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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung, insbesondere für Verstellgetriebe für Kraftfahrzeuganwendungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Verwendung einer Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 19 sowie einen Verstellantrieb gemäß Anspruch 20.
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Bekannte Kupplungsvorrichtungen werden insbesondere in Verstellantrieben in Kraftfahrzeugen, wie elektrischen Fensterhebern oder Schiebedächern sowie in Sitzverstellantrieben eingesetzt. Dabei sind die Kupplungsvorrichtungen meist Teil eines elektromotorisch betriebenen Schneckengetriebes. Da es beim Anlaufen des Elektromotors oder beim Anschlagen eines zu verstellenden Objektes an einer Endstellung zu Schwingungen und/oder unerwünschten Stoßbelastungen kommen kann, ist es bekannt, zwischen zwei axial benachbarten Getriebeelementen Dämpfungselemente anzuordnen, die in Umfangsrichtung gestaucht werden können.
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Die
DE 91 04 125 U1 zeigt eine Kupplungsvorrichtung mit insgesamt drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Dämpfungselementen mit jeweils zwei, einen Axialfortsatz (Mitnehmernocken) eines Getriebeelementes (Mitnehmer) zwischen sich aufnehmenden Dämpfungsabschnitten. Bei der Kraftübertragung auf die Axialfortsätze entsteht eine auf eines der Getriebeelemente wirkende, in radialer Richtung nach außen gerichtete Kraftkomponente, die zu einer unerwünschten Verformung des aus Kunststoff ausgebildeten Getriebeelementes führen und sich damit negativ auf den Rundlauf der Kupplungsvorrichtung auswirken kann.Ferner offenbart die
DE 21 53 411 A ein Dämpfungselement, welches in einem entsprechenden Aufnahmeraum angeordnet ist. Auch die
DE 102 46 711 A1 offenbart eine zum Stand der Technik gehörende Getriebevorrichtung.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsvorrichtung anzugeben, bei der auf die Getriebeelemente wirkende, durch Stauchen der Dämpfungselemente hervorgerufene Radialkräfte, zumindest weitgehend, vermieden, zumindest jedoch reduziert werden. Ferner besteht die Aufgabe darin, einen Verstellantrieb für Kraftfahrzeuganwendungen mit einer entsprechend verbesserten Kupplungsvorrichtung vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich einer Kupplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verstellantriebs mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Die Erfindung hat erkannt, dass die im Stand der Technik jeweils exakt in radialer Richtung verlaufenden, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Taschenwandabschnitte (mit) dafür verantwortlich sind, dass die Dämpfungselemente bei einer Kompression in Umfangsrichtung in radialer Richtung nach außen gedrückt werden, wodurch eine in radialer Richtung auf das die Aufnahmetasche aufweisende Getriebeelement resultiert. Zur Minimierung dieser Radialkraft schlägt die Erfindung vor, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, also in Umfangsrichtung gesehen äußeren, einander zugewandten Taschenwandabschnitte der Aufnahmetasche nicht wie im Stand der Technik radial zu orientieren, sondern derart, dass sie jeweils von einer gedachten Radialen, also einer die Drehachse des Getriebeelementes schneidenden Radialachse, geschnitten werden. Bevorzugt sind dabei beide in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Taschenwandabschnitte, zumindest näherungsweise, parallel zu einer sich von einer Drehachse der Kupplungsvorrichtung in radialer Richtung nach außen erstreckenden gedachten Achse ausgerichtet, wobei die Achse eine Symmetrieachse des Dämpfungselementes und alternativ hierzu oder zusätzlich der Aufnahmetasche ist, oder unter einem Winkel β von weniger als 30° zu der Achse verlaufen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, die Taschenwandabschnitte der Aufnahmetasche, zumindest näherungsweise, parallel zueinander anzuordnen, derart, dass die Taschenwandabschnitte sich, zumindest näherungsweise, parallel zu einer (gemeinsamen), gedachten, in radialer Richtung verlaufenden, zwischen den Taschenwandabschnitten angeordneten Achse erstrecken. Unter „zumindest näherungsweise parallel“ werden dabei noch Winkelabweichungen von bis etwa +/- 5° verstanden, wobei es bevorzugt ist, wenn die Winkelabweichung geringer ist. Durch eine derartige Ausgestaltung der Innenkontur der Aufnahmetasche können in radialer Richtung nach außen wirkende Radialkraftkomponenten erheblich minimiert werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Flächen exakt parallel zur gedachten, radialen Achse verlaufen. Bei einer alternativen Ausführungsform verlaufen die Taschenwandabschnitte nicht parallel zu der zuvor beschriebenen gedachten Achse, sondern unter einem Winkel β von mehr als 5° und weniger als etwa 30°, vorzugsweise von weniger als etwa 25°, bevorzugt weniger als etwa 20°. Bevorzugt beträgt der Winkel β etwa 15°
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Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die gedachte Achse, zu der die beiden, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten und einander zugewandten Taschenwandabschnitte bevorzugt näherungsweise parallel oder unter dem Winkel β ausgerichtet sind, eine Symmetrieachse des Dämpfungselementes ist. Anders ausgedrückt ist die gedachte, sich in radialer Richtung erstreckende Achse in einer Symmetrieebene des Dämpfungselementes aufgenommen, wobei die Symmetrieebene mit Vorteil von der vorerwähnten radialen Achse und einer Drehachse der Kupplungsvorrichtung aufgespannt wird. Selbstverständlich ist das Dämpfungselement nur im nicht-drehmomentübertragenden, d.h. nichtkomprimierten Zustand spiegelsymmetrisch.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung, bei der nicht nur die in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Taschenwandabschnitte näherungsweise parallel zu der gedachten, in radialer Richtung verlaufenden Achse ausgerichtet sind, sondern auch die voneinander abgewandten Abstützflächen (Außenkonturabschnitte) der Dämpfungsabschnitte des Dämpfungselementes, mit denen sich die Dämpfungsabschnitte an den vorerwähnten Taschenwandabschnitten in Umfangsrichtung abstützen. Es ergibt sich dann also eine, zumindest näherungsweise, parallele Ausrichtung der Taschenwandabschnitte sowie der Abstützflächen zur gedachten (gemeinsamen), sich in radialer Richtung erstreckenden Achse, die die Drehachse der Kupplungsvorrichtung senkrecht durchsetzt. Für den Fall, dass die Taschenwandabschnitte winklig, d.h. unter dem vorerwähnten Winkel β, zu der gedachten Achse verlaufen, ist es bevorzugt, wenn auch die Abstützflächen winklig zu der gedachten, insbesondere eine Symmetrieachse bildenden, Achse verlaufen, vorzugsweise unter demselben Winkel β wie die Taschenwandabschnitte.
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Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung, bei der auf der von den vorerwähnten Taschenwandabschnitten und Abstützflächen abgewandten Seite der Dämpfungsabschnitte jeweils eine Kontaktfläche vorgesehen ist, mit der sich die Dämpfungsabschnitte an einem Axialfortsatz (Mitnehmernocken) eines der Getriebeelemente abstützen. Mit Vorteil sind die beiden, einander zugewandten Kontaktflächen der beiden Dämpfungsabschnitte parallel zueinander sowie parallel zu der vorerwähnten, gedachten in radialer Richtung verlaufenden Achse ausgerichtet. Alternativ ist es möglich, dass die Kontaktflächen jeweils unter einem Winkel zur gedachten, insbesondere als Symmetrieachse angeordneten, Achse verlaufen, der weiter bevorzugt kleiner als 10° ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass nicht nur die Kontaktflächen parallel zu der gedachten, in radialer Richtung verlaufenden Achse ausgerichtet sind, sondern auch Axialfortsatzflächen an der Außenkontur des Axialfortsatzes, die zur Anlage der Kontaktflächen der Dämpfungsabschnitte dienen. Alternativ verlaufen die Axialfortsatzflächen winklig zu der gedachten, insbesondere eine Symmetrieachse bildende, Achse, vorzugsweise unter demselben Winkel, wie die diesen zugeordneten Kontaktflächen der Dämpfungsabschnitte.
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Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung ergibt sich eine, zumindest näherungsweise, parallele Ausrichtung der in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, einander zugewandten Taschenwandabschnitte der zur Anlage an den Taschenwandabschnitten dienenden, voneinander abgewandten Abstützflächen, der einander zugewandten Kontaktflächen zum Abstützen an den Axialfortsatzflächen sowie der Axialfortsatzflächen, wobei sämtliche vorerwähnten Flächen bevorzugt parallel zu der gedachten, in radialer Richtung verlaufenden, die Drehachse der Kupplungsvorrichtung schneidenden Achse ausgerichtet sind.
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In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass radial innen an jeden der beiden, aneinander zugewandten, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, die Aufnahmetasche begrenzenden Taschenwandabschnitte ein die Aufnahmetasche begrenzender Schrägwandabschnitt anschließt, der unter einem Winkel zu der gedachten, in radialer Richtung verlaufenden Achse verläuft. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Winkel aus einem Winkelbereich zwischen etwa 30° und etwa 60° gewählt ist, bevorzugt etwa 45° beträgt.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn alternativ zu einem, vorzugsweise zusätzlich zu einem radial zwischen dem Dämpfungselement und dem äußeren Versteifungsring vorgesehenen Freiraum, zwei (weitere) Freiräume vorgesehen sind, die mit Radialabstand zu dem vorerwähnten Freiraum angeordnet sind, wobei jeder der Freiräume begrenzt wird von einem vorerwähnten, die Aufnahmetasche begrenzenden Schrägwandabschnitt, einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nabenabschnitt des Getriebeelementes sowie einem Dämpfungsabschnitt des Dämpfungselementes. Auf diese Weise wird auch in radialer Richtung nach innen ausreichend Freiraum zur Verfügung gestellt, in dem sich das Dämpfungselement hinein erstrecken kann.
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Besonders ideal ist es, wenn das Dämpfungselement in einem nicht von den Getriebeelementen komprimierten, d.h. im nicht-drehmomentübertragenden Zustand sich nicht an einem die Aufnahmetasche begrenzenden, radial äußeren und sich in Umfangsrichtung erstreckenden, vorzugsweise gekrümmten, Versteifungsring (Verstärkungsring) abstützt, sondern mit Radialabstand zu diesem angeordnet ist. Ganz besonders bevorzugt sind die Dämpfungselemente so bemessen, dass sich diese auch im komprimierten Zustand nicht an dem äußeren Versteifungsring des Getriebeelementes abstützen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass nicht nur eine Aufnahmetasche und ein Dämpfungselement vorgesehen sind, sondern mehrere, vorzugsweise drei, Aufnahmetaschen mit jeweils einem, jeweils zwei Dämpfungsabschnitte aufweisenden Dämpfungselement, wobei die Dämpfungselemente zusammen mit den Aufnahmetaschen gleichmäßig in Umfangsrichtung beabstandet sind.
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Die Erfindung führt auch auf die Verwendung einer zuvor beschriebenen Kupplungsvorrichtung für einen Verstellantrieb in einem Kraftfahrzeug. Bevorzugt handelt es sich bei dem Verstellantrieb um einen Kraftfahrzeug-Sitzverstellantrieb oder einen Fensterheberantrieb.
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Ferner führt die Erfindung auch auf einen KFZ-Verstellantrieb, insbesondere einen Fensterheber- oder Sitzverstellantrieb, mit einer wie zuvor beschrieben ausgebildeten Kupplungsvorrichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
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Diese zeigen in
- 1: eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Kupplungsvorrichtung,
- 2: eine geschnittene Darstellung einer montierten Kupplungsvorrichtung entlang einer senkrecht zu einer Drehachse der Kupplungsvorrichtung verlaufenden Schnittebene, und
- 3: eine Darstellung einer geschnittenen Kupplungsvorrichtung, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen auf eine Darstellung der Dämpfungselemente verzichtet wurde.
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In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt eine dauerkuppelnde, d.h. nicht entkuppelbare, Kupplungsvorrichtung 1 aus Kunststoff für ein nicht weiter dargestelltes Verstellgetriebe eines Verstellantriebs für Kraftfahrzeuganwendungen. Die Kupplungsvorrichtung 1 umfasst ein als Stirnrad (hier Schneckenrad) ausgebildetes erstes Getriebeelement 2 mit einer radial äußeren Schneckenverzahnung 3 zum Zusammenwirken mit einer nicht dargestellten, elektromotorisch angetriebenen Getriebeschnecke. Ferner umfasst die Kupplungsvorrichtung 1 ein zweites, als Mitnehmerrad ausgebildetes Getriebeelement 4, welches endseitig eine Außenverzahnung 5 zur Weitergabe des auf es übertragenen Drehmomentes aufweist.
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Axial zwischen dem ersten Getriebeelement 2 und dem zweiten Getriebeelement 4 sind drei um jeweils 120° in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnete, identisch ausgebildete, einstückige Dämpfungselemente 6 aus einem geschäumten Elastomermaterial angeordnet. Die Dämpfungselemente 6 dienen zur Dämpfung in Umfangsrichtung sowie zur Drehmomentübertragung zwischen den beiden Getriebeelementen 2, 4.
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Wie sich aus 1 ergibt, weist jedes Dämpfungselement 6 zwei in Umfangsrichtung benachbarte Dämpfungsabschnitte 7, 8 auf, die über einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Verbindungssteg 9 einstückig miteinander verbunden sind. Von den Dämpfungsabschnitten 7, 8 und dem Verbindungssteg 9 des Dämpfungselementes 6 wird eine nach radial außen offene, U-förmig konturierte Aufnahme 10 zur Aufnahme eines von drei Axialfortsätzen 11 (Mitnehmernocken) des zweiten Getriebeelements 4 begrenzt.
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Jedem Dämpfungselement 6 ist eine stirnseitig in das aus Kunststoff ausgebildete erste Getriebeelement 2 eingebrachte Aufnahmetasche 12 zugeordnet, in der das zugehörige Dämpfungselement 6 im montierten Zustand der Kupplungsvorrichtung 1 aufgenommen ist.
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Wird das erste Getriebeelement 2 über die vorerwähnte, nicht gezeigte, Getriebeschnecke in Rotation versetzt, so wird abhängig von der Drehrichtung eines der Dämpfungsabschnitte 7, 8 jedes Dämpfungselementes 6 in Umfangsrichtung gestaucht, und es wird ein Drehmoment von dem ersten Getriebeelement 2 über die Dämpfungselemente 6 auf die Axialfortsätze 11 des zweiten Getriebeelementes 4 übertragen, welches dann wiederum über die Außenverzahnung 5 ein Objekt, beispielsweise über einen nicht dargestellten Seilzug, verstellt.
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Wie sich insbesondere aus den 2 und 3 ergibt, wird jede Aufnahmetasche 12 in Umfangsrichtung begrenzt von zwei einander zugewandten und in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Taschenwandabschnitten 13, 14. Die Taschenwandabschnitte 13, 14 verlaufen jeweils unter einem Winkel β von etwa 15° zu einer gedachten, eine Drehachse 15 der Kupplungsvorrichtung 1 schneidenden, sich exakt in radialer Richtung erstreckenden Achse 16. Jeder der Aufnahmetaschen 12 ist eine derartige Achse 16 zugeordnet, wobei die drei Achsen 16 gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Jeweils zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Achsen 16 schließen also einen Winkel von 120° zueinander ein.
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Die Achsen 16 bilden jeweils eine Symmetrieachse für das zugehörige, spiegelsymmetrisch ausgebildete Dämpfungselement 6. Folglich verläuft jede Achse 16 in Umfangsrichtung betrachtet mittig in radialer Richtung durch den Verbindungssteg 9 des Dämpfungselementes 6.
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Weiterhin werden die Taschenwandabschnitte 13, 14 jeweils in einem radial äußersten Bereich, d.h. an der Grenze zum Versteifungsring 23, geschnitten von einer Radialen 35, 36 und zwar jeweils unter einem Winkel α von etwa 20°.
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Die Radialen 35, 36 und die radiale Achse 16 haben einen Schnittpunkt S innerhalb des Getriebeelementes 2, hier am äußeren Umfangsrand.
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Wie sich aus 2 weiter ergibt, verlaufen nicht nur die in Umfangsrichtung äußeren Taschenwandabschnitte 13, 14 unter einem Winkel β von etwa 15° zur gedachten, radialen Achse 16 ausgerichtet, sondern auch die mit den Taschenwandabschnitten 13, 14 in Kontakt tretenden Abstützflächen 17, 18, mit denen die Dämpfungsabschnitte 7, 8 an den Taschenwandabschnitten 13, 14 anliegen.
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Ferner ergibt sich aus 2 und 3, dass einander zugewandte, die Aufnahme 10 in Umfangsrichtung begrenzenden, Kontaktflächen 19, 20 der Dämpfungsabschnitte 7, 8 unter einem Winkel γ von etwa 8° zueinander verlaufen. Ebenso verhält es sich mit den den Kontaktflächen 19, 20 zugeordneten Axialfortsatzflächen 21, 22 des zugehörigen Axialfortsatzes 11. Die Axialfortsatzflächen 21, 22 dienen zum Zusammenwirken bzw. Abstützen an den Kontaktflächen 19, 20 (drehrichtungsabhängig). Die Axialfortsatzflächen 21, 22 sind leicht ballig ausgeformt.
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Wie sich aus 2 ergibt, die einen nicht drehmomentübertragenden Zustand der Kupplungsvorrichtung 1 zeigt, liegen die Dämpfungselemente 6 nicht an einem die Aufnahmetaschen 12 begrenzenden, äußeren Versteifungsring 23 (Verstärkungsring) des ersten Getriebeelementes 2 an, sondern sind mit Radialabstand zu diesem angeordnet, um ausreichend Raum für eine Ausdehnung der Dämpfungselemente 6 in radialer Richtung nach außen zu bieten.
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Wie sich insbesondere aus der Darstellung gemäß 3 ergibt, schließt radial innen an die Taschenwandabschnitte 13, 14 jeweils ein Schrägwandabschnitt 24, 25 an. Die Schrägwandabschnitte 24, 25 verlaufen in etwa unter einem Winkel von 45° zur gedachten Achse 16 und begrenzen zusammen mit den Taschenwandabschnitten 13, 14, den äußeren Versteifungsring 23 (Verstärkungsring) sowie einem radial inneren Nabenabschnitt 26 die Aufnahmetasche 12.
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Aus 2 ergibt sich, dass zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Freiräume 27, 28 gebildet sind, die einen Aufnahmeraum zur Ausdehnung des Dämpfungselementes 6 bzw. der Dämpfungsabschnitte 7, 8 in radialer Richtung nach innen bieten. Jeder Freiraum 27, 28 ist begrenzt von einem Dämpfungsabschnitt 7, 8, von einem Schrägwandabschnitt 24, 25 sowie von dem Nabenabschnitt 26. In einem Bereich in Umfangsrichtung zwischen den Freiräumen 27, 28 liegt der Verbindungssteg 9 des Dämpfungselementes 6 am Nabenabschnitt 26 an.
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Besonders gut aus 3 ist zu ersehen, dass der Bereich zwischen zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Aufnahmetaschen 12 nicht mit Kunststoff vollständig ausgefüllt ist, sondern dass zur Gewichtsreduzierung näherungsweise T-förmige Taschen 29 gebildet sind, die radial innen von dem Nabenabschnitt 26, radial außen von dem Versteifungsring 23 und in Umfangsrichtung von geknickten Stegen 30, 31 begrenzt sind, wobei die Stege 30, 31 auf den den benachbarten Aufnahmetaschen 12 zugewandten Seiten die Taschenwandabschnitte 13, 14 sowie die Schrägwandabschnitte 24, 25 bilden bzw. bereitstellen.
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Aus 3 ergibt sich weiterhin, dass es bevorzugt ist, die Schneckenverzahnung 3 nicht unmittelbar am Versteifungsring 23 anzuordnen, sondern mit Radialabstand zu diesem, wobei ein die Schneckenverzahnung 3 tragender, umlaufender Verzahnungsabschnitt 32 über in radialer Richtung verlaufende Stützstege 33 mit dem Versteifungsring 23 verbunden ist. Die Stützstege 33 begrenzen zusammen mit dem Versteifungsring 23 und dem Verzahnungsabschnitt 32 eine Vielzahl von im Wesentlichen quadratisch konturierten Sacklöchern 34.
