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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Komfortantrieb in einem Kraftfahrzeug unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung.
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Getriebeeinrichtungen in Komfortantrieben eines Kraftfahrzeugs (insbesondere Fensterheberantrieb, Schiebedachantrieb oder ähnliches) weisen üblicherweise ein erstes, von einer Antriebsschnecke eines Elektromotors angetriebenes, als Stirnrad ausgebildetes Getrieberad auf, das unter Zwischenschaltung von wenigstens einem Dämpfungselement einer Dämpfungseinrichtung mit einem zweiten Getrieberad wirkverbunden angeordnet ist, das wiederum zumindest mittelbar mit dem zu verstellenden Element (Fensterschreibe, Schiebedach oder ähnliches) gekoppelt ist. Die Dämpfungseinrichtung mildert stoßartige Belastungen auf die Elemente der Getriebeeinrichtung insbesondere beim schnellen Umschalten von der einen in die andere Drehrichtung ab. Innerhalb der Getriebeeinrichtung sind die beiden Getrieberäder auf einer Achse in einem Getriebegehäuse drehbeweglich angeordnet, wobei sich die beiden Getrieberäder auf einander gegenüberliegenden (äußeren) Seiten jeweils an einem ortsfest angeordneten Element axial abstützen. Darüber hinaus ist das wenigstens eine Dämpfungselement in einem Aufnahmeraum angeordnet, der durch einen ringförmigen Bereich des ersten Getrieberads ausgebildet wird. Das zweite Getrieberad weist zapfenartige, in Axialrichtung der Achse verlaufende Fortsätze auf, die in entsprechende Ausnehmungen des wenigstens einen Dämpfungselements eingreifen. Weiterhin liegt das Dämpfungselement mit einer Stirnseite zumindest bereichsweise an dem zweiten Getrieberad axial an. Das Dämpfungselement wiederum ist innerhalb des Aufnahmeraums mit lediglich maximal geringem axialen Spiel angeordnet, wobei es sich üblicherweise auf der dem zweiten Getrieberad abgewandten Seite in Anlagekontakt mit einer Stirnfläche (Boden) des ersten Getrieberads befindet. Tritt nun eine Deformation des wenigstens einen Dämpfungselements beim Umschalten der Drehrichtung des ersten (oder zweiten) Getrieberads auf, so wird das wenigstens eine Dämpfungselement derart deformiert, dass sich dessen Dimension in Axialrichtung (d.h. in einer zur Achse parallelen Richtung) vergrößert. Dabei stützt es sich zwischen den beiden Getrieberädern ab und belastet diese in Axialrichtung, so dass eine erhöhte Reibung an den Reibflächen zwischen den beiden Getrieberädern und den ortsfest angeordneten Elementen auftritt, an denen sich die beiden Getrieberäder axial abstützen. Diese erhöhte Reibung führt zu einer Verringerung des Getriebewirkungsgrades bzw. zu einer erhöhten Antriebsleistung an dem mit dem ersten Getrieberad verbundenen Antriebsmotor.
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Aus diesem Grund ist es bei einer Getriebeeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der
DE 10 2006 042 341 A1 der Anmelderin bekannt geworden ist, vorgesehen, eine Anordnung von Dämpfungselementen derart vorzusehen, dass bei der oben angesprochenen Belastung der Dämpfungselemente diese lediglich in Umfangsrichtung ausdehnen bzw. deformiert werden, jedoch nicht in axialer Richtung. Die aus der genannten Schrift bekannte Getriebeeinrichtung benötigt jedoch eine Vielzahl von Fortsätzen zur Lagerung der Dämpfungselemente zwischen den Getrieberädern, die die Dämpfungseigenschaften der Dämpfungselemente reduzieren. Darüber hinaus ist die in Umfangsrichtung wirkende Zugbelastung hinsichtlich des Verschleißes über die Lebensdauer der Dämpfungselemente nicht optimal, so dass beispielsweise durch ein entsprechend hochwertiges Material sichergestellt werden muss, dass auch nach Tausenden von Lastwechseln die Dämpfungselemente nicht zum Reißen neigen.
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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 Getriebeeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass bei hohem Wirkungsgrad der Getriebeeinrichtung eine robuste Auslegung ermöglicht wird, die insbesondere eine Be- oder Vorschädigung des wenigstens einen Dämpfungselements über die Lebensdauer der Getriebeeinrichtung vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Getriebeeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das wenigstens eine Dämpfungselement beim Betrieb der Getriebeeinrichtung dazu ausgebildet ist, eine in Richtung der Längsachse wirkende Deformation zu erfahren, bei der sich die Abmessung des wenigstens einen Dämpfungselements in Axialrichtung vergrößert, und dass der Aufnahmeraum Mittel aufweist, die dazu ausgebildet sind, dass die durch die Deformation des wenigstens einen Dämpfungselements in Axialrichtung auf ein Getrieberad wirkende Kraft zumindest reduziert ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1, bei der das wenigstens eine Dämpfungselement dazu ausgebildet ist, sich in Axialrichtung nicht zu vergrößern, dieses nunmehr bei der Erfindung zugelassen ist, wobei gleichzeitig Mittel vorgesehen sind, die eine durch die Deformation hervorgerufene Axialkraft auf die Stirnräder zumindest reduzieren, so dass maximal eine (leicht) erhöhte Reibkraft an einer Abstützfläche des Getrieberads erzeugt wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass die beiden Getrieberäder auf einander abgewandten Seiten zumindest mittelbar an einer Reibfläche anliegen, die zur axialen Abstützung der Getrieberäder dient. Die insbesondere ortsfest angeordneten Reibflächen können dabei beispielsweise durch einen Bodenbereich eines Getriebegehäuses, an den sich ein erstes Getrieberad abstützt, ein Sicherungsring, der eine Axialbewegung eines zweiten Getrieberads auf der Achse verhindert, oder ähnliches ausgebildet sein.
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In konstruktiv bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Aufnahmeraum im Bereich des ersten Getrieberads ausgebildet ist, und dass das wenigstens eine Dämpfungselement innerhalb des Aufnahmeraums drehwinkelfest aufgenommen ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht insbesondere einen besonders kompakten und wenige Bauteile aufweisenden Aufbau der Getriebeeinrichtung.
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Weiterhin ist es in einer konstruktiv bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das erste Getrieberad Mittel zur drehwinkelfesten Befestigung des wenigstens einen Dämpfungselements und das zweite Getrieberad wenigstens einen sich in Axialrichtung erstreckenden Fortsatz aufweist, der in eine korrespondierende Öffnung des wenigstens einen Dämpfungselements eingreift. Zur gleichmäßigeren Belastung des wenigstens einen Dämpfungselements bzw. zur Vermeidung von Kippmomenten ist es in der Praxis dabei üblich, mehrere Fortsätze vorzusehen, die in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind.
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Zur Aufnahme der Deformationskraft des wenigstens einen Dämpfungselements ist es in einer konstruktiven Variante vorgesehen, dass der wenigstens eine Aufnahmeraum gebildet ist von einem Bodenbereich und einer radial umlaufenden Wand des ersten Getrieberads sowie einem parallel zum Bodenbereich angeordneten Gehäusedeckel, der mit dem ersten Getrieberad verbunden ist und wenigstens eine Öffnung für das zweite Getrieberad aufweist. Der Gehäusedeckel dient dazu, bei einer Deformation des wenigstens einen Dämpfungselements die in Axialrichtung wirkende Verformungskraft aufzunehmen, wobei es dadurch, dass er mit dem ersten Getrieberad verbunden ist, die Axialkraft nicht an das zweite Getrieberad bzw. die Reibflächen weitergibt.
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Bevorzugt ist es bei der letztgenannten Variante vorgesehen, dass der Gehäusedeckel ringförmig ausgebildet ist, und dass die wenigstens eine Öffnung konzentrisch zur Längsachse angeordnet ist.
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Eine vollständige Kompensation der durch das wenigstens eine Dämpfungselement hervorgerufenen Deformationskraft wird erzielt, wenn in dem Gehäusedeckel wenigstens ein als Langloch ausgebildeter Durchbruch ausgebildet ist, in den ein Fortsatz des zweiten Getrieberads eingreift, der in eine korrespondierende Öffnung des ersten Getrieberads eingreift. In diesem Fall wird die Deformationskraft vollständig durch den Gehäusedeckel aufgenommen und nicht an das zweite Getrieberad übertragen.
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Eine vereinfachte Montage sowie eine gleichmäßige und relativ geringe Belastung des Dämpfungselements wird erzielt, wenn lediglich ein einziges Dämpfungselement vorgesehen ist, das mehrere, miteinander einstückig verbundene Dämpfungsbereiche aufweist, wobei jeder Dämpfungsbereich über einen Fortsatz des zweiten Getrieberads mit dem zweiten Getrieberad wirkverbunden angeordnet ist.
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In einer weiteren bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung, bei der die Übertragung von Deformationskräften von dem Dämpfungselement auf die Getrieberäder zumindest reduziert, wenn nicht bei entsprechender Ausgestaltung nicht sogar vollständig vermieden wird, sieht vor, dass das wenigstens eine Dämpfungselement mit Axialspiel in dem Aufnahmeraum angeordnet ist. Wenn dieses Axialspiel so groß ist, dass selbst bei einer maximalen Deformation des Dämpfungselements dieses nicht in Kontakt mit den axialen Begrenzungen des Aufnahmeraums gelangt, findet auch keine Übertragung von Axialkräften von dem wenigstens einen Dämpfungselement auf die Getrieberäder statt.
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Die Erfindung umfasst auch einen Komfortantrieb in einem Kraftfahrzeug, wie Fensterheberantrieb, Sitzverstellungsantrieb, Schiebedachantrieb oder ähnliches mit einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung.
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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 zeigt in:
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1 einen Teillängsschnitt durch eine in einem Getriebegehäuse angeordnete erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung,
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2 in Explosionsdarstellung die beiden bei der Getriebeeinrichtung gemäß 1 verwendeten Getrieberäder sowie ein Dämpfungselement und einen ringförmigen Deckel,
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3 die Bestandteile der Getriebeeinrichtung gemäß 2 in montiertem Zustand in einem perspektivischen Längsschnitt,
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4 ein in einem ersten Getrieberad angeordnetes Dämpfungselement in perspektivischer Darstellung und
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5 eine gemäß der Darstellung der 2 modifizierte Getriebeeinrichtung, bei der die Übertragung von Axialkräften auf die Getrieberäder vollständig vermieden werden kann, in Explosionsdarstellung.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Die in den 1 bis 4 dargestellte erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung 10 ist Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, wie einem Fensterheberantrieb, einem Sitzverstellungsantrieb, einem Schiebedachantrieb oder ähnlichem. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Komfortantrieb als Fensterheberantrieb ausgebildet.
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Die Getriebeeinrichtung 10 weist ein lediglich teilweise dargestelltes Getriebegehäuse 12 auf, in das ein Teilabschnitt einer mit einem Elektromotor verbundenen Antriebs- bzw. Ankerwelle 13 hineinragt, die im dargestellten Abschnitt eine Schneckenverzahnung 14 aufweist. Die Schneckenverzahnung 14 kämmt mit einer Schrägverzahnung 16, die in einem im Getriebegehäuse 12 angeordneten, ersten Getrieberad 18 ausgebildet ist. Das als Stirnrad ausgebildete Getrieberad 18 weist mittig eine Durchgangsbohrung 19 auf, die zur drehbaren Lagerung des ersten Getrieberads 18 auf einer in dem Getriebegehäuse 12 fixiert aufgenommenen Achse 20 dient. Darüber hinaus weist das erste Getrieberad 18 auf der einem Bodenabschnitt 21 des Getriebegehäuses 12 zugewandten Seite einen radial umlaufenden, eine Stirnseite des ersten Getrieberads 18 ausbildenden Bodenbereich 22 auf, der im Bereich zweier, konzentrisch um die Längsachse 23 der Achse 20 angeordneter Erhebungen am Getriebegehäuse 12 axial anliegt, wobei die Erhebungen stegförmige Anlageflächen 24, 25 ausbilden. Gleichzeitig bilden die Anlageflächen 24, 25 Reibflächen aus, an denen das erste Getrieberad 18 axial anliegt.
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Die Schrägverzahnung 16 ist am ersten Getrieberad 18 im Bereich einer radial umlaufenden Wand 26 ausgebildet, und das topfförmig ausgebildete erste Getrieberad 18 ist auf der dem Bodenabschnitt 21 gegenüberliegenden Seite von einem in der 2 besonders gut erkennbaren, ringförmigen Gehäusedeckel 28 verschlossen, der durch eine geeignete Verbindung (beispielsweise eine Klebeverbindung, eine Laserstrahlschweißverbindung für den Fall, dass das erste Getrieberad 18 und der Gehäusedeckel 28 aus Kunststoff bestehen oder ähnlichem) mit dem Getrieberad 18 verbunden, wobei der Gehäusedeckel 28 einen mittig angeordneten Durchbruch 29 aufweist.
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Der Innenbereich des ersten Getrieberads 18 bildet zusammen mit dem Gehäusedeckel 28 einen Aufnahmeraum 30 für ein besonders gut in der 2 erkennbares Dämpfungselement 31 aus, das aus einem elastischen Material, wie Gummi oder ähnlichem, besteht. Das Dämpfungselement 31 weist drei, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete, identisch ausgebildete Dämpfungsbereiche 32 bis 34 auf, zwischen denen radial von außen her gesehen Einschnitte 35 angeordnet sind. Die Außenkontur des Dämpfungselements 31 bzw. der Dämpfungsbereiche 32, 34 ist gerundet ausgebildet und wie insbesondere anhand der 3 erkennbar ist einer Innenwand 36 des ersten Getrieberads 18 angepasst, derart, dass die Dämpfungsbereiche 32 bis 34 zumindest im Wesentlichen an der Innenwand 36 des ersten Getrieberads 18 formschlüssig anliegen.
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In die Einschnitte 35 greift jeweils ein von der Innenwand 36 des ersten Getrieberads 18 radial nach innen ragender Haltesteg 37 ein, so dass das Dämpfungselement 31 innerhalb des ersten Getrieberads 18 von den Haltestegen 37 drehwinkelfest aufgenommen ist. Das Dämpfungselement 31 weist eine mittig angeordnete Durchgangsöffnung 38 zur Lagerung des Dämpfungselements 31 auf der Achse 20 bzw. zu deren Durchführung auf. Weiterhin weist das Dämpfungselement 31 drei, in gleichmäßigen Winkelabständen auf einem Teilkreisdurchmesser angeordnete, ebenfalls als Durchgangsöffnungen ausgebildete Aufnahmen 39 auf, die sich innerhalb des Durchbruchs 29 (bei montiertem Gehäusedeckel 28) befinden. Wesentlich ist, wie insbesondere anhand der 1 erkennbar ist, dass das Dämpfungselement 31 innerhalb des Aufnahmeraums 30 mit Axialspiel aufgenommen ist. Hierzu weist der Aufnahmeraum 30 zwischen seinem Bodenbereich 22 und dem Gehäusedeckel 28 eine Höhe H auf, die größer ist als die Höhe h des Dämpfungselements 31. Vorzugsweise ist die Höhe H derart bemessen, dass bei einer Deformation des Dämpfungselements 31, bei der sich dessen ursprüngliche Höhe h auf eine größere Höhe h vergrößert, immer noch mit axialem Spiel innerhalb des Aufnahmeraums 30 angeordnet ist.
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Axial beabstandet zum ersten Getrieberad 18 ist auf der Achse 20 ein zweites Getrieberad 45 angeordnet, das als Abtriebselement der Getriebeeinrichtung 10 dient. Das insbesondere anhand der 2 erkennbare zweite Getrieberad 45 ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet und weist auf der dem ersten Getrieberad 18 abgewandten Seite einen aus dem Getriebegehäuse 12 herausragenden Verzahnungsbereich 46 auf, an den sich ein Lagerbereich 47 anschließt. Sowohl der Lagerbereich 47, als auch der Verzahnungsbereich 46 sind von einer Längsbohrung 48 durchsetzt, die zur drehbaren Lagerung des zweiten Getrieberads 45 auf der Achse 20 dient. Auf der dem ersten Getrieberad 18 zugewandten Seite gehen von der Stirnseite des Lagerbereichs 47 drei, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete zapfenförmige Fortsätze 49 aus, die in die korrespondierenden Durchgangsöffnungen 38 des Dämpfungselements 31 zumindest nahezu formschlüssig eingreifen. Darüber hinaus liegt, wie insbesondere anhand der 1 erkennbar ist, die dem Dämpfungselement 31 zugewandte Stirnfläche 51 des zweiten Getrieberads 45 an dem radial inneren Bereich des Dämpfungselements 31 an.
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Der Verzahnungsbereich 46 des zweiten Getrieberads 45 ist mit einer entsprechenden Gegenverzahnung einer lediglich in der 1 dargestellten Seiltrommel 52 wirkverbunden angeordnet, auf deren Außenumfang ein in den Figuren nicht dargestelltes Seil zur Betätigung einer Fensterscheibe angeordnet ist. Im Verzahnungsbereichs 46 des zweiten Getrieberads 45 ist das zweite Getrieberad 45 unter Zwischenlage eines Dichtungselements 53 axial gegen einen Sicherungsring 54 angelegt, der wiederum über ein in einer Ringnut angeordneten Sprengring 55 auf der Achse 20 axial festgesetzt ist. Die dem zweiten Getrieberad 45 zugewandte Stirnfläche 56 des Sicherungsrings 54 bildet einerseits einen Axialanschlag für das zweite Getrieberad 45, und andererseits eine Reibfläche für das zweite Getrieberad 45 aus.
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Beim Übertragen eines Drehmoments vom ersten Getrieberad 18 auf das zweite Getrieberad 45 wird aufgrund des Widerstands des zu verstellenden Elements das Dämpfungselement 31 über die Drehmomenteinleitung zwischen den beiden Getrieberädern 18, 45 elastisch deformiert, derart, dass sich das Dämpfungselement 31 in Axialrichtung, d.h. in Richtung der Längsachse 23 deformiert, sich dessen Höhe h somit vergrößert. Weiterhin tritt eine Deformation des Dämpfungselements 31 bei einer Drehrichtungsumkehr der Antriebswelle 13 oder einer Einleitung eines Drehmoments vom zweiten Getrieberad 45 in das erste Getrieberad 18 auf. Bei der Deformation des Dämpfungselements 31 gelangt der radial innere Bereich des Dämpfungselements 31, abhängig davon, mit wieviel Axialspiel das Dämpfungselement 31 in dem Aufnahmeraum 30 aufgenommen ist, in Kontakt mit der Stirnfläche 51 des zweiten Getrieberads 45 und belastet dieses mit einer Axialkraft F1 in Richtung des Sicherungsrings 54, wodurch zwischen dem Sicherungsring 54 und dem Sprengring 55 eine erhöhte Reibung auftritt. Gleichzeitig wird dadurch, dass das Dämpfungselement 31 am Bodenbereich 22 des ersten Getrieberads 18 axial anliegt eine Axialkraft F2 in Richtung auf den Bodenabschnitt 21 des Getriebegehäuses 12 ausübt (hervorgerufen durch die axiale Abstützung am Sicherungsring 54), die sich in einer erhöhten Reibung im Bereich der Anlageflächen 24, 25 zum Getriebegehäuse 12 äußert. Der radial äußere Bereich des Dämpfungselements 31 kann sich jedoch in axialer Richtung nicht über die Höhe H des Aufnahmeraums 30 hinaus ausdehnen, so dass die an entgegengesetzten Stirnflächen des Dämpfungselements 31 wirkenden Axialkräften von dem ersten Stirnrad 18 bzw. von dem Gehäusedeckel 28 aufgenommen werden und keine zusätzlichen Reibkräfte im Bereich der Auflageflächen 24, 25 bzw. des Sicherungsrings 54 erzeugen.
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Bei der in der 5 dargestellten modifizierten Getriebeeinrichtung 10a weist der Gehäusedeckel 28a im Vergleich zum Gehäusedeckel 28 einen Durchbruch 29a mit einem geringeren Durchmesser auf. Insbesondere ist der Durchmesser des Durchbruchs 29a lediglich so groß, dass der Gehäusedeckel 28a auf der Achse 20 aufgeschoben werden kann. Weiterhin weist der Gehäusedeckel 28a drei, in gleichmäßigen Winkelabständen auf einem Teilkreisdurchmesser zueinander angeordnete, als Durchbruche ausgebildete Langlöcher 57 bis 59 auf, die von den nicht dargestellten Fortsätzen 49 des zweiten Getrieberads 45 durchsetzt sind. Hierzu sind auch die Durchgangsöffnungen 38a an dem Dämpfungselement 31a, im Vergleich zum Dämpfungselement 31 radial nach außen versetzt angeordnet. Dies hat zur Folge, dass das Dämpfungselement 31a, mit Ausnahme im Bereich der Langlöcher 57 bis 59, vollständig vom Gehäusedeckel 28a überdeckt ist. Insbesondere ist somit das zweite Getrieberad 45 lediglich über seine Fortsätze 49, die die Durchgangsöffnungen 38a in Axialrichtung durchgreifen, mit dem Dämpfungselement 31a verbunden. Dadurch werden ggf. auftretende, in Axialrichtung wirkende Verformungskräfte des Dämpfungselements 31a vollständig innerhalb des Aufnahmeraums 30 kompensiert bzw. von dem ersten Getrieberad 18 und dem Gehäusedeckel 28a aufgenommen. Eine erhöhte Reibung an den axialen Abstützflächen bzw. dem Sicherungsring 54 und den Anlageflächen 24, 25 findet somit nicht statt.
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Die soweit beschriebene Getriebeeinrichtung 10, 10a kann 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 102006042341 A1 [0003]
