DE10156586A1 - Electric motor actuator drive e.g. for vehicle turbocharger, has drive unit that interacts with actuation element and has electronically commutated electric motor(s) in form of modular permanent magnet machine - Google Patents
Electric motor actuator drive e.g. for vehicle turbocharger, has drive unit that interacts with actuation element and has electronically commutated electric motor(s) in form of modular permanent magnet machineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen elektromotorischen Stellantrieb zum Antrieb einer, insbesondere von einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs umfaßten und/oder mit dieser in Wirkverbindung stehenden ersten Systemkomponente des Kraftfahrzeugs, wie einem Turbolader oder dergleichen, wobei der Stellantrieb eine mit einem Stellglied in Wirkverbindung stehende Antriebseinheit aufweist, die zumindest einen elektronisch kommutierten Elektromotor umfaßt. The invention relates to an electromotive actuator for driving one, in particular included by an internal combustion engine of a motor vehicle and / or with this in Operatively connected first system component of the motor vehicle, such as a turbocharger or the like, the actuator being operatively connected to an actuator has a stationary drive unit which has at least one electronically commutated electric motor includes.
Ein gattungsgemäßer elektromotorischer Stellantrieb ist aus der DE 196 11 910 A1 bekannt, die eine elektromechanische Bremsvorrichtung offenbart. In dieser Bremsvorrichtung werden zusätzlich zu einer Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe und zwei Bremsbelegen zwei elektronisch kommutierte Motoren eingesetzt, deren Drehbewegungen mittels eines Getriebes überlagert und in eine Linearbewegung umgesetzt werden. Die so erzwungene Bewegung führt dazu, daß die beiden Bremsbelege gegen die Bremsscheibe gepreßt werden. Nachteilig bei dieser Bremsvorrichtung ist, daß das Getriebe eine hohe Übersetzung aufweisen muß, um eine ausreichende Stellgenauigkeit der Bremsbelege erreichen zu können, da die Schrittweite der Motoren verhältnismäßig groß ist. Dies führt dazu, daß die Bremsvorrichtung zwei Motoren aufweisen muß, um eine ausreichende Dynamik zu gewährleisten. Ferner ist der Stellantrieb so konzipiert, daß bei Ausfall beider Elektromotoren ein Verfahren der Bremsbelege gegenüber der Bremsscheibe nicht möglich ist. A generic electromotive actuator is known from DE 196 11 910 A1, which discloses an electromechanical braking device. Be in this braking device in addition to a disc brake with one brake disc and two brake pads two electronically commutated motors are used, whose rotary movements by means of a gear superimposed and converted into a linear movement. The movement so forced causes the two brake pads to be pressed against the brake disc. adversely in this braking device is that the transmission must have a high gear ratio to to be able to achieve sufficient positioning accuracy of the brake pads, since the step size the motors are relatively large. This results in the braking device two Motors must have to ensure sufficient dynamics. Furthermore, the Actuator designed so that if both electric motors fail, the brake pads move compared to the brake disc is not possible.
Aus der DE 198 56 647 A1 ist ein elektrischer Hochmomentmotor bekannt. Dieser Elektromotor ist in Form einer polyphasigen permanenterregten Synchronmaschine (PPSM), die auch als modulare Dauermagnetmaschine (MDM) bezeichnet wird, ausgeführt, d. h. dieser elektronisch kommutierte Elektromotor weist eine ungleiche Anzahl von Polen im Stator und Rotor auf. Der in dieser Druckschrift offenbarte Motor weist einen hohlzylindrischen Läufer aus Weicheisen auf, der beidseitig mit Permanentmagneten belegt ist und koaxial zwischen einem äußeren Stator und einem inneren Stator angeordnet und mit einer im Maschinengehäuse gelagerten Welle drehfest verbunden ist. Nachteilig bei diesem Hochmomentmotor ist jedoch, daß er konstruktiv aufwendig und somit mit hohen Herstellungskosten verbunden ist. An electric high torque motor is known from DE 198 56 647 A1. This Electric motor is in the form of a polyphase permanent magnet synchronous machine (PPSM) that is also referred to as a modular permanent magnet machine (MDM), d. H. this Electronically commutated electric motor has an unequal number of poles in the stator and Rotor on. The motor disclosed in this document has a hollow cylindrical rotor made of soft iron, which is covered on both sides with permanent magnets and coaxial between an outer stator and an inner stator arranged and with one in Machine housing mounted shaft is rotatably connected. A disadvantage of this high torque motor however, that it is structurally complex and thus associated with high manufacturing costs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den gattungsgemäßen elektromotorischen Stellantrieb derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit genauem Antrieb bei gleichzeitiger hoher Dynamik. The object of the present invention is therefore the generic electromotive To further develop the actuator in such a way that the disadvantages of the prior art are overcome are, in particular for use in a motor vehicle with precise drive simultaneous high dynamics.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der elektronisch kommutierte Elektromotor in Form einer modularen Dauermagnetmaschine aufgebaut ist. According to the invention, this object is achieved in that the electronically commutated Electric motor is constructed in the form of a modular permanent magnet machine.
Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der elektromotorische Stellantrieb mittels des Stellglieds, das vorzugsweise in Form einer mit einem Antriebshebel in Wirkverbindung stehenden, drehbaren Antriebsstange ausführbar ist, mit dem Turbolader, insbesondere zur Verstellung der Turbinen- bzw. Strömungsgeometrie des Turboladers mittels des elektromotorischen Stellantriebs, verbindbar ist. It can be provided according to the invention that the electromotive actuator means of the actuator, which is preferably in the form of an operative connection with a drive lever standing, rotatable drive rod is executable with the turbocharger, in particular for Adjustment of the turbine or flow geometry of the turbocharger using the electromotive actuator, is connectable.
Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zumindest eine Welle der Antriebseinheit, insbesondere über ein Getriebe oder direkt, mit dem Stellglied verbindbar ist. It is further proposed according to the invention that at least one shaft of the drive unit, in particular via a transmission or directly, can be connected to the actuator.
Mit der Erfindung wird auch vorgeschlagen, daß der elektronisch kommutierte Elektromotor als Innenläufer aufbaubar ist, wobei vorzugsweise ein als Rotor wirkender Kern mit der Welle der Antriebseinheit verbindbar ist, und ein den Kern zumindest teilweise umgebender Topf als Stator wirkt. The invention also proposes that the electronically commutated electric motor can be constructed as an inner rotor, preferably a core acting as a rotor with the shaft the drive unit can be connected, and a pot surrounding the core at least partially as Stator works.
Eine alternative, erfindungsgemäße Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der elektronisch kommutierte Elektromotor als Außenläufer aufbaubar ist, wobei vorzugsweise ein als Rotor wirkender sowie einen Kern des Elektromotors zumindest teilweise umgebender Topf mit zumindest einer Welle der Antriebseinheit verbindbar ist und der Kern als Stator wirkt. An alternative embodiment according to the invention is characterized in that the electronically commutated electric motor can be constructed as an external rotor, preferably one acting as a rotor and at least partially surrounding a core of the electric motor Pot can be connected to at least one shaft of the drive unit and the core as a stator acts.
Bei den beiden vorgenannten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, daß der Topf oder der Kern zumindest teilweise ein aufmagnetisierbares Material umfaßt oder trägt, vorzugsweise über ein auf zumindest eine Oberfläche des Topfes bzw. Kerns aufgebrachtes, das aufmagnetisierbare Material, wie in Form zumindest eines ferritischen Füllstoffs, beinhaltendes Trägermaterial, wie in Form eines Kunststoffs, umfaßt, und erste Pole des Topfs oder des Kerns durch lokale Aufmagnetisierung dieses Materials bildbar sind. In the two aforementioned embodiments it can be provided that the pot or the core at least partially comprises or carries a magnetizable material, preferably via an applied to at least one surface of the pot or core including magnetizable material, such as in the form of at least one ferritic filler Carrier material, such as in the form of a plastic, and first poles of the pot or Core can be formed by locally magnetizing this material.
Alternativ dazu kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der Topf oder der Kern Dauermagneten umfaßt oder trägt, und erste Pole des Topfs oder des Kerns durch Dauermageneten bildbar sind. Alternatively, it can be provided according to the invention that the pot or the core Permanent magnet includes or carries, and first poles of the pot or the core by permanent magnets can be formed.
Erfindungsgemäß kann dabei vorgesehen sein, daß der Kern oder der Topf fest mit Wicklungen verbunden ist, die zweite Pole bilden. According to the invention it can be provided that the core or the pot with Connected windings that form second poles.
Eine Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Stellantriebs ist gekennzeichnet durch eine erste Steuer-, Regel- und/oder Diagnoseeinheit, die mit der Antriebseinheit, einer zweiten mit zumindest einer zweiten Systemkomponente des Kraftfahrzeugs, wie die Elektronikeinheit der Brennkraftmaschine, einer Bremsvorrichtung oder dergleichen, verbindbaren Steuer-, Regel- und/oder Diagnoseeinheit und/oder zumindest einem mit dem Stellglied in Wirkverbindung stehenden Sensor zur Bestimmung der Position des Stellglieds verbindbar ist. A further development of the actuator according to the invention is characterized by a first control, regulating and / or diagnostic unit with the drive unit, a second with at least a second system component of the motor vehicle, such as the electronics unit the internal combustion engine, a braking device or the like, connectable control, Control and / or diagnostic unit and / or at least one with the actuator in Actively connected sensor can be connected to determine the position of the actuator.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Verbindung bzw. Verbindungen zwischen der ersten Steuer-, Regel und/oder Diagnoseeinheit, der zweiten Steuer-, Regel und/oder Diagnoseeinheit, der ersten Systemkomponente, der zweiten Systemkomponente und/oder dem Sensor mittels zumindest eines elektronischen Bussystems herstellbar ist bzw. sind. It can be provided that the connection or connections between the first Control, regulation and / or diagnostic unit, the second control, regulation and / or Diagnostic unit, the first system component, the second system component and / or the sensor can be produced by means of at least one electronic bus system.
Erfindungsgemäß kann dabei ferner vorgesehen sein, daß Sensor induktiv, kapazitiv, magnetisch, optoelektronisch und/oder berührungslos arbeitet. According to the invention, it can further be provided that the sensor is inductive, capacitive, works magnetically, optoelectronic and / or contactless.
Mit der Erfindung wird auch vorgeschlagen, daß der elektromotorische Stellantrieb ein Gehäuse umfaßt, wobei das Gehäuse zumindest teilweise aus einem hitzebeständigen Material, insbesondere umfassend eine Keramik, ein Metall, ein Kunststoff und/oder dergleichen, herstellbar ist. With the invention it is also proposed that the electric motor actuator Housing comprises, the housing at least partially made of a heat-resistant material, in particular comprising a ceramic, a metal, a plastic and / or the like, can be produced.
Erfindungsgemäß kann der elektromotorische Stellantrieb dadurch gekennzeichnet sein, daß das Stellglied bei Ausfall der Antriebseinheit mittels einer Positioniereinrichtung, vorzugsweise automatisch, in eine Notposition verfahrbar ist. According to the electromotive actuator can be characterized in that the actuator if the drive unit fails by means of a positioning device, preferably automatically, can be moved into an emergency position.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Positioniereinrichtung zumindest ein ein erstes und ein zweites Ende aufweisendes Federelement, vorzugsweise in Form einer Spiral-, Schrauben-, und/oder Zylinderfeder, aufweist. It can be provided that the positioning device at least one first and one spring element having a second end, preferably in the form of a spiral, screw, and / or cylindrical spring.
Eine bevorzugte Ausführungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, daß das erste oder zweite Ende des Federelements relativ zum Stellglied und das zweite bzw. erste Ende des Federelements relativ zum Gehäuse fixierbar sind, wobei bei Bewegung des Stellglieds aus der Notposition in eine erste Bewegungsrichtung eine der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzte erste Federkraft und/oder bei Bewegung des Stellglieds aus der Notposition in eine sich von der ersten Bewegungsrichtung unterscheidenden zweiten Bewegungsrichtung eine der zweiten Bewegungsrichtung entgegengesetzte zweite Federkraft erzeugbar ist. A preferred embodiment can be characterized in that the first or second end of the spring element relative to the actuator and the second or first end of the Spring element can be fixed relative to the housing, whereby when the actuator moves the emergency position in a first direction of movement one of the first direction of movement opposite first spring force and / or when the actuator moves from the emergency position in a second movement direction that differs from the first movement direction a second spring force opposite to the second direction of movement can be generated.
Dabei ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein Angriff des ersten und/oder des zweiten Endes des, vorzugsweise vorgespannten, Federelements, insbesondere mittels eines mit zwei Gehäuseschalen des Gehäuses verbundenen Stifts, am Gehäuse erzeugbar ist. This is a particularly advantageous embodiment of the invention characterized in that an attack of the first and / or the second end of the, preferably biased, Spring element, in particular by means of one with two housing shells of the housing connected pin, can be generated on the housing.
Mit der Erfindung wird dabei vorgeschlagen, daß die Positioniereinrichtung eine erste und zweite mit dem Stellglied verbundene Mitnehmervorrichtung umfaßt, wobei insbesondere die erste und zweite Mitnehmervorrichtung in einem ausgeführt sind. The invention proposes that the positioning device a first and comprises second driver device connected to the actuator, in particular the first and second driver device are executed in one.
Dabei ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des elektromotorischen Stellantriebs dadurch gekennzeichnet, daß bei Bewegung des Stellglieds aus der Notposition in eine erste Bewegungsrichtung die erste Mitnehmervorrichtung zu 4 m Aufbau einer der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten, ersten Federkraft Angriff an dem ersten Ende des zumindest einen Federelements findet, und/oder bei Bewegung des Stellglieds aus der Notposition in eine sich von der ersten Bewegungsrichtung unterscheidenden zweiten Bewegungsrichtung die zweite Mitnehmervorrichtung zum Aufbau einer der zweiten Bewegungsrichtung entgegengesetzten zweiten Federkraft Angriff an dem zweiten Ende des zumindest einen Federelements findet. Here is a particularly advantageous embodiment of the electromotive actuator characterized in that when the actuator moves from the emergency position into a first Direction of movement the first driver device to 4 m construction of one of the first Direction of movement opposite, first spring force attack at the first end of the finds at least one spring element, and / or when the actuator moves from the emergency position in a second movement direction that differs from the first movement direction the second driver device for establishing one of the second direction of movement opposite second spring force attack at the second end of at least one Finds spring element.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß das erste oder zweite Ende des zumindest einen Federelements in starrem Angriff relativ zum Gehäuse fixierbar ist, und bei Bewegung des Stellglieds aus der Notposition in eine erste Bewegungsrichtung die erste Mitnehmervorrichtung zum Aufδau einer der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten ersten Federkraft Angriff an dem nicht fixierbaren Ende des zumindest einen Federelements findet, und/oder zumindest bei Bewegung des Stellglieds aus der Notposition in eine sich von der ersten Bewegungsrichtung unterscheidenden, zweiten Bewegungsrichtung die zweite Mitnehmervorrichtung zum Aufbau einer der zweiten Bewegungsrichtung entgegengesetzten zweiten Federkraft Angriff an dem nicht fixierbaren Ende des zumindest einen Federelements findet. Alternatively, it can be provided that the first or second end of the at least one Spring element can be fixed in a rigid attack relative to the housing, and when the Actuator from the emergency position in a first direction of movement, the first driver device for building up a first spring force opposite to the first direction of movement Attack on the non-fixable end of the at least one spring element takes place, and / or at least when the actuator moves from the emergency position into one of the first Direction of movement distinguishing, second direction of movement the second Driver device for building a second direction opposite to the second direction of movement Spring force attack takes place on the non-fixable end of the at least one spring element.
Eine vorteilhafte Weitererfindung des erfindungsgemäßen Stellantriebs ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder die zweite Federkraft einstellbar sind, insbesondere beide Federkräfte von unterschiedlicher Größe sind. This is an advantageous further development of the actuator according to the invention characterized in that the first and / or the second spring force are adjustable, in particular both Spring forces are of different sizes.
Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das Stellglied, vorzugsweise mittels zwischen dem Stellglied und mit dem Federelement zumindest teilweise in Wirkverbindung stehenden Abstützscheiben angeordneten Lagern, wie Gleit- oder Nadellagern, im wesentlichen reibungsfrei relativ zum Federelement bewegbar ist. Finally, the invention proposes that the actuator, preferably by means of between the actuator and with the spring element at least partially in operative connection standing support disks arranged bearings, such as slide or needle bearings, in is substantially free of friction relative to the spring element.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein elektromotorischer Stellantrieb zum Antrieb einer Systemkomponente eines Kraftfahrzeugs so ausgeführt werden kann, daß ein genauer Antrieb bei gleichzeitig hoher Dynamik möglich ist, indem ein Elektromotor einer Antriebseinheit des Stellantriebs als modulare Dauermagnetmaschine (MDM) ausgeführt ist, d. h. daß der Motor eine ungleiche Anzahl von Polen im Rotor und Stator aufweist. Dieser Aufbau des Elektromotors erlaubt eine kleinere Schrittweite beim Betrieb des Motors, wodurch zur Erzielung der gleichen Stellgenauigkeit des Stellantriebs ein Getriebe mit einer geringeren Übersetzung ausreicht. Dies führt zu einem geringeren Trägheitsmoment des Stellantriebs, das im allgemeinen quadratisch mit der Getriebeübersetzung steigt, und damit zu einer höheren Dynamik des Stellantriebs bei gleichbleibender Genauigkeit des Stellantriebs. Ferner muß bei der Auslegung des Stellantriebs nicht mehr ein Kompromiß zwischen einem kleinen, hochdrehenden Motor mit großer Übersetzung und einem großen, drehmomentstarken Motor mit kleiner Übersetzung eingegangen werden, da die spezielle Art der MDMs den Vorteil eines sehr großen Drehmoments bei kleinem Bauraum aufweist. The invention is therefore based on the surprising finding that an electromotive Actuator for driving a system component of a motor vehicle can be executed in this way can that a precise drive with high dynamics is possible by a Electric motor of a drive unit of the actuator as a modular permanent magnet machine (MDM) is executed, d. H. that the motor has an unequal number of poles in the rotor and stator having. This structure of the electric motor allows a smaller step size when operating the Motor, whereby a gearbox to achieve the same positioning accuracy of the actuator with a lower translation is sufficient. This leads to a lower moment of inertia the actuator, which generally increases quadratically with the gear ratio, and thus to a higher dynamic of the actuator with constant accuracy of the Actuator. Furthermore, there is no longer a compromise between when designing the actuator a small, high-revving engine with a large gear ratio and a large, high torque motor with a small ratio, because the special type of MDMs has the advantage of a very large torque in a small space.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand von schematischen Zeichnungen erläutert sind. Dabei zeigt: Other features and advantages of the invention will appear from the following Description, in the preferred embodiments of the invention by way of example with reference to schematic drawings are explained. It shows:
Fig. 1a eine Längsschnittansicht eines in einem erfindungsgemäßen Stellantrieb verwendbaren Elektromotors; FIG. 1a is a longitudinal sectional view of a usable in an inventive actuator electric motor;
Fig. 1b eine Querschnittansicht eines weiteren in einem erfindungsgemäßen Stellantrieb verwendbaren Elektromotors; FIG. 1b is a cross-sectional view of another usable in an inventive actuator electric motor;
Fig. 2 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen elektromotorischen Stellantriebs; Fig. 2 is an exploded view of an electromotive actuator according to the invention;
Fig. 3 den elektromotorischen Stellantrieb der Fig. 2 im geschlossenen Zustand; und Fig. 3 shows the electric motor driven actuator of Figure 2 in the closed state. and
Fig. 4 eine Längsschnittansicht des erfindungsgemäßen elektromotorischen Stellantriebs der Fig. 3. Fig. 4 is a longitudinal sectional view of the electromotive actuator according to the invention of FIG. 3.
In Fig. 1a ist ein Elektromotor 1, der als Antrieb für einen erfindungsgemäßen elektromotorischen Stellantrieb verwendet werden kann, dargestellt. Der Elektromotor 1 umfaßt dabei einen Kern 3 sowie einen Topf 5 und ist als Außenläufer konzipiert. D. h. der Kern 3 fungiert als Stator und wird über eine Öffnung 7 innerhalb eines erfindungsgemäßen Stellantriebs befestigt, während der Topf 5 als Rotor dient und fest mit einer Welle 9 verbunden ist. Die Welle 9 ist über Kugellager 11 und eine Hülse 12 im Kern 3 gelagert. Erfindungsgemäß ist der Elektromotor 1 als modulare Dauermagnetmaschine (MDM) aufgebaut, weshalb die Anzahl der Pole, welche im Kern 3 in Form von Wicklungen 13 auf Halterungen 14 vorhanden sind, unterschiedlich zur Anzahl der Pole des Topfes 5, welche in einem aufmagnetisierbaren Material 1 S. das sich an der Innenwand des Topfes 5 befindet, gebildet sind, ist. Die Verwendung des Materials 15 anstelle von im Topf 5 befestigten Dauermagneten bietet den Vorteil, daß während der Produktion des Elektromotors 1 das gewünschte Verhältnis von Stator- zu Rotorpolen in einfacher Weise eingestellt werden kann, indem das Material 15 in der gewünschten Art aufmagnetisiert wird. In Fig. 1a, an electric motor 1 is shown , which can be used as a drive for an electromotive actuator according to the invention. The electric motor 1 comprises a core 3 and a pot 5 and is designed as an external rotor. I.e. the core 3 acts as a stator and is fastened via an opening 7 within an actuator according to the invention, while the pot 5 serves as a rotor and is firmly connected to a shaft 9 . The shaft 9 is supported in the core 3 via ball bearings 11 and a sleeve 12 . According to the invention, the electric motor 1 is constructed as a modular permanent magnet machine (MDM), and therefore the number of poles, which are present in the core 3 in the form of windings 13 on supports 14, different to the number of poles of the cup 5, which S in a aufmagnetisierbaren material 1 which is located on the inner wall of the pot 5, is formed. The use of the material 15 instead of permanent magnets fixed in the pot 5 offers the advantage that the desired ratio of stator to rotor poles can be set in a simple manner during the production of the electric motor 1 by magnetizing the material 15 in the desired manner.
In Fig. 1b ist eine weitere Ausführungsform eines Elektromotors 20 dargestellt, der in dem erfindungsgemäßen Stellantrieb eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1a dargestellten Elektromotor 1 sind im Elektromotor 20 auf der Innenseite eines als Rotor wirkenden Topfes 21 Dauermagneten derart angeordnet, daß insgesamt vierzehn Pole 22 gebildet werden. Zur Veranschaulichung sind zwei Pole 22 als S für Südpol bzw. N für Nordpol gekennzeichnet. Im Inneren des Topfes 21 befindet sich ein sternförmiger Kern 23. Der Kern 23 umfaßt insgesamt zwölf Arme 24. Auf jedem dieser Arme 24 sind Wicklungen 25 angeordnet, wobei aus Übersichtsgründen in Fig. 1b nur zwei Wicklungen 25 eingezeichnet sind. Aufgrund dieser Anordnung weist der Elektromotor 20 zwölf Statorpole und vierzehn Rotorpole auf. In Fig. 1b shows a further embodiment of an electric motor 20 is shown which can be used in the inventive actuator. In contrast to the electric motor 1 shown in Fig. 1a, 21 permanent magnets are arranged in the electric motor 20 on the inside of a pot acting as a rotor such that a total of fourteen poles 22 are formed. For illustration, two poles 22 are identified as S for the south pole and N for the north pole. A star-shaped core 23 is located inside the pot 21 . The core 23 comprises a total of twelve arms 24 . Windings 25 are arranged on each of these arms 24 , only two windings 25 being shown in FIG. 1b for reasons of clarity. Due to this arrangement, the electric motor 20 has twelve stator poles and fourteen rotor poles.
In Fig. 2 ist eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Stellantriebs 30 dargestellt. Als Antriebseinheit ist in dem Stellantrieb 30 ein Elektromotor 32 eingesetzt, welcher als MDM, jedoch im Gegensatz zu dem in Fig. 1a dargestellten Elektromotor 1, in Form eines Innenläufers ausgeführt ist. FIG. 2 shows an exploded view of an actuator 30 according to the invention. An electric motor 32 is used as the drive unit in the actuator 30 , which is designed as an MDM, but in contrast to the electric motor 1 shown in FIG. 1a, in the form of an inner rotor.
Der Stellantrieb 30 umfaßt zwei Gehäuseschalen 34 und 36, die aus einer hitzebeständigen Keramik bestehen, so daß der Stellantrieb 30 hohen Temperaturen, z. B. bis 150°C, standhalten kann und somit in Hochtemperaturbereichen eines Kraftfahrzeugs einsetzbar ist. Die in Fig. 2 untere Gehäuseschale 34 weist eine Ausnehmung 38 zur Aufnahme des Elektromotors 32 und eine Öffnung 40 zur Durchführung einer Antriebsstange 42 auf. Die Antriebsstange 42 ist ferner über ein Nadellager 44 gegen das Gehäuse 34, 36 gelagert. Fest mit der Antriebsstange 42 ist eine erste Scheibe 46, die ein Zahnelement 48 und einen ersten Mitnehmer 50umfaßt, verbunden. In Fig. 2 oberhalb der ersten Scheibe 46 ist eine erste Abstützscheibe 52 angeordnet, welche über ein weiteres Nadellager 54 auf der Antriebsstange 42 gelagert ist. Zwischen der ersten Abstützscheibe 52 und einer zweiten Abstützscheibe 56, die über ein noch weiteres Nadellager 58 auf der Antriebsstange 42 gelagert ist, ist ein Federelement in Form einer Spiralfeder 60 angeordnet. In Fig. 2 oberhalb der zweiten Abstützscheibe 56 ist eine zweite Scheibe 62, welche fest mit der Antriebsstange 42 verbunden ist, angeordnet. Die zweite Scheibe 62 weist einen zweiten Mitnehmer 64 auf. Die durch die untere Gehäuseschale 34 hindurchtretende Antriebsstange 42 ist in einer Aussparung 66 der in Fig. 2 oberen Gehäuseschale 36 aufgenommen. Die Antriebsstange 42 weist ferner eine Nut 68 auf, mittels welcher sie gegenüber der unteren Gehäuseschale 34 gelagert wird. The actuator 30 comprises two housing shells 34 and 36 , which consist of a heat-resistant ceramic, so that the actuator 30 high temperatures, for. B. up to 150 ° C, can withstand and can therefore be used in high temperature areas of a motor vehicle. The lower housing shell 34 in FIG. 2 has a recess 38 for receiving the electric motor 32 and an opening 40 for passing through a drive rod 42 . The drive rod 42 is also supported via a needle bearing 44 against the housing 34 , 36 . A first disk 46 , which comprises a tooth element 48 and a first driver 50 , is fixedly connected to the drive rod 42 . In Fig. 2 above the first disc 46 , a first support disc 52 is arranged, which is mounted on the drive rod 42 via a further needle bearing 54 . A spring element in the form of a spiral spring 60 is arranged between the first support disk 52 and a second support disk 56 , which is mounted on the drive rod 42 via yet another needle bearing 58 . In Fig. 2 above the second support disc 56 , a second disc 62 , which is fixedly connected to the drive rod 42 , is arranged. The second disk 62 has a second driver 64 . The drive rod 42 passing through the lower housing shell 34 is received in a recess 66 of the upper housing shell 36 in FIG. 2. The drive rod 42 also has a groove 68 , by means of which it is mounted relative to the lower housing shell 34 .
Im Inneren des Gehäuses 34, 36 des Stellantriebs 30 befindet sich ferner ein Zwischenrad 70, das auf einem Stift 72, der in einer Öffnung 74 der unteren Gehäuseschale 34 angeordnet ist, gelagert ist. Ein am Rand des Zwischenrads 70 befindliches erstes Zahnelement 76 findet Eingriff in ein Ritzel 78, das auf einer Welle 80 des Elektromotors 32 angeordnet ist. Ferner findet ein zweites auf dem Zwischenrad 70 angeordnetes Zahnelement 82 Eingriff in das Zahnelement 48 der Scheibe 46. Ein Stift 84 ist an seinem ersten Ende in einer nicht dargestellen Aussparung der in Fig. 2 unteren Gehäuseschale 34 und an seinem zweiten Ende in einer Aussparung 86 in der in Fig. 2 oberen Gehäuseschale 36 befestigt. In the interior of the housing 34 , 36 of the actuator 30 there is also an intermediate wheel 70 which is mounted on a pin 72 which is arranged in an opening 74 in the lower housing shell 34 . A first tooth element 76 located on the edge of the intermediate wheel 70 engages in a pinion 78 which is arranged on a shaft 80 of the electric motor 32 . Furthermore, a second tooth element 82 arranged on the intermediate wheel 70 engages in the tooth element 48 of the disk 46 . A pin 84 is fastened at its first end in a recess (not shown) of the lower housing shell 34 in FIG. 2 and at its second end in a recess 86 in the upper housing shell 36 in FIG. 2.
Wie der Fachmann leicht erkennen kann, können die Nadellager 44, 54, 58 durch andere Gleitlager, die eine im wesentlichen reibungsfreie Lagerung ermöglichen, ersetzt werden. As can be easily recognized by the person skilled in the art, the needle bearings 44 , 54 , 58 can be replaced by other slide bearings which enable an essentially frictionless bearing.
In Fig. 3 ist der elektromotorische Stellantrieb 30 der Fig. 2 in geschlossener Form seiner beiden Gehäuseschalen 34 und 36 dargestellt. Die Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. 2. FIG. 3 shows the electromotive actuator 30 of FIG. 2 in the closed form of its two housing shells 34 and 36 . The reference numerals correspond to those in FIG. 2.
Fig. 4 zeigt eine Längsschnittansicht des elektromotorischen Stellantriebs 30 der Fig. 3. Die Bezugszeichen der Fig. 4 entsprechen denjenigen in Fig. 2 und 3. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind die erste und zweite Scheibe 46 und 62 fest mit der Antriebsstange 42verbunden, während die erste und zweite Abstützscheibe 52, 56 über die Nadellager 54 und 58 auf der Antriebsstange 42 gelagert sind. Ferner sind die beiden Abstützscheiben 52 und 56 so ausgeformt, daß die beiden äußeren Windungen der Spiralfeder 60 auf ersten Oberflächenbereichen 52a bzw. 56a der Abstützscheiben 52 bzw. 56 aufliegen. Die Kontur der beiden Abstützscheiben 52 und 56 weist ferner eine derartige Form auf, daß der Außenradius der Abstützscheiben 52 und 56 in zweiten Oberflächenbereichen 52b und 56b geringer ist, als der Außenradius in den ersten Oberflächenbereichen 52a bzw. 56a. Dadurch wird erreicht, daß die Windungen in den zweiten Oberflächenbereichen 52b und 56b der Abstützscheiben 52 und 56 in der in Fig. 4 dargestellten Notposition der Antriebsstange 42 nicht aufliegen. Erst bei einer Bewegung der Antriebsstange 42 aus der Notposition kommt es zu einer Verringerung des Radius der mittleren Windungen der Spiralfeder 60 und schließlich zu einem nicht dargestellten Aufliegen der mittleren Windungen auch auf den zweiten Oberflächenbereichen 52b bzw. 56b. Fig. 4 shows a longitudinal sectional view of the electromotive actuator 30 of Fig. 3. The reference numerals of Fig. 4 correspond to those in Figs. 2 and 3. As can be seen from Fig. 4, the first and second disks 46 and 62 are fixed to the drive rod 42 is connected, while the first and second support plate 52 are mounted 56 via the needle bearings 54 and 58 on the drive rod 42nd Furthermore, the two support disks 52 and 56 are shaped such that the two outer turns of the coil spring 60 rest on first surface areas 52 a and 56 a of the support disks 52 and 56, respectively. The contour of the two support disks 52 and 56 also has a shape such that the outer radius of the support disks 52 and 56 in second surface areas 52 b and 56 b is smaller than the outer radius in the first surface areas 52 a and 56 a. It is thereby achieved that the turns in the second surface areas 52 b and 56 b of the support disks 52 and 56 do not rest in the emergency position of the drive rod 42 shown in FIG. 4. Only when the drive rod 42 moves from the emergency position does the radius of the central windings of the spiral spring 60 decrease and finally the central windings (not shown) also rest on the second surface regions 52 b and 56 b.
Wie aus Fig. 4 ferner ersichtlich, ist die Antriebsstange 42 an ihrem in Fig. 4 oberen Ende in dem Bereich der Aussparung 66 der oberen Gehäuseschale 36 gelagert und gegen eine Verschiebung entlang ihrer Längsachse über einen Zylinderstift 92, der in die Nut 68 der Antriebsstange 42 eingreift, gesichert. Am in Fig. 4 unteren Ende der Antriebsstange 42 ist ein Antriebshebel 94 angeordnet. Dieser Antriebshebel 94 ermöglicht es, den elektromotorischen Stellantrieb 30 insbesondere mit einem nicht dargestellten Turbolader einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges zu verbinden. Durch Drehung des Antriebshebels 94 mittels des elektromotorischen Stellantriebs 30 ist es damit möglich, die Turbinen- bzw. Strömungsgeometrie dieses Turboladers zu verstellen. Speziell in diesem Anwendungsfall führt die Bereitstellung einer Notposition zu einer erhöhten Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine. Durch diese wird nämlich sichergestellt, daß die Turbinengeometrie des Turboladers bei Ausfall der Antriebseinheit des elektromotorischen Stellantriebs 30, insbesondere des Elektormotors 32, in eine Position verfahren wird, die einen störungsfreien, sicheren und umweltfreundlichen Weiterbetrieb der Brennkraftmaschine in einem weiten Leistungsbereich ermöglicht. Würde nämlich der Turbolader in einer anderen Position unabhängig von der Lastsituation der Brennkraftmaschine verbleiben, so könnte ein Weiterbetrieb der Brennkraftmaschine behindert oder sogar unmöglich werden bzw. die Brennkraftmaschine würde einen erhöhten Emissionsausstoß aufweisen. As can also be seen from FIG. 4, the drive rod 42 is mounted at its upper end in FIG. 4 in the region of the recess 66 of the upper housing shell 36 and against a displacement along its longitudinal axis via a cylindrical pin 92 , which is in the groove 68 of the drive rod 42 engages, secured. A drive lever 94 is arranged at the lower end of the drive rod 42 in FIG. 4. This drive lever 94 makes it possible to connect the electromotive actuator 30 in particular to a turbocharger (not shown) of an internal combustion engine of a motor vehicle. By rotating the drive lever 94 by means of the electromotive actuator 30 , it is thus possible to adjust the turbine or flow geometry of this turbocharger. Especially in this application, the provision of an emergency position leads to increased operational safety of the internal combustion engine. This ensures that the turbine geometry of the turbocharger is moved into a position in the event of failure of the drive unit of the electromotive actuator 30 , in particular the electric motor 32 , which enables trouble-free, safe and environmentally friendly operation of the internal combustion engine in a wide power range. If the turbocharger were to remain in a different position regardless of the load situation of the internal combustion engine, continued operation of the internal combustion engine could be hindered or even impossible or the internal combustion engine would have an increased emission output.
Der elektromotorische Stellantrieb 30 der Fig. 2 bis 4 kann wie folgt betrieben werden:
Der elektromotorische Stellantrieb 30 kann in einem Kraftfahrzeug montiert sein und umfaßt
eine nicht dargestellte erste Regel- bzw. Diagnoseeinheit, die vorzugsweise mit weiteren
Komponenten des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Diese Verbindung zwischen dem Stellantrieb
30 und dem Kraftfahrzeug wird über ein nicht dargestelltes elektronisches Bussystem
hergestellt, das es ermöglicht, daß der Stellantrieb 30 Befehle zum Antrieb einer Komponente des
Kraftfahrzeugs, mit welcher der Stellantrieb 30 verbunden ist, wie z. B. des Turboladers,
erhält. Ferner ermöglicht es die erste Regel- bzw. Diagnoseeinheit, daß der Stellantrieb 30
Daten über seinen Betriebszustand abgeben kann. Diese Daten können insbesondere an eine
nicht dargestellte zweite Regel- bzw. Diagnoseeinheit innerhalb des Kraftfahrzeugs
übermittelt und in bekannter Weise bei der Wartung des Kraftfahrzeugs dazu benutzt werden,
Betriebszustände abzufragen bzw. Fehlererkennungen von Komponenten des Kraftfahrzeugs zu
ermöglichen. Ferner ist die erste Regel- bzw. Diagnoseeinheit mit einem nicht dargestellten
Sensor verbunden, der eine Bestimmung der Position der Antriebsstange 42 ermöglicht.
The electromotive actuator 30 of FIGS. 2 to 4 can be operated as follows:
The electromotive actuator 30 can be mounted in a motor vehicle and comprises a first control or diagnostic unit, not shown, which is preferably connected to further components of the motor vehicle. This connection between the actuator 30 and the motor vehicle is made via an electronic bus system, not shown, which enables the actuator 30 commands to drive a component of the motor vehicle to which the actuator 30 is connected, such as. B. the turbocharger. Furthermore, the first control or diagnostic unit enables the actuator 30 to output data about its operating state. This data can in particular be transmitted to a second control or diagnostic unit (not shown) within the motor vehicle and can be used in a known manner during maintenance of the motor vehicle to query operating states or to enable error detection of components of the motor vehicle. Furthermore, the first control or diagnostic unit is connected to a sensor, not shown, which enables the position of the drive rod 42 to be determined.
Erhält die erste Regel- bzw. Diagnoseeinheit einen Befehl zur Veränderung der Steilposition des Stellantriebs 30, so wird der Elektromotor 32 angesteuert, um die Welle 80 und das darauf befindliche Ritzel 78 anzutreiben. Eine entsprechende Drehung der Welle 80 und des Ritzels 78 wird über das Zahnelement 76 auf das Zwischenrad 70 übertragen. Die Drehung des Zwischenrades 70 wird dann über das Zahnelement 82 auf das Zahnelement 48 und damit auf die Scheibe 46 übertragen. Da die Scheibe 46 fest mit der Antriebsstange 42 verbunden ist, führt die Drehung der Welle 80 des Elektromotors 32 schließlich zu einer Drehung der Antriebsstange 42. If the first control or diagnostic unit receives a command to change the steep position of the actuator 30 , the electric motor 32 is actuated to drive the shaft 80 and the pinion 78 located thereon. A corresponding rotation of the shaft 80 and the pinion 78 is transmitted to the idler gear 70 via the tooth element 76 . The rotation of the intermediate wheel 70 is then transmitted via the tooth element 82 to the tooth element 48 and thus to the disk 46 . Since the disk 46 is fixedly connected to the drive rod 42 , the rotation of the shaft 80 of the electric motor 32 finally leads to a rotation of the drive rod 42 .
Der Elektromotor 32 ist erfindungsgemäß als MDM ausgeführt, und daher kann das Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehung des Ritzels 78 und der Drehung der Scheibe 46 und damit der Antriebsstange 42 verhältnismäßig klein gewählt werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Schrittweite eines MDMs geringer sind, als die eines herkömmlichen Elektromotors. Somit kann das Übersetzungsverhältnis relativ klein gewählt werden, um eine bestimmte Schrittweite bei der Drehung der Antriebsstange 42 zu erreichen. Dieses Übersetzungsverhältnis ist ferner positiv für das Dynamikverhalten des elektromotorischen Stellantriebs 30, da das Trägheitsmoment im allgemeinen quadratisch mit dem Übersetzungsverhältnis eines Getriebes steigt. The electric motor 32 is designed according to the invention as an MDM, and therefore the transmission ratio between the rotation of the pinion 78 and the rotation of the disk 46 and thus the drive rod 42 can be selected to be relatively small. The reason for this is that the step size of an MDM is smaller than that of a conventional electric motor. The gear ratio can thus be selected to be relatively small in order to achieve a specific step size when the drive rod 42 rotates. This transmission ratio is also positive for the dynamic behavior of the electromotive actuator 30 , since the moment of inertia generally increases quadratically with the transmission ratio of a transmission.
Der elektromotorische Stellantrieb 30 weist ferner eine Positioniereinrichtung auf, die bei Ausfall des Elektromotors 32 ein Verfahren der Antriebsstange 42 in eine vordefinierte Notposition sicherstellt. Diese Positioniereinrichtung wird duch die Abstützscheiben 52, 56, das Federelement in Form der Spiralfeder 60, den Stift 84 und die Mitnehmer 50, 64 gebildet. The electromotive actuator 30 also has a positioning device which, if the electric motor 32 fails, ensures that the drive rod 42 moves into a predefined emergency position. This positioning device is formed by the support disks 52 , 56 , the spring element in the form of the spiral spring 60 , the pin 84 and the drivers 50 , 64 .
Die Spiralfeder 60 ist so ausgeführt, daß ein erstes Ende 88 der Spiralfeder 60 an einer ersten Seite des Stifts 84 anliegt, während ein zweites Ende 90 der Spiralfeder 60 an der zweiten Seite des Stifts 84 anliegt, wenn sich der elektromotorische Stellantrieb 30 in der Notposition befindet. Kommt es zu einer Drehung der Antriebsstange 42 in eine erste Drehrichtung a, in Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn, so findet der erste Mitnehmer 50 Angriff am ersten Ende 88 der Spiralfeder 60. Aufgrund der starren Verbindung der Antriebsstange 42 mit der Scheibe 46 führt eine weitere Drehung der Antriebsstange 42, also nach Angriff des ersten Mitnehmers 50 an die Spiralfeder 60, zu einer Auslenkung des ersten Endes 88 der Spiralfeder 60, so daß durch eine der Drehung der Antriebsstange 42 eine der Drehrichtung a entgegengesetzte Federkraft erzeugt wird. Bei einer Drehung der Antriebsstange 42 in eine zweite Drehrichtung b, in Fig. 2 im Uhrzeigersinn, findet dagegen der an der Scheibe 62 angeordnete zweite Mitnehmer 64 Angriff am zweiten Ende 90 der Spiralfeder 60 und führt schließlich bei einer weiteren Drehung der Antriebsstange 42 in die Drehrichtung b, ebenfalls zum Aufbau einer der Drehrichtung b entgegengesetzten Federkraft. The coil spring 60 is designed such that a first end 88 of the coil spring 60 bears against a first side of the pin 84 , while a second end 90 of the coil spring 60 bears against the second side of the pin 84 when the electromotive actuator 30 is in the emergency position located. If the drive rod 42 rotates in a first direction of rotation a, counterclockwise in FIG. 2, the first driver 50 engages the first end 88 of the spiral spring 60 . Due to the rigid connection of the drive rod 42 to the disk 46 , a further rotation of the drive rod 42 , that is to say after the first driver 50 engages the spiral spring 60 , leads to a deflection of the first end 88 of the spiral spring 60 , so that the drive rod rotates by one 42 a spring force opposite to the direction of rotation a is generated. On the other hand, when the drive rod 42 is rotated in a second direction of rotation b, clockwise in FIG. 2, the second driver 64 arranged on the disk 62 is engaged at the second end 90 of the coil spring 60 and finally leads to the drive rod 42 when the drive rod 42 is rotated further Direction of rotation b, also to build up a spring force opposite to direction of rotation b.
Kommt es zu einem Ausfall des Elektromotors 32, so bewirken die jeweils in der Spiralfeder 60 gespeicherte Federkraft ein Rückstellmoment. Dieses Rückstellmoment bewirkt eine Bewegung der Scheiben 46 bzw. 62 über die Mitnehmer 50 bzw. 64 und damit der Antriebsstange 42 in die Notposition. Diese Bewegung wird über das Zahnelement 48, das Zwischenrad 70 und das Ritzel 78 auf die Welle 80 des Elektormotors 32 übertragen. Bei dieser Rückstellung wirkt sich die Verwendung eines MDMs als Elektromotor 32 ebenfalls positiv aus. Aufgrund des geringeren benötigten Übersetzungsverhältnisses und des damit verbundenen geringeren Trägheitsmoments wird der Rückstellbewegung eine geringere Gegenkraft entgegengesetzt. Ferner wirkt sich positiv aus, daß ein MDM ein geringeres Rastmoment als ein vergleichbarer normaler Elektromotor aufweist. Somit wird durch die Verwendung eines Elektromotors 32 in Form eines MDMs eine leichtere Rückstellung der Antriebsstange 42 in die Notposition erreicht. If the electric motor 32 fails , the spring force stored in the spiral spring 60 causes a restoring torque. This restoring moment causes the disks 46 and 62 to move via the drivers 50 and 64 and thus the drive rod 42 into the emergency position. This movement is transmitted to the shaft 80 of the electric motor 32 via the tooth element 48 , the intermediate gear 70 and the pinion 78 . With this reset, the use of an MDM as an electric motor 32 also has a positive effect. Due to the lower required gear ratio and the associated lower moment of inertia, the return movement is countered by a lower counterforce. It also has a positive effect that an MDM has a lower cogging torque than a comparable normal electric motor. Thus, the use of an electric motor 32 in the form of an MDM makes it easier to return the drive rod 42 to the emergency position.
Durch die Verwendung eines MDMs vereint der elektromotorische Stellantrieb 30 zwei gegensätzliche Anforderungen, daß nämlich einerseits bei einer aktiven Bewegung des Stellantriebs 30 eine hohe Dynamik vorhanden und andererseits bei einer passiven Bewegung des Stellantriebs 30 ein geringes Gegenmoment vorhanden sein soll. Ferner bietet der elektromotorische Stellantrieb durch die Verwendung eines MDMs die Vorteile, daß er den Lebensdaueranforderungen im Nutzfahrzeugbereich (> 20.000 Stunden) gerecht werden kann und sehr kompakt ausgeführt werden kann, so daß ein hochdynamischer Stellantrieb auf kleinstem Bauraum verwirklicht werden kann. By using an MDM, the electromotive actuator 30 combines two opposing requirements, namely that on the one hand a high dynamic should be present when the actuator 30 is actively moving and on the other hand there should be a small counter torque when the actuator 30 is moving passively. Furthermore, by using an MDM, the electromotive actuator offers the advantages that it can meet the service life requirements in the commercial vehicle sector (> 20,000 hours) and can be made very compact, so that a highly dynamic actuator can be realized in the smallest of spaces.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen
Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen
wesentlich sein.
Bezugszeichenliste
1 Elektromotor
3 Kern
5 Topf
7 Öffnung
9 Welle
11 Kugellager
12 Hülse
13 Wicklung
14 Halterungen
15 aufmagnetisierbares Material
20 Elektromotor
21 Topf
22 Pol
23 Kern
24 Arm
25 Wicklung
30 Stellantrieb
32 Elektromotor
34 Gehäuseschale
36 Gehäuseschale
38 Ausnehmung
40 Öffnung
42 Antriebsstange
44 Nadellager
46 Scheibe
48 Zahnelement
50 erster Mitnehmer
52 Abstützscheibe
52a, 52b Oberflächenbereich
54 Nadellager
56 Abstützscheibe
56a, 56b Oberflächenbereich
58 Nadellager
60 Spiralfeder
62 Scheibe
64 zweiter Mitnehmer
66 Aussparung
68 Nut
70 Zwischenrad
72 Stift
74 Öffnung
76 Zahnelement
78 Ritzel
80 Welle
82 Zahnelement
84 Stift
86 Aussparung
88 erstes Ende
90 zweites Ende
92 Zylinderstift
94 Antriebshebel
a erste Drehrichtung
b zweite Drehrichtung
N Nordpol
S Südpol
The features of the invention disclosed in the above description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for realizing the invention in its various embodiments. Reference Signs List 1 electric motor
3 core
5 pot
7 opening
9 wave
11 ball bearings
12 sleeve
13 winding
14 brackets
15 magnetizable material
20 electric motor
21 pot
22 pin
23 core
24 arm
25 winding
30 actuator
32 electric motor
34 housing shell
36 housing shell
38 recess
40 opening
42 drive rod
44 needle bearings
46 disc
48 tooth element
50 first driver
52 support disc
52 a, 52 b surface area
54 needle bearings
56 support disc
56 a, 56 b surface area
58 needle bearings
60 coil spring
62 disc
64 second driver
66 recess
68 groove
70 idler gear
72 pen
74 opening
76 tooth element
78 sprockets
80 wave
82 tooth element
84 pen
86 recess
88 first end
90 second end
92 cylinder pin
94 drive lever
a first direction of rotation
b second direction of rotation
N north pole
S South Pole
Claims (21)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10333320B4 (en) * | 2002-07-23 | 2010-05-27 | Gianfranco Natali | Electromechanical actuator for controlling the turbocharger of internal combustion engines |
DE102009012353C5 (en) * | 2009-03-09 | 2013-08-22 | ThyssenKrupp Resource Technologies AG | roller mill |
CN104179563A (en) * | 2014-08-15 | 2014-12-03 | 无锡科博增压器有限公司 | Actuator with displacement monitoring function |
CN104696063A (en) * | 2015-03-10 | 2015-06-10 | 扬州科光技术发展有限公司 | Split type electric frequency multiplication turbocharger |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3527035A1 (en) * | 1985-07-27 | 1987-02-05 | Baumueller Nuernberg Gmbh | Method and device for magnetizing permanent-magnet rotors |
DE3941352A1 (en) * | 1988-12-15 | 1990-06-21 | Nissan Motor | ACTUATING DEVICE |
US5066880A (en) * | 1989-04-04 | 1991-11-19 | Louis Banon | Permanent magnet polyphase synchronous machine |
DE10003129A1 (en) * | 2000-01-26 | 2001-08-02 | Pierburg Ag | Linear adjustment drive e.g. for variable turbocharger for IC engine, has electronically commutated electric motor with stators driving at least one rotor, which encloses movable linear rod concentrically |
-
2001
- 2001-11-20 DE DE2001156586 patent/DE10156586A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3527035A1 (en) * | 1985-07-27 | 1987-02-05 | Baumueller Nuernberg Gmbh | Method and device for magnetizing permanent-magnet rotors |
DE3941352A1 (en) * | 1988-12-15 | 1990-06-21 | Nissan Motor | ACTUATING DEVICE |
US5066880A (en) * | 1989-04-04 | 1991-11-19 | Louis Banon | Permanent magnet polyphase synchronous machine |
DE10003129A1 (en) * | 2000-01-26 | 2001-08-02 | Pierburg Ag | Linear adjustment drive e.g. for variable turbocharger for IC engine, has electronically commutated electric motor with stators driving at least one rotor, which encloses movable linear rod concentrically |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10333320B4 (en) * | 2002-07-23 | 2010-05-27 | Gianfranco Natali | Electromechanical actuator for controlling the turbocharger of internal combustion engines |
DE102009012353C5 (en) * | 2009-03-09 | 2013-08-22 | ThyssenKrupp Resource Technologies AG | roller mill |
EP2242583B2 (en) † | 2009-03-09 | 2014-06-25 | ThyssenKrupp Resource Technologies GmbH | Roller mill |
CN104179563A (en) * | 2014-08-15 | 2014-12-03 | 无锡科博增压器有限公司 | Actuator with displacement monitoring function |
CN104179563B (en) * | 2014-08-15 | 2016-08-17 | 无锡科博增压器有限公司 | Executor with displacement monitoring |
CN104696063A (en) * | 2015-03-10 | 2015-06-10 | 扬州科光技术发展有限公司 | Split type electric frequency multiplication turbocharger |
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