eingriff stehen, wobei das Antriebszahnrad zur Selbsthemmung einen von der Kreisbogenform abweichenden Verlauf seines Fußkreises aufweist, indem der hinter dem ersten Endzahn liegende weitere Endzahn sowohl radial als auch tangential nach außen gegenüber den übrigen Zähnen des Antriebszahnrades verlängert ausgebildet ist.
Das Abtriebszahnrad muß nicht notwendigerweise als komplettes Rad ausgebildet sein. Es ist auch möglich, das Abtriebszahnrad als Zahnbogensegment zu realisieren. Dieses Zahnbogensegment wird zweckmäßigerweise etwas größer als der vorgesehene Drehwinkel zum Verstellen des Stellgliedes ausgebildet.
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung als Reduziergetriebe für das Motormanagement in Kraftfahrzeugen, insbesondere dort zur Drosselklappenbetätigung, zur Tempomatsteuerung und zu sonstigen Verstellanforderungen, die einen Schließ-/Öffnungsmechanismus erfordern.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 Die Draufsicht auf eine Einrichtung für einen Stellantrieb eines Drosselklappenreglers mit Antriebsritzel und Abtriebszahnrad,
2 den Ausschnitt eines Antriebsritzels, welches in Eingriff mit einem darüberliegend skizzierten Abtriebszahnrad steht nach dem Stand der Technik im Augenblick des Anschlages,
3 den Ausschnitt eines Antriebsritzels, welches in Eingriff mit einem darüberliegend skizzierten Abtriebszahnrad steht nach der Erfindung im Augenblick des Anschlages, und
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung mit einem ausschnittsweise dargestellten Antriebsritzel, welches in Eingriff mit einem darüberliegend skizzierten Abtriebszahnrad steht.
In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugzeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
In 1 ist ein Beispiel einer Einrichtung für einen Stellantrieb eines Drosselklappenreglers dargestellt. Die gesamte Drosselklappeneinheit ist in 1 mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Einrichtung weist als wesentlichen Bestandteil ein auf einer Antriebswelle 4 sitzendes Antriebsritzel 3 auf, welches kämmend mit einem Abtriebszahnrad 5 in Eingriff steht. Das Abtriebszahnrad 5 ist im Ausführungsbeispiel von 1 ein Zahnbogensegment, das im vorliegenden Fall vom Antriebsritzel 3 um einen Drehwinkel C von beispielsweise 30° Grad verstellbar ist. Das Abtriebszahnrad 5 ist mit einem weiteren Hebel gekoppelt, der als Stellglied 7 zur Drosselklappenschließung bzw. Drosselklappenöffnung bewegbar ist. Das Antriebsritzel 3 ist mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor gekoppelt und ermöglicht die Verstellung der mit dem Zahnbogensegment gekoppelten Drosselklappe. Am Ende des Verstellweges, d. h. bei Erreichen des maximal vorgesehenen Drehwinkels C des Zahnbogensegmentes, trifft ein mit dem Zahnbogensegment zwangsgekoppelt mitgeführtes Anschlagelement auf einen Gegenanschlag und verhindert eine weitere Drehbewegung. Des weiteren ist ein Endanschlag 11 vorgesehen, der dann greift, wenn sich die Drosselklappe 7 in ihrer Schließstellung befindet.
Im Ausführungsbeispiel von 1 ist die Schließstellung der Drosselklappe gezeigt. Der mechanische Anschlag dieser Schließstellung ist mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet. Des weiteren ist eine Rückholfeder 9 dargestellt, die zur selbsttätigen Schließung der Drosselklappe 7 dient, wenn beispielsweise ein Stromausfall in der KFZ-Elektronik auftritt. Tritt bei vollständig geöffneter Drosselklappe 7 beispielsweise der erwähnte Stromausfall ein, schnalzt das Antriebszahnrad 5 gegen den Anschlag 11 zurück.
In 2 ist die Endlage der Zahnradeinrichtung bei diesem Zurückschnalzen dargestellt, wenn ein Antriebsritzel 3 und ein Abtriebszahnrad 5 nach dem Stand der Technik zur Drosselklappensteuerung eingesetzt wird. Das Antriebsritzel 3 weist einen deutlich geringeren Durchmesser und eine deutlich geringere Anzahl an Zähnen 13 auf, als das Abtriebszahnrad 5 bzw. das Abtriebszahnbogensegment. Die Zähne des Abtriebszahnrades 5 sind mit den Bezugszeichen 15 bezeichnet. Die zugehörenden Zahnflanken tragen die Bezugszeichen 23. In 2 ist der Augenblick des Anschlagens an der vorgegebenen Endstellung 11 in Ruhelage dargestellt. Es existiert ein einziger Eingriff 17 zwischen dem Endzahn 15a und dem zugehörenden Zahn 13a des Antriebsritzels 3. Die Pfeile A und B kennzeichnen die Bewegungsrichtungen des Abtriebszahnrades 5 und des Antriebsritzels 3 beim Zurückschnalzen des Abtriebszahnrades 5 in Endlage. In der in 2 dargestellten Endlage von Abtriebszahnrad 5 und Antriebsritzel 3 kommen die einzelnen Zahnräder 13, 15 zum Stillstand. Die in 2 rechts vom Zahnrad 15a dargestellten Zähne 15 kommen nicht mehr mit den Zähnen 13 des Antriebsritzels 3 zur Kämmung.
Es ist klar ersichtlich, daß in dieser Endlage aufgrund des nur einzigen Eingriffs 17 eine sehr hohe Belastung des Endzahnes 15a auftritt. Diese hohe Belastung kann zum Bruch des Endzahnes 15a und des Zahnes 13a führen.
In 3 ist eine ähnliche Darstellung wie 2 dargestellt und ausschnittsweise ein Antriebsritzel 3, welches weitgehend dem Antriebsritzel 3 von 2 entspricht und ein zugehörendes Abtriebszahnrad 5, das gemäß der vorliegenden Erfindung dimensioniert ist, gezeigt. Gleiche Bezugszeichen stehen wieder für gleiche Teile. Das Antriebsritzel 3 und das Abtriebszahnrad 5 weisen eine Profilüberdeckung ihrer Verzahnung von größer 1,0 auf, so daß auf alle Fälle eine Relativstellung der Zähne 13 des Antriebsritzels 3 und der Zähne 15 des Abtriebszahnrades 5 existiert, bei welcher zwei Zähne gleichzeitig paarweise miteinander in Eingriff stehen.
Erfindungsgemäß sind das Antriebsritzel 3 und das Abtriebszahnrad 5 so auf ihren jeweiligen Wellen befestigt, daß im Augenblick der Blocklage bzw. unmittelbar vor Erreichen der Blocklage mindestens zwei Zähne 13 des Antriebsritzels 3 mit zwei Zähnen 15 des Abtriebszahnrades 5 in Eingriff kommen. Wie in 3 dargestellt, steht in Drehrichtung A des Abtriebszahnrades 5 gesehen, zuerst der Endzahn 15a des Abtriebszahnrades 5 mit dem Zahn 13a des Antriebsritzels 3 in Eingriff. Der Eingriff ist mit Bezugzeichen 17 bezeichnet und liegt ungefähr auf halber Zahnhöhe des Zahnes 15a bzw. nahe am oberen Ende des Zahnes 13a des Antriebsritzels 3. Ein in Drehrichtung A dahinterliegender zweiter Endzahn 15b des Abtriebszahnrades 5 steht ebenfalls mit einem Zahn 13b des Antriebsritzels 3 in Eingriff. Der zweite Eingriff ist mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnet. Der Eingriffspunkt liegt, wie in 3 ersichtlich, nahe am Zahnfuß des Zahnes 13b des Antriebsritzels 3 und nahe an der Zahnspitze des Endzahnes 15b des Abtriebszahnrades 5.
Die in 3 dargestellte augenblickliche Zahnstellung ist die Position bei Erreichen der Blocklage. Im Gegensatz zur Darstellung von 2 ist das Antriebsritzel 3 und das Abtriebszahnrad 5 genauso zueinander ausgerichtet, daß bei Blocklage mindestens zwei Zähne des Antriebsritzels 3 und des Abtriebszahnrades 5 gegenseitig miteinander in Eingriff stehen. Dadurch verteilt sich die Zahnkraft auf zwei Zähne, wodurch das mögliche Blockiermoment im Gegensatz zur Anordnung nach 2 verdoppelt wird.
Wie in 3 weiter ersichtlich, ist der Zahnfußbereich 25a des zweiten Endzahnes 15b an der in Drehrichtung A abfallenden Flanke des Endzahnes 15b mechanisch verstärkt ausgebildet. Dies wird erreicht, indem die abfallende Flanke 23a des Endzahnes 15b des Abtriebszahnrades 5 im Vergleich zu den anderen abfallenden Flanken der Zähne 15 des Abtriebszahnrades 5 flacher ausgebildet wird. Der mechanisch verstärkte Zahnfußbereich 25 ist in 3 zur Verdeutlichung schraffiert dargestellt. Die mechanische Verstärkung im Zahnfußbereich 25 ist möglich, da der Zahnfuß selbst nicht in Eingriff mit den Zähnen 13 bzw. den Zahn 13b des Antriebsritzels 3 kommt. Im Extremfall könnte der Zahnfußbereich 25 so weit verstärkt werden, daß sich die Zahnflanke 23a des zweiten Endzahnes 15b an die Außenkontur des Zahnes 13b des Antriebsritzels 3 anschmiegt. Aus Toleranzgründen bei der Montage wird jedoch ein kleiner Zwischenraum zwischen der Außenkontur des Zahnes 13b des Antriebsritzels und der abfallenden Flanke 23a des zweiten Endzahnes 15b beibehalten.
Wie aus 3 weiter ersichtlich, kommen die links vom zweiten Endzahn 15b des Abtriebszahnes 5 angeordneten Zähne 15 nicht mehr mit den Zähnen 13 des Antriebsritzels 3 in Eingriff, da in der in 3 dargestellten Stellung des Antriebsritzels 3 und des Abtriebszahnrades 5 die Blocklage erreicht ist. Dies kann zur mechanischen Stabilisierung und zur Reduzierung der Bruchgefahr der Zähne ausgenutzt werden, wie nachfolgend im Zusammenhang mit 4 erläutert werden wird.
In 4 ist ein ähnliches Ausführungsbeispiel einer Einrichtung wie in 3 dargestellt. Zwei Endzähne 15a und 15b des Abtriebszahnrades 5 stehen mit zwei Zähnen 13a und 13b des Antriebsritzels 3 in Eingriff. Die Eingriffspunkte sind wieder mit den Bezugszeichen 17 und 19 markiert. Insoweit entspricht die Darstellung von 4 der Anordnung von 3.
Zusätzlich existiert jedoch ein weiterer Eingriffspunkt 21 zwischen einem dritten Endzahn 15c des Abtriebszahnrades 5 und dem Zahn 13c des Antriebsritzels 3. Dies wird dadurch erreicht, daß der den beiden Endzähnen 15a und 15b in Drehrichtung A abgewandte und am nächst liegende Zahn 15c besonders gestaltet ist. Dieser Endzahn 15c unterscheidet sich von den übrigen Zähnen 15 des Abtriebszahnrades 5 deutlich dadurch, daß er sowohl radial als auch tangential nach außen gegenüber den übrigen Zähnen 15 des Abtriebszahnrades verlängert ausgebildet ist. Hierfür ist das Abtriebszahnrad 5 nach Art eines Hohlrades abschnittsweise konkav gestaltet, so daß sich in der in 4 dargestellten Blocklage bzw. Anschlagstellung zumindest ein weiterer Zahn, hier der Endzahn 15c an das Antriebsritzel anschmiegen kann. Je nach Toleranzlage und Durchmesserverhältnissen der jeweiligen Zahnräder können ein oder zwei Zähne 15c des Abtriebszahnrades 5 neben den beiden Endzähnen 15a und 15b mit den Zähnen 13 des Antriebsritzels 3 in Eingriff gebracht werden. Hierdurch wird wirksam sowohl die Antriebsritzel-, als auch Abtriebszahnradverzahnung entlastet. Statt auf die im Zusammenhang mit 3 erwähnte Aufteilung der Zahnkraft auf zwei Zähne, kann im Ausführungsbeispiel von 4 die Zahnkraft auf drei Zähne, nämlich die Endzähne 15a, 15b und 15c bzw. die zugehörenden Zähne 13a, 13b und 13c des Antriebsritzels 3 verteilt werden.
Obwohl in 4 nur ein weiterer Endzahn 15c dargestellt ist, könnte die Außenkontur des Abtriebszahnrades 5 auch so gewählt werden, daß neben den beiden Endzähnen 15a und 15b zwei weitere Zähne mit den Zähnen 13 des Antriebsritzels 3 bei Blocklage in Eingriff kommen. Voraussetzung für diese Weiterbildung der Erfindung ist selbstverständlich, daß die Zähnezahl des Antriebsritzels 3 nicht zu klein gewählt ist, so daß die Möglichkeit besteht, durch die konkave Gestaltung der Außenkontur des Abtriebszahnrades 5 zusätzliche Zähne 15c bereitzustellen, die in Eingriff mit den Zähnen 13 des Antriebsritzels 3 kommen.
In 4 ist der besseren Deutlichkeit wegen links vom zweiten Endzahn 15b eine strichlierte Zahnkontur angegeben, die sich bei Verwendung eines Abtriebszahnrades 5 mit konstantem Fußkreis ergibt. Gemäß den Weiterbildungen der Erfindung ist die Außenkontur des Abtriebszahnrades 5 jedoch so gewählt, daß sich sowohl der Zahnfußbereich 25 an der abfallenden Flanke 23b des zweiten Endzahnes 15b des Abtriebszahnrades 5 an den Zahn 13b des Antriebsritzels 3 und der dritte Endzahn 15c des Abtriebszahnrades 5 an den Zahn 13c des Antriebsritzels 3 anschmiegt. Hierfür ist es notwendig, daß das Abtriebszahnrad 5 bei Blocklage einen konkaven Außenkonturbereich aufweist. Dieser konkave Außenkonturbereich ist auf der in Drehrichtung A, die beim Anfahren der Blocklage gewählt ist, abgewandten Seite des ersten Endzahnes 15a des Abtriebszahnrades 5 anzuordnen. Der konkav gestaltete Außenkonturbereich des Abtriebszahnrades 5 kann somit zur Selbsthemmung des Abtriebszahnrades in der Blocklage dienen. Wird dagegen das Antriebsritzel zur Verstellung des Stellgliedes in die entgegengesetzte Richtung bewegt, dreht sich auch das Abtriebszahnrad 5 in die entgegengesetzte Richtung, so daß der konkav gestaltete Außenkonturbereich des Abtriebszahnrades 5 vom Antriebsritzel 3 wegwandert und bei der Bewegung nicht behindert. Erst bei erneutem Wechsel der Drehrichtung von Antriebsritzel 3 und Abtriebszahnrad 5 und erneutem Erreichen der Blocklage dient der konkav gestaltete Außenkonturbereich des Abtriebszahnrades 5 zu dessen Selbsthemmung.

1: Drosselklappensteuereinheit
3: Antriebsritzel
5: Abtriebszahnrad
7: Drosselklappe, Stellglied
9: Feder
11: Anschlag
13: Zähne des Antriebsritzels
13a: Zahn
13b: Zahn
13c: Zahn
15: Zähne des Abtriebszahnrades
15a: erster Endzahn
15b: zweiter Endzahn
15c: dritter Endzahn
17: erster Eingriff
19: zweiter Eingriff
21: dritter Eingriff
23: Zahnflanke
23a: Zahnflanke
23b: virtuelle Zahnflanke
25: verstärkter Zahnfußbereich
A: Drehrichtung
B: Drehrichtung
C: Drehwinkel

Claims

Stellantrieb insbesondere zur Drosselklappenbetätigung in Kraftfahrzeugen, mit einem in einem Gehäuse auf einer Antriebswelle (4) sitzenden Antriebsritzel (3) und einem mit dem Antriebsritzel (3) kämmend in Eingriff stehenden und in einem vorgegebenen Drehwinkel (C) drehbaren Abtriebszahnrad (5), das in einer vorgegebenen Endstellung gegen einen mechanischen Anschlag (11) läuft, wobei das Antriebsritzel (3) und das Abtriebszahnrad (5) eine Profilüberdeckung ihrer Verzahnung von größer 1,0 und kleiner 2,0 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstellungen des Antriebsritzels (3) und des Abtriebszahnrades (5) durch den zum Gehäuse gehäusefest ausgebildeten mechanischen Anschlag (11) zueinander derart festgelegt sind, daß in der vorgegebenen Endstellung mindestens zwei Zähne (13a, 13b; 15a, 15b) des Antriebsritzels (3) und des Abtriebszahnrades (5) gleichzeitig miteinander in Eingriff stehen.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der vorgegebenen Endstellung als erster mit dem Antriebsritzel (3) in Eingriff stehende erste Endzahn des Abtriebszahnrades (5) auf seiner dem Eingriff zugewandten Zahnflanke einen mechanisch verstärkten Zahnfußbereich (25) aufweist.
Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der vorgegebenen Endstellung mit dem Antriebsritzel (3) in Eingriff stehender Endzahn des Abtriebszahnrades (5) einen mechanisch verstärkten Zahnfußbereich (25) mit einer Außenkontur aufweist, welcher der Außenkontur des im Eingriff stehenden Zahnes des Antriebsritzels (3) zumindest angenähert ist.
Stellantrieb, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der vorgegebenen Endstellung mindestens jeweils drei Zähne (13a, 13b, 13c; 15a, 15b, 15c) des Antriebsritzels (3) und des Abtriebszahnrades (5) gleichzeitig miteinander in Eingriff stehen, wobei das Abtriebszahnrad (5) zur Selbsthemmung einen von der Kreisbogenform abweichenden Verlauf des Fußkreises aufweist, indem ein hinter dem ersten Endzahn (15a) des Abtriebszahnrades (5) liegender weiterer Endzahn (15c) des Abtriebszahnrades (5) sowohl radial als auch tangential nach außen gegenüber den übrigen Zähnen (15, 15a) des Abtriebszahnrades (5) verlängert ausgebildet ist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebszahnrad (5) ein Zahnbogensegment ist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein in der vorgegebenen Endstellung mit dem Antriebsritzel (3) in Eingriff kommender Zahn des Abtriebszahnrades (5) auf seiner dem Eingriff zugeordneten Zahnflanke einen gegenüber anderen in anderen Winkelstellungen mit dem Antriebsritzel (3) in Eingriff stehenden Zähnen verstärkten Zahnfußbereich aufweist.