DE19808218A1 - Antriebsvorrichtung mit einem Exzentergetriebe zur Definition einer Winkelausgangsstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit einem Elektromotor, bei der über ein Getriebe eine Anordnung, ins­ besondere ein Garagentor, bewegt wird. Bei solch einer An­ triebseinrichtung muß verhindert werden, daß der Motor da­ durch beschädigt wird, daß das Garagentor gegen einen Wider­ stand läuft. Es ist daher notwendig, die Stromversorgung des Elektromotors in einer bestimmten Lage des Garagentors selbsttätig abzuschalten. Hierzu muß eine Zuordnung zwischen der Anzahl der Umdrehungen des Getrieberades oder der Motor­ welle selbst und der jeweiligen Lage des Garagentors beste­ hen.

Um diese Zuordnung zu erreichen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Abtriebswelle des Getriebes mit einem Exzenter­ getriebe zu verbinden, das aus einem direkt von der Ab­ triebswelle angetriebenen Getrieberad mit Außenverzahnung und einem exzentrisch angeordneten zweiten Getrieberad mit Innenverzahnung besteht. Dieses angesetzte Exzentergetriebe arbeitet dermaßen, daß zwei bestimmte Punkte auf dem Umfang der beiden Getrieberäder des Exzentergetriebes nach einer größeren Anzahl Umdrehungen der Getriebezahnräder immer mit­ einander fluchten. Dies kann beispielsweise nach jeweils 13 Umdrehungen der Fall sein. Dabei sind die beiden miteinander fluchtenden Punkte mit zwei Ausnehmungen versehen, die dann nach zum Beispiel jeweils 13 Umdrehungen ebenfalls mitein­ ander fluchten. Ein Schalter wird immer nur dann betätigt, wenn die beiden Ausnehmungen miteinander fluchten, also zu einer ganz bestimmten Stellung des Exzentergetriebes und damit einer bestimmten Stellung der Abtriebswelle. Dieser Schaltpunkt des Schalters wird als Ausgangslage für die Be­ rechnung der Stellung des Garagentors verwendet. Ab dieser Ausgangslage kann man die von dem Getrieberad oder (um eine noch größere Genauigkeit zu erreichen) die von der Motorwel­ le zurückgelegte Anzahl von Umdrehungen festhalten, um je­ weils eine Aussage über die genaue Stellung des Garagentors zu haben. Ist aber die jeweilige Stellung des Garagentors bekannt, so kann auch in einem geeigneten Zeitpunkt das Gar­ agentor abgeschaltet werden, etwa indem man nach einer be­ stimmten Anzahl von Umdrehungen der Motorwelle den Strom­ kreis zu dem Elektromotor unterbricht.

Nachteilig bei den schon vorgeschlagenen Anordnungen ist es, daß man das Exzentergetriebe und die Anschlußschaltung für ein Hall-Element zur Messung der Motorumdrehungen (bzw. Um­ drehungen des Getrieberades) in Form von speziellen Kompo­ nenten an die Antriebseinrichtung, insbesondere den Getrie­ bedeckel, anfügen muß.

Die vorliegende Erfindung geht daher aus von einer Antriebs­ einrichtung der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung. Aufgabe der Erfindung ist es, eine der­ artige Antriebseinrichtung hinsichtlich Aufbau und Montage zu vereinfachen.

Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, das Exzentergetrie­ be in die Antriebseinrichtung zu integrieren. Dies geschieht dadurch, daß eines der beiden Zahnräder des Exzentergetrie­ bes unmittelbar mit dem Getrieberad der Untersetzung vereint ist. Hierdurch werden Bauteile gespart, denn es muß kein gesondertes Exzentergetrieberad hergestellt und eingebaut werden sowie spezielle Lagerstellen hierfür vorgesehen wer­ den. Weiterhin kann sich auch die Montage des zweiten Ge­ trieberades dadurch vereinfachen, daß das Exzentergehäuse mit dem zweiten Zahnrad einfach auf den Getriebedeckel von außen angesetzt wird. Das kann beispielsweise durch Verra­ sten aber auch durch Vergießen geschehen. Es ist daher denk­ bar, das Getriebegehäuse mit dem zweiten Zahnrad erst zu bestücken und dann die Einheit an dem Deckel zu befestigen.

Eine besonders einfache Lösung erhält man aber durch die Anwendung der Merkmale nach Anspruch 2. Danach wird das Ex­ zentergetriebegehäuse selbst noch einmal geteilt, so daß der dem Deckel zugewandte Abschnitt des Gehäuses einstückig mit dem Deckel vergossen werden kann. Will man die Antriebsein­ heit auch für andere Zwecke verwenden außer zum Antrieb von Garagentoren, so muß der Getriebedeckel auch ohne Exzenter­ getriebe zur Verfügung stehen. Da der Deckel in einfachster Form aus Blech gefertigt ist, empfiehlt sich hier in Weiter­ bildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 3. Mit anderen Worten: der Gehäuseblock wird aus Kunststoff gefertigt und dabei an den Getriebedeckel angerastet oder auf diesen aufgespritzt. Der Getriebeblock kann aber auch durch eine Thermoverformung mit dem Deckel unlösbar verbun­ den werden, indem beispielsweise Kunststoffansätze durch zugeordnete Öffnungen in den Deckel ragen, die anschließend nietenartig durch Verformung und Druck verformt werden.

Um eine möglichst einfache Lagerung für die Getriebewelle des Übersetzungsgetriebes zu erhalten, wird in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 4 vor­ geschlagen. Dabei ragt die mit dem zweiten Zahnrad des Ex­ zentergetriebes versehene Getriebewelle durch das Blech des Getriebegehäuses in eine Ausnehmung in dem Getriebeblock des Exzentergetriebes, auf den eine Kappe aufgerastet wird. Die Kappe ist mit einer im wesentlichen zylinderförmigen Aus­ nehmung versehen, die ein Gleitlager für das freie Ende der Getriebewelle bildet. Auf diese Weise ist es möglich, bei abgenommenem Deckel den mit dem Getriebedeckel verbundenen Getriebeblock des Exzentergetriebes von außen her mit dem zweiten Exzenterzahnrad zu bestücken und danach die Kappe aufzurasten. In den Getriebeblock kann auch gleichzeitig noch ein Mikroschalter mit eingebaut werden, welcher durch das Exzentergetriebe wie weiter oben schon erläutert betä­ tigt wird, wodurch hier eine bestimmte Lage des Garagentors beim Schalten des Mikroschalters erkennbar wird. In den Ge­ triebeblock des Exzentergetriebes können noch Führungsstifte in Einbaurichtung des Mikroschalters (in der Regel senkrecht zum Getriebedeckel) abstehen, denen entsprechende Löcher in dem Mikroschalter zugeordnet sind, so daß durch eine Klemm­ verbindung der Mikroschalter in dem Getriebeblock an vor­ gegebener Stelle gehalten werden kann.

Wie weiter oben schon erläutert, läßt sich durch das Exzen­ tergehäuse zwar feststellen, daß das Lagertor augenblicklich eine ganz bestimmte Lage einnimmt, es muß aber weiterhin sichergestellt werden, daß ausgehend von dieser Lage das Garagentor nur um bestimmte Strecken in beiden Richtungen weiterbewegt werden darf. Dies wird beispielsweise durch Zählung der nach dem genannten Schaltpunkt durch die Motor­ welle durchgeführten Umdrehungen erreicht. Dabei wird bei­ spielsweise mit der Motorwelle ein Magnet verbunden, der von einem im Bereich des Deckels angeordneten Hall-Element abge­ tastet wird. In diesem Fall empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Anwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 6. Es wird also nicht nur der Getriebeblock des Exzentergetriebes, sondern auch noch das Sensorgehäuse selbst aus Kunststoff an den Deckel angefügt. Dabei kann das Sensorgehäuse ebenfalls wieder aus einem Sensorgehäuseblock und einer Sensorgehäusekappe bestehen, die durch Rasten mit­ einander verbunden werden. Der Vorteil ergibt sich wiederum dadurch, daß der Block mit dem Deckel einstückig vereint bzw. mit diesem vergossen sein kann und daß eine Bestückung von außen ebenso wie bei dem zweiten Exzenterzahnrad möglich ist. In dem vorliegenden Falle kann eine Leiterplatte von außen eingefügt werden, die sowohl Steckerstifte als auch den Hall-Sensor trägt. Dabei empfiehlt sich insbesondere die Merkmalskombination nach Anspruch 7. Das Sensorgehäuse kann durch entsprechende Öffnungen in dem Getriebedeckel mit die­ sem wiederum vergossen sein. Eine besonders einfache Lösung ergibt sich aber durch Anwendung der Merkmale nach Anspruch 9. Danach werden das Sensorgehäuse und das Exzentergetrie­ begehäuse einstückig miteinander vereint. Dies kann dadurch geschehen, daß das gemeinsame Gehäuse anfangs mit den ent­ sprechenden Baugruppen (Exzentergetrieberad, Leiterplatte und ähnliches) bestückt und danach mit dem Getriebedeckel vereint wird, oder aber indem nur die entsprechenden Getrie­ beblöcke miteinander einstückig mit dem Deckel vergossen werden und eine oder zwei Gehäusekappen vorgesehen sind, die nach dem Bestücken von außen das Gehäuse verschließen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine an sich bekannte Antriebseinrichtung mit Elek­ tromotor und Untersetzungsgetriebe,

Fig. 2 einen von außen gesehenen Deckel des Übersetzungs­ getriebes,

Fig. 3 den Deckel nach Fig. 2 von innen gesehen mit ange­ deuteter Kontur des von außen befestigten Gehäuses für Exzentergetriebe und Hall-Sensor,

Fig. 4 die Ansicht des Deckels nach Fig. 3 von außen gese­ hen,

Fig. 5 den Deckel nach Fig. 4 in geschnittener Seitenan­ sicht,

Fig. 6 eine Kappe für den Getriebeblock nach Fig. 5 und

Fig. 7 die Kappe nach Fig. 6 in geschnittener Seiten­ ansicht,

Fig. 8 in geschnittener Darstellung das Getrieberad mit angegossenem Exzentergetriebe.

In Fig. 1 wird die Rotorwelle 2 eines Elektromotors 1 aus dem Gehäuse 1 des Elektromotors herausgeführt. Das freie Ende der Rotorwelle 2 ist mit einem Schneckenrad 3 versehen, welches ein Getrieberad 4 mit Außenverzahnung antreibt. Die Welle 7 des Getrieberades 4 ist in dem Getriebegehäuse 6 gelagert. Das Getrieberad selbst ist mit Magneten S, N verse­ hen, deren Drehwinkellager durch einen gehäusefest angeord­ neten Hall-Sensor 8 überwacht wird. Die anzutreibende An­ ordnung, beispielsweise ein Garagentor, wird durch die Ab­ triebswelle 7 des Getriebes mittelbar oder unmittelbar an­ getrieben.

Fig. 2 zeigt nun einen Getriebedeckel 9, wie er beispiels­ weise für das Gehäuse 6 gemäß der Erfindung Anwendung finden könnte. Der Gehäusedeckel 9 besitzt eine Durchbrechung 10, durch welche der Abtrieb des Getrieberades 4 vorgenommen werden kann. Über entsprechende Schraublöcher ist der Ge­ triebedeckel 9 mit dem Gehäuse 6 verschraubbar.

Für die Erfindung wichtig ist nun, daß auf den Deckel 9, wie in Fig. 3 angedeutet, ein Getriebeblock 11 eines Exzenter­ getriebes unlösbar befestigt ist. In Fig. 3, das den Deckel 9 vom Getriebeinneren gesehen zeigt, ist der hinter dem Dec­ kel sitzende Getriebeblock 11 mit dem Deckel vergossen. Es sind aber auch andere Befestigungsmöglichkeiten denkbar, wie beispielsweise Verkleben, Vernieten oder nietähnliche Ther­ moverbindungen mit Kunststoffstiften, die durch Deckelöff­ nungen ragen.

Gegenüber der Durchbrechung versetzt ist in dem Getriebe­ block eine zylinderförmige Ausnehmung 12 eingearbeitet, in der ein nicht dargestelltes zweites Getrieberad eines Exzen­ tergetriebes über seine äußere Mantelfläche gleitend gela­ gert ist. Das zweite Exzenterrad besitzt eine Innenverzah­ nung, während das auf der Welle 7 des Getrieberades befe­ stigte erste Exzenterzahnrad eine Außenverzahnung besitzt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Drehachse M der Welle 7 gegenüber der Drehachse E des zweiten Exzenterzahnrades ört­ lich versetzt.

In Fig. 3 sind weiterhin sechs Ansätze 13 angedeutet, die von dem Getriebeblock 11 durch entsprechende Öffnungen in dem Gehäusedeckel 9 ragen und durch Formschluß gehalten wer­ den. Von dem Getriebeblock 9 gehen weiterhin zwei angegosse­ ne Haltestifte 14 in einer von dem Betrachter abgewandten Richtung ab, die einen zum Betrachter hin eingefügten Mikro­ schalter 15 aufnehmen und halten, welcher wie weiter oben schon beschrieben, in an sich bekannter Weise mit dem Exzen­ tergetriebe zur Bestimmung einer Ausgangsdrehlage zusammen­ arbeitet.

In den Gehäuseblock 11 ist weiterhin noch eine Kammer 16 eingearbeitet, die eine Leiterplatte 17 aufnimmt. Die nicht näher dargestellte Leiterplatte 17 trägt in vom Betrachter abgewandter Richtung Anschlußstifte und in zum Betrachter hin gewandter Richtung einen Hall-Sensor, der durch eine Sensoröffnung 18 in den Deckel ragt und Magnetfeldänderungen im Inneren des Motorgehäuses oder des Getriebegehäuses fest­ zustellen vermag.

In Fig. 4 ist die in Fig. 3 angedeutete Konstellation von außen auf das Getriebe gerichtet dargestellt.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt längs der Mittellinie des Deckels in Fig. 5. Dabei ist die Kammer 16 gut zu erkennen, in wel­ che die Leiterplatte eingefügt wird. In der zylinderförmigen Ausnehmung 12 wird das nicht dargestellte zweite Exzenter­ zahnrad mit Innenverzahnung eingefügt, welches mit einem ersten Exzenterzahnrad zusammenwirkt, das sich um die Mit­ telachse M dreht und welches einstückig mit der nicht dar­ gestellten Welle 7 beispielsweise durch Vergießen vereint ist. Das zweite Exzenterzahnrad besitzt an seiner äußeren Kontur eine Ausnehmung, die mit einer Ausnehmung eines Ring­ bundes an der Getriebewelle derart zusammenwirkt, daß beim Fluchten dieser beiden Ausnehmungen der Stößel des Mikro­ schalters 15 in die gemeinsame Öffnung hineinfahren kann und so der Schalter 15 anzeigt, daß die für die Lagebestimmung des Garagentors wichtige Ausgangslage der Welle von ihr ge­ rade erreicht wurde.

Der Ringbund füllt den in Fig. 5 angedeuteten Bohrungsabsatz 19 aus.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist es somit möglich, das zweite Exzenterzahnrad und die Leiterplatte von außen in den Gehäu­ seblock 11 zu bestücken. Anschließend muß dann der Gehäuse­ block durch eine Kappe 20 rastend verschlossen werden, wie sie in den Fig. 6 und 7 in zwei verschiedenen Ansichten ge­ zeigt ist. Die Kappe trägt insbesondere eine zylinderförmige Ausnehmung 21, die als Gleitlager für die Welle 7 dient, nachdem die Kappe 20 auf den Gehäuseblock 11 auf gerastet wurde. Damit verschließt die Kappe sowohl den bestückten Gehäuseblock und hat gleichzeitig die Funktion eines Gleit­ lagers.

In Fig. 8 ist das Getriebegehäuse 6 geschnitten dargestellt. Das Getriebezahnrad 4 ist einerseits im Gehäuse 6 und ande­ rerseits in dem Gehäusedeckel 9 gleitend gelagert. Das Ge­ triebezahnrad 4 wird über seine Außenverzahnung 5 durch eine nicht erkennbare Rotorwelle 2 angetrieben, welches sich um die Drehachse 25 dreht, wobei die Rotorwelle wiederum die Ausgangswelle des antreibenden Motors ist. Auf dem Gehäuse­ deckel 9 sitzt der Getriebeblock 11, der eine Kammer 16 auf­ weist, in die eine Leiterplatte 17 von außen angefügt ist. Die Leiterplatte 17 trägt an ihrem dem Kammerboden zugewand­ ten Ende einen Hallsensor 8, der mit Magneten 26 zusammen­ wirkt, welche durch die Rotorwelle 2 des Motors um die Drehachse 25 gedreht werden. Da der Hallsensor 8 durch eine Ausnehmung 18 in den Boden der Kammer 16 ragt, wird der Ma­ gnetstrom nicht durch die Wand des Getriebeblocks 11 ge­ stört. Aus Fig. 8 ist zu erkennen, wie von der Leiterplatte 17 Stecker 27 abgehen, die Stromzuführung und Signalzufüh­ rung für das Hallelement 8 bilden.

Neben dem Getrieberad 4 sitzt auf der Getriebewelle noch ein Exzenterzahnrad 28, welches mit seiner Außenverzahnung auf die Innenverzahnung eines zweiten Zahnrades 29 eines so ge­ bildeten Exzentergetriebes einwirkt. Das zweite Zahnrad 29 grenzt an einen Ringbund 30 auf dem Getrieberad 4 an, wobei im Bereich der Grenzfläche des Ringbundes und des zweiten Zahnrades an deren jeweiliger Mantelfläche Ausnehmungen ver­ sehen sind, die miteinander fluchten können. In diesem Fall kann der sich zu beiden Seiten der Grenzfläche erstreckende Stößel 32 des Microschalters 15 in die miteinander fluchten­ den Ausnehmungen eintauchen und so durch elektrische Kon­ taktgabeanzeigen, das Getrieberad 4 und zweites Zahnrad 29 eine ganz bestimmte Winkelstellung einnehmen, die einer de­ finierten Ausgangsstellung des zu befördernden Gegenstandes, insbesondere des Garagentores einnimmt.

Der Microschalter 15 ist ebenfalls in dem Getriebeblock 11 gelagert. Eine Kappe 20 kann auf den Getriebeblock 11 aufge­ setzt und mit diesem verrastet werden. Dabei bildet die Kap­ pe gleichzeitig auch das Gleitlager für die Welle 7 des Ge­ trieberades 4. Die Welle 7 besitzt eine Durchgangsbohrung 33 mit Längsriefen, in die eine Abtriebswelle zum Antrieb des Garagentors eingesetzt werden kann, die durch Formschluß mit dem Getrieberad 4 verbunden ist.

Claims (9)

1. Antriebseinrichtung, die durch einen Elektromotor (1) über ein Getriebe (3, 4, 7) eine zu bewegende Anordnung, insbesondere Garagentor, um einen vorgebbaren Weg be­ fördert, wobei die Umdrehungen der Motorwelle (2) oder eines von dem Motor angetriebenen Getrieberades (4) ge­ messen werden und nach Erreichen einer vorgegebenen Zahl von Umdrehungen der Motor stillgesetzt wird und wobei über ein an die Motorwelle (2) oder das Getrieberad (4) angekoppeltes Exzentergetriebe (12) ein Schaltpunkt de­ finiert wird, bei dem die Anordnung eine definierte Lage einnimmt und von dem ausgehend die die zur Beförderung der Anordnung benötigten Umdrehungen des Motors oder des Getriebes gezählt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein von außen verzahntes erstes Zahnrad des Exzenter­ getriebes auf der Welle des Getrieberades (4) sitzt, während ein innen verzahntes zweites Zahnrad in einer zylinderförmigen Ausnehmung (12) eines Exzentergehäuses (11, 20) gelagert ist, welches an dem Getriebedeckel (9) des Getriebegehäuses (6) für das Getrieberad (4) von außen ansetzbar ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Exzentergetriebegehäuse (11, 20) aus einem an dem Getriebedeckel (9) befestigten Gehäuseblock (11) und eine diesen verschließende Kappe (20) gebildet ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gehäuseblock (11) und die Kappe (20) aus Kunststoff und der Getriebedeckel (9) aus Blech ge­ fertigt sind.

4. Antriebseinrichtung nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (7) des Getrieberades (4) durch eine erste Öffnung (10) durch den Getriebedeckel (9) in das Exzentergetriebegehäuse (11, 20, 12) ragt und das freie Wellenende der Welle (7) in der Kappe (20) gleitend gelagert ist.

5. Antriebseinrichtung nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebeblock (11) mit dem Getriebedeckel (9) vergossen ist.

6. Antriebseinrichtung nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Getriebedec­ kel (9) ein Sensorgehäuse (16) aus Kunststoff durch Ver­ gießen angefügt ist, welches eine Leiterplatte (17) auf­ nimmt, die den Sensor sowie dessen Anschlußstecker (27) trägt.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor (16, 17) ein Hall-Sensor ist, der durch mindestens einen mit der Motorwelle (2) des Elektromotors (1) verbundenen Magneten (26) angesteuert wird.

8. Antriebseinrichtung nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse (16) in eine zweite Öffnung im Getriebedeckel (9) einge­ fügt ist und einen Durchbruch (18) besitzt, durch wel­ chen das Hall-Element Zugang zu dem Innenraum des Ge­ triebes hat.

9. Antriebseinrichtung nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebeblock (11) und das Sensorgehäuse (16) einstückig miteinander verbunden sind.