DE102018210130A1

DE102018210130A1 - Stelleinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Stelleinrichtung

Info

Publication number: DE102018210130A1
Application number: DE102018210130.2A
Authority: DE
Inventors: Eugen Makarow; Edgar Salfeld; Johannes Schmidt; Florian Wetzel
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2019-12-24
Also published as: CN110630723A; US10871215B2; US20190390758A1; CN110630723B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung (1) zum mechanischen Betätigen eines Bauteils. Die Stelleinrichtung (1) weist ein Gehäuse (2) mit einem ersten Gehäuseteil (2a) und mit einem zweiten Gehäuseteil (2b) auf, die miteinander verschweißt sind. Das erste Gehäuseteil (2a) weist eine erste Lagerstelle (4a) und das zweite Gehäuseteil (2b) weist eine zweite Lagerstelle (4b) eines Lagers (4) innerhalb des Gehäuses (2) auf. In dem Gehäuse (2) ist ein Abtriebsrad (6) in dem Lager (4) mit einem vorbestimmten Axialspiel (So) drehbar gelagert, das an einer das zweite Gehäuseteil (2b) durchsetzenden Abtriebswelle (5) festgelegt ist. Das Abtriebsrad wirkt dabei einseitig mit der ersten Lagerstelle (4a) und andersseitig mit der zweiten Lagerstelle (4b) des Lagers (4) axial stirnseitig zusammen. Ferner weist die Stelleinrichtung (1) eine Drehlagenerkennung (9) auf, wobei ein Dauermagnet (9b) stirnseitig an der Abtriebswelle (5) oder an einem Zahnrad der Antriebswelle (5) und ein Hall-Sensor (9a) an dem ersten Gehäuseteil (2a) angeordnet sind.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren (10) zum Herstellen der Stelleinrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zum mechanischen Betätigen eines Bauteils und ein Verfahren zum Herstellen einer Stelleinrichtung.
Eine Stelleinrichtung weist üblicherweise eine Abtriebswelle und ein an der Abtriebswelle drehfest festgelegtes Abtriebsrad eines Getriebes auf. Das Abtriebsrad ist dabei drehbar gelagert, so dass durch das Getriebe die Abtriebswelle drehbar antreibbar ist. Das Getriebe, die Abtriebswelle und das Abtriebsrad sind in einem Gehäuse angeordnet, wobei die Abtriebswelle das Gehäuse durchsetzt und mit einem Bauteil außerhalb des Gehäuses antriebsverbindbar ist.
Das Lager weist dabei ein Axialspiel auf, das für die Funktion der Stelleinrichtung entscheidend ist. Insbesondere kann durch das Axialspiel unterschiedliche Ausdehnung der einzelnen Bestandteile der Stelleinrichtung infolge abweichender Wärmedehnungskoeffizienten oder Temperaturunterschiede ausgeglichen und ein Klemmen des Abtriebsrads in dem Lager verhindert werden. Das Axialspiel ist dabei durch den Abstand gegeben, um den die Abtriebswelle in dem Lager axial frei verschiebbar ist.
Um die Drehposition der Abtriebswelle bestimmen zu können, sind üblicherweise an der Stirnseite der Abtriebswelle ein Dauermagnet und an dem Gehäuse ein Hall-Sensor festgelegt. Der Dauermagnet dient dabei als Signalgeber für den Hall-Sensor, der die Drehposition der Abtriebswelle in einem Sensierabstand sensieren kann. Der Abstand der Abtriebswelle mit dem Dauermagneten zu dem Gehäuse und zu dem Hall-Sensor variiert dabei in Abhängigkeit von dem Axialspiel des Lagers, von der Wärmeausdehnung einzelner Bestandteile der Stelleinrichtung und von Einzeltoleranzen wie beispielsweise von Fertigungstoleranzen.
Der Sensierabstand des Dauermagnets zu dem Hall-Sensor muss jedoch innerhalb eines engen Toleranzfeldes liegen.
Das Axialspiel muss somit einerseits groß genug zum Vermeiden des Klemmens des Abtriebsrads und andererseits klein genug zum Sensieren der Drehposition der Abtriebswelle sein. Um dies zu erreichen, wird das Axialspiel genau vorgegeben und kann nur in einem engen Toleranzbereich variieren. Dieser Toleranzbereich setzt sich dabei als eine Toleranzkette zusammen, die durch Fertigungstoleranzen der einzelnen Bestandteile in der Stelleinrichtung - wie beispielsweise des Lagers, der Abtriebswelle, des Abtriebsrads, des Dauermagnets - bestimmt ist.
Um den Toleranzbereich einzuhalten, können beispielsweise Fertigungstoleranzen der einzelnen Bestandteile reduziert werden. Nachteiligerweise steigen dadurch die Herstellungskosten der einzelnen Bestandteile und somit der Stelleinrichtung erheblich. Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebstemperaturbereich der Stelleinrichtung eingeschränkt werden, was jedoch unerwünscht ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Stelleinrichtung dieser Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen der Stelleinrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße Stelleinrichtung zum mechanischen Betätigen eines Bauteils weist ein Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und mit einem zweiten Gehäuseteil auf, die über eine axiale Schweißverbindung miteinander verschweißt sind. Das erste Gehäuseteil weist dabei eine erste integral ausgebildete Lagerstelle eines Lagers und das zweite Gehäuseteil weist eine zweite integral ausgebildete Lagerstelle dieses Lagers innerhalb des Gehäuses auf. In dem Gehäuse ist ein Getriebe mit einer Abtriebswelle festgelegt, die das zweite Gehäuseteil durchsetzt und mit dem mechanisch zu betätigenden Bauteil außerhalb des Gehäuses antriebsverbindbar ist. Das Getriebe weist ein an der Abtriebswelle drehfest festgelegtes Abtriebsrad auf, das in dem Lager drehbar gelagert ist. Die erste Lagerstelle des Lagers wirkt dabei mit einer ersten Lagerfläche des Abtriebsrads und die zweite Lagerstelle des Lagers wirkt mit einer zweiten der ersten Lagerfläche gegenüberliegenden Lagerfläche des Abtriebsrads axial stirnseitig zusammen. Das Lager weist zudem ein vorbestimmtes Axialspiel auf, das durch eine Differenz zwischen einem äußeren Axialabstand zwischen den beiden Lagerstellen des Lagers und einem inneren Axialabstand zwischen den beiden Lagerflächen des Abtriebsrads definiert ist. Ferner weist die Stelleinrichtung eine Drehlagenerkennung mit einem Dauermagnet und mit einem Hall-Sensor auf. Dabei können der Hall-Sensor an dem ersten Gehäuseteil und der Dauermagnet an einem Zahnrad der Abtriebswelle oder stirnseitig an der Abtriebswelle angeordnet sein.
Das Abtriebsrad ist in dem Lager um das Axialspiel axial verschiebbar gelagert, so dass das Abtriebsrad abwechselnd mit der ersten Lagerfläche an der ersten Lagerstelle und mit der zweiten Lagerfläche mit der zweiten Lagerstelle zusammenwirken kann. Das Axialspiel ist dabei derart vorbestimmt, dass der Dauermagnet der Drehlagenerkennung sowohl beim Zusammenwirken der ersten Lagerfläche des Abtriebsrads mit der ersten Lagerstelle als auch beim Zusammenwirken der zweiten Lagerfläche mit der zweiten Lagerstelle von dem Hall-Sensor sensierbar ist. Ferner ist das Axialspiel derart vorbestimmt, das ein Klemmen des Abtriebsrads in dem Lager infolge abweichender Wärmedehnungskoeffizienten oder Temperaturschiede in der Stelleinrichtung vermieden ist. Der Dauermagnet der Drehlagenerkennung und der Hall-Sensor können dabei innerhalb der ersten Lagerstelle des Lagers angeordnet und von diesem in Umlaufrichtung der Abtriebswelle umschlossen sein.
Das Abtriebsrad wirkt beidseitig mit der jeweiligen Lagerstelle zusammen, die jeweils eine Stirnseite aufweisen kann. Sowohl die beiden Lagerflächen des Abtriebsrads als auch die entsprechenden Stirnseiten der Lagerstellen können ringförmig sein, so dass beim Zusammenwirken des Abtriebsrads mit den jeweiligen Lagerstellen die jeweilige Lagerfläche des Abtriebsrads an der Stirnseite der jeweiligen Lagerstelle anliegt. Das Axialspiel kann dann durch eine Differenz des äußeren Axialabstands zwischen den Stirnseiten der beiden Lagerstellen und des inneren Axialabstands zwischen den beiden Lagerflächen des Abtriebsrads definiert sein.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das zweite Gehäuseteil durch einen Gehäusedeckel zum Verschließen des Gehäuses gebildet ist. Ferner kann das zweite Gehäuseteil durch einen Träger gebildet sein, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil sind über eine axiale Schweißverbindung miteinander verschweißt. Dabei kann die Schweißverbindung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil die Abtriebswelle radial geschlossen umlaufen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen der oben beschriebenen Stelleinrichtung. Erfindungsgemäß werden beim Verschweißen des zweiten Gehäuseteils mit dem ersten Gehäuseteil das zweite Gehäuseteil und das erste Gehäuseteil solange axial zueinander verstellt, bis in dem Lager das vorbestimmte Axialspiel vorliegt. Wie oben bereits erläutert, ist das Axialspiel durch eine Differenz des äußeren Axialabstands und des inneren Axialabstands in dem Lager definiert. Der äußere Axialabstand ist dabei durch den Abstand der beiden Lagerstellen beziehungsweise der Stirnseiten der beiden Lagerstellen und der innere Axialabstand ist durch den Abstand der beiden Lagerflächen des Abtriebsrads zueinander gegeben. Beim Verschweißen werden das erste Gehäuseteil mit der ersten integral ausgebildeten Lagerstelle und das zweite Gehäuseteil mit der zweiten integral ausgebildeten Lagerstelle axial zueinander verstellt, so dass zwischen der ersten Lagerstelle in dem ersten Gehäuseteil und der zweiten Lagerstelle in dem zweiten Gehäuseteil der äußere Axialabstand eingestellt wird. Der eingestellte äußere Axialabstand wird dabei von dem inneren Axialabstand abhängig eingestellt, so dass das vorbestimmte Axialspiel in dem Lager erreicht wird.
Insbesondere kann auf diese vorteilhafte Weise das vorbestimmte Axialspiel in einem engen Toleranzbereich vereinfacht eingestellt werden, wobei Fertigungstoleranzen der einzelnen Bestandteile der Stelleinrichtung - wie beispielsweise des Lagers, der Abtriebswelle, des Abtriebsrads oder der Drehlagenerkennung nicht reduziert werden müssen. Die Stelleinrichtung kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kostengünstig hergestellt werden und auch der Betriebstemperaturbereich der Stelleinrichtung kann vorteilhafterweise erhalten bleiben.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nach dem Einsetzen der Abtriebswelle mit dem Abtriebsrad in das Gehäuse und vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils mit dem ersten Gehäuseteil das zweite Gehäuseteil in eine zum Bilden der Schweißverbindung vorgesehene Schweißzone mit dem ersten Gehäuseteil in Kontakt gebracht werden. Vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils mit dem ersten Gehäuseteil kann dann ein in dem Lager vorhandene Anfangsaxialspiel ermittelt werden. Das Anfangsaxialspiel kann dabei bevorzugt durch ein axiales Bewegen der Abtriebswelle mit dem Abtriebsrad in dem Lager bestimmt werden, wobei das Abtriebsrad mit der jeweiligen Lagerfläche abwechselnd an der Stirnseite der ersten Lagerstelle oder an der Stirnseite der zweiten Lagerstelle bis zum Anschlag angelegt wird. Dabei kann das Verschieben der das Gehäuse durchsetzenden Abtriebswelle und entsprechend das Anfangsaxialspiel optisch, taktil oder auf eine andere Weise gemessen werden. In Abhängigkeit von dem Anfangsaxialspiel kann dann ein axialer Verstellweg berechnet werden, um den das zweite Gehäuseteil und das erste Gehäuseteil zum Erreichen des vorbestimmten Axialspiel beim Verschweißen axial zueinander verstellt werden müssen. Der Verstellweg entspricht dabei einer Differenz des Anfangsaxialspiels und des vorbestimmtes Axialspiels in dem Lager. Anschließend können beim Verschweißen das zweite Gehäuseteil und das erste Gehäuseteil um den berechneten Verstellweg axial zueinander verstellt werden. Nach dem Verstellen des zweiten Gehäuseteils und des ersten Gehäuseteils zueinander können dann das zweite Gehäuseteil und das erste Gehäuseteil über die axiale Schweißverbindung miteinander verschweißt werden.
Alternativ kann nach dem Einsetzen der Abtriebswelle mit dem Abtriebsrad in die erste Lagerstelle des ersten Gehäuseteils und vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils mit dem ersten Gehäuseteil ein erster Axialabstand zwischen der zweiten Lagerfläche des Abtriebsrads und einer ersten vorgerechneten Schweißkontur gemessen werden. Dabei ist die erste Schweißkontur an dem ersten Gehäuseteil in einer zum Bilden der Schweißverbindung vorgesehenen Schweißzone ausgebildet. Ferner kann ein zweiter Axialabstand zwischen der Stirnseite der zweiten Lagerstelle des Lagers und einer zweiten vorgerechneten Schweißkontur gemessen werden. Dabei ist die zweite Schweißkontur an dem zweiten Gehäuseteil in einer zum Bilden der Schweißverbindung vorgesehenen Schweißzone ausgebildet. Das Bestimmen der beiden Axialabstände kann dabei optisch, taktil oder auf eine andere Weise erfolgen. Aus dem ersten Axialabstand, aus dem zweiten Axialabstand und aus dem vorbestimmten Axialspiel kann dann ein axialer Verstellweg berechnet werden, um den das zweite Gehäuseteil und das erste Gehäuseteil zum Erreichen des vorbestimmtes Axialspiel beim Verschweißen axial zueinander verstellt werden müssen. Beim Verschweißen werden dann das zweite Gehäuseteil und das erste Gehäuseteil um den berechneten Verstellweg axial zueinander verstellt und anschließend über die axiale Schweißverbindung miteinander verschweißt.
Bei einer weiteren alternativen Vorgehensweise ist in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass nach dem Einsetzen der Abtriebswelle mit dem Abtriebsrad in die erste Lagerstelle des ersten Gehäuseteils und vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils mit dem ersten Gehäuseteil ein erster Axialabstand zwischen der ersten Lagerfläche des Abtriebsrads und einer ersten vorgerechneten Schweißkontur gemessen wird. Ferner werden ein zweiter Axialabstand zwischen der Stirnseite der zweiten Lagerstelle des Lagers und einer zweiten vorgerechneten Schweißkontur und ein innerer Axialabstand zwischen der ersten Lagerfläche und der zweiten Lagerfläche des Abtriebsrads gemessen. Dabei sind die erste Schweißkontur an dem ersten Gehäuseteil und die zweite Schweißkontur an dem zweiten Gehäuseteil in jeweils einer zum Bilden der Schweißverbindung vorgesehenen Schweißzone ausgebildet. Auch hier können die relevanten Größen optisch, taktil oder auf eine andere Weise bestimmt werden. Aus dem ersten Axialabstand, aus dem zweiten Axialabstand, aus dem inneren Axialabstand und aus dem vorbestimmten Axialspiel kann dann ein axialer Verstellweg berechnet werden, um den das zweite Gehäuseteil und das erste Gehäuseteil zum Erreichen des vorbestimmtes Axialspiel beim Verschweißen axial zueinander verstellt werden müssen. Das zweite Gehäuseteil und das erste Gehäuseteil werden dann beim Verschweißen um den berechneten Verstellweg axial zueinander verstellt und über die axiale Schweißverbindung miteinander verschweißt.
Vorteilhafterweise kann das Verschweißen durch ein Laserverschweißen oder durch ein Ultraschallschweißen oder durch ein Reibverschweißen, vorzugsweise Vibrationsverschweißen, erfolgen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Stelleinrichtung mit dem vorbestimmten Axialspiel des Lagers vereinfacht hergestellt werden. Insbesondere müssen Fertigungstoleranzen der einzelnen Bestandteile der Stelleinrichtung - wie beispielsweise des Lagers, der Abtriebswelle, des Abtriebsrads oder der Drehlagenerkennung nicht reduziert werden. Ferner muss auch der Betriebstemperaturbereich der Stelleinrichtung vorteilhafterweise nicht eingeschränkt werden, um ein Klemmen des Abtriebsrads in dem Lager zu vermeiden. Die Stelleinrichtung kann dadurch kostengünstig hergestellt werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung vor dem Einstellen eines vorbestimmten Axialspiels;
2 eine Schnittansicht der in 1 gezeigten Stelleinrichtung nach dem Einstellen des vorbestimmten Axialspiels;
3 bis 5 Schnittansichten der in 1 und 2 gezeigten Stelleinrichtung mit relevanten Größen zum Einstellen des vorbestimmten Axialspiels.

1 und 2 zeigen Schnittansichten einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung 1 vor und nach dem Einstellen eines vorbestimmten Axialspiels S₀ , wie dieser in 2 gezeigt ist. Die Stelleinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem ersten Gehäuseteil 2a und mit einem zweiten Gehäuseteil 2b auf, die in 2 bereits über eine Schweißverbindung 3 miteinander verschweißt sind. Das erste Gehäuseteil 2a weist dabei eine erste integral ausgebildete Lagerstelle 4a und das zweite Gehäuseteil 2b weist eine zweite integral ausgebildete Lagerstelle 4b auf, die zusammen ein Lager 4 innerhalb des Gehäuses 2 bilden. In dem Gehäuse 2 ist eine Abtriebswelle 5 und ein Abtriebsrad 6 eines Getriebes - hier nicht gezeigt - angeordnet. Das Abtriebsrad 6 ist mit der Abtriebswelle 5 drehfest verbunden, so dass durch ein Antreiben des Abtriebsrads 6 auch die Abtriebswelle 5 antreibbar ist. Die Abtriebswelle 5 durchsetzt das zweite Gehäuseteil 2b und ist mit einem Bauteil - hier nicht gezeigt - außerhalb des Gehäuses 2 antriebsverbindbar. Das Abtriebsrad 6 ist dabei in dem Lager 4 drehbar gelagert, wobei eine Stirnseite 7a der ersten Lagerstelle 4a mit einer ersten Lagerfläche 8a des Abtriebsrads 6 und eine Stirnseite 7b der zweite Lagerstelle 4b des Lagers 4 mit einer zweiten Lagerfläche 8b des Abtriebsrads 6 axial stirnseitig - in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Anliegen - zusammenwirken. Dabei sind die Stirnseite 7a der Stirnseite 7b und die erste Lagerfläche 8a der zweiten Lagerfläche 8b gegenüberliegend angeordnet und ringförmig ausgeformt. Ferner weist die Stelleinrichtung 1 eine Drehlagenerkennung 9 mit einem an dem ersten Gehäuseteil 2a angeordneten Hall-Sensor 9a und mit einem an der Abtriebswelle 5 stirnseitig angeordneten Dauermagnet 9b auf. Die Drehlagenerkennung 9 ist dabei innerhalb der ersten Lagerstelle 4a des Lagers 4 angeordnet.
Das Abtriebsrad 6 ist in dem Lager 4 um das Axialspiel S₀ axial verschiebbar gelagert, wie in 2 gezeigt ist. Das vorbestimmte Axialspiel S₀ ist dabei durch eine Differenz zwischen einem äußeren Axialabstand SA₀ zwischen den beiden Lagerstellen 4a und 4b - in diesem Ausführungsbeispiel auch zwischen den beiden Stirnseiten 7a und 7b der beiden Lagerstellen 4a und 4b des Lagers 4 - und einem inneren Axialabstand Slo zwischen den beiden Lagerflächen 8a und 8b des Abtriebsrads 6 definiert. Das Axialspiel S₀ ist in 2 derart vorbestimmt, dass der Dauermagnet 9b der Drehlagenerkennung 9 sowohl beim Anliegen der ersten Lagerfläche 8a des Abtriebsrads 6 an der Stirnseite 7a der ersten Lagerstelle 4a als auch beim Anliegen der zweiten Lagerfläche 8b des Abtriebsrads 6 an der Stirnseite 7b der zweiten Lagerstelle 4b von dem Hall-Sensor 9a sensierbar ist. Ferner ist das Axialspiel S₀ derart vorbestimmt, das ein Klemmen des Abtriebsrads 6 in dem Lager 4 und ein Überschreiten des Sensierbereichs des HallSensors 9a infolge abweichender Wärmedehnungskoeffizienten oder Temperaturschiede in der Stelleinrichtung 1 vermieden ist.
Die in 1 und 2 gezeigte Einstellvorrichtung kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren 10 hergestellt werden. Dabei werden beim Verschweißen des zweiten Gehäuseteils 2b mit dem ersten Gehäuseteil 2a das zweite Gehäuseteil 2b und das erste Gehäuseteil 2a axial zueinander verstellt, wie in 1 durch Pfeile angedeutet ist. Sobald in dem Lager 4 das vorbestimmte Axialspiel S₀ vorliegt, werden das zweite Gehäuseteil 2b und das erste Gehäuseteil 2a über die axiale Schweißverbindung 3 miteinander verschweißt, wie in 2 gezeigt ist. Dabei kann das erste Gehäuseteil 2a und das zweite Gehäuseteil 2b durch ein Laserverschweißen oder durch ein Ultraschallschweißen oder durch ein Reibverschweißen - vorzugsweise Vibrationsverschweißen - miteinander verschweißt werden.
Vorteilhafterweise ist in der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung 1 das vorbestimmte Axialspiel S₀ in einem engen Toleranzbereich einstellbar. Dabei kann durch das erfindungsgemäße Verfahren 10 die Stelleinrichtung 1 vereinfacht und kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere müssen Fertigungstoleranzen der einzelnen Bestandteile der Stelleinrichtung 1 - wie beispielsweise des Lagers 4, der Abtriebswelle 5, des Abtriebsrads 6 oder der Drehlagenerkennung 9 nicht reduziert werden. Ferner kann die Stelleinrichtung 1 in einem breiten Betriebstemperaturbereich betrieben werden.
3 bis 5 zeigen Schnittansichten der Stelleinrichtung 1 mit relevanten Größen zum Einstellen des vorbestimmten Axialspiels S₀ .
In 3 sind relevante Größen bei einem besonders bevorzugten Vorgehen zum Einstellen des vorbestimmten Axialspiels S₀ in dem Lager 4 gezeigt. Dabei werden nach dem Einsetzen der Abtriebswelle 5 mit dem Abtriebsrad 6 in das Gehäuse 2 und vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils 2b mit dem ersten Gehäuseteil 2a das zweite Gehäuseteil 2b in eine zum Bilden der Schweißverbindung 3 vorgesehene Schweißzone 11 mit dem ersten Gehäuseteil 2a in Kontakt gebracht. Vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils 2b mit dem ersten Gehäuseteil 2a wird ein in dem Lager 4 vorhandenes Anfangsaxialspiel S_ANF ermittelt. Dieses ist besonders einfach durch ein axiales Bewegen der Abtriebswelle 5 und des Abtriebsrads 6 in dem Lager 4 bestimmbar, wobei das Abtriebsrad 6 mit der jeweiligen Lagerfläche 8a oder 8b abwechselnd an der jeweiligen Stirnseite 7a oder 7b der jeweiligen Lagerstelle 4a oder 4b zum Anschlag gebracht wird. In Abhängigkeit von dem Anfangsaxialspiel S_ANF kann dann ein axialer Verstellweg Wo berechnet werden, um den das zweite Gehäuseteil 2b und das erste Gehäuseteil 2a zum Erreichen des vorbestimmten Axialspiel S₀ axial zueinander verstellt werden müssen. Anschließend können das zweite Gehäuseteil 2b und das erste Gehäuseteil 2a um den berechneten Verstellweg Wo verstellt und über die axiale Schweißverbindung 3 miteinander verschweißt werden.
In 4 sind relevante Größen bei einem alternativen Vorgehen zum Einstellen des vorbestimmten Axialspiels S₀ in dem Lager 4 gezeigt. Hier wird nach dem Einsetzen der Abtriebswelle 5 mit dem Abtriebsrad 6 in die erste Lagerstelle 4a des ersten Gehäuseteils 2a und vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils 2b mit dem ersten Gehäuseteil 2a ein erster Axialabstand S₁ und ein zweiter Axialabstand S₂ bestimmt. Der erste Axialabstand S₁ wird dabei zwischen der zweiten Lagerfläche 8b des Abtriebsrads 6 und einer ersten vorgerechneten Schweißkontur 12a gemessen werden und der zweite Axialabstand S₂ zwischen der Stirnseite 7b der zweiten Lagerstelle 4b des Lagers 4 und einer zweiten vorgerechneten Schweißkontur 12b optisch, taktil oder auf eine andere Weise gemessen. Dabei ist die erste Schweißkontur 12a an dem ersten Gehäuseteil 2a und die zweite Schweißkontur 12b an dem zweiten Gehäuseteil 2b in einer zum Bilden der Schweißverbindung 3 vorgesehenen Schweißzone 11 ausgebildet. Aus dem ersten Axialabstand S₁ , aus dem zweiten Axialabstand S₂ und aus dem vorbestimmten Axialspiel S₀ kann dann ein axialer Verstellweg Wo berechnet werden. Beim Verschweißen werden dann das zweite Gehäuseteil 2b und das erste Gehäuseteil 2a um den berechneten Verstellweg Wo axial zueinander verstellt und können danach über die axiale Schweißverbindung 3 miteinander verschweißt werden.
In 5 sind relevante Größen bei einem weiteren alternativen Vorgehen zum Einstellen des vorbestimmten Axialspiels S₀ in dem Lager 4 gezeigt. Hier werden nach dem Einsetzen der Abtriebswelle 5 mit dem Abtriebsrad 6 in die erste Lagerstelle 4a des ersten Gehäuseteils 2a und vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils 2b mit dem ersten Gehäuseteil 2a ein erster Axialabstand S₁ und ein zweiter Axialabstand S₂ gemessen. Der erste Axialabstand S₁ wird dabei zwischen der ersten Lagerfläche 8a des Abtriebsrads 6 und einer ersten vorgerechneten Schweißkontur 12a gemessen. Der zweite Axialabstand S₂ wird zwischen der Stirnseite 7b der zweiten Lagerstelle 4b des Lagers 4 und einer zweiten vorgerechneten Schweißkontur 12b gemessen. Die Messung der beiden Axialabstände S₁ und S₂ kann dabei optisch, taktil oder auf eine andere Weise erfolgen. Wie auch in 4 sind die erste Schweißkontur 12a an dem ersten Gehäuseteil 2a und die zweite Schweißkontur 12b an dem zweiten Gehäuseteil 2b in einer zum Bilden der Schweißverbindung 3 vorgesehenen Schweißzone 11 ausgebildet. Ferner wird ein innerer Axialabstand Slo zwischen der ersten Lagerfläche 8a und der zweiten Lagerfläche 8b des Abtriebsrads 6 taktil, optisch oder auf eine andere Weise gemessen. Aus dem ersten Axialabstand S₁ , aus dem zweiten Axialabstand S₂ , aus dem inneren Axialabstand Sl₀ und aus dem vorbestimmten Axialspiel S₀ kann dann ein axialer Verstellweg Wo berechnet werden. Das zweite Gehäuseteil 2b und das erste Gehäuseteil 2a werden dann beim Verschweißen um den berechneten Verstellweg Wo axial zueinander verstellt und über die axiale Schweißverbindung 3 miteinander verschweißt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren 10 kann die Stelleinrichtung 1 mit dem vorbestimmten Axialspiel S₀ vereinfacht und kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere müssen Fertigungstoleranzen der einzelnen Bestandteile der Stelleinrichtung 1 - wie beispielsweise des Lagers 4, der Abtriebswelle 5, des Abtriebsrads 6, der Drehlagenerkennung 9 - nicht reduziert werden. Ferner kann die Stelleinrichtung 1 in einem breiten Betriebstemperaturbereich betrieben werden.

Claims

Stelleinrichtung (1) zum mechanischen Betätigen eines Bauteils, - wobei die Stelleinrichtung (1) ein Gehäuse (2) mit einem ersten Gehäuseteil (2a) und mit einem zweiten Gehäuseteil (2b) aufweist, die über eine axiale Schweißverbindung (3) miteinander verschweißt sind, - wobei das erste Gehäuseteil (2a) eine erste integral ausgebildete Lagerstelle (4a) und das zweite Gehäuseteil (2b) eine zweite integral ausgebildete Lagerstelle (4b) eines Lagers (4) innerhalb des Gehäuses (2) aufweisen, - wobei in dem Gehäuse (2) ein Getriebe mit einer Abtriebswelle (5) festgelegt ist, die das zweite Gehäuseteil (2b) durchsetzt und mit dem mechanisch zu betätigenden Bauteil außerhalb des Gehäuses (2) antriebsverbindbar ist, - wobei das Getriebe ein an der Abtriebswelle (5) drehfest festgelegten Abtriebsrad (6) aufweist, das in dem Lager (4) drehbar gelagert ist, - wobei die erste Lagerstelle (4a) des Lagers (4) mit einer ersten Lagerfläche (8a) des Abtriebsrads (6) und die zweite Lagerstelle (4b) des Lagers (4) mit einer zweiten der ersten Lagerfläche (8a) gegenüberliegenden Lagerfläche (8b) des Abtriebsrads (6) axial stirnseitig zusammenwirken, - wobei das Lager (4) ein vorbestimmtes Axialspiel (So) aufweist, das durch eine Differenz zwischen einem äußeren Axialabstand (SA₀) zwischen den beiden Lagerstellen (4a, 4b) des Lagers (4) und einem inneren Axialabstand (Sl₀) zwischen den beiden Lagerflächen (8a, 8b) des Abtriebsrads (6) definiert ist, und - wobei die Stelleinrichtung (1) eine Drehlagenerkennung (9) mit einem Dauermagnet (9b) und mit einem Hall-Sensor (9a) aufweist, wobei der Dauermagnet (9b) an einem Zahnrad der Abtriebswelle (5) oder stirnseitig an der Abtriebswelle (5) und der Hall-Sensor (9a) an dem ersten Gehäuseteil (2a) angeordnet sind.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (9b) der Drehlagenerkennung (9) innerhalb der ersten Lagerstelle (4a) des Lagers (4) angeordnet und von diesem in Umlaufrichtung der Abtriebswelle (5) umschlossen ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (2b) durch einen Gehäusedeckel zum Verschließen des ersten Gehäuseteils (2a) gebildet ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (2b) durch einen Träger gebildet ist, der innerhalb des ersten Gehäuseteils (2a) angeordnet ist.
Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (3) zwischen dem ersten Gehäuseteil (2a) und dem zweiten Gehäuseteil (2b) die Abtriebswelle (5) radial geschlossen umläuft.
Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Lagerfläche (8a) des Abtriebsrads (6) ringförmig ist und/oder eine der ersten Lagerfläche (8a) des Abtriebsrads (6) zugewandte Stirnseite (7a) der ersten Lagerstelle (4a) ringförmig sind, und/oder - die zweite Lagerfläche (8b) des Abtriebsrads (6) und/oder eine der zweiten Lagerfläche (8b) des Abtriebsrads (6) zugewandte Stirnseite (7b) der Lagerstelle (4b) ringförmig sind.
Verfahren (10) zum Herstellen einer Stelleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verschweißen des zweiten Gehäuseteils (2b) mit dem ersten Gehäuseteil (2a) das zweite Gehäuseteil (2b) und das erste Gehäuseteil (2a) solange axial zueinander verstellt werden, bis in dem Lager (4) das vorbestimmte Axialspiel (S₀) vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - nach dem Einsetzen der Abtriebswelle (5) mit dem Abtriebsrad (6) in das Gehäuse (2) und vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils (2b) mit dem ersten Gehäuseteil (2a) das zweite Gehäuseteil (2b) in eine zum Bilden der Schweißverbindung (3) vorgesehene Schweißzone (11) mit dem ersten Gehäuseteil (2a) in Kontakt gebracht wird, - vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils (2b) mit dem ersten Gehäuseteil (2a) ein in dem Lager (4) vorhandene Anfangsaxialspiel (S_ANF) ermittelt wird, - in Abhängigkeit von dem Anfangsaxialspiel (S_ANF) ein axialer Verstellweg (W₀) berechnet wird, um den das zweite Gehäuseteil (2b) und das erste Gehäuseteil (2a) zum Erreichen des vorbestimmtes Axialspiel (So) beim Verschweißen axial zueinander verstellt werden müssen, - beim Verschweißen das zweite Gehäuseteil (2b) und das erste Gehäuseteil (2a) um den berechneten Verstellweg (W₀) axial zueinander verstellt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - nach dem Einsetzen der Abtriebswelle (5) mit dem Abtriebsrad (6) in die erste Lagerstelle (4a) des ersten Gehäuseteils (2a) und vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils (2b) mit dem ersten Gehäuseteil (2a) ein erster Axialabstand (S₁) zwischen der zweiten Lagerfläche (8b) und einer ersten vorgerechneten Schweißkontur (12a) gemessen wird, wobei die erste Schweißkontur (12a) an dem ersten Gehäuseteil (2a) in einer zum Bilden der Schweißverbindung (3) vorgesehenen Schweißzone (11) ausgebildet ist, - ein zweiter Axialabstand (S₂) zwischen der Stirnseite (7b) der zweiten Lagerstelle (4b) des Lagers (4) und einer zweiten vorgerechneten Schweißkontur (12b) gemessen wird, wobei die zweite Schweißkontur (12b) an dem zweiten Gehäuseteil (2b) in einer zum Bilden der Schweißverbindung (3) vorgesehenen Schweißzone (11) ausgebildet ist, - aus dem ersten Axialabstand (S₁), aus dem zweiten Axialabstand (S₂) und aus dem vorbestimmten Axialspiel (So) ein axialer Verstellweg (W₀) berechnet wird, um den das zweite Gehäuseteil (2b) und das erste Gehäuseteil (2a) zum Erreichen des vorbestimmtes Axialspiel (So) beim Verschweißen axial zueinander verstellt werden müssen, - beim Verschweißen das zweite Gehäuseteil (2b) und das erste Gehäuseteil (2a) um den berechneten Verstellweg (W₀) axial zueinander verstellt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - nach dem Einsetzen der Abtriebswelle (5) mit dem Abtriebsrad (6) in die erste Lagerstelle (4a) des ersten Gehäuseteils (2a) und vor dem Verschweißen des zweiten Gehäuseteils (2b) mit dem ersten Gehäuseteil (2a) ein erster Axialabstand (S₁) zwischen der ersten Lagerfläche (8a) des Abtriebsrads (6) und einer ersten vorgerechneten Schweißkontur (12a) gemessen wird, wobei die erste Schweißkontur (12a) an dem ersten Gehäuseteil (2a) in einer zum Bilden der Schweißverbindung (3) vorgesehenen Schweißzone (11) ausgebildet ist, - ein zweiter Axialabstand (S₂) zwischen der Stirnseite (7b) der zweiten Lagerstelle (4b) des Lagers (4) und einer zweiten vorgerechneten Schweißkontur (12b) gemessen wird, wobei die zweite Schweißkontur (12b) an dem zweiten Gehäuseteil (2b) in einer zum Bilden der Schweißverbindung (3) vorgesehenen Schweißzone (11) ausgebildet ist, - ein innerer Axialabstand (Sl₀) zwischen der ersten Lagerfläche (8a) und der zweiten Lagerfläche (8b) des Abtriebsrads (6) gemessen wird, - aus dem ersten Axialabstand (S₁), aus dem zweiten Axialabstand (S₂), aus dem inneren Axialabstand (Sl₀) und aus dem vorbestimmten Axialspiel (So) ein axialer Verstellweg (W₀) berechnet wird, um den das zweite Gehäuseteil (2b) und das erste Gehäuseteil (2a) zum Erreichen des vorbestimmtes Axialspiel (S₀) beim Verschweißen axial zueinander verstellt werden müssen, - beim Verschweißen das zweite Gehäuseteil (2b) und das erste Gehäuseteil (2a) um den berechneten Verstellweg (W₀) axial zueinander verstellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen durch ein Laserverschweißen oder durch ein Ultraschallschweißen oder durch ein Reibverschweißen, vorzugsweise Vibrationsverschweißen, erfolgt.