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Title:
LINEAR ACTUATOR FOR A VALVE OF A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/158331
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a linear actuator for a valve of a motor vehicle, having an electric motor (10), a planetary transmission (12) having a ring gear (20), and a sun gear (22), a spindle drive (14) having a spindle rod (36, 36') having an outside thread (46), which is arranged coaxially to the ring gear (20) and to the sun gear (22), and a spindle nut (38) having an inside thread (42), which intermeshes with the outside thread (46) of the spindle rod (36, 36'), wherein the planetary transmission (12) has a planetary gear (24a), driven by the electric motor (10) and having a stationary rotation axis (32a), the spindle nut (38) is connected to the sun gear (22) for conjoint rotation and the spindle rod (36, 36") has an axial bearing section (48, 48"), via which the spindle rod (36, 36') is mounted in an axially movable manner and rotationally fixed to the ring gear (20) in a coupling unit (50, 50', 50").

Inventors:
SCHNEIDER ANDRÉ (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/051638
Publication Date:
August 22, 2019
Filing Date:
January 23, 2019
Export Citation:
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Assignee:
PIERBURG GMBH (DE)
International Classes:
F16K31/06; F16K31/04; F16K31/50; F16K31/53; F16H25/20
Domestic Patent References:
WO2002023032A12002-03-21
WO2002023032A12002-03-21
Foreign References:
EP0537693A11993-04-21
US3530734A1970-09-29
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE TER SMITTEN EBERLEIN-VAN HOOF RÜTTEN PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Pierburg GmbH, 41460 Neuss

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs, mit

einem Elektromotor (10),

einem Planetengetriebe (12) mit

einem Hohlrad (20), und

einem Sonnenrad (22),

einem Spindelantrieb (14) mit

einer Spindelstange (36,36') mit einem Außengewinde (46), welche koaxial zu dem Hohlrad (20) und dem Sonnenrad (22) angeordnet ist, und

einer Spindelmutter (38) mit einem Innengewinde (42), welches mit dem Außengewinde (46) der Spindelstange (36,36') kämmt, dadurch gekennzeichnet, dass

das Planetengetriebe (12) ein von dem Elektromotor (10) angetriebenes Planetenrad (24a) mit einer ortsfesten Drehachse (32a) aufweist,

die Spindelmuter (38) drehfest mit dem Sonnenrad (22) verbunden ist, und

die Spindelstange (36,36') einen axialen Lagerabschnitt (48,48') aufweist, über welchen die Spindelstange (36,36') axial verschiebbar und drehfest zu dem Hohlrad (20) in einer Koppeleinheit (50, 50', 50") gelagert Ist, Linea raktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass

die Spindelstange (36,36') in Umfangsrichtung formschlüssig und somit drehfest in der Koppeleinheit (50,50') geführt ist.

3. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

die Koppeieinheit (50,50') eine Aussparung {52,52') aufweist, über welche die Koppeleinheit (50,50') In Umfangsrichtung formschlüssig mit der Spindelstange (36,36') verbunden ist,

4. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

die Aussparung (52') eine sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckende Nut (68) aufweist, in welche ein Momentübertragungsglied (70) ragt, dessen innenliegendes radiales Ende drehfest an der Spindelstange (36') befestigt ist.

5. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Koppeleinheit (50") eine Kupplungsaufnahme (74) aufweist, ln welcher eine Kupplung (76) mit zwei Kupplungselementen (78,80) angeordnet ist, wobei ein erstes Kupplungselement (78) drehfest mit der Koppeleinheit (50") verbunden ist, ein zweites Kupplungselement (80) dreh fest mit der Spindelstange (36') verbunden ist, und die

Kupplungselemente (78,80) einen Formschluss (54") in Umfangsrichtung bilden.

6. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Koppeleinheit (50,50', 50") mehrere Speichen (56) aufweist, über welche die Koppeleinheit (50, 50', 50") dre fest mit dem Hohirad (20) verbunden ist, wobei die Speichen (56) einen sich im Wesentlichen radial erstreckenden ersten Schenkel (58) und einen sich an den ersten Schenkel (58) anschließenden und sich im Wesentlichen axial erstreckenden zweiten Schenkel (60) aufweisen.

7. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der axiale Lagerabschnitt (48) der Spindeistange (36) einen viereckigen Querschnitt aufweist. 8. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Spindelmutter (38) mit dem Sonnenrad (22) einstückig ausgebildet ist.

9. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Planetengetriebe (12) insgesamt drei Planetenräder (24a-c) aufweist.

10. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Planetengetriebe (12) von dem angetriebenen Planetenrad (24a) zu dem Sonnenrad (22) eine Untersetzung aufweist.

11. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (12) eine Untersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis (I) von dem angetriebenen Planetenrad (24a) zu dem Sonnenrad (22) in einem Bereich von acht bis zehn aufweist. 12. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

an einem axialen Ende (62) der Spindelstange (36,36') ein Axiallager (64) angeordnet ist, welches die Spindelstange (36,36') mit einer rotatorisch feststehenden und axial verschiebbaren Ventilstange (66) verbindet.

13. Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Elektromotor (10) eine Antriebswelle (16) aufweist, welche parallel zu der Spindelstange (36,36') angeordnet ist und an welcher das angetriebene Planetenrad (24a) dreh fest angebracht ist.

Description:
B E S C H R E I B U N G Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft einen Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs, mit einem Elektromotor, einem Planetengetriebe mit einem Hohlrad, einem Sonnenrad, und mindestens einem Planetenrad, einem Spindelantrieb mit einer Spindelstange mit einem Außengewinde, welche koaxial zu dem Hohlrad und dem Sonnenrad angeordnet ist, und einer Spindelmutter mit einem Innengewinde, welches mit dem Außengewinde der Spindelstange kämmt. Derartige Linearaktuatoren werden beispielsweise In Abgasrückführventilen von Kraftfahrzeugen verwendet, um einen Ventilkörper von einem Ventilsitz abzuheben. Hierdurch kann der dem Verbrennungsmotor zugeführten Frischluft eine definierte Menge Abgas beigemengt werden, um die Schadstoffemissionen zu reduzieren.

Es sind verschiedene Ausführungen dieser Abgasrückführventile bekannt. In den letzten Jahren haben sich elektromotorisch angetriebene Hubventile im Bereich der Personenkraftwagen durchgesetzt, bei denen die rotatorische Bewegung der Antriebswelle des Elektromotors in eine translatorische Bewegung der Ventilstange umgewandelt wird. Hierfür kann beispielsweise ein Spindelantrieb verwendet werden, wobei die Ventilstange als rotatorisch feststehende Spindelstange ausgebildet ist, welche in einer drehbaren Spindelmutter geführt ist. Durch eine Rotation der Spindelmutter wird eine translatorische Bewegung der Ventilstange erzeugt. Auf Grund der Druckverhältnisse kann zum Öffnen des Ventils eine große Kraft notwendig sein, sodass zwischen dem Elektromotor und der angetriebenen Spindelmutter in der Regel ein Getriebe angeordnet ist, welches die Rotation der Antriebswelle zum Antreiben der Spindelmutter untersetzt. Hierdurch kann eine größere Hubkraft erzeugt werden. Als Getriebe kann beispielsweise ein Planetengetriebe verwendet werden.

Aus der WO 02/23032 Al ist ein Abgasrückführventil mit einem Elektromotor, einem Planetengetriebe und einem Spindelantrieb bekannt. Das Planetengetriebe weist ein drehbares Hohlrad, ein feststehendes Sonnenrad und ein umlaufendes Planetenrad auf. Das Hohlrad wird von dem Elektromotor angetrieben und das Planetenrad ist derart mit der Spindelmutter des Spindelantriebs gekoppelt, dass eine Rotation der Spindelmutter mit der Umlaufgeschwindigkeit des Planetenrads erzeugt wird. Das Planetengetriebe weist ein hohes Übersetzungsverhältnis zwischen der Rotationsgeschwindigkeit des Hohlrads und der Umlaufgeschwindigkeit des Planetenrads auf, um ein hohes Drehmoment an der Spindelmutter zu erzeugen. Die rotatorisch feststehende Ventilstange ist abschnittsweise als Spindel ausgebildet, welche mit der rotierenden Spindelmutter kämmt. Hierdurch wird die Rotation der Spindelmutter in eine axiale Bewegung der Ventilstange umgewandelt.

Zum Erzielen einer kurzen Ventilstellzeit ist eine Rotation der Spindelmutter bezüglich der Spindelstange mit einer hohen Drehzahl erforderlich. Bei dem aus der WO 02/23032 Al bekannten Ventil mit dem hohen Übersetzungsverhältnis ist hierfür ein sehr leistungsstarker Elektromotor mit einem hohen elektrischen Energiebedarf erforderlich. Alternativ kann das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes verringert werden, um eine höhere Rotationsgeschwindigkeit der Spindelmutter zu erzielen. Hierdurch wird jedoch das an der Spindelmutter generierte Drehmoment und somit die Hubkraft: des Ventils verringert.

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, welcher eine hohe Stellgeschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Stellkraft aufweist. Außerdem soll der Energiebedarf des Linearaktuators gering sein.

Diese Aufgabe wird durch einen Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass das Planetengetriebe ein von dem Elektromotor angetriebenes Planetenrad mit einer ortsfesten Drehachse aufweist, die Spindelmutter drehfest mit dem Sonnenrad verbunden ist, und die Spindelstange einen axialen Lagerabschnitt aufweist, über welchen die Spindelstange axial verschiebbar und drehfest zu dem Hohlrad in einer Koppeleinheit gelagert ist, wird durch den Elektromotor mittels des Planetengetriebes gleichzeitig sowohl eine Rotation der Spindelmutter, als auch eine Rotation der Spindelstange mit entgegengesetzter Drehrichtung erzeugt. Bei gleicher Rotationsgeschwindigkeit der Spindelmutter wird hierdurch eine höhere relative Rotationsgeschwindigkeit der Spindelmutter bezüglich der Spindelstange erzeugt, und somit eine höhere translatorische Stellgeschwindigkeit des Linearaktuators. Der erfindungsgemäße Linearaktuator ermöglicht somit eine hohe Stellgeschwindigkeit bei Verwendung eines Getriebes mit einem hohen Übersetzungsverhältnis. Dies ermöglicht eine kurze Stellzeit des Linearaktuators bei gleichzeitig hoher Stellkraft und geringem Energiebedarf des Elektromotors.

Vorzugsweise ist die Spindelstange in Umfangsrichtung formschlüssig und somit drehfest in der Koppeleinheit geführt. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige dreh feste Kopplung der Spindelstange mit dem Hohlrad, welche gleichzeitig eine axial verschiebbare Lagerung der Spindeistange erlaubt.

Besonders bevorzugt weist die Koppeleinheit eine Aussparung auf, über welche die Koppeleinheit in Umfangsrichtung formschlüssig mit dem Lagerabschnitt der Spindelstange verbunden ist. Dies ermöglicht eine zuverlässige drehfeste Verbindung der Spindelstange mit der Koppeleinheit, für welche keine zusätzlichen Kopplungselemente benötigt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführung weist die Aussparung eine sich Im Wesentlichen radial nach außen erstreckende Nut auf, in welche ein Momentübertragungsglied ragt, dessen innenliegendes radiales Ende drehfest an der Spindelstange befestigt ist. Das Momentübertragungsglied kann beispielsweise eine Feder sein, die mit einer radial innenliegenden Seite in eine an der Spindelstange vorgesehene Nut ragt. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige drehfeste Kopplung der Spindelstange mit dem Hohlrad. Hierbei wird der Formschluss in Umfangsrichtung durch das Momentübertragungsglied und die Nut gebildet, sodass für die drehfeste Kopplung der Spindelstange mit dem Hohlrad kein spezieller Spindelstangenquerschnitt erforderlich ist.

In einer alternativen bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Koppeleinheit eine Kupplungsaufnahme auf, in welcher eine Kupplung mit zwei Kupplungselementen angeordnet ist, wobei ein erstes Kupplungselement drehfest mit der Koppeleinheit verbunden ist, ein zweites Kupplungselement drehfest mit der Spindeistange verbunden ist, und die Kupplungselemente einen Formschluss In Umfangsrichtung bilden. Da der Formschluss durch die Kupplung gebildet wird, müssen die Querschnitte der Koppeleinheit und der Spindelstange nicht korrespondierend ausgebildet sein. Dies erlaubt beispielsweise die Verwendung einer universellen Koppeleinheit für verschiedene Spindelstangenausführungen. Die Kupplung kann beispielsweise eine einfache Nut-Feder-Verbindung aufweisen, welche einen stabilen Formschluss bildet. Vorteilhafterweise weist die Koppeleinheit mehrere Speichen auf, vorzugweise drei Speichen, über welche die Koppeleinheit drehfest mit dem Hohlrad verbunden ist, wobei die Speichen einen sich im Wesentlichen radial erstreckenden ersten Schenkel und einen sich an den ersten Schenkel anschließenden und sich im Wesentlichen axial erstreckenden zweiten Schenkel aufweisen. Mittels der Speichen wird die Koppeleinheit sowohl axial als auch radial zuverlässig bezüglich des Hohlrads positioniert. Der axiale Versatz zwischen dem Hohlrad und der Koppeleinheit ist hierbei über die Länge der axialen Schenkel definiert. Eine exakte und stabile Positionierung der Koppeleinheit ist essentiell für eine zuverlässige Lagerung der Spindelwelle in der Koppeleinheit und somit entscheidend für eine ordnungsgemäße Funktion über eine lange Lebensdauer des Linearaktuators.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der axiale Lagerabschnitt der Spindelstange einen viereckigen Querschnitt auf, wodurch ein zuverlässiger Formschluss in Umfangsrichtung bei einfacher Herstellung ermöglicht wird.

Vorzugsweise ist die Spindelmutter mit dem Sonnenrad einstückig ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige drehfeste Verbindung zwischen der Spindelmutter und dem Sonnenrad, für welche keine zusätzlichen Verbindungsmittel oder Herstellungsschritte erforderlich sind. Vorteilhafterweise weist das Planetengetriebe insgesamt drei Planetenräder auf, welche vorzugsweise gleichmäßig entlang des Umfangs des Hohlrads verteilt angeordnet sind. Dies erlaubt eine exakte und stabile radiale Positionierung der Getriebezahnräder zueinander. Durch die Mehrzahl von Planetenrädern wird die Belastung der einzelnen Zahnräder des Getriebes reduziert und somit die Lebensdauer des Getriebes verbessert.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist das Planetengetriebe von dem angetriebenen Planetenrad zu dem drehfest mit der Spindel verbundenen Sonnenrad eine Untersetzung auf, wodurch eine hohe translatorische Stellkraft des Linearaktuators erzielt werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist das Planetengetriebe eine Untersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis von dem angetriebenen Planetenrad zu dem Sonnenrad In einem Bereich von acht bis zehn auf. Dies ermöglicht eine hohe Stellgeschwindigkeit des Linearaktuators bei gleichzeitig ausreichend hoher translatorischer Stellkraft.

Vorzugsweise ist an einem axialen Ende der Spindelstange ein Axiallager angeordnet, welches die Spindelstange mit einer rotatorisch feststehenden und axial verschiebbaren Ventifstange verbindet. Hierdurch kann die rotatorische und translatorische Bewegung der Spindelstange in eine rein translatorische Bewegung der Ventilstange umgewandelt werden. Dies ermöglicht beispielsweise ein Abheben eines Ventil körpers von einem Ventilsitz, ohne dass dabei der Ventilkörper bezüglich des Ventilsitzes verdreht wird. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Elektromotor eine Antriebswelle auf, welche parallel zu der Spindelstange angeordnet ist und an welcher das angetriebene Planetenrad drehfest angebracht ist. Dies ermöglicht einen besonders kompakten und einfachen Aufbau des Linearaktuators,

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Linearaktuators für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beschrieben, wobei

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Linearaktuators für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs zeigt, Figur 2 eine schematische Seitenansicht des Linearaktuators aus Figur 1 zeigt, wobei die Spindelstange über ein Axiallager mit einer Ventilstange gekoppelt ist,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Planetengetriebes des Linearaktuators aus Figur 1 zeigt,

Figur 4 eine schematische Darstellung einer alternativen Koppeleinheit des Linearaktuators aus Figur 1 zeigt, wobei die Koppeleinheit eine Aussparung mit einer Nut aufweist, In welche ein drehfest mit der Spindelstange verbundenes Momentübertragungsglied ragt, und

Figur 5 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Koppeleinheit des Linearaktuators aus Figur 1 zeigt, wobei in einer zentralen Aussparung der Koppeleinheit eine Kupplung angeordnet ist. Der Linearaktuator umfasst einen Elektromotor 10, ein Planetengetriebe 12 und einen Spindelantrieb 14. Der Elektromotor 10 weist eine Antriebswelle 16 auf, welche durch den Elektromotor 10 angetrieben wird, sodass sich die Antriebswelle 16 um eine Antriebswellendrehachse 18 dreht.

Das Planetengetriebe 12 umfasst ein Hohlrad 20, ein Sonnenrad 22 und drei Planetenräder 24a-c. Das Hohirad 20 und das Sonnenrad 22 sind drehbar um eine gemeinsame Getriebedrehachse 26 angeordnet, wobei das Hohlrad 20 das Sonnenrad 22 radial umgibt. Die Getriebedrehachse 26 verläuft parallel zu der Antriebswellendrehachse 18. Das Hohlrad 20 weist auf der radialen Innenseite eine Hohlradverzahnung 28 auf. Das Sonnenrad 22 weist auf der radialen Außenseite eine Sonnenradverzahnung 30 auf und weist eine zentrale Spindelstangendurchführung 31 auf. Die drei Planetenräder 24a-c sind radial zwischen dem Sonnenrad 22 und dem Hohlrad 20 angeordnet, wobei die Planetenräder 24a-c gleichmäßig entlang des Umfangs des Sonnenrads 22 verteilt sind. Die Planetenräder 24a-c sind jeweils drehbar um eine ortsfeste Planetenraddrehachse 32a-c angeordnet, weiche parallel zu der Antriebswellendrehachse 18 und zu der Getriebedrehachse 26 verläuft Die Planetenräder 24a-c weisen auf der radialen Außenseite jeweils eine Planetenradverzahnung 34 auf, welche sowohl mit der Hohlradverzahnung 28 als auch mit der

Sonnenradverzahnung 30 im Eingriff steht. Das Planetenrad 24a ist drehfest an der Antriebswelle 16 angebracht, sodass die Planetenraddrehachse 32a der Antriebswellendrehachse 18 entspricht.

Der Spindelantrieb 14 umfasst eine Spindelstange 36 und eine Spindelmutter 38. Die Spindelmutter 38 ist einstückig mit dem Sonnenrad 22 ausgebildet und weist eine zentrale Spindelmutterbohrung 40 mit einem Innengewinde 42 auf, welche sich entlang der Getriebedrehachse 26 erstreckt. Die Spindelstange 36 erstreckt sich entlang der Getriebedrehachse 26 durch die Spindelstangendurchführung 31 des Sonnenrads 22 hindurch. Die Spindelstange 36 weist in Axialrichtung einen Gewindeabschnitt 44 und einen Lagerabschnitt 48 auf. Der Gewindeabschnitt 44 ist mit einem kreisförmigen Querschnitt sowie einem Außengewinde 46 versehen. Der Lagerabschnitt 48 weist einen viereckigen Querschnitt auf. Die Spindeistange 36 ist mit dem Gewindeabschnitt 44 in der Spindelmutter 38 angeordnet, sodass das Außengewinde 46 der Spindelstange 36 mit dem Innengewinde 42 der Spindelmutter 38 kämmt. Die Spindelstange 36 ist über den Lagerabschnitt 48 axial verschiebbar in einer Koppeleinheit 50 gelagert. Die Koppeleinheit 50 weist eine zentrale Aussparung 52 mit einem viereckigen Querschnitt auf, welche in Umfangsrichtung einen Formschfuss 54 mit dem Lagerabschnitt 48 der Spindelstange 36 bildet. Die Koppefeinheit 50 weist drei Speichen 56 auf, über welche die Koppeleinheit 50 drehfest mit dem Hohlrad 20 verbunden ist. Die Speichen 56 weisen jeweils einen sich Im Wesentlichen radial erstreckenden ersten Schenkel 58 und einen sich im Wesentlichen axial erstreckenden zweiten Schenkel 60 auf, sodass die Koppeleinheit 50 axial beabstandet und radial zentriert zu dem Sonnenrad 22 positioniert ist. Im Betrieb wird das Planetenrad 24a von dem Elektromotor 10, beispielsweise wie in Figur 3 dargestellt mit einer Rotationsgeschwindigkeit Ul im Uhrzeigersinn, angetrieben. Über die im Eingriff stehenden Verzahnungen 28,30,34 des Planetengetriebes 12 wird hierdurch eine Rotation des Hohlrads 20 im Uhrzeigersinn mit einer Rotationsgeschwindigkeit U2 sowie eine Rotation des Sonnenrads gegen den Uhrzeigersinn mit einer Rotationsgeschwindigkeit U3 erzeugt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Planetengetriebe 12 von dem angetriebenen Planetenrad 24a zu dem Sonnenrad 22 ein Übersetzungsverhältnis I im Bereich von acht bis zehn auf, sodass im vorliegenden Ausführungsbeispiel Ul > U3 > U2 Ist. Die Spindelstange 36 ist Ober den Formschluss 54 drehfest mit der Koppeleinheit 50 verbunden, und somit drehfest mit dem Hohlrad 20 verbunden. Hieraus ergibt sich im Betrieb bei einer Rotation des Planetenrads 24a im Uhrzeigersinn eine Rotation der Spindelstange 36 Im Uhrzeigersinn mit einer Rotationsgeschwindigkeit U2. Die Spindelmutter 38 ist einstückig mit dem Sonnenrad 22 ausgebildet, sodass sich die Spindelmutter 38 mit einer Rotationsgeschwindigkeit U3 gegen den Uhrzeigersinn dreht. Die Spindelstange 36 dreht sich somit bezogen auf die Spindelmutter mit einer relativen Rotationsgeschwindigkeit U4 = U2 + U3. Durch die Ineinander kämmenden Gewinde 42,46 der Spindelstange 36 und der Spindelmutter 38 ergibt sich hieraus eine axiale Bewegung der Spindelstange 36 bezüglich der in Axialrichtung ortsfesten Spindelmutter 38. Die Spindelstange 36 kann somit durch Antreiben des Planetenrads 24a über den Elektromotor 10 axial entlang der Getriebedrehachse 26 bewegt werden. Durch Antrieb des Planetenrads 24a im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn kann hierbei eine Bewegung der Spindelstange 36 in beide Axialrichtungen erzeugt werden.

An einem axialen Ende 62 der Spindelstange 36, welches auf der dem Planetengetriebe 12 abgewandten Seite aus der Koppeleinheit 50 herausragt, kann, wie in Figur 2 schematisch dargestellt ist, ein Axiallager 64 angeordnet sein, welches die Spindelstange 36 mit einer rotatorisch feststehenden und axial verschiebbaren Ventilstange 66 verbindet. Hierdurch kann die rotatorische und translatorische Bewegung der Spindelstange 36 in eine rein translatorische Bewegung der Ventilstange 66 umgewandelt werden.

Die Figur 4 zeigt eine alternative Koppeleinheit 50' mit einer zentralen Aussparung 52', welche eine sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckende erste Nut 68 aufweist. Die Spindelstange 36' weißt an der radialen Außenseite eine sich im Wesentlichen radial nach innen erstreckende zweite Nut 69 auf, welche der ersten Nut 68 gegenübersteht. In den Nuten 68,69 ist eine Feder 70 angeordnet, die einen Formschluss 54' mit den Nuten 68,69 bildet, sodass die Spindelstange 36' drehfest mit der Koppeleinheit 50' verbunden ist,

Die Figur 5 zeigt eine weitere alternative Koppeleinheit 50", Die Koppeleinheit 50" weist eine zentrale Kupplungsaufnahme 74 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf. In der Kupplungsaufnahme 74 Ist eine Kupplung 76 mit einem Kupplungsring 78 und einer Kupplungsfeder 80 angeordnet. Der Kupplungsring 78 ist auf der radialen Außenseite drehfest mit der Koppeleinheit 50" verbunden und weist auf der radialen Innenseite eine sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckende Kupplungsnut 82 auf. Die Kupplungsfeder 80 ragt mit der radial außenliegenden Seite in die Kupplungsnut 82 des Kupplungsrings 78 und ragt mit der radial innenliegenden Seite in die Nut 69 der Spindelstange 36'. Die Kupplungsfeder 80 bildet in Umfangsrichtung einen Formschluss 54" mit der Kupplungsnut 82 und mit der Nut 69, über welchen die Spindelstange 36’ drehfest mit dem Hohlrad 20 verbunden Ist. Der erfindungsgemäße simultane gegensinnige Antrieb der Spindelstange und der Spindelmutter über den Elektromotor ermöglicht dem Linearaktuator kurze Stellzeiten, Auf Grund der Untersetzung von dem angetriebenen Planetenrad sowohl zu dem Hohlrad als auch zu dem Sonnenrad können an der Spindelstange und an der Spindelmutter gleichzeitig hohe Drehmomente und somit eine hohe translatorische Stellkraft erzeugt werden, ohne dass hierfür ein besonders leistungsstarker Elektromotor erforderlich ist.

Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Insbesondere kann das Planetengetriebe andere Übersetzungsverhältnisse aufweisen, um den Linearaktuator an unterschiedliche Anforderungen anzupassen. Ferner sind weitere alternative Koppeleinheiten mit einer anderen Formschlussgeometrie oder einer anderen Kupplung denkbar. Auch eine andere drehfeste Verbindung zwischen der Koppeleinheit und dem Hohlrad ist möglich, beispielweise Ober eine verschiedene Anzahl von Speichen.

Bezugszeichenliste

10 Elektromotor

12 Planetengetriebe

14 Spindelantrieb

16 Antriebswelle

18 Antriebswellendrehachse 20 Hohlrad

22 Sonnenrad

24a-c Planetenräder

26 Getriebedrehachse

28 Hohlradverzahnung

30 Sonnenradverzahnung

31 Spindelstangendurchführung 32a-c Planetenraddrehachsen 34 Planetenradverzahnung 36 Spindelstange

38 Spindelmutter

40 Spindelmutterbohrung 42 Innengewinde

44 Gewindeabschnitt

46 Außengewinde

48 Lagerabschnitt

50 Koppefeinheit

52 Aussparung

54 Formschluss

56 Speichen

58 erster Schenkel

60 zweiter Schenkel

62 axiales Ende

64 Axiallager 66 Ventilstange

68 Nut

69 Nut

70 Feder

74 Kupplungsaufnahme 76 Kupplung

78 Kupplungsring

80 Kupplungsfeder

82 Kupplungsnut