DE9105500U1

DE9105500U1 - Elektrische Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE9105500U1
Application number: DE9105500U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-05-03
Filing date: 1991-05-03
Publication date: 1992-09-03
Anticipated expiration: 2001-05-04

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Elektrische Antriebsanordnung
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsanordnung, die aus einem elektrischen Antriebsmotor und einem mit diesem verbundenen Stellantrieb besteht, durch den ein Verstellglied in zwei Endlagen verstellbar ist, bei welcher Antriebsanordnung der Antriebsmotor nach Erreichen der jeweiligen Endlage des Verstellgliedes durch entsprechende Geberelemente abschaltbar ist.

Eine solche Antriebsanordnung ist durch die DE-A-35 07 091 bekannt. Wird mittels einer solchen Antriebsanordnung das mit deren Stellantrieb gekoppelte Verstellglied in eine seiner beiden Endlagen verfahren, dann wird mittels entsprechender Geber, z.B. Drehmoment- oder Weggeber, bei Erreichen der jeweiligen Endlage ein Abschaltbefehl für den Antriebsmotor gegeben. Aufgrund seiner Massenträgheit und von Verzögerungszeiten bei der Abschaltung kommt der Antriebsmotor erst nach einer bestimmten Auslaufzeit zum Stillstand. Das Weiterdrehen des Motors nach seiner Abschaltung führt zu einer erhöhten Anpressung des Verstellgliedes in seiner jeweiligen Endlage. Dies kann einerseits zu einer Beschädigung des Verstellgliedes und andererseits zu Anfahrproblemen beim Lösen des Verstellgliedes aus dieser Endlage führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß eine zu hohe Belastung des Verstellgliedes durch den Nachlauf des Antriebsmotors vermieden wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der Antriebsmotor über eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung mit dem Stellantrieb verbunden ist, die

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zeitlich vor dem Einschalten des Antriebsmotors eingeschaltet und zeitlich vor oder zeitgleich mit dem Antriebsmotor abgeschaltet ist. Durch die zwischengeschaltete Kupplung ist bei Erreichen der jeweiligen Endlage eine schnelle Trennung zwischen dem Antriebsmotor und dem Stellantrieb möglich, so daß sich der Auslauf des Motors nicht mehr auf den Stellantrieb und damit auf das Verstellglied auswirkt. Dadurch, daß die Kupplung beim Einschalten der Antriebsanordnung bereits vor dem Antriebsmotor eingeschaltet wird, werden den Stellantrieb bzw. den Antriebsmotor belastende Anfahrstöße vermieden. Darüber hinaus besteht von Beginn des Einschaltens an Kraftschluß in der Kupplung, wodurch Reibverschleiß verhindert wird.

Eine kompakte Bauform der Kupplung läßt sich dadurch erreichen, daß die schaltbare Kupplungshälfte der Kupplung axial beweglich auf dem Wellenende des Antriebsmotors oder des Stellantriebes angeordnet und über ein Lager mit einer verdreh festen, jedoch axial beweglichen, durch einen feststehenden Elektromagneten betätigbaren Ankerscheibe gekuppelt ist.

Zweckmäßigerweise wird die Rückstellung der Ankerscheibe nach Abschalten des Elektromagneten durch Federkraft bewirkt. Damit erfolgt die Rückstellung unabhängig von einer von außen zuzuführenden Rückstellkraft.

Die Kupplung kann aus einer formschlüssig wirkenden Klauenkupplung bestehen. Werden bei einer solchen Kupplung die Klauen der beiden Kupplungshälften mit schräg verlaufenden Flanken ausgebildet, dann ergibt sich durch die an den Flanken wirksame Umfangskraft eine axial gerichtete Kraftkomponente, durch die das Trennen der beiden Kupplungshälften unterstützt wird.

Vollkommene Stoßfreiheit läßt sich erzielen, wenn die beiden Kupplungshälften kraftschlüssig miteinander kuppelbar sind.

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Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

FIG 1 eine Antriebsanordnung, bei der zwischen dem Antriebsmotor und dem Stellantrieb eine formschlüssig wirkende Kupplung angeordnet ist,

FIG 2 eine Antriebsanordnung, bei der zwischen dem Antriebsmotor und dem Stellantrieb eine kraftschlüssig wirkende Kupplung angeordnet ist.

Mit 1 ist ein nur schematisch angedeuteter Antriebsmotor und mit 2 ein ebenfalls nur schematisch angedeuteter Stellantrieb bezeichnet. Zwischen diesen beiden Elementen der Antriebsanordnung ist eine Kupplung 3 angeordnet. Auf dem Ende der Welle 4 des Antriebsmotors 1 ist die eine und auf dem Ende der Welle 5 des Stellantriebs 2 die andere Kupplungshälfte 6 bzw.7 der als Klauenkupplung ausgebildeten Kupplung angeordnet. An den einander zugewandten Stirnseiten der beiden Kupplungshälften 6 und 7 sind die ineinandergreifenden Klauen 8 ausgebildet.

Von den beiden Kupplungshälften 6 und 7 ist die eine Kupplungshälfte 6 verdreh- und axialfest mit der Welle 4 des Antriebs- motors 1 verbunden. Die andere Kupplungshälfte 7 ist mit der Welle 5 des Stellantriebs 1 ebenfalls verdrehfest jedoch axial beweglich verbunden. Die Anordnung der axialfesten und axial beweglichen Kupplungshälfte 6 und 7 kann auch umgekehrt erfolgen. Mit der axial beweglichen Kupplungshälfte 7 ist über ein Lager 9 eine Ankerscheibe 10 eines ringförmig ausgebildeten Elektromagneten 11 verbunden. Durch einen in eine am Kupplungsgehäuse 12 ausgebildete Nut 13 eingreifenden, am Umfang der Ankerscheibe 10 angeformten Radialvorsprung 14 ist die Ankerscheibe 10 verdrehgesichert, kann jedoch in axialer Richtung bewegt werden. Der Elektromagnet 11 umgibt die mit der

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Motorwelle 4 verbundene Kupplungshälfte 6 konzentrisch. In dem radialen Zwischenraum 15 zwischen der mit der Motorwelle 4 verbundenen Kupplungshälfte 6 und dem Elektromagneten 11 ist eine Rückstellfeder 16 für die Ankerscheibe 10 angeordnet. Die Rückstellfeder 16 stützt sich an dem Lager 9 der Ankerscheibe 10 und dem Wellenlager 17 der Motorwelle 4 ab.

Bei der Ausführungsvariante nach FIG 2 weisen die beiden Kupplungshälften 6 und 7 auf ihren einander zugewandten Stirnseiten jeweils einen axial vorspringenden Ringrand 18 auf. Jeder Ringrand 18 kann mit einem entsprechenden Reibbelag versehen werden, so daß die Kupplungshälften 6 und 7 kraftschlüssig miteinander verbunden werden können. Anstelle einer einzigen Rückstellfeder 16 sind mehrere Ausrückfedern 19 vorgesehen, die in entsprechende, gleichmäßig über den Umfang verteilte Aufnahmebohrungen 20 der Ankerscheibe 10 eingesetzt sind. Die Ausrückfedern 19 finden ihre Gegenstütze an dem Elektromagneten 11.

Die Antriebsanordnung arbeitet wie folgt:

Soll eine Verstellung des Verstellgliedes durchgeführt werden, so wird zeitlich vor dem Einschalten des Antriebsmotors 1 die Erregerwicklung 21 des Elektromagneten 11 an Spannung gelegt. Dadurch wird die Ankerscheibe 10 angezogen und die mit ihr verbundene, bewegliche Kupplungshälfte 7 gegen die mit der Motorwelle 4 verbundene Kupplungshälfte 6 gepreßt. Damit ist die Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsmotor 1 und dem Stellantrieb 2 hergestellt. Hat das Verstellglied die gewünschte Position erreicht, so wird über entsprechende Geber, z.B. Drehmoment- oder Weggeber, ein Abschaltbefehl an den Antriebsmotor 1 gegeben. Zumindest zeitgleich wird die Erregerwicklung 21 des Elektromagneten 11 spannungslos geschaltet, so daß daraufhin die beiden Kupplungshälften 6 und 7 durch die Rückstellfeder 16 bzw. die Ausrückfeder 19 getrennt werden können. Damit ist die Antriebsverbindung

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zwischen dem Antriebsmotor 1 und dem Stellantrieb 2 unterbrochen und der durch Massenträgheit und Abschaltverzögerungszeiten bedingte Nachlauf des Antriebsmotors 1 wirkt sich nicht auf den Stellantrieb 2 und das mit diesem gekoppelte Verstellglied aus.

Treffen bei der nach der Ausführungsvariante der FIG 1 als Klauenkupplung ausgebildeten Kupplung beim Einschalten derselben die Klauen 8 der beiden Kupplungshälften 6 und 7 aufeinander, so gelangen diese beim nachfolgenden Einschalten des Antriebsmotors 1 und die dadurch einsetzende Drehbewegung der entsprechenden Kupplungshälfte 6 mit den Lücken zwischen den Klauen 8 zur Deckung und die Klauen der beiden Kupplungshälften 6 und 7 können miteinander verrasten. Die Lücken zwischen den Klauen 8 sind entsprechend groß bemessen, so daß die Einrastung sichergestellt ist. Da das Einrasten bereits nach einer relativ kleinen Drehbewegung des Antriebsmotors 1 erfolgt, sind die auftretenden Stoßkräfte noch relativ klein. Die in Umfangsrichtung aneinanderliegenden Flanken der Klauen 8 weisen einen schrägen Verlauf auf und zwar derart, daß sich die Klauen 8 zu ihrem freien Ende hin verjüngen. Hierdurch entsteht durch die an den Flanken wirksame Umfangskraft eine axiale Kraftkomponente, die in Ausrückrichtung der Kupplung wirkt. Somit wird beim Abschalten des Elektromagneten 11 das Trennen der beiden Kupplungshälften 6 und 7 durch diese Kraftkomponente zusätzlich unterstützt.

Claims

91 6 3 1 9 4 OE Schutzansprüche

1. Elektrische Antriebsanordnung, die aus einem elektrischen Antriebsmotor (1) und einem mit diesem verbundenen Stellantrieb (2) besteht, durch den ein Verstellglied in zwei Endlagen verstellbar ist, bei welcher Antriebsanordnung der Antriebsmotor (1) nach Erreichen der jeweiligen Endlage des Verstellgliedes durch entsprechende Geberelemente abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (1) über eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung (3) mit dem Stellantrieb (2) verbunden ist, die zeitlich vor dem Einschalten des Antriebsmotors (1) eingeschaltet und zeitlich vor oder zeitgleich mit dem Antriebsmotor (1) abgeschaltet ist.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Kupplungshälfte (7) der Kupplung (3) axial beweglich auf dem Ende der Welle (4 bzw.5) des Antriebsmotors (1) oder des Stellantriebs (2) angeordnet und über ein Lager (9) mit einer verdrehfesten jedoch axial beweglichen, durch einen feststehenden Elektromagneten (11) betätigbaren Ankerscheibe (10) gekuppelt ist.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerscheibe (10) durch Federkraft (16 bzw.19) rückstellbar ist.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (3) als Klauenkupplung ausgebildet ist.

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5. Antriebsanordnung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Klauen (8) der beiden Kupplungshälften (6,7) schräg verlaufende Flanken aufweisen. 5

6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungshälften (6,7) kraftschlüssig miteinander kuppelbar sind. 10