DE102020113971A1

DE102020113971A1 - Getriebe zum Verstellen eines Fahrzeugteils

Info

Publication number: DE102020113971A1
Application number: DE102020113971.3A
Authority: DE
Inventors: Lars Klimentew
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2021-11-25

Abstract

Getriebe (1), zum Verstellen eines Fahrzeugteils, mit einem äußeren Rad (2), das um eine erste Rotationsachse (A2) drehbar ist, mindestens einem Antriebselement (4), das um eine zweite Rotationsachse (A4) drehbar und zum Antreiben des Getriebes (1) antreibbar ist, und mindestens einem Taumelrad (3), das eine äußere Eingriffskontur (31) aufweist, über die das mindestens eine Taumelrad (3) mit dem äußeren Rad (2) in Wirkverbindung steht, wobei das mindestens eine Antriebselement (4) einen zur zweiten Rotationsachse (A4) exzentrischen Exzenterabschnitt (41) aufweist, über den das Antriebselement (4) mit dem mindestens einen Taumelrad (3) wirkverbunden ist, und ferner die zweite Rotationsachse (A4) des mindestens einen Antriebselementes (4) radial zur ersten Rotationsachse (A2) des äußeren Rades (2) versetzt und lagefest ist.

Description

Die vorgeschlagene Lösung betrifft ein Getriebe zum Verstellen eines Fahrzeugteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Türstellbaugruppe.
Ein derartiges Getriebe umfasst ein äußeres Rad, das um eine erste Rotationsachse drehbar ist, mindestens ein Antriebselement, das um eine zweite Rotationsachse drehbar und zum Antreiben des Getriebes antreibbar ist, und mindestens ein Taumelrad, das eine äußere Eingriffskontur aufweist, über die das mindestens eine Taumelrad mit dem äußeren Rad in Wirkverbindung steht, wobei das mindestens eine Antriebselement einen zur zweiten Rotationsachse exzentrischen Exzenterabschnitt aufweist, über den das Antriebselement mit dem Taumelrad wirkverbunden ist.
Ein solches Getriebe zum Verstellen eines Fahrzeugteils kann beispielsweise als Untersetzungsgetriebe mit einer hohen Übersetzung ausgeführt sein, indem das Taumelrad über die Eingriffskontur zum Beispiel in Form einer Außenverzahnung eine Gegenkontur zum Beispiel in Form einer Innenverzahnung des als Hohlrad ausgeführten äußeren Rades kämmt. Das Taumelrad kann herkömmlich beispielsweise über eine Antriebswelle angetrieben werden, welche mit dem Taumelrad zum Beispiel über eine Antriebskurbel exzentrisch verbunden ist. Der Abtrieb kann wiederum über eine exzentrische Verbindung des Taumelrades mit einer Abtriebswelle und eine mit der Antriebswelle wirkverbundene Abtriebskurbel erfolgen.
Ein Verstellantrieb, welcher einen Motor und ein derartiges Getriebe aufweist, ist hinsichtlich seines Bauraums entlang einer Längserstreckungsachse der Antriebswelle üblicherweise durch den Motor, die Antriebskurbel, das Taumelrad und die Abtriebskurbel bestimmt. Ein großer benötigter Bauraum eines derartigen Verstellantriebs kann sich generell negativ auf die gestalterischen Möglichkeiten bei der Auslegung einzelner Fahrzeugteile auswirken. Es besteht folglich stets der Wunsch nach einer Bauraumreduzierung bei Baugruppen eines Verstellantriebs.
Der vorgeschlagenen Lösung liegt daher das Problem zu Grunde den erforderlichen Bauraum eines Getriebes der eingangs beschriebenen Art zu reduzieren.
Dieses Problem wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Türstellbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 19 oder 20 gelöst.
Demnach ist die zweite Rotationsachse des mindestens einen Antriebselementes radial zur ersten Rotationsachse des äußeren Rades versetzt und bei einem Antreiben des Getriebes lagefest zu der ersten Rotationsachse des äußeren Rades.
Im Betrieb des Getriebes kann das Taumelrad hierbei eine taumelnde Bewegung vollziehen, wobei der Mittelpunkt des Taumelrades auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt des äußeren Rades läuft, ohne dass das Taumelrad dabei eine Rotation um den eigenen Mittelpunkt ausführt. In der Folge kann das äußere Rad im Betrieb des Getriebes um die erste Rotationsachse rotieren.
Hierbei entspricht der Unterschied der Durchmesser des äußeren Rades und des Taumelrades vorzugsweise zumindest näherungsweise dem Zweifachen einer Exzentrizität des mindestens einen Antriebselementes. Die Exzentrizität ist dabei durch den Abstand von einem Mittelpunkt des Exzenterabschnitts zu der zweiten Rotationsachse in bezogen auf die zweite Rotationsachse radialer Richtung definiert.
Bezogen auf die vorgenannte und alle folgenden Dimensionsangaben von relativ zu einander beweglichen Teilen sind alle Angaben zuzüglich eines Spiels zu lesen, welches insbesondere auch bei Temperaturschwankungen die Beweglichkeit der Teile relativ zu einander ermöglicht.
Zur lagefesten Lagerung des mindestens einen Antriebselementes kann das Getriebe ein Gestell aufweisen, wobei das mindestens eine Antriebselement drehbar und lagefest an dem Gestell angeordnet sein kann.
Für die drehbare Lagerung des mindestens einen Antriebselementes an dem Gestell kann das mindestens eine Antriebselement ein zum Beispiel zylinderförmiges Achselement aufweisen, welches in einer Lageröffnung des Gestells drehbar angeordnet ist. Die Lageröffnung kann dabei mittels eines Lagers zur Reduktion von Reibungsverlusten eingerichtet sein. Ein solches Lager kann beispielhaft durch ein Kugel- oder Zylinderlager ausgebildet sein.
Für einen fremdkraftbetätigten Betrieb des Getriebes kann das Getriebe mindestens einen Motor aufweisen, welcher mit dem mindestens einen Antriebselement derart wirkverbunden ist, dass der Betrieb des mindestens einen Motors ein Antreiben des Taumelrades über das mindestens eine Antriebselement zur Folge hat.
Weil das mindestens eine Antriebselement exzentrisch zur ersten Rotationsachse des äußeren Rads angeordnet ist, indem die zweite Rotationsachse radial zur ersten Rotationsachse versetzt ist, kann im Inneren des Getriebes Platz für die Anordnung des Motors sein. So kann das Taumelrad eine Aussparung aufweisen, die zum Beispiel in einem radial innenliegenden Bereich des Taumelrades ausgebildet ist. Zur Reduktion des Bauraumbedarfs kann die Aussparung des Taumelrades insbesondere derart ausgeformt sein, dass der mindestens eine Motor in der Aussparung anordbar/positionierbar ist.
Um dabei das mindestens eine Antriebselement über den mindestens einen Motor anzutreiben, kann der mindestens eine Motor mindestens eine Antriebswelle aufweisen, welche mit dem mindestens einen Antriebselement in Wirkverbindung steht.
In einer beispielhaften Ausformung der Wirkverbindung zwischen dem mindestens einen Antriebselement und dem mindestens einen Motor weist die mindestens eine Antriebswelle ein drehfest mit der mindestens einen Antriebswelle verbundenes Übertragungsmittel auf, das beispielsweise mit einer an dem mindesten einen Antriebselement angeordneten Antriebsverzahnung in Wirkverbindung steht.
Eine solche Wirkverbindung zwischen Übertragungsmittel und Antriebsverzahnung kann zum Beispiel durch ein Schneckengetriebe hergestellt werden. Hierfür kann das mindestens eine Übertragungsmittel der Antriebswelle als eine Antriebsschnecke ausgebildet sein, welche mit einer Schneckenverzahnung die Antriebsverzahnung des mindestens einen Antriebselementes kämmt.
Zur weiteren Reduktion des erforderlichen Bauraums des Getriebes kann der mindestens eine Motor mit einer Längserstreckungsachse des Motors senkrecht zu der ersten Rotationsachse angeordnet werden. Insbesondere kann der mindestens eine Motor innerhalb der Aussparung des Taumelrades mit der Längserstreckungsachse senkrecht bezogen auf die erste Rotationsachse des äußeren Rades angeordnet sein.
In einer solchen Anordnung kann das Getriebe zum Antrieb einer Mehrzahl von Antriebselementen mit genau einem Motor eingerichtet sein. Dabei kann der Motor für eine Wirkverbindung von der mindestens einen Antriebswelle mit der Mehrzahl von Antriebselementen insbesondere eine Leistungsverzweigung aufweisen.
Eine Mehrzahl von mit dem mindestens einen Taumelrad verbundenen Antriebselementen kann dabei auf jedem Taumelrad gleichverteilt angeordnet sein. Dies bedeutet, dass jeweils zwei benachbarte Antriebselemente gleiche Abstände zueinander aufweisen. Eine solche Leistungsverzweigung kann beispielsweise dadurch verwirklicht sein, dass der Motor zur Herstellung einer Wirkverbindung mit einer Mehrzahl von Antriebselementen zwei Antriebswellen aufweist, die beispielsweise koaxial zueinander gerichtet sind. In einer möglichen Ausführung können die zwei koaxialen Antriebswellen dabei zum Beispiel einstückig als durchlaufende Welle ausgeführt sein.
Zur Reduktion der Anzahl der Antriebselemente kann das Getriebe eine Zwangsführung zur Führung des mindestens einen Taumelrades aufweisen. Für eine solche Zwangsführung des mindestens einen Taumelrades kann das mindestens eine Taumelrad mindestens ein mit dem jeweiligen Taumelrad verbundenes Führungselement aufweisen, wobei das mindestens eine Führungselement mit einer mit dem Gestell verbundenen Führungselementaufnahme in Eingriff steht. Hierdurch ist die von dem mindestens einen Taumelrad beschriebene taumelnde Bewegung unabhängig von der Anzahl der Antriebselemente. Insbesondere kann somit durch eine solche Zwangsführung das Taumelrad mit genau einem Antriebselement angetrieben werden.
Das mindestens eine Führungselement kann dabei mit der mindestens einen Führungselementaufnahme derart in Eingriff stehen, dass das Führungselement bezogen auf eine Bewegung entlang der ersten Rotationsachse festgelegt ist. Die Bewegung des mindestens einen Führungselementes in der Ebene orthogonal zu der ersten Rotationsachse kann dagegen auf eine Trajektorie des mindestens einen Führungselementes eingeschränkt sein, welche der Bahnkurve des mindestens einen Führungselementes bei der eingangs beschriebenen taumelnden Bewegung des Taumelrades entspricht.
In einer Ausführungsform kann das mit dem mindestens einen Taumelrad verbundene mindestens eine Führungselement durch die Führungselementaufnahme auf eine Bewegung entlang einer Kreisbahn oder entlang einer Kreisscheibe eingeschränkt sein. Der Durchmesser der Kreisbahn oder der Kreisscheibe entspricht dabei der doppelten Exzentrizität des mindestens einen Antriebselementes.
Somit kann das mindestens eine Führungselement in einer Ausführungsform als ein zylinderförmiger Pin ausgeformt sein, welcher in einer kreisförmigen Führungsbahn um eine zu der zweiten Rotationsachse parallele, weitere Rotationsachse geführt werden kann. Zur Unterbindung einer Bewegung des mindestens einen Führungselementes axial entlang der ersten Rotationsachse kann das zumindest eine Führungselemente zum Beispiel pilz- oder ankerförmig ausgestaltet sein.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Führungselementaufnahme eine Mehrzahl von Linearlagern aufweisen. Insbesondere kann die Mehrzahl von Linearlagern dabei genau zwei orthogonal zueinander ausgerichtete Linearlager umfassen, welche die Bewegung des mindestens einen Führungselementes jeweils auf einen Freiheitsgrad orthogonal bezogen auf die erste Rotationsachse einschränken. Des Weiteren können beide Linearlager die Bewegung des mindestens einen Führungselementes entlang des einen Freiheitsgrades auf eine maximale Verschiebung um das vorzugsweise zumindest näherungsweise Zweifache der Exzentrizität des mindestens einen Exzenterabschnitts einschränken.
Außerdem kann das mindestens eine Antriebselement zum Antrieb einer Mehrzahl von Taumelrädern eine Mehrzahl von Exzenterabschnitten aufweisen. Insbesondere kann das mindestens eine Antriebselement über jeweils genau einen von zwei Exzenterabschnitten mit jeweils einem von zwei Taumelrädern drehbar verbunden sein. Dabei können die zwei Taumelräder entlang der ersten Rotationsachse des äußeren Rades gegeneinander axial versetzt angeordnet sein.
Zur Vermeidung einer Unwucht im Betrieb des Getriebes, kann die Mehrzahl von Taumelrädern derart mit dem mindestens einen Antriebselement verbunden sein, dass der gemeinsame Massenschwerpunkt aller Taumelräder im Betrieb des Getriebes stets auf der ersten Rotationsachse liegt. Insbesondere können bei einem Getriebe mit zwei Taumelrädern die zwei Exzenterabschnitte des mindestens einen Antriebselementes mit den zwei Taumelrädern bezogen auf die zweite Rotationsachse des jeweiligen Antriebselements radial gegenüberliegend angeordnet sein.
Weiterhin kann die Eingriffskontur des mindestens einen Taumelrades bezogen auf den Taumelradmittelpunkt einen maximalen radialen Abstand und einen minimalen radialen Abstand aufweisen. Dabei kann die Differenz des maximalen Abstands und des minimalen Abstands einen Wert zwischen dem Einfachen und dem Zweifachen der Exzentrizität des mindestens einen Exzenterabschnitts entsprechen.
In einer Ausführungsform ist die Eingriffskontur des Taumelrades derart ausgebildet, dass das mindestens eine Taumelrad das äußere Rad mit einer Zykloidverzahnung oder einer Triebstockverzahnung oder einer Evolventenverzahnung kämmt.
Für das bestimmungsgemäße Verstellen eines Fahrzeugteils kann das äußere Rad eine Antriebsanbindung aufweisen, an welcher eine Schubstange angelenkt ist. Somit kann durch den Betrieb des mindestens einen Motors die Schubstange verfahren und somit ein daran angelenktes Fahrzeugteil verstellt werden. Hierbei kann die Antriebsanbindung zum Beispiel einstückig mit dem äußeren Rad ausgeführt sein.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Abtrieb über das Gestell realisiert werden. Hierfür kann das Gestell eine Antriebsanbindung mit angelenkter Schubstange aufweisen. Somit kann durch den Betrieb des Motors das Gestell relativ zum äußeren Rad rotiert und somit ein an der Schubstange angelenktes Fahrzeugteil verstellt werden.
In einer beispielhaften Anwendung kann das Getriebe zum Verstellen einer Türbaugruppe mit angelenkter Schubstange Teil einer Türstellbaugruppe sein, welche ferner eine Tür aufweist, die mit einem Rahmen schwenkbar verbunden ist.
Hierbei kann die Schubstange derart mit der Tür oder dem Rahmen verbunden sein, dass die Tür durch eine Kraftwirkung auf die Schubstange verstellbar ist.
In einer Ausführungsform kann die Kraftwirkung hierbei zur aktiven Verstellung der Tür motorischen Ursprungs sein. In einer alternativen Ausführungsform ist die Kraftwirkung eine Folge eines Drehmomentes der Tür, welches zum Beispiel durch eine die Tür verstellende Person aufgebracht wird. In dieser Ausführungsform kann die Türstellbaugruppe eine Dämpfung der Türstellbewegung bewirken.
Die vorangehend für das Getriebe beschriebenen Ausführungsformen finden analog auch auf die Türstellbaugruppe Anwendung.
Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsformen der vorgeschlagenen Lösung. Hierbei zeigen:

1A eine schematische Darstellung eines Getriebes in Form eines Taumelgetriebes, aufweisend ein Taumelrad und ein äußeres Rad, in einer Stellung zu einem ersten Zeitpunkt (t = 0T);
1B eine schematische Darstellung des Getriebes in 1A zu einem weiteren Zeitpunkt (t = 1/3T);
1C eine schematische Darstellung des Getriebes in 1A, 1B zu einem weiteren Zeitpunkt (t = 2/3T);
1D eine schematische Darstellung des Getriebes in 1 A - 1C zu einem weiteren Zeitpunkt (t = 1T);
2A einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des Getriebes, aufweisend das äußere Rad, genau ein Taumelrad und zwei Antriebselemente;
2B einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Getriebes, aufweisend genau ein Antriebselement und eine Zwangsführung über zwei Linearlager;
2C einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform des Getriebes, aufweisend genau ein Antriebselement und eine alternative Zwangsführung über zwei Linearlager;
3A einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform des Getriebes, aufweisend eine Triebstockverzahnung, einen Motor und zwei Antriebselemente;
3B einen Querschnitt durch eine fünfte Ausführungsform des Getriebes, aufweisend eine Triebstockverzahnung, genau einen alternativ angeordneten Motor und zwei Antriebselemente;
3C einen Querschnitt durch eine sechste Ausführungsform des Getriebes, aufweisend eine Triebstockverzahnung, zwei Motoren und zwei Antriebselemente;
3D einen Querschnitt durch eine siebte Ausführungsform des Getriebes, aufweisend eine Triebstockverzahnung, zwei Motoren alternativer Ausführung und zwei Antriebselemente;
3E einen Längsschnitt durch eine achte Ausführungsform des Getriebes, aufweisend zwei Taumelräder und genau einen Motor;
4 einen Querschnitt durch eine neunte Ausführungsform des Getriebes, aufweisend eine Evolventenverzahnung, genau einen Motor und zwei Antriebselemente;
5A eine Explosionszeichnung einer zehnten Ausführungsform des Getriebes, aufweisend eine Triebstockverzahnung, ein Gestell, genau einen Motor und zwei Antriebselemente;
5B einen Querschnitt durch die in 5A dargestellte zehnte Ausführungsform;
5C einen weiteren Querschnitt durch die in 5A dargestellte zehnte Ausführungsform;
6 einen Querschnitt durch eine elfte Ausführungsform des Getriebes, aufweisend eine Triebstockverzahnung, genau einen Motor, zwei Antriebselemente, das Gestell und eine angelenkte Schubstange; und
7 eine schematische Darstellung einer Türbaustellgruppe mit der an einem Rahmen angelenkten Schubstange.

1A zeigt in einer schematischen Darstellung ein Getriebe 1 zum Verstellen eines Fahrzeugteils. Ein derartiges Getriebe 1 umfasst ein äußeres Rad 2, das um eine erste Rotationsachse A2 drehbar ist, mindestens ein hier nicht dargestelltes Antriebselement 4, das um eine zweite Rotationsachse A4 drehbar und zum Antreiben des Getriebes 1 antreibbar ist, und mindestens ein Taumelrad 3, das über eine nicht dargestellte äußere Eingriffskontur 31 mit einer nicht dargestellten Eingriffskontur 21 des äußeren Rades 2 in Wirkverbindung steht, wobei das mindestens eine Antriebselement 4 einen zur zweiten Rotationsachse A4 exzentrischen Exzenterabschnitt 41 aufweist, über den das Antriebselement 4 mit dem Taumelrad 3 wirkverbunden ist. Dargestellt ist hierbei in 1A ein Querschnitt des Getriebes 1 in einer bezogen auf die erste Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 orthogonalen Schnittebene.
Im Betrieb des in 1A dargestellten Getriebes 1 vollzieht das Taumelrad 3 eine taumelnde Bewegung, wobei der Mittelpunkt C3 des Taumelrades 3 entlang einer Umlaufrichtung R3 auf einer Kreisbahn TC3 um den Mittelpunkt, bzw. die erste Rotationsachse A2, des äußeren Rades 2 umläuft, ohne dass das Taumelrad 3 dabei eine Rotation um den eigenen Mittelpunkt C3 ausführt. In der Folge kann das äußere Rad 2 im Betrieb des Getriebes 1 entlang einer Rotationsrichtung R2 um die erste Rotationsachse A2 rotieren. Hierzu zeigt 1A das Getriebe 1 zu einem Betriebszeitpunkt t = 0, zu welchem das äußere Rad 2 und das von dem äußeren Rad 2 vollständig umgebende Taumelrad 3 das äußere Rad 2 an dessen Innenseite wirkverbunden tangiert. Zu dem dargestellten Zeitpunkt ist der Mittelpunkt C3 des Taumelrades 3 oberhalb der ersten Rotationsachse A2 angeordnet.
Das äußere Rad 2 weist ferner einen Durchmesser D2 und das Taumelrad 3 einen Durchmesser D3 auf. Hierbei ist der Durchmesser D3 um eine Durchmesserdifferenz 2Δ kleiner als der Durchmesser D2, sodass gilt: $D 2 - D 3 = 2 Δ .$
Die Durchmesserdifferenz 2Δ ist dabei das Zweifache einer Exzentrizität Δ, wobei die Exzentrizität Δ einem radialen Abstand der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 und eines Mittelpunktes C3 des Taumelrades 3 entspricht.
1B zeigt das Getriebe 1 der 1A zu einem abweichen Betriebszeitpunkt t = 1/3 T mit der Umlaufdauer T des Taumelrades 3. Hierbei beschreibt die Umlaufdauer T die Zeit, die das Taumelrad 3 für einen vollständigen Umlauf des Mittelpunktes C3 auf der Trajektorie TC3 benötigt. Demzufolge ist der Mittelpunkt C3 des Taumelrades 3 gegenüber der Position in 1A um 120° entlang der Umlaufrichtung R3 um die erste Rotationsachse A2 umgelaufen. In gleicher Weise zeigt die 1C das Getriebe 1 der 1A zum Betriebszeitpunkt t = 2/3T und die 1D das Getriebe 1 der 1A zum Betriebszeitpunkt t = 1T. Entsprechend ist der Mittelpunkt C3 des Taumelrades 3 gegenüber der Position in 1A in der 1C um 240° und in der 1D um 360° entlang der Umlaufrichtung R3 um die erste Rotationsachse A2 umgelaufen. Somit stellen die 1 A - 1D den vollständigen Umlauf des Mittelpunktes C3 des Taumelrades 3 entlang der Umlaufrichtung R3 um die erste Rotationsachse A2 auf der Trajektorie TC3 dar. Durch die Wirkverbindung des Taumelrades 3 mit dem äußeren Rad 2 über die nicht dargestellten Eingriffskonturen 31, 21 des Taumelrades 3 und des äußeren Rades 2 rotiert das äußere Rad 2 entlang der Rotationsrichtung R2. Die Umlaufrichtung R3 des Taumelrades 3 und die Rotationsrichtung R2 des äußeren Rades 2 sind dabei gleichsinnig.
2A zeigt in einer weiteren Darstellung einen Querschnitt des Getriebes 1 mit einem äußeren Rad 2 und einem Taumelrad 3, wobei letzteres wie in den 1 A - 1D das äußere Rad 2 tangiert und von diesem vollständig umgeben ist. Ferner weist das dargestellte Getriebe 1 zwei um jeweils die Rotationsachse A4 drehbare Antriebselemente 4 auf, welche radial gegenüber der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 versetzt und gegenüberliegend angeordnet sind.
Beide Antriebselemente 4 weisen jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf, dessen Mittelpunkt mit der Rotationsachse A4 des jeweiligen Antriebselementes 4 zusammenfällt. Darüber hinaus sind beide Antriebselemente 4 jeweils mit einem Exzenterabschnitt 41 verbunden, welcher ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt mit dem Mittelpunkt C41 aufweist. Die Exzenterabschnitte 41 der beiden Antriebselemente 4 sind darüber hinaus jeweils um die Exzentrizität Δ radial gegenüber der jeweiligen Rotationsachse A4 des jeweiligen Antriebselementes 4 versetzt angeordnet und in nicht dargestellter Weise drehbar mit dem Taumelrad 3 verbunden.
Ferner entspricht die Exzentrizität Δ dabei dem radialen Abstand der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 zu dem Mittelpunkt C3 des Taumelrades 3.
Analog zu den 1A - 1D weist das äußere Rad 2 den Durchmesser D2 und das Taumelrad 3 den Durchmesser D3 auf. Der Durchmesser D3 ist hierbei um die Durchmesserdifferenz 2Δ kleiner als der Durchmesser D2.
Im Betrieb des dargestellten Getriebes 1 werden die antreibbaren Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 derart angetrieben, dass jedes der beiden Antriebselemente 4 um die jeweilige zweite Rotationsachse A4 rotiert. Hierdurch überstreichen die Mittelpunkte C41 der beiden Exzenterabschnitte 41 jeweils eine kreisförmige Trajektorie TC41 mit dem Durchmesser 2Δ.
Durch die drehbare Verbindung der Antriebselemente 4 mit dem Taumelrad 3 über die Exzenterabschnitte 41 vollzieht das Taumelrad 3 durch den Antrieb der Antriebselemente 4 die taumelnde Bewegung. Dabei läuft der Mittelpunkt C3 des Taumelrades 3 auf der Kreisbahn TC3 in der Umlaufrichtung R3 um die erste Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2, ohne dass das Taumelrad 3 dabei eine Rotation um den eigenen Mittelpunkt C3 aufweist.
Durch die nicht dargestellte Wirkverbindung des äußeren Rades 2 mit dem Taumelrad 3 über eine äußere Eingriffskontur 31 des Taumelrades 3 und eine innenliegende Eingriffskontur 21 des äußeren Rades 2 rotiert das äußere Rad 2 durch den Antrieb der Antriebselemente 4 in entlang der Rotationsrichtung R2 um die erste Rotationsachse A2. Die Rotationen der Antriebselemente 4 und des äußeren Rades 2 erfolgen dabei gleichsinnig.
2B zeigt eine weitere Ausführungsform eines Getriebes 1 mit einem äußeren Rad 2 und einem Taumelrad 3, wobei letzteres wie in den 1A - 2A das äußere Rad 2 tangiert und von diesem vollständig umgeben ist. Ferner weist das dargestellte Getriebe 1 genau ein um eine Rotationsachse A4 drehbares Antriebselement 4 und eine Zwangsführung 32 des Taumelrades 3 auf, wobei das Antriebselement 4 und die Zwangsführung 32 radial gegenüber der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 versetzt und gegenüberliegend angeordnet sind.
Das Antriebselement 4 weist analog zu dem in der 2A dargestellten Getriebe 1 einen kreisförmigen Querschnitt auf, dessen Mittelpunkt mit der Rotationsachse A4 des Antriebselementes 4 zusammenfällt. Darüber hinaus ist das Antriebselement 4 mit einem Exzenterabschnitt 41 verbunden, welcher ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt mit dem Mittelpunkt C41 aufweist. Der Exzenterabschnitt 41 des Antriebselementes 4 ist darüber hinaus um die Exzentrizität Δ radial gegenüber der Rotationsachse A4 des Antriebselementes 4 versetzt angeordnet und in nicht dargestellter Weise drehbar mit dem Taumelrad 3 verbunden.
Ferner entspricht die Exzentrizität Δ dabei dem radialen Abstand der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 zu dem Mittelpunkt C3 des Taumelrades 3.
Analog zu den 1A - 2A weist das äußere Rad 2 den Durchmesser D2 und das Taumelrad 3 den Durchmesser D3 auf. Der Durchmesser D3 ist hierbei um die Durchmesserdifferenz 2Δ kleiner als der Durchmesser D2.
Die Zwangsführung 32 des in der 2B dargestellten Getriebes 1 weist eine Führungselementaufnahme 322, ein erstes Linearlager 323 und ein zweites Linearlager 324 auf, welche eine Bewegung des Führungselementes 321 in der bezogen auf die erste Rotationsachse A2 orthogonalen Ebene zulassen. Hierzu sind die beiden Linearlager 323, 324 zueinander orthogonal ausgerichtet und beschränken die Bewegung des Führungselementes 321 jeweils um eine Verschiebung von plus / minus Δ um eine mittlere Position auf dem jeweiligen Linearlager 323, 324 die mit einer weiteren Rotationsachse A321 des Führungselementes 321 zusammenfällt. Die weitere Rotationsachse A321 bildet dabei zugleich den Mittelpunkt einer Bahnkurve TC321, die das das Führungselement 321 mit seinem Mittelpunkt C321 während eines Umlaufs des Taumelrades 3 überstreicht.
2C zeigt eine alternative Ausgestaltung der Zwangsführung 32. Die Zwangsführung 32 des in der 2C dargestellten Getriebes 1 umfasst dabei das mit dem Taumelrad 3 verbundene Führungselement 321, welches eine Längsausdehnung L321 und eine Querausdehnung T321 aufweist und in eine Führungselementaufnahme 322 eingreift. Hierbei beziehen sich die Ausdehnungen L321, T321 in Längs- und Querrichtung auf zwei beliebige aber senkrecht aufeinander stehende Richtungen innerhalb der, bezogen auf die erste Rotationsachse A2, orthogonalen Ebene.
Des Weiteren weist die Führungselementaufnahme 322 ein erstes Linearlager 323 und ein zweites Linearlager 324 auf, welche eine Bewegung des Führungselementes 321 in der bezogen auf die erste Rotationsachse A2 orthogonalen Ebene zulassen. Hierbei wird das erste Linearlager 323 durch einen im Wesentlichen rechteckigen Rahmen dargestellt, der eine rechteckige Fläche umschließt, welche orthogonal zu der ersten Rotationsachse A2 angeordnet ist.
Die eingeschlossene Fläche weist dabei in einer zu der Längsausdehnung L321 korrespondierenden Längsrichtung mindestens die Ausdehnung L321 + 2Δ auf. In einer zu der Querausdehnung T321 korrespondierenden Querrichtung weist die eingeschlossene Fläche dagegen näherungsweise die Ausdehnung T321 auf. Hierdurch ist die Bewegung des Führungselementes 321 innerhalb des Rahmens auf die eindimensionale Verschiebung entlang der Längsrichtung des Rahmens ausgehend von einer mittleren Position um bis zu plus / minus Δ eingeschränkt. Die mittlere Position fällt mit der Rotationsachse A321 des Führungselementes zusammen.
Ferner ist der Rahmen der Führungselementaufnahme 322 über ein zweites Linearlager 324 derart mit einem nicht dargestellten Gestell 6 verbunden, dass der Rahmen entlang der Querrichtung des Rahmens über das zweite Linearlager 324 gegenüber dem Gestell 6 verschiebbar angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform weist der Rahmen hierfür zwei rechteckige Führungsfortsätze 325 auf, welche an den in Längsausrichtung verlaufenden Berandungsabschnitten des Rahmens außenliegend angeordnet sind und in rechteckigen Führungsbahnen 326 geführt werden. Hierbei ist die Bewegung des Rahmens durch das zweite Linearlager 324 entlang der Querrichtung des Rahmens ausgehend von einer mittleren Position auf eine Verschiebung um plus / minus Δ eingeschränkt. Die mittlere Position fällt mit der Rotationsachse A321 des Führungselementes zusammen.
Im Betrieb des dargestellten Getriebes 1 wird das antreibbare Antriebselement 4 rotierend um die zweite Rotationsachse A4 angetrieben. Hierdurch überstreicht der Mittelpunkt C41 des Exzenterabschnitts 41 in Richtung R4 eine kreisförmige Trajektorie TC41 des Durchmessers 2Δ.
Durch die drehbare Verbindung des Antriebselements 4 mit dem Taumelrad 3 über den Exzenterabschnitt 41 vollzieht das Taumelrad 3 durch den Antrieb des Antriebselements 4 die taumelnde Bewegung. Dabei läuft der Mittelpunkt C3 des Taumelrades 3 auf einer Kreisbahn TC3 in Richtung R3 um die erste Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2, ohne dass das Taumelrad 3 dabei eine Rotation um den eigenen Mittelpunkt C3 aufweist.
Das mit dem Taumelrad 3 verbundene Führungselement 321 wird während der Taumelbewegung des Taumelrades 3 mittels der senkrecht aufeinander stehenden Linearführungen 323, 324 der Führungselementaufnahme 322 geführt. Hierbei überstreicht der Mittelpunkt C321 des Führungselements 321 die kreisförmige Trajektorie TC321 des Durchmessers 2Δ.
Durch die nicht dargestellte Wirkverbindung des äußeren Rades 2 mit dem Taumelrad 3 über eine äußere Eingriffskontur 31 des Taumelrades 3 und einer innenliegenden Eingriffskontur 21 des äußeren Rades rotiert das äußere Rad 2 durch den Antrieb des Antriebselements 4 in Richtung R2 um die erste Rotationsachse A2. Die Rotationen des Antriebselements 4 und des äußeren Rades 2 erfolgen dabei gleichsinnig.
In von den Darstellungen abweichenden alternativen Ausführungsformen kann der mindestens eine Exzenterabschnitt 41 drehbar mit dem Taumelrad 3 und / oder dem mindestens einen Antriebselement 4 verbunden sein. Hierbei können zur Reduktion der auftretenden Reibungsverluste die drehbaren Verbindungen Lager 341 aufweisen. Solche Lager können beispielhaft durch Kugel oder Walzenlager ausgebildet sein.
In einer weiteren alternativen Ausführung der dargestellten Getriebe 1 können die Führungselemente 321 zapfenförmig ausgestaltet sein, sodass deren Längsausdehnung L321 und deren Querausdehnung T321 einander entsprechen. Weiterhin können die Führungselemente 321 pilz- oder ankerförmig ausgestaltet sein. Somit können die Führungselemente 321 mindestens einen Abschnitt aufweisen, welcher geeignet ist, eine Berandung der Führungselementaufnahme 322 zumindest teilweise zu umgreifen. Eine derartige formschlüssige Zwangsführung 32 der Führungselemente 321 kann eine axiale Bewegung des mit dem Führungselement 321 verbundenen Taumelrades 3 entlang der ersten Rotationsachse A2 unterbinden.
In einer alternativen Ausgestaltung der Zwangsführung 32 kann hierbei das Führungselement 321 fest oder drehbar mit dem mindestens einen Taumelrad 3 verbunden sein und in einer kreis- oder kreisscheibenförmigen Führungselementaufnahme 322 geführt werden, welche in das Gestell 6 eingebracht ist.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Zwangsführung 32 ist ein mit dem Taumelrad 3 verbundenes Führungselement 321 mit einem drehbar an dem Gestell 6 gelagerten Führungsmittel bezogen auf eine Rotationsachse des Führungsmittels exzentrisch verbunden. Dabei kann das Führungselement 321 entweder an dem Taumelrad 3 und oder dem Führungsmittel drehbar gelagert sein. Eine derartige Zwangsführung 32 entspricht somit im Wesentlichen einem nicht antreibbaren Antriebselement 4.
3A zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform des Getriebes 1. Das äußere Rad 2 weist hierbei zur Ausbildung einer Triebstockverzahnung mit dem nicht dargestellten Taumelrad 3 eine Reihe von Nocken 211 mit kreisförmigen Querschnitten auf. Die Nocken 211 sind dabei entlang eines Nockenverteilungskreises 212 gleichmäßig beabstandet verteilt, wobei der Mittelpunkt des Nockenverteilungskreises 212 mit der ersten Rotationsachse A2 zusammenfällt und den Mittelpunkt jeder Nocke 211 schneidet.
Ferner weist das dargestellte Getriebe 1 zwei um jeweils eine Rotationsachse A4 drehbare Antriebselemente 4 auf, welche radial gegenüber der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 versetzt und gegenüberliegend angeordnet sind.
Beide Antriebselemente 4 weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf, dessen Mittelpunkt mit der jeweiligen Rotationsachse A4 des jeweiligen Antriebselementes 4 zusammenfällt. Darüber hinaus sind beide Antriebselemente 4 jeweils mit einem Exzenterabschnitt 41 verbunden, welcher ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt mit dem Mittelpunkt C41 aufweist. Die Exzenterabschnitte 41 der beiden Antriebselemente 4 sind jeweils um die Exzentrizität Δ radial gegenüber der Rotationsachse A4 des jeweiligen Antriebselementes 4 versetzt angeordnet.
Bezogen auf das äußere Rad 2 radial innenliegend ist ein Motor 5 mit einer Längserstreckungsachse A5 derart angeordnet, dass die Längserstreckungsachse A5 des Motors 5 senkrecht zu der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 ausgerichtet ist und ein Mittelpunkt des Motors 5 gegenüber der ersten Rotationsachse A2 radial versetzt ist. Der Motor 5 ist mittels zweier verbundener Antriebswellen 51 gleicher Drehrichtung R51 eingerichtet, die beiden Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 anzutreiben.
Hierfür weisen beide Antriebswellen 51 jeweils ein Übertragungsmittel 52 mit einer Schneckenverzahnung 521 gleicher Steigungsrichtung R521 auf, welche mit den Antriebselementen 4 wirkverbunden sind.
Im Betrieb des dargestellten Getriebes 1 treibt der Motor 5 beide Antriebswellen 51 mit gleicher Drehrichtung R51 an. Über die Schneckenverzahnung 521 der beiden Übertragungsmittel 52 werden somit auch die antreibbaren Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 derart angetrieben, dass jedes der beiden Antriebselemente 4 um die jeweilige zweite Rotationsachse A4 rotiert. Hierdurch überstreichen die Mittelpunkte C41 der beiden Exzenterabschnitte 41 in Richtung R4 jeweils eine kreisförmige Trajektorie TC41 des Durchmessers 2Δ.
3B zeigt einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Getriebes 1 mit abweichender Ausführung der Antriebswellen 51 und der Übertragungsmittel 52. Das äußere Rad 2 und die beiden Antriebselemente 4 entsprechen hierbei in allen strukturellen Merkmalen der in 3A dargestellten Ausführungsform.
Bezogen auf das äußere Rad 2 radial innenliegend ist ein Motor 5 mit einer Längserstreckungsachse A5 derart angeordnet, dass die Längserstreckungsachse A5 des Motors 5 senkrecht zu der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 ausgerichtet ist und der Mittelpunkt des Motors 5 mit der ersten Rotationsachse A2 zusammenfällt. Der Motor 5 ist mittels zweier verbundener Antriebswellen 51 gleicher Drehrichtung R51 eingerichtet, die beiden Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 anzutreiben.
In Abgrenzung zu der in 3A dargestellten Ausführungsform weisen hierfür beide Antriebswellen 51 jeweils ein Übertragungsmittel 52 mit einer Schneckenverzahnung 521 entgegengesetzter Steigungsrichtung R521 auf, welche mit den Antriebselementen 4 wirkverbunden sind.
Im Betrieb des dargestellten Getriebes 1 treibt der Motor 5 beide Antriebswellen 51 mit gleicher Drehrichtung R51 an. Über die Schneckenverzahnung 521 mit entgegengesetzter Steigungsrichtung R521 der beiden Übertragungsmittel 52 werden die antreibbaren Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 derart angetrieben, dass jedes der beiden Antriebselemente 4 in Richtung R4 um die jeweilige zweite Rotationsachse A4 rotiert. Hierdurch überstreichen die Mittelpunkte C41 der beiden Exzenterabschnitte 41 jeweils eine kreisförmige Trajektorie TC41 des Durchmessers 2Δ.
3C zeigt einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Getriebes 1 mit abweichender Ausführung der Antriebswellen 51 und der Übertragungsmittel 52. Das äußere Rad 2 und die beiden Antriebselemente 4 entsprechen hierbei in allen strukturellen Merkmalen den in den 3A - 3B dargestellten Ausführungsformen.
Bezogen auf das äußere Rad 2 radial innenliegend sind zwei Motoren 5 mit jeweils einer Längserstreckungsachse A5 parallel zueinander derart angeordnet, dass die Längserstreckungsachsen A5 der Motoren 5 senkrecht zu der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 ausgerichtet sind. Jeder Motor 5 ist dabei mittels zweier verbundener Antriebswellen 51 gleicher Drehrichtung R51 eingerichtet, die beiden Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 anzutreiben. Die Drehrichtungen R51 der Antriebswellen 51 der beiden Motoren 5 erfolgt gleichsinnig.
Hierfür weisen die vier Antriebswellen 51 der zwei Motoren 5 jeweils ein Übertragungsmittel 52 mit einer Schneckenverzahnung 521 auf. Die Übertragungsmittel 52 der beiden Antriebswellen 51 jeweils eines Motors 5 sind dabei mit gleicher Steigungsrichtung R521 mit den Antriebselementen 4 wirkverbunden. Die Steigungsrichtungen R521 der Übertragungsmittel 52 jeweils zweier Antriebswellen 51 unterschiedlicher Motoren 5 sind hingegen entgegensetzt ausgeführt.
Im Betrieb des dargestellten Getriebes 1 treiben die Motoren 5 die vier Antriebswellen 51 mit gleicher Drehrichtung R51 an. Über die Schneckenverzahnung 521 der vier Übertragungsmittel 52 werden die antreibbaren Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 derart angetrieben, dass jedes der beiden Antriebselemente 4 um die jeweilige zweite Rotationsachse A4 in Richtung R4 rotiert. Hierdurch überstreichen die Mittelpunkte C41 der beiden Exzenterabschnitte 41 jeweils eine kreisförmige Trajektorie TC41 des Durchmessers 2Δ.
3D zeigt einen weiteren Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Getriebes 1 mit abweichender Ausführung der Antriebswellen 51 und der Übertragungsmittel 52. Das äußere Rad 2 und die beiden Antriebselemente 4 entsprechen hierbei in allen strukturellen Merkmalen den in den 3A - 3C dargestellten Ausführungsformen.
Bezogen auf das äußere Rad 2 radial innenliegend sind zwei Motoren 5 mit jeweils einer Längserstreckungsachse A5 parallel zueinander derart angeordnet, dass die Längserstreckungsachsen A5 der Motoren 5 senkrecht zu der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 ausgerichtet sind. Jeder Motor 5 ist dabei mit einer Antriebswelle 51 verbunden, welche derart mit den beiden Antriebselementen 4 wirkverbunden sind, dass die Antriebswellen 51 mit den unterschiedlichen Drehrichtungen R51 die beiden Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 antreiben.
Hierfür weisen die zwei Antriebswellen 51 der zwei Motoren 5 jeweils ein Übertragungsmittel 52 mit einer Schneckenverzahnung 521 auf. Die Übertragungsmittel 52 der beiden Antriebswellen 51 sind dabei mit gleicher Steigungsrichtung R521 mit den Antriebselementen 4 wirkverbunden.
Im Betrieb des dargestellten Getriebes 1 treiben die zwei Motoren 5 die zwei Antriebswellen 51 mit gleicher Drehrichtung R51 an. Über die Schneckenverzahnung 521 der Übertragungsmittel 52 werden die antreibbaren Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 derart angetrieben, dass jedes der beiden Antriebselemente 4 um die jeweilige zweite Rotationsachse A4 rotiert. Hierdurch überstreichen die Mittelpunkte C41 der beiden Exzenterabschnitte 41 jeweils eine kreisförmige Trajektorie TC41 des Durchmessers 2Δ.
Entsprechend der Beschreibungen zu den 1A - 2A bewirkt der Antrieb der beiden Antriebselemente 4 in den 3A - 3D durch die drehbare Verbindung der Antriebselemente 4 mit dem nicht dargestellten Taumelrad 3 über die Exzenterabschnitte 41 die taumelnde Bewegung des Taumelrades 3. Diese Taumelbewegung wird wiederum über eine Wirkverbindung des Taumelrades 3 mit den Nocken 211 des äußeren Rades 2 in eine Rotation des äußeren Rades 2 um die erste Rotationsachse A2 überführt. Die Rotationen der Antriebselemente 4 und des äußeren Rades 2 erfolgen dabei gleichsinnig.
3E zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Getriebes 1 mit zwei entlang der ersten Rotationsachse A2 versetzten Taumelrädern 3 welche jeweils über zwei zylinderförmige Exzenterabschnitte 41 mit den zwei Antriebselementen 4 exzentrisch verbunden sind.
Jedes Antriebselement 4 weist hierfür zwei bezogen auf die Rotationsachse A4 des jeweiligen Antriebselementes 4 orthogonale Stirnflächen 44 auf. Jede Stirnfläche 44 eines Antriebselementes 4 ist hierbei mit einem der Exzenterabschnitte 41 verbunden. Die Exzenterabschnitte 41 eines Antriebselements 4 sind dabei bezogen auf die Rotationsachse A4 des jeweiligen Antriebselementes 4 radial gegenüberliegend angeordnet. Ferner weisen beide Antriebselemente 4 einen kreisförmigen Querschnitt auf, dessen Mittelpunkt mit der jeweiligen Rotationsachse A4 des jeweiligen Antriebselementes 4 zusammenfällt. Der Abstand der Rotationsachsen A4 eines Antriebselementes 4 zu jedem Mittelpunkt C41 eines Exzenterabschnittes 41 entspricht der Exzentrizität Δ.
Ferner entspricht die Exzentrizität Δ dem radialen Abstand der ersten Rotationsachse A2 des nicht dargestellten äußeren Rades 2 zu den Mittelpunkten C3 der beiden Taumelräder 3.
Bezogen auf das äußere Rad 2 radial innenliegend ist ein Motor 5 mit einer Längserstreckungsachse A5 derart angeordnet, dass die Längserstreckungsachse A5 des Motors 5 senkrecht zu der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 ausgerichtet ist und der Mittelpunkt des Motors 5 mit der ersten Rotationsachse A2 zusammenfällt. Der Motor 5 ist mittels zweier verbundener Antriebswellen 51 gleicher Drehrichtung R51 eingerichtet, die beiden Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 anzutreiben.
Hierfür weisen beide Antriebswellen 51 jeweils ein Übertragungsmittel 52 mit einer Schneckenverzahnung 521 entgegengesetzter Steigungsrichtung R521 auf, welche mit den Antriebselementen 4 wirkverbunden sind.
Im Betrieb des dargestellten Getriebes 1 treibt der Motor 5 beide Antriebswellen 51 mit gleicher Drehrichtung R51 an. Über die Schneckenverzahnung 521 mit entgegengesetzter Steigungsrichtung R521 der beiden Übertragungsmittel 52 werden die antreibbaren Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 derart angetrieben, dass jedes der beiden Antriebselemente 4 in Richtung R4 um die jeweilige zweite Rotationsachse A4 rotiert. Hierdurch überstreichen die Mittelpunkte C41 der Exzenterabschnitte 41 jeweils eine kreisförmige Trajektorie TC41 des Durchmessers 2Δ. Durch die radial gegenüberliegende Anordnung der beiden Exzenterabschnitte 41 eines jeden Antriebselementes 4, sind auch die Mittelpunkte C3 der beiden Taumelräder 3 zu jedem Zeitpunkt radial gegenüberliegend bezogen auf die erste Rotationsachse A2 angeordnet. Die radiale Beabstandung der Mittelpunkte C3 bezogen auf die erste Rotationsachse A2 entspricht dabei der Exzentrizität Δ. Somit liegt der gemeinsame Schwerpunkt beider Taumelräder 3 im Betrieb des in 3E dargestellten Getriebes 1 stets auf der ersten Rotationsachse A2. Eine Unwucht kann im Betrieb folglich vermieden werden.
Grundsätzlich ist die Verwendung einer Mehrzahl von Taumelrädern 3 dabei nicht auf die in 3E dargestellte Ausführungsform beschränkt. Dabei gilt im Allgemeinen, dass jede Mehrzahl von Taumelrädern 3 derart mit dem mindestens einen Antriebselement 4 verbunden werden kann, dass der gemeinsame Massenschwerpunkt aller Taumelräder 3 zu jedem Zeitpunkt im Betrieb des Getriebes 1 mit der ersten Rotationsachse A2 zusammenfällt.
Grundsätzlich kann die Drehrichtung der Welle 51 und / oder die Steigungsrichtung R521 der Schneckenverzahnung 521 von den hier dargestellten Ausführungsformen abweichen, solange in Kombination mit der Wirkverbindung mit den Antriebselementen 4 eine gleichsinnige Rotation R4 aller Antriebselemente 4 bewirkt wird.
Hierbei können die Antriebswellen 51 einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein. Eine einstückige Ausführung kann hierbei den synchronen Antrieb aller Antriebselemente 4 durch den mindestens einen Motor 5 verbessern. In diesem Zusammenhang bedeutet synchroner Antrieb, dass die Antriebsmittel 4 mit der gleichen Rotationsfrequenz und in gleicher Drehrichtung R4 rotieren.
Im Falle einer nicht einstückigen Mehrzahl von Antriebswellen 51 zum Antrieb einer Mehrzahl von Antriebselementen 4, muss eine solche Synchronisation der Antriebselemente 4 unter Umständen durch zusätzliche mechanische, elektrische oder elektronische Einrichtung gewährleistet werden. Hierfür kann ein einzelner Motor 5 zum Beispiel eine Mehrzahl von Antriebswellen 51 über ein Kronenrad antreiben, wobei jede Antriebswelle 51 ein weiteres Übertragungsmittel aufweist, welches mit dem einen Kronenrad wirkverbunden ist. Die Mehrzahl der weiteren Übertragungsmittel sowie die Übertragungsmittel 51 welche mit jeweils einem Antriebselement 4 in Verbindung stehen, sind dabei derart ausgelegt, dass die Rotation des einen Kronenrades einen synchronen Antrieb aller Antriebsmittel 4 bewirkt.
Durch die Verwendung einer Mehrzahl von Motoren 5 kann das Getriebe 1 eine erhöhte Ausfallsicherheit aufweisen. Dabei führt nicht nur der redundante Antrieb eines jeden Antriebselementes 4 mit einer Mehrzahl von Motoren 5 zu einer verbesserten Ausfallsicherheit. Auch eine Ausführungsform, mit einer Mehrzahl von Motoren 5, welche jeweils mit einem Antriebselement 4 wirkverbunden sind, kann trotz des Ausfalls von Motoren 5 weiterbetrieben werden, solange mindestens ein antreibbares Antriebselement 4 verbleibt. Nicht antreibbare Antriebselemente 4 bewirken dabei eine Zwangsführung 32.
4 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Getriebes 1 aufweisend ein äußeres Rad 2 des Durchmessers D2 und ein innenliegendes Taumelrad 3 des Durchmessers D3. Hierbei weist das äußere Rad 2 eine radial innenliegende Eingriffskontur 21 auf, welche mit der radial außenliegenden Eingriffskontur 31 des Taumelrades 3 in Eingriff steht. In der dargestellten Ausführungsform sind dabei beide Eingriffskonturen 21, 31 als Evolventenverzahnung ausgebildet.
Bezogen auf das äußere Rad 2 radial innenliegend ist ein Motor 5 mit einer Längserstreckungsachse A5 derart angeordnet, dass die Längserstreckungsachse A5 des Motors 5 senkrecht zu der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 ausgerichtet ist und der Mittelpunkt des Motors 5 mit der ersten Rotationsachse A2 zusammenfällt. Der Motor 5 ist mittels zweier verbundener Antriebswellen 51 unterschiedlicher Drehrichtungen R51 eingerichtet, die beiden Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 anzutreiben.
In Abgrenzung zu der in 3B dargestellten Ausführungsform weisen hierfür beide Antriebswellen 51 jeweils ein Übertragungsmittel 52 mit einer Schneckenverzahnung 521 entgegengesetzter Steigungsrichtung R521 auf, welche mit den Antriebselementen 4 wirkverbunden sind.
Im Betrieb des dargestellten Getriebes 1 treibt der Motor 5 beide Antriebswellen 51 mit unterschiedlichen Drehrichtungen R51 an. Über die Schneckenverzahnung 521 mit gleicher Steigungsrichtung R521 der beiden Übertragungsmittel 52 werden die antreibbaren Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung derart angetrieben, dass jedes der beiden Antriebselemente 4 um die jeweilige zweite Rotationsachse A4 rotiert. Hierdurch überstreichen die Mittelpunkte C41 der beiden Exzenterabschnitte 41 jeweils eine kreisförmige Trajektorie TC41 des Durchmessers 2Δ. Durch die drehbare Verbindung der Antriebselemente 4 mit dem Taumelrad 3 über die Exzenterabschnitte 41 bewirkt der Antrieb der Antriebselemente 4 die taumelnde Bewegung des Taumelrades 3. Diese Taumelbewegung wird wiederum über den Eingriff der Eingriffskonturen 21, 31 des Taumelrades 3 und des äußeren Rades 2 in eine Rotation des äußeren Rades 2 um die erste Rotationsachse A2 überführt. Die Rotationen der Antriebselemente 4 und des äußeren Rades 2 erfolgen dabei gleichsinnig.
In weiteren von der in 4 dargestellten Ausführungsform abweichenden Ausgestaltungen des Getriebes 1, kann durch die Eingriffskonturen 21, 31 des äußeren Rades 2 und des Taumelrades gebildete Verzahnung mit einer alternativen Zahnausformung, zum Beispiel als Zykloidverzahnung oder Triebstockverzahnung, ausgeführt sein. Hierbei können sich unterschiedliche Ausformungen der Verzahnung hinsichtlich des Fertigungsaufwandes, des akustischen Verhaltens im Betrieb, der Lebensdauer und des maximal übertragbaren Drehmomentes unterscheiden.
5A zeigt eine Explosionszeichnung einer Ausführungsform des Getriebes 1 aufweisend ein äußeres kreisscheibenförmiges Rad 2 welches an einer bezogen auf die erste Rotationsachse A2 orthogonalen Stirnfläche 24 eine Mehrzahl von zylinderförmigen Nocken 211 aufweist, welche entlang eines Nockenverteilungskreises 212 gleichmäßig beabstandet mit dem äußeren Rad 2 verbunden sind. Die Nocken 2 erstrecken sich dabei jeweils parallel zu der ersten Rotationsachse A2 und formen in ihrer Mehrzahl die Eingriffskontur 21 des äußeren Rades 2, wobei der Durchmesser D2 des äußeren Rades 2 durch den Durchmesser des Nockenverteilungskreises 212 definiert wird. An einer radial außenliegenden Berandung des äußeren Rades 2 ist dieses mit einer Antriebsanbindung 22 verbunden, welche radial außenliegend einen kreisförmigen Abschnitt zum Anlenken einer Schubstange 23 über eine Getriebeverbindung 231 aufweist.
Das bestimmungsgemäß montierte Getriebe 1 der 5A ist in zwei Querschnitten in den 5B und 5C dargestellt. Hierbei kämmt die innenliegende Eingriffskontor 21 des äußeren Rades 2 die äußere Eingriffskontur 31 des Taumelrades 3. Die Eingriffskontur 31 des Taumelrades 3 weist dabei einen minimalen radialen Abstand Rmin und einen maximalen radialen Abstand Rmax bezogen auf den Mittelpunkt C3 auf, wobei der Durchmesser D3 des Taumelrades 3 dem Zweifachen des maximalen radialen Abstandes Rmax entspricht. Der Durchmesser D3 ist dabei um eine Durchmesserdifferenz 2Δ kleiner als der Durchmesser D2 des äußeren Rades 2.
Das Taumelrad 3 weist ferner radial innenliegend eine Aussparung 33 auf, welche in der in 5A dargestellten Ausführungsform kreisförmig ausgestaltet ist. Darüber hinaus sind in das Taumelrad 3 zwei Durchbrüche mit kreisförmigem Querschnitt als Aufnahmen 34 für die zylinderförmigen Exzenterabschnitte 41 jeweils eines Antriebselementes 4 eingebracht. Die beiden Aufnahmen 34 sind dabei radial gegenüberliegend angeordnet.
Im bestimmungsgemäß montierten Getriebe 1 erstreckt sich zur drehbaren Verbindung jeweils eines Exzenterabschnittes 41 mit dem Taumelrad 3 der jeweilige Exzenterabschnitt 41 in oder durch eine der zwei Aufnahmen 34. Beide Exzenterabschnitte 41 sind jeweils mit einem Antriebselement 4 verbunden. Die Exzenterabschnitte 41 der beiden Antriebselemente 4 sind darüber hinaus mit ihrem Mittelpunkt C41 jeweils um die Exzentrizität Δ radial gegenüber der jeweiligen Rotationsachse A4 des jeweiligen Antriebselementes 4 versetzt angeordnet. Bezogen auf die jeweilige Rotationsachse A4 der Antriebselemente 4 radial außenliegend weisen die Antriebselemente 4 eine Antriebsverzahnung 42 auf. Darüber hinaus sind beide Antriebselemente 4 an der dem Exzenterabschnitt 41 abgewandten Stirnfläche 44 jeweils mit einem zylinderförmigen Achselement 43 verbunden, wobei die Rotationsachse des Achselementes 43 mit der Rotationsachse A4 des jeweiligen Antriebselementes 4 zusammenfällt. Jeder der beiden Achsabschnitte 43 ragt zur drehbaren Lagerung der Antriebselemente 4 an einem Gestell 6 in jeweils eine von zwei Lageröffnung 61. Weiterhin weist das Gestell 6 eine radial innenliegende Gestellaussparung 62 auf.
Bezogen auf das äußere Rad 2 radial innenliegend ist ein Motor 5 in der Aussparung 33 und der Gestellaussparung 62 mit einer Längserstreckungsachse A5 derart angeordnet, dass die Längserstreckungsachse A5 des Motors 5 senkrecht zu der ersten Rotationsachse A2 des äußeren Rades 2 ausgerichtet ist und der Mittelpunkt des Motors 5 mit der ersten Rotationsachse A2 zusammenfällt. Der Motor 5 ist mittels zweier verbundener Antriebswellen 51 gleicher Drehrichtung R51 eingerichtet, die beiden Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 anzutreiben. Hierfür weisen beide Antriebswellen 51 jeweils ein Übertragungsmittel 52 mit einer Schneckenverzahnung 521 unterschiedlicher Steigungsrichtungen R521 auf, welche mit der Antriebsverzahnung 42 jeweils eines Antriebselementes 4 wirkverbunden sind.
Im Betrieb des dargestellten Getriebes 1 treibt der Motor 5 beide Antriebswellen 51 mit gleicher Drehrichtung R51 an. Über die Schneckenverzahnungen 521 mit unterschiedlichen Steigungsrichtungen R521 kämmen beide Übertragungsmittel 52 die Antriebsverzahnung 42 der Antriebselemente 4. Dabei werden die Antriebselemente 4 in gleichsinniger Drehrichtung R4 derart angetrieben, dass jedes der beiden Antriebselemente 4 in Richtung R4 um die jeweilige zweite Rotationsachse A4 rotiert. Die drehbare Verbindung der Antriebselemente 4 mit dem Taumelrad 3 über die Exzenterabschnitte 41 führt zu der taumelnden Bewegung des Taumelrades 3. Diese Taumelbewegung wird wiederum über den Eingriff der Eingriffskonturen 21, 31 des Taumelrades 3 und des äußeren Rades 2 in eine Rotation des äußeren Rades 2 um die erste Rotationsachse A2 überführt. Die bezogen auf die Rotationsrichtung R4 der Antriebselemente 4 gleichsinnige Rotationsrichtung R2 des äußeren Rades 2 kann über eine an der Antriebsanbindung 22 angelenkte Schubstange 23 die Verstellung eines Fahrzeugteils bewirken.
6 zeigt die in den 5A - 5C dargestellte Ausführungsform des Getriebes 1 mit einer an der Antriebsanbindung 22 über eine Getriebeverbindung 231 angelenkten Schubstange 23. Die Schubstange 23 ist dabei zur Übertragung der Rotationsbewegung des äußeren Rades 2 mit einer Rahmenverbindung 232 an einer Schubstangenaufnahme 71 angelenkt.
In einer Ausführungsvariante kann eine solche Schubstangenaufnahme 71 zur Verstellung eines Fahrzeugteils an dem zu verstellenden Fahrzeugteil angelenkt sein, während das Getriebe 1 über das Gestell 6 und bezogen auf eine Karosserie festgelegt ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Schubstangenaufnahme 71 zur Verstellung des Fahrzeugteils bezogen auf die Karosserie festgelegt sein, während das Getriebe 1 über das Gestell 6 an dem zu verstellenden Fahrzeugteil angelenkt ist.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann die Antriebsanbindung 22 mit der Getriebeverbindung 231 statt mit dem äußeren Rad 2 an dem Gestell 6 verbunden sein. In einer solchen Ausgestaltung ist das Getriebe 1 über das äußere Rad 2 entweder an dem zu verstellenden Fahrzeugteil oder der Karosserie festgelegt, während die Schubstange 23 über die Schubstangenaufnahme 71 an der Karosserie oder dem Fahrzeugteil angelenkt ist.
7 zeigt die schematische Darstellung einer Türstellbaugruppe umfassend das Getriebe 1, einen mit der Karosserie verbundenen Rahmen 7 und eine an dem Rahmen 7 schwenkbar angelenkte Fahrzeugtür 8. Dabei ist das Getriebe 1 in einer nicht dargestellten Weise über das Gestell 6 oder das äußere Rad 2 an der Fahrzeugtür 8 festgelegt. Weiterhin ist die an der Antriebsanbindung 22 des Getriebes 1 angelenkte Schubstange 23 gelenkig mit einer Schubstangenaufnahme 71 verbunden. Die Schubstangenaufnahme 71 ist hierbei an dem Rahmen 7 bezogen auf die Karosserie festgelegt.
Der Betrieb des Getriebes 1 führt somit zu einem Verfahren der Schubstange 23, wodurch ein Verstellen der Fahrzeugtür 8 bewirkt wird.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: äußeres Rad
21: Eingriffskontur des äußeren Rades
211: Nocken
212: Nockenverteilungskreis
22: Antriebsanbindung
23: Schubstange
231: Getriebeverbindung
232: Rahmenverbindung
24: Stirnfläche
A2: Rotationsachse des äußeren Rades
R2: Rotationsrichtung des äußeren Rades
D2: Durchmesser des äußeren Rades
3: Taumelrad
31: Eingriffskontor des Taumelrades
32: Zwangsführung
321: Führungselement
C321: Mittelpunkt des Führungselements
A321: Rotationsachse des Führungselements
TC321: Trajektorie des Mittelpunktes des Führungselements
L321: Längsausdehnung des Führungselementes
T321: Querausdehnung des Führungselementes
322: Führungselementaufnahme
323: erstes Linearlager
324: zweites Linearlager
325: Führungsfortsatz
326: Führungsbahn
33: Aussparung
34: Aufnahme des Exzenterabschnitts
341: Lager
C3: Taumelradmittelpunkt
R3: Umlaufrichtung des Taumelrades
D3: Durchmesser des Taumelrades
TA3: Trajektorie des Taumelradmittelpunktes
Rmax: Maximaler radialer Abstand der Eingriffskontur
Rmin: Minimaler radialer Abstand der Eingriffskontur
4: Antriebselement
A4: Rotationsachse des Antriebselements
R4: Rotationsrichtung des Antriebselementes
41: Exzenterabschnitt
C41: Mittelpunkt des Exzenterabschnittes
TC41: Trajektorie des Mittelpunktes des Exzenterabschnittes
42: Antriebsverzahnung
43: Achselement
44: Stirnfläche
5: Motor
51: Antriebswelle
R51: Drehrichtung der Antriebswelle
52: Übertragungsmittel
521: Schneckenverzahnung
R521: Steigungsrichtung der Schneckenverzahnung
A5: Längserstreckungsachse des Motors
6: Gestell
61: Lageröffnung
62: Gestellaussparung
7: Rahmen
71: Schubstangenaufnahme
8: Tür
Δ: Exzentrizität

Claims

Getriebe (1), zum Verstellen eines Fahrzeugteils, mit einem äußeren Rad (2), das um eine erste Rotationsachse (A2) drehbar ist, mindestens einem Antriebselement (4), das um eine zweite Rotationsachse (A4) drehbar und zum Antreiben des Getriebes (1) antreibbar ist, und mindestens einem Taumelrad (3), das eine äußere Eingriffskontur (31) aufweist, über die das mindestens eine Taumelrad (3) mit dem äußeren Rad (2) in Wirkverbindung steht, wobei das mindestens eine Antriebselement (4) einen zur zweiten Rotationsachse (A4) exzentrischen Exzenterabschnitt (41) aufweist, über den das Antriebselement (4) mit dem mindestens einen Taumelrad (3) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rotationsachse (A4) des mindestens einen Antriebselementes (4) radial zur ersten Rotationsachse (A2) des äußeren Rades (2) versetzt ist und bei einem Antreiben des Getriebes (1) lagefest zu der ersten Rotationsachse (A2) des äußeren Rades (2) ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Antriebselement (4) drehbar und lagefest bezogen auf ein Gestell (6) angeordnet ist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Antriebselement (4) ein Achselement (43) aufweist, welches in einer Lageröffnung (61) des Gestells (6) angeordnet ist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1) zum Antreiben des mindestens einen Antriebselementes (4) mindestens einen Motor (5) aufweist.
Getriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Taumelrad (3) mindestens eine Aussparung (33) aufweist.
Getriebe (1) nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Motor (5) in der Aussparung (33) angeordnet ist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Motor (5) mindestens eine Antriebswelle (51) aufweist, welche mit dem mindestens einen Antriebselement (4) in Wirkverbindung steht.
Getriebe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Antriebswelle (51) drehfest mit einem Übertragungsmittel (52) verbunden ist, welches mit einer Antriebsverzahnung (42) des mindestens einen Antriebselementes (4) in Wirkverbindung steht.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Motor (5) mit einer Längserstreckungsachse (A5) senkrecht bezogen auf die erste Rotationsachse (A2) des äußeren Rades (2) angeordnet ist.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb einer Mehrzahl von Antriebselementen (4) mit genau einem Motor (5) die Wirkverbindung von der mindestens einen Antriebswelle (51) mit der Mehrzahl von Antriebselementen (4) eine Leistungsverzweigung aufweist.
Getriebe (1) nach einem der Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (5) zur Bereitstellung einer Leistungsverzweigung zwei koaxiale Antriebswellen (51) aufweist.
Getriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Taumelrad (3) mittels mindestens einer Zwangsführung (32) geführt wird.
Getriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Antriebselement (4) über jeweils genau einen von zwei Exzenterabschnitten (41) mit jeweils einem von zwei Taumelrädern (3) drehbar verbunden ist.
Getriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffskontur (31) bezogen auf den Taumelradmittelpunkt (A3) einen maximalen radialen Abstand (Rmax) und einen minimalen radialen Abstand (Rmin) aufweist, wobei eine Differenz des maximalen Abstands (Rmax) und des minimalen Abstands (Rmin) einer Exzentrizität (Δ) des mindestens einen Exzenterabschnitts (41) entspricht.
Getriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Taumelrad (3) das äußere Rad (2) mit einer Zykloidverzahnung kämmt.
Getriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Taumelrad (3) das äußere Rad (2) mit einer Triebstockverzahnung kämmt.
Getriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Taumelrad (3) das äußere Rad (2) mit einer Evolventenverzahnung kämmt.
Getriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schubstange (23) über eine mit dem äußeren Rad (2) verbundene Antriebsanbindung (22) an das äußere Rad (2) angelenkt ist.
Türstellbaugruppe, aufweisend eine schwenkbar an einem Rahmen (7) angelenkte Tür (8) und ein Getriebe (1) nach Anspruch 27, wobei die Schubstange (23) an dem Rahmen (7) angelenkt ist, sodass die Tür (8) durch Kraftwirkung auf die Schubstange (23) verstellbar ist.
Türstellbaugruppe, aufweisend eine schwenkbar an einem Rahmen (7) angelenkte Tür (8) und ein Getriebe (1) nach Anspruch 27, wobei die Schubstange (23) an dem Gestell (7) angelenkt ist, sodass die Tür (8) durch Kraftwirkung auf die Schubstange (23) verstellbar ist.