DE102018218914A1

DE102018218914A1 - Getriebebaugruppe für eine Verstelleinrichtung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018218914A1
Application number: DE102018218914.5A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Eichhorn; Sebastian Schweizer
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-05-07

Abstract

Eine Getriebebaugruppe für eine Verstelleinrichtung (4) eines Fahrzeugs (5) umfasst ein um eine Drehachse (D) drehbares Zahnrad (1), das ein erstes Verzahnungsteil (10) mit einer ersten Stirnradverzahnung (100) aufweist, und ein Antriebselement (2), das über die erste Stirnradverzahnung (100) des ersten Verzahnungsteils (10) mit dem Zahnrad (1) in Wirkverbindung steht. Dabei ist vorgesehen, dass das Zahnrad (1) ein zweites Verzahnungsteil (11) mit einer axial entlang der Drehachse (D) zur ersten Stirnradverzahnung (100) versetzten, zweiten Stirnradverzahnung (110) aufweist, wobei das Antriebselement (2) in einem normalen Betriebszustand mit der ersten Stirnradverzahnung (100), nicht aber mit der zweiten Stirnradverzahnung (110) in Wirkverbindung steht und ausgebildet ist, in einem Zustand außergewöhnlicher Belastung in Wirkverbindung mit der zweiten Stirnradverzahnung (110) zu gelangen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebebaugruppe für eine Verstelleinrichtung eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Getriebebaugruppe umfasst ein um eine Drehachse drehbares Zahnrad, das ein erstes Verzahnungsteil mit einer um die Drehachse umfänglich umlaufenden, ersten Stirnradverzahnung aufweist, und ein Abtriebselement, das über die erste Stirnradverzahnung des ersten Verzahnungsteils mit dem Zahnrad in Wirkverbindung steht.
Eine solche Getriebebaugruppe kann beispielsweise an einer Verstelleinrichtung für einen Fahrzeugsitz, zum Beispiel zum Verstellen der Neigung eines Rückenlehnenteils, zum Verstellen der Längsposition des Fahrzeugsitzes oder zum Verstellen einer Unterbaugruppe des Fahrzeugsitzes, zum Beispiel einer Kopfstütze oder dergleichen, Verwendung finden. Die Getriebebaugruppe verwirklicht hierbei ein Stirnradgetriebe, bei dem das als Stirnrad ausgebildete Zahnrad mit einem als Antriebselement dienenden, weiteren Stirnrad in Verzahnungseingriff steht und beispielsweise über das weitere Stirnrad angetrieben wird, oder ein Schraubradgetriebe, bei dem das ein Schraubrad verwirklichende Zahnrad mit einem Antriebselement in Form einer Antriebsschnecke in Verzahnungseingriff steht. Im Betrieb werden über das Antriebselement Verstellkräfte in das Zahnrad eingeleitet und das Zahnrad somit um eine Drehachse verdreht, um auf diese Weise Verstellbaugruppen zum Beispiel eines Fahrzeugsitzes relativ zueinander zu verstellen.
Bei einer solchen Getriebebaugruppe soll es im normalen Betrieb nach Möglichkeit zu einer geringen Geräuschentwicklung kommen, damit ein Nutzer im Betrieb einer Verstelleinrichtung keine übermäßig lauten Verstellgeräusche wahrnimmt. Eine solche Getriebebaugruppe soll zudem einen guten Wirkungsgrad aufweisen, um die Verwendung von Motoren mit geringer Leistung zu ermöglichen.
Zahnräder, die eine geringe Geräuschentwicklung bei zudem gutem Wirkungsgrad ermöglichen, sind beispielsweise aus Kunststoff gefertigt, haben dabei aber gegebenenfalls den Nachteil einer - zum Beispiel im Vergleich zu aus Metall gefertigten Zahnrädern - reduzierten Festigkeit.
Hierbei ist zu beachten, dass die Getriebebaugruppe gegebenenfalls großen Belastungen, zum Beispiel in einem Crashfall, standhalten muss. Dies muss dabei auch klimaunabhängig, insbesondere über einen vergleichsweise großen Temperaturbereich (zum Beispiel zwischen -40 °C und +90 °C) gewährleistet sein, sodass Festigkeitsanforderungen insbesondere mit Hinblick auf eine hinreichende Crashfestigkeit auch bei besonders niedrigen und besonders hohen Temperaturen erfüllt sein müssen.
Bei einem aus der WO 2010/092120 A1 bekannten Spindelantrieb weist eine Spindelmutter ein zum Beispiel aus Kunststoff gefertigtes Funktionsteil und ein am Funktionsteil angeordnetes, zum Beispiel aus Metall gefertigtes Festigkeitsteil auf. Das Funktionsteil steht über eine Außenverzahnung mit einer Antriebsschnecke in Verzahnungs- und über eine Innenverzahnung mit einer Spindel in Gewindeeingriff. Das Festigkeitsteil weist einen als Innenverzahnung ausgebildeten Verzahnungsabschnitt auf, der in einem normalen Betriebszustand mit Spiel zu dem Gewinde der Spindel angeordnet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Getriebebaugruppe für eine Verstelleinrichtung eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, deren Zahnrad im Betrieb zum einen eine geringe Geräuschentwicklung und einen guten Wirkungsgrad ermöglicht, bei zum anderen aber hinreichender Festigkeit auch bei außergewöhnlichen Belastungen.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach weist das Zahnrad ein zweites Verzahnungsteil mit einer axial entlang der Drehachse zur ersten Stirnradverzahnung versetzten, um die Drehachse umfänglich umlaufenden, zweiten Stirnradverzahnung auf, wobei das Antriebselement in einem normalen Betriebszustand mit der ersten Stirnradverzahnung, nicht aber mit der zweiten Stirnradverzahnung in Wirkverbindung steht und ausgebildet ist, in einem Zustand außergewöhnlicher Belastung in Wirkverbindung mit der zweiten Stirnradverzahnung zu gelangen.
Das Zahnrad weist somit unterschiedliche Verzahnungsteile mit unterschiedlichen daran geformten Stirnradverzahnungen auf.
Ein erstes Verzahnungsteil mit einer ersten Stirnradverzahnung dient dazu, im normalen Betrieb der Getriebebaugruppe eine Wirkverbindung zwischen dem Zahnrad und dem Antriebselement, zum Beispiel einem weiteren Stirnrad oder einer Antriebsschnecke, herzustellen. Über das erste Verzahnungsteil erfolgt im normalen Betrieb eine Übertragung von Kräften zwischen dem Zahnrad und dem Antriebselement, sodass über das Antriebselement Verstellkräfte in das Zahnrad eingeleitet werden können.
Das erste Verzahnungsteil kann mit seiner daran geformten ersten Stirnradverzahnung für eine günstige Akustik, also eine geringe Geräuschentwicklung im Betrieb, und einen günstigen Wirkungsgrad optimiert sein. Das erste Verzahnungsteil kann insbesondere ganz oder teilweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein. Das erste Verzahnungsteil kann hierbei zum Beispiel auch eine Faserverstärkung, zum Beispiel aus gerichteten oder ungerichteten Glasfasern, Kohlefasern oder Aramidfasern, aufweisen.
Ein zweites Verzahnungsteil mit einer daran geformten zweiten Stirnradverzahnung dient demgegenüber dazu, an dem Zahnrad eine hinreichende Festigkeit auch bei großen Belastungen zur Verfügung zu stellen. Das zweite Verzahnungsteil ist in dem normalen Betriebszustand nicht in Wirkverbindung mit dem Antriebselement, indem die zweite Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils beispielsweise mit Spiel zu einer zugeordneten Verzahnung des Antriebselements angeordnet ist und somit keine kämmende Anlage zwischen dem Antriebselement und der zweiten Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils besteht.
Erst bei großen, außergewöhnlichen Belastungen zum Beispiel in einem Crashfall und einer damit einhergehenden Verformung oder gar einem Bruch an der ersten Stirnradverzahnung kommt die zweite Stirnradverzahnung mit dem Antriebselement in Wirkverbindung. Das Antriebselement wird somit über die zweite Stirnradverzahnung abgestützt, sodass die Wirkverbindung zwischen dem Zahnrad und dem Antriebselement auch bei großen Belastungen gewährleistet ist. Bei außergewöhnlichen Belastungen wird das Spiel zwischen dem Antriebselement und der zweiten Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils somit überwunden, sodass das Antriebselement in abstützende Anlage mit der zweiten Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils gelangt.
Sowohl die erste Stirnradverzahnung des ersten Verzahnungsteils als auch die zweite Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils laufen umfänglich um die Drehachse um und sind somit umfänglich geschlossen. Das Zahnrad verwirklicht somit ein drehbares Rad, das kontinuierlich um seine Drehachse verdreht werden kann, unter Verzahnungseingriff mit dem Antriebselement.
Unter dem normalen Betriebszustand ist im Rahmen des vorliegenden Textes ein solcher Zustand zu verstehen, der im Betrieb einer der Getriebebaugruppe zugeordneten Verstelleinrichtung üblicherweise auftritt und im Rahmen dessen in bestimmungsgemäßer Weise Verstellkräfte innerhalb eines Nennbelastungsbereichs zwischen dem Antriebselement und dem Zahnrad übertragen werden. In dem normalen Betriebszustand wird das Zahnrad über das Antriebselement zum Beispiel zum Verstellen von Verstellbaugruppen eines Fahrzeugsitzes angetrieben, sodass Verstellkräfte über das Zahnrad in bestimmungsgemäßer Weise entsprechend der Kraftauslegung der Getriebebaugruppe übertragen werden.
In dem Zustand außergewöhnlicher Belastung wirken demgegenüber deutlich größere Verstellkräfte zwischen dem Antriebselement und der Stirnradverzahnung, zum Beispiel in einem Crashfall. In diesem Zustand außergewöhnlicher Belastung wird über die zweite Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils gewährleistet, dass die Wirkverbindung zwischen dem Antriebselement und dem Zahnrad bestehen bleibt, sodass die Festigkeitsanforderungen der Getriebebaugruppe erfüllt sind.
Das zweite Verzahnungsteil kann mit seiner daran geformten zweiten Stirnradverzahnung beispielsweise aus einem Metallmaterial, zum Beispiel einem Stahlmaterial, gefertigt sein.
Die erste Stirnradverzahnung des ersten Verzahnungsteils und/oder die zweite Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils können beispielsweise als Evolventenverzahnung ausgebildet sein. Sowohl die erste Stirnradverzahnung als auch die zweite Stirnradverzahnung sind als Außenverzahnung um die Drehachse umlaufend an dem Zahnrad geformt und dabei axial zueinander versetzt, sodass die zweite Stirnradverzahnung axial benachbart zu der ersten Stirnradverzahnung angeordnet ist.
In einer Ausführungsform ist die erste Stirnradverzahnung beispielsweise als Geradverzahnung oder als Schrägverzahnung ausgebildet.
Die zweite Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils ist beispielsweise als Geradverzahnung oder Schrägverzahnung ausgebildet. Die zweite Stirnradverzahnung ist in dem normalen Betriebszustand in Umfangsrichtung beabstandet zu einer Verzahnung des Antriebselements, sodass über die zweite Stirnradverzahnung keine Wirkverbindung zwischen dem Antriebselement und dem Zahnrad besteht. Die zweite Stirnradverzahnung kommt erst in einem Zustand außergewöhnlicher Belastung abstützend mit der Verzahnung des Abtriebselements in Anlage.
In einer Ausgestaltung kann die erste Stirnradverzahnung beispielsweise als Schrägverzahnung und die zweite Stirnradverzahnung als Geradverzahnung ausgebildet sein. Die Ausrichtung der Zähne der unterschiedlichen Verzahnungen unterscheidet sich somit.
Die erste Stirnradverzahnung des ersten Verzahnungsteils ist beispielsweise durch Zähne gebildet, die eine erste Zahndicke aufweisen. Die zweite Stirnradverzahnung ist demgegenüber beispielsweise durch Zähne mit einer zweiten Zahndicke ausgebildet, die kleiner als die erste Zahndicke ist, was bewirkt, dass die Zähne der zweiten Stirnradverzahnung in dem normalen Betriebszustand (betrachtet in Umfangsrichtung) ein Spiel zu einer zugeordneten Verzahnung des Antriebselements aufweisen und somit keine Wirkverbindung zwischen der zweiten Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils und dem Antriebselement besteht. In einem Zustand außergewöhnlicher Belastung, in dem es zu einer Verformung oder gar einem Bruch an der ersten Stirnradverzahnung des ersten Verzahnungsteils kommt, wird das Spiel zwischen der Verzahnung des Antriebselements und der zweiten Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils überwunden, sodass das Antriebselement abstützend in Anlage mit dem zweiten Verzahnungsteil gelangt und somit Kräfte über das zweite Verzahnungsteil zwischen dem Zahnrad und dem Antriebselement geleitet werden können.
Die Zahndicke wird üblicherweise in Umfangsrichtung am radialen Orte des Teilkreisdurchmessers gemessen. Die erste Stirnradverzahnung und die zweite Stirnradverzahnung weisen vorteilhafterweise die gleiche Zahnteilung auf. Die eine kleinere Zahndicke aufweisenden Zähne der zweiten Stirnradverzahnung sind somit über - im Vergleich zur ersten Stirnradverzahnung - größere Zahnlücken zueinander beabstandet und weisen entsprechend ein Spiel zu der Verzahnung des Antriebselements auf.
Die Zähne der ersten Stirnradverzahnung und die Zähne der zweiten Stirnradverzahnung können zum Beispiel eine gleiche Zahnhöhe (entsprechend der sogenannten Kopfhöhe, gemessen ausgehend vom Teilkreisdurchmesser) aufweisen.
Das Zahnrad weist, in einer Ausführungsform, einen Körper und einen von dem Körper axial vorstehenden Lagerbund auf. Der Lagerbund kann beispielsweise eine Eingriffsöffnung aufweisen, in die eine zur Drehachse koaxiale Welle eingreift, über die das Zahnrad um die Drehachse drehbar gelagert ist. An dem Lagerbund kann zudem ein zur Drehachse exzentrischer Exzenterabschnitt geformt sein, der beispielsweise als Abtrieb dient, sodass über den Exzenterabschnitt Verstellkräfte in eine zu verstellende Verstellbaugruppe eingeleitet werden können.
In einer Ausgestaltung sind das erste Verzahnungsteil und das zweite Verzahnungsteil über eine Pressverbindung miteinander verbunden. Beispielsweise kann das zweite Verzahnungsteil auf das erste Verzahnungsteil aufgepresst sein, indem ein Ringkörper des zweiten Verzahnungsteils unter Presspassung an einen Bundabschnitt des ersten Verzahnungsteils angesetzt ist. Eine solche Pressverbindung ist in kostengünstiger Weise herstellbar. Zudem kann das beispielsweise aus Metall gefertigte zweite Verzahnungsteil in diesem Fall kostengünstig fertigbar sein.
Bei dieser Ausgestaltung kann der Körper des Zahnrads beispielsweise integral mit dem ersten Verzahnungsteil geformt und zum Beispiel aus Kunststoff gefertigt sein. Ebenso kann der Lagerbund integral mit dem ersten Verzahnungsteil geformt und aus Kunststoff gefertigt sein.
In einer anderen Ausgestaltung sind das erste Verzahnungsteil und das zweite Verzahnungsteil stoffschlüssig miteinander verbunden, indem das erste Verzahnungsteil beispielsweise auf einen Bundabschnitt des zweiten Verzahnungsteils aufgespritzt ist. Das erste Verzahnungsteil wird in diesem Fall beispielsweise mittels Kunststoffspritzgießen durch Anspritzen an dem zweiten Verzahnungsteil geformt.
Bei dieser Ausgestaltung kann der Körper des Zahnrads beispielsweise integral mit dem zweiten Verzahnungsteil geformt und wie das zweite Verzahnungsteil zum Beispiel aus Metall gefertigt sein. Ebenso kann der Lagerbund integral mit dem zweiten Verzahnungsteil geformt und aus Metall gefertigt sein.
Das erste Verzahnungsteil und das zweite Verzahnungsteil sind vorzugsweise drehfest miteinander verbunden, indem ein Formschluss zwischen dem ersten Verzahnungsteil und dem zweiten Verzahnungsteil zur drehfesten Festlegung geschaffen wird.
Ist das zweite Verzahnungsteil über eine Pressverbindung auf das erste Verzahnungsteil aufgepresst, so kann an einem Ringkörper des zweiten Verzahnungsteils beispielsweise ein Formschlussabschnitt in Form einer Verzahnung geformt sein, die mit einem zugeordneten Formschlussabschnitt in Form einer Gegenverzahnung des ersten Verzahnungsteils in Eingriff steht, sodass das erste Verzahnungsteil und das zweite Verzahnungsteil drehmomentfest miteinander verbunden sind.
Ist das erste Verzahnungsteil durch Spritzgießen an dem zweiten Verzahnungsteil geformt, so kann an dem zweiten Verzahnungsteil beispielsweise ein Formschlussabschnitt aufweisend eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen sein, in die das Material des ersten Verzahnungsteils eingespritzt wird, sodass auf diese Weise ein Formschluss zwischen dem ersten Verzahnungsteil und dem zweiten Verzahnungsteil für eine drehmomentfeste Verbindung geschaffen wird.
Das Antriebselement kann beispielsweise durch ein Stirnrad oder durch eine Antriebsschnecke ausgebildet sein.
Ist das Antriebselement als Stirnrad ausgebildet, so ist das Antriebselement beispielsweise um eine parallel zur Drehachse erstreckten Antriebsachse drehbar und weist eine Geradverzahnung oder eine Schrägverzahnung zum Eingriff mit dem Zahnrad auf. In dem normalen Betriebszustand ist die Verzahnung des Antriebselement mit der ersten Stirnradverzahnung des ersten Verzahnungsteils in Verzahnungseingriff, nicht aber mit der zweiten Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils des Zahnrads. Erst in einem Zustand außergewöhnlicher Belastung stützt sich das Antriebselement (auch) an der zweiten Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils ab.
Ist das Antriebselement als Antriebschnecke ausgebildet, so ist das Antriebselement beispielsweise um eine quer zur Drehachse erstreckten Antriebsachse drehbar und weist eine Schneckenverzahnung auf, die in dem normalen Betriebszustand mit der ersten Stirnradverzahnung des ersten Verzahnungsteils in Verzahnungseingriff steht. In einem Zustand außergewöhnlicher Belastung gelangt die Schneckenverzahnung (auch) mit der zweiten Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils abstützend in Anlage, sodass Crashkräften abgestützt und abgeleitet werden können.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugsitzes in einem Fahrzeug;
2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Getriebebaugruppe für eine Verstelleinrichtung insbesondere eines Fahrzeugsitzes;
3 eine stirnseitige Ansicht der Getriebebaugruppe gemäß 2;
4 eine vergrößerte Ansicht des Eingriffs eines Antriebselements in Form einer Antriebsschnecke mit einem Zahnrad der Getriebebaugruppe;
5 eine Ansicht eines als Festigkeitsteil dienenden Verzahnungsteils des Zahnrads;
6 das Verzahnungsteil gemäß 5 zusammen mit einem weiteren Verzahnungsteil zur Ausbildung des Zahnrads;
7 eine Ansicht eines als Festigkeitsteil dienenden Verzahnungsteils des Zahnrads, nach einem weiteren Ausführungsbeispiel;
8 das Verzahnungsteil gemäß 7 zusammen mit einem weiteren Verzahnungsteil in verbundenem Zustand; und
9 eine Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Getriebebaugruppe für eine Verstelleinrichtung insbesondere eines Fahrzeugsitzes.

Ein in 1 schematisch dargestellter Fahrzeugsitz 3 eines Fahrzeugs 5 weist ein Sitzteil 30 und ein verschwenkbar zu dem Sitzteil 30 angeordnetes Rückenlehnenteil 31 auf. Das Rückenlehnenteil 31 kann beispielsweise über eine Verstelleinrichtung 4 in Form einer Neigungsverstellung zu dem Sitzteil 30 verstellt werden, um eine Neigungsstellung des Rückenlehnenteils 31 relativ zu dem Sitzteil 30 für eine komfortable Sitzposition eines Nutzers anzupassen oder das Rückenlehnenteil 31 in eine zum Beispiel vorverschwenkte Position zum Sitzteil 30 zu bringen, um einen Einstieg in eine hinter dem Fahrzeugsitz 3 gelegene Sitzreihe zu ermöglichen oder einen Stauraum in dem Fahrzeug 5 zu vergrößern. Weitere Verstelleinrichtungen können vorgesehen sein, um beispielsweise eine Höhenstellung des Sitzteils 30 relativ zu einem Fahrzeugboden oder eine Längsposition des Fahrzeugsitzes 3 anzupassen oder um eine Verstellbaugruppe des Fahrzeugsitzes 3, zum Beispiel eine Sitzwanne oder eine Kopfstütze, zu verstellen.
Bei einer solchen Verstelleinrichtung 4 werden Kräfte zum Beispiel von einem durch einen Elektromotor ausgebildeten Antriebsmotor in einer Getriebebaugruppe eingeleitet und über die Getriebebaugruppe zum Verstellen einer zugeordneten Verstellbaugruppe des Fahrzeugsitzes 3 übertragen. Die Getriebebaugruppe sollte hierbei derart ausgestaltet sein, dass zum einen im Betrieb es nur zu einer geringen Geräuschentwicklung und somit geringen Betriebsgeräuschen kommt und Verstellkräfte mit einem guten Wirkungsgrad übertragen werden können, zum anderen aber Festigkeitsanforderungen an die Getriebebaugruppe erfüllt sind, um insbesondere in einem Crashfall eine Unterbrechung eines über die Getriebebaugruppe hergestellten Kraftflusses durch Bruch oder Verformung an einem Getriebeteil zu vermeiden.
Ein in 2 dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Getriebebaugruppe weist ein Zahnrad 1 und ein mit dem Zahnrad 1 in Wirkverbindung stehendes Antriebselement 2 in Form einer Antriebsschnecke auf. Das Zahnrad 1 ist über einen Lagerbund 13 um eine Drehachse D drehbar gelagert und stellt über einen Exzenterabschnitt 131 des Lagerbunds 13 einen Abtrieb zur Verfügung, über den Verstellkräfte in eine zugeordnete Verstellbaugruppe eingeleitet werden können. In eine zur Drehachse D konzentrische Eingriffsöffnung 130 des Lagerbunds 13 greift beispielsweise eine Welle ein, über die das Zahnrad 1 drehbar um die Drehachse D gelagert ist.
Das Antriebselement 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel um eine Antriebsachse A drehbar, die quer (windschief) zur Drehachse D erstreckt ist.
Das Zahnrad 1 weist ein erstes Verzahnungsteil 10, das vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist, und ein zweites Verzahnungsteil 11, das zum Beispiel aus einem Metallmaterial gefertigt ist, auf. Die Verzahnungsteile 10, 11 sind axial entlang der Drehachse D zueinander versetzt derart, dass das zweite Verzahnungsteil 11 axial benachbart zu dem ersten Verzahnungsteil 10 angeordnet ist.
Das erste Verzahnungsteil 10 und das zweite Verzahnungsteil 11 weisen jeweils eine Stirnradverzahnung 100, 110 mit einer gleichen Zahnteilung auf. Während die Stirnradverzahnung 100 des ersten Verzahnungsteils 10 als Schrägverzahnung für einen günstigen Eingriff mit dem Antriebselement 2 ausgebildet ist, ist die Stirnradverzahnung 110 des zweiten Verzahnungsteils 11 als Geradverzahnung ausgestaltet, wie dies insbesondere aus der stirnseitigen Ansicht gemäß 3 ersichtlich ist. Die Zahnformen der Zähne 101, 111 der Stirnradverzahnungen 100, 110 unterscheiden sich hierbei, insbesondere indem die Zähne 111 der Stirnradverzahnung 110 des zweiten Verzahnungsteils 11 eine im Vergleich zur Zahndicke d1 der Zähne 101 der Stirnradverzahnung 100 des ersten Verzahnungsteils 10 kleinere Zahndicke d2 aufweisen.
Das erste Verzahnungsteil 10 des Zahnrads 1 dient als Funktionsteil zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen dem Zahnrad 1 und dem Antriebselement 2 in einem normalen Betriebszustand. In dem normalen Betriebszustand steht das Antriebselement 2 über eine an einer Welle 20 geformte Schneckenverzahnung 21 in Verzahnungseingriff mit der als Schrägverzahnung ausgebildeten Stirnradverzahnung 100 des ersten Verzahnungsteils 1, sodass Kräfte über das Antriebselement 2 und das erste Verzahnungsteil 10 in das Zahnrad 1 eingeleitet werden können.
In dem normalen Betriebszustand ist die Stirnradverzahnung 110 des zweiten Verzahnungsteils 11 demgegenüber, betrachtet in Umfangsrichtung um die Drehachse D, beabstandet zur Verzahnung 21 des Antriebselements 2, wie dies aus 4 ersichtlich ist. Im normalen Betriebszustand besteht somit keine Wirkverbindung zwischen dem Antriebselement 2 und dem zweiten Verzahnungsteil 11, sodass Verstellkräfte ausschließlich über das erste Verzahnungsteil 10 in das Zahnrad 1 eingeleitet werden.
Das zweite Verzahnungsteil 11 stellt ein Festigkeitsteil zur Verfügung, das insbesondere dazu dient, Kräfte in einem Zustand außergewöhnlicher Belastung abzustützen und aufzufangen. Kommt es in einem Zustand außergewöhnlicher Belastung, zum Beispiel einem Crashfall, zu einer Verformung oder gar einem Bruch an der Stirnradverzahnung 100 des ersten Verzahnungsteils 10, so gelangt das Antriebselement 2 über die Verzahnung 21 in Anlage mit der Stirnradverzahnung 110 des zweiten Verzahnungsteils 11, sodass eine Wirkverbindung zwischen dem Antriebselement 2 und dem zweiten Verzahnungsteil 11 und darüber mit dem Zahnrad 1 hergestellt wird. Auch bei großen Belastungen ist die Wirkverbindung zwischen dem Antriebselement 2 und dem Zahnrad 1 somit gewährleistet.
Das Antriebselement 2 in Form der Antriebschnecke ist vorzugsweise aus einem Metallmaterial gefertigt.
Während die Zahndicken d1, d2 der Zähne 101, 111 der Stirnradverzahnungen 100, 110 der Verzahnungsteile 10, 11 sich unterscheiden, weisen die Zähne 101, 111 beispielsweise eine gleiche Zahnhöhe auf, wie dies aus 4 ersichtlich ist. Der Außendurchmesser der Zähne 101, 111, entsprechend dem Durchmesser einer Einhüllenden, ist somit für beide Verzahnungsteile 10, 11 gleich.
Die Verzahnungsteile 10, 11 des Zahnrads 1 sind fest miteinander verbunden. Während das erste Verzahnungsteil 10 hierbei vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist, ist das zweite Verzahnungsteil 11 aus einem (hoch-)festen Werkstoff, insbesondere einem Metallmaterial gefertigt, wobei auch denkbar ist, dass das zweite Verzahnungsteil 11 aus einem verstärkten Kunststoff, zum Beispiel einem faserverstärkten Kunststoff, gefertigt ist.
Unterschiedliche Varianten zur Verbindung der Verzahnungsteile 10, 11 miteinander sind hierbei denkbar und möglich.
In einem in 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zweite Verzahnungsteil 11 ringförmig ausgebildet, wie dies aus 5 ersichtlich ist, und ist über eine Pressverbindung mit dem ersten Verzahnungsteil 10 verbunden. Das zweite Verzahnungsteil 11 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Ringkörper 112 auf, an dem außenseitig die Stirnradverzahnung 110 und innenseitig ein Formschlussabschnitt 113 in Form einer Innenverzahnung geformt ist. Zur Verbindung ist das zweite Verzahnungsteil 11 unter Presspassung auf einen an einem Körper 12 axial von dem ersten Verzahnungsteil 10 vorstehenden Bundabschnitt 102 aufgepresst derart, dass der Formschlussabschnitt 113 in Form der Innenverzahnung des zweiten Verzahnungsteils 11 mit einem Formschlussabschnitt 103 in Form einer Gegenverzahnung an dem Bundabschnitt 102 in Eingriff ist und somit eine drehmomentfeste Verbindung zwischen dem zweiten Verzahnungsteil 11 und dem ersten Verzahnungsteil 10 hergestellt ist.
Der Körper 12 ist in diesem Fall integral mit dem ersten Verzahnungsteil 10 geformt. Von dem Körper 12 steht axial der Lagerbund 13 vor. Das erste Verzahnungsteil 10 zusammen mit dem Körper 12 und Lagerbund 13 sind in diesem Fall integral zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial durch Spritzgießen hergestellt.
Bei einem in 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das erste Verzahnungsteil 10 und das zweite Verzahnungsteil 11 demgegenüber stoffschlüssig miteinander verbunden, indem das erste Verzahnungsteil 10 durch Kunststoffspritzgießen an das zweite Verzahnungsteil 11 angespritzt ist. Das zweite Verzahnungsteil 11 ist in diesem Fall integral mit einem Körper 12 und dem axial von dem Körper 12 vorstehenden Lagerbund 13 geformt und trägt einen axial zu dem Körper 12 vorstehenden Bundabschnitt 114, auf den das erste Verzahnungsteil 10 aufgespritzt ist.
In dem zweiten Verzahnungsteil 11 sind hierbei Formschlussabschnitte 115 in Form von Öffnungen geformt, in die das Material des ersten Verzahnungsteils 10 beim Kunststoffspritzgießen einfließt, sodass auf diese Weise über an dem ersten Verzahnungsteil 10 beim Spritzgießen geformte Zapfen 105 eine drehmomentfeste Verbindung zwischen dem ersten Verzahnungsteil 10 und dem zweiten Verzahnungsteil 11 geschaffen wird.
Ein beim Spritzgießen geformter Abschnitt 106 kann sich hierbei an der der Stirnradverzahnung 100 des ersten Verzahnungsteils 10 abgewandten Seite des zweiten Verzahnungsteils 11 erstrecken, sodass Kunststoffmaterial beim Spritzgießen beidseits der Verzahnung 110 des zweiten Verzahnungsteils 11 an das zweite Verzahnungsteil 11 angeformt wird (siehe hierzu 8 in Zusammenschau mit 2 und 3).
9 zeigt eine Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Getriebebaugruppe, die ein Zahnrad 1 mit einem ersten Verzahnungsteil 10 und einem zweiten Verzahnungsteil 11 aufweist. Ein jedes Verzahnungsteil 10, 11 weist hierbei eine Stirnradverzahnung 100, 110 auf, die jeweils als Schrägverzahnung ausgebildet ist. Wie vorangehend anhand der Ausführungsbeispiele gemäß 2 bis 8 erläutert, kann die Stirnradverzahnung 100 des ersten Verzahnungsteils 10 beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sein, während die Stirnradverzahnung 110 des zweiten Verzahnungsteils 11 zum Beispiel aus Metall oder einem verstärkten Kunststoff gefertigt ist und somit eine höhere Festigkeit aufweist.
Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Antriebselement 2 als Stirnrad mit einer an einer Antriebswelle 20 angeordneter Stirnradverzahnung 21 ausgebildet. Entsprechend der Schrägverzahnung 100 des ersten Verzahnungsteils 10 des Zahnrads 1 ist die Stirnradverzahnung 21 des Antriebselement 2 als Schrägverzahnung ausgebildet, mit schräg erstreckten, mit den Zähnen der Stirnradverzahnung 100 in Eingriff stehenden Zähnen.
Das Antriebelement 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel um eine parallel zur Drehachse D des Zahnrads 1 erstreckten Antriebsachse A drehbar.
In einem normalen Betriebszustand steht die Schrägverzahnung 21 des Antriebselements 2 nur mit der Stirnradverzahnung 100 des ersten Verzahnungsteils 10 in Eingriff. In einem Zustand außergewöhnlicher Belastung und einer dabei auftretenden Verformung an dem ersten Verzahnungsteil 10 kann sich das Antriebselement 2 über die Schrägverzahnung 21 jedoch (auch) an der Stirnradverzahnung 110 des zweiten Verzahnungsteils 11 abstützen, sodass der Verzahnungseingriff zwischen dem Antriebselement 2 und dem Zahnrad 1 bei hoher Festigkeit gesichert ist.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen.
Dadurch, dass in einem normalen Betriebszustand nur die Stirnradverzahnung des ersten Verzahnungsteils in Eingriff mit dem Antriebselement steht, kann durch Ausbildung des ersten Verzahnungsteils aus Kunststoff ein günstiges Betriebsverhalten bei geringer Geräuschentwicklung und gutem Wirkungsgrad im Betrieb erreicht werden. Durch die Verzahnungsauslegung des vorzugsweise aus Metall gefertigten zweiten Verzahnungsteils und deren Ausrichtung zum ersten Verzahnungsteil kann sichergestellt werden, dass bei normalen Betriebslasten nur die Stirnradverzahnung des ersten Verzahnungsteils mit dem Antriebselement in Eingriff ist. Erst bei außergewöhnlich großen Belastungen zum Beispiel in einem Crashfall kommt auch die Stirnradverzahnung des zweiten Verzahnungsteils in Eingriff mit dem Antriebselement, sodass Crashkräften sicher und zuverlässig abgestützt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Zahnrad
10: Verzahnungsteil
100: Stirnradverzahnung
101: Zähne
102: Bundabschnitt
103: Formschlussabschnitt
104: Ringkörper
105: Formschlussabschnitt (Zapfen)
106: Abschnitt
11: Verzahnungsteil
110: Verzahnung
111: Zähne
112: Ringkörper
113: Formschlussabschnitt
114: Bundabschnitt
115: Formschlussabschnitt (Öffnung)
12: Körper
13: Lagerbund
130: Eingriffsöffnung
131: Exzenterabschnitt
2: Antriebselement (Antriebsschnecke)
20: Welle
21: Verzahnung (Schneckenverzahnung)
3: Fahrzeugsitz
4: Verstelleinrichtung
5: Fahrzeug
A: Antriebsachse
d1, d2: Zahndicke
D: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/092120 A1 [0007]

Claims

Getriebebaugruppe für eine Verstelleinrichtung (4) eines Fahrzeugs (5), mit einem um eine Drehachse (D) drehbaren Zahnrad (1), das ein erstes Verzahnungsteil (10) mit einer um die Drehachse (D) umfänglich umlaufenden, ersten Stirnradverzahnung (100) aufweist, und einem Antriebselement (2), das über die erste Stirnradverzahnung (100) des ersten Verzahnungsteils (10) mit dem Zahnrad (1) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (1) ein zweites Verzahnungsteil (11) mit einer axial entlang der Drehachse (D) zur ersten Stirnradverzahnung (100) versetzten, um die Drehachse (D) umfänglich umlaufenden, zweiten Stirnradverzahnung (110) aufweist, wobei das Antriebselement (2) in einem normalen Betriebszustand mit der ersten Stirnradverzahnung (100), nicht aber mit der zweiten Stirnradverzahnung (110) in Wirkverbindung steht und ausgebildet ist, in einem Zustand außergewöhnlicher Belastung in Wirkverbindung mit der zweiten Stirnradverzahnung (110) zu gelangen.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verzahnungsteil (10) aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Verzahnungsteil (11) aus einem Metallmaterial gefertigt ist.
Getriebebaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Stirnradverzahnung als Evolventenverzahnung ausgebildet sind.
Getriebebaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnradverzahnung (100) als Geradeverzahnung oder Schrägverzahnung ausgebildet ist.
Getriebebaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stirnradverzahnung (110) als Geradverzahnung oder Schrägverzahnung ausgebildet ist.
Getriebebaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnradverzahnung (100) durch Zähne (101) gebildet ist, die eine erste Zahndicke (d1) aufweisen.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stirnradverzahnung (110) durch Zähne (111) gebildet ist, die eine zweite Zahndicke (d2) aufweisen, wobei die zweite Zahndicke (d2) kleiner ist als die erste Zahndicke (d1).
Getriebebaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (1) einen Körper (12) und einen von dem Körper (12) axial vorstehenden Lagerbund (13) aufweist.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbund (13) einen zur Drehachse (D) exzentrischen Exzenterabschnitt (131) aufweist.
Getriebebaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verzahnungsteil (10) und das zweite Verzahnungsteil (11) über eine Pressverbindung miteinander verbunden sind.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Verzahnungsteil (11) auf das erste Verzahnungsteil (10) aufgepresst ist.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verzahnungsteil (10) einen Bundabschnitt (102) und das zweite Verzahnungsteil (11) einen auf den Bundabschnitt (102) aufgepressten Ringkörper (112) aufweisen.
Getriebebaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verzahnungsteil (10) und das zweite Verzahnungsteil (11) über eine Stoffschlussverbindung miteinander verbunden sind.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Verzahnungsteil (11) einen Bundabschnitt (112) aufweist, an den das erste Verzahnungsteil (10) durch Kunststoffspritzgießen angespritzt ist.
Getriebebaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verzahnungsteil (10) einen ersten Formschlussabschnitt (103, 105) und das zweite Verzahnungsteil (11) einen zweiten Formschlussabschnitt (113, 115) aufweisen, wobei der erste Formschlussabschnitt (103, 105) und der zweite Formschlussabschnitt (113, 115) zur drehfesten Verbindung des ersten Verzahnungsteils (10) und des zweiten Verzahnungsteils (11) miteinander formschlüssig in Eingriff stehen.
Getriebebaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (2) um eine parallel zur Drehachse (D) erstreckte Antriebsachse (A) drehbar ist und eine Geradeverzahnung oder eine Schrägverzahnung aufweist, die in dem normalen Betriebszustand mit der ersten Stirnradverzahnung (100) des ersten Verzahnungsteils (10) in Verzahnungseingriff steht.
Getriebebaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (2) das Antriebselement (2) um eine quer zur Drehachse (D) erstreckte Antriebsachse (A) drehbar ist und eine Schneckenverzahnung (21) aufweist, die in dem normalen Betriebszustand mit der ersten Stirnradverzahnung (100) des ersten Verzahnungsteils (10) in Verzahnungseingriff steht.