Die
Erfindung betrifft einen Einsteller für einen Fahrzeugsitz mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The
The invention relates to an adjuster for a vehicle seat with the
Features of the preamble of claim 1.
Derartige
Einsteller werden für
motorisch einstellbare Fahrzeugsitze eingesetzt, um durch Bewegen
einzelner Komponenten relativ zueinander eine für den Insassen optimale Sitzposition
zu erreichen. Es sind dabei sowohl bürstenkommutierte als auch elektronisch
kommutierte Motoren bekannt. Mittels der Getriebestufe kann die
Drehzahl herabgesetzt und zugleich das abgegebene Drehmoment erhöht werden.such
Adjusters are for
motorized adjustable vehicle seats used to move through
individual components relative to each other an optimal seating position for the occupant
to reach. They are both brush-commutated and electronic
Commutated motors known. By means of the gear stage, the
Reduced speed and at the same time the output torque can be increased.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Einsteller der eingangs
genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
einen Einsteller mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Of the
Invention is based on the object, an adjuster of the beginning
to improve the type mentioned. This object is achieved by
an adjuster having the features of claim 1 solved. advantageous
Embodiments are the subject of the dependent claims.
Der
Einsteller, in dessen lastaufnehmendes Getriebe die Antriebseinheit
integriert ist, wobei das lastaufnehmenden Getriebe direkt oder
indirekt einen um eine Achse rotierenden Rotor lagert, hat den Vorteil,
dass gesonderte Übertragungselemente
zwischen der Antriebseinheit und dem lastaufnehmenden Getriebe,
beispielsweise einen schlechten Wirkungsgrad aufweisende Schneckengetriebe
oder dergleichen, sowie gesonderte Lagerelemente für den Rotor
entbehrlich sind. Wenn zudem eine durchgehend spielfreie Lagerung
des Rotors über
die Getriebestufe bis zu dem lastaufnehmenden Getriebe erfolgt,
werden die Laufgeräusche
stark reduziert.Of the
Adjuster, in the load-bearing transmission of the drive unit
is integrated, with the load-bearing transmission directly or
indirectly supports a rotor rotating about an axis has the advantage
that separate transmission elements
between the drive unit and the load-bearing transmission,
For example, a poor efficiency worm gear
or the like, as well as separate bearing elements for the rotor
are dispensable. If in addition a continuous play-free storage
of the rotor over
the gear is up to the load-bearing gear,
be the running noise
greatly reduced.
Das
Einsatzgebiet eines solchen Einsteller ist nicht auf einen Fahrzeugsitz
beschränkt.
Vielmehr kann ein Einsatz auch an einer anderen Stelle in einem
Fahrzeug erfolgen, beispielsweise in einem Fensterheber, einem Außenspiegel
oder einem Schiebedach.The
Application of such an adjuster is not on a vehicle seat
limited.
Rather, an assignment can also take place elsewhere
Vehicle done, for example, in a window, an exterior mirror
or a sunroof.
Elektronisch
kommutierte, bürstenlose
Motoren bieten einen hohen elektromechanischen Wirkungsgrad bei
gleichzeitig geringem Bauraum und niedrigem Geräuschniveau. Mehrere Motoren
können
mit der zugehörigen
Elektronik ohne wesentlichen Zusatzaufwand in ihrer Drehzahl oder
Position miteinander synchronisiert werden. Die Art der Kommutierung
bietet die Möglichkeit,
einen Blockierzustand zu erkennen, ein maximal zulässiges Blockiermoment
elektrisch zu definieren und die Temperatur zu überwachen, und damit eine gegenüber Bürstenmotoren
höhere
Energiedichte des elektromagnetischen Wandlers zu realisieren, was
eine deutliche Reduktion von Bauraum und Gewicht erlaubt. Die Integration
der Steuerelektronik in den Motor bietet Vorteile bei der Erkennung
von Blocksituationen, der Auswertung vorhandener Sensoren und der
Abstimmung zwischen Elektronikfunktion und anzutreibender Vorrichtung,
beispielsweise bei der Aufnahme oder Programmierung von Parametern
des Motorverhaltens.electronic
commutated, brushless
Motors offer high electromechanical efficiency
at the same time low installation space and low noise level. Several engines
can
with the associated
Electronics without significant additional effort in their speed or
Position synchronized with each other. The type of commutation
offers the possibility,
to detect a blocking condition, a maximum allowable blocking moment
electrically define and monitor the temperature, and thus one against brush motors
higher
Energy density of the electromagnetic transducer to realize what
a significant reduction in space and weight allowed. The integration
The control electronics in the engine offers advantages in detection
of block situations, the evaluation of existing sensors and the
Coordination between electronic function and device to be driven,
for example, when recording or programming parameters
the motor behavior.
Mit
zwei Rotoren, die mit unterschiedlicher Drehzahl und/oder Drehrichtung
rotieren, kann eine Relativbewegung erzeugt werden, die gegenüber einem
Absolutwert der Drehzahl gering ist und von der Getriebestufe weiter
untersetzt werden kann, um das abtriebsseitige Drehmoment zu erhöhen. Die
unterschiedliche Drehzahl und/oder Drehrichtung der Rotoren wird
auf konstruktiv einfache Weise vorzugsweise dadurch erreicht, dass
die Rotoren untereinander eine unterschiedliche Anzahl von Polen
aufweisen, die wiederum vorzugsweise von der Anzahl der Statorpole
verschieden ist, so dass auch die Drehzahl der Rotoren von der Drehzahl
des Magnetfelds des Stators abweicht.With
two rotors with different speed and / or direction of rotation
rotate, a relative movement can be generated, which is opposite to a
Absolute value of the speed is low and continues from the gear stage
can be suppressed to increase the output torque. The
different speed and / or direction of rotation of the rotors is
in a structurally simple manner preferably achieved in that
the rotors with each other a different number of poles
in turn, preferably in turn of the number of stator poles
is different, so that the speed of the rotors of the speed
deviates from the magnetic field of the stator.
Ein
Verhältnis
der Statorpole zu den Polen des Rotors, das von 2:3 und 3:2 verschieden
ist, ermöglicht
Drehzahl- und/oder Drehrichtungsunterschiede, womit – beispielsweise
mittels zweier Rotoren – eine
kleine Relativbewegung erzeugt werden kann, die zu einer Drehzahluntersetzung
mit gleichzeitiger Erhöhung
des abtriebsseitigen Drehmomentes führt.One
relationship
the stator pole to the poles of the rotor, that of 2: 3 and 3: 2 different
is possible
Speed and / or rotational direction differences, which - for example
by means of two rotors - one
small relative motion can be generated, leading to a speed reduction
with simultaneous increase
the output side torque leads.
Für einen
geräuscharmen
oder -losen Lauf des Motors mit geringer Reibung, geringer Wärmeentwicklung
und geringem Energieverbrauch ist der Stator vorzugsweise elektronisch
kommutiert, während
die Rotoren vorzugsweise Permanentmagneten als Pole tragen. Dabei
trägt in
Umfangsrichtung des Stators vorzugsweise genau jeder zweite Statorpol eine
Spule, um den magnetischen Fluß über den
benachbarten Statorpol zu schließen. Stator und Rotoren können bezüglich der
zentralen Achse in radialer Abfolge oder axialer Abfolge (Scheibenläufer) angeordnet
sein. Zur Erzeugung der unterschiedlichen Drehzahlen können die
Pole von Stator und Rotoren sich beispielsweise um zwei unterscheiden.For one
noise
or -lose running of the engine with low friction, low heat
and low power consumption, the stator is preferably electronic
commutes while
the rotors preferably wear permanent magnets as poles. there
carries in
Circumferential direction of the stator, preferably every second stator pole
Coil to the magnetic flux over the
to close adjacent stator pole. Stator and rotors can with respect to the
central axis arranged in radial sequence or axial sequence (pancake)
be. To generate the different speeds, the
For example, poles of stator and rotors differ by two.
Für ein Sperren
eines von der Abtriebsseite eingeleiteten Drehmomentes kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass der Motor mit einem Motorritzel ein Zwischenrad antreibt,
welches formschlüssig oder
reibschlüssig
sperrbar ist.For a lock
a torque introduced from the output side can be provided, for example
be that the motor drives an idler gear with a motor pinion,
which form-fitting or
friction
is lockable.
Vorzugsweise
sind mehrere Motoren zu einem Multimotor zusammengefasst, welcher
situationsangepasst unterschiedliche Leistungsanforderungen erfüllen kann
und dabei bauraumsparend und ergonomisch günstig ist. In konstruktiv einfacher
Weise sind beispielsweise die Motoren in parallelen Motorschächten eines
gemeinsamen Motorträgers
angeordnet, wobei ein gemeinsames Zwischenrad den Abtrieb des Multimotors
bildet. Mit der Möglichkeit der
modularen Leistungsdefinition können
auch kurzfristig extrem hohe Leistungen abgerufen werden. Wenn beispielsweise
die Motoren des Multimotors im Normalfall in Serie geschaltet sind,
so können
sie in einer besonderen Situation parallel geschaltet werden, um
aufgrund der höheren
Spannung eine höhere
Leistung abzugeben. Eine solche Situation ist beispielsweise ein
Crash oder ein bevorstehender Crash eines Fahrzeuges.Preferably, several motors are combined to form a multi-motor, which can meet different performance requirements in a situation-adapted manner and is space-saving and ergonomically favorable. In a structurally simple manner, for example, the motors are arranged in parallel engine shafts of a common engine mount, wherein a common intermediate forms the output of the multi-motor. With the possibility The modular power definition allows extremely high power to be called up in the short term. If, for example, the motors of the multi-motor are normally connected in series, then in a particular situation they can be connected in parallel in order to output a higher power due to the higher voltage. Such a situation is, for example, a crash or imminent crash of a vehicle.
Der
Motor ist vorzugsweise aus mehreren Motorvarianten auswählbar, in
der radialen Ausführung
beispielsweise ein Innenläufer-,
ein Außenläufer- oder
ein Doppelläufermotor.
In Verbindung mit einer aus mehreren Getriebestufentypen aus wählbaren
Getriebestufe, wobei auch mehrere Getriebestufen hintereinander
geschaltet sein können,
steht ein modulares System zur Verfügung, das mit wenigen Modulen
eine große
Anzahl von Antriebseinheiten schafft, um die verschiedenen Anforderungen
abzudecken.Of the
Motor is preferably selectable from several engine variants, in
the radial design
for example, an internal rotor,
an external rotor or
a double rotor motor.
In conjunction with a selectable from several types of gear stages
Gear stage, with several gear stages in a row
can be switched
is a modular system available that with few modules
a big
Number of drive units manages to meet the different requirements
cover.
Eine
Ausbildung der Getriebestufe als Differentialgetriebe, welches unter
Ausnutzung zweier unterschiedlicher Drehzahlen und/oder Drehrichtungen eine
Bewegung eines Abtriebs um eine Achse erzeugt, können besonders kleine Relativbewegungen erzeugt
werden, die eine geringe Drehzahl am Abtrieb ermöglichen. Dabei können die
zwei unterschiedlichen Drehzahlen und/oder Drehrichtungen vom Motor
in die Getriebestufe geleitet werden oder von der Getriebestufe
selber erzeugt und durch Festlegen eines Bauteils mit einer solchen
Drehzahl am anderen Bauteil als Abtrieb abgegriffen werden.A
Training the gear stage as a differential gear, which under
Utilization of two different speeds and / or directions of rotation
Movement of an output generated about an axis, particularly small relative movements can be generated
be that allow a low speed at the output. The can
two different speeds and / or directions of rotation from the engine
be routed to the gear stage or from the gear stage
itself generated and by fixing a component with such
Speed can be tapped at the other component as an output.
Die
Getriebestufe ist vorzugsweise an einen Motor mit einem vorzugsweise
elektronisch kommutierten Stator und wenigstens einem mit dem Stator magnetisch
wechselwirkenden, um die Achse rotierenden, Permanentmagnete tragenden
Rotor angeschlossen. Ein solcher Motor ist geräuscharm und läuft mit
geringer Reibung. Die Getriebestufe kann in einer Reibrad-Ausführung mit
hohlen und/oder massiven Rollen oder einer Zahnrad-Ausführung verwirklicht
sein, wobei die erstgenannte Ausführung einfacher herzustellen
ist, mit hohlen Rollen auch gewichtsreduzierend ist, und zugleich
als Lager für
einen Rotor dienen kann.The
Gear stage is preferably to a motor with a preferably
electronically commutated stator and at least one magnetically with the stator
interacting, rotating around the axis, carrying permanent magnets
Rotor connected. Such a motor is quiet and runs with
low friction. The gear stage can be in a friction wheel design with
hollow and / or solid rollers or a gear design realized
be, with the former design easier to manufacture
is, with hollow rollers is also weight-reducing, and at the same time
as a warehouse for
can serve a rotor.
Neben
dem elektromechanischen Wirkungsgrad des Motors ist für den Gesamtwirkungsgrad
der Antriebseinheit auch der Wirkungsgrad der Getriebestufe von
Bedeutung, weshalb koaxiale, vollsymmetrische Getriebebauformen
mit einer möglichst
geringen Anzahl von Einzellagern, insbesondere in Reibrad-Ausführung ohne
jegliche Zusatzlagerung sondern vielmehr mit eigener Lagerfunktion,
bevorzugt sind.Next
the electromechanical efficiency of the engine is for overall efficiency
the drive unit also the efficiency of the gear stage of
Meaning, why coaxial, fully symmetrical gearbox designs
with one as possible
small number of individual bearings, especially in friction wheel design without
any additional storage but rather with its own storage function,
are preferred.
Die
Getriebestufe kann als einstufiges Planeten-Differentialgetriebe
mit einem Sonnenrad, einem Satz Planetenrollen oder -räder und
einem Hohlrad ausgebildet sein, wobei das Sonnenrad und das Hohlrad
drehfest mit je einem Rotor des Motors verbunden sind, während ein
die Planetenrollen oder -räder
tragender Steg als Abtrieb dient.The
Gear stage can be used as single-stage planetary differential gear
with a sun gear, a set of planet wheels or wheels and
be formed of a ring gear, wherein the sun gear and the ring gear
rotatably connected to each rotor of the engine while a
the planetary rollers or wheels
supporting web serves as an output.
Die
Getriebestufe kann aber auch als mehrstufiges Planeten-Differentialgetriebe
mit einem oder mehreren Sonnenrädern,
einem oder mehreren Sätzen
innerer Planetenrollen, einem oder mehreren Sätzen äußerer Planetenrollen und einem
oder mehreren Außenringen
ausgebildet sein, welche konzentrisch zur zentralen Achse angeordnet
sind, wobei die Sonnenräder
bzw. die Außenringe
bezüglich
der Achse axial benachbart angeordnet sind. Unterschiedliche Außendurchmesser
der zwei Sonnenräder
bzw. unterschiedliche Innendurchmesser der zwei Außenringe
führen
zu geringen Drehzahldifferenzen.The
Gear stage can also be used as a multi-stage planetary differential
with one or more sun gears,
one or more sentences
inner planetary rollers, one or more sets of outer planetary rollers and one
or more outer rings
be formed, which is arranged concentrically to the central axis
are, with the sun gears
or the outer rings
in terms of
the axis are arranged axially adjacent. Different outer diameter
the two sun wheels
or different inner diameter of the two outer rings
to lead
too low speed differences.
Die
Getriebestufe kann auch als einstufiges Planeten-Differentialgetriebe
mit einem oder mehreren Sonnenrädern,
einem Satz vorzugsweise ungestufter Planetenrollen und einem oder
mehreren Hohlrädern
ausgebildet sein, welche konzentrisch zur zentralen Achse angeordnet
sind, wobei die Sonnenräder
bzw. Hohlräder
bezüglich
der Achse axial benachbart angeordnet sind. Unterschiedliche Elastizitäten und
unterschiedliche Außendurchmesser
der zwei Sonnenräder
bzw. unterschiedliche Innendurchmesser der zwei Hohlräder führen zu
geringen Drehzahldifferenzen.The
Gear stage can also be used as single-stage planetary differential
with one or more sun gears,
a set of preferably ungestufter planetary rollers and one or
several ring gears
be formed, which is arranged concentrically to the central axis
are, with the sun gears
or ring gears
in terms of
the axis are arranged axially adjacent. Different elasticities and
different outer diameter
the two sun wheels
or different inner diameter of the two ring gears lead to
low speed differences.
Die
besagten Drehzahldifferenzen können beispielsweise
abgegriffen werden, indem von den zwei besagten benachbarten Getriebeelementen
mit unterschiedlichem Durchmesser eines gehäusefest und eines mit dem Abtrieb
verbunden ist. In der Ausführung
mit zwei Außenringen
steht der gehäusefeste
mit dem Stator in Verbindung, während
das als Antrieb dienende Sonnenrad drehfest mit einem Rotor des
Motors verbunden ist.The
said speed differences can, for example
tapped by the two said adjacent transmission elements
with different diameter of a fixed housing and one with the output
connected is. In the execution
with two outer rings
is the housing fixed
in contact with the stator while
serving as a drive sun gear rotatably with a rotor of the
Motors is connected.
Um
einerseits eine Vorspannung zum Zusammenhalt und zur Zentrierung
der Getriebestufe aufzubringen und andererseits Toleranzen auszugleichen,
weisen das Hohlrad oder der Außenring
vorzugsweise einen elastischen Metallring und ein den Metallring
aufnehmendes Elastomerbett auf. Eine das Elastomerbett mit dem Me tallring
aufnehmende und axial sichernde Halterung ist vorzugsweise mit einer
Glocke des als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebs verbunden.Around
on the one hand a bias to cohesion and centering
apply the gear stage and on the other hand compensate for tolerances,
have the ring gear or the outer ring
preferably an elastic metal ring and a metal ring
receiving elastomer bed on. A tallring bed with the Me
receiving and axially locking bracket is preferably with a
Bell connected to the trained as a hollow shaft output.
Mit
einem Schaltgetriebe kann die Drehrichtung des Abtriebs wahlweise
geschaltet werden, ohne die Drehrichtung des Motors ändern zu
müssen.
Dies vereinfacht die Elektronik für den Motor erheblich. Zum
Schalten ist in einer einfach herzustellenden Ausführung vorzugsweise
ein durch eine Schaltspule definierter Elektromagnet vorgesehen, der
mit zwei einander abstoßenden
Permanent-Haltemagneten
zusammenwirkt, welche geometrisch mit zwei benachbarten, ähnlichen
Getriebeelementen gekoppelt sind, um diese reibschlüssig oder
formschlüssig
festzustellen.With a manual transmission, the direction of rotation of the output can be selectively switched without having to change the direction of rotation of the motor. This greatly simplifies the electronics for the engine. To switch is in a simple herzustel lenden embodiment preferably provided by a shift coil defined electromagnet, which cooperates with two repulsive permanent holding magnets, which are geometrically coupled to two adjacent, similar transmission elements to determine these frictionally or positively.
Die
Getriebestufe ist vorzugsweise aus mehreren Getriebestufentypen
auswählbar.
In Verbindung mit einem aus mehreren Motorvarianten auswählbaren
Motor steht ein modulares System zur Verfügung, das mit wenigen Modulen
eine große
Anzahl von Antriebseinheiten schafft, um die verschiedenen Anforderungen
abzudecken.The
Gear stage is preferably made of several gear stage types
selectable.
In conjunction with one of several engine variants selectable
Motor is a modular system available that with few modules
a big
Number of drive units manages to meet the different requirements
cover.
Mit
zwei Antriebseinheiten für
zwei miteinander gekoppelte, einzelne Einsteller muß kein Übertragungselement
und keine zusätzliche
Stufe zur räumlichen
Verlegung derselben vorgesehen werden. Zudem muß das lastaufnehmende Getriebe
jedes Einstellers nur die Hälfte
des Gesamtmoments als Blockiermoment aufnehmen, was neben dem Entfall
des Übertragungselementes
den konstruktiven Aufwand für
diese Anforderung für
jedes lastaufnehmende Getriebe deutlich reduziert.With
two drive units for
two coupled, single adjuster does not have a transmission element
and no extra
Stage to the spatial
Laying the same be provided. In addition, the load-bearing transmission must
each adjuster only half
of the total torque as a blocking moment record, which in addition to the elimination
of the transmission element
the design effort for
this requirement for
every load-bearing transmission significantly reduced.
Ein
bevorzugter Einsteller ist als ein vielseitig einsetzbarer Dreheinsteller
ausgebildet, insbesondere als selbsthemmender Getriebebeschlag mit
einem ersten Beschlagteil und einem zweiten Beschlagteil, welche
sich durch einen von der Antriebseinheit angetriebenen Exzenter
relativ zueinander drehen. Die Beschlagteile können je einen angeformten Kragenzug
oder eine angebrachte Hülse
aufweisen, mittels dessen bzw. deren sie den Exzenter lagern und/oder wenigstens
einen Teil der Antriebseinheit, vorzugsweise die gesamte Antriebseinheit
einschließlich Elektronik
für die
Kommutierung, aufnehmen. Der Exzenter, der vorzugsweise auf einem
der Kragenzüge
oder Hülse
gelagert ist, wird vorzugsweise gebildet durch ein antreibbares
Mitnehmersegment, zwei gebogene Keilsegmente, zwischen deren Schmalseiten
das Mitnehmersegment mit Spiel fasst, und eine zwischen die einander
zugekehrten Breitseiten der Keilsegmente fassende und diese in Umfangsrichtung
auseinanderdrückende
Feder zur Spielfreistellung.One
The preferred adjuster is a versatile rotary adjuster
designed, in particular as a self-locking geared fitting with
a first fitting part and a second fitting part, which
by an eccentric driven by the drive unit
rotate relative to each other. The fittings can each have a molded collar
or an attached sleeve
by means of which they store the eccentric and / or at least
a part of the drive unit, preferably the entire drive unit
including electronics
for the
Commutation, record. The eccentric, preferably on one
the collar pulls
or sleeve
is stored, is preferably formed by a drivable
Driving segment, two curved wedge segments, between the narrow sides
the takeaway segment seizes play, and one between the each other
facing broad sides of the wedge segments comprehensive and this in the circumferential direction
apart oppressive
Spring for game release.
Um
möglichst
wenig Bauteile zu benötigen, erfolgt
die Integration von Motor, Getriebestufe und lastaufnehmendem Getriebe,
insbesondere Getriebebeschlag, vorzugsweise so, dass die Bauteile
an den Schnittstellen mehrerer Funktionen erfüllen. So kann ein Kragenzug
mit dem gehäusefest
zu haltenden ersten Außenring
oder Hohlrad verbunden sein oder diesen bzw. dieses bilden. Das
Mitnehmersegment kann am Abtrieb der Getriebestufe angeformt oder
angebracht sein, insbesondere am zweiten Außenring oder Hohlrad.Around
preferably
takes little components, takes place
the integration of engine, gearbox and load-bearing gear,
in particular geared fitting, preferably so that the components
at the interfaces of multiple functions. So can a collar
with the housing firm
to be held first outer ring
or ring gear be connected or form this or this. The
Mitnehmersegment can be formed at the output of the gear stage or
be attached, in particular on the second outer ring or ring gear.
Im
folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels mit
verschiedenen Motorvarianten, Getriebestufentypen und jeweiligen
Abwandlungen hierzu näher
erläutert.
Es zeigenin the
The following is the invention with reference to an illustrated in the drawing
Embodiment with
various engine variants, gear stage types and respective
Modifications to this closer
explained.
Show it
1 eine
Prinzipskizze des Ausführungsbeispiels, 1 a schematic diagram of the embodiment,
2A eine
erste Motorvariante, 2A a first engine variant,
2B eine
zweite Motorvariante, 2 B a second engine variant,
2C eine
dritte Motorvariante, 2C a third engine variant,
3A ein
erster Getriebestufentyp in Reibrad-Ausführung, 3A a first gear stage type in friction wheel design,
3B der
erste Getriebestufentyp in Zahnrad-Ausführung, 3B the first gear stage type in gear design,
4 eine
schematische Teilansicht eines zweiten Getriebestufentyps mit Blick
in Richtung des Pfeiles IV aus 5, 4 a schematic partial view of a second gear stage type as viewed in the direction of arrow IV 5 .
5 einen
Schnitt entlang der Linie V-V in 4, 5 a section along the line VV in 4 .
6 eine
vergrößerte Darstellung
von 5, 6 an enlarged view of 5 .
7 eine
schematische Ansicht eines dritten Getriebestufentyps, 7 a schematic view of a third gear stage type,
8 einen
Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in 7, 8th a section along the line VIII-VIII in 7 .
9 eine
Stirnansicht einer schaltbaren Getriebestufe, 9 an end view of a switchable gear stage,
10 eine
Seitenansicht zu 9, 10 a side view too 9 .
11 einen
Schnitt entlang der Linie XI-XI von 9, 11 a section along the line XI-XI of 9 .
12 eine
Abwandlung der Getriebestufe von 9, 12 a modification of the gear stage of 9 .
13A eine Feststelleinrichtung für den Motor
zum Sperren abtriebsseitig eingeleiteter Drehmomente im sperrenden
Zustand, 13A a locking device for the motor for blocking the output side introduced torques in the blocking state,
13B die Feststelleinrichtung von 13A mit anlaufendem Motor, 13B the locking device of 13A with starting engine,
14 einen
Multimotor, bei dem die Motorschächte
noch leer sind, 14 a multi-motor with the engine shafts still empty,
15 den
gemeinsamen Abtrieb der einzelnen Motoren des Multimotors, 15 the common output of the individual motors of the multi-motor,
16 die
elektrische Verschaltung der einzelnen Motoren des Multimotors, 16 the electrical connection of the individual motors of the multi-motor,
17 eine
alternative Verschaltung der einzelnen Motoren in zwei Zuständen, 17 an alternative connection of the individual motors in two states,
18 eine
Explosionsdarstellung eines als selbsthemmender Getriebebeschlag
ausgebildeten Einstellers, und 18 an exploded view of trained as a self-locking gear fitting adjuster, and
19 eine
Abwandlung des Einstellers von 18. 19 a modification of the adjuster of 18 ,
Eine
Antriebseinheit 10 weist einen Motor 12 und eine
abtriebsseitig vom Motor 12 vorgesehene Getriebestufe 14 auf.
Der Motor 12 ist ein elektronisch kommutierter Motor mit
einem Stator 16, dessen Statorpole 18 sternförmig um
eine Achse A angeordnet sind. Die in 2A bis 2C senkrecht
zur Zeichenebene verlaufende Achse A definiert die nachfolgenden
Richtungsangaben in Zylinderkoordinaten. Auf jeden zweiten der insgesamt
zwölf Statorpole 18 ist
eine Spule 20 gewickelt, wobei die Spulen 20 von
einer nicht näher
dargestellten, in den Motor 12 integrierten, Gleichstrom
gespeisten Elektronik periodisch und zeitlich versetzt zueinander
bestromt werden, um ein räumlich
umlaufendes Magnetfeld zu erzeugen.A drive unit 10 has an engine 12 and an output side of the engine 12 provided gear stage 14 on. The motor 12 is an electronically commutated motor with a stator 16 whose stator poles 18 are arranged in a star shape about an axis A. In the 2A to 2C Axis A perpendicular to the plane of the drawing defines the following directions in cylindrical coordinates. On every second of the twelve stator poles 18 is a coil 20 wrapped, with the coils 20 from a not shown, in the engine 12 integrated, DC-powered electronics periodically and temporally staggered to each other are energized to produce a spatially orbiting magnetic field.
In
drei verschiedenen Motorvarianten ist der Motor 12 als
Innenläufermotor
mit einem radial innerhalb des Stators 16 angeordneten
Innenrotor 22 (erste Motorvariante), als Außenläufermotor
mit einem radial außerhalb
des Stators 16 angeordneten Außenrotor 24 (zweite
Motorvariante) oder als Doppelläufermotor,
kurz Duomotor, mit einem Innenrotor 22 und einem Außenrotor 24 (dritte
Motorvariante) versehen. In allen Fällen drehen sich Innenrotor 22 bzw. Außenrotor 24 um
die Achse A und tragen entlang der dem Stator 16 zugewandten
Umfangsfläche
Permanentmagnete 26, die in Umfangsrichtung abwechselnd
gepolt sind. Alle in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Permanentmagnete 26 weisen vorzugsweise
eine hohe Permeabilität
auf, beispielsweise indem sie Metalle aus der Gruppe der seltenen Erden
enthalten. Ein Innenrückschlußring 28,
welcher bei der ersten und dritten Motorvariante dem Innenrotor 22 und
bei der zweiten Motorvariante dem Stator 16 zugeordnet
ist, und ein Außenrückschlußring 30,
welcher bei der ersten Motorvariante dem Stator 16 und
bei der zweiten und dritten Motorvariante dem Außenrotor 24 zugeordnet
ist, schließen den
magnetischen Fluß durch
benachbarte Statorpole 18. Die beiden Rückschlußringe 28 und 30 können gegebenenfalls
zugleich als Träger
der Permanentmagneten 26 dienen. Der Außenrotor 24 liefert
aufgrund der an einem größeren Radius
(im Vergleich zum Innenrotor 22) wirksamen Magnetkräfte ein
größeres Drehmoment.
Alle drei Motorvarianten sind vorzugsweise in Hohlwellenbauweise
ausgebildet, d.h. der Bereich um die Achse A ist freigelassen.In three different engine variants is the engine 12 as an internal rotor motor with a radially inside the stator 16 arranged inner rotor 22 (first motor variant), as an external rotor motor with a radially outside of the stator 16 arranged outer rotor 24 (second engine variant) or as a double rotor engine, short duo engine, with an inner rotor 22 and an outer rotor 24 (third engine variant) provided. In all cases, inner rotor rotate 22 or outer rotor 24 about the axis A and carry along the stator 16 facing peripheral surface permanent magnets 26 , which are alternately poled in the circumferential direction. All permanent magnets used in the present application 26 preferably have a high permeability, for example by containing metals from the group of rare earths. An inner yoke ring 28 , which in the first and third engine variant of the inner rotor 22 and in the second engine variant, the stator 16 is assigned, and an outer yoke ring 30 , which at the first engine variant the stator 16 and in the second and third engine variants, the outer rotor 24 is assigned to close the magnetic flux through adjacent stator poles 18 , The two return rings 28 and 30 may optionally at the same time as a carrier of the permanent magnet 26 serve. The outer rotor 24 delivers due to the at a larger radius (compared to the inner rotor 22 ) effective magnetic forces a larger torque. All three engine variants are preferably formed in a hollow shaft design, ie, the area around the axis A is released.
Die
Anzahl der Permanentmagnete 26 ist so gewählt, dass
ihr Verhältnis
zur Anzahl der Statorpole 18 ungleich 2:3 oder 3:2 ist,
wodurch die Rotation von Innenrotor 22 bzw. Außenrotor 24 von
der Rotation des Magnetfeldes im Stator 16 abweicht. Vorliegend weist
der Innenrotor 22 zehn Permanentmagnete 26 und
der Außenrotor 24 vierzehn
Permanentmagnete 26 auf. Entsprechend der unterschiedlichen
Anzahl der Permanentmagnete 26 rotieren bei der dritten Motorvariante
(Duomotor) der Innenrotor 22 und der Außenrotor 24 vorliegend
mit verschiedenen Drehzahlen (5:7) und zudem in entgegengesetzte
Drehrichtungen, was in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist.The number of permanent magnets 26 is chosen so that its ratio to the number of stator poles 18 not equal to 2: 3 or 3: 2, which causes the rotation of inner rotor 22 or outer rotor 24 from the rotation of the magnetic field in the stator 16 differs. In the present case, the inner rotor 22 ten permanent magnets 26 and the outer rotor 24 fourteen permanent magnets 26 on. According to the different number of permanent magnets 26 In the case of the third engine variant (duo engine), the inner rotor rotates 22 and the outer rotor 24 in this case with different speeds (5: 7) and also in opposite directions of rotation, which is indicated in the drawing by arrows.
Statt
des radialen Aufbaus des Motors kann auch ein axialer Aufbau verwirklicht
sein, d.h. die Rotoren (Scheibenläufer) und der Stator sind axial
hintereinander angeordnet.Instead of
the radial structure of the engine can also be realized an axial structure
be, i. the rotors (pancake) and the stator are axial
arranged one behind the other.
Die
Getriebestufe 14 dient dazu, die Drehzahl des Motors 12 zu
untersetzen bei gleichzeitiger Übersetzung
des vom Motor 12 abgegebenen Drehmomentes. Die Getriebestufe 14 ist
als Differentialgetriebe ausgebildet, wobei nachfolgend verschiedene
Typen beschrieben sind. Zu jedem Typ existiert sowohl eine Ausführung als
Zahnrad-Planeten-Differentialgetriebe mit flachen, gezahnten Planetenrädern als
auch eine bevorzugte Ausführung
als Reibrad-Planeten-Differentialgetriebe mit zylindrischen, glatten
Planetenrollen, welche – ebenso
wie das Sonnenrad – hohl
oder massiv sein können.
Eine Hohlwellenbauweise der Getriebestufe 14, bei welcher der
Bereich um die zentrale Achse A frei bleibt, ist bevorzugt.The gear stage 14 serves to increase the speed of the motor 12 to be reduced with simultaneous translation of the engine 12 delivered torque. The gear stage 14 is designed as a differential gear, wherein various types are described below. For each type exists both a design as a gear planetary differential gear with flat, toothed planet gears and a preferred embodiment as a friction planetary differential gear with cylindrical, smooth planetary rollers, which - as the sun - can be hollow or solid. A hollow shaft design of the gear stage 14 in which the area around the central axis A remains free is preferred.
Der
erste Getriebestufentyp ist ein einstufiges Planeten-Differentialgetriebe,
welches zunächst in
der Reibrad-Ausführung
beschrieben wird. Die Getriebestufe 14 fluchtet mit der
zentralen Achse A des Motors 12. Um die Achse A herum ist
ein Sonnenrad 32 angeordnet, auf dessen Umfangsfläche drei
Planetenrollen 34 entlang rollen, welche wiederum von einem
Hohlrad 36 umschlossen werden. Das Hohlrad 36 sorgt
für eine
radiale Vorspannung und damit für
ein gutes Abrollen der Planetenrollen 34 ohne Schlupf.
Ein ringförmiger
Steg 38 trägt
auf axialen Zapfen die Planetenrollen 34.The first gear stage type is a one-stage planetary differential gear, which will be described first in the friction wheel design. The gear stage 14 Aligns with the central axis A of the engine 12 , Around the axis A is a sun gear 32 arranged on the peripheral surface of three planetary rollers 34 roll along, which in turn from a ring gear 36 be enclosed. The ring gear 36 provides for a radial preload and thus for a good rolling of the planetary rollers 34 without slippage. An annular bridge 38 carries on axial pin the planetary rollers 34 ,
Die
bevorzugte Kombination dieses ersten Getriebestufentyps erfolgt
mit der dritten Motorvariante, dem Duomotor, kann aber auch mit
den anderen Motorvarianten, einschließlich bürstenkommutierter Motoren,
erfolgen. Der Innenrotor 22 ist mit dem Sonnenrad 32 drehfest
verbunden, während
der Außenrotor 24 mit
dem Hohlrad 36 drehfest verbunden ist. Der Steg 38 dient
als Abtrieb der Antriebseinheit 10. Die jeweiligen Durchmesser
sind in ihren Dimensionen auf die Drehzahlen, Drehmomente und Drehrichtungen
der Rotoren 22 und 24 abgestimmt. Vorzugsweise
sind die axialen Längen
von Sonnenrad 32, Planetenrollen 34 und Hohlrad 36 so
groß gewählt, dass
mittels der Getriebestufe 14 eine Lagerung des Innenrotors 22 und
des Außenrotors 24 relativ
zum Stator 16 erfolgt.The preferred combination of this first gear stage type is done with the third engine variant, the duo engine, but can also be done with the other engine variants, including brush-commutated motors. The inner rotor 22 is with the sun wheel 32 rotatably connected while the outer rotor 24 with the ring gear 36 rotatably connected. The jetty 38 serves as the output of the drive unit 10 , The respective diameters are in their di Dimensions of the speeds, torques and directions of rotation of the rotors 22 and 24 Voted. Preferably, the axial lengths of the sun gear 32 , Planetary roles 34 and ring gear 36 chosen so large that by means of the gear stage 14 a storage of the inner rotor 22 and the outer rotor 24 relative to the stator 16 he follows.
Die
Zahnrad-Ausführung
stimmt bis auf die Oberflächenbeschaffenheit
der Bauteile mit der Reibrad-Ausführung überein, weshalb die Bezugszeichen der
entsprechenden Bauteile um ein Apostroph ergänzt sind. Sonnenrad 32', Planetenräder 34' und Hohlrad 36' sind jeweils
gezähnt,
sind aber in gleicher Weise mit dem Motor 12 gekoppelt
und führen die
gleichen Relativbewegungen aus, wobei der Steg 38 wieder
als Abtrieb dient.The gear design is true to the surface texture of the components with the friction wheel design, which is why the reference numerals of the corresponding components are supplemented by an apostrophe. sun 32 ' , Planetary gears 34 ' and ring gear 36 ' are each serrated, but are in the same way with the engine 12 coupled and perform the same relative movements, the web 38 again as an output serves.
Der
zweite Getriebestufentyp ist ein mehrstufiges Planeten-Differentialgetriebe,
welches wiederum in der radial geschichteten Reibrad-Ausführung beschrieben
wird, aber auch in einer Zahnrad-Ausführung möglich ist. Ebenso können wieder massive
und/oder hohle Bauteile Verwendung finden. Um die Achse A herum
ist wieder ein Sonnenrad 32 angeordnet, auf dessen Umfangsfläche eine
Lage innerer Planetenrollen 34 angeordnet ist. In jedem Zwischenraum
eingelegt befinden sich axial hintereinander angeordnet eine erste äußere Planetenrolle 40 und
eine zweite äußere Planetenrolle 42,
die jeweils ungefähr
die halbe axiale Länge
einer inneren Planetenrolle 34 aufweisen, wobei die zweite äußere Planetenrolle 42 einen
gegenüber
der ersten äußeren Planetenrolle 40 geringfügig kleineren
Durchmesser hat, was sich beispielsweise durch die Verwendung von
Zylinderrollen einerseits aus der metrischen und andererseits aus
der zölligen
Normreihe auf einfache Weise realisieren läßt. Anstelle der Zylinderform
kann auch eine andere Form für
die Wälzkörper verwendet
werden.The second gear stage type is a multi-stage planetary differential gear, which in turn is described in the radially layered friction wheel design, but is also possible in a gear design. Likewise, massive and / or hollow components can be used again. Around the axis A is again a sun gear 32 arranged on the peripheral surface of a layer of inner planetary rollers 34 is arranged. Inserted in each space are arranged axially one behind the other a first outer planetary roller 40 and a second outer planetary roller 42 , each about half the axial length of an inner planetary roller 34 have, wherein the second outer planetary roller 42 one opposite the first outer planetary roller 40 has slightly smaller diameter, which can be realized in a simple manner, for example, by the use of cylindrical rollers on the one hand from the metric and on the other hand from the imperial standard series. Instead of the cylindrical shape and a different shape for the rolling elements can be used.
Ein
die ersten äußeren Planetenrollen 40 radial
außen
umschließender
erster Außenring 44 und ein
die zweiten äußeren Planetenrollen 42 radial
außen
umschließender
zweiter Außenring 46,
welche jeweils als Hohlrad dienen, spannen in radialer Richtung
die Planetenrollen 40, 42 und 34 über alle
Kontaktstellen gleichzeitig zum Sonnenrad 32 hin vor. Diese
Vorspannung der zwei radial geschichteten Rollenreihen sorgen dafür, dass
sich alle Rollen gegenseitig abstützen und sich eine konzentrische
radialsymmetrische Anordnung ergibt, welche ohne Schlupf ist, so
dass sich ein hoher Wirkungsgrad der Getriebestufe 14 ergibt.
Ein Steg und damit eine innere Lagerung der Planetenrollen ist nicht
erforderlich, aber nicht ausgeschlossen. Das Sonnenrad 32 kann
stirnseitig mit radial nach außen
weisenden Borden versehen sein, um die Planetenrollen in axialer
Richtung zu sichern, was auch bei den anderen Getriebestufentypen
möglich
ist.One of the first outer planetary rollers 40 radially outwardly enclosing the first outer ring 44 and one of the second outer planetary rollers 42 radially outside surrounding second outer ring 46 , which each serve as a ring gear, span the planetary rollers in the radial direction 40 . 42 and 34 over all contact points at the same time to the sun wheel 32 out in front. This bias of the two radially stacked rows of rollers ensure that all roles support each other and a concentric radially symmetrical arrangement results, which is without slippage, so that a high efficiency of the gear stage 14 results. A web and thus an inner bearing of the planetary rollers is not required, but not excluded. The sun wheel 32 can be frontally provided with radially outwardly facing ribs to secure the planetary rollers in the axial direction, which is also possible with the other types of gear stages.
Die
beiden Außenringe 44 und 46 sind
prinzipiell gleich aufgebaut, so dass im folgenden nur der erste
Außenring 44 beschrieben
ist. Der erste Außenring 44 weist
einen elastischen Metallring 48 aus Stahl auf, welcher
auf seiner radial innen liegenden Seite an den ersten äußeren Planetenrollen 40 anliegt
und mit einem kleineren Innendurchmesser ausgebildet ist, als es
die geometrische Anordnung der umschlossenen Rollen erfordert, um
die Vorspannung aufzubringen. Auf der radial außen liegenden Seite und an
den beiden axialen Stirnseiten liegt der Metallring 48 in
einem Elastomerbett 50 des ersten Außenrings 44. Der Metallring 48 und
das aus Kunststoff bestehende Elastomerbett 50 sorgen zusammen
für eine
sehr gleichmäßige Anpressung.
Zudem dämmt
das Elastomerbett 50 die Laufgeräusche und mildert Momentenstöße. Der
beschriebene zweiteilige Aufbau des ersten Außenrings 44 kann auch
bei dem Hohlrad 36 bzw. 36' des ersten Getriebestufentyps
verwirklicht sein. Zur axialen Sicherung des ersten Außenrings 44 mit
seinem Metallring 48 und seinem Elastomerbett 50 ist
eine Halterung 52 vorgesehen, welche zum Zwecke der Montage
zweiteilig ausgebildet ist und das Elastomerbett 50 radial
außen und
mit zwei Borden stirnseitig übergreift,
was auch bei den anderen Getriebestufentypen möglich ist.The two outer rings 44 and 46 are basically the same, so that in the following only the first outer ring 44 is described. The first outer ring 44 has an elastic metal ring 48 made of steel, which on its radially inner side to the first outer planetary rollers 40 is applied and formed with a smaller inner diameter than the geometric arrangement of the enclosed rollers required to apply the bias. On the radially outer side and on the two axial end faces of the metal ring 48 in an elastomer bed 50 of the first outer ring 44 , The metal ring 48 and the plastic elastomer bed 50 together ensure a very even contact pressure. In addition, the elastomer bed insulates 50 the running noise and mitigates torque surges. The described two-part construction of the first outer ring 44 can also be at the ring gear 36 respectively. 36 ' be implemented of the first gear stage type. For axial securing of the first outer ring 44 with his metal ring 48 and his elastomer bed 50 is a holder 52 provided, which is designed in two parts for the purpose of assembly and the elastomer bed 50 radially outward and with two Borden frontally overlaps, which is also possible with the other types of gear stages.
Für eine Rotationssymmetrie,
welche zur Vermeidung von Laufgeräuschen beiträgt, sind
der Metallring 48 und das Elastomerbett 50 in
Umfangsrichtung vorzugsweise durchgehend ausgebildet, jedoch können sie
auch geschlitzt oder geteilt, insbesondere pfeilförmig geschlitzt
sein, beispielsweise wenn sie drehfest mit der Halterung 52 verbunden sein
sollen. Um die in der Getriebestufe 14 entstehende Wärme abzuführen, ist
das Elastomerbett 50 vorzugsweise gut wärmeleitfähig, beispielsweise durch Einlagerung
von metallischen oder anderen wärmeleitfähigen Fasern
oder Füllen
von Hohlräumen
oder Ausschnitten mit einem wärmeleitfähigen Material.
Zwischen dem Metallring 48 und dem Elastomerbett 50 kann
auch eine Wärmeleitpaste
vorgesehen sein.For a rotational symmetry, which contributes to the avoidance of running noise, are the metal ring 48 and the elastomer bed 50 preferably formed continuously in the circumferential direction, but they can also be slotted or split, in particular slotted arrow-shaped, for example, if they rotatably with the holder 52 should be connected. In the gear stage 14 Dissipate the resulting heat is the elastomer bed 50 preferably good thermal conductivity, for example by incorporation of metallic or other thermally conductive fibers or filling of cavities or cutouts with a thermally conductive material. Between the metal ring 48 and the elastomer bed 50 can also be provided a thermal grease.
Der
kleine Durchmesserunterschied zwischen den ersten äußeren Planetenrollen 40 und
den zweiten äußeren Planetenrollen 42 und
in Folge davon des Innendurchmessers des ersten Außenrings 44 und
des zweiten Außenrings 46 bedingt
einen Unterschied in den Drehzahlen der beiden Außenringe 44 und 46.
Diese kleine Drehzahldifferenz wird für eine große Untersetzung (beispielsweise
200) der Getriebestufe 14 ausgenutzt, wenn sie an den Motor 12 angeschlossen
ist.The small diameter difference between the first outer planetary rollers 40 and the second outer planetary rollers 42 and as a result, the inner diameter of the first outer ring 44 and the second outer ring 46 causes a difference in the speeds of the two outer rings 44 and 46 , This small speed difference is for a large reduction (for example, 200) of the gear stage 14 exploited when connected to the engine 12 connected.
Die
bevorzugte Kombination dieses zweiten Getriebestufentyps erfolgt
mit der ersten oder zweiten Motorvariante, kann aber auch mit anderen
Motorvarianten, einschließlich
bürstenkommutierter
Motoren, erfolgen. Der erste Außenring 44,
genauer gesagt dessen Halterung 52, wird beispielsweise
gehäusefest,
d.h. mit dem Stator 16 verbunden. Das als Antrieb dienende
Sonnenrad 32 wird mit dem Innenrotor 22 (bzw.
dem Außenrotor 24)
verbunden, während
der zweite Außenring 46 als
Abtrieb 54 dient. Hierbei wird die beispielsweise als Hohlwelle
ausgebildete Abtriebswelle mit einem glockenartigen Endstück am zweite
Außenring 46 angebracht,
genauer gesagt an dessen Halterung 52. Vorliegend dreht sich
der zweite Außenring 46 gleichsinnig
zum Sonnenrad 32. Der gewählte Aufbau des zweiten Getriebestufentyps
macht eine gesonderte Lagerung des Sonnenrades 32 und damit
des Innenrotors 22 (bzw. Außenrotors 24) sowie
des zweiten Außenrings 46, d.h.
des Abtriebs 54, entbehrlich, schließt sie aber nicht aus. Die
Lagerung des Innenrotors 22 (bzw. Außenrotors 24) in der
Getriebestufe 14 hat jedoch den Vorteil, dass sie spielfrei
ist und damit einen geräuschlosen
Lauf des Innenrotors 22 (bzw. Außenrotors 24) bewirkt.The preferred combination of this second gear stage type is carried out with the first or second engine variant, but can also be done with other engine variants, including brush-commutated motors. The first outer ring 44 , more precisely ge says its holder 52 , For example, is fixed to the housing, ie with the stator 16 connected. The sun wheel serving as drive 32 comes with the inner rotor 22 (or the outer rotor 24 ), while the second outer ring 46 as a downforce 54 serves. Here, for example, designed as a hollow shaft output shaft with a bell-shaped end piece on the second outer ring 46 attached, more precisely to the holder 52 , In the present case, the second outer ring rotates 46 in the same direction to the sun wheel 32 , The selected structure of the second gear stage type makes a separate storage of the sun gear 32 and thus the inner rotor 22 (or outer rotor 24 ) and the second outer ring 46 , ie the output 54 dispensable, but does not exclude it. The storage of the inner rotor 22 (or outer rotor 24 ) in the gear stage 14 but has the advantage that it is free of play and thus a noiseless running of the inner rotor 22 (or outer rotor 24 ) causes.
In
abgewandelter Ausführung
des zweiten Getriebestufentyps ist der (kleinere) zweite Außenring 46 gehäusefest
und der (größere) erste
Außenring 44 der
Abtrieb, was eine gegensinnige Rotation von Sonnenrad 32 und
erstem Außenring 44 bewirkt. Mit
einem wahlweisen Festlegen der Außenringe 44 und 46 am
Gehäuse
und einem daraus resultierenden Wechsel des Abtriebs, beispielsweise
mittels zweier Klinkensysteme oder einer später genauer beschriebenen Schaltung,
kann eine Richtungsumkehr des Abtriebs bei gleichbleibender Drehrichtung des
Sonnenrades 32 erreicht werden. Die erforderliche Elektronik
des Motors 12 kann dann deutlich einfacher aufgebaut werden,
was die Herstellung des Motors 12 vereinfacht.In a modified version of the second gear stage type is the (smaller) second outer ring 46 fixed to the housing and the (larger) first outer ring 44 the output, which is an opposite rotation of sun gear 32 and first outer ring 44 causes. With optional fixing of outer rings 44 and 46 on the housing and a resulting change of the output, for example by means of two latch systems or a circuit described in more detail later, a reversal of the direction of the output while maintaining the same direction of rotation of the sun gear 32 be achieved. The required electronics of the engine 12 can then be built much simpler, what the production of the engine 12 simplified.
Der
zweite Getriebestufentyp kann weiter abgewandelt werden durch eine
andere Anzahl von Rollensätzen.
Allgemein können
eine oder mehrere, axial hintereinander angeordnete Sonnenräder, eine gleiche
Anzahl von inneren Planetenrollen in entsprechender axialer Anordnung,
gegebenenfalls ein Satz von mittleren Planetenrollen zur Synchronisation,
ein oder mehrere Sätze
von axial hintereinander angeordneten, äußeren Planetenrollen und eine
gleiche Anzahl von Außenringen
in entsprechender axialer Anordnung vorgesehen sein. Die kleine
Drehzahldifferenz wird entsprechend der beschriebenen Weise zwischen
zwei benachbarten Getriebeelementen abgegriffen. Es ist auch denkbar,
statt einem Sonnenrad plus einem Satz innerer Planetenrollen nur
ein Sonnenrad mit entsprechend großem Durchmesser, welches direkt
auf dem nächstäußeren Satz Planetenrollen
rollt, und/oder statt einem Satz äußerer Planetenrollen plus einem
Außenring
nur einen Außenring
mit entsprechend kleinem Durchmesser, welcher direkt auf dem nächstinneren
Satz Planetenrollen rollt, zu verwenden.Of the
second gear stage type can be further modified by a
other number of sets of rolls.
General can
one or more, axially successively arranged sun gears, a same
Number of inner planetary rollers in a corresponding axial arrangement,
optionally a set of central planetary rollers for synchronization,
one or more sentences
arranged axially behind one another, outer planetary rollers and a
same number of outer rings
be provided in a corresponding axial arrangement. The little one
Speed difference is in accordance with the described manner between
tapped two adjacent transmission elements. It is also conceivable
instead of a sun gear plus a set of inner planetary rollers only
a sun gear with a correspondingly large diameter, which directly
on the next outer set planetary rolls
rolls, and / or instead of a set of outer planetary rollers plus one
outer ring
only one outer ring
with correspondingly small diameter, which directly on the next inner
Set of planet rolls rolls to use.
Der
dritte Getriebestufentyp ist wieder ein einstufiges Planeten-Differentialgetriebe,
welches wiederum in einer radial geschichteten Reibrad-Ausführung beschrieben
wird, aber auch in einer Zahnrad-Ausführung möglich ist. Die Getriebestufe 14 fluchtet
mit der zentralen Achse A des Motors 12. Um die Achse A
herum ist ein Sonnenrad 32 angeordnet, auf dessen Umfangsfläche drei
Planetenrollen 34 entlang rollen. Auf etwa der Hälfte ihrer
axialen Länge
werden die ungestuften Planetenrollen 34 von einem ringförmigen ersten
Hohlrad 36 umschlossen, welches eine geringe Elastizität aufweist,
also relativ steif ist. Auf der anderen Hälfte ihrer axialen Länge werden
die Planetenrollen 34 von einem zweiten Hohlrad 56 umschlossen,
welches eine höhere
Elastizität
und einen kleineren Innenumfang als das erste Hohlrad 36 aufweist.
Beides zusammen bedingt eine von der Kreisform abweichende, durch
die Anlage an den Planetenrollen 34 leicht dreieckige Form
des zweiten Hohlrades 56, welche in der Zeichnung leicht übertrieben
dargestellt ist und sich im Betrieb dynamisch ändert. Die Elastizitätsunterschiede
werden durch eine geeignete Materialwahl erreicht.The third gear stage type is again a single-stage planetary differential gear, which in turn is described in a radially layered friction wheel design, but also in a gear design is possible. The gear stage 14 Aligns with the central axis A of the engine 12 , Around the axis A is a sun gear 32 arranged on the peripheral surface of three planetary rollers 34 roll along. At about half of their axial length are the ungestuften planetary roles 34 from an annular first ring gear 36 enclosed, which has a low elasticity, that is relatively stiff. On the other half of their axial length are the planetary rollers 34 from a second ring gear 56 enclosed, which has a higher elasticity and a smaller inner circumference than the first ring gear 36 having. Both together conditionally deviates from the circular shape, by the system to the planetary rollers 34 slightly triangular shape of the second ring gear 56 , which is slightly exaggerated in the drawing and changes dynamically during operation. The elasticity differences are achieved by a suitable choice of material.
Die
beiden Hohlräder 36 und 56 sorgen
für eine
radiale Vorspannung mit hoher Anpresskraft und damit für ein gutes
Abrollen der Planetenrollen 34 ohne Schlupf, wobei das
Sonnenrad 32 die radialen Kräfte kompensiert. Bei einem
Antrieb über
das Sonnenrad 32 anstatt über einen Steg braucht das
Verhältnis
der Hohlrad-Innenumfänge
für eine Übersetzung
von 200 nicht 200/199 sein, sondern kann großzügiger und damit toleranzunempfindlicher
gewählt werden.
Zusätzlich
oder anstelle des Sonnenrades 32 kann ein die Planetenrollen
lagernder Steg analog dem ersten Getriebestufentyp als Antrieb oder
ein die Planetenrollen fixierender Lagerkäfig vorgesehen sein. Es können in
abgewandelter Ausführung
auch zwei axial hintereinander angeordnete Sonnenräder unterschiedlicher
Elastizität
in Kombination mit einem Hohlrad oder sonstige Kombinationen von durchgehenden
oder geteilten Sonnenrädern
und Hohlrädern
unterschiedlicher Elastizität
vorgesehen sein. Die Planetenrollen können auch gestuft sein.The two ring gears 36 and 56 provide a radial preload with high contact pressure and thus for a good rolling of the planetary rollers 34 without slippage, with the sun gear 32 compensates for the radial forces. With a drive via the sun gear 32 instead of a bridge, the ratio of the internal ring gears for a ratio of 200 need not be 200/199, but can be chosen more generous and thus less tolerable. In addition or instead of the sun wheel 32 For example, a web which supports the planetary rollers can be provided in the same way as the first gear stage type as a drive or a bearing cage fixing the planetary rollers. It can be provided in a modified embodiment, two axially successively arranged sun gears of different elasticity in combination with a ring gear or other combinations of continuous or divided sun gears and ring gears of different elasticity. The planetary rollers can also be stepped.
Um
die Verformung des zweiten Hohlrades 56 auf eine starre
Welle für
den Abtrieb 54 zu übertragen
oder alternativ gehäusefest
abzustützen,
wird das zweite Hohlrad 56 von einem dieses radial außen umschließenden Elastomerbett 50 aufgenommen, beispielsweise
einem Gummiring, welches wiederum radial innerhalb einer Halterung 52 angeordnet
ist. Das Elastomerbett 50 kann auch als weiterer Bestandteil
des einen Metallring aufweisenden Hohlrades 56 angesehen
werden. Anstelle des Elastomerbettes 50 können aber
auch elastische Speichen für das
zweite Hohlrad 56 oder ein axialer oder radialer Abgriff,
gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Topfes mit verformbaren
Wänden
oder einer Dämpferelemente
aufweisenden Lochscheibe, vorgesehen sein. Die geringfügig ungleichförmige Bewegung
des Hohlrades 56 wird vorzugsweise nicht oder nur geringfügig kompensiert.To the deformation of the second ring gear 56 on a rigid shaft for the output 54 to transfer or alternatively support the housing fixed, is the second ring gear 56 from an elastomer bed enclosing this radially outside 50 taken, for example, a rubber ring, which in turn radially within a holder 52 is arranged. The elastomer bed 50 can also be used as a further component of a ring gear having a metal ring 56 be considered. Instead of the elastomer bed 50 but also elastic spokes for the second ring gear 56 or an axial or radial tap, possibly with the interposition of a pot with deformable walls or a damper elements having perforated disc before be seen. The slightly non-uniform movement of the ring gear 56 is preferably not or only slightly compensated.
Die
bevorzugte Kombination dieses dritten Getriebestufentyps erfolgt
mit der ersten oder zweiten Motorvariante, kann aber auch mit anderen
Motorvarianten, einschließlich
bürstenkommutierter
Motoren, erfolgen. Das erste Hohlrad 36 wird beispielsweise
gehäusefest,
d.h. mit dem Stator 16 verbunden. Das als Antrieb dienende
Sonnenrad 32 wird mit dem Innenrotor 22 (bzw.
dem Außenrotor 24)
verbunden, während
das zweite Hohlrad 56 als Abtrieb 54 dient. Hierbei
wird die beispielsweise als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle
mit einem glockenartigen Endstück
am zweiten Hohlrad 56 angebracht, genauer gesagt an dessen
Halterung 52. Die jeweiligen Durchmesser müssen allenfalls
in den gleichen Größenordnungen
sein, so dass durch die Wahl der Durchmesser eine weitere Übersetzungsmöglichkeit besteht.
Vorzugsweise sind die axialen Längen
von Sonnenrad 32, Planetenrollen 34 und Hohlrad 36 so groß gewählt, dass
mittels der Getriebestufe 14 eine Lagerung des Innenrotors 22 und
des Außenrotors 24 relativ
zum Stator 16 erfolgt. Mit dem gewählten Aufbau des dritten Getriebestufentyps
ist auch eine gesonderte Lagerung des Sonnenrades 32 und
damit des Innenrotors 22 (bzw. Außenrotors 24) sowie des
zweiten Hohlrades 56, d.h. des Abtriebs 54, entbehrlich,
schließt
sie aber nicht aus.The preferred combination of this third gear stage type is done with the first or second engine variant, but can also be done with other engine variants, including brush-commutated engines. The first ring gear 36 For example, is fixed to the housing, ie with the stator 16 connected. The sun wheel serving as drive 32 comes with the inner rotor 22 (or the outer rotor 24 ), while the second ring gear 56 as a downforce 54 serves. Here, for example, designed as a hollow shaft output shaft with a bell-shaped tail on the second ring gear 56 attached, more precisely to the holder 52 , The respective diameters must be at most in the same order of magnitude, so that there is a further translation option through the choice of the diameter. Preferably, the axial lengths of the sun gear 32 , Planetary roles 34 and ring gear 36 chosen so large that by means of the gear stage 14 a storage of the inner rotor 22 and the outer rotor 24 relative to the stator 16 he follows. With the selected structure of the third gear stage type is also a separate storage of the sun gear 32 and thus the inner rotor 22 (or outer rotor 24 ) and the second ring gear 56 , ie the output 54 dispensable, but does not exclude it.
Die
Getriebestufe 14 kann als Schaltgetriebe ausgeführt sein,
mittels welchem bei gleichbleibender Drehrichtung des Motors 12 die
Drehrichtung des Abtriebs 54 schaltbar ist, was im folgenden
anhand des zweiten Getriebestufentyps näher erläutert ist. Wie beim zweiten
Getriebestufentyp ausgeführt,
sitzt auf dem Sonnenrad 32 ein Satz innerer Planetenrollen 34,
auf welchem wiederum ein Satz erster Planetenrollen 40 angeordnet
ist, der von einem ersten Außenring 44 vorgespannt
gehalten wird, und axial hierzu versetzt ein Satz zweiter Planetenrollen 42,
der von einem zweiten Außenring 46 vorgespannt
gehalten wird. Der zweite Außenring 46 bildet
einen Teil des Abtriebs 54. Die axiale Länge der
inneren Planetenrollen 34 ist so gewählt, dass axial neben dem ersten
Außenring 44 auf
der vom zweiten Außenring 46 abgewandten
Seite ein dritter Außenring 58 angeordnet
ist, welcher mit Vorspannung die inneren Planentenrollen 34 direkt
umfasst. Die Außendurchmesser des
ersten Außenrings 44 und
des dritten Außenrings 58 stimmen
zumindest näherungsweise überein.The gear stage 14 can be designed as a manual transmission, by means of which at the same direction of rotation of the engine 12 the direction of rotation of the output 54 is switchable, which is explained in more detail below with reference to the second gear stage type. As with the second gear stage type, sits on the sun gear 32 a set of inner planetary roles 34 , on which in turn a set of first planetary roles 40 is arranged, that of a first outer ring 44 is held biased, and axially offset therefrom a set of second planetary rollers 42 from a second outer ring 46 is kept biased. The second outer ring 46 forms part of the output 54 , The axial length of the inner planetary rollers 34 is chosen so that axially adjacent to the first outer ring 44 on the second outer ring 46 opposite side a third outer ring 58 is arranged, which with bias the inner planet rolls 34 directly includes. The outer diameter of the first outer ring 44 and the third outer ring 58 at least approximately agree.
Eine
Schlingfeder 60 ist in ihrer Mitte gehäusefest abgestützt und
ansonsten mit einem Teil ihrer Windungen um den ersten Außenring 44 und
mit einem anderen Teil ihrer Windungen um den dritten Außenring 58 geschlungen.
An den beiden freien Enden der Schlingfeder 60 ist jeweils
ein Permanentmagnet als Haltemagnet 61 angeordnet, wobei
die einander zugewandten Pole der beiden Haltemagnete 61 einander
abstoßen.
Die Haltemagneten 61 weisen vorzugsweise eine hohe Permeabilität auf, beispielsweise
indem sie Metalle aus der Gruppe der seltenen Erden enthalten. Zwischen
den beiden Haltemagneten 61 ist ein Kern 62 aus
Weicheisen angeordnet, um den herum eine mit wahlweiser Polung bestrombare Schaltspule 63 gewickelt
ist.A wrap 60 is supported in the middle of the housing and otherwise with a part of their windings around the first outer ring 44 and with another part of their turns around the third outer ring 58 looped. At the two free ends of the wrap spring 60 is in each case a permanent magnet as a holding magnet 61 arranged, wherein the mutually facing poles of the two holding magnets 61 repel each other. The holding magnets 61 preferably have a high permeability, for example by containing metals from the group of rare earths. Between the two holding magnets 61 is a core 62 made of soft iron, around which an energizable with optional polarity switching coil 63 is wound.
Im
unbestromten Zustand der Schaltspule 63 liegen beide Haltemagnete 61 am
Kern 62 an, welcher den magnetischen Fluß jeweils
lokal schließt. Beide
Außenringe 44 und 58 und
damit die Getriebestufe 14 sind dadurch festgestellt. Mit
Aufnahme der Bestromung der Spulen 20 des Stators 16 wird
auch die Schaltspule 63 bestromt. Je nach Stromrichtung wird
einer der beiden Haltemagnete 61 weiterhin angezogen und
der andere abgestoßen.
Letzterer öffnet
dadurch diese Seite der Schlingfeder 60, wodurch der entsprechende
Außenring 44 oder 58 freigeben
wird. Je nachdem, welcher Außenring 44 oder 58 festgestellt
wird, ergibt sich bei gleichbleibender Drehrichtung des Motors 12 und
damit des Sonnenrades 32 aus dem Feststellen die Drehrichtung
des zweiten Außenringes 46 und
damit des Abtriebs 54.In the de-energized state of the switching coil 63 are both holding magnets 61 at the core 62 which closes the magnetic flux locally. Both outer rings 44 and 58 and thus the gear stage 14 are determined by it. With recording of the current supply of the coils 20 of the stator 16 is also the switching coil 63 energized. Depending on the current direction, one of the two holding magnets 61 still attracted and the other repelled. The latter opens this side of the wrap 60 , whereby the appropriate outer ring 44 or 58 will release. Depending on which outer ring 44 or 58 is determined results in the same direction of rotation of the motor 12 and with it the sun wheel 32 from the determination of the direction of rotation of the second outer ring 46 and thus the downforce 54 ,
Außer dem
beschriebenen Schaltgetriebe mit reibschlüssiger Feststelleinrichtung
ist in abgewandelter Ausführung
auch ein Schaltgetriebe mit einer formschlüssigen Lösung denkbar. Wie in 12 dargestellt,
können
die Haltemagnete 61 bespielsweise an Zahnklinken 64 angeordnet
sein, welche die jeweils eine Verzahnung tragenden Außenringe schaltbar
verriegeln. Die Funktionsweise ist wie zuvor beschrieben.In addition to the described manual transmission with frictional locking device, a manual transmission with a positive solution is conceivable in a modified version. As in 12 shown, the holding magnets 61 For example, on ratchets 64 be arranged, which lock the respective teeth bearing outer rings switchable. The operation is as described above.
Die
Feststelleinrichtung kann auch dazu dienen, im Ruhezustand Drehmomente
zu sperren, die vom Abtrieb 54 eingeleitet werden. Ein
solches Sperren braucht nicht an der Getriebestufe 14 erfolgen,
es kann auch zwischen Motor 12 und Getriebestufe 14 vorgesehen
sein.The locking device can also serve to lock torques in the idle state, the output from the output 54 be initiated. Such a lock does not need at the gear stage 14 It can also be done between engine 12 and gear stage 14 be provided.
Wie
in 13A dargestellt, ist beispielsweise die Abtriebswelle
des Motors 12 einerseits mit einem Motorritzel 66 versehen,
welches in ein mit dem Sonnenrad 32 verbundenes Zwischenrad 67 greift, und
andererseits reibschlüssig
mit einer Steuerscheibe 68 mit zwei Nocken 68' verbunden.
Im Ruhezustand greifen zwei federbelastete Zahnklinken 64 wenigstens
näherungsweise
formschlüssig
in das Zwischenrad 67 und sperren dieses, insbesondere
gegen abtriebseitig eingeleitete Drehmomente. Mit Einsetzen der
Drehbewegung des Motors 12 wird die Steuerscheibe 68 mitgedreht,
wobei die Nocken 68' in
Anlage an Steuerkonturen 64' der
Zahnklinken 64 kommen und dadurch die Zahnklinken 64 aus
dem Zwischenrad 67 ausheben, wie in 13B dargestellt.
Das Zwischenrad 67 kann nun ungehindert angetrieben werden,
wobei der Reibschluß zur
Steuerscheibe 68 vorzugsweise aufgehoben wird. Bei einer bevorzugten
Ausführungsvariante
ist die Steuerscheibe 68 nicht reibschlüssig mit einer drehenden Achse,
sondern drehfest mit dem nicht rotierenden Motorteil und dieses
wiederum um einen geringen Winkelbereich drehbar zum Gehäuse gelagert.
Infolge des Drehmomentes zwischen Motorritzel 66 und derart
angebundener Steuerscheibe 68 verdreht sich diese nun automatisch
beim Einschalten des Motors 12 und steuert somit die Zahnklinken 64 ebenfalls
automa tisch aus. Die Art der Motorkommutierung ist für diese
Feststelleinrichtung unerheblich. Das Sperren kann auch in einer
reibschlüssigen
Ausführung
erfolgen.As in 13A is shown, for example, the output shaft of the engine 12 on the one hand with a motor pinion 66 provided, which in one with the sun wheel 32 connected intermediate wheel 67 engages, and on the other hand frictionally with a control disk 68 with two cams 68 ' connected. At rest, two spring-loaded ratchets engage 64 at least approximately positively in the intermediate 67 and lock this, in particular against the output side introduced torques. With the onset of the rotary motion of the motor 12 becomes the control disk 68 rotated, with the cams 68 ' in contact with control contours 64 ' the pawls 64 come and thereby the ratchets 64 from the idler 67 dig out, as in 13B shown. The intermediate wheel 67 can now be driven freely, the frictional engagement with the tax disc 68 is preferably canceled. In a preferred embodiment, the control disk 68 not frictionally engaged with a rotating axis, but rotatably with the non-rotating motor part and this in turn rotatably supported by a small angular range to the housing. As a result of the torque between the motor pinion 66 and so connected tax disc 68 This now twists automatically when the engine is switched on 12 and thus controls the ratchets 64 also automatically off. The type of motor commutation is irrelevant for this locking device. The locking can also be done in a frictional execution.
Die
erfindungsgemäß vorgesehene
Antriebseinheit 10 ist nicht auf eine Kombination eines einzelnen
Motors 12 mit einer einzelnen Getriebestufe 14 beschränkt. So
kann es für
bestimmte Leistungsanforderungen sinnvoll sein, mehrere Motoren 12 zu
kombinieren, beispielsweise um zeitlich veränderliche Anforderungen zu
erfüllen.
In einem Motorträger 70 sind
mehrere Motorschächte 71 vorgesehen,
die jeweils um ein zentrales Lager für ein gemeinsames Zwischenrad 67 angeordnet
sind. Die in die Motorschächte 71 eingeführten Motoren 12,
beispielsweise drei Stück,
greifen dann mit Motorritzeln 66 in dieses Zwischenrad,
welches – wie
vorstehend beschrieben – gegen
ein abtriebsseitig eingeleitetes Drehmoment gesperrt sein kann.
Der so gebildete Multimotor 72 ist dann mittels des Zwischenrades 67 an
eine Getriebestufe 14 gekoppelt, beispielsweise an ein
Sonnenrad 32 eines der oben beschriebenen Getriebestufentypen.
Die Art der Motorkommutierung ist hierbei unerheblich.The inventively provided drive unit 10 is not on a combination of a single motor 12 with a single gear stage 14 limited. So it may be useful for certain performance requirements, multiple engines 12 to combine, for example, to meet time-varying requirements. In a motor carrier 70 are several engine shafts 71 each provided around a central bearing for a common idler 67 are arranged. The in the engine shafts 71 introduced engines 12 , for example, three pieces, then grip with engine sprockets 66 in this intermediate, which - as described above - can be locked against an output side torque introduced. The multimotor so formed 72 is then by means of the intermediate wheel 67 to a gear stage 14 coupled, for example, to a sun gear 32 one of the gear stage types described above. The type of motor commutation is irrelevant here.
Die
mechanisch parallel zusammengeschalteten Motoren 12 werden
elektrisch gesehen im Normalfall in Serie betrieben. In 16 ist
dies anhand von zwei Motoren 12 dargestellt und in an sich
bekannter Weise auf mehrere Motoren erweiterbar. Zwischen den Motoren 12 sind
ein oder mehrere Relais 74 vorgesehen, worunter auch elektronische
Ersatzschaltungen verstanden werden sollen. Im Normalfall verteilt
sich aufgrund der Serienschaltung die Betriebsspannung wenigstens
näherungsweise
gleichmäßig auf
die vorhandenen Motoren 12.The mechanically parallel connected motors 12 are usually operated electrically in series in series. In 16 this is based on two engines 12 represented and expandable in a conventional manner to a plurality of motors. Between the engines 12 are one or more relays 74 intended, including electronic equivalent circuits are to be understood. Normally, due to the series connection, the operating voltage is distributed at least approximately equally to the existing motors 12 ,
In
bestimmten Situationen kann es wünschenswert
sein, dass die Antriebseinheit 10 eine höhere Drehzahl
und/oder ein höheres
Drehmoment abgibt. Eine solche Situation ist – im Falle eines Einsatzes
der Antriebsvorrichtung 10 in einem Fahrzeug – ein Crash.
Die von der Antriebseinheit 10 angetriebenen Vorrichtungen
sollen dann möglichst
rasch bestimmte Stellungen einnehmen, um den Insassenschutz zu erhöhen, wofür hierfür in Kauf
genommen wird, dass die Antriebseinheit 10 eventuell anschließend unbrauchbar
ist. Eine weitere besondere Situation wäre eine Schnelleinstellung
eines oder mehrerer Einsteller eines Fahrzeugsitzes über einen
großen
Bereich hinweg, beispielsweise ein Vorklappen der Lehne (Freischwenken)
in Kombination mit einer Längseinstellung,
um den Zugang zu einer hinteren Sitzreihe zu erleichtern (Easy-Entry).In certain situations, it may be desirable for the drive unit 10 gives a higher speed and / or a higher torque. Such a situation is - in the case of use of the drive device 10 in a vehicle - a crash. The of the drive unit 10 driven devices should then occupy certain positions as quickly as possible in order to increase occupant protection, for which it is accepted that the drive unit 10 possibly subsequently unusable. Another particular situation would be a quick adjustment of one or more adjusters of a vehicle seat over a large area, such as folding the backrest (free pivoting) in combination with a longitudinal adjustment to facilitate access to a rear row of seats (easy entry).
In
der vorliegenden Ausführung
des Multimotors 72 werden durch eine nicht näher dargestellte Fahrzeugelektronik
die vorhandenen Relais 74 so betätigt, dass die Serienschaltung
aufgehoben wird und die Motoren 12 parallel geschaltet
werden. Durch die Erhöhung
der anliegenden Spannung erhöht
sich die Leistungsaufnahme der einzelnen Motoren 12 und
des Multimotors 72 insgesamt, zumindest kurzfristig, vorzugsweise
so lange, bis die angetriebenen Vorrichtungen die gewünschten
Stellungen erreicht haben. Thermodynamische Effekte können hierbei aufgrund
der kurzen Betätigungszeiten
vernachlässigt
werden. Die Ansteuerung der Relais 74 kann – im Falle
der Anwendung für
eine Crashsituation – bereits
vor dem eigentlichen Crash erfolgen, wenn die vorhandenen Crashsensoren
der Fahrzeugelektronik Anzeichen für einen bevorstehenden Crash
liefern. Die Lösung
ist also presave-fähig.In the present embodiment of the multi-motor 72 be through an unillustrated vehicle electronics, the existing relay 74 operated so that the series circuit is canceled and the motors 12 be switched in parallel. Increasing the applied voltage increases the power consumption of the individual motors 12 and the multi-motor 72 overall, at least in the short term, preferably until the driven devices have reached the desired positions. Thermodynamic effects can be neglected due to the short operating times. The control of the relays 74 can - in the case of application for a crash situation - take place already before the actual crash, if the existing crash sensors of the vehicle electronics provide indications of an imminent crash. The solution is thus presave-capable.
Im
Falle eines Betriebs des Multimotors 72 mit einer Sternschaltung
der Spulen 20 besteht die Möglichkeit, wie in 17 angedeutet,
in der besonderen Situation den Betrieb in eine Sternschaltung mit
Mittelanzapfung umzuschalten, um den effektiven Widerstand zu verringern
und die Leistung ebenfalls kurzfristig zu erhöhen.In case of operation of the multi-motor 72 with a star connection of the coils 20 there is the possibility, as in 17 indicated switching in the special situation, the operation in a star circuit with center tap, in order to reduce the effective resistance and also to increase performance in the short term.
Die
Bestromung mit der Sternschaltung eignet sich auch besonders gut
für eine
Kombination mit der dritten Motorvariante und einer Feststelleinrichtung.
Einer der beiden Rotoren gemäß der dritten Motorvariante
wird bei Eintreten der besonderen Situation mittels der Feststelleinrichtung
mechanisch blockiert. Die nachgeschaltete Getriebestufe 14 wirkt dann
als Differentialgetriebe mit höherer Übersetzung
(weniger geringerer Untersetzung). Der andere Rotor läuft nach
Umschaltung auf die Mittelanzapfung wegen des geringeren Widerstandes
mit höherer
Leistungsaufnahme, was dann letztendlich die gewünschte Leistungserhöhung am
Abtrieb 54 bewirkt.The current supply with the star connection is also particularly well suited for a combination with the third engine variant and a locking device. One of the two rotors according to the third engine variant is mechanically blocked when the special situation by means of the locking device. The downstream gear stage 14 then acts as a differential gear with higher translation (less lesser reduction). The other rotor runs after switching to the center tap because of the lower resistance with higher power consumption, which then ultimately the desired increase in output power 54 causes.
Die
erfindungsgemäß vorgesehene
Antriebseinheit 10 wird vorliegend zum Antrieb eines Einstellers 80 innerhalb
eines Fahrzeuges verwendet, wobei die Antriebseinheit 10 auch
anderswo eingesetzt werden kann. Der Einsteller 80 weist
im allgemeinen Fall zwei relativ zueinander bewegbare Bauteile auf,
zwischen denen die Antriebseinheit 10 mit ihrem Abtrieb 54 wirkt.
Die geringe Drehzahl des Abtriebs 54 liefert ein großes Drehmoment.
Es können Mittel
zur Umsetzung der Drehbewegung des Abtriebs 54 in eine
Linearbewegung im Einsteller 80 vorgesehen sein. Es kann
auch für
jede Einstellrichtung des Einstellers 80 eine eigene Antriebseinheit vorgesehen
sein. Beispiele für
den Einsteller 80 wären
im Bereich von Fahrzeugsitzen ein Lehnenneigungseinsteller, insbesondere
in der Form eines selbsthemmenden Getriebebeschlags, ein zwischen zwei
Getriebegliedern eines Viergelenks wirkender Sitzhöheneinsteller,
ein die Vorderkante eines Sitzkissens schwenkender Sitzneigungseinsteller,
oder ein den Fahrzeugsitz schienengestützt in Längsrichtung verfahrender Sitzlängseinsteller.
Der Einsteller 80 kann aber auch ein Fensterheber oder
ein Außenspiegeleinsteller
sein.The inventively provided drive unit 10 is in this case for driving a adjuster 80 used within a vehicle, the drive unit 10 can also be used elsewhere. The adjuster 80 has in the general case two relatively movable components, between which the drive unit 10 with their downforce 54 acts. The low speed of the output 54 delivers a large torque. It can be means for implementing the rotational movement of the output 54 in a linear movement in the adjuster 80 be provided. It can also be used for any adjustment tion of the adjuster 80 be provided a separate drive unit. Examples of the adjuster 80 In the field of vehicle seats, a backrest inclination adjuster, in particular in the form of a self-locking transmission fitting, a seat height adjuster acting between two transmission links of a four-bar linkage, a seat incline adjuster pivoting the front edge of a seat cushion, or a seat longitudinal adjuster longitudinally traversing the vehicle seat. The adjuster 80 but can also be a window or a mirrors adjuster.
In
etlichen Anwendungsfällen
wirken zwei gleichartige, einzelne Einsteller 80 zusammen,
um gemeinsam ein Bauteil zu bewegen. Beispielsweise sind bei Fahrzeugsitzen
in der Regel auf beiden Fahrzeugsitzseiten die gleichen, einzelnen
Einsteller 80 vorhanden, welche in bekannter Lösung paarweise
mittels einer drehbaren Übertragungsstange
gekoppelt und synchronisiert sind. Mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 10,
die nur sehr wenig Bauraum bedarf, kann für jeden einzelnen Einsteller 80 eines
Paares eine eigene Antriebseinheit 10 vorgesehen sein,
welche dann beispielsweise mittels der Elektronik zur elektronischen
Kommutierung des Motors 12 oder – im Falle eines Fahrzeugsitzes – über die
Steifigkeit der Struktur des Fahrzeugsitzes synchronisiert sind.In many applications, two similar, individual adjuster act 80 together to move a component together. For example, in vehicle seats usually on both sides of the vehicle seat the same, individual adjuster 80 present, which are coupled in a known solution in pairs by means of a rotatable transmission rod and synchronized. With the drive unit according to the invention 10 , which requires very little space, can for each individual adjuster 80 a couple own drive unit 10 be provided, which then for example by means of electronics for electronic commutation of the motor 12 or - in the case of a vehicle seat - are synchronized via the rigidity of the structure of the vehicle seat.
Im
folgenden ist als ein bevorzugter Einsatzzweck der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 10 die Integration
in einen Einsteller 80 mit einem lastaufnehmenden Getriebe
beschrieben, welcher als selbsthemmender Getriebebeschlag ausgebildet
ist und beispielsweise der Neigungseinstellung einer Lehne eines
Fahrzeugsitzes dient. Dieser Einsteller 80 weist ein erstes
Beschlagteil 81 mit einem hohlradartig ausgebildeten Zahnkranz 81a und
ein mit dem ersten Beschlagteil 81 in Getriebeverbindung
stehendes, zweites Beschlagteil 82 mit einem ausgeprägten Zahnrad 82a auf,
wobei die beiden Beschlagteile 81 und 82 das lastaufnehmende
Getriebe bilden. Der Durchmesser des Kopfkreises des Zahnrades 82a ist um
etwa eine Zahnhöhe
geringer als der Durchmesser des Fußkreises des Zahnkranzes 81a,
und die Anzahl der Zähne
des Zahnrades 82a ist kleiner als die Anzahl der Zähne des
Zahnkranzes 81a. Angetrieben von der Antriebseinheit auf
eine nachfolgend beschriebene Weise ist so eine relative Abwälzbewegung
des Zahnrades 82a am Zahnkranz 81a möglich, welche
sich als Relativdrehung der beiden Beschlagteile 81 und 82 mit
einer überlagerten
Taumelbewegung zeigt.In the following is as a preferred application of the drive unit according to the invention 10 the integration into an adjuster 80 described with a load-bearing transmission, which is designed as a self-locking gear fitting and, for example, the inclination adjustment of a backrest of a vehicle seat is used. This adjuster 80 has a first fitting part 81 with a ring gear formed ring gear 81a and one with the first fitting part 81 in gear connection standing, second fitting part 82 with a pronounced gear 82a on, with the two fitting parts 81 and 82 form the load-bearing transmission. Diameter of a top circle of a gear wheel 82a is about one tooth height less than the diameter of the root circle of the ring gear 81a , and the number of teeth of the gear 82a is smaller than the number of teeth of the sprocket 81a , Driven by the drive unit in a manner described below is thus a relative rolling movement of the gear 82a on the sprocket 81a possible, which turns out to be relative rotation of the two fitting parts 81 and 82 with a superimposed wobbling motion.
Für Lagerungszwecke
ist am ersten Beschlagteil 81 konzentrisch zum Zahnkranz 81a ein erster
Kragenzug 81b angeformt, welcher eine Nebenachse B definiert,
und am zweiten Beschlagteil 82 konzentrisch zum Zahnrad 82a ein
zweiter Kragenzug 82b angeformt (oder stattdessen eine
Hülse eingepresst),
welcher die zentrale Achse A definiert. Dabei ist der Durchmesser
des zweiten Kragenzuges 82b größer als derjenige des ersten
Kragenzuges 81b.For storage purposes, the first fitting part 81 concentric with the sprocket 81a a first collar pull 81b formed, which defines a minor axis B, and the second fitting part 82 concentric with the gear 82a a second collar train 82b molded (or instead a sleeve pressed), which defines the central axis A. Here is the diameter of the second collar 82b larger than that of the first collar 81b ,
Die
erfindungsgemäße Antriebseinheit 10, welche
vorliegend aus einem Motor 12 der oben beschriebenen ersten
Motorvariante und einer Getriebestufe 14 des oben beschriebenen
zweiten Getriebestufentyps in Reibrad-Ausführung kombiniert ist, aber
auch in anderer Kombination aufgebaut sein könnte, ist bauraumoptimiert
in das zweite Beschlagteile 82 integriert, genauer gesagt
in den zweiten Kragenzug 82b. Der Stator 16 ist
mit seinem Außenrückschlußring 30 in
den zweiten Kragenzug 82b in der axial vom ersten Beschlagteile 81 abgewandten
Hälfte
eingepresst, wobei die nicht näher
dargestellte Elektronik auch innerhalb des zweiten Kragenzuges 82b auf
der axial vom ersten Beschlagteil 81 abgewandten Seite
angeordnet ist.The drive unit according to the invention 10 , Which in this case from an engine 12 the first engine variant described above and a gear stage 14 of the second gear stage type described above is combined in friction wheel design, but could also be constructed in a different combination is space-optimized in the second fitting parts 82 integrated, more precisely in the second collar train 82b , The stator 16 is with its outer yoke ring 30 in the second collar 82b in the axial from the first fitting parts 81 pressed away opposite half, wherein the electronics not shown also within the second collar train 82b on the axial from the first fitting part 81 opposite side is arranged.
Der
Innenrotor 22 ist innerhalb des Stators 16 angeordnet,
wobei an seinem Innenrückschlußring 28 das
hohle Sonnenrad 32 angeformt oder konzentrisch angebracht
ist. Die inneren Planetenrollen 34 sind radial auf das
Sonnenrad 32 geschichtet, während die ersten äußeren Planetenrollen 40 und die
zweiten äußeren Planetenrollen 42 auf
die inneren Planetenrollen 34 geschichtet sind. Der erste
Außenring 44 und
der zweite Außenring 46 spannen
die Planetenrollen zusammen und sorgen zugleich für eine spielfreie
Lagerung des Innenrotors 22. Der erste Außenring 44 ist
ebenfalls in den zweiten Kragenzug 82b eingepresst, also
wie der Stator 16 gehäusefest,
oder der zweite Kragenzug 82b bildet selber den ersten
Außenring 44.The inner rotor 22 is inside the stator 16 arranged, wherein at its inner yoke ring 28 the hollow sun wheel 32 molded or concentrically mounted. The inner planetary roles 34 are radial to the sun gear 32 layered while the first outer planetary rollers 40 and the second outer planetary rollers 42 on the inner planetary roles 34 are layered. The first outer ring 44 and the second outer ring 46 tension the planetary rollers together and at the same time ensure a backlash-free storage of the inner rotor 22 , The first outer ring 44 is also in the second collar 82b pressed in, so like the stator 16 fixed to the housing or the second collar 82b forms itself the first outer ring 44 ,
Der
zweite Außenring 46,
welcher zugleich als Abtrieb 54 der Antriebseinheit 10 dient,
ist mit seinem geringeren Durchmesser innerhalb des zweiten Kragenzuges 82b drehbar,
wobei der zweite Kragenzug 82b als Gleitlagerbuchse ausgebildet
ist oder eine solche an dem axial dem ersten Beschlagteile 81 zugewandten
Ende des zweiten Kragenzuges 82b eingepresst ist. An den
zweiten Außenring 46 ist ein
axial vorspringendes Mitnehmersegment 85 angeformt, welches
sich über
etwa ein Viertel des Umfangs erstreckt. Das Mitnehmersegment 85 kann auch
an einem separat ausgebildeten und mit dem zweiten Außenring 46 drehfest
verbundenen Ring vorgesehen sein. In der gleichen Ebene wie das
Mitnehmersegment 85 sind zwei auf dem ersten Kragenzug 81a gelagerte,
gebogene Keilsegmente 86 angeordnet, wobei das Mitnehmersegment 85 mit Spiel
zwischen die Schmalseiten der Keilsegmente 86 fasst. Eine
zwischen die einander zugekehrten Breitseiten der Keilsegmente 86 fassende
Feder 87 drückt
die Keilsegmente 86 in Umfangsrichtung auseinander. Das
Mitnehmersegment 85 und die Keilsegmente 86 definieren
zusammen einen Exzenter 88.The second outer ring 46 , which at the same time as an output 54 the drive unit 10 serves is with its smaller diameter within the second collar 82b rotatable, wherein the second collar train 82b is designed as a plain bearing bush or such on the axially the first fitting parts 81 facing end of the second collar train 82b is pressed. To the second outer ring 46 is an axially protruding driver segment 85 formed, which extends over about a quarter of the circumference. The driving segment 85 can also be attached to a separate and with the second outer ring 46 be provided rotatably connected ring. In the same plane as the driver segment 85 There are two on the first collar 81a mounted, curved wedge segments 86 arranged, wherein the driver segment 85 with play between the narrow sides of the wedge segments 86 summarizes. One between the facing broad sides of the wedge segments 86 grasping spring 87 pushes the wedge segments 86 apart in the circumferential direction. The driving segment 85 and the wedge segments 86 together define an eccentric 88 ,
Mit
der Antriebseinheit 10 wird der Exzenter 88 gedreht,
wobei die Drehzahl gegenüber
der Frequenz des Magnetfeldes des Stators 16 stark untersetzt
und das Drehmoment stark erhöht
ist. Mit jeder vollen Umdrehung des am zweiten Beschlagteil 82 entlanggleitenden
Exzenters 88 wird der Zahnkranz 81a des ersten
Beschlagteil 81 um einen Zahn am Zahnrad 82a des
zweiten Beschlagteils 82 entlang weitergedreht, wobei die
Nebenachse B in gleichem Maße
langsam um die Achse A wandert. Dies ergibt dann die zuvor beschriebene
Relativdrehung mit überlagerter
Taumelbewegung, welche die Einstellbewegung darstellt. Schwankungen
des Drehmomentes aufgrund der Taumelbewegung können durch die Elektronik zur
Kom mutierung des Motors 12 kompensiert werden, beispielsweise
durch eine drehwinkel- und/oder zeitabhängige Drehzahl.With the drive unit 10 becomes the eccentric 88 rotated, the rotational speed relative to the frequency of the magnetic field of the stator 16 heavily stocky and the torque is greatly increased. With every full revolution of the second fitting part 82 along sliding eccentric 88 becomes the sprocket 81a of the first fitting part 81 around a tooth on the gear 82a of the second fitting part 82 further rotated along, with the minor axis B migrates to the same extent slowly about the axis A. This then gives the previously described relative rotation with superimposed wobble, which represents the adjustment movement. Fluctuations in torque due to wobbling can be modulated by the electronics for commutation of the motor 12 be compensated, for example by a rotational angle and / or time-dependent speed.
Trotz
der Integration der Antriebseinheit 10 in das lastaufnehmende
Getriebe des Einstellers 80 ist die Antriebseinheit 10 als
Hohlwellenantrieb ausgebildet, d.h. sowohl beim Motor 12 als
auch bei der Getriebestufe 14 bleibt der zentrale Bereich
um die Achse A herum frei, so dass im Bedarfsfall doch eine Übertragungsstange
oder dergleichen eingebaut werden kann.Despite the integration of the drive unit 10 in the load-bearing gearbox of the adjuster 80 is the drive unit 10 designed as a hollow shaft drive, ie both the engine 12 as well as the gear stage 14 The central area around the axis A remains free, so that if necessary, a transmission rod or the like can be installed.
Die
große
Masse des Einstellers 80 bietet Vorteile im akustischen
Bereich. Durch die feste, enge und bei der vorgespannten Reibrad-Ausführung auch
spielfreie Anbindung der kleinen rotierenden Masse des Innenrotors 22 an
die große
Masse des Einstellers 80 werden die Körperschallschwingungen des
Innenrotors 22 zwar gut weitergeleitet, führen aber
wegen der großen
zu beschleunigenden Masse nur zu geringen Amplituden. Die große Masse des
Einstellers 80 bietet durch den Kontakt zwischen Stator 16 und
lastaufnehmendem Getriebe auch thermodynamische Vorteile.The great mass of the adjuster 80 offers advantages in the acoustic field. Due to the fixed, tight and in the preloaded friction wheel design and play-free connection of the small rotating mass of the inner rotor 22 to the great mass of the adjuster 80 become the structure-borne sound vibrations of the inner rotor 22 Although well forwarded, but due to the large mass to be accelerated only lead to low amplitudes. The great mass of the adjuster 80 provides through the contact between stator 16 and load-bearing transmission also thermodynamic advantages.
In
einer abgewandelten Ausführung
der Integration der Antriebseinheit in den Einsteller 80 ist
der Stator 16 flächig
auf der vom zweiten Beschlagteil 82 abgewandten Außenseite
des ersten Beschlagteils 81 angebracht, wobei dessen erster
Kragenzug 81b die zentrale Achse A für die Antriebseinheit 10 definiert.
Ein zur Achse A konzentrischer Außenrotor 24 bildet
die Zylinderwand eines Topfes, der einen innenliegenden, ebenfalls
zur Achse A konzentrischen, einen geringeren Durchmesser aufweisenden
Bund aufweist, welcher ein Sonnenrad 32 bildet. Eine Getriebestufe 14 vom
zweiten oder dritten Getriebestufentyp ist räumlich zwischen dem Sonnenrad 32 und
dem – vorzugsweise
zugleich einen ersten Außenring 44 bildenden – ersten
Kragenzug 81b angeordnet und treibt den Exzenter 88 an,
welcher wiederum das zweite Beschlagteil 82 in zuvor beschriebener
Weise bewegt. Dabei wandert die nunmehr durch das zweite Beschlagteil 82 definierte
Nebenachse B langsam um die Achse A. Eigenschaften und Funktionen
entsprechend ansonsten der zuvor beschriebenen Ausführung.In a modified embodiment of the integration of the drive unit in the adjuster 80 is the stator 16 flat on the second fitting part 82 remote from the outside of the first fitting part 81 attached, wherein the first collar train 81b the central axis A for the drive unit 10 Are defined. A to the axis A concentric outer rotor 24 forms the cylinder wall of a pot having an inner, also concentric to the axis A, a smaller diameter having collar, which is a sun gear 32 forms. A gear stage 14 of the second or third gear stage type is spatially between the sun gear 32 and - preferably at the same time a first outer ring 44 forming - first collar pull 81b arranged and drives the eccentric 88 which in turn is the second fitting part 82 moved in the manner described above. It now moves through the second fitting part 82 defined minor axis B slowly about the axis A. Properties and functions according to otherwise the previously described embodiment.
-
1010
-
Antriebseinheitdrive unit
-
1212
-
Motorengine
-
1414
-
Getriebestufegear stage
-
1616
-
Statorstator
-
1818
-
Statorpolstator
-
2020
-
SpuleKitchen sink
-
2222
-
Innenrotorinner rotor
-
2424
-
Außenrotorouter rotor
-
2626
-
Permanentmagnetpermanent magnet
-
2828
-
InnenrückschlußringInside return ring
-
3030
-
AußenrückschlußringOutside return ring
-
32,
32'32
32 '
-
Sonnenradsun
-
3434
-
(innere)
Planetenrolle(inner)
planetary roller
-
34'34 '
-
Planetenradplanet
-
36,
36'36
36 '
-
(erstes)
Hohlrad(First)
ring gear
-
3838
-
Stegweb
-
4040
-
erste äußere Planetenrollefirst outer planetary roller
-
4242
-
zweite äußere Planetenrollesecond outer planetary roller
-
4444
-
erster
Außenringfirst
outer ring
-
4646
-
zweiter
Außenringsecond
outer ring
-
4848
-
Metallringmetal ring
-
5050
-
Elastomerbettelastomer bed
-
5252
-
Halterungbracket
-
5454
-
Abtrieboutput
-
5656
-
zweites
Hohlradsecond
ring gear
-
5858
-
dritter
Außenringthird
outer ring
-
6060
-
Schlingfederwrap
-
6161
-
Haltemagnetholding magnet
-
6262
-
Kerncore
-
6363
-
Schaltspuleswitching coil
-
6464
-
Zahnklinketoothed pawl
-
64'64 '
-
Steuerkonturcontrol contour
-
6666
-
Motorritzelpinion
-
6767
-
Zwischenradidler
-
6868
-
Steuerscheibecontrol disc
-
68'68 '
-
Nockencam
-
7070
-
Motorträgerengine support
-
7171
-
Motorschachtmotor shaft
-
7272
-
MultimotorMulti engine
-
7474
-
Relaisrelay
-
8080
-
Einstelleradjuster
-
8181
-
erstes
Beschlagteilfirst
fitting part
-
81a81a
-
Zahnkranzsprocket
-
81b81b
-
erster
Kragenzugfirst
collar
-
8282
-
zweites
Beschlagteilsecond
fitting part
-
82a82a
-
Zahnradgear
-
82b82b
-
zweiter
Kragenzugsecond
collar
-
8585
-
Mitnehmersegmentdriving segment
-
8686
-
Keilsegmentwedge segment
-
8787
-
Federfeather
-
8888
-
Exzentereccentric
-
AA
-
Achseaxis
-
BB
-
Nebenachseminor axis