DE10243809A1 - actuator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht von einem Stellantrieb (10) mit einem Elektromotor (12) aus, der über ein Zahnradgetriebe (14) in Planetenbauweise, das ein erstes gehäusefestes Zentralrad (16) und ein zweites drehbares Zentralrad (18) umfasst, eine Abtriebswelle (32) antreibt, wobei beide Zentralräder (16, 18) jeweils mit mindestens einem Planetenrad (20, 22) Getriebestufen mit unterschiedlichen Untersetzungen bilden und das zum ersten Zentralrad (16) gehörige Planetenrad (20) mit dem zum zweiten Zentralrad (18) gehörigen Planetenrad (22) drehfest verbunden ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Elektromotor (12) einen Planetenträger (26) antreibt, an dem die Planetenräder (20, 22) drehbar gelagert sind.The invention relates to an actuator (10) with an electric motor (12), which has an output shaft (32) via a planetary gear train (14), which comprises a first fixed central wheel (16) and a second rotatable central wheel (18). drives, both central gears (16, 18) each with at least one planet gear (20, 22) form gear stages with different gear ratios and the planet gear (20) belonging to the first central gear (16) with the planet gear (22) belonging to the second central gear (18) ) is non-rotatably connected. It is proposed that the electric motor (12) drive a planet carrier (26) on which the planet gears (20, 22) are rotatably mounted.
Description
Die Erfindung geht von einem Stellantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.The invention relates to an actuator the preamble of claim 1.
Grundsätzlich besteht ein Wunsch nach immer leistungsstärkeren und kompakteren Stellantrieben. In der Kraftfahrzeugindustrie werden diese z.B. zum Antrieb von Scheibenwischern, Fensterhebern, Sitzen, Schiebedächern oder dgl. eingesetzt. Insbesondere bei Zweimotoren-Wischanlagen werden Stellantriebe benötigt, die ein sehr hohes Moment erzeugen und in einem äußerst beengten Bauraum untergebracht werden müssen. Ziel ist es z.B. einen Stellantrieb mit einem Bauvolumen von ungefähr 500 cm3 zu schaffen, der mit einem reversierbaren Elektromotor mit 60 Zyklen pro Sekunde ein Abtriebsmoment von 35 Nm erzeugt.Basically there is a desire for ever more powerful and compact actuators. In the motor vehicle industry, these are used, for example, to drive windshield wipers, window regulators, seats, sunroofs or the like. In the case of two-motor wiper systems in particular, actuators are required which generate a very high torque and must be accommodated in an extremely cramped installation space. The aim is, for example, to create an actuator with a construction volume of approximately 500 cm 3 , which generates an output torque of 35 Nm with a reversible electric motor with 60 cycles per second.
Aus der
Solche Planetengetriebe sind ferner aus VDI-Berichte 672, Verein deutscher Ingenieure „Planetengetriebe, eine leistungsfähige Komponente der Antriebstechnik", VDI-Verlag 1988, bekannt. Auf den Seiten 146, 147 sind in Bild 2 und Bild 3 selbsthemmungsfähige Planetengetriebe gezeigt und unter Ziffer 3 auf Seite 147 die Bedingungen für eine Selbsthemmung definiert.Such planetary gears are also from VDI reports 672, Association of German Engineers a powerful Drive Technology Component ", VDI publishing house 1988, known. On pages 146, 147 are in Figure 2 and Figure 3 self-locking Planetary gears shown and the conditions in section 3 on page 147 for one Self-locking defined.
Aus der
Das Planetengetriebe, das kompakt und leicht gestaltet ist, ist zumindest teilweise innerhalb eines hohlzylindrischen Rotors des Elektromotors untergebracht. Der Rotor treibt über eine Scheibe ein Sonnenrad einer ersten Getriebestufe an, deren Planetenräder in kraftschlüssiger Verbindung mit dem Sonnenrad und einem ersten Hohlrad stehen, das mit dem Gehäuse des Elektromotors drehfest verbunden ist. Ein Planetenträger, an dem die Planetenräder der ersten Getriebestufe drehbar gelagert sind, ist mit einem weiteren Sonnenrad gekoppelt, das mit entsprechenden Planetenrädern und einem zweiten Hohlrad zu einer zweiten Getriebestufe gehört. Ein zweiter Planetenträger, an dem die Planeten der zweiten Getriebestufe drehbar gelagert sind, ist mit der Abtriebswelle des Stellantriebs gekoppelt, während die Planetenräder sich kraftschlüssig an dem zweiten gehäusefesten Hohlrad abstützen. Das Planetengetriebe, das auch als einstufiges Getriebe ausgebildet sein kann, besitzt keine Selbsthemmung.The planetary gear, the compact and light in design, is at least partially within one hollow cylindrical rotor of the electric motor housed. The rotor exaggerates a disc on a sun gear of a first gear stage, the planetary gears in a more forceful manner Connected to the sun gear and a first ring gear that with the housing of the electric motor is rotatably connected. A planet carrier, at which the planet gears the first gear stage are rotatably supported with another Sun gear coupled to the corresponding planet gears and a second ring gear belongs to a second gear stage. On second planet carrier, on which the planets of the second gear stage are rotatably mounted, is coupled to the output shaft of the actuator, while the planetary gears self-locking on the second fixed to the housing Support ring gear. The planetary gear, which can also be designed as a single-stage gear can, has no self-locking.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Nach der Erfindung treibt der Elektromotor einen Planetenträger an, an dem die drehfest miteinander verbundenen Planetenräder der beiden Getriebestufen drehbar gelagert sind. Die Planetenräder kämmen mit zwei zentralen Zahnrädern, die grundsätzlich als außen verzahnte Sonnenräder ausgebildet sein können, jedoch vorzugsweise innen verzahnte Hohlräder sind. Von den beiden Zentralrädern ist ein erstes mit einem Gehäuse des Elektromotors fest verbunden, während ein zweites Zentralrad drehbar angeordnet ist und mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Die durch die Zentralräder und die zugeordneten Planetenrädern gebildeten Getriebestufen haben eine geringfügig unterschiedliche Untersetzung, so dass sich insgesamt eine hohe Gesamtuntersetzung ergibt. Trotzdem verfügt das Planetengetriebe im Vergleich mit anderen hoch untersetzenden Getrieben, wie z.B. im Vergleich mit Schneckengetrieben, einen besseren Wirkungsgrad, ohne dass auf eine Selbsthemmung des Getriebes verzichtet werden muss.According to the invention, the electric motor drives a planet carrier on which the planet gears of the two gear stages, which are non-rotatably connected, are rotatably mounted. The planet gears mesh with two central gears, which can basically be designed as externally toothed sun gears, but are preferably internally toothed ring gears. A first of the two central wheels is fixedly connected to a housing of the electric motor, while a second central wheel is rotatably arranged and is coupled to the output shaft. The gear stages formed by the central gears and the associated planet gears have a slightly different subset tion, so that overall there is a high overall reduction. Nevertheless, the planetary gear has a higher efficiency compared to other high reduction gears, such as in comparison with worm gears, without having to do without self-locking of the gear.
Da das Planetengetriebe eine im wesentlichen rotationssymmetrische Bauform besitzt, lässt es sich gut in einen Elektromo tor integrieren, indem sein Planetenträger mit einem Rotor des Elektromotors drehfest verbunden ist und zweckmäßigerweise mit diesem eine Baueinheit bildet. Die als Hohlräder ausgebildeten Zentralräder sind zu beiden Seiten einer Radscheibe des Planetenträgers angeordnet, die mit einer Nabe drehbar auf der Abtriebswelle gelagert ist. Um eine kurze axiale Baulänge zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn die Zentralräder von einem als Rückschlußring ausgebildeten Mantel des Planetenträgers, auf dem der Rotor des Elektromotors angeordnet ist, mindestens teilweise axial überlappt werden.Since the planetary gear is essentially one rotationally symmetrical design, it can be easily in an electric motor integrate by being its planet carrier with a rotor of the electric motor is rotatably connected and expediently with this one Unit forms. The trained as ring gears Central wheels are arranged on both sides of a wheel disc of the planet carrier, which is rotatably mounted on the output shaft with a hub. Around a short axial length To get, it is advantageous if the central wheels from one designed as a return ring Mantle of the planet carrier, on which the rotor of the electric motor is arranged, at least partially axially overlapped become.
Ein solcher erfindungsgemäßer Stellantrieb eignet sich insbesondere in Verbindung mit einem elektronisch kommutierten Gleichstrommotor zum Antrieb eines Scheibenwischers eines Kraftfahrzeugs, da er bei einer großen Leistungsdichte und Selbsthemmung nur einen geringen Einbauraum beansprucht. Eine Selbsthemmung ist beispielsweise gewährleistet, wenn
- – das Getriebe ein einfaches 3-Wellen-Planetengetriebe mit angetriebenem Planetenträger und einem festgehaltenen Sonnenrad (Hohl- oder Stirnrad) ist,
- – das Gehäuse und der Abtrieb entweder beide eine Innen- oder beide eine Außenverzahnung aufweisen, weil dadurch unterschiedliche Vorzeichen der Momente in der Planetenachse erzeugt werden,
- – und die Momente, die beim Antrieb von der Abtriebsseite her auf die Planetenachse wirken, sich nahezu ausgleichen bzw. das entgegen der Kraftrichtung wirkende Moment größer als das in Kraftwirkung wirkende Moment ist.
- - The gear is a simple 3-shaft planetary gear with a driven planet carrier and a fixed sun gear (ring or spur gear),
- The housing and the output either both have an internal toothing or both have an external toothing, because this produces different signs of the moments in the planetary axis,
- - And the moments that act on the planetary axis when driving from the output side, almost equalize or the moment acting against the direction of force is greater than the moment acting in force.
Zeichnungdrawing
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.There are further advantages the following description of the drawing. In the drawing is an embodiment presented the invention. The drawing, the description and the Claims included numerous features in combination. Those skilled in the art will understand the features expediently also look at them individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen:Show it:
Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment
Ein Stellantrieb
Im Inneren des im Wesentlichen hohlzylindrischen
Rotors
Am Planetenträger
Der Antrieb des Stellantriebs
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass
das zweite Zentralrad
- 1010
- Stellantriebactuator
- 1212
- Elektromotorelectric motor
- 1414
- Planetengetriebeplanetary gear
- 1616
- erstes Zentralradfirst central wheel
- 1818
- zweites Zentralradsecond central wheel
- 2020
- erstes Planetenradfirst planet
- 2222
- zweites Planetenradsecond planet
- 2424
- Planetenachseplanetary axle
- 2626
- Planetenträgerplanet carrier
- 2828
- Statorstator
- 3030
- Rotorrotor
- 3232
- Abtriebswelleoutput shaft
- 3434
- Raum für Wicklungenroom for windings
- 3636
- Nabehub
- 3838
- Mantelcoat
- 4040
- Radscheibewheel disc
- 4242
- Gehäuseteilhousing part
Claims (6)
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