DE102012214471A1

DE102012214471A1 - Baukastensystem eines Stellantriebs

Info

Publication number: DE102012214471A1
Application number: DE201210214471
Authority: DE
Inventors: Carsten Wintjen; Walter Decker; Martin Kühne
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2014-02-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem eines Stellantriebs (S), insbesondere für Sitzverstelleinrichtungen, mit einem Antriebsmotor (1) und einem von dem Antriebsmotor (1) angetriebenen hochübersetzenden Getriebe (5), mit einer in Getriebeverbindung stehenden Gewindespindel (8), mit einem mit der Gewindespindel (8) in Wirkverbindung stehenden Schubrohr (12) zur Betätigung eines Anschlusselements (13), mit einem Gehäuse, mindestens zur Aufnahme des Antriebsmotors (1) und des Getriebes, wobei der Antriebsmotor (1) und das Getriebe (5) auf einer gemeinsamen Basisplatte (6) montiert sind, wobei das Gehäuse Befestigungselemente aufweist zur Aufnahme der Basisplatte (6) und zwei nahezu spiegelbildlich gefertigte Gehäusehalbschalen (21) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem für einen Stellantrieb, insbesondere für Sitzverstelleinrichtungen, gemäß den Merkmalen des geltenden Patentanspruchs 1.
In Verkehrsflugzeugen weisen die Sitze der "BusinessClass" und der "FirstClass" zahlreiche Verstellmöglichkeiten, wie z. B. Sitzneigung und -höhe oder Kopfstützen und Beinauflagen, auf. Die neuesten Sitzgenerationen ermöglichen sogar die Einstellung einer flachen Liegeposition. Während bei Kurzstreckenflügen die Verstellung derzeit zumeist noch mechanisch erfolgt, werden bei Langstreckenflügen hauptsächlich elektrische Systeme eingesetzt.
Die komplexen Sitzkinematiken werden für die oben genannten Verstellmöglichkeiten von zwei bis acht elektrischen Stellantrieben, auch als Aktuatoren bezeichnet, justiert bzw. vom Fluggast eingestellt. Diese Aktuatoren müssen somit Schutzvorrichtungen enthalten, die ein unbeabsichtigtes Verstellen- auch im stromlosen Zustand- verhindern. Andererseits muss beim Ausfall eines Aktuators oder dessen Ansteuerung ein sogenannter "Manual Override", der mechanisch z. B. mittels Bowdenzug ausgelöst wird, ein manuelles Verstellen der betroffenen Funktion ermöglichen.
Solche Stellantriebe sind z.B. aus DE 10 2006 026 100 B3 oder DE 41 01 470 C1 bekannt.
Als problematisch bei der Verwendung von bekannten Stellantrieben ist, dass unterschiedliche Kinematiken der verschiedenen Sitzhersteller sowie die jeweils zugeordnete Stellfunktion eine Anpassung der Aktuatorik bezüglich Stellkraft, -weg und -geschwindigkeit sowie der Einbaulänge bedingen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Baukastensystem für einen Stellantrieb anzugeben, mit welchem die Nachteile des Standes der Technik beseitigt und eine Reduzierung von Entwicklung- und Fertigungskosten der Aktuatoren sowie deren Montagezeit innerhalb eines Gehäuses erzielt werden können.
Diese Aufgabe wird mit dem Baukastenprinzip gemäß den Merkmalen des geltenden Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Baukastensystem eines Stellantriebs weist einen Antriebsmotor und ein von dem Antriebsmotor angetriebenes hochübersetzendes Getriebe auf. Ferner sind eine in Getriebeverbindung stehende Gewindespindel sowie ein mit der Gewindespindel in Wirkverbindung stehendes Schubrohr zur Betätigung eines Anschlusselements vorhanden. Das Baukastensystem gemäß der Erfindung weist zudem ein Gehäuse mindestens zur Aufnahme des Antriebsmotors und des Getriebes auf, wobei der Antriebsmotor und das Getriebe auf einer gemeinsamen Basisplatte montiert sind. Das Gehäuse weist ferner Befestigungselemente zur Aufnahme der Basisplatte auf. Schließlich besteht das Gehäuse des erfindungsgemäßen Baukastensystems aus zwei spiegelbildlich oder nahezu spiegelbildlich gefertigten Gehäusehalbschalen.
Die Erfindung ist insbesondere für Sitzverstelleinrichtungen einsetzbar, zweckmäßig für Sitzverstelleinrichtungen in Luftfahrtanwendungen aber auch für Linearverstellungen, wie z.B. elektrisch betätigte Einrichtungen im Innen- und Außenbereich des Luftfahrzeugs. Die Verwendung der Erfindung als Verstelleinrichtung bei der Klappenbetätigung ist ebenfalls denkbar.
Bei dem Antriebsmotor kann es sich zweckmäßig um einen Elektromotor handeln.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Getriebe ein Taumelradgetriebe. Durch den Einsatz eines Taumelradgetriebes ergeben sich Vorteile hinsichtlich Gewicht und Wirkungsgrad. In den verwendeten Getrieben können zweckmäßig Beveloid-Getriebe und/oder Evolventen-Getriebe zum Einsatz kommen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist am Motor eine Bremse vorgesehen, welche geeignet ist, im stromlosen Zustand den Antriebsstrang zu bremsen und/oder im Stillstand zu halten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe ein axial verschiebbares Antriebsritzel vorgesehen, welches über einen Kupplungsmechanismus mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Dadurch wird gewährleistet, dass eine manuelle Verstellung des Stellantriebs bei gebremsten oder blockierten Antriebsmotor möglich ist (Manual Override). Zweckmäßig kann ein Hebelmechanismus vorgesehen sein zur axialen Verschiebung des Antriebsritzels.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist zwischen einem Koppelglied und der Spindel eine Trennvorrichtung (Manual Override) vorgesehen. Das Koppelglied ist hierbei zwischen dem Abtrieb des Getriebes und der Spindel angeordnet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Gehäusehalbschalen Aussparungen und Ausnehmungen zur Aufnahme und zur Lagerung von Komponenten des Stellantriebs auf. Dadurch ist es möglich, die Komponenten formschlüssig im Gehäuse zu integrieren. Darüber hinaus lässt sich die Montagezeit der Komponenten verringern.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die im Stellantrieb verwendeten Komponenten austauschbar. Dadurch wird gewährleistet, dass der Stellantrieb an unterschiedliche Lasten, Stellwege und Stellgeschwindigkeiten angepasst werden kann.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 die Gesamtansicht eines Stellantriebs,
2 eine Darstellung der in einem Stellantrieb verbauten Komponenten,
3 eine Gehäusehalbschale.
1 zeigt einen Stellantrieb S mit einem Gehäuse 21 zur Aufnahme von Antriebskomponenten. An dem Gehäuse 21 ist ein weiteres Gehäuse 18 zur Aufnahme von Regelungsschaltungen angebracht. Es ist aber auch möglich, die Regelungsschaltung im Gehäuse 21 zu verbauen.
Am Gehäuse 21 des Stellantriebs S ist ein Hüllrohr 10 montiert, in welchem eine Spindel (nicht dargestellt) und ein durch die Spindel angetriebenes Schubrohr 12 verlaufen. An diesem Schubrohr 12 ist ein Anschlusskopf 13 vorgesehen, welcher mit dem Verstellmechanismus des Sitzes (nicht dargestellt) verbunden ist.
2 zeigt in Schnittdarstellung die im Gehäuse 21 verbauten Komponenten. Ein Elektromotor 1 mit stromlos aktiver Bremse 2 treibt über eine Stirnradstufe 3, 4 ein hochübersetzendes Getriebe 5 vorzugsweise ein Taumelradgetriebe, welches z.B. aus EP 2 271 859 B1 bekannt ist, an. Der Motor 1 und das hochübersetzende Getriebe 5 werden auf einer gemeinsamen Basisplatte 6 montiert und sind somit exakt zueinander ausgerichtet.
Der langsam drehende Abtrieb des Getriebes 5 ist über ein geeignetes Koppelglied 7, das Winkel- und Axialversätze ausgleichen kann, an die Spindel 8 eines Spindeltriebes gekuppelt. Die Spindelmutter 9 wird mittels eines in einem Hüllrohr 10 formschlüssig laufenden Gleiters 11 am Mitdrehen gehindert und setzt so die Rotation der Spindel 8 in eine Linearbewegung um. Ein mit der Spindelmutter 9 verbundenes Schubrohr 12 überträgt Stellkraft und Weg über einen Anschlusskopf 13, der erforderlichenfalls mit einem Gelenklager (nicht dargestellt) ausgestattet ist, auf die zu verstellende Komponente des Sitzes (nicht dargestellt). Ein entsprechend gestaltetes Wälzlager 14 überträgt die Spindelkräfte auf das umgebende Gehäuse 21.
Die jeweilige Position der Spindelmutter 9 und die Drehzahl der Spindel 8 werden von einem Potenziometer 15, das über eine weitere Stirnradstufe 16, 17 angetrieben wird, erfasst. Die erforderliche Regelelektronik (nicht dargestellt) ist in einem separaten Gehäuse 18, das z. B. mittels entsprechender Schienen und Befestigungselementen mit dem Gehäuse 21 verbunden wird, untergebracht.
Ein axial verschiebbares Antriebsritzel 3 ist über einen Kupplungsmechanismus 19 mit dem Motor 1 verbunden und wird mittels einer geeigneten Feder 20 vorgespannt. Über einen Hebelmechanismus 20a kann dieses Ritzel 3 aus dem Eingriff gezogen werden, und ermöglicht so die geforderte manuelle Verstellung bei gebremstem Motor 1, 2. Eine alternative Vorrichtung zum Trennen des Lastpfades könnte auch zwischen dem Koppelglied 7 und der Spindel 8 integriert werden.
Zur Verringerung der Montagezeit können die vormontierten Baugruppen in eine der in erster Näherung spiegelbildlich gefertigten Gehäusehalbschalen 21 eingelegt werden. Die Position der Basisplatte 6 wird mittels geeigneter Schienen 22 oder anderweitig geformter Anlageflächen in den Gehäusehalbschalen 21 formschlüssig festgelegt. Die Wälzlager 14, 14a sind in entsprechenden Ausformungen 23, 24 des Gehäuses 21 fixiert. Als Fixierung kann ein Klebemittel zugefügt werden. Die Auflagenflächen 25 für das Hüllrohr 10 sind mit Noppen 26 versehen, die sich in entsprechende Bohrungen des Rohres 10 fügen und dieses so fixieren. Das Potenziometer 15 wird mittels entsprechend ausgestalteter Anlageflächen (27) formschlüssig allseitig in seiner Einbaulage gehalten.
Nach Montage der zweiten Gehäusehälfte (nicht dargestellt) sind alle Komponenten unverrückbar in ihrer Einbaulage fixiert. Die Verbindung der Gehäusehälften erfolgt nach dem Stand der Technik lösbar z. B. durch Verschraubungen oder unlösbar durch beispielsweise entsprechend ausgestaltete Rastmechanismen. Die Abdichtung der Gehäusehälften 21 zueinander und zum Hüllrohr 10 sowie die Ausleitung der Kabel (nicht dargestellt) erfolgen ebenfalls nach dem Stand der Technik.
Die Anpassung an unterschiedliche Einsatzbedingungen erfolgt durch Einsatz modifizierter Komponenten. So lassen sich durch Längenänderungen von Schubrohr 12 und Hüllrohr 10 sowie der Spindel 8 die Einbaulänge und Stellwege variieren.
Eine Anpassung der Stellgeschwindigkeit erfolgt im einfachsten Fall über die Motordrehzahl. Größere Änderungen von Stellgeschwindigkeit und Stellkraft bedingen eine Änderung der Getriebeübersetzungen. Hier hat das Taumelradgetriebe 5 den Vorteil, dass ausgehend von einer Maximalübersetzung, über die sich die Breite (Dicke) des Aktuators definiert, durch Verringerung der Zähnezahlen nahezu jedes Übersetzungsverhältnis realisierbar ist. Somit braucht die Übersetzung der Eingangsstufe nicht geändert werden und der gleichbleibende Abstand zwischen Motor- und Spindelachse erlaubt die Verwendung baugleicher Gehäusehalbschalen und Basisplatten.
Bezugszeichenliste

1: Elektromotor
2: Bremse
3: Antriebsritzel
4: Stirnrad
5: hochübersetzendes Getriebe
6: Basisplatte
7: Koppelglied
8: Spindel
9: Spindelmutter
10: Hüllrohr
11: Gleiter
12: Schubrohr
13: Anschlusskopf
14: Wälzlager
14a: Wälzlager
15: Potenziometer
16: Stirnrad
17: Stirnrad
18: Gehäuse für Regelungselektronik
19: Kupplungsmechanismus
20: Feder
20a: Hebelmechanismus
21: Gehäuse, Gehäusehalbschale
22: Schienen
23: Ausformung für Wälzlager
24: Ausformung für Wälzlager
25: Auflagefläche
26: Noppen
27: Ausformung für Potenziometer
S: Stellantrieb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006026100 B3 [0004]
DE 4101470 C1 [0004]
EP 2271859 B1 [0023]

Claims

Baukastensystem eines Stellantriebs (S), – mit einem Antriebsmotor (1) und einem von dem Antriebsmotor (1) angetriebenen hochübersetzenden Getriebe (5), – mit einer in Getriebeverbindung stehenden Gewindespindel (8), – mit einem mit der Gewindespindel (8) in Wirkverbindung stehenden Schubrohr (12) zur Betätigung eines Anschlusselements (13), – mit einem Gehäuse, mindestens zur Aufnahme des Antriebsmotors (1) und der Getriebe (3, 4, 5), – wobei der Antriebsmotor (1) und das Getriebe (5) auf einer gemeinsamen Basisplatte (6) montiert sind, – wobei das Gehäuse Befestigungselemente aufweist zur Aufnahme der Basisplatte (6) und zwei spiegelbildlich oder nahezu spiegelbildlich gefertigte Gehäusehalbschalen (21) umfasst.
Baukastensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Antriebsmotor (1) montierte Bremse (2) vorhanden ist zur Bremsung des Antriebsstrangs im stromlosen Zustand.
Baukastensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) ein Taumelradgetriebe ist.
Baukastensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Antriebsmotor (1) und Getriebe (5) ein axial verschiebbares Antriebsritzel (3) vorgesehen ist, welches über einen Kupplungsmechanismus (19) mit dem Antriebsmotor (1) verbunden ist.
Baukastensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hebelmechanismus (20a) vorgesehen ist zur axialen Verschiebung des Antriebsritzels (4).
Baukastensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Koppelglied (7), welches zwischen dem Abtrieb des Getriebes (5) und der Spindel (8) gekuppelt ist, und der Spindel (8) eine Vorrichtung zum Trennen des Lastpfades vorgesehen ist.
Baukastensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehalbschalen (21) Aussparungen und Ausnehmungen (22, 23, 24, 25, 26) aufweisen zur Aufnahme und zur Lagerung von Komponenten (6, 10, 14, 14a, 15) des Stellantriebs.
Baukastensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Variation von Komponenten eine Anpassung des Stellantriebs an unterschiedliche Lasten, Stellwege und Stellgeschwindigkeiten möglich ist.