DE102004038248B3

DE102004038248B3 - Elektromotorische Antriebseinheit für eine Feststellbremseinrichtung von Kraftfahrzeugen mit Rutschkupplung

Info

Publication number: DE102004038248B3
Application number: DE200410038248
Authority: DE
Inventors: Serdar Arslan; Thomas Schmidt
Original assignee: Kuester Automotive Control Systems GmbH
Current assignee: Kuester Automotive Control Systems GmbH
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2024-08-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Antriebseinheit für eine Feststellbremseinrichtung von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, mit einem Antriebsmotor und einer mehrstufigen, eine Rutschkupplung (2) aufweisenden Getriebeeinheit (3). Um bei einem einfachen konstruktiven Aufbau eine geringe Geräuschentwicklung zu erzielen, ist die Rutschkupplung (2) im Abtriebsstrang angeordnet (Figur 2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromotorische Antriebseinheit für eine Feststellbremseinrichtung von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, mit einem Antriebsmotor einer mehrstufigen, eine Rutschkupplung aufweisenden Getriebeeinheit.

Elektromotorische Feststellbremseinrichtungen dienen zum Anziehen oder Lösen einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeuges durch eine fremdkrafterzeugende Stelleinheit. Die Stelleinheit weist einen Elektromotor mit nachgeschalteter Getriebeeinheit auf, welche auf die zu den Bremseinrichtungen führenden Betätigungszüge einwirkt. Zur Begrenzung der von den Stellantrieben ausgehenden Kraft auf die Betätigungszüge sind Kraftsensoren vorgesehen, welche ein Abschalten des Antriebes bewirken. Eine derartige elektromotorische Feststellbremsanlage ist beispielsweise aus der DE 197 55 933 C1 oder der EP 0 975 497 B1 bekannt.

Auch ist es bereits bekannt, derartige Feststellbremseinrichtungen beziehungsweise deren Antriebseinheiten zur Begrenzung des Drehmomentes mit einer Rutschkupplung zu versehen, welche sich im Antriebsstrang der Antriebseinheit befindet.

Eine solche Antriebseinheit ist in 1 dargestellt. Diese Antriebseinheit weist einen Antriebsmotor 1 mit einer dreistufigen Getriebeeinheit 3 auf. Das auf der Motorwelle angeordnete Antriebsritzel 20 kämmt mit einem Zahnrad 6, welches über eine Kronenverzahnung wiederum mit einem Ritzel 4 kämmt. Zahnrad 6 und Ritzel 4 bilden dabei die Rutschkupplung 2. Dabei wird das Zahnrad 4 beziehungsweise das Kupplungsteil mittels einer Druckfeder 11 in Kuppelstellung gegen das die Gegenkupplung bildende Zahnrad 6 gedrückt. Das Ritzel 4 kämmt seinerseits mit einem drehbar auf der Motorwelle gelagerten Zahnrad 23, welches drehfest mit einem Ritzel 24 verbunden ist, das wiederum mit einem drehfest auf der Abtriebswelle angeordneten Zahnrad 25 kämmt. Bei einer Überlast der Antriebseinheit ist die dadurch hervorgerufene Axialkraft F_a auf das Gegenkupplungsteil 6 größer als eine auf das Kupplungsteil 4 wirkende Federkraft, wodurch ein Überspringen der Zähne der beiden Kupplungsteile 4, 6 bewirkt wird.

Nachteilig bei der bekannten Antriebseinheit ist, dass die Axialbewegung des Gegenkupplungsteils 6 zum Auslösen der Kupplung eine Geradverzahnung erfordert, was mit einer hohen Geräuschentwicklung verbunden ist.

Problem

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile eine elektromotorische Antriebseinheit für eine Feststellbremseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Verfügung zu stellen, welche bei einfachem konstruktivem Aufbau eine geringe Geräuschentwicklung aufweist.

Erfindung und vorteilhafte Wirkungen

Zur Lösung der Aufgabe ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass die Rutschkupplung im Abtriebsstrang der Getriebeeinheit angeordnet ist. Durch die Verlagerung der Rutschkupplung in den Abtriebsstrang, insbesondere in das Abtriebsrad, ist es möglich, alle Getriebestufen schrägverzahnt auszuführen, so dass die von der Getriebeeinheit ausgehende Geräuschkulisse deutlich reduziert wird.

Nach einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Kupplungsteil der Rutschkupplung drehfest mit der Abtriebswelle verbunden und das damit zusammenwirkende Gegenkupplungsteil verdrehbar auf der Abtriebswelle gelagert ist. Hierdurch ergibt sich in konstruktiv einfacher Weise eine kompakte Bauform unter Beibehaltung des Vorteils einer geringen Geräuschentwicklung.

Das Kupplungs- und Gegenkupplungsteil der Rutschkupplung können in axialer oder in radialer Richtung in und außer Kuppelstellung treten. Sowohl die radial als auch die axial wirkende Rutschkupplung ist mit konstruktiv einfachen Mitteln herzustellen.

Im Falle einer axial wirkenden Rutschkupplung ist das Kupplungsteil in Kuppelstellung unter Wirkung einer Federkraft in axialer Richtung längs der Abtriebswelle gegen das Gegenkupplungsteil verschiebbar. Durch Einstellung der Federkraft lässt sich in einfacher weise die jeweils gewünschte Drehmomentbegrenzung für den Überlastfall realisieren.

Vorzugsweise befinden sich Kupplungsteil und Gegenkupplungsteil über eine Kronenverzahnung in Eingriff miteinander. Im Überlastfall rutscht die Kronenverzahnung des Gegenkupplungsteils auf der Verzahnung des Kupplungsteils durch.

Eine besonders kompakte Bauform der Antriebseinheit ergibt sich nach der Erfindung dann, wenn das Gegenkupplungsteil als Zahnring innerhalb eines drehbar auf der Abtriebswelle gelagerten topfförmigen Zahnrades angeordnet ist und das Kupplungsteil in die topfförmige Aufnahme des Zahnrades eintaucht.

Vorteilhafterweise wird die auf das Teil wirkende Federkraft durch eine sich an einem Gehäuseteil der Antriebseinheit abstützenden Druckfeder erzeugt.

Bei radial wirkender Rutschkupplung ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass das Kupplungsteil unverschiebbar auf der Abtriebswelle angeordnet und von dem Gegenkupplungsteil umfangsseitig umgeben ist.

Dabei weist nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung das Kupplungsteil einen in radialer Richtung elastisch verformbaren äußeren Zahnring auf, welcher unter Vorspannung in einen das Gegenkupplungsteil bildenden Außenring mit Innenverzahnung eingreift. Auch die Variante mit radial wirkender Rutschkupplung lässt sich somit in konstruktiv einfacher und kompakter Bauweise realisieren. Dabei greift der elastisch verformbare Zahnring in die Innenverzahnung des das Gegenkupplungsteil bildenden Außenringes ein, und zwar unter einer gewissen Vorspannung. Im Falle einer Überlast wird der elastisch verformbare Zahnring radial nach innen verformt, so dass es zu einem Verdrehen des Außenringes beziehungsweise des Gegenkupplungsteils gegenüber dem elastisch verformbaren Ring kommt.

Eine noch kompaktere Bauform lässt sich dadurch realisieren, wenn der das Gegenkupplungsteil bildende Außenring mittels eines Stutzens drehbar auf dem Kupplungsteil gelagert ist.

Der elastisch verformbare Zahnring lässt sich nach einer Ausgestaltung der Erfindung in einfacher Weise dadurch realisieren, dass ein radial innerer Ringteil mit radial nach außen weisenden Stegen und einem damit verbundenen radial äußeren Zahnringteil vorgesehen ist. Hierdurch wird eine Art Gelenkstruktur gebildet, welche in die Innenverzahnung des Außenringes des Gegenkupplungsteiles eingreift und im Überlastfall unter elastischer Verformung der Gelenkstrukturen nach radial innen ein Verdrehen des Gegenkupplungsteils zulässt.

Vorzugsweise besteht der elastisch verformbare Zahnring aus Kunststoff.

Die drehfeste Anordnung des Kupplungsteils auf der Abtriebswelle, im Falle der axial wirkenden Rutschkupplung mit zusätzlicher Axialverschiebbarkeit des Kupplungsteils, lässt sich in einfacher Weise durch eine Nut-/Keilverbindung herstellen.

Die Geräuschemission der Antriebseinheit lässt sich noch dadurch reduzieren, dass bis auf die Kronenverzahnung von Kupplungs- und Gegenkupplungsteil die Ritzel und Zahnräder der Getriebeeinheit jeweils eine Schrägverzahnung aufweisen.

Weitere Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen.
Es zeigen:
1 eine Antriebseinheit mit Rutschkupplung nach dem Stand der Technik,
2 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit einer axial wirkenden Rutschkupplung in einer Art Explosionsdarstellung,
3 eine mögliche Ausführungsform einer radial wirkenden erfindungsgemäßen Rutschkupplung für eine Antriebseinheit einer Feststellbremseinrichtung in perspektivischer Darstellung,
4 die Rutschkupplung gemäß 4 aus einer anderen Perspektive und
5 eine Draufsicht der radial wirkenden Rutschkupplung gemäß 3, 4.
Die Antriebseinheit für eine Feststellbremseinrichtung von Kraftfahrzeugen gemäß 2 weist eine Getriebeeinheit 3 auf, welche als dreistufiges Standgetriebe ausgebildet ist. Auf einer vom Antriebsmotor (nicht dargestellt) kommenden Antriebswelle 26 sitzt ein Antriebsritzel 20, welches mit einem Zahnrad 21 der zweiten Getriebestufe kämmt. Das Zahnrad 21 ist auf einer am Gehäuse 27 der Getriebeeinheit 3 fixierten Zwischenwelle 28 gelagert. Das Zahnrad 21 ist als Stufenrad ausgebildet mit einem Zwischenritzel 22, welches seinerseits mit einem topfförmigen Zahnrad 8 kämmt. Das Zahnrad 8 ist auf einer in 2 nicht gesondert angezogenen Abtriebswelle gelagert.
Das topfförmige Zahnrad 8 weist einen Zahnring 6 auf, welcher mit einer korrespondierenden Verzahnung 7 eines drehfest mit der Abtriebswelle verbundenen, jedoch unter der Wirkung einer Druckfeder 11 auf der Abtriebswelle axial verschiebbaren Getriebeteils 4 kämmt. Das Getriebeteil 4 taucht in Montagestellung in die Aufnahme 9 des topfförmigen Zahnrades 8 ein.
Dieses Getriebeteil 4 und der Zahnring 6 bilden das Kupplungsteil 4 und Gegenkupplungsteil 6 einer in axialer Richtung wirkenden Rutschkupplung 2.
Bei einer Überlast rutscht die Kronenverzahnung 7 des Gegenkupplungsteils 6 auf der Verzahnung 7 des Abtriebsrades beziehungsweise des Kupplungsteiles 4, so dass es nicht zu einer Zerstörung der Antriebseinheit beziehungsweise der Radbremsen des Fahrzeuges kommt.
Wie aus 2 ersichtlich, wird das Kupplungsteil 4 mittels einer sich an einem Gehäuseteil 10 abstützenden Druckfeder 11 in Kuppelstellung mit dem Gegenkupplungsteil 6 beziehungsweise deren Kronenverzahnung 7 gehalten.
Die axiale Verschiebbarkeit des Kupplungsteiles 4 auf der Abtriebswelle 5 und ihre drehfeste Anordnung auf der Abtriebswelle 5 erfolgt mittels einer Nut-/Keilverbindung 19.
In 2 sind der Einfachheit halber keine Verzahnungen der Getriebebauteile dargestellt. Aufgrund der Anordnung der Rutschkupplung 2 im Abtriebsstrang ist es möglich, die Zahnräder und Ritzel mit einer Schrägverzahnung zu versehen, wodurch die Geräuschemission gegenüber den bekannten Antriebseinheiten mit Geradverzahnung erheblich reduziert ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 3 bis 5 zeigt eine radial wirkende Rutschkupplung 2. Dabei ist das Kupplungsteil 4 wiederum auf der Abtriebswelle 5 drehfest angeordnet, im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 jedoch axial unverschiebbar, wobei das Gegenkupplungsteil 6 das Kupplungsteil 4 umfangsseitig umgibt.
Das Kupplungsteil 4 weist einen in radialer Richtung elastisch verformbaren Zahnring 12 auf, welcher in einen das Gegenkupplungsteil 4 bildenden Außenring 15 mit Innenverzahnung 13 eingreift. Der elastisch verformbare Zahnring 12 wird durch ein radial inneres Ringteil 16 mit radial nach außen weisenden Stegen 17 und einem damit verbundenen radial äußeren Zahnringteil 18 gebildet. Hierdurch ergibt sich eine Art Gelenkstruktur, welche unter einer gewissen Vorspannung in die Innenverzahnung 13 des Außenringes 15 des Gegenkupplungsteiles 6 eingreift und im Überlastfall unter elastischer Verformung der Gelenkstrukturen nach radial innen ein Verdrehen des Gegenkupplungsteils 6 beziehungsweise des Außenrings 15 zulässt. Der elastisch verformbare Zahnring 12 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff.
Wie aus den 3 bis 5 ersichtlich, ist der Außenring 15 über einen Stutzen 14 drehbar auf dem drehfest mit der Abtriebswelle verbundenen Kupplungsteil 4 gelagert. Hierdurch ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau der Getriebeeinheit 3.
Diese radial wirkende Rutschkupplung 2 gemäß 3 bis 5 befindet sich ebenfalls im Abtriebsstrang entsprechend 2, wobei dann jedoch die Druckfeder 11 in 2 entfallen kann.

Claims

Elektromotorische Antriebseinheit für eine Feststellbremseinrichtung von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, mit einem Antriebsmotor und einer mehrstufigen, eine Rutschkupplung (2) aufweisenden Getriebeeinheit (3), wobei die Rutschkupplung (2) im Abtriebsstrang angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil (4) der Rutschkupplung (2) drehfest mit der Abtriebswelle verbunden und das damit zusammenwirkende Gegenkupplungsteil (6) verdrehbar auf der Abtriebswelle gelagert ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kupplungs- und Gegenkupplungsteil (4, 6) der Rutschkupplung (2) in axialer oder in radialer Richtung in und außer Kuppelstellung treten.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil (4) in Kuppelstellung unter der Wirkung einer Federkraft in axialer Richtung längs der Abtriebswelle gegen das Gegenkupplungsteil (6) verschiebbar ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Kupplungsteil (4) und Gegenkupplungsteil (6) über eine Kronenverzahnung (7) in Eingriff miteinander stehen.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenkupplungsteil (6) als Zahnring innerhalb eines drehbar auf der Abtriebswelle gelagerten topfförmigen Zahnrades (8) angeordnet ist und das Kupplungsteil (4) in die topfförmige Aufnahme (9) des Zahnrades (8) eintaucht.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Kupplungsteil (4) wirkende Federkraft durch eine sich an einem Gehäuseteil (10) der Antriebseinheit abstützenden Druckfeder (11) erzeugt wird.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei radial wirkender Rutschkupplung das Kupplungsteil (4) unverschiebbar auf der Abtriebswelle angeordnet und von dem Gegenkupplungsteil (6) umfangsseitig umgeben ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil (4) einen in radialer Richtung elastisch verformbaren Zahnring (12) aufweist, welcher unter Vorspannung in einen Außenring (15) mit Innenverzahnung des Gegenkupplungsteils (6) eingreift.
Antriebseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der das Gegenkupplungsteil (6) bildende Außenring mittels eines Stutzens (14) drehbar auf dem Kupplungsteil (4) gelagert ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Zahnring (12) durch einen radial inneren Ringteil (16) mit radial nach außen weisenden Stegen (17) und einem damit verbundenen radial äußeren Zahnringteil (18) gebildet wird.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Zahnring (12) aus Kunststoff besteht.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil (4) mittels einer Nut-/Keilverbindung (14) drehfest mit der Abtriebswelle (5) verbunden ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bis auf die Kronenverzahnung (7) von Kupplungs- und Gegenkupplungsteil (4, 6) die Ritzel (20, 22) und Zahnräder (8, 21) der Getriebeeinheit eine Schrägverzahnung aufweisen.
Feststellbremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche.