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Die Erfindung betrifft ein insbesondere in einer Vorrichtung zur Niveauverstellung eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs verwendbares Sternradgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Sternradgetriebe ist beispielsweise aus der
DE 10 2014 209 939 A1 bekannt. Es handelt sich hierbei um eine Getriebeanordnung mit Sperrfunktion, welche als Teil eines elektromechanischen Aktuators in einer Vorrichtung zur Niveauregelung und/oder Spur-/Sturzverstellung eines Kraftfahrzeugs verwendbar ist. Ein Antriebsrad als erstes Getriebeelement der bekannten Getriebeanordnung weist – in zueinander parallelen Ebenen liegend – einen Antriebsverzahnungsabschnitt und einen Antriebssperrabschnitt auf. Sowohl der Antriebsverzahnungsabschnitt als auch der Antriebssperrabschnitt erstreckt sich jeweils nur über einen Teil des Umfangs des Antriebsrades, wobei sich der Antriebsverzahnungsabschnitt und der Antriebssperrabschnitt diametral gegenüberliegen. Mittels des Antriebsrades ist ein zweites Getriebeelement der bekannten Getriebeanordnung wahlweise antreibbar oder sperrbar. Beim Antrieb des zweiten Getriebeelementes treibt der Antriebsverzahnungsabschnitt eine Abtriebsverzahnung des zweiten Getriebeelementes an. Dagegen greift in der gesperrten Stellung der Getriebeanordnung der Antriebssperrabschnitt in Konturen einer Steuerscheibe ein, welche dem zweiten Getriebeelement zuzurechnen ist.
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Eine weitere Bauform eines Fahrwerksaktuators, welches ein Getriebe mit einem Sternrad aufweist, ist zum Beispiel in der
DE 10 2014 213 121 A1 beschrieben. Das Getriebe ist in diesem Fall als Malteserkreuzgetriebe ausgebildet, wobei eine Sperrscheibe des Getriebes mit einem Sternrad des Getriebes zusammenwirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes, in einem Fahrwerksaktuator verwendbares Sternradgetriebe anzugeben, welches sich durch ein besonders günstiges Verhältnis zwischen im bestimmungsgemäßen Betrieb auftretenden mechanischen Belastungen und Bauraumbedarf auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Sternradgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Sternradgetriebe umfasst in an sich bekanntem Grundaufbau zwei Getriebeelemente, welche als Antriebselement beziehungsweise als Abtriebselement nutzbar sind. Hier treibt in einem ersten Betriebszustand das als Antriebselement fungierende Getriebeelement das zweite Getriebeelement an, wogegen in einem zweiten möglichen Betriebszustand das erste Getriebeelement das zweite Getriebeelement blockiert. Das erste Getriebeelement weist ein erstes Zahnrad mit einer partiellen Umfangsverzahnung, das heißt einer Außenverzahnung, welche sich lediglich über einen Teil des Umfangs des Zahnrades erstreckt, auf. Mit dem ersten Zahnrad ist ein Sperrelement drehfest verbunden, welches ebenfalls dem ersten Getriebeelement zuzurechnen ist. Das zweite Getriebeelement ist als Sternrad gestaltet und weist ein zweites Zahnrad auf, welches mit dem ersten Zahnrad zusammenwirkt, sofern die partielle Umfangsverzahnung des ersten Zahnrades mit der Außenverzahnung des zweiten Zahnrades kämmt. Ferner weist das zweite Getriebeelement eine mit dem zweiten Zahnrad verbundene Steuerscheibe auf, welche zur Zusammenwirkung mit dem Sperrelement des ersten Getriebeelementes ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist die partielle Umfangsverzahnung des ersten Zahnrades ebenso wie die Außenverzahnung des zweiten Zahnrades als Schrägverzahnung ausgebildet.
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Obwohl Fahrwerksaktuatoren, für welche das Sterngetriebe geeignet ist, im Vergleich zu anderen Komponenten, beispielsweise Getriebekomponenten, in einem Kraftfahrzeug nur während eines vergleichsweise kleinen Teils der Gesamtbetriebsdauer des Kraftfahrzeugs in Betrieb sind, sind mittels der Schrägverzahnung der Zahnräder der Getriebeelemente im Vergleich zu herkömmlichen Sternradgetrieben mit gerade verzahnten An- und Abtriebszahnrädern signifikante Vorteile, insbesondere was akustische Eigenschaften sowie Verschleiß betrifft, erzielbar.
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In bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei dem ersten Zahnrad um eine in Axialrichtung verschiebbare Komponente des ersten Getriebeelementes. Die Angabe „Axialrichtung“ bezieht sich auf die mit der Mittelachse des ersten Getriebeelementes identische Rotationsachse des ersten Zahnrades. Durch die Schrägverzahnung erzeugte Axialkräfte führen in gewünschter Weise zu einer zumindest geringfügigen Verschiebung des Zahnrades innerhalb des ersten Getriebeelementes, sobald das erste Zahnrad in Eingriff mit dem zweiten Zahnrad gebracht wird. Auf diese Weise werden Spannungsspitzen beim Übergang zwischen dem gesperrten Zustand des Sternradgetriebes und dem Antriebsmodus vermieden oder im Vergleich zu herkömmlichen Sternradgetrieben mit ausschließlich gerade verzahnten, nicht verschiebbaren Zahnrädern zumindest deutlich reduziert.
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Das gegenüber mindestens einer weiteren Komponente des ersten Getriebeelementes verdrehgesicherte Zahnrad ist, was die Verschiebbarkeit des Zahnrades betrifft, vorzugsweise gedämpft. Zur Dämpfung der Linearbewegung des ersten Zahnrades ist mindestens ein Dämpfungsmittel vorgesehen. Vorzugsweise werden als Dämpfungsmittel Dämpfungsringe, insbesondere in Form von Elastomerringen, verwendet, welche auf den beiden Stirnseiten des ersten Zahnrades angeordnet sind. Hierbei können die Dämpfungsringe das erste Zahnrad unmittelbar kontaktieren. Ebenso können beispielsweise Zwischenringe zwischen das erste Zahnrad und die Dämpfungsringe eingelegt sein. In jedem Fall ist der maximale Verschiebeweg des ersten Zahnrades innerhalb des ersten Getriebeelementes derart beschränkt, dass die Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad praktisch nicht von der axialen Positionierung des ersten Zahnrades innerhalb des ersten Getriebeelementes abhängt.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist das erste Zahnrad auf einem Zapfen eines Trägerelementes des ersten Getriebeelementes verdrehgesichert angeordnet. Zur Verdrehsicherung zwischen dem Zahnrad und dem Trägerelement, welches eine weitere Komponente des ersten Getriebeelementes darstellt, ist beispielsweise eine Passfeder geeignet. Ist der Zapfen des Trägerelementes als Hohlzapfen ausgebildet, so kann in diesen beispielsweise eine Gleitbuchse oder eine Anordnung aus zwei Gleitbuchsen eingesteckt werden, welche eine Gleitlagerung des ersten Getriebeelementes ermöglicht.
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Eine Weiterentwicklung des Sternradgetriebes sieht eine drehfeste Kopplung des ersten Zahnrades mit einem weiteren Zahnrad, nämlich einem Antriebszahnrad, vor. Im Unterschied zum ersten Zahnrad ist das Antriebszahnrad an seinem gesamten Umfang verzahnt. Das Antriebszahnrad kann mit dem genannten Trägerelement fest verbunden oder identisch sein. In beiden Fällen ist das erste, lediglich partiell verzahnte Zahnrad vorzugsweise axial zwischen dem Sperrelement und dem Antriebszahnrad angeordnet, wobei das Antriebszahnrad in bevorzugter Ausgestaltung einen größeren Teilkreisdurchmesser als das erste Zahnrad aufweist. Dies bedeutet, dass das Antriebszahnrad in Radialrichtung über das erste Zahnrad hinausragt und mit dem zweiten Zahnrad überlappt. Anders ausgedrückt: Zwischen zwei zueinander parallelen, durch den Teilkreis der Verzahnung des Antriebszahnrades sowie durch den Teilkreis der Außenverzahnung des zweiten Zahnrades beschriebenen Zylindern ist eine Überschneidung gegeben.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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1 ein Sternradgetriebe in Explosionsdarstellung,
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2 eine Seitenansicht des Sternradgetriebes im Vollschnitt,
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3 eine Draufsicht auf das Sternradgetriebe.
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Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Sternradgetriebe ist zur Verwendung in einer Vorrichtung zur Niveauverstellung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Sternradgetriebes 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.
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Das Sternradgetriebe 1 umfasst zwei Getriebeelemente 2, 3, welche auch als Antriebselement 2 und Abtriebselement 3 bezeichnet werden. Das erste Getriebeelement 2, nämlich Antriebselement, weist ein erstes Zahnrad 4 mit einer partiellen Umfangsverzahnung 5 auf. Das erste Zahnrad 4 mit der sich nur über einen Teil dessen Umfangs erstreckender Umfangsverzahnung 5 wird auch als Sternritzel bezeichnet.
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Im nicht verzahnten Umfangsabschnitt des ersten Zahnrades 4 weist dieses eine glatte, zylindrische Mantelfläche auf. Das erste Zahnrad 4 ist auf einen Zapfen 6 eines Trägerelementes 7, welches ebenfalls dem ersten Getriebeelement zuzurechnen ist, verschiebbar und zugleich verdrehgesichert geführt. Der Zapfen 6 des Trägerelementes 7 ist als Hohlzapfen ausgebildet, in welchen Gleitbuchsen 8, 9 eingesteckt sind. Mit Hilfe dieser Gleitbuchsen 8, 9 ist das erste Getriebeelement 2 in nicht weiter dargestellter Weise in einer Umgebungskonstruktion gleitgelagert. Ein Antriebszahnrad 10 des ersten Getriebeelementes 2 stellt eine Komponente des Trägerelementes 7 dar und ist im Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Zapfen 6 verbunden. Ein ringförmig umlaufender Absatz 11 befindet sich am Übergang zwischen dem Antriebszahnrad 10 und dem Zapfen 6.
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Am Absatz 11 ist ein Dämpfungsring 12 abgestützt, auf welchem das erste Zahnrad 4 aufliegt. Auf der zweiten, in der Anordnung nach 2 oberen Stirnseite des Zahnrades 4 befindet sich ein zweiter Dämpfungsring 13, bei welchem es sich ebenso wie beim Dämpfungsring 12 um einen Elastomerring handelt. Der Dämpfungsring 13 wiederum ist abgedeckt durch ringförmiges Sperrelement 14, welches fest mit dem Zapfen 6 verbunden ist, insbesondere durch eine Pressverbindung.
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Das Sperrelement 14 weist eine Sperrkontur 15 auf, welche sich – analog zur Umfangsverzahnung 5 – nur über einen Teil des Umfangs des entsprechenden Elementes, das heißt in diesem Fall des Sperrelementes 14, erstreckt und der Umfangsverzahnung 5 diametral gegenüber liegt. Je nach Betriebszustand des Sternradgetriebes 1 wirkt entweder die Umfangsverzahnung 5 oder die Sperrkontur 15 mit dem zweiten Getriebeelement 3 zusammen.
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Das zweite Getriebeelement 3 ist zusammengesetzt aus einem zweiten Zahnrad 16 und einer Steuerscheibe 17, welche als Sperrkulisse fungiert. Eine Außenverzahnung 18 des zweiten Zahnrades 16 erstreckt sich um dessen gesamten Umfang. Die Steuerscheibe 17 weist mehrere, im Ausführungsbeispiel 8, konkave Steuerkonturen 19 auf, welche jeweils zur formschlüssigen Zusammenwirkung mit der Sperrkontur 15 ausgebildet sind. Greift die konvex geformte Sperrkontur 15 in eine der Steuerkonturen 19 ein, so ist eine Verdrehung des zweiten Getriebeelementes 3 durch das erste Getriebeelement 2 blockiert.
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Wird von einem solchen blockierten Zustand aus, wie er in den 2 und 3 dargestellt ist, das erste Getriebeelement 2 einschließlich des ersten Zahnrades 4 weitergedreht, so gelangt die Umfangverzahnung 5 in Eingriff mit der Außenverzahnung 18. Wie aus 1 hervorgeht, sind die Verzahnungen 5, 18 als Schrägverzahnungen ausgebildet. Sobald bei einer Rotation des ersten Getriebeelementes 2 ein Kontakt zwischen der Umfangsverzahnung 5 und der Außenverzahnung 18 hergestellt ist, wird aufgrund der Gestaltung der Verzahnungen 5, 18 als Schrägverzahnungen eine auf das erste Zahnrad 4 wirkende Axialkraft generiert. Diese Axialkraft sorgt dafür, dass sich das erste Zahnrad 4 innerhalb des ersten Getriebeelementes 2 verschiebt. Diese Verschiebung stellt eine ausweichende Bewegung des ersten Zahnrades 4 dar. Je nach Antriebsrichtung verlagert sich das erste Zahnrad 4 zu Beginn der Drehmomentübertragung zwischen den Getriebeelementen 2, 3 entweder in Richtung zum Antriebszahnrad 10 oder in Richtung zum Sperrelement 14.
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In beiden Fällen wird die Verschiebung des ersten Zahnrades 4 längs seiner Rotationsachse durch einen der Dämpfungsringe 12, 13 zunächst gedämpft und letztlich gestoppt. Die Zusammenwirkung der Schrägverzahnung der Zahnräder 4, 16 mit der verschiebbaren, gedämpften Lagerung des ersten Zahnrades 4 innerhalb des ersten Getriebeelementes 2 sorgt für einen schonenden, kontinuierlichen Drehmomentaufbau beim Antrieb des zweiten Getriebeelementes 3 durch das erste Getriebeelement 2. Dies kommt sowohl der Lebensdauer als auch den akustischen Eigenschaften des Sternradgetriebes 1 zugute.
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Das Sternradgetriebe 1 ist insgesamt als Untersetzungsgetriebe aufgebaut. Der Teilkreisdurchmesser der Außenverzahnung 18 beträgt ein Mehrfaches des Teilkreisdurchmessers der Umfangsverzahnung 5 des ersten Zahnrades 4. Das Antriebszahnrad 10 weist einen Teilkreisdurchmesser auf, welcher größer als der Teilkreisdurchmesser der Umfangsverzahnung 5 des ersten Zahnrades 4, jedoch geringer als der Teilkreisdurchmesser der Außenverzahnung 18 des zweiten Zahnrades 16 ist.
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Die in Axialrichtung gemessene Höhe des ersten Getriebeelementes 2 ist größer als die in derselben Richtung gemessene Höhe des zweiten Getriebeelementes 3. Beide Getriebeelemente 2, 3 sind in Axialrichtung derart kompakt aufgebaut, dass beim Betrieb des Sternradgetriebes 1 keine signifikanten Kippmomente auftreten. Die in Axialrichtung gemessene Höhe der partiellen Umfangsverzahnung 5 ist größer als die Höhe der Außenverzahnung 18, so dass die Umfangsverzahnung 5, sofern sie mit der Außenverzahnung 18 kämmt, unabhängig von der exakten Axialpositionierung des ersten Zahnrades 4 innerhalb des ersten Getriebeelementes 2 uneingeschränkt zur Drehmomentübertragung nutzbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sternradgetriebe
- 2
- Erstes Getriebeelement
- 3
- Zweites Getriebeelement, Sternrad
- 4
- Erstes Zahnrad
- 5
- Umfangsverzahnung
- 6
- Zapfen
- 7
- Trägerelement
- 8
- Gleitbuchse
- 9
- Gleitbuchse
- 10
- Antriebszahnrad
- 11
- Absatz
- 12
- Erster Dämpfungsring, Dämpfungsmittel
- 13
- Zweiter Dämpfungsring, Dämpfungsmittel
- 14
- Sperrelement
- 15
- Sperrkontur
- 16
- Zweites Zahnrad
- 17
- Steuerscheibe
- 18
- Außenverzahnung
- 19
- Steuerkontur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014209939 A1 [0002]
- DE 102014213121 A1 [0003]
