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Die Erfindung betrifft ein Getriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Antreiben einer Fahrzeugkomponente, insbesondere einer Luftleitvorrichtung, mit einer Antriebseinheit und mit einem solchen Getriebe.
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Aus der
DE 10 2014 012 292 A1 ist ein Stellantrieb für eine verstellbare Luftleitvorrichtung bekannt. Die Luftleitvorrichtung ist zwischen einer Nicht-Gebrauchsstellung und unterschiedlichen Gebrauchsstellungen verstellbar. Hierfür sind ein steuerbarer Elektromotor, ein Untersetzungsgetriebe und Mittel zur mechanischen Übertragung der Stellkraft auf die Luftleitvorrichtung vorgesehen. Das Untersetzungsgetriebe weist einen ersten, über eine Schnecke an eine Abtriebswelle des Elektromotors gekoppelten Schneckentrieb auf. Ein Schneckenrad des ersten Schneckentriebes ist mit einer Schnecke eines zweiten Schneckentriebes in Wirkverbindung bringbar, wobei ein Schneckenrad des zweiten Schneckentriebes eine Verstellwelle für die Luftleitvorrichtung antreibt.
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Bekannterweise sind Schneckentriebe durch einen geringen Wirkungsgrad gekennzeichnet, weshalb der Elektromotor entsprechend leistungsfähig zu dimensionieren ist und der Stellantrieb einen unerwünscht großen Bauraumbedarf aufweist.
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Ein weiterer Spoilerantrieb mit einem Elektromotor, mit einem Untersetzungsgetriebe und mit einer Kinematik ist aus der
DE 10 2018 008 632 A1 bekannt. Über die Kinematik ist ein Ausgangsglied des Untersetzungsgetriebes mechanisch mit einer spoilerseitigen Luftleitvorrichtung verbindbar. Um mit geringem technisch-konstruktiven Aufwand eine Drehmomenterzeugung auf engstem Raum zu ermöglichen und eine dauerhafte Einhaltung einer gewünschten Position der Luftleitvorrichtung zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, das Untersetzungsgetriebe des Spoilerantriebs mit einer Planspiralgetriebestufe auszuführen.
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Auf einer Abtriebswelle des Elektromotors sitzt eine Schnecke, die das Eingangsteil des zweistufig ausgeführten Untersetzungsgetriebes bildet. Mittels der Schnecke wird ein Schneckenrad einer eingangsseitigen Getriebestufe des Untersetzungsgetriebes angetrieben, das wiederum drehfest mit dem Planspiralrad der Planspiralgetriebestufe verbunden ist. Ein Bogenzahnrad treibt als Ausgangsglied der Planspiralgetriebestufe die zu den übrigen Bauteilen der Kinematik des Spoilerantriebs führende und die Antriebskraft dorthin übertragende Übertragungswelle an.
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Der bekannte Spoilerantrieb ist ebenfalls durch einen unerwünscht hohen Bauraumbedarf gekennzeichnet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe sowie eine Vorrichtung zum Antreiben einer Fahrzeugkomponente, insbesondere einer Luftleitvorrichtung, zur Verfügung zu stellen, die durch einen geringen Bauraumbedarf gekennzeichnet sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Getriebe und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 6 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Getriebe umfasst wenigstens zwei Getriebeeinheiten und wenigstens ein die Getriebeeinheiten verbindendes Zahnrad. Das Zahnrad ist mit einer umfangsseitigen Verzahnung und mit einer weiteren Verzahnung im Bereich seiner Planseite ausgeführt. Die weitere Verzahnung umfasst wenigstens einen Zahn, der einen spiralförmigen Zahnverlauf hat. Die umfangsseitige Verzahnung des Zahnrades steht mit einer Verzahnung der ersten Getriebeeinheit und die weitere Verzahnung des Zahnrades steht mit einer Verzahnung der zweiten Getriebeeinheit in Eingriff.
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Eine Drehachse der Verzahnung der ersten Getriebestufe ist von einer Drehachse der Verzahnung der zweiten Getriebestufe beabstandet angeordnet. Eine Drehachse des verbindenden Zahnrades schneidet eine Ebene, die von den Drehachsen der Verzahnungen aufgespannt ist, unter einem Winkel, der größer als 50°, vorzugsweise größer als 60° ist. Die Drehachse des verbindenden Zahnrades verläuft zwischen der Verzahnung der ersten Getriebeeinheit und der Drehachse der Verzahnung der zweiten Getriebeeinheit, womit das erfindungsgemäße Getriebe auf bauraumgünstige Art und Weise gestaltet ist.
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Bei einer raumsparenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes grenzt die umfangsseitige Verzahnung des Zahnrades an die Planseite des Zahnrades an. Bei einer solchen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes ist ein Achsversatz zwischen der Drehachse der Verzahnung der ersten Getriebestufe und der Drehachse der Verzahnung der zweiten Getriebestufe entlang der Drehachse des Zahnrades minimal, womit das Getriebe einen besonders geringen Bauraumbedarf aufweist.
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Wenn die Drehachse der Verzahnung der ersten Getriebeeinheit und die Drehachse der Verzahnung der zweiten Getriebeeinheit parallel zueinander verlaufen, ist auch ein Bauraumbedarf des Getriebes in Querrichtung bzw. in Richtung des Verlaufs der Drehachsen der Verzahnungen der beiden Getriebeeinheiten gering.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe kann die Verzahnung der ersten Getriebeeinheit eine Schraubverzahnung einer Schneckenwelle sein, die ein kostengünstiges Standardbauteil darstellt.
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Ist die Verzahnung der zweiten Getriebeeinheit eine bogenförmige Außenverzahnung eines Zahnrades bzw. eines Stirnrades, das mit einer Ausgangswelle drehfest verbunden ist, sind im Bereich der zweiten Getriebeeinheit auf bauraumgünstige Art und Weise gewünscht hohe Übersetzungen bei gleichzeitig einfach darstellbarer Selbsthemmung realisierbar. Zusätzlich sind dann Betriebsgeräusche des erfindungsgemäßen Getriebes gering, womit das Getriebe insbesondere bei einem Einsatz in einem Fahrzeug einen Fahrkomfort nicht beeinträchtigt.
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Eine erfindungsgemäß ausgeführte, konstruktiv einfache und bauraumgünstige Vorrichtung zum Antreiben einer Fahrzeugkomponente, wie z. B. einer Luftleitvorrichtung, umfasst eine Antriebseinheit und ein vorstehend näher beschriebenes erfindungsgemäß ausgebildetes Getriebe.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann dabei eine Antriebswelle der Antriebseinheit mit der Verzahnung der ersten Getriebeeinheit in Wirkverbindung stehen.
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Steht die Ausgangswelle des Getriebes mit der Fahrzeugkomponente in Wirkverbindung, ist die Fahrzeugkomponente mit einer kosten- und bauraumgünstigen Antriebseinheit antreibbar. Dies ist der Fall, da im Bereich der zweiten Getriebeeinheit eine hohe Über- bzw. Untersetzung darstellbar ist, die ein entsprechend geringes Antriebsmoment einer Antriebseinheit in ein höheres bzw. ausreichend hohes Antriebsmoment umwandelt, das für die Verstellung der Fahrzeugkomponente erforderlich ist.
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Um die Vorrichtung mit einer möglichst geringen Bauteilanzahl auszuführen, kann die Ausgangswelle des Getriebes mit der Fahrzeugkomponente in Wirkverbindung stehen.
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Bei einer einfach montierbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Antriebswelle der Antriebseinheit einstückig mit der Schneckenwelle ausgeführt. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, dass das Stirnrad oder das Kegelrad der ersten Getriebeeinheit drehfest mit der Antriebswelle der Antriebseinheit verbunden ist.
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Das verbindende Zahnrad des erfindungsgemäßen Getriebes ist sowohl Teil der ersten Getriebeeinheit als auch Teil der zweiten Getriebeeinheit. Zusätzlich ist das verbindende Zahnrad zwischen der Drehachse der Verzahnung der ersten Getriebeeinheit und der Drehachse der Verzahnung der zweiten Getriebeeinheit so angeordnet, dass die Planseite des Zahnrades zumindest annähernd parallel zu einer Ebene angeordnet ist, die durch die beiden Drehachsen der Verzahnungen der beiden Getriebeeinheiten verläuft.
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Diese Anordnung des Zahnrades in Bezug auf die beiden Drehachsen der Verzahnungen der Getriebeeinheiten ermöglicht eine besonders bauraumgünstige Ausführung des erfindungsgemäßen Getriebes sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Getriebe umfasst.
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Die Antriebseinheit kann in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles in einem Gehäuse der Vorrichtung, zumindest teilweise im Gehäuse oder vollständig außerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
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Die Abtriebswelle bzw. die Ausgangswelle des Getriebes kann über eine Kinematik mit der verstellbaren Fahrzeugkomponente in Wirkverbindung gebracht werden. Dabei kann die Kinematik eine Antriebswandlereinrichtung umfassen, die da-zu eingerichtet ist, die rotatorische Antriebsbewegung der Antriebseinheit in eine translatorische Stellbewegung und/oder eine Schwenkbewegung der Fahrzeugkomponente umzuwandeln.
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Des Weiteren wird ein Fahrzeug mit der vorstehend näher beschriebenen Vorrichtung vorgeschlagen, um eine Fahrzeugkomponente auf bauraumgünstige Art und Weise und mit möglichst hoher Exaktheit in verschiedene Stellungen überführen zu können.
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Die Vorrichtung kann im Bereich einer Fahrzeuglängsmittelebene angeordnet sein. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass die Ausgangswelle des Getriebes im Bereich der beiden Fahrzeugseiten jeweils über eine entsprechende Kinematik mit der verstellbaren Fahrzeugkomponente in Wirkverbindung steht.
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Die vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung eignet sich für eine Vielzahl von bewegten Komponenten am Fahrzeug, wie z. B. Klappen oder Schließvorrichtungen jeglicher Art. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Getriebegestaltung bei einer Luftleiteinrichtung, wie einem Spoiler oder einer Windlamelle, welche einfach und mit hoher Stellgenauigkeit bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf aus einer Ruhestellung in eine Wirkposition überführt werden kann.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Es zeigt:
- 1 eine vereinfachte dreidimensionale Ansicht einer Vorrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Betätigung einer als Luftleitvorrichtung ausgeführten Fahrzeugkomponente;
- 2 eine vereinfachte dreidimensionale Einzelansicht eines Getriebes und einer Antriebseinheit der Vorrichtung gemäß 1 schräg von oben;
- 3 eine 2 entsprechende Darstellung des Getriebes und der Antriebseinheit in einer Ansicht schräg von unten; und
- 4 zwei Ausführungsformen der Vorrichtung.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Antreiben einer verstellbaren Fahrzeugkomponente 2, die bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Luftleitvorrichtung am Fahrzeugheck ausgeführt ist und vereinfacht als Heckspoiler bezeichnet wird.
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Der Heckspoiler 2 ist über eine Kinematik translatorisch verstellbar und/oder verschwenkbar, die von der Vorrichtung 1 rotatorisch angetrieben wird und zwei Verlagerungsmechanismen bzw. Antriebswandlereinrichtungen 3, 4 umfasst. Dabei ist der Heckspoiler 2 zwischen einer eingefahrenen ersten Endposition und einer vollständig ausgefahrenen zweiten Endposition verlagerbar. Zusätzlich ist der Heckspoiler 2 zwischen den beiden Endpositionen stufenlos verstellbar ausgeführt und in beliebig viele Zwischenpositionen zwischen den Endpositionen überführbar.
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Zur Verlagerung des Heckspoilers 2 umfasst die Vorrichtung 1 eine in 2 und 3 näher dargestellte Antriebseinheit 5. Die Antriebseinheit 5 kann als Elektromotor oder auch als hydraulische Antriebseinheit ausgebildet sein und stellt eine rotatorische Antriebsbewegung zur Verfügung. Die rotatorische Antriebsbewegung der Antriebseinheit 5 wird mit hoher Untersetzung über ein Getriebe 6 auf eine Ausgangswelle 7 des Getriebes 6 übertragen. Die Ausgangswelle 7 verläuft im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung Y und ist im Bereich der beiden Fahrzeugaußenseiten 50, 51 mit den Antriebswandlereinrichtungen 3 bzw. 4 verbunden.
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Das Getriebe 6 umfasst eine erste Getriebeeinheit 8 und eine zweite Getriebeeinheit 9. Die erste Getriebeeinheit 8 ist als Schneckengetriebe ausgebildet, das eine Schneckenwelle 10 umfasst, deren Schraubverzahnung einer Verzahnung 11 der ersten Getriebeeinheit 8 entspricht. Die Schneckenwelle 10 ist vorliegend einstückig mit einer Antriebswelle der Antriebseinheit 5 ausgebildet.
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Die Ausgangswelle 7 ist drehfest mit einer Verzahnung 12 der zweiten Getriebeeinheit 9 verbunden. Die Verzahnung 12 der zweiten Getriebeeinheit 9 ist hier eine Bogenverzahnung eines Zahnrades 13, die mit einer Verzahnung 14 in Eingriff steht, die einen Zahn 14A mit einem spiralförmigen Zahnverlauf aufweist und auf einer Planseite 15 eines die Getriebeeinheiten 8, 9 verbindenden Zahnrades 16 angeordnet ist.
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Das verbindende Zahnrad 16 ist neben der planseitig vorgesehenen Verzahnung 14 bzw. dem spiralförmigen Zahn 14A umfangsseitig mit einer weiteren Verzahnung 17 ausgebildet, die mit der Verzahnung 11 des Schneckenrades 10 in Eingriff steht. Die weitere Verzahnung 17 des verbindenden Zahnrades 16 ist vorliegend als stirnseitige Schrägverzahnung ausgebildet und grenzt direkt an die Planseite 15 an.
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Eine Drehachse 18 der Ausgangswelle 7 und damit der Verzahnung 12 sowie eine Drehachse 19 der Schneckenwelle 10 und damit der Verzahnung 11 sind parallel zueinander angeordnet. Eine Drehachse 20 des verbindenden Zahnrades 16 verläuft zwischen den beiden Drehachsen 18 und 19 und schneidet eine Ebene 25, die von den beiden Drehachsen 18 und 19 aufgespannt ist, unter einem Winkel α, der in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles Winkelwerte größer als 50°, vorzugsweise größer als 60°, einschließt.
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Das Getriebe 6 und zumindest ein Teil der Antriebseinheit 5 sind vorliegend in einem Gehäuse 21 angeordnet, das aufgrund der kompakten Bauweise der Vorrichtung 1 auf einfache Art und Weise während einer Montage über das Getriebe 6 geschoben werden kann.
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4 zeigt zwei Ausführungsformen der Vorrichtung 1 und 1A, die jeweils den gleichen konstruktiven Aufbau aufweisen. Im Wesentlichen sind alle Bauteile der Vorrichtung 1A in 4 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie die Bauteile der Vorrichtung 1. Zur besseren Unterscheidung der Bauteile der Vorrichtung 1 und der Vorrichtung 1A sind die Bezugszeichen der Bauteile der Vorrichtung 1A in 4 jeweils um den Buchstaben A ergänzt.
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Die Vorrichtungen 1 und 1A sind jeweils durch unterschiedliche Anordnungen des verbindenden Zahnrades 16, 16A des Getriebes 6, 6A gegenüber den Verzahnungen 11, 11A und 12, 12A bzw. gegenüber der Ebene 25, 25A gekennzeichnet, die jeweils von den beiden Drehachsen 18, 18A und 19, 19A der Verzahnungen 11, 11A und 12, 12A aufgespannt sind. Des Weiteren sind auch die Ausgangswellen 7, 7A und die Schneckenwellen 10, 10A der Vorrichtungen 1 und 1A unterschiedlich angeordnet.
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Die Drehachse 20 des verbindenden Zahnrades 16 schneidet die Ebene 25 unter einem Winkel α, und die Drehachse 20A des verbindenden Zahnrades 16A schneidet die Ebene 25A unter einem Winkel αA. Der Winkel α beträgt bei der Vorrichtung 1 vorliegend etwa 75°. Im Unterschied dazu ist der Winkel αA der Vorrichtung 1A etwa 50°. Dies resultiert daraus, dass der Durchmesser des verbindenden Zahnrades 16A kleiner ist als der Durchmesser des verbindenden Zahnrades 16 und die Planseite 15A des verbindenden Zahnrades 16A mit der Ebene 25A einen größeren Winkel einschließt als die Planseite 15 des verbindenden Zahnrades 16 mit der Ebene 25. Die Ebenen 25 und 25A entsprechen bei den in 4 dargestellten Vorrichtungen 1 und 1A im Wesentlichen einander.
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Aufgrund des kleineren Durchmessers des verbindenden Zahnrades 16A ist der Abstand zwischen den Drehachsen 18A und 19A der Vorrichtung 1A geringer als der Abstand zwischen den Drehachsen 18 und 19 der Vorrichtung 1. Daher ist die Vorrichtung 1A bauraumgünstiger als die Vorrichtung 1.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1A
- Vorrichtung
- 2
- Heckspoiler
- 3
- Antriebswandlereinrichtung
- 4
- Antriebswandlereinrichtung
- 5, 5A
- Antriebseinheit
- 6,6A
- Getriebe
- 7, 7A
- Ausgangswelle
- 8, 8A
- erste Getriebeeinheit, Schneckengetriebe
- 9, 9A
- zweite Getriebeeinheit
- 10, 10A
- Schneckenwelle
- 11, 11A
- Verzahnung der Schneckenwelle
- 12, 12A
- Verzahnung der zweiten Getriebeeinheit
- 13, 13A
- Zahnrad
- 14
- Verzahnung des verbindenden Zahnrades
- 14A
- Zahn des weiteren Zahnrades
- 15, 15A
- Planseite des verbindenden Zahnrades
- 16, 16A
- verbindendes Zahnrad
- 17
- weitere Verzahnung
- 18, 18A
- Drehachse der Ausgangswelle
- 19, 19A
- Drehachse der Schneckenwelle
- 20, 20A
- Drehachse des verbindenden Zahnrades
- 21
- Gehäuse
- 25, 25A
- Ebene
- 50
- erste Fahrzeugseite
- 51
- zweite Fahrzeugseite
- Y
- Fahrzeugquerrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014012292 A1 [0002]
- DE 102018008632 A1 [0004]
