Aktuator

Gegenstand der Erfindung ist ein Aktuator mit einem Stellglied, welches in einem Gehäuse gelagert ist, einem Elektromotor zum Antrieb des Stellgliedes, einem aus mindestens einem Zwischenrad bestehenden Getriebe, wobei zumindest das Zwischenrad auf einer Welle angeordnet und die Welle im Gehäuse gelagert ist und einem das Getriebe verschließenden Deckel.

Solche Aktuatoren werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt und sind somit bekannt. Das Stellglied kann Stößel sein, der eine Li nearbewegung ausführt. Es sind aber auch Aktuatoren bekannt, bei denen das Stellglied eine drehbar auf einer Welle gelagerte Klappe ist, die beispielsweise den Durchfluss eines Mediums in einem Kanal regelt. Die Stellglieder werden von dem Elektromotor angetrieben. Um die Drehzahl des Elektromotors an die Bewegung des Stellglieds anzupassen, ist ein Getriebe zwischengeschaltet. Je nach gewünschter Übersetzung oder Umwandlung der Drehbewegung des Ritzels vom Elektromotor in eine translatorische Bewegung weist das Getriebe ein oder mehrere Zahnräder als Zwischenräder auf. Diese Zwischenräder bestehen größtenteils aus Kunststoff und sind auf Wellen gelagert, die wiederum aus Metall bestehen. Die Herstellung solcher Aktuatoren ist aufgrund der Vielzahl von Bauteilen relativ aufwendig. Insbesondere für das Getriebe müssen die Zwischenräder und die entsprechenden Wellen ge fertigt, vormontiert und im Aktuator verbaut werden. Dabei umfasst die Herstellung der Wellen mit Herstellung, Reinigung, Transport, sowie das Vorsehen verschiedenster Hilfsstoffe eine Vielzahl von Arbeitsschritten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Aktuator zu schaffen, der in der Herstellung einfacher ist, ohne dass die Zuverlässigkeit beeinträchtigt wird. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass mindestens eine Welle des Getriebes einteilig mit einem anderen Bauteil des Aktuators hergestellt ist. Mit der einteiligen Fertigung mindestens einer Welle des Getriebes mit einem anderen Bauteil des Aktuators lässt sich die Herstellung de Aktuators wesentlich vereinfachen. Alle separaten Arbeitsschritte zur Herstellung der Welle, sowie deren Handhabung und Montage mit den Zahnrädern können mit dem er findungsgemäßen Aktuator entfallen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die min destens eine Welle einteilig mit einem Zwischenrad gefertigt ist . Der Vorteil besteht darin, dass durch die einteilige Fertigung bereits ein fester Verbund zwischen Welle und Zwischenrad existiert. Früher musste sowohl Welle als auch Zwischenrad sehr exakt hinsichtlich des Sitzes und der damit einzuhaltenen Toleranzen gefertigt werden. Mit der erfindungsgemäßen ein teiligen Ausbildung entfällt diese Forderung. Das Verbundbauteil kann somit deutlich einfacher und kostengünstiger gefertigt werden. Unter einem Zwischenrad wird im Sinne der Erfindung ein Zahnrad oder ein Zahnradsegment verstanden.

Eine deutliche Vereinfachung bei der Herstellung der mindestens einen Welle wird dadurch erreicht, wenn diese durch Spritzgießen von Kunststoff mit dem anderen Bauteil des Aktuators hergestellt ist. Es hat sich überraschend gezeigt, dass die Verwendung von Kunststoff als Wellenmaterial ausreichend ist. Eine solche Welle muss für eine vergleichbare Festigkeit zwar größer dimensioniert werden, allerdings erlaubt die Verwendung von Kunststoff eine Gewichtsreduktion des Aktuators.

Für eine sichere und langzeitstabile Lagerung der mindestens einen Welle hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die mindestens eine Welle im Gehäuse zu lagern. Je nach Anwendung und Belastungsfall lässt sich im Gehäuse eine dementsprechende Lagerstelle vorsehen, in der die Welle gelagert ist. Größere Wellenabmaße, bedingt durch den Ersatz von Metall durch Kunststoff, lassen sich deutlich reduzieren, wenn die mindestens eine Welle aus glasfaserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise glasfaserverstärktem Polybutylenterephthalat (PBT) gefertigt ist. Diese Kunststoffe besitzen eine erhöhte Festigkeit, so dass deren Verwendung das Gewicht des Aktuators weiter reduziert.

Die Fertigung der mindestens einen Welle mit einem anderen Bauteil bedeutet, dass zwei Bauteile mit unterschiedlichen Funktionen einteilig hergestellt werden. Dabei werden an jedes Bauteil unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der

Werkstoffeigenschaften gestellt. Beeinträchtigungen in der Funktion eines oder beider Bauteile durch eine entsprechende Werkstoffauswahl lassen sich gemäß einer vorteilhaften Aus gestaltung dadurch vermeiden, dass die mindestens eine Welle aus einem anderen Kunststoff als das andere Bauteil, mit dem sie einteilig gefertigt ist, besteht. In besonders einfacher Weise erfolgt die Fertigung im Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren . Bei diesem Verfahren werden zwei unterschiedliche Kunststoffe in einem Spritzgießvorgang verarbeitet, wobei am Ende des

Spritzgießvorgangs ein fertiges Bauteil erzeugt wurde.

Zur weiteren Vereinfachung bei der Herstellung des erfin dungsgemäßen Aktuators trägt es bei, wenn die mindestens eine Welle nicht nur mit einem, sondern mit zwei Zwischenrädern einteilig ausgebildet.

In einer anderen Ausgestaltung ist es aber auch möglich ein zweites Zwischenrad zusätzlich zu dem ersten Zwischenrad zu montieren, wobei die mindestens eine Welle einen Sitz für ein Zahnrad aufweist.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher be schrieben. Es zeigt in

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Aktuators nach dem Stand der Technik und Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäßen Welle .

Der Aktuator in Figur 1 ist ein Drosselklappenstutzen 1 im Ansaugtrakt eines Kraftfahrzeugs. In einem Metallgehäuse 2 befindet sich ein Strömungskanal 3, über den Luft dem Ver brennungsmotor des Kraftfahrzeugs zugeführt wird. Eine in dem Stömungskanal 3 drehbar auf einer Welle 4 angeordnete Klappe 5 erlaubt eine Regelung der Luftzufuhr. Die Welle 4 ist im Gehäuse 2 gelagert und ragt bis in eine Getriebekammer 6. Das dortige Ende der Welle 4 ist mit einem Zahnrad 7 verbunden. Über zwei Zwischenräder 8 ist das Zahnrad 7 mit einem Ritzel 9 des Elektromotors 10 verbunden, so dass durch Ansteuerung des Elektromotors 10 die Klappe 5 entsprechend verdreht werden kann. Die Getriebekammer 6 ist mit einem Deckel 11 verschlossen.

Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Welle 12 aus einem glas faserverstärktem Kunststoff. Die Welle besitzt ein erstes Ende 13, welches im Gehäuse 2 gelagert ist. Die Welle 13 ist einteilig mit einem Zahnrad 14 mittels Spritzgießen hergestellt. Das Zahnrad 14 besitzt einen scheibenförmigen Grundkörper 15, der auf einer Seite durch ebenfalls einteilig angeformte Rippen 16 verstärkt ist, um so eine größere Festigkeit des Zahnrades zu erzielen. Radial außen ist am Grundkörper 15 der umlaufende Zahnkranz 17 ausgebildet. Die Welle 12 besitzt einen Bereich 18 mit vergrößertem Durchmesser. Dieser Bereich 18 ist besitzt ebenfalls eine Verzahnung und ist ein weiteres Zahnrad für den Einsatz in einem Getriebe.