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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Lastdrehmomentsperre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Getriebe-Antriebseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Lastdrehmomentsperre.
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Eine derartige Lastdrehmomentsperre bzw. eine derartige Getriebe-Antriebseinrichtung sind aus der
DE 10 2010 003 657 A1 der Anmelderin bekannt. Sie dient beispielsweise als Bestandteil eines Fensterheberantriebs zum Verstellen einer Fahrzeugscheibe in einem Kraftfahrzeug. Aus Sicherheits- und Funktionalitätsgründen ist bei einer derartigen Getriebe-Antriebseinrichtung eine Selbsthemmung des Antriebs gefordert. Neben der Möglichkeit, eine derartige Selbsthemmung durch eine gezielte Auswahl der Verzahnungsgeometrie zwischen einer ersten Verzahnung an einer Ankerwelle und einer zweiten Verzahnung an einem Stirnrad eines Getriebes zu erzeugen, findet bei der bekannten Getriebe-Antriebseinrichtung hierzu eine Lastdrehmomentsperre unter Verwendung einer Schlingfeder Verwendung. Die bekannte Lastdrehmomentsperre zeichnet sich dadurch aus, dass sich beim Einleiten eines abtriebsseitigen Drehmoments die Schlingfeder radial aufweitet und in reibschlüssiger Wirkverbindung an einem ortsfest angeordneten Bremskörper, insbesondere in Form einer aus Blech bestehenden Bremstrommel, anliegt.
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Gerade bei der Verwendung in Fensterheberantrieben müssen derartige Getriebe-Antriebseinrichtungen die Eigenschaft besitzen, nach Abschalten des Antriebsmotors auch bei hohen anliegenden Lasten im Stillstand ohne Positionsverlust zu verharren. Insbesondere darf sich die Fensterscheibe bei ausgeschaltetem Antrieb nicht selbstständig, z.B. aufgrund des Gewichts der Fensterscheibe, der Vorspannung des Hebersystems oder durch äußere Einflüsse wie eine Schlechtwegestrecke, dem Zuschlagen der Tür usw. abwärts oder aufwärts bewegen. Derartige, aus der eingangs erwähnten Schrift bekannte Schlingfederkonzepte weisen funktionsbedingte Spiele auf, die trotz Erfüllung der gewünschten Eigenschaften zu unerwünschten Nebeneffekten führen. Ein derartiger Nebeneffekt besteht zum Beispiel in einem Getriebespiel, das sich in Umschaltgeräuschen äußert und/oder zu einem Rückdrehverhalten führt, so dass sich das Fenster nach dem Abschalten des Antriebs öffnet, da die Schließkraft nicht erhalten bleibt. Ein derartiges, unerwünschtes Öffnen des Fensters kann zu Pfeifgeräuschen während der Fahrt bis hin zu einem undichten Türsystem führen.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lastdrehmomentsperre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die oben genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere sollen die Umschaltgeräusche reduziert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Lastdrehmomentsperre mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Bewegung zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebsrad innerhalb des Drehwinkelspiels über eine Dämpfungseinrichtung, die wenigstens ein Dämpfungselement umfasst, gedämpft wird, wobei die Dämpfungseinrichtung in Wirkverbindung mit dem Antriebselement bzw. dem Antriebsrad angeordnet ist. Eine derartige Ausbildung bewirkt insbesondere, dass die Umschaltgeräusche beim Umschalten der Drehrichtung des Antriebsrads reduziert bzw. gedämpft und die funktionsbedingten Spiele der Lastdrehmomentsperre minimiert werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lastdrehmomentsperre sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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In einer konstruktiv bevorzugten Ausgestaltung der Dämpfungseinrichtung bzw. des Dämpfungselements wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Dämpfungselement in einer ersten Ausnehmung eines Adapterelements angeordnet ist, und dass das Adapterelement mit dem Abtriebselement drehfest verbunden ist.
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Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass das Abtriebselement wenigstens ein Mitnahmeelement aufweist, und dass das Mitnahmeelement in einer Aufnahme des Adapterelements formschlüssig aufgenommen ist. Durch die formschlüssige Aufnahme des Mitnahmeelements in dem Adapterelement wird dabei die gewünschte (starre) Kopplung zwischen dem Abtriebselement und dem Mitnahmeelement realisiert.
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Um eine Kraftübertragung vom Antriebselement in Richtung des Abtriebselements bei relativ kompaktem Aufbau zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass das Adapterelement radial innerhalb des als Stirnrad ausgebildeten Antriebselements aufgenommen ist, und dass von dem Antriebselement ein Mitnehmer in die erste Ausnehmung hineinragt, wobei der Mitnehmer mit der Dämpfungseinrichtung zusammenwirkt.
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Zur Ausbildung des Dämpfungselements bestehen grundsätzlich unterschiedlichste Möglichkeiten. So ist es in einer ersten Variante der Erfindung vorgesehen, dass das Dämpfungselement wenigstens einen elastisch verformbaren Dämpfungskörper oder alternativ wenigstens eine Dämpfungsfeder umfasst. Bei der Verwendung eines elastisch verformbaren Dämpfungskörpers, bei der dieser beispielsweise aus Gummi oder ähnlichem besteht, wird insbesondere eine relativ einfache Aufnahme des Dämpfungselements in der ersten Ausnehmung des Adapterelements ermöglicht. Im Gegensatz dazu lassen sich bei Verwendung wenigstens einer Dämpfungsfeder die gewünschten Dämpfungseigenschaften ggf. besonders einfach einstellen bzw. beeinflussen. Insbesondere bei der Verwendung von zwei Dämpfungselementen ist es dabei möglich, durch eine unterschiedliche Gestaltung der Dämpfungselemente, beispielsweise durch unterschiedlich harte Materialien bei Verwendung eines elastisch verformbaren Dämpfungskörpers, oder bei Verwendung unterschiedlicher Federhärten für Dämpfungsfedern, die Dämpfungseigenschaften der Dämpfungseinrichtung in Abhängigkeit der Drehrichtung zu beeinflussen.
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In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung der Lastdrehmomentsperre ist es vorgesehen, dass das Sperrelement als Schlingfeder mit zwei Schlingfederenden ausgebildet ist, dass das eine Schlingfederende mit dem Adapterelement verbunden ist, und das zweite Schlingfederende in die erste Ausnehmung hineinragt. Wichtig im Zusammenhang mit der Lastdrehmomentsperre ist es, dass eine derartige Ausbildung der Lastdrehmomentsperre bewirkt, dass ein abtriebsseitig in die Lastdrehmomentsperre eingeleitetes Drehmoment lediglich in die eine Drehrichtung gesperrt wird, während beim Einleiten eines abtriebsseitigen Drehmoments in die andere Drehrichtung die Lastdrehmomentsperre nicht wirksam ist. Dies ist bei Anwendungen insbesondere in Fensterheberantrieben, bei denen vermieden werden muss, dass eine Fensterscheibe alleine durch ihre Gewichtskraft, oder durch eine zusätzlich manuelle Kraft in Öffnungsrichtung bewegt wird insofern ausreichend, als dass der an in der Praxis nicht relevant ist.
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Um eine besonders robuste Verbindung der Schlingfeder mit dem Adapterelement zu realisieren, wird vorgeschlagen, dass das erste Schlingfederende in einem aus Metall bestehenden Aufnahmeelement angeordnet ist, das in einer zweiten Ausnehmung des Adapterelements, vorzugsweise durch eine Klemmschlussverbindung, angeordnet ist.
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Die Erfindung umfasst auch ein Getriebe-Antriebseinrichtung, insbesondere ein Fensterheberantrieb in einem Kraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Lastdrehmomentsperre.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 eine perspektivische Ansicht auf einen teilweise geöffneten Fensterheberantrieb mit einer erfindungsgemäßen Lastdrehmomentsperre,
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2 eine Explosionsdarstellung der Bauteile der Lastdrehmomentsperre,
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3 und 4 jeweils Querschnitte durch die Lastdrehmomentsperre gemäß 2 beim Einsatz als Fensterheberantrieb an einer Fahrer- und Beifahrerseite,
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5 einen Teilbereich der Lastdrehmomentsperre gemäß 2 in einem Längsschnitt,
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6 bis 9 jeweils im Querschnitt und in perspektivischer Ansicht unterschiedlich ausgebildete Dämpfungseinrichtungen, wie sie bei einer Lastdrehmomentsperre alternativ zu einem elastischen Material als Dämpfungselement verwendet werden können und
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10 einen Querschnitt im Bereich einer modifizierten Lastdrehmomentsperre.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist ein Getriebe-Antriebseinrichtung 100 in Form eines Fensterheberantriebs in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Anstelle eines Fensterheberantriebs liegt es auch im Rahmen der Erfindung, dass die Getriebe-Antriebseinrichtung 100 als Motor, Maschine, Feststellantrieb, Schiebedachantrieb, elektrische Kraftfahrzeuglenkung oder ähnliches ausgebildet ist.
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Die Getriebe-Antriebseinrichtung 100 weist im Ausführungsbeispiel ein aus mehreren Teilen im Kunststoffspritzverfahren oder im Metalldruckgussverfahren hergestelltes Gehäuse 11 auf. An das Gehäuse 11 ist ein Antriebsmotor 12 seitlich angeflanscht, der als Elektromotor ausgebildet ist. Seitlich neben dem Antriebsmotor 12 ist in dem Gehäuse 11 eine nicht dargestellte Steuerelektronik integriert, die über einen Steckeranschluss 14 z.B. mit dem Kabelbaum des Kraftfahrzeugs verbindbar ist. Über den Steckeranschluss 14 wird auch die benötigte Energie für den Antriebsmotor 12 in die Getriebe-Antriebseinrichtung 100 eingeleitet.
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Aus der Oberseite des Gehäuses 11 ragt ein in dem Gehäuse 11 ortsfest angeordneter Achsstummel 15 heraus. Der Achsstummel 15 dient der drehbaren Lagerung eines als Getrieberad ausgebildeten, als Antriebselement wirkenden Antriebsrads 16 in Form eines Stirnrads und eines koaxial zum Antriebsrad 16 angeordneten Abtriebselements 17, das zum zumindest mittelbaren Verstellen beispielsweise der Fensterscheibe dient. Hierzu weist das Abtriebselement 17 eine Verzahnung 18 auf. Das Antriebsrad 16 weist an seinem Außenumfang ebenfalls eine Verzahnung 19 auf, die mit einer Gegenverzahnung an einem Teilbereich einer nicht dargestellten Ankerwelle des Antriebsmotors 12 zusammenwirkt, die auf an sich bekannte Art und Weise in das Innere des Gehäuses 11 hineinragt.
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Wie insbesondere anhand der 2 erkennbar ist, weist das Abtriebselement 17 mehrere, im Ausführungsbeispiel vier in Richtung zum Antriebsrad 16 hin ragende Mitnehmer 20 auf, die mit Drehwinkelspiel durch an der Oberseite des Antriebsrads 16 ausgebildete Durchbrüche 21 hindurchragen. Die Mitnehmer 20 ragen formschlüssig in Ausnahmen 23 eines radial innerhalb des Antriebsrads 16 angeordneten Adapterelements 25 hinein. Das Adapterelement 25 umfasst darüber hinaus eine erste Ausnehmung 26 zur Aufnahme einer Dämpfungseinrichtung 28 und eine zweite, schlitzförmige Ausnehmung 29 zur Aufnahme eines aus Blech bestehenden, einen U-förmigen Querschnitt aufweisenden Aufnahmeelements 30. Darüber hinaus weist das Antriebsrad 16, wie insbesondere aus einer Zusammenschau der 2 und 5 erkennbar ist, einen von seiner Oberseite 31 in Richtung zum Adapterelement 25 hin ragenden Mitnehmer 32 auf, der innerhalb der ersten Ausnehmung 26 angeordnet ist.
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Das Adapterelement 25 ist radial von einem als Schlingfeder 33 ausgebildeten Sperrelement umgeben, das wiederum mit geringem radialen Spiel an seinem Außenumfang in einem in dem Gehäuse 11 ortsfest angeordneten Blockierelement in Form einer Bremstrommel 35 angeordnet ist. Die Bremstrommel 35, die insbesondere aus Blech besteht, ist über radial nach außen ragende Befestigungslaschen 36 drehfest mit dem Gehäuse 11, beispielsweise durch entsprechende Formschlussverbindungen, oder durch zusätzliche Schraubverbindungen, aufgenommen.
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Die Schlingfeder 33 weist zwei, radial nach innen umgebogene Schlingfederenden 37, 38 auf, wobei das erste Schlingfederende 37 in dem Aufnahmeelement 30 klemmend aufgenommen ist, welches wiederum insbesondere durch Klemmschluss in der zweiten Ausnehmung 29 des Adapterelements 25 aufgenommen ist. Das zweite Schlingfederende 38 befindet sich, wie insbesondere anhand der 5 erkennbar ist, innerhalb der ersten Ausnehmung 26, in der sich auch die Dämpfungseinrichtung 28 befindet. Bevorzugt ist das zweite Schlingfederende 38 in einem Freiraum nahe der Oberseite 31 des Antriebsrads 16 und oberhalb der Dämpfungseinrichtung 28 angeordnet.
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Bei dem in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Dämpfungseinrichtung 28 aus wenigstens einem, oder aber entsprechend der 2 aus zwei, aus einem elastischen Material bestehenden Dämpfungselementen 40, die innerhalb der ersten Ausnehmung 26 des Adapterelements 25 angeordnet sind, derart, dass der Mitnehmer 32 des Antriebsrads 16 an seinen beiden Stirnseiten 41, 42 in Wirkverbindung mit dem Dämpfungselement 40 angeordnet ist, wobei das bzw. die Dämpfungselemente 40 ansonsten, mit Ausnahme des Bereichs, in dem das zweite Schlingfederende 38 aufgenommen ist, die erste Ausnehmung 26 in Umfangsrichtung ausfüllt.
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Anstelle der als elastische Elemente ausgebildeten Dämpfungselemente 40 kann die Dämpfungseinrichtung 28 der Lastdrehmomentsperre 10 auch Federelemente 43 bis 46 umfassen, die in den 6 bis 9 dargestellt sind. Bei der Ausführungsform gemäß 6 ist ein einziges, als Faltfeder 47 ausgebildetes Federelement 43 vorgesehen, das in einem mittleren Bereich den Mitnehmer 32 aufnimmt und mit seinen beiden Endbereichen an den seitlichen Begrenzungen der zusätzlichen ersten Ausnehmung 26 anliegt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 7 ist ein einziges, als Druckfeder 48 ausgebildetes Federelement 44 vorgesehen, das ebenfalls in einen mittleren Bereich den Mitnehmer 32 aufnimmt und mit seinen abgewandten Stirnseiten bzw. Stirnflächen an den Begrenzungswänden der zusätzlichen ersten Ausnehmung 26 anliegt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 8 werden zwei identisch ausgebildete Drehfedern 49 als Federelemente 45 verwendet, die mit einem ersten Schenkel 50 an dem Mitnehmer 32 anliegen, und die mit einem zweiten Schenkel 51 in Anlagekontakt mit der Begrenzungswand der ersten Ausnehmung 26 sind.
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Zuletzt ist in der 9 der Fall dargestellt, bei der zwei identisch ausgebildete Blattfedern 52 als Federelemente 46 verwendet werden, die jeweils in einer schlitzförmigen Ausnehmung 53 mit einem Endbereich 54 klemmend aufgenommen sind und mit ihrem anderen Endbereich 55 an dem Mitnehmer 32 anliegen.
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Die Wirkungsweise der soweit dargestellten Lastdrehmomentsperre 10 wird wie folgt erläutert: Zur Übertragung eines antriebsseitigen Drehmoments von dem Antriebsrad 16 auf das Abtriebselement 17 wird das entsprechende Drehmoment über den Mitnehmer 32 des Antriebsrads 16, unabhängig von der Drehrichtung des Antriebsrads 16, über die Dämpfungseinrichtung 28 in der zusätzlichen ersten Ausnehmung 26 auf das Adapterelement 25 übertragen. Dadurch, dass das Adapterelement 25 über die Mitnehmer 20 verdrehfest und spielfrei mit dem Abtriebselement 17 verbunden ist, findet nach Überwindung der Dämpfungswirkung der Dämpfungseinrichtung 28 die Mitnahme des Abtriebselements 17 statt. Dabei ist das zweite Schlingfederende 38 der Schlingfeder 33 beispielsweise derart in Anlagekontakt mit der Seitenwand der zusätzlichen ersten Ausnehmung 26, dass bei einer Mitnahme der Schlingfeder 33 sich deren Durchmesser nicht vergrößert, und somit ihr Außenumfang auch nicht in Wirkverbindung mit der Bremstrommel 35 gerät. Wird hingegen ein abtriebsseitiges Drehmoment über das Abtriebselement 17 auf das Antriebsrad 16 übertragen, so gelangt das zweite Schlingfederende 38 in Wirkverbindung mit dem Mitnehmer 32 derart, dass bei der Mitnahme des zweiten Schlingfederendes 38 durch den Mitnehmer 32 eine radiale Aufweitung der Schlingfeder 33 erfolgt, so dass der Außenumfang der Schlingfeder 33 in reibschlüssiger Wirkverbindung mit der Bremstrommel 35 gelangt und die Getriebe-Antriebseinrichtung 100 sperrt.
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Zusätzlich wird erwähnt, dass die Sperrung eines abtriebsseitig in die Getriebe-Antriebseinrichtung 100 eingeleiteten Drehmoments bei der erfindungsgemäßen Lastdrehmomentsperre 10 lediglich in einer Richtung erfolgt. Um die Lastdrehmomentsperre 10 unterschiedlich auszubilden, derart, dass ein über das Abtriebselement 17 eingeleitetes Drehmoment in die eine oder die andere Richtung gesperrt werden kann, sind entsprechend der 3 und 4 unterschiedliche Anordnungen der zweiten Schlingfederenden 38 in Bezug auf den Mitnehmer 32 vorgesehen. So bewirkt beispielsweise die in der 3 dargestellte Anordnung, dass die Getriebe-Antriebseinrichtung 100 gesperrt wird, wenn ein Drehmoment in Richtung des Pfeils 56 eingeleitet wird, während bei der Getriebe-Antriebseinrichtung 100 gemäß der 4 ein Sperren eines abtriebsseitigen Drehmoments erfolgt, wenn dieses in Richtung des Pfeils 57 in die Getriebe-Antriebseinrichtung 100 eingeleitet wird.
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In der 10 ist eine abgewandelte die Getriebe-Antriebseinrichtung 100 bzw. eine abgewandelte Lastdrehmomentsperre 10 dargestellt, bei der ein zusätzlicher Mitnehmer 20a vorgesehen ist, der in einer (zusätzlichen) Ausnehmung 58 im Adapterelement 25a mit Drehwinkelspiel angeordnet ist. Eine derartige Ausbildung bewirkt, dass zunächst die in der 10 nicht dargestellte Dämpfungseinrichtung 28 eine Dämpfung der Bewegung zwischen dem Mitnehmer 20a und dem Adapterelement 25a bewirkt, und dass anschließend der Mitnehmer 20a durch Anlagekontakt an den Seitenwänden der Ausnehmung 57 das Drehmoment an das Abtriebselement 17 übertragt bzw. weiterleitet.
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Die soweit beschriebenen Lastdrehmomentsperre 10 bzw. die die Getriebe-Antriebseinrichtung 100 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010003657 A1 [0002]
