In vielen Anwendungsfällen von Getrieben wird ein maximales Abtriebsmoment nur an einer Stellung auf benötigt. Solche An- forderungen treten beispielsweise bei Getrieben auf, die eine Schließfunktion erfüllen sollen. Dies kann in der Gebäude- technik ein Fensterschließer oder in der Automobiltechnik ei- ne Zuziehhilfe sein, oder ein Getriebe zum Schließen von Luftklappen.

Erfolgt der Antrieb über einen Elektromotor und wird ein Ge- triebe mit konstanter Übersetzung verwendet, so ergibt sich der Nachteil, daß die Höhe der Übersetzung auf der einen Sei- te so hoch sein muß, daß mit dem verwendeten Motor das maxi- male Moment erreicht werden kann. Dies erfordert in der Regel eine hohe Ubersetzung. Auf der anderen Seite bedeutet eine hohe Ubersetzung auch eine lange Stellzeit des Getriebes. Die Stellzeit ist bei vielen Anwendungen begrenzt, so z. B. bei Lüftungsklappen, die im Brandfall schließen müssen, bei Kli- maklappenantrieben oder bei Fensterschließern.

Um die Stellzeit in den geforderten Grenzen zu halten, muß in diesem Fall ein stärkerer und damit teurer Motor verwendet werden, um die Ubersetzung niedriger und damit die Stellzeit in den geforderten Grenzen zu halten und das geforderte Ab- triebsmoment zu erhalten.

Ein weitere Nachteil ist es, daß bei einem starkerem Motor auch stärkere Motorströme auftreten, wodurch zusätzlich die Steuerung der Motoren wesentlich verteuert wird. Bei der Ge- triebeauslegung ist daher bei vielen Anwendungen ein maxima- ler Strom einzuhalten. Aber auch bei einem schwächerem Gleichstrommotor besteht daß Problem, daß die Stromaufnahme mit sinkender Drehzahl zunimmt.

Ein weiterer Nachteil bei einer solchen Anwendung ist es, daß bei den vielfach verwendeten Gleichstrommotoren die Drehzahl des Motors vom angeforderten Motormoment abhangt. Der Motor hat während des Verstellens eine wechselnde Drehzahl. Diese Drehzahländerungen wirken sich auf das subjektive Ge- räuschempfinden sehr negativ aus und werden in den geschil- derten Anwendungsbeispielen in der Gebaude-und Automobil- technik so nicht akzeptiert.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine Antirebsvorrichtung zu schaf- fen, bei der mit einem schwächerem Motor das geforderte Ab- triebsmoment erreicht wird und gleichzeitig die Stellzeit des Getriebes reduziert ist.

Die Lösung besteht darin, daß statt eines Getriebes mit kon- stanter Übersetzung ein ein zweistufiges Getriebe verwendet wird, wobei die zweite Stufe als Unrundgetriebe ausgebildet ist. Die erste Stufe kann ein herkommliches Getriebe sein.

Vorzugsweise handelt es sich bei der ersten Getreibestufe um ein Wellgetriebe und insbeosndere um ein Wellgetriebe, wie es detailliert in dem für die Anmelderin erteilten europäischen Patent EP 0 918 961 B1 beschrieben und offenbart ist. Zum Zwecke der Offenbarung wird auf den Inhalt dieser Patent- schrift Bezug genommen. Die Übertragungselemente des darin beschriebenen Wellgetriebes (auch Harmonic-Drive-Getriebe ge- nannt) sind Stößel bzw Stege.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an- gegeben.

Unrundgetreibe sind Getriebe mit nicht konstantem Uberset- zungsverhältnis und als solche bereits bekannt. Ein Beispiel für ein Unrundgetriebe ist in DE 197 39 851 Al beschrieben.

Dort wird das Getreibe für den Antireb eines Scheibenwischers in einem Kraftfahrzeug verwendet. Das Unrundgetriebe wird hierbei ausschließlich dazu eingesetzt, eine hin-und herge- hende Bewegung des Scheibenwischers auszuführen. Das dortige Unrundgetreibe wird jedoch nicht dazu eingesetzt, einen be- stimmten Übersetzungsverlauf zu besitzen oder um Stellzeiten zu reduzieren.

Eine Losung der Erfindung besteht auch in dem Verfahren, aus dem Verlauf des geforderten Abtriebsmomentes und einer gege- benen Motorkennlinie des verwendeten Antriebes den Überset- zungsverlauf so optimal zu ermitteln, daß damit die oben ge- schilderten Nachteile vermieden werden können. Die Optimie- rung unterscheidet ferner zwischen den einzelnen Arten von Elektromotoren, beispielsweise zwischen einem Gleichstrommo- tor oder einem Schrittmotor.

Ein beonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Optimierung des Ubersetzungsverlaufes bei Verwendung ei- nes Gleichstrommotors dieser mit im wesentlicher konstanter Drehzahl über dem gesamten Verstellbereich betrieben werden kann, wodurch das Getriebegeräusch wesentlich reduziert wird.

Die Erfindung besteht ferner darin, daß jeder einzelne Ge- triebezahn ein eigenes beliebiges Bezugsprofil erhält, so daß jeder Zahn hinsichtlich Festigkeit, Geräusch, Spiel und Wir- kungsgrad optimiert werden kann. Gerade bei nicht durch Wälz- stoßen hergestellten Zahnräder, also beispielsweise durch Spritzgießen, Sintern oder durch Rumen hergestellten Unrund- getrieben, bieten auch nicht evolventische erhebliche Vortei- le auf Grund des auftretenden Unterschnittes, wenn die Krüm- mungen der Wälzkurven punktweise zu groß werden.

Der Ablauf der Anpassung eines Unrundgetriebes erfolgt itera- tiv in mehreren Schritten wie folgt : Zuerst wird aus dem Abtriebsmomentenverlauf und der Motor- kennlinie ein erster optimierter Ubersetzungsverlauf ermit- telt. Daraus werden die Polkurven des Unrundgetriebes ermit- telt. Anschließend werden aus einem beliebigem Bezugsprofil, bei der auch jeder Zahn verschieden sein kann, die Zahne des Unrundgetriebes berechnet. Anschließend wird durch eine Ab- wälzsimulation die auftretenden Spannung wahrend des Verstel- lens und die auftretenden Wirkungsgrad ermittelt. Da der Wir- kungsgradverlauf einen Einfluß auf den Drehzahlverlauf wäh- rend der Stellzeit hat, muß jetzt noch einmal mit der Verzah- nung der Momentenverlauf und die Stellzeit ermittelt werden.

Falls der Verlauf jetzt nicht mehr in Ordnung ist, muß eine erneute Optimierungsschleife bzw. Otpriierungsberechnung durchgeführt werden, um die Wälzkurven und damit die Zähne optimal zu betimmen und zu gestalten.

Dieser Ablauf ist detailliert nochmals in Fig. 1 in einem Flußdiagramm dargestellt. Auf en Inhalt von Fig. lwird aus- drücklich bezug genommen.

Auf Grund der komplexen Zusammenhange kann die Optimierung nur noch mit einem Computerprogramm errechnet und gelöst wer- den.

Im folgenden soll die Optimierung eines Unrundgetriebes am Beispiel eines Gleichstrommotors mit einem gegebenen Motor- kennlinie gemäß M1 = M1 (n) oder n = n (M1), I = I (n) mit Mi = Motormoment, I = Motorstrom, nl= Drehzahl und einem gegebenen Abtriebsmoment M2 = (#2), mit M2 = Abtriebsmoment, (P2 =Abtriebsdrehwinkel aufgezeigt werden.

Ergebnis der ersten Optimierung ist ein Übersetzungsverlauf <BR> <BR> <BR> gemäß<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> i(#2),i= mit i = Ubersetzung, 92 = Abtriebsdrehwinkel.

Ferner wird die benötigte Stellzeit und die maximale Strom- aufnahme vorzugsweise so weit wie möglich reduziert und es wird vorzugsweise gleichzeitig der Drehzahlverlauf des Motors und damit das Getriebegerausch optimiert.

Um eine im wesentlichen konstante Drehzahl des Motors und da- mit eine Geräuschreduzierung zu erhalten, wird als Startwert für die Optimierung der Übersetzungsverlauf so gewählt, daß im wesentlichen die Motordrehzahl über der gesamten oder zu- mindest annähernd der gesamten Verstellzeit konstant oder weitgehend konstant bleibt.

Die Berechnung der Stellzeit des Drehzahlverlaufes und der Stromaufnahme führt auf ein Differentialgleichungssystem, das im allgemeinen nicht mehr explizit gelöst werden kann. Deswe- gen wird als numerisches Verfahren beispielsweise ein expli- zites Euler-Verfahren verwendet.

Die einzelnen Berechnungsschritte des Euler-Verfahrens sind in dem Flußdiagramm von Fig. 2 dargestellt, worauf ausdrück- lich hingewiesen wird.

Aus dem Bezugsprofil der beiden Unrundräder werden als nach- stes die Zahnradgeometrien bestimmt. Dann werden die auftre- tenden Zahnfußspannungen, Flankenpressungen und Verformungen der Zähne bei Kunststoffzahnrädern bestimmt und optimiert.

Ferner wird der Wirkungsgrad an jedem Eingriffspunkt be- stimmt. Im nächsten Schritt wird die Berechnung der Stellzei- ten noch einmal durchgeführt, allerdings jetzt einschließlich dem Wirkungsgrad in jedem Eingriffspunkt und mit den Zahnrad- geometrien.

Das in Fig. 5 gezeigte Beispiel einer Antriebsvorrichtung zeigt eine Ausführung für einen Fensterschließer als Stell- votrrichtung 30 in der Gebaudetechnik mit einem im wesent- lichn Cosinus-förmigen Verlauf des Abtriebsmomentes (vgl.

FIG. 4). Der eingesetzte, in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen 10 versehene Gleichstrommotor hat fast uber dem gesamten Stell- bereich eine konstante Drehzahl. Seine Ausgangswelle ist mit einer ersten Getreibestufe 22 und deren Ausgang mit einer zweiten Getriebestufe 24 gekoppelt. die zweite Getriebestufe 24 ist als Unrundgetriebe gestaltet. Das gesamte Getriebe ist mit 20 bezeichnet. Damit kann beispielsweise die Stellzeit um 30% und die maximale Stromaufnahme um ca. 40% verringert wer- den. In Fig. 4 bezeichnen 22a und 24a Wellen des Unrundge- treibes 24 bzw. der Stellvorrichtung 30 und 22b und 24b zuge- hörende Zahnkurven.