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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere eine Getriebestufe
für Einrichtungen zur fremdkraftbetätigten Verstellung
von Elementen eines Kraftfahrzeugs. Speziell betrifft die Erfindung
das Gebiet der Einrichtungen zur Sitzverstellung, Lenksäulenverstellung,
Verdeckverriegelung oder dergleichen an einem Kraftfahrzeug.
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Aus
der
EP 0 261 525 B1 ist
eine Getriebeanordnung für Fensterheberantriebe von Kraftfahrzeugen
bekannt. Dabei ist eine in einem Getriebegehäuse drehbar
gelagerte Abtriebswelle vorgesehen, die mittels einer an dieser
befestigten Mitnehmerscheibe über eine axial zwischengelegte
Dämpfungsscheibe in Drehmitnahmeverbindung mit einem von
einer Antriebswelle, insbesondere einer Schneckenwelle, angetriebenen
Zahnrad steht.
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Denkbar
ist es, dass auf Grund veränderter Anforderungen das von
dem Antrieb bereitzustellende Drehmoment größer
wird, während es gleichzeitig Anforderungen gibt, das Gewicht
und das Bauvolumen der Antriebe zu reduzieren. Ein aus Kunststoff ausgeführtes
Getriebe stößt hierbei an seine Grenze. Eine Schwachstelle
bezüglich des zu übertragenden Moments ergibt sich
aus dem Verzahnungseingriff. Beispielsweise beschränkt
sich bei Stirnradgetrieben, wie sie in der elektrischen Sitzverstellung
zur Anwendung kommen, der Verzahnungseingriff auf ein bis zwei Zähne.
Zur Übertragung von größeren Drehmomenten
sind daher höherwertige, insbesondere metallische, Werkstoffe
erforderlich. Solche höherwertigen Werkstoffe bieten zwar
den Vorteil der Übertragung größerer
Drehmomente, führen aber auch zur einer Erhöhung
des Gewichts des Antriebs.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Getriebe mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung
möglich ist, wobei relativ große Drehmomente übertragen
werden können. Speziell kann ein flexibel ausgestaltetes,
flach bauendes und/oder Gewicht optimiertes Getriebe geschaffen
werden, das zur Übertragung großer Drehmomente
geeignet ist.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen
Getriebes möglich.
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In
vorteilhafter Weise ist eine Achse der ersten Riemenscheibe zumindest
näherungsweise parallel zu einer Achse der zweiten Riemenscheibe
orientiert. Ferner ist es vorteilhaft, dass der Riemen als Zahnriemen
ausgestaltet ist, dass die erste Riemenscheibe eine Verzahnung aufweist,
dass die zweite Riemenscheibe eine Verzahnung aufweist und dass der
Riemen mit der Verzahnung der ersten Riemenscheibe und mit der Verzahnung
der zweiten Riemenscheibe im Eingriff steht. Die Betriebskräfte
des Getriebes stellen sich dabei überwiegend als verhältnismäßig
einfach zu beherrschende Zug- und Druckkräfte dar. Dabei
treten je nach Ausgestaltung nahezu keine Kraftvektoren im Raum
auf. Somit sind einfache und gezielte Verstärkungen des
Getriebegehäuses und entsprechend geringe Wandstärken
in unbelasteten Bereichen des Getriebegehäuses möglich.
Durch den Einsatz des Zahnriemens können dabei große
Momente übertragen werden, wobei eine gewichtsoptimierte
Ausgestaltung des Getriebes möglich ist.
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Vorteilhaft
ist dabei ferner, dass die erste Riemenscheibe durch eine Ankerwelle
gebildet ist, wobei die Verzahnung der ersten Riemenscheibe direkt
an der Ankerwelle ausgestaltet ist. Dadurch kann ein separates Bauteil,
das die erste Riemenscheibe bildet und das auf geeignete Weise mit
der Ankerwelle verbunden wird, eingespart werden. Auf der Ankerwelle
ist dabei eine mit dem Zahnriemen korrespondierende Verzahnung aufgebracht.
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Vorteilhaft
ist es allerdings auch, dass die erste Riemenscheibe drehfest mit
einem Schneckenrad verbunden ist. Dabei ist es ferner vorteilhaft,
dass die erste Riemenscheibe und das Schneckenrad an einem Getriebeteil
ausgestaltet sind. Dadurch ist eine einteilige Ausführung
der ersten Riemenscheibe und des Schneckenrads möglich.
Hierbei kann eine hohe mechanische Stabilität gewährleistet
werden. Ferner kann das Getriebe geräuscharm ausgeführt werden.
Das Getriebeteil ist in vorteilhafter Weise in dem Getriebegehäuse
gelagert. Hierdurch kann die Ausgestaltung des Getriebes optimiert
werden. Dabei ist es auch möglich, dass eine hohe Flexibilität durch
einen modularen Aufbau gewährleistet wird. Hierbei können
einzelne Elemente aus einem Baukasten zusammengestellt werden, um
eine Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall, insbesondere hinsichtlich
eines Übersetzungsverhältnisses, zu ermöglichen.
Das Übersetzungsverhältnis ergibt sich dabei aus
dem Verzahnungsverhältnis der Riemenscheiben beziehungsweise
den Durchmessern der Riemenscheiben.
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In
vorteilhafter Weise ist der Riemen als biegsamer und/oder elastischer
Riemen ausgebildet. Hierdurch ist ein gewisser Toleranzausgleich
möglich. Außerdem kann durch den Riemen eine Reduzierung
der Blockhärte durch Elastizitäten im Übertragungsweg
erzielt werden, wodurch vorteilhafte Dämpfungseigenschaften
gewährleistet sind. Außerdem ergibt sich eine
erhebliche Verringerung der Geräuschentwicklung, da keine
direkten Zahnkontakte zwischen den Riemenscheiben auftreten und
eine gewisse Entkopplung durch den Riemen gewährleistet
ist.
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In
vorteilhafter Weise sind die Riemenscheiben aus Kunststoff ausgebildet.
Hierdurch ist eine gewichtsoptimierte Ausgestaltung möglich.
Ferner kann das Getriebegehäuse flach gebaut ausgestaltet
sein.
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Somit
kann ein flexibles, flach bauendes und gewichtsoptimiertes Getriebe
zur Übertragung großer Drehmomente geschaffen
werden. Solch ein Getriebe ist insbesondere für zweistufige
Verstellantriebe geeignet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen
sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen
versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine
Seitenansicht einer Antriebseinheit mit einem Getriebe entsprechend
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer
schematischen Schnittdarstellung;
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2 das
in 1 dargestellte Getriebe entsprechend dem ersten
Ausführungsbeispiel in einer auszugsweisen Schnittdarstellung
entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie und
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3 das
in 2 dargestellte Getriebe entsprechend einem zweiten
Ausführungsbeispiel in einer auszugsweisen Schnittdarstellung.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
eine Antriebseinheit 1 mit einem Getriebe 2 und
einem Motor 3 entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
in einer schematischen Schnittdarstellung. Die Antriebseinheit 1 kann
insbesondere für eine Einrichtung zur fremdkraftbetätigten Verstellung
von Elementen eines Kraftfahrzeugs dienen. Speziell eignet sich
die Antriebseinheit 1 zur Sitzverstellung, Lenksäulenverstellung,
Verdeckverriegelung oder dergleichen. Das Getriebe 2, das
auch als Getriebestufe ausgestaltet sein kann, eignet sich besonders
für solch eine Antriebseinheit 1. Das erfindungsgemäße
Getriebe 2 eignet sich jedoch auch für andere
Anwendungsfälle.
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Das
Getriebe 2 weist ein Getriebegehäuse 4 auf,
das teilweise geöffnet dargestellt ist. Das Getriebegehäuse 4 kann
aus einem Grundkörper 5 und einem Deckel 6 gebildet
sein, die miteinander verschraubt sind. Der Motor 3 ist
dabei auf geeignete Weise mit dem Getriebegehäuse 4 verbunden.
In dem Getriebegehäuse 4 ist eine von dem Motor 3 angetriebene
Schnecke 7 angeordnet, die mit einem in dem Getriebegehäuse 4 gelagerten
Schneckenrad 8 im Eingriff steht. Dadurch stehen die Schnecke 7 und das
Schneckenrad 8 miteinander in Wirkverbindung. Außerdem
ist eine in dem Getriebegehäuse 4 gelagerte erste
Riemenscheibe 9 vorgesehen. Die erste Riemenscheibe 9 ist
drehfest mit dem Schneckenrad 8 verbunden. Dabei sind in
diesem Ausführungsbeispiel das Schneckenrad 8 und
die erste Riemenscheibe 9 an einem Getriebeteil 10 ausgestaltet,
so dass eine einstückige oder einteilige Ausgestaltung des
Schneckenrades 8 und der ersten Riemenscheibe 9 gegeben
ist. Hierdurch ist eine große Stabilität und eine
einfache Ausgestaltung durch das Getriebeteil 10 möglich.
Ferner ist eine kompakte Ausgestaltung des Getriebeteils 10,
das das Schneckenrad 8 und die erste Riemenscheibe 9 umfasst,
möglich, da keine Verbindungselemente, Klebeflächen
oder dergleichen zum Verbinden des Schneckenrades 8 mit der
ersten Riemenscheibe 9 erforderlich sind.
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Das
Getriebe 2 weist außerdem eine zweite Riemenscheibe 11 auf,
die in dem Getriebegehäuse 4 gelagert ist. Ferner
ist ein Riemen 12 vorgesehen, der sowohl um die erste Riemenscheibe 9 als
auch um die zweite Riemenscheibe 11 geführt ist.
Dadurch ist die erste Riemenscheibe 9 mittels des Riemens 12 mit
der zweiten Riemenscheibe 11 verbunden. Die Wirkverbindung
der Riemenscheiben 9, 11 beruht dabei nur auf
dem Riemen 12. Die Riemenscheiben 9, 11 weisen
vorzugsweise Verzahnungen auf, wobei der Riemen 12 als
Zahnriemen 12 ausgestaltet ist. Der Zahnriemen 12 ist
dabei an die Verzahnungen der Riemenscheiben 9, 11 angepasst.
Das Drehmoment des Motors 3 kann dadurch von der Schnecke 7 über
das Getriebeteil 10 auf die zweite Riemenscheibe 11 übertragen
werden. Hierbei weist die zweite Riemenscheibe 11 ein Abtriebsprofil 13 auf, das
eine Anbindung an eine weitere Komponente ermöglicht. Das
Abtriebsprofil 13 kann beispielsweise zum Aufnehmen eines
Vierkants dienen.
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Der
Riemen 12 umschlingt die erste Riemenscheibe 9 in
einem verhältnismäßig großen
Winkel 14. Über den Winkel 14 steht der
Riemen 12 in Wirkverbindung mit der ersten Riemenscheibe 9.
Ferner umschlingt der Riemen 12 die zweite Riemenscheibe 11 in
einem verhältnismäßig großen
Winkel 15. Über den Winkel 15 steht der
Riemen 12 in Wirkverbindung mit der zweiten Riemenscheibe 11.
Dadurch ergibt sich eine Zusammenwirkung über eine verhältnismäßig
lange Reibungsstrecke beziehungsweise über eine relativ
große Anzahl von Zähnen der Verzahnungen an der
ersten Riemenscheibe 9 beziehungsweise der zweiten Riemenscheibe 11.
Die Überdeckung mit Hilfe des Riemens 12 ist somit
verhältnismäßig groß im Vergleich
zu einer Lösung, bei der zwei Zahnräder anstelle
der Riemenscheiben 9, 11 direkt ineinander greifen,
wobei jeweils lediglich ein bis zwei Zähne im Eingriff
miteinander stehen.
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Somit
tragen sowohl an der ersten Riemenscheibe 9 als auch an
der zweiten Riemenscheibe 11 eine relativ große
Anzahl an Zähnen der Verzahnungen der Riemenscheiben 9, 11 sowie
des Riemens 12 zur Übertragung des Drehmoments
von der ersten Riemenscheibe 9 auf die zweite Riemenscheibe 11 bei.
Entsprechend der vergrößerten Zahnüberdeckung
kann auch ein größeres Drehmoment übertragen
werden. Außerdem kann die Zahnbreite an den Riemenscheiben 9, 11 sowie
an dem Riemen 12 über einen großen Bereich
variiert werden und insbesondere relativ klein vorgegeben sein.
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Zur
Anpassung der Antriebseinheit 1 an verschiedene Anwendungsfälle
ist es möglich, das Getriebe 2 modular aus einem
Baukastensystem zusammenzusetzen. Hierbei können beispielsweise Getriebeteile 10 in
unterschiedlichen Ausführungen vorgehalten werden, bei
denen ein Durchmesser und gegebenenfalls die Anzahl der Zähne
an der ersten Riemenscheibe 9 variiert. Hierdurch kann
das Übersetzungsverhältnis zwischen den Riemenscheiben 9, 11 variiert
werden. Dabei ist der Riemen 12 entsprechend der benötigten
Länge auszuwählen. Eine Anpassung kann auch über
den Durchmesser und gegebenenfalls die Anzahl der Zähne
der zweiten Riemenscheibe 11 erfolgen.
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Das
Getriebe 2 der Antriebseinheit 1 des ersten Ausführungsbeispiels
ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die 2 in
weiterem Detail beschrieben.
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2 zeigt
einen Schnitt durch das in 1 dargestellte
Getriebe 2 entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie.
Das Getriebeteil 10 mit dem Schneckenrad 8 und
der ersten Riemenscheibe 9 ist an Lagerstellen 16, 17 in
dem Getriebegehäuse 4 gelagert. Dabei ist die
Lagerstelle 16 an dem Grundkörper 5 ausgebildet
und die Lagerstelle 17 ist an dem Deckel 6 ausgebildet.
Das Getriebeteil 10 ist dabei um eine Achse 18 drehbar.
Die zweite Riemenscheibe 11 ist an Lagerstellen 19, 20 in
dem Getriebegehäuse 4 gelagert. Dabei ist die
Lagerstelle 19 an dem Grundkörper 5 ausgebildet,
während die Lagerstelle 20 an dem Deckel 6 ausgebildet
ist. Die zweite Riemenscheibe 11 ist um eine Achse 21 drehbar.
Die Achse 18 des Getriebeteils 10 und die Achse 21 der
zweiten Riemenscheibe 11 sind zumindest näherungsweise parallel
zueinander. Da die erste Riemenscheibe 9 Bestandteil des Getriebeteils 10 ist,
sind die Riemenscheiben 9, 11 parallel zueinander
ausgerichtet. Dadurch ist ein gerader Lauf des Riemens 12 über
die Riemenscheiben 9, 11 gewährleistet.
Ferner kann der Riemen 12 auch entlang seiner Laufrichtung
zumindest etwas biegsam ausgestaltet sein. Dadurch kann ein gewisser
Versatz zwischen der Achse 18 der ersten Riemenscheibe 9 und
der Achse 21 der zweiten Riemenscheibe 11 ausgeglichen
werden. Außerdem kann der Riemen 12 elastisch
ausgestaltet sein, wodurch eine gewisse Entkopplung der zweiten
Riemenscheibe 11 von dem Getriebeteil 10 und somit
von dem Motor 3 möglich ist. Speziell kann eine
Geräuschentwicklung verringert und eine Dämpfung
des Getriebes 2 positiv beeinflusst werden.
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Das
Getriebeteil 10 kann in vorteilhafter Weise aus einem Kunststoff
ausgebildet sein. Ferner kann die zweite Riemenscheibe 11 aus
einem Kunststoff ausgebildet sein. Dadurch ist eine kostengünstige
Herstellung möglich. Ferner kann ein Getriebe 2 mit
einem geringen Gewicht hergestellt werden.
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Das
Getriebe 2 kann in flacher Bauweise ausgeführt
sein. In diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich eine flache
Bauweise, wobei eine Bauhöhe des Getriebegehäuses 4 gegebenenfalls
noch um ein Maß 22 verringert werden kann.
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Das
Abtriebsprofil 13 kann im Rahmen einer modularen Ausgestaltung
in einfacher Weise ausgewählt werden. Beispielsweise kann
die zweite Riemenscheibe 11 als Wechseleinsatz ausgestaltet
sein, um als Abtriebsprofil 13 einen Vierkant, eine Kerbverzahnung,
einen Vielzahn oder dergleichen zu realisieren.
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Die
Betriebskräfte innerhalb des Getriebes 2 sind überwiegend
Zug- und Druckkräfte, die an dem Getriebeteil 10 und
der zweiten Riemenscheibe 11 und somit an den Lagerstellen 16, 17 des
Getriebeteils 10 und den Lagerstellen 19, 20 der
zweiten Riemenscheibe 11 wirken. Das System der Betriebskräfte
ist hinsichtlich seiner Belastungen einfach zu beherrschen, so dass
gezielt Wandstärkenreduzierungen in unbelasteten Bereichen
zur Gewichtsoptimierung möglich sind. Dadurch kann das
Gewicht des Getriebegehäuses 4 optimiert werden.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass Schmiermittel zwischen
den Riemenscheiben 9, 11, das heißt in
der zweiten Getriebestufe, nicht erforderlich sind. Der Riemen 12 kann
ohne Schmiermittel an den Riemenscheiben 9, 11 entlang
laufen.
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3 zeigt
das in 2 dargestellte Getriebe 2 entsprechend
einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer auszugsweisen
Schnittdarstellung. Das Getriebe 2 des zweiten Ausführungsbeispiels
eignet sich auf Grund seines kompakten Aufbaus besonders für
Lenksäulenverstellsysteme und Verdeckverriegelungen mit
achsparallelem Getriebeabgang. Achsparallel bedeutet hierbei, dass
die Achse 21 des als Abtriebsschnittstelle dienenden Abtriebsprofils 13 parallel
zur Achse 18 verläuft, die in diesem Fall zugleich
die Achse des Motors 3 darstellt. Hierbei ist eine Ankerwelle 25 des
Motors 3 in das Getriebegehäuse 4 geführt.
Auf der Ankerwelle 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel
die erste Riemenscheibe 9 als separates Bauteil befestigt.
Dadurch ist die erste Riemenscheibe 9 drehfest mit der
Ankerwelle 25 verbunden.
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Alternativ
ist es auch möglich, dass die erste Riemenscheibe 9 durch
die Ankerwelle 25 gebildet ist. Hierbei kann eine für die
erste Riemenscheibe 9 dienende Verzahnung direkt an der
Ankerwelle 25 ausgestaltet sein. Somit ist gewissermaßen
eine einstückige Ausgestaltung der ersten Riemenscheibe 9 mit
der Ankerwelle 25 möglich.
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Die
Riemenscheiben 9, 11 weisen vorzugsweise eine
Verzahnung auf, die mit einer entsprechenden Verzahnung des als
Zahnriemen ausgestalteten Riemens 12 korrespondiert. Dadurch
ergibt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen der ersten
Riemenscheibe 9 und dem Riemen 12 sowie zwischen
der zweiten Riemenscheibe 11 und dem Riemen 12.
Diese Verbindung stellt eine robuste Verbindung dar, die zur Übertragung
großer Drehmomente geeignet ist.
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In
diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Riemenscheibe 11 einstückig
mit einer Hohlwelle 26 ausgestaltet.
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Durch
die Ausgestaltung des Getriebes 2 ist ein geräuscharmer
Lauf bei gutem Wirkungsgrad möglich. Speziell ist das über
den Riemen 12 vermittelte Riemengetriebe für hohe
Drehzahlen geeignet und weist eine mit Stirngetrieben vergleichbaren
Wirkungsgrad auf. Dabei kann auf Grund der hohen Zahnüberdeckung
bedingt durch die großen Umschlingungsswinkel 14, 15 des
Riemens 12 an den Riemenscheiben 9, 11 ein
relativ großes Moment übertragen werden, das größer
ist als bei vergleichbaren Stirnradgetrieben, die ein vergleichbares
Bauvolumen benötigen. Das Getriebe 2 weist dabei
ein verhältnismäßig geringes Gewicht
auf, da die einzelnen Bauteile, insbesondere die Riemenscheiben 9, 11 aus
Kunststoff ausgeführt sein können. Eine Schmierung,
insbesondere Befettung, ist gegebenenfalls lediglich an den Lagerstellen 16, 17 für
die erste Riemenscheibe 9 und den Lagerstellen 19, 20 für
die zweite Riemenscheibe 11 erforderlich. Auch bei dem
Getriebe 2 des zweiten Ausführungsbeispiels ergibt
sich im Rahmen eines modularen Baukastensystems die Möglichkeit,
in dem Getriebegehäuse 4 auf einfache Weise unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse
zu realisieren. Beispielsweise kann der Durchmesser der ersten Riemenscheibe 9 und/oder
der Durchmesser der zweiten Riemenscheibe 11 variiert werden,
wodurch das Übersetzungsverhältnis unter Beibehaltung
des Achsabstands der beiden Achsen 18, 21 der
Riemenscheiben 9, 11 verändert werden
kann. Gegebenenfalls ist hierbei ein Ausgleich durch Anpassung der
Länge des Riemens 12 erforderlich.
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Es
ist anzumerken, dass der Durchmesser der ersten Riemenscheibe 9 beziehungsweise
die Anzahl der Zähne der ersten Riemenscheibe 9 auch gleich
oder größer als der Durchmesser der zweiten Riemenscheibe 11 beziehungsweise
die Anzahl der Zähne der zweiten Riemenscheibe 11 sein
kann.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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