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  • 专利说明
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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft einen Getriebemotor (1) mit Fail-Safe-Einrichtung(2), bestehend aus einem Gehäuse(4), einem Elektromotor (3), einem Untersetzungsgetriebe (5) mitzumindest einem Umlaufgetriebe (6) einer Elektromagnetkupplung (11)und einer Ausgangswelle (13), wobei das Umlaufgetriebe (6) ein mitzumindest einem Umlaufrad (8) getrieblich in Eingriff befindlichesim Betrieb relative zu dem Gehäuse(4) feststehendes Hohlrad aufweist und die Elektromagnetkupplung(11) einen magnetisch leitenden Magnetanker und einen magnetischleitenden Magnetstator (21) umfasst, in welchem eine Elektromagnetspule(15) angeordnet ist, bei deren Bestromung das Hohlrad (10) gegenVerdrehen gesichert ist. Aufgabe der Erfindung ist es, bei einemderartigen Getriebemotor für einenzuverlässigenBetrieb der Fail-Safe-Einrichtung bei geringem Bauraum und geringerTeileanzahl zu sorgen, wobei eine einfache Montage möglich ist.Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurchgelöst,dass das Hohlrad (10) als Magnetanker dient, axial verschiebbarist und seine geometrische Ausrichtung zumindest während einesEin- oder Ausschaltvorgangs der Elektromagnetkupplung (11) nichtdurch das Gehäuse(4) bestimmt ist.
    公开号:DE102004022407A1
    申请号:DE200410022407
    申请日:2004-05-06
    公开日:2005-12-15
    发明作者:Bernd Frühwald；Martin Dr. Köchling；Rüdiger Spitzner；Jürgen Strüber
    申请人:Buehler Motor GmbH；
    IPC主号:F16D11-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Getriebemotor (1) mit Fail-Safe-Einrichtung(2), bestehend aus einem Gehäuse (4), einem Elektromotor(3), einem Untersetzungsgetriebe (5) mit zumindesteinem Umlaufgetriebe (6) einer Elektromagnetkupplung (11)und einer Ausgangswelle (13), wobei das Umlaufgetriebe (6)ein mit zumindest einem Umlaufrad (8) getrieblich in Eingriffbefindliches im Betrieb relativ zu dem Gehäuse (4) feststehendesHohlrad aufweist, und die Elektromagnetkupplung (11), einenmagnetisch leitenden Magnetanker und ein en magnetisch leitendenMagnetstator (21) umfasst, in welchem eine Elektromagnetspule(15) angeordnet ist, bei deren Bestromung das Hohlrad (10)gegen Verdrehen gesichert ist. Statt der im Folgenden durchgängig verwendetenBezeichnung „Elektromagnetkupplung" wäre auchder Begriff „Elektromagnetbremse" zutreffend.
    [0002] Ausder DE 101 17 934A1 ist ein gattungsgemäßer Getriebemotor,bestehend aus einem Elektromotor und einem Untersetzungsgetriebebekannt, bei dem ein Hohlrad im Betrieb durch eine elektromagnetischaktivierbare Bremseinrichtung ein- oder auskuppelbar ist, um einmit einer Ausgangswelle verbundenes Stellglied, in diesem Fall einerHeckklappe eines Fahrzeugs, manuell betätigen zu können. Der Elektromagnet istbei dem bekannten Getriebemotor radial außerhalb eines das UntersetzungsgetriebeumschließendenGehäusesangeordnet und überein Hebelgestängemit dem Hohlrad kuppelbar, wodurch ein erheblicher Bauraum erforderlichund eine großeAnzahl an Teilen benötigtwird, deren Montage teilweise schwierig ist. Das Hohlrad der DE 101 17 934 A1 weisteine großeaxiale Länge aufund ist überKugellager aufwändiggelagert, um einen zuverlässigenBetrieb zu gewährleisten.
    [0003] Aufgabeder Erfindung ist es daher bei einem Getriebemotor der eingangsbeschriebenen Gattung füreinen zuverlässigenBetrieb der Fail-Safe-Einrichtung bei geringem Bauraum und geringerTeileanzahl zu sorgen, wobei eine einfache Montage möglich ist.
    [0004] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß dadurchgelöst,dass das Hohlrad (10), als Magnetanker dient, axial verschiebbarist und seine geometrische Ausrichtung zumindest während einesEin- oder Ausschaltvorgangs der Elektromagnetkupplung (11) nichtdurch das Gehäuse(4) bestimmt ist. Da das Hohlrad selbst als Magnetankerdient ist hierfürkein zusätzlichesTeil erforderlich, das fehlerhaft sein könnte und zusätzlich montiertwerden müsste.Die axiale Verschiebbarkeit des Hohlrades erlaubt eine Entkopplungvon Hohlrad und Ausgangswelle. Weil die geometrische Ausrichtungdes Hohlrads nicht vom Gehäusebestimmt wird, ist ein zuverlässiger Ein-und Auskupplungsvorgang gewährleistetund ein Verklemmen wird sicher verhindert. Durch die geringe Teileanzahlwird entsprechend auch Bauraum eingespart.
    [0005] Einezweite Lösungder Aufgabe besteht darin, dass das Hohlrad (10), als Magnetankerdient, axial verschiebbar ist und seine radiale Außenfläche keineFührungsflächen sind.Dadurch kann das Hohlrad ohne Verklemmungsgefahr sehr kurzbauend ausgeführt werden.
    [0006] Weiterbildungender Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Der Bauraumist soweit verringerbar, dass das Verhältnis von axialer Länge desHohlrads (10) zu seinem Durchmesser kleiner als 0,5 ist.
    [0007] Zweckmäßigerweiseist das Hohlrad (10) im unbestromten Zustand der Elektromagnetspule(15) vom Gehäuse(4) und dadurch der Elektromotor (3) von der Ausgangswelle(13) entkoppelt, wodurch von einer an der Ausgangswelle(13) und/oder dem Stellglied angreifende Rückstellfeder(12) eine Verstellung des Stellglieds bewirkbar ist. Durchdiese Anordnung kann eine definierte Ruhestellung durch das Stellgliedeingenommen oder eine Handbetätigung beiAusfall des Elektromotors durchgeführt werden.
    [0008] Umein kompaktes Antriebsmodul zu schaffen, das einfach an das Stellgliedankoppelbar ist, ist es von Vorteil, die Rückstellfeder (12)einerseits am Gehäuse(4) und andererseits an der Ausgangswelle (13)angreifen zu lassen.
    [0009] DieZuverlässigkeitdes Ein- und Auskuppelvorgangs kann gesichert werden, wenn in radialer Richtungzwischen dem Hohlrad (10) und dem Gehäuse (4) ein Spielraum(14) freigespart ist.
    [0010] Weiterist hierzu vorgesehen, dass die Ausrichtung des Hohlrades (10)bei Betrieb des Elektromotors und/oder bei bestromter Elektromagnetspule (15)ausschließlichdurch die Planetenräder(8) und die Elektromagnetkupplung (11) bestimmtist
    [0011] Esist vorgesehen die Funktion der Elektromagnetspule (15)und des Elektromotors (3) miteinander so zu verknüpfen, dassdie Elektromagnetspule (15) während des Betriebs des Elektromotors(3) bestromt ist. Dies hat automatisch zur Folge, dassim Betrieb des Elektromotors stets eine Drehmomentübertragungauf das Stellglied sichergestellt ist und bei nicht betätigtem Elektromotor,also gegebenenfalls auch bei Motorausfall sicher kein Zurückdrehendes Elektromotors notwendig ist. Bei Verwendung eines selbsthemmendenGetriebes wäredann auch sicher eine federbeaufschlagte oder handbetätigte Rückstellungdes Stellglieds möglich.
    [0012] Einbesonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn das Hohlrad (10)ein einstückigesreib- oder formschlüssiges Kupplungsmittelist.
    [0013] Umgrößere Kräfte übertragenzu könnenist vorgesehen, dass der Magnetstator (11) und das Hohlrad(10) zusammen eine formschlüssige Kupplung (16)bilden.
    [0014] DieformschlüssigeKupplung wird weiter verbessert, indem zur Bildung eines Formschlusses eineVielzahl von ineinander greifenden Nocken (17) und Nuten(18) vorgesehen sind, die so geformt sind, dass in einerDrehrichtung ein Ausrasten möglichund in der Gegen-Drehrichtungein Ausrasten unmöglich ist.Die Vielzahl der Nocken und Nuten ermöglicht ein schnelles Synchronisierenbeim Einkuppeln. Wenn die Elektromagnetkupplung auch als Überlastkupplungverwendet werden soll, ist es sinnvoll die Neigungswinkel von Nockenund Nuten so aufeinander abzustimmen, dass ein Überrasten motorisch möglich ist.Bei Verwendung einer Rückstellfederist die Überrastfunktionnur in einer Drehrichtung nötig,so dass in der Gegenrichtung steilere Flankenwinkel gewählt werdenkönnen.Dies hat den Vorteil, dass beim Einkuppeln ein Überratschen mit entsprechender Geräuschentwicklungsicherer vermeidbar ist, insbesondere, wenn eine Flanke (22)der Nocken (17) und der Nuten (18) zumindest annähernd rechtwinkligzur Drehebene orientiert ist.
    [0015] DasHohlrad soll im Betrieb zentriert sein, dies wird durch die ineinandergreifenden Nocken und Nuten bereits ab drei Nuten/Nocken erreicht.Für dieZentrierung ist sowohl dann gesorgt, wenn zwischen Nocken und Nutenein geringes Drehspiel verbleibt als auch wenn diese spielfrei ineinandergreifen. Mit Drehspiel erfolgt die Zentrierung nach motorischerBetätigungdurch die miteinander zusammenwirkenden Flanken.
    [0016] DieErfindung eignet sich insbesondere bei Untersetzungsgetrieben, diez.B. aus einem selbsthemmenden Schneckengetriebe (19) unddem Planetengetriebe (6) bestehen, wobei das Schneckengetriebe(19) zwischen Elektromotor (3) und Planetengetriebe(6) angeordnet ist.
    [0017] Esist zweckmäßig dieAusgangswelle (13) mit dem Planetenträger (9) einstückig odermit dem Planetenträger(9) drehfest verbunden auszubilden und durch eine zentraleAusnehmung (20) des Hohlrads hindurchtreten zu lassen.
    [0018] Analogzur radialen Außenfläche desHohlrads (10) hat auch die zentrale Ausnehmung (20)keine lagernde oder führendeFunktion, die eine Verklemmungsgefahr bedeuten würde, hierzu ist zwischen derAusgangswelle (13) und einer die Ausnehmung (20)begrenzende Innenflächedes Magnetstators (21) ein ringförmiger Spielraum vorgesehen.
    [0019] Dererfindungsgemäße Getriebemotorwird bevorzugt als Stellantrieb für ein Verteilergetriebe eingesetzt.Bei dieser Kfz-Anwendung soll die Verteilung des Antriebsmomenteszwischen Vorder- und Hinterachse zur Steigerung des Fahrkomfortsdynamisch geregelt werden. Das bedeutet, dass bei eingeschaltetemKfz-Antriebsmotor auch die Elektromagnetspule und der Elektromotorständigbetrieben werden. Sobald das Fahrzeug abgestellt wird, soll dasVerteilergetriebe in eine definierte Ruhestellung verstellt werden,dies kann erfindungsgemäß durch dieRückstellfederautomatisch erfolgen, wenn die Elektromagnetkupplung im stromlosenZustand geöffnetist.
    [0020] EinAusführungsbeispielder Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Eszeigen:
    [0021] 1 eineSchnittansicht durch einen Getriebemotor,
    [0022] 2a eineerste Ausführungsformeiner formschlüssigenKupplung im Schnitt,
    [0023] 2b einezweite Ausführungsformder formschlüssigenKupplung im Schnitt,
    [0024] 2c einedritte Ausführungsformder formschlüssigenKupplung im Schnitt und
    [0025] 3 einevereinfachte Gesamtansicht des Getriebemotors.
    [0026] 1 zeigteine Schnittansicht durch einen Getriebemotor 1 mit einerFail-Safe-Einrichtung 2 gemäß vorliegender Erfindung, miteinem Elektromotor 3, einem Untersetzungsgetriebe 5,bestehend aus einem Schneckengetriebe 19 und einem Umlaufgetriebe 6,einem Gehäuse 4,einer Elektromagnetkupplung 11, und einer Ausgangswelle 13,wobei das Schneckengetriebe 19 eine mit einer Motorwelle 24 festverbundene Schnecke 25 und einem von der Schnecke angetriebenenSchneckenrad 26 besteht, das Umlaufgetriebe 6 einemit dem Schneckenrad 26 drehfestes Sonnenrad 7,einen mit der Ausgangswelle 13 drehfesten Träger 9,auf dem drei Umlaufräder 8 gelagertsind und ein Hohlrad 10 umfasst, und zur Elektromagnetkupplung 11 eingehäusefester Magnetstator 21,eine darin aufgenommene Elektromagnetspule 15 und ein durchdas Hohlrad 10 gebildeten Magnetanker gehören. Imvorliegenden Beispiel sind am Magnetstator 21 axial dreiNocken 17 und am Hohlrad 10 axial drei Nuten 18 angeordnet, diebei bestromter Elektromagnetspule 15 und ggf. nach einerSynchronisationsphase als formschlüssige Kupplung 16 ineinandergreifen. Zwischen einer radialen Außenfläche 23 des Hohlrads 10 unddem Gehäuse 4 istein Spielraum 14 freigespart, um ein Verklemmen des alsMagnetanker dienenden Hohlrads zu vermeiden. Aus dem gleichen Grundist auch zwischen der Ausgangswelle 13 und der Innenfläche einerin der Hohlwelle 10 vorgesehenen zentralen Ausnehmung 20 einringförmigerSpielraum vorgesehen. Um das Ausrücken der Elektromagnetkupplung 11 beiRemanenzmagnetismus zu erleichtern sind beispielhaft drei Druckfedern 27 vorgesehen,die in Ausnehmungen 28 des Magnetstators 21 aufgenommensind und bei bestromter Elektromagnetspule 15 Energie speichern.
    [0027] Die 2a bis 2c zeigendrei Ausführungsformender formschlüssigenKupplung 16 im Schnitt – zur Vereinfachung jeweilsabgewickelt dargestellt. Bei 2a und 2b sindzwei ineinander greifende Nocken 17 und Nuten 18 dargestellt,deren Flanken 22 symmetrisch geneigt sind. In 2a sind dieNocken 17 und Nuten 18 so dimensioniert, dass nochein geringes Drehspiel vorhanden ist, während die formschlüssige Kupplung 16 in 2b spielfrei ausgebildetist. Die beiden Flanken 22a, 22b der Ausführungsformnach 2c sind unsymmetrisch ausgebildet, so dass nurin einer Drehrichtung ein Überrastenmöglichist; auch hier ist die formschlüssigeKupplung 16 spielfrei.
    [0028] 3 zeigteine vereinfachte Gesamtansicht des Getriebemotors 1, mitdem Elektromotor 3, dem Gehäuse 4 der Ausgangswelle 13 undeiner Rückstellfeder 12,die einerseits an der Ausgangswelle 13 und andererseitsan dem Gehäuse 4 angreiftund die Ausgangswelle 13 und mit ihr ein nicht dargestelltes Stellgliedbei geöffneterElektromagnetkupplung zurückstellt.
    1 Getriebemotor 2 Fail-Safe-Einrichtung 3 Elektromotor 4 Gehäuse 5 Untersetzungsgetriebe 6 Umlaufgetriebe 7 Sonnenrad 8 Umlaufrad 9 Träger 10 Hohlrad 11 Elektromagnetkupplung 12 Rückstellfeder 13 Ausgangswelle 14 Spielraum 15 Elektromagnetspule 16 formschlüssige Kupplung 17 Nocke 18 Nut 19 Schneckengetriebe 20 zentraleAusnehmung 21 Magnetstator 22a,22b Flanke 23 radialeAußenfläche (desHohlrads) 24 Motorwelle 25 Schnecke 26 Schneckenrad 27 Druckfeder 28 Ausnehmungen
    权利要求:
    Claims (19)
    [1] Getriebemotor (1) mit Fail-Safe-Einrichtung (2),bestehend aus einem Gehäuse(4), einem Elektromotor (3), einem Untersetzungsgetriebe(5) mit zumindest einem Umlaufgetriebe (6) einerElektromagnetkupplung (11) und einer Ausgangswelle (13),wobei das Umlaufgetriebe (6) ein mit zumindest einem Umlaufrad(8) getrieblich in Eingriff befindliches im Betrieb relativzu dem Gehäuse(4) feststehendes Hohlrad aufweist, und die Elektromagnetkupplung (11),einen magnetisch leitenden Magnetanker und einen magnetisch leitendenMagnetstator (21) umfasst, in welchem eine Elektromagnetspule(15) angeordnet ist, bei deren Bestromung das Hohlrad (10) gegenVerdrehen gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass dasHohlrad (10), als Magnetanker dient, axial verschiebbarist und seine geometrische Ausrichtung zumindest während einesEin- oder Ausschaltvorgangs der Elektromagnetkupplung (11) nichtdurch das Gehäuse(4) bestimmt ist.
    [2] Getriebemotor (1) mit Fail-Safe-Einrichtung (2),bestehend aus einem Gehäuse(4), einem Elektromotor (3), einem Untersetzungsgetriebe(5) mit zumindest einem Umlaufgetriebe (6) einerElektromagnetkupplung (11) und einer Ausgangswelle (13),wobei das Umlaufgetriebe (6) ein mit zumindest einem Umlaufrad(8) getrieblich in Eingriff befindliches im Betrieb relativzu dem Gehäuse(4) feststehendes Hohlrad aufweist, und die Elektromagnetkupplung (11),einen magnetisch leitenden Magnetanker und einen magnetisch leitendenMagnetstator (21) umfasst, in welchem eine Elektromagnetspule(15) angeordnet ist, bei deren Bestromung das Hohlrad (10) gegenVerdrehen gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad(10), als Magnetanker dient, axial verschiebbar ist undseine radiale Außenfläche keineFührungsflächen sind.
    [3] Getriebemotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass das Verhältnisvon axialer Längedes Hohlrads (10) zu seinem Durchmesser kleiner als 0,5ist.
    [4] Getriebemotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurchgekennzeichnet, dass das Hohlrad (10) im unbestromten Zustandder Elektromagnetspule (15) vom Gehäuse (4) und dadurchder Elektromotor (3) von der Ausgangswelle (13)entkoppelt ist, wodurch von einer an der Ausgangswelle (13)und/oder dem Stellglied angreifende Rückstellfeder (12)eine Verstellung des Stellglieds bewirkbar ist.
    [5] Getriebemotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Rückstellfeder(12) einerseits am Gehäuse(4) und andererseits an der Ausgangswelle (13)angreift.
    [6] Getriebemotor nach zumindest einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung zwischen dem Hohlrad(10) und dem Gehäuse(4) ein Spielraum (14) freigespart ist.
    [7] Getriebemotor nach zumindest einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Hohlrades (10)bei Betrieb des Elektromotors und/oder bei bestromter Elektromagnetspule(15) ausschließlichdurch die Planetenräder(8) und die Elektromagnetkupplung (11) bestimmtist.
    [8] Getriebemotor nach zumindest einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnetspule (15)währenddes Betriebs des Elektromotors (3) bestromt ist.
    [9] Getriebemotor nach zumindest einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (10) ein einstückiges reib-oder formschlüssigesKupplungsmittel ist.
    [10] Getriebemotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass der Magnetstator (11) und das Hohlrad (10)zusammen eine formschlüssigeKupplung (16) bilden.
    [11] Getriebemotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass zur Bildung eines Formschlusses eine Vielzahl von ineinandergreifenden Nocken (17) und Nuten (18) vorgesehensind, die so geformt sind, dass in einer Drehrichtung ein Ausrastenmöglichund in der Gegen-Drehrichtung ein Ausrasten unmöglich ist.
    [12] Getriebemotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass zur Bildung eines Formschlusses zumindest drei Nocken (17)und Nuten (18) vorgesehen sind.
    [13] Getriebemotor nach Anspruch 11 oder 12, dadurchgekennzeichnet, dass zwischen Nocken (17) und Nuten (18)im bestromten Zustand der Elektromagnetspule ein geringes Drehspieloder kein Drehspiel vorhanden ist.
    [14] Getriebemotor nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurchgekennzeichnet, dass eine Flanke (22) der Nocken (17)und der Nuten (18) zumindest annähernd rechtwinklig zur Drehebeneorientiert ist.
    [15] Getriebemotor nach zumindest einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (5)aus einem selbsthemmenden Schneckengetriebe (19) und dem Planetengetriebe(6) besteht, wobei das Schneckengetriebe (19)zwischen Elektromotor (3) und Planetengetriebe (6)angeordnet ist.
    [16] Getriebemotor nach zumindest einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass dessen Ausgangswelle (13)mit dem Planetenträger(9) einstückigoder mit dem Planetenträger(9) drehfest verbunden ist und durch eine zentrale Ausnehmung(20) des Hohlrads hindurchtritt.
    [17] Getriebemotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,dass die zentrale Ausnehmung (20) keine lagernde oder führende Funktionhat.
    [18] Getriebemotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,dass zwischen der Ausgangswelle (13) und der Ausnehmung(20) ein ringförmigerSpielraum (27) vorgesehen ist.
    [19] Stellantrieb mit einem Getriebemotor nach zumindesteinem der vorangehenden Ansprüchefür dieBetätigungeines Verteilergetriebes.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2010-01-07| 8364| No opposition during term of opposition|
    2010-03-25| 8330| Complete disclaimer|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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