DE102010041379A1

DE102010041379A1 - Lastdrehmomentsperre und Getriebe-Antriebseinheit mit einer Lastdrehmomentsperre

Info

Publication number: DE102010041379A1
Application number: DE201010041379
Authority: DE
Inventors: Markus Hinterkausen; Jochen Damerau
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2012-01-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lastdrehmomentsperre (10), mit einer Antriebswelle (12), die mittels wenigstens eines Übertragungselements ein zu übertragendes Drehmoment an ein Abtriebselement (15), insbesondere eine Abtriebswelle, überträgt, und mit einem Sperrelement, das beim Einleiten eines abtriebsseitigen Drehmoments in Wirkverbindung mit einem ortsfesten Gehäuse (11) gelangt und ein abtriebsseitges Drehmoment sperrt, wobei das Sperrelement als elastisches Element ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Übertragungselement und das Sperrelement als zwischen dem ortsfesten Gehäuse (11) und dem Abtriebselement (15) angeordnetes, wellenförmiges Element (20) ausgebildet ist, das an wenigstens einem ersten Umlenkbereich (22) mit dem Abtriebselement (15) an wenigstens einer Verbindungsstelle fest verbunden ist und das mit wenigstens einem zweiten Umlenkbereich (25) in zumindest reibschlüssigem Kontakt mit dem ortsfesten Gehäuse (11) angeordnet ist, solange über die Antriebswelle (12) kein Drehmoment eingeleitet wird und, dass die Antriebswelle (12) beim Einleiten eines Drehmoments mit wenigstens einem Kontaktelement (13) im Bereich zwischen den beiden Umlenkbereichen (22, 25) in Anlage mit dem wellenförmigen Element (20) gelangt und dieses derart elastisch deformiert, dass der wenigstens eine zweite Umlenkbereich (25) außer Kontakt mit dem ortsfesten Gehäuse (11) gerät und das Abtriebselement (15) dadurch freigibt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Lastdrehmomentsperre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Getriebe-Antriebseinheit mit einer erfindungsgemäßen Lastdrehmomentsperre.
Eine derartige Lastdrehmomentsperre ist aus der DE 10 2005 012 938 A1 der Anmelderin bekannt. Die bekannte Lastdrehmomentsperre dient in einem Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs, z. B. einem Fensterheber- oder Sitzverstellungsantrieb, zum Sperren abtriebsseitiger Drehmomente. Dadurch wird z. B. bei einem Fensterheberantrieb ein Blockieren der Fensterscheibe entgegen der Öffnungsrichtung bewirkt, wenn vom Antrieb des Fensterheberantriebs keine entsprechende Öffnungskraft auf die Fensterscheibe übertragen wird. Dies dient aus Sicherheitsgründen dazu, dass die Fensterscheibe nicht durch Niederdrücken geöffnet werden kann. Bei der bekannten Lastdrehmomentsperre ist das elastische Element in Form einer Schlingfeder ausgebildet, die in einem Gehäuse einer Getriebe-Antriebseinheit aufgenommen ist. Dabei stützt sich die Schlingfeder im Blockierfall beispielsweise mit ihrem Außenumfang am Innenumfang eines Gehäuseabschnitts ab, wobei im Blockierfall der Umfang der Schlingfeder vergrößert wird, so dass die nötige Anpress- bzw. Anlagekraft erzeugt wird. Zum Übertragen eines Antriebsdrehmoments weist ein mit der Fensterscheibe gekoppeltes Abtriebselement des Fensterheberantriebs Antriebszapfen auf, die in Ausnehmungen eines Antriebselements eingreifen. Hierbei ist zwischen den Antriebszapfen und den Ausnehmungen ein gewisses Drehwinkelspiel ausgebildet.
Aus der DE 36 03 307 A1 ist es weiterhin bei einer Lastdrehmomentsperre bekannt, als Sperr- bzw. Übertragungselemente Planreibflächenelemente in Form von Reibscheiben zu verwenden.
Die DE 197 53 106 C2 zeigt eine Lastdrehmomentsperre, bei denen eine Sperrwirkung durch Klemmkörper bzw. Wippen erreicht wird, welche durch Zapfen oder Klauen an der Antriebswelle gegenüber einem feststehenden Gehäuse entkantet werden, bzw. durch Zapfen an der Antriebswelle entsprechend verkantet werden, um eine Sperrwirkung zu erreichen.
Ferner können als Klemmkörper bei einer Lastdrehmomentsperre auch zylindrische oder kugelförmige Bauteile, wie z. B. aus der DE 89 10 857 U oder der EP 1 182 071 A2 bekannt, verwendet werden.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lastdrehmomentsperre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass diese konstruktiv relativ einfach ausgebildet ist, wenige Bauteile benötigt und darüber hinaus kompakt baut. Weiterhin soll ein Sperren von abtriebsseitig in beiden Drehrichtungen eingeleiteten Drehmomenten ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Lastdrehmomentsperre mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, ein wellenförmiges Element als Sperr- und Übertragungselement einzusetzen, welches mit ersten Umlenkbereichen mit dem Abtriebselement fest verbunden ist, während zweite Umlenkbereiche des wellenförmigen Elements im Sperrfall durch Reibschluss in Wirkverbindung mit einem gehäusefesten Element angeordnet sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lastdrehmomentsperre sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Ein besonders kompakter Aufbau der Lastdrehmomentsperre wird erzielt, wenn die Antriebswelle, das wellenförmige Element und das Abtriebselement konzentrisch zueinander angeordnet sind und, wenn das wellenförmige Element zwischen der Antriebswelle und dem Abtriebselement angeordnet ist.
Zur Erhöhung der zu übertragenden bzw. zu sperrenden Drehmomente ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn das wellenförmige Element mehrere erste und zweite Umlenkbereiche aufweist und, wenn alle ersten Umlenkbereiche mit dem Abtriebselement verbunden sind.
Um beim Sperren eines von dem Abtriebselement eingeleiteten Drehmoments in beide Drehrichtungen ein identisches Drehwinkelspiel zu erreichen, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass das wenigstens eine Kontaktelement der Antriebswelle im Sperrfall im ersten Umlenkbereich des wellenförmigen Elements angeordnet ist.
Ein relativ kostengünstiger Aufbau der Lastdrehmomentsperre wird weiterhin erzielt, wenn das wellenförmige Element als Wellenfederring ausgebildet ist. Derartige Wellenfederringe sind als Standard- bzw. Normbauteile in vielfältigen Größen und Ausführungen verfügbar und daher je nach Einsatzfall der Lastdrehmomentsperre einfach an den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar.
Darüber hinaus ist es zur Übertragung höherer Drehmomente vorteilhaft, wenn der Wellenfederring bandförmig mit rechteckförmiger Querschnittsfläche ausgebildet ist, so dass zumindest zwischen dem zweiten Umlenkbereich und dem ortsfesten Gehäuse eine linienförmige Kontaktfläche ausgebildet ist. Dadurch wird die zu übertragende Reibkraft je Flächeneinheit verringert, wodurch der Verschleiß vermindert bzw. das zu sperrende Drehmoment erhöht wird.
Besonders vorteilhaft zur Übertragung relativ hoher Drehmomente ist es weiterhin, wenn an dem ortsfesten Gehäuse zumindest an der Berührfläche mit dem wellenförmigen Element die Berührfläche eine der Formen des ersten Umlenkbereichs des wellenförmigen Elements angepasste Form, insbesondere in Form von wellenartigen Vertiefungen aufweist, so dass zwischen dem wellenförmigen Element und dem ortsfesten Gehäuse im Sperrfall zusätzlich zum Reibschluss eine formschlüssige Verbindung ausgebildet ist.
Darüber hinaus lässt sich ein Durchrutschen der Kontaktelemente im Antriebsfall verhindern, wenn das Abtriebselement auf der dem wellenförmigen Element zugewandten Seite wenigstens eine Erhebung, insbesondere in Form eines Zahnes aufweist und, wenn die Erhebung im Antriebsfall in Wirkverbindung mit dem wellenförmigen Element gelangt.
Die Erfindung umfasst auch eine Getriebe-Antriebseinheit, insbesondere Komfortantrieb in einem Kraftfahrzeug, wie Fensterheberantrieb, Sitzverstellungsantrieb oder dergleichen mit einer erfindungsgemäßen Lastdrehmomentsperre. Eine derartige Getriebe-Antriebseinheit ist relativ kostengünstig herstellbar, kompakt aufgebaut und arbeitet zuverlässig.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Lastdrehmomentsperre im Blockierfall,
2 einen Querschnitt durch die Lastdrehmomentsperre gemäß 1 im Antriebsfall und
3 einen Längsschnitt durch die Lastdrehmomentsperre gemäß der 1.
In den Figuren ist eine erfindungsgemäße Lastdrehmomentsperre 10 dargestellt, wie sie vorzugsweise insbesondere als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, wie einem Fensterheberantrieb, einem Sitzverstellungsantrieb oder dergleichen vorgesehen ist.
Die Lastdrehmomentsperre 10 weist ein ortsfest angeordnetes Gehäuse 11 auf, das im Ausführungsbeispiel ring- bzw. topfförmig ausgebildet ist. Die Lastdrehmomentsperre 10 kann mit einer Antriebswelle 12 zusammenwirken, von deren einem Ende mehrere, im Ausführungsbeispiel acht, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete Kontaktelemente in Form von Entsperrbolzen 13 in Längsrichtung und radial beabstandet zum Grundkörper der Antriebswelle 12 abragen. Hierbei ragen die Entsperrbolzen 13 in die eine, offene Stirnseite des Gehäuses 11 hinein.
In die andere Stirnseite des Gehäuses 11 ragt ein als Abtriebswelle 15 ausgebildetes Abtriebselement hinein. Die Antriebswelle 12, die Abtriebswelle 15 und das Gehäuse 11 sind konzentrisch entlang einer gemeinsamen Längsachse 16 angeordnet.
Innerhalb des Gehäuses 11 ist ein Sperr- und Übertragungselement 20 angeordnet. Hierbei ist das Sperr- und Übertragungselement 20 in Form eines Wellenfederrings 21 ausgebildet, der im Ausführungsbeispiel acht erste Umlenkbereiche 22 aufweist, die am Außenumfang der radial gegenüber der Antriebswelle 12 bzw. deren Entsperrbolzen 13 innenliegenden Abtriebswelle 15 mittels lediglich symbolisch dargestellter Befestigungselemente 23 fixiert sind. Als Befestigungselemente 23 kommen hierbei beispielsweise Schrauben, Nieten oder ähnliches in Frage. Selbstverständlich ist es auch denkbar, anstelle von Befestigungselementen 23 Löt- bzw. Schweißverbindungen zwischen dem Wellenfederring 21 im Bereich der ersten Umlenkbereiche 22 und dem Außenumfang der Abtriebswelle 15 vorzusehen.
Wie insbesondere anhand der 3 erkennbar ist, ist der Wellenfederring 21 bandförmig ausgebildet, d. h., dass er einen rechteckigen Querschnitt aufweist. In dem in den 1 und 3 dargestellten Sperrfall der Lastdrehmomentsperre 10 sind Berührflächen 24 von zweiten Umlenkbereichen 25 des Wellenfederrings 21 in reibschlüssigem Anlagekontakt mit der Innenwand 26 des Gehäuses 11 angeordnet. Hierbei ist die Drehwinkellage zwischen der Antriebswelle 12 bzw. den Entsperrbolzen 13 und der Abtriebswelle 15, wie insbesondere anhand der 1 erkennbar ist, im Ausführungsbeispiel derart gewählt, dass sich die Entsperrbolzen 13 in etwa im Bereich der ersten Umlenkbereiche 22 des Wellenfederrings 21 befinden. Um diese erste Umlenkbereiche 22 haben die Entsperrbolzen 13 ein Drehwinkelspiel, in denen diese nicht bzw. nur mit geringem Anlagekontakt bzw. Anlagekraft mit dem Wellenfederring 21 angeordnet ist.
Dadurch, dass die zweiten Umlenkbereiche 25 an der Innenwand 26 des Gehäuses 11 anliegen und somit zwischen der Abtriebswelle 15 und dem ortsfesten Gehäuse 11 eine reibschlüssige Verbindung ausgebildet ist, wird beim Einleiten eines Drehmoments von Seiten der Abtriebswelle 15 bis zu einem Grenzdrehmoment diese aufgrund der reibschlüssigen Verbindung zum ortsfesten Gehäuse 11 an ihrer Drehung gehindert bzw. blockiert. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass ein von der Abtriebswelle 15 eingeleitetes Drehmoment vom Gehäuse 11 gesperrt und somit nicht an die Antriebswelle 12 weitergeleitet wird.
Zur Erhöhung der reibschlüssigen Verbindung zwischen den zweiten Umlenkbereichen 25 des Wellenfederrings 21 und der Innenwand 26 des Gehäuses 11 und somit zur Erhöhung des den der Abtriebswelle 15 übertragbaren Grenzdrehmoments ist es möglich bzw. denkbar, an der Innenwand 26 vorzugsweise wellenförmig geformte Vertiefungen 28 auszubilden, wie dies beispielhaft anhand der 1 in einem kleinen Bereich am Beispiel einer Vertiefung 28 dargestellt ist. Dadurch findet neben der reibschlüssigen Verbindung zwischen der Innenwand 26 des Gehäuses 11 und den zweiten Umlenkbereichen 25 des Wellenfederrings 21 zusätzlich eine formschlüssige Verbindung im Bereich der zweiten Umlenkbereiche 25 statt, die das maximal zu blockierende, und von der Abtriebswelle 15 einleitbare Grenzdrehmoment erhöht.
In der 2 ist der Antriebsfall der Lastdrehmomentsperre 10 dargestellt. Hierbei sind beim Einleiten eines Drehmoments über die Antriebswelle 12 die Entsperrbolzen 13 aus ihrer ursprünglichen, in der 1 dargestellten Winkellage beispielhaft im Uhrzeigersinn verdreht, so dass die Entsperrbolzen 13 in Anlagekontakt mit dem Wellenfederring 21 in dem Bereich zwischen den ersten Umlenkbereichen 22 und den zweiten Umlenkbereichen 25 geraten. In Folge des Drehmoments deformieren hierbei die Entsperrbolzen 13 den Wellenfederring 21 derart, dass die zweiten Umlenkbereiche 25 außer Kontakt mit der Innenwand 26 des Gehäuses 11 geraten. Das bedeutet, dass die Abtriebswelle 15 von dem ortsfesten Gehäuse 11 über den Wellenfederring 21 entkoppelt ist. Ein zu übertragendes Drehmoment wird somit über die Entsperrbolzen 13 und den (deformierten) Wellenfederring 21 direkt an die Abtriebswelle 15 übertragen.
Zur Erhöhung des maximal zu übertragenden Drehmoments von der Antriebswelle 12 auf die Abtriebswelle 15 sowie zur Vermeidung von unerwünschten Deformationen des Wellenfederrings 21 ist es möglich, am Außenumfang der Abtriebswelle 15 Erhebungen, z. B. in Form von Zähnen 29 auszubilden, wie dies ebenfalls lediglich bereichsweise anhand der 2 dargestellt ist.
Wesentlich ist noch, dass mittels der Ausbildung der Lastdrehmomentsperre 10 ein Blockieren eines über die Abtriebswelle 15 eingeleiteten Drehmoments in beide Drehrichtungen möglich ist, ebenso wie auch eine Übertragung eines Drehmoments von der Antriebswelle 12 in die Abtriebswelle 15 in beide Drehrichtungen.
Die soweit beschriebene Lastdrehmomentsperre 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere ist es möglich bzw. denkbar, die Anzahl der Entsperrbolzen 13 dem jeweiligen Anwendungsfall bzw. dem jeweiligen, zu übertragenden Drehmoment anzupassen. Weiterhin ist es bei relativ geringen Drehmomenten auch möglich, anstelle eines bandförmigen Wellenfederrings 21 einen Wellenfederring 21 vorzusehen, der einen runden Querschnitt aufweist. Als Material für den Wellenfederring 21 kommt insbesondere Federstahl in Frage.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005012938 A1 [0002]
DE 3603307 A1 [0003]
DE 19753106 C2 [0004]
DE 8910857 U [0005]
EP 1182071 A2 [0005]

Claims

Lastdrehmomentsperre (10), mit einer Antriebswelle (12), die mittels wenigstens eines Übertragungselements ein zu übertragendes Drehmoment an ein Abtriebselement (15), insbesondere eine Antriebswelle, überträgt, und mit einem Sperrelement, das beim Einleiten eines abtriebsseitigen Drehmoments in Wirkverbindung mit einem ortsfesten Gehäuse (11) gelangt und ein abtriebsseitges Drehmoment sperrt, wobei das Sperrelement als elastisches Element ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Übertragungselement und das Sperrelement als zwischen dem ortsfesten Gehäuse (11) und dem Abtriebselement (15) angeordnetes, elastisch verformbares, insbesondere wellenförmiges Element (20) ausgebildet ist, das an wenigstens einem ersten Umlenkbereich (22) mit dem Abtriebselement (15) an wenigstens einer Verbindungsstelle fest verbunden ist und das mit wenigstens einem zweiten Umlenkbereich (25) in zumindest reibschlüssigem Kontakt mit dem ortsfesten Gehäuse (11) angeordnet ist, solange über die Antriebswelle (12) kein Drehmoment eingeleitet wird und, dass die Antriebswelle (12) beim Einleiten eines Drehmoments mit wenigstens einem Kontaktelement (13) im Bereich zwischen den beiden Umlenkbereichen (22, 25) in Anlage mit dem wellenförmigen Element (20) gelangt und dieses derart elastisch deformiert, dass der wenigstens eine zweite Umlenkbereich (25) außer Kontakt mit dem ortsfesten Gehäuse (11) gerät und das Abtriebselement (15) dadurch freigibt.
Lastdrehmomentsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (12), das wellenförmige Element (20) und das Abtriebselement (15) konzentrisch zueinander angeordnet sind und, dass das wellenförmige Element (20) radial zwischen der Antriebswelle (12) und dem Abtriebselement (15) angeordnet ist.
Lastdrehmomentsperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wellenförmige Element (20) mehrere erste und zweite Umlenkbereiche (22, 25) aufweist und, dass alle ersten Umlenkbereiche (22) mit dem Abtriebselement (15) verbunden sind.
Lastdrehmomentsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kontaktelement (13) der Antriebswelle (12) im Sperrfall der Lastdrehmomentsperre (10) im ersten Umlenkbereich (22) des wellenförmigen Elements (20) angeordnet ist.
Lastdrehmomentsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wellenförmige Element (20) als Wellenfederring (21) ausgebildet ist.
Lastdrehmomentsperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenfederring (21) bandförmig mit rechteckiger Querschnittsfläche ausgebildet ist, so dass zumindest zwischen dem zweiten Umlenkbereich (25) und dem ortsfesten Gehäuse (11) eine linienförmige Kontaktfläche ausgebildet ist.
Lastdrehmomentsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kontaktelement der Antriebswelle (12) als Entsperrbolzen (13) ausgebildet ist.
Lastdrehmomentsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ortsfesten Gehäuse (11) zumindest an der Berührfläche (24) mit dem wellenförmigen Element (20) die Berührfläche (24) eine der Form des ersten Umlenkbereichs (22) des wellenförmigen Elements (20) angepasste Form, insbesondere in Form von wellenartigen Vertiefungen (28) aufweist, so dass zwischen dem wellenförmigen Element (20) und dem ortsfesten Gehäuse (11) im Blockierfall zusätzlich zum Reibschluss eine formschlüssige Verbindung, ausgebildet ist.
Lastdrehmomentsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (15) auf der dem wellenförmigen Element (20) zugewandten Seite wenigstens eine Erhebung (29), insbesondere in Form eines Zahnes aufweist und, dass die Erhebung (29) im Antriebsfall in Wirkverbindung mit dem wellenförmigen Element (20) gelangt.
Getriebe-Antriebseinheit, insbesondere Komfortantrieb in einem Kraftfahrzeug, wie Fensterheberantrieb, Sitzverstellungsantrieb oder dergleichen mit einer Lastdrehmomentsperre (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.