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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere für elektromechanische Aktuatoren für Kraftfahrzeuge, mit mehreren Rotationsteilen, umfassend ein Antriebsteil, ein Abtriebsteil sowie eine Getriebewelle, und einem Sperrmechanismus.
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Sperrmechanismen für Getriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt. In der
DE 10 2008 024 910 A1 ist beispielsweise ein Aktuator mit einer Lastmomentsperre zum Blockieren des Abtriebsteils zur Vermeidung unerwünschter Stellbewegungen offenbart. Die Lastmomentsperre wird durch eine Schlingfeder gebildet, wobei die Schlingfeder zwischen einem ortsfesten Gehäuse des Aktuators und einem Antriebsteil vorgesehen ist. Die Schlingfeder ist dabei mit Übermaß auf einem mit dem Gehäuse verbundenen Ring angeordnet und besitzt an ihren beiden Enden nach außen gebogene Mitnehmerelemente. Die Mitnehmerelemente wirken mit einem Mitnehmer des Antriebs so zusammen, dass in einer Freigabestellung die Schlingfeder gegen ihre Wickelrichtung geöffnet ist und somit eine Rotation des Antriebsteils ermöglicht wird. Infolge des Einwirkens äußerer Kräfte auf das Antriebsteil, zieht sich die Schlingfeder in Wickelrichtung zusammen und blockiert das Antriebsteil.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes und weiterentwickeltes Getriebe mit Sperrmechanismus aufzuzeigen, das bei einwirkenden Störmomenten die Position des Getriebes zuverlässig sperrt.
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Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird das im Anspruch 1 angegebene Getriebe vorgeschlagen. Optionale vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich ganz oder teilweise aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Getriebe, insbesondere für elektromechanische Aktuatoren für Kraftfahrzeuge, vorzugsweise für Fahrwerksaktuatoren, wie beispielsweise Niveauregulierung, Hinterachslenkung und Spur- und Sturzversteller, zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Getriebewelle eine gehäusefeste Hülse gelagert ist und auf dieser Hülse eine Trennscheibe rotativ fest und axial verschiebbar zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil angeordnet ist. Die Getriebewelle ist dabei vorzugsweise mit dem Antriebsteil drehfest verbunden. Es ist ebenfalls durchaus möglich, dass die Getriebewelle in der Hülse gelagert ist. Des Weiteren zeichnet sich das Getriebe dadurch aus, dass die Stirnseiten der Trennscheibe sowie die an der Trennscheibe anliegenden Stirnseiten der Rotationsteile zueinander korrespondierende Konturen aufweisen, welche dazu ausgebildet sind Rotativbewegungen der Rotationsteile in Linearbewegungen der Trennscheibe umzuwandeln. Die Stirnseiten sind derart ausgebildet, dass die Trennscheibe im normalen Betrieb des Getriebes axial auf der Hülse von den beiden anliegenden Rotationsteilen hin und her geschoben wird. Des Weiteren zeichnet sich das erfindungsgemäße Getriebe dadurch aus, dass eine Sperrwirkung bei Verdrehung der Winkellage der neben der Trennscheibe angeordneten Rotationsteile zueinander eintritt. Die Sperrwirkung tritt vorzugsweise bei einer Verdrehung des Abtriebsteils um 5° bis 45°, insbesondere 15° bis 25°, vorzugsweise 23°, gegenüber dem mit der Trennscheibe korrespondierenden Rotationsteil ein. Durch das Verdrehen der neben der Trennscheibe anliegenden Rotationsteile zueinander wird durch die an den Stirnseiten aufweisende Kontur der Platz zwischen den beiden Rotationsteilen so klein, dass die Trennscheibe eingeklemmt wird. Dadurch sperrt die Trennscheibe die Rotativbewegung der Rotationsteile.
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Die Trennscheibe trennt das Antriebsteil und das Abtriebsteil räumlich voneinander und verhindert dadurch, dass das Antriebsteil ungewollt über Reibung von dem Abtriebsteil mitgenommen wird. Dadurch wird eine zuverlässige Sperrwirkung erreicht.
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Aufgrund der auftretenden Reibkräfte bei eintretender Sperrwirkung kann an den Rotationsteilen Verschleiß entstehen, wodurch die einzelnen Bauteile mit der Zeit ausgetauscht werden müssen. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn zwischen Antriebsteil und Trennscheibe ein weiteres Rotationsteil angeordnet ist, das als Sperrring ausgebildet und rotierbar auf der Hülse gelagert ist, da der Sperrring im Vergleich zum Antriebsteil einfacher und kostengünstiger hergestellt werden kann. Bei dieser Ausführung weisen das Abtriebsteil, die Trennscheibe sowie der Sperrring zueinander korrespondierende Konturen auf. Das Antriebsteil hingegen bedarf an der Stirnseite zum Sperrring hin keiner besonderen Kontur.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Antriebsteil eine Hülsenform aufweist, die die Trennscheibe und mindestens ein weiteres Rotationsteil zumindest teilweise umgibt, wobei in der Hülsenform des Antriebsteils eine Aussparung vorgesehen ist, in die mindestens ein Rotationsteil mittels einer radialen Erhöhung eingreift. Der Rand der Aussparung ist vorzugsweise mit einem Elastomer vulkanisiert. Das Abtriebsteil und bei Verwendung eines Sperrrings auch der Sperrring weisen eine radiale Erhöhung auf, die in die Aussparung der Hülsenform des Antriebsteils eingreifen. Die radiale Erhöhung ist beispielsweise als Nase ausgebildet. Dadurch ist das Antriebsteil mit dem Abtriebsteil und eventuell mit dem Sperrring gekoppelt. Die Breite der Aussparung in Umfangsrichtung gesehen ist mit den Konturen der Stirnseiten der Trennscheibe sowie der daran angrenzenden Rotationsteile abgestimmt.
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Ferner ist es zweckmäßig, wenn die korrespondierenden Stirnseiten der Trennscheibe und der Rotationsteile schräg verlaufen und vorzugsweise einen Winkel zwischen 0,5° und 15°, insbesondere 1° bis 5°, beispielsweise 2° bis 3° zwischen Stirnseite und einer zur Rotationsachse der Getriebewelle normalen Ebene einschließen. Das heißt, dass zwischen den Stirnseiten der Trennscheibe und der Rotationsteile einerseits und einer zur Rotationsachse der Getriebewelle normalen Ebene andererseits vorzugsweise ein Winkel von 0,5° bis 15° eingeschlossen ist. Die Winkel der Rotationsteile sowie der Trennscheibe sind vorzugsweise gleichgroß ausgebildet.
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Es ist des Weiteren anzumerken, dass das Antriebsteil und Abtriebsteil jegliches Übertragungselement darstellen kann und diese beispielsweise als Zahnräder, Riemenscheiben oder Kettenscheiben ausgebildet sein können.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:
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1 eine beispielhafte Ausführungsform des Getriebes im neutralen Zustand,
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2 die 1 in Draufsicht,
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3 die 1 in Seitenansicht,
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4 die Ausführungsform des Getriebes aus 1 im normalen Betrieb,
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5 die Ausführungsform des Getriebes aus 1 mit eintretendem Störmoment,
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6 die Ausführungsform des Getriebes aus 1 im gesperrten Zustand,
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7 eine beispielhafte Ausführungsform des Abtriebsteils in Seitenansicht,
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8 eine beispielhafte Ausführungsform des Sperrrings in Seitenansicht,
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9 eine Schnittansicht der 3,
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10 eine Schnittansicht der 6.
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In den 1 bis 10 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes 1 dargestellt. In den 1 bis 3 sowie in der 9 ist das Getriebe 1 im neutralen Zustand dargestellt. Das Getriebe 1 weist mehrere Rotationsteile 2 auf, umfassend ein Antriebsteil 3, ein Abtriebsteil 4, einen Sperrring 5 sowie eine Getriebewelle 6 mit einer Rotationsachse AR. Des Weiteren weist das Getriebe 1 einen Sperrmechanismus 7 auf, der aus einem Zusammenspiel der Rotationsteile 2 sowie einer Trennscheibe 8 entsteht.
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Die Getriebewelle 6 ist gemäß 9 mit dem Antriebsteil 3 drehfest verbunden. Des Weiteren ist die Getriebewelle 6 in einer Hülse 9 mit einem Flansch 10 gelagert, wobei der Flansch 10 zum Antriebsteil 3 hin ausgerichtet ist. Das heißt, radial zwischen Getriebewelle 6 und Hülse 9 sind zwei Lagerungen 11 vorgesehen. Die Hülse 9 ist an dem Ende ohne Flansch 10 über ein Verbindungselement 12 mit einem feststehenden Gehäuseteil 13 fest verbunden, so dass die Hülse 9 gehäusefest ist und keine Rotativbewegungen durchführen kann.
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Der Flansch 10 der Hülse 9 sowie das Gehäuseteil 13 begrenzen den Einbauraum des Sperrmechanismus 7. Auf der Hülse 9 ist am Flansch 10 anliegend eine Lagerung 11 aufgebracht, auf der der Sperrring 5 mit einem axialen Abstand S zum Flansch 10 hin angeordnet ist. Axial neben dem Sperrring 5 ist die Trennscheibe 8 derart auf die Hülse 9 aufgebracht, dass die Trennscheibe 8 nur Linearbewegungen ausführen kann. Das heißt, die Trennscheibe 8 ist rein axial verschiebbar und somit rotativ fest auf der Hülse 9 aufgebracht. Auf der anderen Seite der Trennscheibe 8 ist das Abtriebsteil 4 auf einer Lagerung 11 angeordnet, wobei die Lagerung 11 auf der Hülse 9 aufliegt.
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Das einteilige Abtriebsteil 4, das in der 7 in Seitenansicht dargestellt ist, besteht aus einem Übertragungselement 14 und aus einem Kopplungselement 15. Das Übertragungselement 14 weist am Außenumfang des Abtriebsteils 4 eine Vielzahl an Zähnen 16 auf. Das heißt, dass Abtriebsteil 4 ist als Zahnrad mit einem Kopplungselement 15 zur Trennscheibe 8 hin ausgebildet. Das Kopplungselement 15 weist an seinem Außenumfang eine radiale Erhöhung 17 sowie eine schräg verlaufende Stirnseite 18 auf. Die schräg verlaufende Stirnseite 18 ergibt sich aus einem Winkel α, der zwischen Stirnseite 18 und einer zur Rotationsachse AR der Getriebewelle 6 normalen Ebene EN liegt. Der Winkel α ist dabei um 180° zur radialen Erhöhung 17 versetzt.
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Der Sperrring 5, der in der 8 in Seitenansicht dargestellt ist, weist ebenfalls an seinem Außenumfang eine einzelne radiale Erhöhung 17 sowie eine schräg verlaufende Stirnseite 18 auf. Diese schräg verlaufende Stirnseite 18 ergibt sich ebenfalls aus dem Winkel α, wobei der Winkel α am Außenumfang des Sperrrings 5 von der radialen Erhöhung 17 ausgeht. Somit ist die schräg verlaufende Stirnseite 18 des Sperrrings 5 gegenüber der schräg verlaufenden Stirnseite 18 des Abtriebsteils 4 um 180° gedreht.
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Das Antriebsteil 3 ist mit einem geringen axialen Abstand zum Flansch 10 der Hülse 9 hin auf der Getriebewelle 6 befestigt. Das einteilige Antriebsteil 3 weist, ebenfalls wie das Abtriebsteil, ein Übertragungselement 14 sowie ein Kopplungselement 15 auf. Das Übertragungselement 14 ist ebenfalls als Zahnrad ausgebildet und weist dementsprechend eine Vielzahl von Zähnen 16 auf. Das Kopplungselement 15, das sich in Richtung des Abtriebsteils erstreckt, ist als Hülsenform 19 ausgebildet, welche den Sperrring 5, die Trennscheibe 8 sowie das Kopplungselement 15 des Abtriebsteils 4 umgibt. In der Hülsenform 19 ist eine Aussparung 20 vorhanden, die in 1 und 2 erkennbar ist. Die Aussparung 20 weist in Umfangsrichtung eine Breite B auf und erstreckt sich in axialer Richtung über die gesamte Länge L des Kopplungselements 15 des Antriebsteils 3. In diese Aussparung 20 ragen die radialen Erhöhungen 17 des Abtriebsteils 4 und des Sperrrings 5 hinein, wodurch eine Kopplung dieser drei Rotationsteile 2 erreicht wird.
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Ferner weist gemäß 9 die Trennscheibe 8 ebenfalls schräg verlaufende Stirnseiten 18 auf, die mit der Stirnseite 18 des Abtriebsteils 4 sowie mit der Stirnseite 18 des Sperrrings 5 korrespondieren.
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In der 4 ist das Getriebe 1 im normalen Betrieb dargestellt. Das Antriebsteil 3 dreht sich und nimmt aufgrund der Aussparung 20 und der dort eingreifenden radialen Erhöhungen 17 den Sperrring 5 sowie das Abtriebsteil 4 mit. Aufgrund der schräg verlaufenden Stirnseiten 18 wird die Trennscheibe 8 ständig axial zwischen Abtriebsteil 4 und Sperrring 5 hin und her geschoben.
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Bei Einwirkung eines Störmoments, das heißt, das Antriebsteil 3 bleibt stehen, wobei sich das Abtriebsteil 4 weiterdreht, dargestellt in 5, verdreht sich das Abtriebsteil 4 gegenüber dem Sperrring 5, wodurch der axiale Abstand zwischen Abtriebsteil 4 und Sperrring 5 aufgrund der schräg verlaufenden Stirnseiten 18 verkleinert wird. Dadurch wird die Trennscheibe 8 axial zum Sperrring 5 hin verschoben und eingeklemmt. Dabei reduziert sich der Abstand S zwischen Sperrring 5 und Flansch 10 der Hülse 9 auf null. Somit ist das Getriebe 1, gemäß der 6 und 10 gesperrt. Die Sperrwirkung kann gelöst werden, indem das Antriebsteil 3 wieder beginnt zu rotieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Rotationsteil
- 3
- Antriebsteil
- 4
- Abtriebsteil
- 5
- Sperrring
- 6
- Getriebewelle
- 7
- Sperrmechanismus
- 8
- Trennscheibe
- 9
- Hülse
- 10
- Flansch der Hülse
- 11
- Lagerung
- 12
- Verbindungselement
- 13
- Feststehendes Gehäuseteil
- 14
- Übertragungselement
- 15
- Kopplungselement
- 16
- Zahn
- 17
- Radiale Erhöhung
- 18
- Schräg verlaufende Stirnseite
- 19
- Hülsenform
- 20
- Aussparung
- AR
- Rotationsachse
- B
- Breite der Aussparung
- EN
- normalen Ebene
- L
- Länge der Aussparung
- S
- Abstand zwischen Flansch der Hülse und Sperrring
- α
- Winkel zwischen Stirnseite und einer zur Rotationsachse der Getriebewelle normalen Ebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008024910 A1 [0002]
