DE102008053573A1

DE102008053573A1 - Stellantrieb zur Betätigung einer linearen Einheit

Info

Publication number: DE102008053573A1
Application number: DE102008053573A
Authority: DE
Inventors: Bernd Frühwald; Richard Guttenberger
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2028-10-16
Also published as: DE102008053573B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb (1) zur Betätigung eines linear beweglichen Abgasrückführungsventils, mit einem Elektromotor (2), einem Untersetzungsgetriebe, das ein Zahnstangengetriebe (5) mit einem Ritzel (25) und einer Zahnstange (26), ein Getriebegehäuse (6) und einen gehäusefesten Sensor (29) zur Erfassung eines Bewegungszustandes des Stellgliedes umfasst, wobei ein Sensorgeber (30) auf der Zahnstange (26) befestigt und zwischen Zahnstange (26) und dem Getriebegehäuse (6) angeordnet ist. Aufgabe der Erfindung ist es den Sensor gegen elektrostatische Entladungen während der Montage zu schützen. Weiter soll der Verkabelungs- und Montageaufwand für die Herstellung der elektrischen Verbindungen verringert und die Teileanzahl minimiert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sensor (29) auf einer Leiterplatte (28) angeordnet ist, die in einer Tasche (38) des Getriebegehäuses aufgenommen ist, dass die Leiterplatte (28) Kontaktstifte (35) aufweist, die mit Sensor-Anschlüssen (34) im Getriebegehäuse (6) in Kontakt sind und die Sensoranschlüsse (34) mit Leitblechen (36) einstückig sind, die integraler Bestandteil des Getriebegehäuses (6) sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb (1) zur Betätigung eines linear beweglichen Abgasrückführungsventils, mit einem Elektromotor (2) und einem Untersetzungsgetriebe, das ein Zahnstangengetriebe (5) mit einem Ritzel (25) und einer Zahnstange (26), ein Getriebegehäuse (6) und einen gehäusefesten Sensor (29) zur Erfassung eines Bewegungszustandes des Stellgliedes aufweist, wobei ein Sensorgeber (30) auf der Zahnstange (26) befestigt und zwischen Zahnstange (26) und dem Getriebegehäuse (6) angeordnet ist.
Aus der DE 101 12 033 A1 ist ein gattungsgemäßer Stellantrieb bekannt, bei dem ein Sensor ungeschützt im Getriebegehäuse angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es den Sensor gegen elektrostatische Entladungen während der Montage und am fertig montierten Aggregat zu schützen. Weiter soll der Verkabelungs- und Montageaufwand für die Herstellung der elektrischen Verbindungen verringert und die Teileanzahl minimiert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sensor (29) auf einer Leiterplatte (28) angeordnet ist, die in einer Tasche (38) des Getriebegehäuses aufgenommen ist, dass die Leiterplatte (28) Kontaktstifte (35) aufweist, die mit Sensoranschlüssen (34) im Getriebegehäuse (6) in Kontakt sind und die Sensoranschlüsse (34) mit Leitblechen (36) einstückig sind, die integraler Bestandteil des Getriebegehäuses (6) sind. Durch die Aufnahme des Sensors in einer Tasche (38) innerhalb des Getriebegehäuses (6) ist stets eine vibrationssichere und genaue Lagezuordnung zu dem Sensorgeber (30) auf der Zahnstange (26) gegeben. Durch die im Getriebegehäuse integrierten Leitbleche und deren Anschlüssen ist der Verkabelungs- und Montageaufwand herabgesetzt. Leitbleche können prozesssicher kontaktiert werden.
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Eine besonders platzsparende Möglichkeit die Leiterplatte (28) aufzunehmen besteht darin, die Tasche (38) in einem als Abstützung (27) dienenden Gehäusevorsprung des Getriebegehäuses (6) einzuformen.
Vorteilhafterweise wird ein Teil der Leitbleche (36) zu einem mit dem Getriebegehäuse einstückigen Steckergehäuse (31) geführt und bilden dort Steckkontakte (32) für einen Anschlussstecker. Weitere Steckkontakte (32) werden vom Steckergehäuse (31) zu einer Bürstenbrücke (44) geführt und sind mit Bürstenanschlüssen (33) einstückig, wobei auch diese Leitbleche (36) integraler Bestandteil des Getriebegehäuses (6) sind. Durch diese Maßnahme wird der Verkabelungs- und Montageaufwand weiter verringert, weil die Kontaktierung beim Montageprozess in einem Arbeitsschritt erfolgt. Durch die Integration der Leitbleche (36) im Getriebegehäuse (6) ist eine genaue Lagezuordnung gegeben, wodurch die Montagesicherheit erhöht ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zur Minimierung der Kontaktstellen vorgesehen, dass zwei Leitbleche (36) vom Steckergehäuse (31) zur Bürstenbrücke (44) und drei weitere Leitbleche (36) vom Steckergehäuse (31) zur Leiterplatte (28) geführt sind.
Zweckmäßigerweise soll die Bürstenbrücke (44) zwischen Motorgehäuse (43) und Getriebegehäuse (6) gehalten sein, als Lagerschild dienen und mit Drosseln bestückt sein, deren Anschlüsse durch die Bürsten-Schneidklemmkontakte (33) kontaktiert sind. Auf diese Weise wird für eine geringst mögliche Anzahl an zu montierenden Bauteilen gesorgt.
Es ist weiter vorgesehen, dass das Getriebegehäuse (6) über eine Dichtung (42) mit einem Motorgehäuse (43) verbunden ist. Damit ist nur eine Dichtebene notwendig, denn die Bürstenbrücke ist vollständig innerhalb des Getriebegehäuses untergebracht.
Aus Gründen der Zuverlässigkeit ist als Sensorgeber (30) ein stabförmiger Permanentmagnet und für den Sensor (29) ein Hallsensor vorgesehen.
Im vorliegenden Anwendungsbeispiel nimmt das Getriebegehäuse ein Planetengetriebe (3) und eine Fail-Safe-Einrichtung (4) auf, wobei der Elektromotor (2), das Planetengetriebe (3), die Fail-Safe-Einrichtung (4) und das Ritzel (25) des Zahnstangengetriebes nacheinander auf einer gemeinsamen Symmetrieachse angeordnet sind. Durch diese kompakte Anordnung ist eine einfache, Montage möglich, weil die meisten Bauteile in einer Fügerichtung montiert werden können.
Die Sensoranschlüsse und/oder die Bürstenanschlüsse der Leitbleche sind in Form von Schneiklemm-, Quetsch oder Schweißkontakten ausführbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht durch einen Stellantrieb und
2 eine räumliche Ansicht eines Getriebegehäuse des Stellantriebs,
3 eine Teilschnittansicht durch das Getriebegehäuse,
4 eine Innenansicht des Getriebegehäuses,
5a ein Zahnstangenabschnitt mit Sensorleiterplatte,
5b eine Variante von 5a,
5c eine weitere Variante von 5a,
6a ein komplettes Zahnstangengetriebe,
6b eine weitere Ansicht des Zahnstangengetriebes,
7a eine erste Ansicht einer Abstützung mit Leiterplatte,
7b eine zweite Ansicht der Abstützung mit Leiterplatte
8 eine Innenansicht des Getriebegehäuses ohne Bestückung
9 eine Ansicht des Getriebegehäuses mit montierter Bürstenbrücke
10 eine Ansicht der Bürstenbrücke an einem Hohlrad und der Leitbleche und
11 eine Ansicht der Bürstenbrücke an dem Hohlrad und der Leiterplatte mit Leitblechen.
1 zeigt eine Schnittansicht durch einen Stellantrieb 1, bestehend aus einem Elektromotor 2, der hier als Kommutatormotor ausgeführt ist, ein Getriebegehäuse 6, in dem ein Planetengetriebe 3 untergebracht ist, bestehend aus einem Sonnenrad 16, das auf einer Motorwelle 17 angeordnet ist und Planetenräder 18 antreibt, die auf einem Planetenträger 19 gelagert sind. Die Planetenräder 18 sind mit einem Hohlrad 20 in Eingriff, das im vorliegenden Beispiel einstückig mit einer Bürstenbrücke ist. Die Motorwelle 17 ist in einem Wälzlager 21 gelagert. Der Planetenträger umfasst einen Mitnehmer 22, der mit einer Fail-Safe-Einrichtung 4 gekuppelt ist. Die Fail-Safe-Einrichtung 4 besteht aus einer Spiralfeder 23, die zentral fixiert ist und an ihrem äußeren Ende durch den Mitnehmer 22 gespannt werden kann. Das äußere Ende der Spiralfeder 23 ist mit einer Scheibe 24 gekoppelt, die drehbar auf einer Getriebewelle 7 gelagert ist. Die Getriebewelle 7 ist in einem als Festlager ausgeführten Wälzlager 8 gelagert und die Verlängerung der Getriebewelle 7 tritt aus dem Getriebegehäuse 6 aus und ist mit einem Verlängerungsstück 41 des Zahnstangenritzels 25 fest verbunden, das mit einer Zahnstange 26 getrieblich in Eingriff ist. Die Zahnstange 26 ist unmittelbar mit dem Stellglied verbunden oder ist an ihrem anderen Ende als Stellglied, z. B. als Ventilteller ausgebildet. Das Wälzlager ist durch ein elastisches Blechteil 11 am Getriebegehäuse 6 festgelegt. Die Zahnstange 26 wird an einer Abstützung 27 des Getriebegehäuses 6 abgestützt. Auf der Zahnstange ist ein stabförmiger Permanentmagnet als Sensorgeber 30 angeordnet. Der Permanentmagnet bewegt sich mit der Zahnstange hin und her. Der Sensorgeber 30 ist so ausgebildet, dass ein Nordpol mit einem Südpol abwechselt, dieser Polübergang wird von einem Magnetsensor, hier einem Hallsensor 29 detektiert. Der Sensor 29 ist auf einer Leiterplatte 28 angeordnet, die in einer Tasche 37 des Getriebegehäuses aufgenommen ist. Die Tasche ist innerhalb der Abstützung 27 angeordnet. Die Leiterplatte 28 ist mit Kontaktstiften ausgerüstet, in die Sensor-Klemmschneidkontakte von Leitblechen 36 in Kontakt sind. Die Leitbleche 36 sind integraler Bestandteil des Getriebegehäuses und durch Urformen darin gefügt. Ein Teil der Leitbleche 36 ist zu einem Steckergehäuse geführt, das mit dem Getriebegehäuse einstückig ist. Die Enden dieser Leitbleche bilden Steckkontakte 32 die mit einem Steckeranschluss eines Kabelbaums z. B. in einem Kraftfahrzeug verbindbar sind. Ein anderer Teil der Leitbleche 36 ist zur Bürstenbrücke geführt und dort mit dieser über Schneidklemmverbindungen kontaktiert. Der Elektromotor umfasst ein topfförmiges Gehäuse mit Befestigungsflansch. Dieser Befestigungsflansch ist mit dem Getriebegehäuse über Schraubverbindungen verbunden. Für die Schraubverbindung ist das Getriebegehäuse an drei Seiten erweitert.
2 zeigt, wie das Wälzlager 8 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Getriebegehäuse 6 verbunden ist. Das elastische Blechteil 11 übergreift den Außenring des Wälzlagers 8 und weist zwei elastische Arme 12 auf, in denen Durchbrüche zur Aufnahme von Befestigungsschrauben 13 freigespart sind. Die Befestigungsschrauben 13 sind unmittelbar im Kunststoffmaterial des Getriebegehäuses 6 festgeschraubt. Am Umfang des Blechteils 11 erstreckt sich ein zum Wälzlager 8 konzentrischer vorspringender Gehäusering 14, der als Flansch dient. Die aus dem Getriebegehäuse 6 vorspringende Getriebewelle ist durch Aufpressen mit dem Ritzel 25 versehen. Das Ritzel 25 ist außerhalb des Getriebegehäuses 6 mit der Zahnstange 26 in Eingriff, die an der Abstützung 27 des Getriebegehäuses 6 abgestützt ist. Die Verlängerung der Zahnstange bildet eine Ventilstange 39 an der ein Ventilteller angeformt ist (hier nicht dargestellt).
3 ist eine Teilschnittansicht des Getriebegehäuses 6 mit dem Steckergehäuse 31, Bürsten-Schneidklemmkontakten 33, der Tasche 38 mit darin aufgenommener Leiterplatte 28, dem Wälzlager 8, der Getriebewelle 7, mit dem Aufgepressten Ritzel 25, der Zahnstange 26 mit dem Sensorgeber 30 und der Abstützung 27.
4 zeigt eine Innenansicht des Getriebegehäuses 6 mit der Getriebewelle 7, dem Wälzlager 8, der Leiterplatte 28, Sensor-Schneidklemmkontakten 34, die Kontaktstiften 35 der Leiterplatte 28 übergreifen und kontaktieren, dem Steckergehäuse 31, den Steckkontakten 32 und den Bürsten-Schneidklemmkontakten 33.
5a zeigt einen Zahnstangenabschnitt 26 mit einer Aufnahme 37 für den Sensorgeber in Form einer zylinderabschnittförmigen Vertiefung an einer an die Verzahnungsseite der Zahnstange 26 anschließende Seite und die Leiterplatte 28 mit den Kontaktstiften 35 und dem Sensor 29. Im vorliegenden Beispiel ist die Zahnstange für eine Klebeverbindung mit dem Sensorgeber ausgebildet.
5b zeigt eine Variante von 5a, wobei der Sensorgeber 30 in einer Aufnahme 37 der Zahnstange 26 aufgenommen ist, die mit Seitenwangen 40 einstückig ist. Die Aufnahme 37 mit den Seitenwangen und der Sensorgeber 30 sind so geformt, dass eine Schnappverbindung zwischen dem Sensorgeber 30 und der Zahnstange möglich ist. Auch hierbei kann der Sensorgeber 30 zusätzlich eingeklebt sein.
5c zeigt eine andere Ansicht von 5 ohne Sensorgeber.
In 6a ist die Baugruppe aus 5b ergänzt durch Leitbleche 36, die integraler Bestandteil des Getriebegehäuses sind. Das Getriebegehäuse ist weitgehend ausgeblendet. Nur die Abstützung 27, an der die Zahnstange 26 abgestützt wird ist gezeigt. Mit der Zahnstange ist das auf die Getriebewelle 7 aufgepresste Ritzel 25 dargestellt. Die Getriebewelle 7 ist fest mit dem Innenring des Wälzlagers 8 verbunden.
6b zeigt 6a aus einer anderen Perspektive. Hier ist die Tasche 38, in der die Leiterplatte 28 angeordnet ist, deutlicher zu erkennen.
Die 7a und 7b heben die Abstützung 27 des Getriebegehäuses 6 hervor, in der die Tasche 38 angeordnet ist. In 7b ist insbesondere die Kontaktverbindung zwischen den Leitblechen 36 und den Kontaktstiften 35 der Leiterplatte über die Sensor-Schneidklemmkontakte 34 deutlich zu erkennen.
8 zeigt eine Innenansicht des Getriebegehäuses 6 ohne Bestückung, mit dem Steckergehäuse 31, den Steckkontakten 32, den Sensor-Schneidklemmkontakten 34, den Bürsten-Schneidklemmkontakten 33, Gewinde 49 (wobei das Gewinde auch durch selbstfurchende Schrauben bei der Montage hergestellt werden kann) zur Befestigung des Motorgehäuses 43 und Schraubendurchgängen 47 für die Befestigung des Getriebegehäuses 6 an ein kundenseitiges Anbauteil. Deutlich zu erkennen ist hierbei, dass die Steckrichtung für die Leiterplatte und für die Bürstenbrücke gleich ist.
In 9 zeigt eine Ansicht des Getriebegehäuses 6 mit montierter Bürstenbrücke 44. Die Bürstenbrücke weist Bürsten 46 und Drosseln 45 auf. Die Enden der Drosseln 45 sind mit den Bürsten-Schneidklemmkontakten 33 kontaktiert.
Die 10 und 11 zeigen die Bürstenbrücke 44 und die Leitbleche 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, die an einerseits als Steckkontakte 32a, 32b, 32c, 32d, 32e enden und andererseits als Klemmschneidkontakte 33a, 33b bzw. 34c, 34d und 34e enden. In 11 ist zusätzlich die Leiterplatte 28 dargestellt. Das Getriebegehäuse 6 ist in den 10 und 11 ausgeblendet. In 11 sind Verbindungsstege 48 zwischen den Leitblechen 36a und 36b, 36b und 36c, 36c und 36d und zwischen 36d und 36e zu erkennen. Diese Verbindungsstege werden vor oder bei der Umspritzung der Leitbleche mit Kunststoffmaterial aufgetrennt.

1: Stellantrieb
2: Elektromotor
3: Planetengetriebe
4: Fail-Safe-Einrichtung
5: Zahnstangengetriebe
6: Getriebegehäuse
7: Getriebewelle
8: Wälzlager
9: Lageraufnahme
10: Außenring
11: Blechteil
12: elastischer Arm
13: Befestigungsschraube
14: Gehäusering
15: Innenring
16: Motorritzel
17: Motorwelle
18: Planetenrad
19: Planetenträger
20: Hohlrad
21: Motorlager
22: Mitnehmer
23: Spiralfeder
24: Scheibe
25: Zahnstangenritzel
26: Zahnstange
27: Abstützung
28: Leiterplatte
29: Sensor
30: Sensorgeber
31: Steckergehäuse
32: Steckkontakte
33: Bürstenanschluss
34: Sensoranschluss
35: Kontaktstift
36: Leitblech
37: Aufnahme (für Geber)
38: Tasche (für Leiterplatte)
39: Ventilstange
40: Seitenwange
41: Verlängerungsstück
42: Dichtung
43: Motorgehäuse
44: Bürstenbrücke
45: Drossel
46: Bürste
47: Schraubendurchgänge
48: Verbindungssteg
49: Gewinde

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10112033 A1 [0002]

Claims

Stellantrieb (1) zur Betätigung einer linearen Einheit, insbesondere eines Abgasrückführungsventils, mit einem Elektromotor (2), einem Untersetzungsgetriebe, das ein Zahnstangengetriebe (5) mit einem Ritzel (25) und einer Zahnstange (26), ein Getriebegehäuse (6) und einen gehäusefesten Sensor (29) zur Erfassung eines Bewegungszustandes des Stellgliedes umfasst, wobei ein Sensorgeber (30) auf der Zahnstange (26) befestigt und zwischen Zahnstange (26) und dem Getriebegehäuse (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (29) auf einer Leiterplatte (28) angeordnet ist, die in einer Tasche (38) des Getriebegehäuses aufgenommen ist, dass die Leiterplatte (28) Kontaktstifte (35) aufweist, die mit Sensoranschlüssen (34) im Getriebegehäuse (6) in Kontakt sind und die Sensoranschlüsse (34) mit Leitblechen (36) einstückig sind, die integraler Bestandteil des Getriebegehäuses (6) sind.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (38) in einem als Abstützung (27) dienenden Gehäusevorsprung des Getriebegehäuses (6) eingeformt ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Leitbleche (36) zu einem mit dem Getriebegehäuse einstückigen Steckergehäuse (31) geführt sind, und dort Steckkontakte (32) für einen Anschlusstecker bilden.
Stellantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Steckkontakte (32) vom Steckergehäuse (31) zu einer Bürstenbrücke (44) geführt sind und mit Bürstenanschlüssen (33) einstückig sind, wobei auch diese Leitbleche (36) integraler Bestandteil des Getriebegehäuses (6) sind.
Stellantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Leitbleche (36) vom Steckergehäuse (31) zur Bürstenbrücke (44) geführt sind und weitere Leitbleche (36) vom Steckergehäuse (31) zur Leiterplatte (28) geführt sind, wobei die Leitbleche integraler Bestandteil des Getriebegehäuses (6) sind.
Stellantrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenbrücke (44) zwischen Motorgehäuse (43) und Getriebegehäuse (6) gehalten ist, als Lagerschild dient und mit Drosseln bestückt sind, deren Anschlüsse durch die Bürstenanschlüsse 33 kontaktiert sind.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (6) über eine Dichtung (42) mit einem Motorgehäuse (43) verbunden ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (29) ein Hallsensor und der Sensorgeber (30) ein stabförmiger Permanentmagnet ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse ein Planetengetriebe (3) und eine Fail-Safe-Einrichtung (4) aufnimmt.
Stellantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2), das Planetengetriebe (3), die Fail-Safe-Einrichtung (4) und das Ritzel (25) des Zahnstangengetriebes nacheinander auf einer gemeinsamen Symmetrieachse angeordnet sind.
Stellantrieb nach zumindest einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranschlüsse und/oder die Bürstenanschlüsse in Form von Schneidklemm-, Quetsch oder Schweißkontakten ausgebildet sind.