WO2011032827A2 - Stellvorrichtung - Google Patents

Stellvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2011032827A2
WO2011032827A2 PCT/EP2010/062691 EP2010062691W WO2011032827A2 WO 2011032827 A2 WO2011032827 A2 WO 2011032827A2 EP 2010062691 W EP2010062691 W EP 2010062691W WO 2011032827 A2 WO2011032827 A2 WO 2011032827A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
adjusting device
gear
actuator
transmission
motor
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/062691
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011032827A3 (de
Inventor
Robert Ragogna
Original Assignee
Mahle International Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International Gmbh filed Critical Mahle International Gmbh
Publication of WO2011032827A2 publication Critical patent/WO2011032827A2/de
Publication of WO2011032827A3 publication Critical patent/WO2011032827A3/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1065—Mechanical control linkage between an actuator and the flap, e.g. including levers, gears, springs, clutches, limit stops of the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor

Definitions

  • the present invention relates to a positioning device for bidirectional
  • Actuation of an actuator of an internal combustion engine in particular in a motor vehicle.
  • the invention also relates to a with such
  • actuators can be used to z.
  • actuators can be used to operate a wastegate valve in an exhaust gas turbocharger.
  • the actuator can be driven with a comparatively large force. This is particularly the case with such actuators that are exposed to exhaust gas flow, so that soot can significantly increase the force required to actuate the actuator.
  • such an actuator includes an actuator which may include a motor and a transmission. Furthermore, one with the gearbox be provided drive-coupled actuator, which is provided for coupling with the respective actuator.
  • the transmission converts a
  • the engine and transmission can be accommodated in a common housing of the adjusting device.
  • the present invention deals with the problem for a
  • Adjustment device of the type mentioned or for an internal combustion engine equipped therewith, or for an associated use an improved or at least provide another embodiment, which is characterized in particular by a low-cost construction, high actuating forces and reliable operation.
  • the invention is based on the general idea, the transmission
  • a spindle drive on the output side to couple via a spindle drive with an actuator designed as a rod.
  • a spindle drive is characterized on the one hand by particularly high actuating forces, so that it also with a
  • a spindle drive can be particularly easily equipped with a relatively large self-locking, which makes it possible to decouple acting on the actuator forces, in particular flow forces, largely from the gearbox and the engine, which can reduce stress and wear there.
  • Said spindle drive is realized in that the transmission has a driven wheel rotatable about a longitudinal axis with an internal thread, while the rod-shaped actuating member has an internal thread complementary and engaging in the internal thread external thread, wherein the actuating member relative to the housing rotatably and slidably disposed in the longitudinal axis , Since the spindle drive in addition to the above-mentioned large torque ratio also transforms the conversion of the rotational movement of the driven gear in the linear movement of the rod, resulting for the rest of a significantly simplified gear structure, which leads to a cost advantage. Due to the above-mentioned self-locking of the spindle drive, there is the said significant relief of the transmission and the engine, which improves the reliability and reliability of the actuator.
  • the internal thread is dimensioned so that it has a length in the longitudinal axis, which is greater than the inner diameter of the internal thread. This results in the
  • the rod spaced from the external thread having a non-circular cross-section, with a complementary longitudinal guide, for. Ex. At the housing, cooperates.
  • a transmission carrier is provided, which is installed in the housing and the gears of the Gear rotatably supports.
  • a transmission carrier may, for example, be made of a different material than the housing.
  • the gear carrier may be made of metal, in particular of sheet metal, while the housing is made of plastic.
  • the transmission has an increased stability.
  • corresponding recordings or bearings for the gears can be integrally formed on the transmission carrier, which ultimately simplifies the assembly.
  • the transmission carrier for the output gear a cage
  • the gear carrier may have a fixed shaft on which a the output gear meshing
  • 1 is a perspective view of an adjusting device
  • Fig. 2 is a side view of the adjusting device according to a
  • 3 is a longitudinal section of the adjusting device in the region of a spindle drive
  • Fig. 4 is a perspective detail view of the adjusting device.
  • an actuating device 1 comprises an actuator 2, an actuator 3 and a housing 4.
  • the actuator 1 is used for bidirectional actuation of a symbolically indicated in Fig. 4 actuator 5, which is, for example, to a valve member or can act to a throttle member in a fluid path.
  • the actuator 5 is a wastegate valve for controlling a bypass, which bypasses a turbine of the turbine in a turbine of an exhaust gas turbocharger.
  • the adjusting device 1 is preferably used in an internal combustion engine, which may preferably be located in a motor vehicle.
  • the actuator 2 has a motor 6 and a transmission 7.
  • a drive shaft 8 of the motor 6 thereby drives a drive wheel 9 or drive pinion 9 of the transmission 7.
  • the engine 6 is preferably an electric motor.
  • the actuator 3 comprises a rod 10 or is formed from this rod 10.
  • the actuator 3 or the rod 10 is drive-coupled to the transmission 7 and in turn serves directly or indirectly for driving or for coupling with the actuator 5.
  • the housing 4, which is only partially shown here, serves to receive the actuator 2, so the motor 6 and the transmission 7.
  • 4 other components of the actuator 1 may be arranged in the housing, such. For example, a power electronics for operating the motor 6 and sensors.
  • the transmission 7 can convert an input-side rotational movement 20 of the motor 6 on the output side into a linear movement 11 of the actuating member 3 or the rod 10.
  • the transmission 7 is coupled via a spindle drive 12 with the rod 10.
  • this spindle drive 12 is also the
  • the transmission 7 has a driven wheel 13, which is arranged rotatably about a longitudinal axis 14 and which has a recognizable in Fig. 3 internal thread 15.
  • the actuator 3 and its rod 10 is provided with an external thread 16 which is designed to be complementary to the internal thread 15 and in the mounted state in the
  • the transmission 7 here has a comparatively simple structure. In addition to the drive pinion 7 and the output gear 13, it has only one intermediate 17, the two axially adjacent gear areas with different Diameters and different numbers of teeth has.
  • the drive pinion 9 meshes with the larger diameter of the intermediate gear 17, while the smaller diameter of the intermediate gear 17 meshes with the output gear 13.
  • the internal thread 15 has an inner diameter 18 and with respect to the longitudinal axis 14 has a length 19.
  • the internal thread 15 is now dimensioned so that its length 19 is greater than its inner diameter 18.
  • the length 19 is about 1, 5 times
  • the length 19 may also be more than 50% greater than the inner diameter 18. This dimensioning on the one hand favors a large force transmission or torque transmission from the internal thread 15 to the external thread 16 and on the other hand a particularly high self-locking in the opposite direction.
  • the rod 10 is spaced from the
  • This non-circular cross section 22 cooperates with a complementary, not shown here longitudinal guide together, the z.
  • the non-circular cross-section 22 can, for example, be realized by means of at least one lateral flattening 23.
  • two such flats 23 are provided, which are diametrically opposed to each other on the rod 10 in the axial section 21.
  • the non-circular cross section 22 or the axial section 21 equipped therewith is formed in the example shown on an end section of the rod 10 remote from the actuator 5.
  • said axial portion 21 may also be disposed within the housing 4 between the spindle drive 12 and the actuator 5.
  • the adjusting device 1 is also equipped with a gear carrier 24 in the embodiment shown here.
  • a gear carrier 24 in the embodiment shown here.
  • the housing 4 consists of a recognizable in Figs. 1 to 4 lower part 4u and in Fig. 2 only partially indicated upper part 4o, which can be placed as a kind of cover on the lower part 4u.
  • the gear carrier 24 in this case
  • connection area between the lower part 4u and upper part 4o of the housing 4 integrated.
  • fastening means in particular screws, can be used to the housing 4 to
  • gear carrier 24 complete and fix the gear carrier 24.
  • the transmission carrier 24 is provided to at least one of the gears 13, 17 of the transmission 7 rotatably support.
  • the output gear 13 and the intermediate gear 17 are rotatably mounted on the gear carrier 24.
  • the gear carrier 24 has a cage 25. This is realized here by means of a cup-shaped attachment 26 which is connected to the
  • Gear carrier 24 is mounted.
  • the attachment 26 may be bolted through the gear carrier 24 to the housing 4.
  • the driven gear 13 is rotatably arranged.
  • the output gear 13 is penetrated in the cage 25 of the rod 10 in the longitudinal axis 14. Accordingly, the gear carrier 24 has two through holes, namely, according to FIG. 3, a first or an inner 5 facing the actuator
  • the gear carrier 24 has within the cage 25 an annular step 29.
  • this annular step 29 is an (inner) cylindrical axial section
  • the output gear 13 can have a
  • outer axial portion 31 which passes through the outer through hole 28, wherein the cross sections of the outer axial portion 31 and the outer passage opening 28 are coordinated so that a skirt 32 of the outer through hole 28, the outer axial portion
  • Gear carrier 24 is grown, z. Ex. In the form of a welding stud. On this shaft 33, the intermediate gear 17 is rotatably mounted.
  • the gear carrier 24 has, as shown in FIGS. 1 and 4 also has a positioning hole 34 which is arranged coaxially with respect to the drive pinion 9. It is accordingly arranged coaxially with the drive shaft 8 of the motor 6.
  • the drive motor 6 has an axially projecting cylindrical shoulder 35 which projects into the positioning opening 34.
  • the diameters of the shoulder 35 and of the positioning opening 34 can be coordinated with one another such that an enclosure 36 of the positioning opening 34 the cylindrical shoulder 35 centered or positioned. This results in a specific positioning on the gear carrier 24 for the motor 6 and thus for the drive shaft 8.
  • This allows the drive pinion 9, which is arranged with respect to the motor 6 on an opposite side of the gear carrier 24, within predetermined tolerances with the rest of the transmission. 7
  • the gear carrier 24 has two with respect to the
  • Electric motor 6 protrudes and can be contacted on a side facing away from the motor 6 side of the gear carrier 24.
  • the external thread 16 is formed on a threaded body 39, which is manufactured separately with respect to the rod 10, and which is secured against rotation and axially fixed to the rod 10.
  • the external thread 16 may also be formed integrally on the rod 10. In the construction shown here, it is possible to produce the rod 10 and the threaded body 39 from different materials.
  • the threaded body 39 as well as the output gear 13, the intermediate gear 17 and the drive pinion 9 made of a suitable plastic, while the rod 10 and the gear carrier 24 are made of metal.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung (1) zur bidirektionalen Betätigung eines Stellglieds (5) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stellantrieb (2), der einen Motor (6) und ein Getriebe (7) aufweist, mit einem mit dem Getriebe (7) antriebsgekoppelten Betätigungsglied (3) zur Kopplung mit dem Stellglied (5) und mit einem Gehäuse (4) zur Aufnahme des Stellantriebs (2), wobei das Getriebe (7) eine eingangsseitige Rotationsbewegung (20) des Motors (6) ausgangsseitig in eine Linearbewegung (11) des Betätigungsglieds (3) wandelt. Zur Übertragung großer Stellkräfte kann das Getriebe (7) über einen Spindeltrieb (12) mit dem Betätigungsglied (3) antriebsverbunden sein.

Description

Stellvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung zur bidirektionalen
Betätigung eines Stellglieds einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einer derartigen
Stellvorrichtung ausgestattete Brennkraftmaschine sowie eine zugehörige Verwendung.
Bei Brennkraftmaschinen können Stellvorrichtungen zum Einsatz kommen, um z. Bsp. ein Wastegate-Ventil bei einem Abgasturbolader zu betätigen. Ebenso lassen mit einer solchen Stellvorrichtung andere Ventilorgane oder
Drosselorgane betätigen, z. Bsp. in einer Abgasanlage oder in einer
Frischluftanlage oder in einer Abgasrückführanlage. Ebenso lassen sich mit derartigen Stellvorrichtungen auch Klappen oder Klappensysteme betätigen, z. Bsp. Drallklappen oder Tumbleklappen. Grundsätzlich sind jedoch noch beliebige weitere Anwendungsgebiete denkbar, bei denen ein Stellglied bidirektional betätigt werden muss. Diese bidirektionale Betätigung umfasst dabei
Linearbewegungen ebenso wie Drehbewegungen, die jeweils das Stellglied zwischen zwei Endstellungen vor und zurück bzw. hin und her bewegen.
Für bestimmte Anwendungen ist es von großer Bedeutung, dass das Stellglied mit einer vergleichsweise großen Kraft angetrieben werden kann. Dies ist insbesondere bei solchen Stellgliedern der Fall, die einer Abgasströmung ausgesetzt sind, so dass Ruß die zum Betätigen des Stellglieds erforderliche Kraft signifikant erhöhen kann.
Üblicherweise umfasst eine derartige Stellvorrichtung einen Stellantrieb, der einen Motor und ein Getriebe aufweisen kann. Ferner kann ein mit dem Getriebe antriebsgekoppeltes Betätigungsglied vorhanden sein, das zur Kopplung mit dem jeweiligen Stellglied vorgesehen ist. Das Getriebe wandelt dabei eine
eingangsseitige Rotationsbewegung des Motors in eine ausgangsseitige
Linearbewegung des Betätigungsglieds um, was die bidirektionale Betätigung des Stellglieds über das Betätigungsglied ermöglicht. Zweckmäßig können Motor und Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse der Stellvorrichtung untergebracht sein.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine
Stellvorrichtung der eingangs genannten Art bzw. für eine damit ausgestattete Brennkraftmaschine, bzw. für eine zugehörige Verwendung eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen preiswerten Aufbau, hohe Stellkräfte und einen zuverlässigen Betrieb auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der
unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Getriebe
ausgangsseitig über einen Spindeltrieb mit einem als Stange ausgestalteten Betätigungsglied zu koppeln. Ein derartiger Spindeltrieb zeichnet sich einerseits durch besonders hohe Stellkräfte aus, so dass es auch mit einem
vergleichsweise klein dimensionierten Motor möglich ist, das jeweilige Stellglied gegen einen großen Widerstand zu verstellen. Andererseits kann ein Spindeltrieb besonders einfach mit einer relativ großen Selbsthemmung ausgestattet werden, die es ermöglicht, am Stellglied wirkende Kräfte, insbesondere Strömungskräfte, weitgehend vom Getriebe und vom Motor zu entkoppeln, wodurch sich dort Belastung und Verschleiß reduzieren lassen. Realisiert wird besagter Spindeltrieb dadurch, dass das Getriebe ein um eine Längsachse drehbares Abtriebsrad mit einem Innengewinde aufweist, während das stangenförmige Betätigungsglied ein zum Innengewinde komplementäres und in das Innengewinde eingreifendes Außengewinde aufweist, wobei das Betätigungsglied relativ zum Gehäuse drehfest und in der Längsachse verschiebbar angeordnet ist. Da der Spindeltrieb zusätzlich zu der genannten großen Momentübersetzung außerdem die Umwandlung der Drehbewegung des Abtriebsrads in die Linearbewegung der Stange transformiert, ergibt sich für das übrige Getriebe ein deutlich vereinfachter Aufbau, der zu einem Kostenvorteil führt. Durch die vorstehend angesprochene Selbsthemmung des Spindeltriebs kommt es zu der genannten signifikanten Entlastung des Getriebes und des Motors, was die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit der Stellvorrichtung verbessert.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Innengewinde so dimensioniert, dass es in der Längsachse eine Länge aufweist, die größer ist als der Innendurchmesser des Innengewindes. Hierdurch ergibt sich in der
Längsachse ein besonders großer axialer Momentübertragungsbereich zwischen dem Innengewinde des Abtriebsrads und dem Außengewinde der Stange. Dies vereinfacht die Realisierung einer effektiven Selbsthemmung.
Zur Realisierung der Drehsicherung der Stange relativ zum Gehäuse kann die Stange entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform beabstandet zum Außengewinde einen unrunden Querschnitt aufweisen, der mit einer dazu komplementären Längsführung, z. Bsp. am Gehäuse, zusammenwirkt.
Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher ein Getriebeträger vorgesehen ist, der in das Gehäuse eingebaut ist und der Zahnräder des Getriebes drehbar lagert. Ein derartiger Getriebeträger kann bspw. aus einem anderen Werkstoff hergestellt sein als das Gehäuse. Beispielsweise kann der Getriebeträger aus Metall, insbesondere aus Blech hergestellt sein, während das Gehäuse aus Kunststoff hergestellt ist. Hierdurch besitzt das Getriebe eine erhöhte Stabilität. Insbesondere lassen sich entsprechende Aufnahmen bzw. Lagerstellen für die Zahnräder integral am Getriebeträger ausbilden, was letztlich die Montage vereinfacht.
Beispielsweise kann der Getriebeträger für das Abtriebsrad einen Käfig
aufweisen, in dem das Abtriebsrad drehbar angeordnet ist und der in der
Längsachse von der Stange durchsetzt ist. Ebenso kann der Getriebeträger eine feststehende Welle aufweisen, auf der ein das Abtriebsrad kämmendes
Zwischenrad des Getriebes drehbar gelagert ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch, Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Stellvorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Stellvorrichtung entsprechend einer
Blickrichtung II in Fig. 1 ,
Fig. 3 ein Längsschnitt der Stellvorrichtung im Bereich eines Spindeltriebs,
Fig. 4 eine perspektivische Einzelteildarstellung der Stellvorrichtung.
Entsprechend den Fig. 1 bis 4 umfasst eine Stellvorrichtung 1 einen Stellantrieb 2, ein Betätigungsglied 3 sowie ein Gehäuse 4. Die Stellvorrichtung 1 dient zur bidirektionalen Betätigung eines in Fig. 4 symbolisch angedeuteten Stellglieds 5, bei dem es sich bspw. um ein Ventilglied oder um ein Drosselglied in einem Fluidpfad handeln kann. Beispielsweise handelt es sich beim Stellglied 5 um ein Wastegate-Ventil zum Steuern eines Bypasses, der bei einer Turbine eines Abgasturboladers ein Turbinenrad der Turbine umgeht. Die Stellvorrichtung 1 kommt bevorzugt in einer Brennkraftmaschine zum Einsatz, die sich bevorzugt in einem Kraftfahrzeug befinden kann.
Der Stellantrieb 2 weist einen Motor 6 und ein Getriebe 7 auf. Eine Antriebswelle 8 des Motors 6 treibt dabei ein Antriebsrad 9 oder Antriebsritzel 9 des Getriebes 7 an. Beim Motor 6 handelt es sich bevorzugt um einen Elektromotor.
Das Betätigungsglied 3 umfasst eine Stange 10 oder ist aus dieser Stange 10 gebildet. Das Betätigungsglied 3 bzw. die Stange 10 ist mit dem Getriebe 7 antriebsgekoppelt und dient seinerseits direkt oder indirekt zum Antreiben bzw. zur Kopplung mit dem Stellglied 5. Das Gehäuse 4, das hier nur teilweise dargestellt ist, dient zur Aufnahme des Stellantriebs 2, also des Motors 6 und des Getriebes 7. Zusätzlich können im Gehäuse 4 weitere Komponenten der Stellvorrichtung 1 angeordnet sein, wie z. Bsp. eine Leistungselektronik zum Betreiben des Motors 6 sowie Sensoren.
Das Getriebe 7 kann eine eingangsseitige Rotationsbewegung 20 des Motors 6 ausgangsseitig in eine Linearbewegung 1 1 des Betätigungsglied 3 bzw. der Stange 10 wandeln. Ausgangsseitig ist das Getriebe 7 über einen Spindeltrieb 12 mit der Stange 10 gekoppelt. Über diesen Spindeltrieb 12 erfolgt auch die
Wandlung der eingehenden Drehbewegung 20 in die ausgehende
Linearbewegung 1 1 zum bidirektionalen linearen Verstellen der Stange 10.
Zur Realisierung des Spindeltriebs 12 weist das Getriebe 7 ein Abtriebsrad 13 auf, das um eine Längsachse 14 drehbar angeordnet ist und das ein in Fig. 3 erkennbares Innengewinde 15 aufweist. Das Betätigungsglied 3 bzw. seine Stange 10 ist mit einem Außengewinde 16 ausgestattet, das komplementär zum Innengewinde 15 ausgestaltet ist und das im montierten Zustand in das
Innengewinde 15 eingreift. Außerdem ist die Stange 10 bezüglich des Gehäuses 4 drehfest sowie in der Längsachse 14 verschiebbar angeordnet. Die Stange 10 ist hierzu koaxial zur Längsachse 14 im Gehäuse 4 angeordnet. Innengewinde 15 und Außengewinde 16 sind so aufeinander abgestimmt, dass über das
Abtriebsrad 13 vergleichsweise große Stellkräfte in die Stange 10 eingeleitet werden können, während andererseits eine vergleichsweise große
Selbsthemmung realisiert wird, die eine Rückwirkung von an der Stange 10 angreifenden Zug- und Druckkräften auf das Getriebe 7 signifikant reduziert.
Das Getriebe 7 besitzt hier einen vergleichsweise einfachen Aufbau. Zusätzlich zum Antriebsritzel 7 und zum Abtriebsrad 13 weist es nur noch ein Zwischenrad 17 auf, das zwei axial benachbarte Zahnradbereiche mit unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlicher Zähnezahl aufweist. Das Antriebsritzel 9 kämmt mit dem größeren Durchmesser des Zwischenrads 17, während der kleinere Durchmesser des Zwischenrads 17 mit dem Abtriebsrad 13 kämmt.
Hierdurch wird eine zweistufige Untersetzung realisiert, was am Spindeltrieb 12 besonders hohe Drehmomente und in der Folge auch besonders hohe Axialkräfte ermöglicht, während gleichzeitig am Antriebsritzel 9 nur vergleichsweise kleine Drehmomente einzuleiten sind.
Entsprechend Fig. 3 besitzt das Innengewinde 15 einen Innendurchmesser 18 sowie bezüglich der Längsachse 14 eine Länge 19. Vorzugsweise ist nun das Innengewinde 15 so dimensioniert, dass seine Länge 19 größer ist als sein Innendurchmesser 18. Beispielsweise ist die Länge 19 etwa 1 ,5 mal so groß wie der Innendurchmesser 18. Die Länge 19 kann jedoch auch mehr als 50% größer sein als der Innendurchmesser 18. Diese Dimensionierung begünstigt einerseits eine große Kraftübertragung oder Momentübertragung vom Innengewinde 15 auf das Außengewinde 16 und andererseits eine besonders hohe Selbsthemmung in der Gegenrichtung.
Entsprechend den Fig. 1 und 2 besitzt die Stange 10 beabstandet zum
Außengewinde 16 in einem Axialbereich 21 einen unrunden Querschnitt 22.
Dieser unrunde Querschnitt 22 arbeitet mit einer dazu komplementären, hier nicht dargestellten Längsführung zusammen, die z. Bsp. in einem nicht gezeigten Teil des Gehäuses 4 ausgebildet sein kann, insbesondere darin integral ausgeformt sein kann. Der unrunde Querschnitt 22 kann bspw. mittels wenigstens einer seitlichen Abflachung 23 realisiert werden. Zweckmäßig sind zwei derartige Abflachungen 23 vorgesehen, die an der Stange 10 im Axialabschnitt 21 einander diametral gegenüber liegen. Der unrunde Querschnitt 22 bzw. der damit ausgestattete Axialabschnitt 21 ist im gezeigten Beispiel an einem vom Stellglied 5 entfernten Endabschnitt der Stange 10 ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform kann besagter Axialabschnitt 21 auch innerhalb des Gehäuses 4 zwischen dem Spindeltrieb 12 und dem Stellglied 5 angeordnet sein.
Entsprechend den Fig. 1 bis 4 ist die Stellvorrichtung 1 bei der hier gezeigten Ausführungsform außerdem mit einem Getriebeträger 24 ausgestattet. Dieser ist in das Gehäuse 4 eingebaut. Beispielsweise besteht das Gehäuse 4 aus einem in den Fig. 1 bis 4 erkennbaren Unterteil 4u und einem in Fig. 2 nur teilweise angedeuteten Oberteil 4o, das quasi als Deckel auf das Unterteil 4u aufgesetzt werden kann. Zweckmäßig ist der Getriebeträger 24 in diesen
Verbindungsbereich zwischen Unterteil 4u und Oberteil 4o des Gehäuses 4 eingebunden. Insbesondere können dann die gleichen Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben, dazu verwendet werden, das Gehäuse 4 zu
komplettieren und den Getriebeträger 24 zu fixieren. Unabhängig davon ist der Getriebeträger 24 dazu vorgesehen, zumindest eines der Zahnräder 13, 17 des Getriebes 7 drehbar zu lagern. Im gezeigten Beispiel sind am Getriebeträger 24 das Abtriebsrad 13 und das Zwischenrad 17 drehbar gelagert.
Für das Abtriebsrad 13 weist der Getriebeträger 24 einen Käfig 25 auf. Dieser wird hier mittels eines topfförmigen Anbauteils 26 realisiert, das an den
Getriebeträger 24 angebaut ist. Beispielsweise kann das Anbauteil 26 durch den Getriebeträger 24 hindurch mit dem Gehäuse 4 verschraubt sein. Im Käfig 25 ist das Abtriebsrad 13 drehbar angeordnet. Ferner ist das Abtriebsrad 13 im Käfig 25 von der Stange 10 in der Längsachse 14 durchsetzt. Dementsprechend besitzt der Getriebeträger 24 zwei Durchgangsöffnungen, nämlich entsprechend Fig. 3 eine erste bzw. eine dem Stellglied 5 zugewandte innere
Durchgangsöffnung 27 und eine zweite bzw. eine vom Stellglied 5 abgewandte äußere Durchgangsöffnung 28. Durch beide Durchgangsöffnungen 27, 28 ragt die Stange 10 koaxial hindurch. Die innere Durchgangsöffnung 27 ist dabei am Körper des Getriebeträgers 24 unmittelbar ausgebildet, während die äußere Durchgangsöffnung 28 am Körper des Anbauteils 26 ausgeformt ist, so dass die äußere Durchgangsöffnung 28 insoweit indirekt am Getriebeträger 24 ausgebildet ist.
Entsprechend Fig. 3 besitzt der Getriebeträger 24 innerhalb des Käfigs 25 eine Ringstufe 29. In dieser Ringstufe 29 ist ein (innerer) zylindrischer Axialabschnitt
30 des Abtriebsrads 13 drehbar gelagert. Insoweit wird im Bereich der inneren Durchgangsöffnung 27 am Getriebeträger 24 eine innere Drehlagerung für das Abtriebsrad 13 am Getriebeträger 24 realisiert. Zusätzlich oder alternativ zur Ringstufe 29 bzw. zur inneren Lagerung kann das Abtriebsrad 13 einen
(äußeren) Axialabschnitt 31 aufweisen, der die äußere Durchgangsöffnung 28 durchsetzt, wobei die Querschnitte des äußeren Axialabschnitts 31 und der äußeren Durchgangsöffnung 28 so aufeinander abgestimmt sind, dass eine Einfassung 32 der äußeren Durchgangsöffnung 28 den äußeren Axialabschnitt
31 des Abtriebsrads 13 drehbar lagert. Insoweit wird an dieser Stelle eine äußere Drehlagerung des Abtriebsrads 13 am Getriebeträger 24 realisiert.
Entsprechend den Fig. 1 , 2 und 4 kann der Getriebeträger 24 mit einer
feststehenden Welle 33 ausgestattet sein, die insbesondere an den
Getriebeträger 24 angebaut ist, z. Bsp. in Form eines Schweißbolzens. Auf dieser Welle 33 ist das Zwischenrad 17 drehbar gelagert.
Der Getriebeträger 24 weist entsprechend den Fig. 1 und 4 außerdem eine Positionieröffnung 34 auf, die bezüglich des Antriebsritzels 9 koaxial angeordnet ist. Sie ist dementsprechend auch koaxial zur Antriebswelle 8 des Motors 6 angeordnet. Zweckmäßig besitzt der Antriebsmotor 6 einen axial abstehenden, zylindrischen Absatz 35, der in die Positionieröffnung 34 hineinragt. Dabei können die Durchmesser des Absatzes 35 und der Positionieröffnung 34 so aufeinander abgestimmt sein, dass eine Einfassung 36 der Positionieröffnung 34 den zylindrischen Absatz 35 zentriert bzw. positioniert. Hierdurch ergibt sich eine über den Getriebeträger 24 bestimmte Positionierung für den Motor 6 und somit für dessen Antriebswelle 8. Hierdurch kann das Antriebsritzel 9, das bezüglich des Motors 6 auf einer abgewandten Seite des Getriebeträgers 24 angeordnet ist, innerhalb vorbestimmter Toleranzen mit dem übrigen Getriebe 7
zusammenwirken. Außerdem kann durch eine entsprechende, hier nicht wiedergegebene Formgebung des Getriebeträgers 24 und des Motors 6 eine Drehmomentabstützung des Motors 6 am Getriebeträger 24 realisiert werden.
Im Beispiel besitzt der Getriebeträger 24 an zwei sich bezüglich der
Positionieröffnung 34 diametral gegenüberliegenden Seiten je eine weitere Durchgangsöffnung 37, durch die je ein elektrischer Kontakt 38 des
Elektromotors 6 hindurchragt und auf einer vom Motor 6 abgewandten Seite des Getriebeträgers 24 kontaktierbar ist.
Bei den hier gezeigten Beispielen ist das Außengewinde 16 an einem bezüglich der Stange 10 separat hergestellten Gewindekörper 39 ausgebildet, der drehfest und axialfest an der Stange 10 befestigt ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Außengewinde 16 auch integral an der Stange 10 ausgeformt sein. Bei der hier gezeigten gebauten Bauweise besteht die Möglichkeit, die Stange 10 und den Gewindekörper 39 aus unterschiedlichen Materialien herzustellen.
Beispielsweise besteht der Gewindekörper 39 ebenso wie das Abtriebsrad 13, das Zwischenrad 17 und das Antriebsritzel 9 aus einem geeigneten Kunststoff, während die Stange 10 und der Getriebeträger 24 aus Metall hergestellt sind.

Claims

Ansprüche
1 . Stellvorrichtung zur bidirektionalen Betätigung eines Stellglieds (5) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
- mit einem Stellantrieb (2), der einen Motor (6) und ein Getriebe (7) aufweist,
- mit einem mit dem Getriebe (7) antriebsgekoppelten Betätigungsglied (3) zur Kopplung mit dem Stellglied (5),
- mit einem Gehäuse (4) zur Aufnahme des Stellantriebs (2),
- wobei das Getriebe (7) eine eingangsseitige Rotationsbewegung (20) des
Motors (6) ausgangsseitig in eine Linearbewegung (1 1 ) des Betätigungsglieds (3) wandelt,
- wobei das Getriebe (7) über einen Spindeltrieb (12) mit dem Betätigungsglied (3) antriebsverbunden ist.
2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Spindeltrieb (12) im Getriebe (7) ein um eine Längsachse (14) drehbares Abtriebsrad (13) mit einem Innengewinde (15) aufweist,
- dass der Spindeltrieb (12) am Betätigungsglied (3) eine Stange (10) aufweist, die ein zum Innengewinde (15) komplementäres und in das Innengewinde (15) eingreifendes Außengewinde (16) aufweist und die relativ zum Gehäuse (4) drehfest und in der Längsachse (14) verschiebbar angeordnet ist.
3. Stellvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (15) in der Längsachse (14) eine Länge (19) aufweist, die größer ist als sein Innendurchmesser (18).
4. Stellvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stange (10) beabstandet zum Außengewinde (16) einen unrunden Querschnitt (22) aufweist, der mit einer dazu komplementären Längsführung zusammenwirkt, wobei der unrunde Querschnitt (22) insbesondere an einem vom Stellglied (5) entfernten Endabschnitt der Stange (10) ausgebildet sein kann.
5. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Getriebeträger (24) vorgesehen ist, der in das Gehäuse (4) eingebaut ist und der zumindest ein Zahnrad (13, 17) des Getriebes (7) drehbar lagert.
6. Stellvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Getriebeträger (24) für das Abtriebsrad (13) einen Käfig (25) aufweist, in dem das Abtriebsrad (13) drehbar angeordnet ist und der in der Längsachse (14) von der Stange (10) durchsetzt ist.
7. Stellvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Getriebeträger (24) im Käfig (25) eine Ringstufe (29) aufweist, in der das Abtriebsrad (13) drehbar gelagert ist.
8. Stellvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeträger (24) am Käfig (25) eine Durchgangsöffnung (28) aufweist, an deren Einfassung (32) das Abtriebsrad (13) drehbar gelagert ist.
9. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Getriebeträger (24) eine feststehende Welle (33) aufweist, auf der ein das Abtriebsrad (13) kämmendes Zwischenrad (17) des Getriebes (7) drehbar gelagert ist.
10. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Getriebeträger (24) eine Positionieröffnung (34) aufweist, in die ein koaxial zur Antriebswelle (8) des Motors (6) angeordneter zylindrischer Absatz (35) des Motors (6) hineinragt und durch deren Einfassung (36) positioniert ist, wobei ein Antriebsritzel (9) der Antriebswelle (8) auf einer vom Motor (6) abgewandten Seite des Getriebeträgers (24) angeordnet ist und mit dem übrigen Getriebe (7) zusammenwirkt.
1 1 . Stellvorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Antriebsritzel (9) mit dem Zwischenrad (17) kämmt.
12. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Motor (6) am Getriebeträger (24) Drehmomente abstützt.
13. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeträger (24) zwischen zwei Gehäuseteilen (4u, 4o) angeordnet ist und durch die Befestigung der beiden Gehäuseteile (4u, 4o) aneinander am Gehäuse (4) befestigt ist.
14. Verwendung einer Stellvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
- zum Betätigen eines Wastegates einer Turbine eines Abgasturboladers, oder
- zum Betätigen einer variablen Geometrie eines Abgasturbolader,
insbesondere einer Turbine oder eines Verdichters des Abgasturboladers, oder
- zum Betätigen eines Abgasventils, oder
- zum Betätigen eines Abgasrückführventils, oder
- zum Betätigen eines Frischluftventils, oder
- zum Betätigen einer, insbesondere frischluftseitigen oder abgasseitigen, Klappenanordnung.
15. Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Stellvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
PCT/EP2010/062691 2009-09-17 2010-08-31 Stellvorrichtung WO2011032827A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009041964.0 2009-09-17
DE200910041964 DE102009041964A1 (de) 2009-09-17 2009-09-17 Stellvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011032827A2 true WO2011032827A2 (de) 2011-03-24
WO2011032827A3 WO2011032827A3 (de) 2011-07-14

Family

ID=43127066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/062691 WO2011032827A2 (de) 2009-09-17 2010-08-31 Stellvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009041964A1 (de)
WO (1) WO2011032827A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2589456A (en) * 2019-11-04 2021-06-02 Turbosmart Pty Ltd Turbocharger wastegate controller

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102313063B (zh) * 2011-08-23 2013-01-23 厦门钢禄精密工业有限公司 一种开度可调式电动执行器
DE102020201303B4 (de) 2019-06-12 2022-07-07 Vitesco Technologies GmbH Anordnung eines biegsamen Andrückmittels an einem Aktuatorgehäuse und Verwendung eines Linearstellers zur Steuerung eines Abgasrückführventils.

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4346728A (en) * 1980-07-28 1982-08-31 Anchor/Darling Industries, Inc. Automated dual mode valve actuator
DE3544669A1 (de) * 1985-12-13 1987-06-19 Jaroslav Tecinsky Numerisch gesteuertes elektromechanisches praezisionsantriebssystem
DE69324667T2 (de) * 1993-01-26 1999-09-09 Asmo Co Ltd Motorisiertes Betätigungsgerät und Basis-Tafel dafür
GB9323340D0 (en) * 1993-11-11 1994-01-05 Allied Signal Ltd Turbochargers for internal combustion engines
AUPQ402699A0 (en) * 1999-11-12 1999-12-09 John Valves Pty Ltd Automatic grinding valve
GB0320335D0 (en) * 2003-08-29 2003-10-01 Cooper Standard Automotive Uk Valve
DE102004062099B4 (de) * 2004-12-23 2009-06-04 Pierburg Gmbh Stelleinrichtung
JP4781010B2 (ja) * 2005-05-19 2011-09-28 株式会社不二工機 電動弁
JP4459154B2 (ja) * 2005-11-09 2010-04-28 株式会社ケーヒン 多連スロットルボデーにおけるエアバイパス装置
US7374148B2 (en) * 2006-02-22 2008-05-20 I-Hua Huang Control system for flow adjusting valve
EP2006495A1 (de) * 2007-06-20 2008-12-24 ABB Turbo Systems AG Positionsregelung für Vordrall-Leitvorrichtung
DE102008028950B4 (de) * 2007-07-30 2012-10-31 Johnson Electric Switzerland Ag Aktuator
US7762526B2 (en) * 2007-08-27 2010-07-27 Nor-Cal Products, Inc. Pendulum valve having independently and rapidly controllable theta-and z-axis motion
DE102008004689A1 (de) * 2008-01-16 2009-07-23 Continental Automotive Gmbh Elektronischer Stellantrieb zur Betätigung eines Ventils in einem Turbolader für ein Kraftfahrzeug

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2589456A (en) * 2019-11-04 2021-06-02 Turbosmart Pty Ltd Turbocharger wastegate controller
US11220966B2 (en) 2019-11-04 2022-01-11 Turbosmart Pty Limited Turbocharger wastegate controller
GB2589456B (en) * 2019-11-04 2023-07-19 Turbosmart Pty Ltd Turbocharger wastegate controller

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011032827A3 (de) 2011-07-14
DE102009041964A1 (de) 2011-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2210026B1 (de) Stellantrieb für bidirektionales stellglied
EP2294300B1 (de) Aktuator
EP1404956B1 (de) Elektromotorischer antrieb mit einer schnecke
DE112016002745B4 (de) Elektrischer Aktuator und Herstellungsverfahren für denselben
DE102008014609A1 (de) Aktuator für Schaltelement einer Verbrennungskraftmaschine
EP2501966B1 (de) Stellvorrichtung und verwendung
DE10105032A1 (de) Stellantrieb mit begrenzter Stellstrecke und Not-Entkopplung
EP2288822B1 (de) Aktuator
EP2169268A2 (de) Stellvorrichtung zur Umwandlung einer rotatorischen Bewegung in eine lineare Bewegung
WO2018206631A1 (de) Stelleinrichtung und zugehöriges herstellungsverfahren
DE102006000159A1 (de) Motorbetriebene Ventilbaugruppe
WO2011032827A2 (de) Stellvorrichtung
WO2002023032A1 (de) Zweistufiger elektromotorischer stellantrieb für ein ventil
DE102008030005A1 (de) Aktuator
WO2017029125A1 (de) Steller zum verstellen eines stellorgans
EP2138690B1 (de) Aktuator
EP2478204A1 (de) Stellvorrichtung und kopplungseinrichtung
EP2775121B1 (de) Klappeneinrichtung
DE10258848A1 (de) Vorrichtung zum Betätigen von Verstellkomponenten im Kraftfahrzeug
EP3622198B1 (de) Baukastensystem zum herstellen einer stelleinrichtung
EP2251536B1 (de) Planetengetriebevorrichtung für eine Regelvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine
WO2011032828A2 (de) Stellvorrichtung
DE102014213372A1 (de) Klappeneinrichtung
DE102010064041A1 (de) Turbine eines Abgasturboladers
EP2360369A2 (de) Ventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10751630

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2