DE102013200359A1

DE102013200359A1 - Getriebe-Antriebseinheit sowie Verwendung einer Getriebe-Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102013200359A1
Application number: DE201310200359
Authority: DE
Inventors: Susanne Albrecht; Peter Steuer; Siegfried Reichmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2014-07-31
Also published as: CN103929013B; CN103929013A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit (10; 10a), insbesondere zum Verstellen beweglicher Teile in einem Kraftfahrzeug, mit einem eine erste Verzahnung (16) aufweisenden Abtriebselement (15), wobei die erste Verzahnung (16) mit einer an einem Übertragungselement (21) ausgebildeten Gegenverzahnung (23) kämmt, und wobei das Übertragungselement (21) auf der der ersten Verzahnung (16) des Abtriebselements (15) abgewandten Seite in Wirkverbindung mit einem Abstützelement angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Abstützelement eine zweite Verzahnung (26) aufweist, wobei sich die Gegenverzahnung (23) und die zweite Verzahnung (26) bei einer Bewegung des Übertragungselements (21) aneinander abwälzen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit.
Eine Getriebe-Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 103 37 851 A1 der Anmelderin bekannt. Die insbesondere als Antrieb für ein Schiebedach verwendete Getriebe-Antriebseinheit umfasst ein Abtriebselement mit einem verzahnten Abtriebsritzel, das in Wirkverbindung mit einer flexiblen, aus Metall bestehenden Steigwendel angeordnet ist. Bei einer Drehung des Abtriebsritzels wird die drehfest angeordnete Steigwendel linear bewegt bzw. verschoben, indem die Verzahnung des Abtriebsritzels mit der in Art einer Gegenverzahnung wirkenden Steigwendel zusammenwirkt. Beim Kämmen des Abtriebsritzels mit der Steigwendel wird die Steigwendel aufgrund der vom Abtriebsritzel auf die Steigwendel wirkenden Kräfte von dem Abtriebsritzel weggedrückt. Um stets einen Eingriff zwischen der Verzahnung des Abtriebsritzels und der Steigwendel zu erzielen, liegt die Steigwendel daher auf der dem Abtriebsritzel gegenüberliegenden Seite an einem einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisenden, als Abstützelement wirkenden Führungselement form- bzw. reibschlüssig an. Nachteilig dabei ist, dass die Relativbewegung zwischen der Steigwendel und dem Führungselement zu einem Verschleiß im Bereich der Gleitfläche des Führungselements führt, und dass es aufgrund der Reibung zu (unerwünschten) Geräuschemissionen kommen kann. Die Bildung von Geräuschen könnte zwar beispielsweise durch eine Ausbildung des Führungselements aus Kunststoff tendenziell verringert werden, eine derartige Ausbildung erhöht jedoch den Verschleiß an dem Führungselement.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Getriebe-Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass diese besonders verschleißarm arbeitet und gleichzeitig zumindest nahezu keine Geräusche erzeugt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Getriebe-Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Abstützelement, welches bei dem erwähnten Stand der Technik als Gleitführung ausgebildet ist, eine (zweite) Verzahnung aufweist, wobei sich die Gegenverzahnung am Übertragungselement und die (zweite) Verzahnung bei einer Bewegung des Übertragungselements aneinander abwälzen. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass es durch die Ausbildung des Abstützelements mit einer (zweiten) Verzahnung ermöglicht wird, dass bei einer (Linear-)Bewegung des Übertragungselements keine Relativbewegung bzw. keine Gleitbewegung zwischen dem Übertragungselement und dem Abstützelement erzeugt wird. Vielmehr wird durch das Abwälzen des die (zweite) Verzahnung aufweisenden Abstützelements an dem Übertragungselement die Reibung zwischen den angesprochenen Elementen minimiert und gleichzeitig findet zumindest nahezu keine Geräuschemission statt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Ein besonders verschleißarmer Betrieb der Getriebe-Antriebseinheit wird erzielt, wenn die erste und die zweite Verzahnung sowie die Gegenverzahnung zumindest hinsichtlich ihrer Steigung als identische Verzahnungen ausgebildet sind. Dadurch kommt es (im Idealfall) zu einem reinen Abwälzen der beiden Verzahnungen und der Gegenverzahnung am Übertragungselement. Darüber hinaus ermöglicht es eine derartige Ausbildung, die beiden Verzahnungen an im Wesentlichen gleichen Bauteilen (Zahnräder) auszubilden, so dass der konstruktive Aufwand relativ gering gehalten wird.
Eine besonders bevorzugte konstruktive Ausgestaltung der Getriebe-Antriebseinheit sieht vor, dass das Abtriebselement auf einander gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einem Übertragungselement zusammenwirkt, und dass jedem Übertragungselement ein Abstützelement zugeordnet ist. Eine derartige Ausbildung findet insbesondere bei Schiebedachantrieben Verwendung, bei der die Getriebe-Antriebseinheit mittig in Bezug zu einer Breitseite des Schiebedach angeordnet ist und über zwei, mit den jeweiligen Randseiten des Schiebedachs verbundene Übertragungselemente gekoppelt ist, um dieses zu bewegen.
Als Übertragungselement für das zu verstellende Element (Schiebedach) findet insbesondere eine flexible, aus Metall bestehende Steigwendel Verwendung. Eine derartige Steigwendel ermöglicht die Übertragung relativ großer Zugkräfte und Druckkräfte und hat darüber hinaus den Vorteil, ohne die Verwendung zusätzlicher Umlenkelemente die Getriebe-Antriebseinheit in nahezu beliebiger räumlicher Anordnung zu dem zu verstellenden Element positionieren zu können.
Eine Minimierung des Verschleißes am Abstützelement wird erzielt, wenn dieses in Form eines aus Metall bestehenden Ritzels ausgebildet ist. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, insbesondere bei relativ geringen Kräften, das Abstützelement bzw. das Ritzel aus Kunststoff auszubilden. In diesem Fall werden ein besonders geringes Gewicht der Getriebe-Antriebseinheit sowie eine Geräuschoptimierung erzielt.
Zur Lagerung des Ritzels ist es bevorzugt vorgesehen, dass dieses an einem aus Kunststoff bestehenden, domartigen Fortsatz drehbar gelagert ist. Dadurch wird ein gewisser Abstand zur Oberseite des Getriebegehäuses der Getriebe-Antriebseinheit erzielt, der eine einfache Führung bzw. Anordnung des Übertragungselements (Steigwendel) ermöglicht.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der domartige Fortsatz an einem an einem Getriebegehäuse befestigten Trägerelement angeordnet ist, und dass das Trägerelement in seiner Winkellage in Bezug zur Längsachse des Abtriebselements verstellbar angeordnet ist. Dadurch lassen sich nahezu beliebige Anordnungen der Getriebe-Antriebseinheit in Bezug auf seine Winkellage zum Übertragungselement erzielen, wobei unabhängig von der exakten Lage der Getriebe-Antriebseinheit stets eine optimierte Führung des Übertragungselements ermöglicht wird.
In fertigungstechnisch bevorzugter Ausgestaltung der letztgenannten Idee wird vorgeschlagen, dass das Trägerelement durch eine Warmverformung eines Arretierelements mit dem Getriebegehäuse verbunden ist. Alternativ hierzu kann die Verbindung beispielsweise durch Ultraschallschweißen, Verkleben o.ä. erfolgen. Da die Winkellage bei einem bestimmten Fahrzeugtyp bzw. bei einer bestimmten Anwendung konstruktiv vorgegeben ist, und nachträgliche Veränderungen der Winkellage nicht erforderlich sind, kann eine derartige Winkellage bereits bei der Herstellung bzw. Produktion der Getriebe-Antriebseinheit berücksichtigt werden, wobei die Getriebe-Antriebseinheit durch unterschiedliche Winkelstellungen des Trägerelements für unterschiedliche Kraftfahrzeuge bzw. Anwendungen einsetzbar ist. Alternativ ist es natürlich auch denkbar, die Verbindung zwischen dem Trägerelement und dem Gehäuseelement beispielsweise mittels einer Schraubverbindung zu realisieren.
Eine besonders einfache Montage des Ritzels auf dem domartigen Fortsatz lässt sich erzielen, wenn das Ritzel durch eine Rastverbindung in axialer Richtung auf dem Fortsatz fixiert bzw. positioniert ist. Insbesondere werden dadurch zusätzliche, separate Befestigungs- bzw. Verbindungselemente nicht benötigt, die ansonsten den konstruktiven Aufwand bzw. den Montageaufwand erhöhen.
Erfindungsgemäß findet eine Getriebe-Antriebseinheit bevorzugt Verwendung bei dem Antrieb eines Schiebedachs in einem Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
1 eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinheit zur Verstellung eines Schiebedachs,
2 einen Längsschnitt im Bereich der Aufnahme des als Ritzel ausgebildeten Abstützelements,
3 eine gegenüber 1 abgewandelte Getriebe-Antriebseinheit, bei der die Abstützelemente für die Steigwendeln in ihrer Winkellage zum Abtriebsritzel der Abtriebswelle verstellbar angeordnet sind,
4 einen Längsschnitt durch die Getriebe-Antriebseinheit gemäß 3 im Bereich des Abtriebselements und
5 eine gegenüber 4 abgewandelte Ausbildung, ebenfalls im Längsschnitt.
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinheit 10 dargestellt, wie sie vorzugsweise zum Betätigen eines in den Figuren nicht dargestellten Schiebedachs in einem Kraftfahrzeug dient. Die Getriebe-Antriebseinheit 10 weist ein Motorgehäuse 11 und ein mit dem Motorgehäuse 11 verbundenes, aus Kunststoff bestehendes Getriebegehäuse 12 auf. Innerhalb des Getriebegehäuses 12 ist ein Untersetzungsgetriebe angeordnet, über das die Drehzahl des in dem Motorgehäuse 11 angeordneten Antriebsmotors unter gleichzeitiger Steigerung des Drehmoments des Antriebsmotors reduziert werden kann.
Aus dem Getriebegehäuse 12 ragt an dessen Oberseite eine Abtriebswelle 13 mit einem an der Abtriebswelle 13 mittels eines Federrings 14 axial befestigten und mit der Abtriebswelle 13 drehfest verbundenen, als Abtriebsritzel 15 ausgebildeten Abtriebselements heraus. Das Abtriebsritzel 15, das aus Metall besteht, weist eine erste Verzahnung 16 in Form einer Schrägverzahnung auf. Seitlich neben dem Motorgehäuse 11 erkennt man noch einen Steckeranschluss 17, der der elektrischen Kontaktierung bzw. Ansteuerung der Getriebe-Antriebseinheit 10 dient. Ferner sind am Getriebegehäuse 12 noch beispielhaft drei Öffnungen 18 angeordnet, über die die Getriebe-Antriebseinheit 10, beispielsweise mittels Schraubverbindungen, an der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt werden kann.
Das Abtriebsritzel 15 wirkt mit zwei, als Steigwendeln 20 ausgebildeten Übertragungselementen 21 zusammen. Die beiden aus Metall bestehenden Steigwendeln 20 sind in Art einer Druckfeder ausgebildet und zusätzlich mittels (nicht dargestellter) rohrartiger Führungen innerhalb der Karosserie des Kraftfahrzeugs positioniert bzw. geführt. Die beiden Steigwendeln 20 sind flexibel ausgebildet, d.h., dass eine bogenförmige Führung ermöglicht wird, bei der die mit dem zu verstellenden Element, insbesondere dem Schiebedach verbundenen Steigwendeln 20 eine Linearbewegung auf das zu verstellende Element übertragen können. Die Steigwendeln 20 weisen, bedingt durch die gewundene Form ihres Drahtes, eine Gegenverzahnung 23 auf, die hinsichtlich ihrer Steigung der Steigung der ersten Verzahnung 16 des Abtriebsritzels 15 angepasst ist, derart, dass bei einer Drehung des Abtriebsritzels 15 im Uhrzeiger- bzw. Gegenuhrzeigersinn die beiden parallel zueinander angeordneten Steigwendeln 20 in Richtung des Doppelpfeils 24 in jeweils unterschiedlicher Richtung linear bewegt werden.
Die beiden Steigwendeln 20 wirken mit ihrer Gegenverzahnung 23 auf der der ersten Verzahnung 16 des Abtriebsritzels 15 gegenüberliegende Seite mit einer zweiten Verzahnung 26 zusammen, die an einem vorzugsweise aus Metall bestehenden Ritzel 27, 28 ausgebildet ist. Alternativ können die beiden Ritzel 27, 28 zur Verringerung von Geräuschemissionen jedoch auch aus Kunststoff bestehen. Die beiden identisch ausgebildeten Ritzel 27, 28 bzw. deren zweite Verzahnungen 26 wirken derart mit den Gegenverzahnungen 23 der beiden Steigwendeln 20 zusammen, dass bei einer Linearbewegung bzw. Verschiebung der Steigwendeln 20 die beiden Ritzel 27, 28 in ihrer jeweiligen Drehachse gedreht werden, wobei die zweiten Verzahnungen 26 an den Gegenverzahnungen 23 abwälzen. Hierzu entspricht die Geometrie der zweiten Verzahnungen 26 der beiden Ritzel 27, 28 der Geometrie der ersten Verzahnung 16 des Abtriebsritzels 15 sowie der Gegenverzahnungen 23 der beiden Steigwendeln 20, insbesondere bezüglich der Steigung der Verzahnungen. Weiterhin ist der Abstand der beiden Ritzel 27, 28 zum Abtriebsritzel 15 derart, dass die beiden Steigwendeln 20 in einer Richtung senkrecht zu deren Längserstreckung zumindest nahezu spielfrei zwischen dem Abtriebsritzel 15 und dem jeweiligen Ritzel 27, 28 angeordnet sind.
Bei dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die beiden Ritzel 27, 28 beabstandet zur Oberseite 29 des Getriebegehäuses 12 jeweils an einem domartigen Fortsatz 30 des Getriebegehäuses 12 drehbar gelagert. Wie aus einer Zusammenschau der 1 und 2 erkennbar ist, weist der domartige Fortsatz 30 dazu eine ringnutartige Aussparung 31 auf, in der das Ritzel 27, 28 an seinem Innenumfang gelagert ist. Die Oberseite des domartigen Fortsatzes 30 weist zwei gegeneinander bewegbare Rasthaken 32, 33 auf, so dass das jeweilige Ritzel 27, 28 über die Rasthaken 32, 33 übergeschoben werden kann, wobei sich die Rasthaken 32, 33 elastisch nach innen deformieren. Sobald sich das Ritzel 27, 28 im Bereich der Aussparung 31 befindet, federn die Rasthaken 32, 33 in ihre ursprüngliche Lage zurück und sichern das Ritzel 27, 28 axial in der Aussparung 31.
In den 3 und 4 ist eine gegenüber den 1 und 2 modifizierte Getriebe-Antriebseinheit 10a dargestellt. Die Getriebe-Antriebseinheit 10a weist ein plattenförmiges, aus Kunststoff bestehendes Trägerelement 35 auf, an dessen Oberseite die beiden domartigen Fortsätze 30 für die beiden Ritzel 27, 28 sowie ein domartiger Fortsatz 36 für das (zentrale) Abtriebsritzel 15 angeordnet sind. Wesentlich ist, dass das Trägerelement 35 in seiner Winkellage, bezogen zur Längsachse 37 des Abtriebsritzels 15, verstellbar angeordnet ist. Hierzu sind in dem Trägerelement 35 beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten kreisbogenförmige Führungsnuten 38 ausgebildet, die von einem am Getriebegehäuse 12 angeformten Arretierzapfen 39 durchsetzt sind. Die Arretierzapfen 39 lassen sich, wie insbesondere anhand der 4 erkennbar ist, durch Warmverpressen deformieren und mit der Oberseite des Trägerelements 35 verbinden, derart, dass eine eingestellte Winkellage des Trägerelements 35 nach dem Warmverstemmen bzw. Warmverpressen nicht mehr verändert werden kann.
In Abänderung zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es selbstverständlich auch denkbar, die Arretierzapfen 39 durch andersartig ausgebildete Befestigungselemente, insbesondere Befestigungsschrauben, zu ersetzen, so dass eine nachträgliche Änderung der Winkellage des Trägerelements 35 zur Längsachse 37 ermöglicht wird.
Zuletzt ist in der 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Getriebe-Antriebseinheit 10a dargestellt, bei der lediglich die beiden domartigen Fortsätze 30 des Trägerelements 35a an dem Trägerelement 35a befestigt sind, der domartige Fortsatz 36a für das Abtriebsritzel 15 jedoch Bestandteil des Getriebegehäuses 12 ist.
Die soweit beschriebenen Getriebe-Antriebseinheiten 10, 10a können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es beispielsweise denkbar, die Ritzel 27, 28 auf andere Art und Weise zu lagern bzw. zu befestigen. So können diese beispielsweise in separaten Lagerelementen (bei besonders hohen mechanischen Belastungen) gelagert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10337851 A1 [0002]

Claims

Getriebe-Antriebseinheit (10; 10a), insbesondere zum Verstellen beweglicher Teile in einem Kraftfahrzeug, mit einem eine erste Verzahnung (16) aufweisenden Abtriebselement (15), wobei die erste Verzahnung (16) mit einer an einem Übertragungselement (21) ausgebildeten Gegenverzahnung (23) kämmt, und wobei das Übertragungselement (21) auf der der ersten Verzahnung (16) des Abtriebselements (15) abgewandten Seite in Wirkverbindung mit einem Abstützelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement eine zweite Verzahnung (26) aufweist, wobei sich die Gegenverzahnung (23) und die zweite Verzahnung (26) bei einer Bewegung des Übertragungselements (21) aneinander abwälzen.
Getriebe-Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Verzahnung (16, 26) sowie die Gegenverzahnung (23) zumindest hinsichtlich ihrer Steigung als identische Verzahnungen ausgebildet sind.
Getriebe-Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (15) auf einander gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einem Übertragungselement (21) zusammenwirkt, und dass jedem Übertragungselement (21) ein Abstützelement zugeordnet ist.
Getriebe-Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (21) in Form einer flexiblen, aus Metall bestehenden Steigwendel (20) ausgebildet ist.
Getriebe-Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement in Form eines vorzugsweise aus Metall bestehenden Ritzels (27, 28) ausgebildet ist.
Getriebe-Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (27, 28) an einem aus Kunststoff bestehenden, domartigen Fortsatz (30) drehbar gelagert ist.
Getriebe-Antriebseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der domartige Fortsatz (30) an einem an einem Getriebegehäuse (12) befestigten Trägerelement (35; 35a) angeordnet ist, und dass das Trägerelement (35; 35a) in seiner Winkellage in Bezug zur Längsachse (37) des Abtriebselements (15) verstellbar angeordnet ist.
Getriebe-Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (35; 35a) durch eine Warmverformung eines Arretierelements (39) mit dem Getriebegehäuse (12) verbunden ist.
Getriebe-Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (27, 28) durch eine durch zwei Rasthaken (32, 33) an dem Fortsatz (30) ausgebildete Rastverbindung in axialer Richtung auf dem Fortsatz (30) positioniert ist.
Verwendung einer Getriebe-Antriebseinheit (10; 10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Antriebseinheit für ein Schiebedach.