DE102013211801B4

DE102013211801B4 - Electromechanical actuator

Info

Publication number: DE102013211801B4
Application number: DE102013211801.5A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth; Sebastian Krüger; Norbert Radinger; Simone Lombardo
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2033-06-22
Also published as: DE102013211801A1

Abstract

Elektromechanischer Aktor mit: – einer ersten Umlaufplanetenanordnung (PA1) mit ersten Umlaufplaneten (P1), – einem ersten Planetenträger (C1) der als solcher die ersten Umlaufplaneten (P1) trägt, – einem ersten Sonnenrad (S1) das radial von innen her in die ersten Umlaufplaneten (P1) eingreift, – einem zweiten Sonnenrad (S2) das radial von innen her ebenfalls in die ersten Umlaufplaneten (P1) eingreift und gleichachsig zum ersten Sonnenrad (S1) angeordnet und gegenüber diesem drehbar ist, – wobei die beiden Sonnenräder (S1, S2) unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen, – der Planetenträger (C1) den Leistungseingang, und – das zweite Sonnenrad (S2) den Leistungsausgang darstellt, und – wobei der erste Planetenträger (C1) in den Rotor (2) eines Innenläufermotors eingebunden ist, und – der erste Planetenträger (C1) über eine Lagereinrichtung radial abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das zweite Sonnenrad (S2) mit einer nachgeschalteten ersten Laststufe (G2) gekoppelt ist, und – die erste Laststufe (G2) als Wolfrom-Satz ausgebildet ist, welcher ein erstes Hohlrad (HW1), ein zweites Hohlrad (HW2). Umlaufplaneten (PW2), einen diese tragenden Planetenträger (C2), sowie ein Laststufensonnenrad (LS2) umfasst, – wobei die beiden Hohlräder (HW1, HW2) unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen, und – wobei das Laststufensonnenrad (LS2) mit dem zweiten Sonnenrad (S2) direkt gekoppelt ist, und – der Leistungsabgriff aus der ersten Laststufe (G2) über das zweite Hohlrad (HW2) erfolgt, das als solches mit einer Ausgangswelle (OS2) gekoppelt ist, die gleichachsig zu einer Getriebeachse (X) angeordnet ist.Electromechanical actuator comprising: - a first planetary planetary gear arrangement (PA1) with first planetary planets (P1), - a first planetary carrier (C1), which as such carries the first planetary planets (P1), - a first sun gear (S1) radially from the inside into the first peripheral planet (P1) engages, - a second sun gear (S2) radially from the inside also in the first Umlaufplaneten (P1) engages and coaxial with the first sun gear (S1) and is rotatable relative thereto, - wherein the two sun gears (S1 , S2) have different numbers of teeth, - the planet carrier (C1) the power input, and - the second sun gear (S2) represents the power output, and - wherein the first planetary carrier (C1) is incorporated in the rotor (2) of an internal rotor motor, and - the first planetary carrier (C1) is supported radially via a bearing device, characterized in that - the second sun gear (S2) with a downstream first load tufe (G2) is coupled, and - the first load stage (G2) is designed as a Wolfrom set, which a first ring gear (HW1), a second ring gear (HW2). Circulating planet (PW2), a planetary carrier (C2) carrying them and a load stage sun gear (LS2), - the two ring gears (HW1, HW2) having different numbers of teeth, and - the load stage sun gear (LS2) being connected to the second sun gear (S2) is directly coupled, and - the power tap from the first load stage (G2) via the second ring gear (HW2) is performed, which is as such coupled to an output shaft (OS2), which is arranged coaxially to a transmission axis (X).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung richtet sich auf einen elektromechanischen Aktor gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention is directed to an electromechanical actuator according to the preamble of patent claim 1.

Aus US 2013/0 102 435 A1 ist ein Aktor bekannt, bei welchem im Innenbereich eines Läufers eines Elektromotors eine Getriebeanordnung untergebracht ist, welche ein stationär festgelegtes Sonnenrad, sowie ein als Abtrieb fungierendes zweites Sonnenrad umfasst. Die beiden Sonnenräder sind über eine Planetenanordnung miteinander gekoppelt, welche mit dem Läufer rotiert.Out US 2013/0 102 435 A1 an actuator is known in which in the interior of a rotor of an electric motor, a gear assembly is housed, which includes a stationary fixed sun gear, and acting as a second output sun gear. The two sun gears are coupled together via a planetary arrangement, which rotates with the rotor.

Aus DE 30 32 587 A1 ist eine elektromechanische Maschine bekannt, welche ein innerhalb einer Läufernabe angeordnetes Planetengetriebe aufweist. Dieses Planetengetriebe umfasst eine zur Umlaufachse des Läufers gleichachsige Abtriebswelle die in einem Getriebegehäuse gelagert ist. Diese Abtriebswelle trägt ein zur Verbindung mit einer Arbeitsmaschine vorgesehenes Kupplungsteil.Out DE 30 32 587 A1 For example, an electromechanical machine is known which has a planetary gear arranged within a rotor hub. This planetary gear comprises an axis coaxial to the axis of rotation of the rotor output shaft which is mounted in a transmission housing. This output shaft carries a provided for connection to a working machine coupling part.

Aus DE 10 2010 012 879 A1 ist ein Planetengetriebe in Wolfromanordnung, sowie ein Elektromotor mit einem derartigen, integrierten Planetengetriebe bekannt. Das Planetengetriebe umfasst ein erstes Hohlrad und ein zweites Hohlrad. Die beiden Hohlräder sind über Umlaufplaneten gekoppelt. Die beiden Hohlräder weisen unterschiedliche Zähnezahlen auf. Jeweils ein dem ersten Hohlrad zugeordneter Umlaufplanet ist torsionssteif mit einem axial benachbarten Umlaufplaneten gekoppelt welcher von innen her in das zweite Hohlrad eingreift. Die paarweise miteinander gekoppelten Umlaufplaneten weisen ebenfalls unterschiedliche Zähnezahlen auf. Der Leistungstransfer in das Getriebe erfolgt über ein Sonnenrad das in einen der Umlaufplaneten eingreift. Der Leistungsabgriff aus dem Getriebe erfolgt über das zweite Hohlrad. Diese bekannte Getriebeanordnung ist derart bemessen, dass diese koaxial zur Achse eines Außenläufermotors in dessen innenliegenden Stator eingesetzt werden kann.Out DE 10 2010 012 879 A1 is a planetary gear in Wolfromanordnung, and an electric motor with such an integrated planetary gear known. The planetary gear comprises a first ring gear and a second ring gear. The two ring gears are coupled via planetary planets. The two ring gears have different numbers of teeth. In each case one of the first ring gear associated Umlaufplanet is torsionally rigidly coupled to an axially adjacent planetary planets which engages from the inside into the second ring gear. The paired circulating planets also have different numbers of teeth. The power transfer into the transmission takes place via a sun gear which engages in one of the planetary planets. The Leistungsabgriff from the transmission via the second ring gear. This known gear arrangement is dimensioned such that it can be used coaxially to the axis of an external rotor motor in its inner stator.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aktor zu schaffen der sich durch einen hohen mechanischen Wirkungsgrad und eine hohe Strukturfestigkeit auszeichnet.The invention has for its object to provide an actuator which is characterized by a high mechanical efficiency and high structural strength.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektromechanischen Aktor mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.The above-mentioned object is achieved by an electromechanical actuator with the features specified in claim 1.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das erste und das zweite Sonnenrad derart angeordnet, dass diese in enger Nachbarschaft axial abfolgen. Die beiden Sonnenräder können ggf. durch axial ineinander gesteckte Lagerzapfen auch aneinander zentriert werden. Die beiden Sonneräder werden vorzugsweise über die gesamte Länge ihrer Außenverzahnung von den Umlaufplaneten überbrückt. Demgemäß entspricht die Länge der Umlaufplaneten vorzugsweise im wesentlichen dem Abstand der einander abgewandten Axialenden der Verzahnung der beiden Sonnenräder.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the first and the second sun gear are arranged such that they follow axially in close proximity. If necessary, the two sun gears can also be centered on one another by axially inserted bearing journals. The two sun wheels are preferably bridged over the entire length of their outer teeth of the planetary planets. Accordingly, the length of the planetary orbits preferably corresponds substantially to the distance between the axial ends of the toothing of the two sun gears facing away from each other.

Die Verzahnung der Umlaufplaneten kann über die gesamte Länge der Umlaufplaneten gleichförmig ausgebildet sein. Es ist auch möglich, hier einen ggf. durch einen Freistich getrennten Stufensprung zwischen einem Abschnitt mit negativer und einem Abschnitt mit positiver Profiverschiebung vorzusehen. Die Sonnenräder weisen dann hierzu komplementäre Profilverschiebungen auf.The teeth of the planetary planets can be uniform over the entire length of the planetary planets. It is also possible here to provide a step break, which may be separated by an undercut, between a section with a negative section and a section with a positive profile shift. The sun gears then have complementary profile displacements for this purpose.

Die Zähnezahldifferenz zwischen dem ersten Sonnenrad und dem zweiten Sonnenrad ist vorzugsweise so festgelegt, dass diese einen ganzzahligen Wert darstellt durch welchen die Anzahl der ersten Umlaufplaneten teilbar ist. Das erfindungsgemäße Konzept wird dabei vorzugsweise so umgesetzt, dass die Planetenanordnung keine Unwucht generiert. Hierzu kann die Planetenanordnung beispielsweise zwei oder drei in gleicher Teilung abfolgende Umlaufplaneten aufweisen. Bei einer Ausführungsform, bei welcher die Umlaufplanetenanordnung drei Umlaufplaneten umfasst, beträgt die Zähnezahldifferenz zwischen dem ersten Sonnenrad und dem zweiten Sonnenrad vorzugsweise den Wert 3. Die Drehrichtung des zweiten Sonnenrades gegenüber dem Hohlrad ergibt sich daraus, welches der beiden Sonnenräder die größere Zähnezahl aufweist.The number of teeth difference between the first sun gear and the second sun gear is preferably set to be an integer value by which the number of the first planetary orbits is divisible. The inventive concept is preferably implemented so that the planetary arrangement does not generate imbalance. For this purpose, the planetary arrangement may, for example, have two or three circulating planets which follow one another at the same pitch. In one embodiment, in which the planetary planetary gear arrangement comprises three planetary planets, the number of teeth difference between the first sun gear and the second sun gear is preferably 3. The direction of rotation of the second sun gear relative to the ring gear results from which of the two sun gears has the larger number of teeth.

Der Planetenträger kann gegenüber dem Getriebegehäuse drehbar gelagert sein. Zwischen dem als Leistungsausgang fungierenden zweiten Sonnenrad und dem Planetenträger ist vorzugsweise ebenfalls eine Lagereinrichtung vorgesehen die beispielsweise ein radial tragendes Nadellager und ein leicht axial positionierendes Kugellager umfasst.The planet carrier may be rotatably mounted relative to the transmission housing. Between the second sun gear acting as a power output and the planet carrier, a bearing device is preferably also provided which comprises, for example, a radially supporting needle bearing and a slightly axially positioning ball bearing.

Vorzugsweise ist das erste Sonnenrad stationär festgelegt. Die Festlegung kann erfolgen, indem das erste Sonnenrad in dem Getriebegehäuse permanent fixiert ist. Es ist auch möglich, die Fixierung des ersten Sonnenrades über eine form- oder reibschlüssig operierende Kupplungseinrichtung vorzunehmen, so dass ggf. das erste Sonnenrad frei geschaltet werden kann und die Umlaufplaneten dann in dem Planetenträger frei rotieren ohne in das zweite Sonnenrad ein Drehmoment einzukoppeln.Preferably, the first sun gear is fixed stationary. The determination can be made by the first sun gear is permanently fixed in the gear housing. It is also possible to carry out the fixing of the first sun gear via a form-fitting or frictional-clutch device so that, if necessary, the first sun gear can be switched freely and the planetary planets then rotate freely in the planet carrier without coupling torque into the second sun gear.

Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Planetenträger in den Rotor eines Innenläufermotors eingebunden und bildet dabei ggf. einen integralen Bestandteil desselben. Der Planetenträger kann dabei einen Läufer für einen Drehfeldmotor tragen oder auch direkt als Permanentmagnetenträger oder als Kurzschlussläufer fungieren. According to a particular aspect of the present invention, the planet carrier is incorporated in the rotor of an internal rotor motor and forms if necessary an integral part of the same. The planet carrier can carry a rotor for a rotating field motor or act directly as a permanent magnet or as a squirrel cage rotor.

Die Erfindung betrifft im Kern ein hochübersetzendes Getriebesystem bestehend aus einem Verbund aus mehreren Planetensätzen. Das erfindungsgemäße Getriebe bietet eine hohe Übersetzung und zeichnet sich durch eine in das umlaufende Organ des Aktors integrierte Vorstufe aus. Hierdurch wird eine signifikante Reduktion des axialen Bauraumbedarfs erreicht. Es ist somit für verschiedenste Anwendungsfälle von Aktoren geeignet bei welchen nur geringer Bauraum zur Verfügung steht.The invention relates in essence to a high-ratio transmission system consisting of a composite of several planetary gear sets. The transmission according to the invention provides a high ratio and is characterized by an integrated into the rotating member of the actuator precursor. As a result, a significant reduction of the axial space requirement is achieved. It is thus suitable for a wide variety of applications of actuators in which only a small space is available.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs angegebene Aufgabe auch gelöst durch ein dem vorangehend beschriebenen Umlaufrädergetriebe weitgehend entsprechendes Getriebe, wobei bei diesem Getriebe der Rotor als Planetenträger fungiert und die dabei in den Rotor eingebundenen Umlaufplaneten so ausgebildet sind, dass deren in das jeweilige Sonnenrad eingreifende Abschnitte unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen. Die Zähnezahlen der beiden Sonnenräder können dann identisch sein, oder ebenfalls abweichen. Durch dieses Konzept sind nochmals höhere Übersetzungsverhältnisse realisierbar. Die beiden unterschiedlich verzahnten Abschnitte des jeweiligen Umlaufplaneten sind vorzugsweise durch einen Freistich voneinander getrennt. Die Zähnezahldifferenz kann insbesondere den Wert 1 betragen. Hiermit kann innerhalb der Primärstufe ein Übersetzungsverhältnis vom Wert 1/Zs erreicht werden, wobei Zs der Zähnezahl eines Sonnenrades entspricht.According to a further aspect of the present invention, the object mentioned above is also achieved by a gearbox of the above-described largely corresponding gear, which acts as planetary carrier in this gear, the rotor and the case involved in the rotor circulating planets are designed so that their in the respective Sun gear engaging portions have different numbers of teeth. The numbers of teeth of the two sun gears can then be identical, or also differ. Thanks to this concept, even higher transmission ratios can be achieved. The two differently toothed sections of the respective circulating planet are preferably separated from each other by an undercut. The number of teeth difference may be in particular the value 1. This can be achieved within the primary stage, a gear ratio of the value 1 / Zs, where Zs corresponds to the number of teeth of a sun gear.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. It shows:

1 eine Schemadarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktors mit einem der Primärstufe nachgeschalteten Wolfromsatz. 1 a schematic representation of an embodiment of an actuator according to the invention with a primary stage downstream Wolfromsatz.

Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

Die Darstellung nach 1 zeigt einen elektromechanischen Aktor der einen zur Erzeugung eines Drehfeldes vorgesehenen Stator 1 und einen in diesem drehbar angeordneten Rotor 2 aufweist. In den Rotor 2 ist erfindungsgemäß eine als spezielles Umlaufrädergetriebe G1 ausgeführte Primärstufe eingebunden. Dieses Umlaufrädergetriebe G1 umfasst eine erste Umlaufplanetenanordnung PA1 mit ersten Umlaufplaneten P1, einen ersten Planetenträger C1 der als solcher die ersten Umlaufplaneten P1 trägt, ein erstes Sonnenrad S1 das radial von innen her in die ersten Umlaufplaneten P1 eingreift, sowie ein zweites Sonnerad S2 das ebenfalls radial von innen her in die ersten Umlaufplaneten P1 eingreift und gleichachsig zum ersten Sonnenrad S1 angeordnet und gegenüber diesem drehbar ist. Das Umlaufrädergetriebe G1 ist derart aufgebaut, dass die beiden Sonnenräder S1, S2 unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen – hier konkret 21 bzw. 24 Zähne. Zudem bildet der unmittelbar in den Rotor 2 eingebundene Planetenträger C1 den Leistungseingang, und das zweite Sonnenrad S2 stellt den Leistungsausgang dar. Das erste Sonnerad S1 ist hierbei stationär festgelegt, d. h. es dreht sich nicht.The representation after 1 shows an electromechanical actuator of a provided for generating a rotating field stator 1 and a rotor rotatably mounted in this 2 having. In the rotor 2 According to the invention, a primary stage designed as a special epicyclic gearing G1 is incorporated. This epicyclic gearing G1 comprises a first planetary planetary gear arrangement PA1 with first planetary planets P1, a first planet carrier C1 which carries as such the first planetary planets P1, a first sun gear S1 which engages radially from the inside into the first planetary planets P1, and a second sun gear S2 which also radially engages from the inside in the first circulation planet P1 and arranged coaxially with the first sun gear S1 and is rotatable relative thereto. The planetary gear G1 is constructed such that the two sun gears S1, S2 have different numbers of teeth - in this case 21 or 24 teeth. In addition, it forms directly in the rotor 2 integrated planet carrier C1, the power input, and the second sun gear S2 represents the power output. The first sun gear S1 is fixed here, ie it does not rotate.

Das erste und das zweite Sonnenrad S1, S2 sind in enger Nachbarschaft axial abfolgend angeordnet, und die Axiallänge der Umlaufplaneten P1 ist wie dargestellt so bemessen, dass diese Länge im wesentlichen dem Abstand der einander abgewandten Axialenden der Verzahnung der beiden Sonnenräder S1, S2 entspricht.The first and the second sun gear S1, S2 are arranged axially adjacent in close proximity, and the axial length of the planetary orbits P1 is as shown so dimensioned that this length substantially corresponds to the distance of the opposite axial ends of the teeth of the two sun gears S1, S2.

Obgleich hier nicht weiter erkennbar ist die Umlaufplanetenanordnung PA1 so gestaltet, dass diese drei Umlaufplaneten P1 umfasst. Die Zähnezahldifferenz zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem zweiten Sonnenrad S2 hat dabei einen ganzzahligen Wert. Dieser ganzzahlige Wert ist so festgelegt, dass dann, wenn die Umlaufplanetenanordnung mehrere Umlaufplaneten umfasst die Anzahl der ersten Umlaufplaneten durch die Zähnezahldifferenz ganzzahlig teilbar ist. Im vorliegenden Fall hat die Umlaufplanetenanordnung drei Umlaufplaneten P1 und die Zähnezahldifferenz hat den Wert 3.Although not further evident here, the planetary planetary gear arrangement PA1 is designed such that it comprises three circulating planets P1. The number of teeth difference between the first sun gear S1 and the second sun gear S2 has an integer value. This integer value is set so that when the orbiting planetary arrangement comprises a plurality of orbiting planets, the number of first orbiting planets is integer divisibly divided by the number of teeth difference. In the present case, the circulating planetary arrangement has three circulating planets P1 and the number of teeth has the value 3.

Der erste Planetenträger C1, sowie der im Zusammenspiel mit diesem verwirklichte Rotor 2 ist über hier nur angedeutete über Lagereinrichtungen radial und axial gelagert. Der erste Planetenträger C1 ist wie bereits ausgeführt in den Rotor 2 eines Innenläufermotors eingebunden.The first planetary carrier C1, as well as the realized in interaction with this rotor 2 is over here only hinted about storage facilities mounted radially and axially. The first planet carrier C1 is as already stated in the rotor 2 integrated an internal rotor motor.

Das erste Sonnenrad S1 ist stationär festgelegt. Das zweite Sonnenrad S2 ist mit einer nachgeschalteten ersten Laststufe G2 gekoppelt. Die Koppelung des zweiten Sonnenrades S2 mit der ersten Laststufe G2 wird bewerkstelligt, indem das zweite Sonnenrad S2 drehfest mit dem Sonnenrad LS2 der Laststufe G2 verbunden ist.The first sun gear S1 is fixed stationary. The second sun gear S2 is coupled to a downstream first load stage G2. The coupling of the second sun gear S2 to the first load stage G2 is accomplished by the second sun gear S2 rotatably connected to the sun gear LS2 of the load stage G2.

Die erste Laststufe G2 ist in der Art eines sog. Wolfromsatzes so aufgebaut, dass diese ein erstes Hohlrad HW1, ein zweites Hohlrad HW2, Umlaufplaneten PW2, einen diese tragenden Planetenträger C2, sowie ein Laststufensonnenrad LS2 umfasst. Die beiden Hohlräder HW1, HW2 weisen unterschiedliche Zähnezahlen, hier konkret 72 bzw. 80 Zähne auf. Die Zähnezahldifferenz ist auf die Anzahl an Umlaufplaneten PW2 abgestimmt. Typischerweise entspricht die Zähnezahldifferenz der Anzahl an Umlaufplaneten, oder ist zumindest durch diese Anzahl teilbar. Vorzugsweise sind auch die Zähnezahlen beider Hohlräder HW1, HW2 durch die Anzahl an Umlaufplaneten PW2 ganzzahlig teilbar. An den beiden Hohlrädern HW1, HW2, sowie an den Umlaufplaneten PW2 der ersten Laststufe G2 wie auch an dem Laststufensonnenrad LS2 kann unter Rückgriffnahme auf das Konzept der positiven, bzw. negativen Profilverschiebung die Eingriffssituation zwischen den Verzahnungskomponenten optimiert werden. Die erste Laststufe G2 ist mit der Primärstufe G1 kinematisch gekoppelt, indem das Laststufensonnenrad LS2 mit dem zweiten Sonnenrad S2 der Primärstufe G1 direkt gekoppelt ist. Der Leistungsabgriff aus der ersten Laststufe G2 erfolgt über ein zweites Hohlrad HW3 das als solches noch mit einer Ausgangswelle OS2 gekoppelt ist die gleichachsig zur Getriebeachse X angeordnet ist.The first load stage G2 is constructed in the manner of a so-called. Wolfromsatzes that this comprises a first ring gear HW1, a second ring gear HW2, planetary planetary PW2, a planet carrier carrying them C2, and a load stage sun gear LS2. The two ring gears HW1, HW2 have different numbers of teeth, here specifically 72 or 80 teeth. The number of teeth difference is matched to the number of planetary orbits PW2. Typically, the tooth number difference corresponds to the number of orbital planets, or is at least divisible by this number. Preferably, the numbers of teeth of both ring gears HW1, HW2 are integer divisible by the number of planetary orbits PW2. At the two ring gears HW1, HW2, as well as at the planetary planets PW2 of the first load stage G2 as well as on the load stage sun gear LS2 can be optimized taking recourse to the concept of positive or negative profile displacement, the engagement situation between the gear components. The first load stage G2 is kinematically coupled to the primary stage G1 by the Laststufensonnenrad LS2 is directly coupled to the second sun gear S2 of the primary stage G1. The power tap from the first load stage G2 via a second ring gear HW3 which is as such still coupled to an output shaft OS2 which is arranged coaxially to the transmission axis X.

Das in den 1 dargestellte System kann in entsprechender Skalierung insbesondere als Stelltrieb für verschiedenste Applikationen eingesetzt werden. Das Konzept eignet sich insbesondere für die Realisierung kompakter Stellantriebe im Automotive Bereich, z. B. für Fensterhebemechanismen, als Antrieb für Klappen und Verdecke, sowie als Antrieb zur Sitz- und Sitzkomponentenpositionierung.That in the 1 shown system can be used in appropriate scaling in particular as an actuator for a variety of applications. The concept is particularly suitable for the realization of compact actuators in the automotive sector, eg. As for window lifting mechanisms, as a drive for flaps and tops, and as a drive for seating and seat component positioning.

Der Rotor 2 ist vorzugsweise als Permanentmagnet-Rotor ausgeführt und über eine Wälzlagerung gegenüber dem Stator 1 präzise gelagert. Die an den Umlaufplanteten P1 ausgebildete Außenverzahnung erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten zwischen den einander abgewandten Stirnseiten der Sonnenräder S1, S2 liegenden Bereich und ist allenfalls in dem an dem Zwischenbereich zwischen den Sonnenrädern S1, S2 vorbeilaufenden Bereich mit einem Freistich durchbrochen.The rotor 2 is preferably designed as a permanent magnet rotor and a roller bearing relative to the stator 1 precisely stored. The external toothing formed on the revolving planet P1 preferably extends over the entire area lying between the end faces of the sun wheels S1, S2 facing away from each other and is at best broken with an undercut in the area passing by the intermediate area between the sun wheels S1, S2.

Die an den Umlaufplaneten P1 ausgebildete Verzahnung ist so gestaltet, dass diese eine hinreichende Kompatibilität zu den Verzahnungen der beiden Sonnenräder S1, S2 bietet. Ggf. können die Umlaufplaneten P1 so gestaltet sein, dass diese in dem Abschnitt welcher mit jenem die größere Zähnezahl aufweisenden Sonnenrad in Eingriff steht, eine negative Profilverschiebung aufweist.The toothing formed on the planetary planetary gear P1 is designed such that it offers sufficient compatibility with the toothings of the two sun gears S1, S2. Possibly. For example, the planetary orbits P1 may be designed to have a negative profile displacement in the portion which engages the sun gear having the larger number of teeth.

Die Funktionsweise des in 1 dargestellten Systems ist wie folgt:
Durch entsprechende Spannungsbeaufschlagung der Wicklungen des Stators 1 wird durch diesen ein Drehfeld erzeugt. Dieses greift an dem mit Permanentmagneten bestückten Rotor 2 an. Der Rotor 2 ist über die Lagereinrichtungen konzentrisch zur Innenbohrung des Stators 1 drehbar gelagert. Der Rotor 2 fungiert zudem als Planetenträger C1 und trägt die darin gelagerten Umlaufplaneten P1 einer Primärstufe G1. Die Umlaufplaneten P1 überbrücken die beiden Sonnenräder S1, S2. Diese beiden Sonnenräder S1, S2 weisen unterschiedliche Zähnezahlen auf. Bei einem Umlauf des Rotors 2 wird damit zwischen den beiden Sonnenrädern S1, S2 eine durch die Zähnezahldifferenz bestimmte Relativdrehung erzwungen. Da das erste Sonnenrad S1 stationär festgelegt ist, wird das zweite Sonnenrad S2 entsprechend übersetzt in Drehung versetzt. Das zweite Sonnenrad S2 treibt ein Laststufensonnenrad LS2 einer als sog. Wolfromsatz ausgelegten Laststufe G2.The functioning of the in 1 shown system is as follows:
By appropriate voltage loading of the windings of the stator 1 is generated by this a rotating field. This engages the rotor equipped with permanent magnets 2 at. The rotor 2 is concentric to the inner bore of the stator via the bearing devices 1 rotatably mounted. The rotor 2 also acts as a planet carrier C1 and carries the circulating planets P1 stored in a primary stage G1. The planetary planets P1 bridge the two sun gears S1, S2. These two sun gears S1, S2 have different numbers of teeth. With one revolution of the rotor 2 is thus forced between the two sun gears S1, S2 determined by the number of teeth difference relative rotation. Since the first sun gear S1 is fixed stationary, the second sun gear S2 is correspondingly translated in rotation. The second sun gear S2 drives a load stage sun gear LS2 of a load stage G2 designed as a so-called Wolfromsatz.

Die Laststufe G2 umfasst zwei Hohlräder HW1, HW2 die durch die Umlaufplaneten PW2 gekoppelt sind. Die Hohlräder HW1, HW2 haben unterschiedliche Zähnezahlen. Die Umlaufplaneten PW2 werden durch das Laststufensonnenrad angetrieben. Die Umlaufplaneten PW2 sind in einem Planetenträger C2 gelagert. Bei einem Umlauf des Planetenträgers C2 ergibt sich zwischen den beiden Hohlrädern HW1, HW2 eine durch die Zähnezahldifferenz bestimmte Relativdrehung und demgemäß eine relativ hohe Übersetzung. Das zweite Hohlrad HW2 fungiert hierbei als Leistungsausgang.The load stage G2 comprises two ring gears HW1, HW2 which are coupled by the planetary planets PW2. The ring gears HW1, HW2 have different numbers of teeth. The PW2 orbit planets are powered by the load stage sun gear. The planetary planets PW2 are stored in a planet carrier C2. During one revolution of the planet carrier C2, a relative rotation determined by the number of teeth difference results between the two ring gears HW1, HW2 and accordingly a relatively high gear ratio. The second ring gear HW2 acts as a power output.

Das hier gezeigte System kann als in sich geschlossene OEM-Antriebsbaugruppe gefertigt werden deren Gehäusekomponente und deren Ausgangswelle OS2 entsprechende anwenderseitig geforderte Anschlussgeometrien bereitstellt. Der elektromagnetische Aktor kann auch so ausgeführt werden, dass der als Planetenträger fungierende Rotor auch mit einer Wicklung bestückt ist, oder einen Kurzschlussläufer darstellt. Die Umlaufplaneten können auch als sog. Stufenplaneten ausgeführt sein so dass die mit dem jeweiligen Sonnenrad in Eingriff stehenden Abschnitte unterschiedliche Kopfkreisdurchmesser aufweisen. Die Lagerung der Umlaufplaneten in dem als Planetenträger fungierenden Rotor kann über Lagerbolzen erfolgen, die als solche die Umlaufplaneten axial durchsetzen. Die Lagerung kann auch durch Achszapfen erfolgen die integral mit den Umlaufplaneten ausgebildet sind und in Lagerbohrungen eintauchen, die in seitlichen Abdeckungen des Rotors ausgebildet sind. Insgesamt wird die Lagerung der Umlaufplaneten in dem Rotor vorzugsweise im Zusammenspiel mit Wälzlagern, insbesondere Nadellagern und/oder Kugellagern bewerkstelligt. Es ist auch möglich, die Umlaufplaneten über eine sog. Kopfkreislagerung in entsprechenden Axialbohrungen des Rotors zu lagern.The system shown here can be manufactured as a self-contained OEM drive assembly whose housing component and its output shaft OS2 provides appropriate user-required connection geometries. The electromagnetic actuator can also be designed so that the rotor acting as a planetary carrier is also equipped with a winding, or represents a squirrel cage rotor. The circulating planets can also be designed as so-called stepped planets so that the sections engaging with the respective sun gear have different tip circle diameters. The bearing of the planetary planets in the rotor acting as a planetary carrier can be done via bearing bolts, which as such enforce the planetary planets axially. The bearing can also be done by journals which are integrally formed with the planetary planets and dip in bearing bores formed in side covers of the rotor. Overall, the storage of Umlaufplaneten in the rotor is preferably accomplished in conjunction with rolling bearings, in particular needle bearings and / or ball bearings. It is also possible to store the circulating planets via a so-called. Kopfkreislagerung in corresponding axial bores of the rotor.

Bei der Variante nach 1 ist die Laststufe G2 als Wolfrom-Satz ausgeführt, wodurch eine hohe Übersetzung erreicht wird. Die Hohlräder HW1, HW2 des Wolframsatzes G2 weisen einen geringen Zähnezahlunterschied auf. Das Hohlrad HW2 mit der höheren Zähnezahl dient als Abtrieb um eine positive Gesamtübersetzung zu erhalten.In the variant after 1 is the load stage G2 designed as Wolfrom set, whereby a high gear ratio is achieved. The ring gears HW1, HW2 of the tungsten set G2 have a small number of teeth difference. The ring gear HW2 with the higher number of teeth serves as output to obtain a positive overall ratio.

Bei Wahl der dargestellten Zähnezahlen ergibt sich eine Übersetzung der Vorstufe von +8 und von +40 im Wolfrom-Satz. Die Gesamtübersetzung beträgt +320.When choosing the number of teeth shown results in a translation of the precursor +8 and +40 in Wolfrom set. The total translation is +320.

Das maximale Drehmoment des Aktors kann sehr gering gewählt werden, wodurch die Vorstufe G1 relativ gering belastet wird und somit klein ausgeführt werden kann. Dadurch können der Steg C1 und die Sonnen S1, S2 in den Rotor und damit in den Bauraum des Aktors verlagert werden. Damit wird eine deutliche Reduzierung des axialen Bauraumbedarfs erreicht.The maximum torque of the actuator can be chosen very low, whereby the precursor G1 is charged relatively low and thus can be made small. As a result, the web C1 and the suns S1, S2 can be displaced into the rotor and thus into the installation space of the actuator. This achieves a significant reduction in the axial space requirement.

Claims

Electromechanical actuator comprising: - a first planetary planetary gear arrangement (PA1) with first planetary planets (P1), - a first planetary carrier (C1), which as such carries the first planetary planets (P1), - a first sun gear (S1) radially from the inside into the first planetary circulation (P1) engages, - a second sun gear (S2) radially from the inside also in the first planetary orbits (P1) and coaxially with the first sun gear (S1) and is rotatable relative thereto, - wherein the two sun gears (S1 , S2) have different numbers of teeth, - the planet carrier (C1) the power input, and - the second sun gear (S2) represents the power output, and - wherein the first planetary carrier (C1) in the rotor ( 2 ) is an internal rotor motor, and - the first planet carrier (C1) is radially supported by a bearing means, characterized in that - the second sun gear (S2) is coupled to a downstream first load stage (G2), and - the first load stage (G2 ) is designed as a Wolfrom set, which a first ring gear (HW1), a second ring gear (HW2). Circulating planet (PW2), a planetary carrier (C2) carrying them and a load stage sun gear (LS2), - the two ring gears (HW1, HW2) having different numbers of teeth, and - the load stage sun gear (LS2) being connected to the second sun gear (S2) is directly coupled, and - the power tap from the first load stage (G2) via the second ring gear (HW2) is carried out, which is as such coupled to an output shaft (OS2), which is arranged coaxially to a transmission axis (X).

Electromechanical actuator according to claim 1, characterized in that the first and the second sun gear (S1, S2) are arranged in close proximity axially successively within the first planetary carrier (C1), and that the axial length of the planetary orbits (P1) substantially the distance of opposite axial ends of the teeth of the two sun gears (S1, S2) corresponds.

Electromechanical actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the tooth number difference between the first sun gear (S1) and the second sun gear (S2) represents an integer value by which the number of the first circulation planet (P1) is divisible.

Electromechanical actuator according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the first planetary planetary gear arrangement (PA1) comprises three planetary planets (P1) and the tooth number difference between the first sun gear (S1) and the second sun gear (S2) is 3.

Electromechanical actuator according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the first sun gear (S1) is fixed stationary.