DE102020205256A1

DE102020205256A1 - Antrieb für einen Parksperrenaktuator

Info

Publication number: DE102020205256A1
Application number: DE102020205256.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Busch; Marvin Rabenstein; Christoph Schlösser
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-06-10
Also published as: CN112923050A; CN112923050B

Abstract

Antrieb (1) für einen Parksperrenaktuator, mit einem Elektromotor (2) und wenigstens einer Übersetzungsstufe, wobei der Elektromotor (2) eine Elektromotorwelle (21) aufweist und die Übersetzungsstufe wenigstens ein Antriebszahnrad (3) aufweist. Akustik des Antriebes (1) ist verbessert dadurch das die Elektromotorwelle (21) mit dem Antriebszahnrad (3) drehwirksam über eine elastische Kopplung (9) gekoppelt ist.

Description

Aus der gattungsbildenden US 2011/0132121 A1 ist ein Antrieb für einen Parksperrenaktuator bekannt, bei dem ein Elektromotor über Zahnradübersetzung eine Spindel antreibt. Auf der Spindel ist eine Mutter angeordnet, mit der ein Ende eines Seilzuges verbunden ist. Das andere Ende des Seilzuges ist mit einem Parksperrenmechanismus in einem Getriebe verbunden und kann somit eine Parksperre im Getriebe betätigen. Der Parksperrenaktuator ist entfernt von Getriebe im Insassenraum, insbesondere in der Nähe vom Wählhebel bzw. Mitteltunnel angeordnet. Das Antriebzahnrad der Zahnradübersetzung ist direkt mit der Elektromotorwelle verbunden. Diese führt zu störenden Geräuschen bei der Ansteuerung des Parksperrenaktuators bzw. Betätigung der Parksperre, aufgrund von Übertragung der Drehschwingungen vom Elektromotor in die Verzahnung und umgekehrt der Kräfte aus der Verzahnung in den Elektromotor. Da solcher Parksperrenaktuator typischerweise in der Nähe vom Fahrer bzw. der Insassen angeordnet ist, sind diese Geräusche als besonders und störend wahrnehmbar.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese akustische Probleme der Parksperrenaktuatoren zu beheben.
Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 und die Unteransprüche gelöst.
Daher betrifft die Erfindung einen Antrieb für einen Parksperrenaktuator, mit einem Elektromotor und wenigstens einer Übersetzungsstufe. Der Elektromotor weist eine Elektromotorwelle auf und die Übersetzungsstufe weist wenigstens ein Antriebszahnrad auf. Erfindungsgemäß ist die Elektromotorwelle mit dem Antriebszahnrad drehwirksam über eine elastische Kopplung gekoppelt. Somit können Drehschwingungen und Verzahnungsgeräuschen der Zahnrandstufe gedämpft werden. Dadurch wird die Akustik deutlich verbessert werden. Weiterhin können Winkeltoleranzen und Winkelfehler zwischen der Elektromotorwelle und der Übersetzung ausgeglichen werden.
Dadurch wird die Dauerhaltbarkeit aufgrund von geringeren Belastungen der Lager erhöht. Weiterhin können größere Fertigungstoleranzen gewählt werden und der Antrieb ist weniger empfindlich gegen Änderung der Lage der Lagerung bei Erwärmung des Parksperrenaktuators.
Vorteilhaft entkoppelt die Kopplung die Elektromotorwelle axial von dem Antriebszahnrad. Dadurch können axiale Lagertoleranzen ausgeglichen werden.
Die Kopplung umfasst vorteilhaft ein elastisches Element umfasst, insbesondere ist das elastische Element aus Elastomer ausgeführt.
Vorteilhaft umfasst die Kopplung einen mit der Elektromotorwelle drehwirksam verbundenen ersten Mitnehmer und einen mit dem Antriebszahnrad drehwirksam verbundenen zweiten Mitnehmer, wobei der erste und der zweite Mitnehmer über das elastische Element drehmomentübertragend verbindbar sind.
Besonders vorteilhaft weist das erste und/oder der zweite Mitnehmer mehrere Mitnehmerzähne auf, insbesondere erstrecken sich die Mitnehmerzähne radial nach innen und/oder nach radial nach außen. Das elastische Element ist vorteilhaft zwischen den Mitnehmerzähnen des ersten und des zweiten Mitnehmers angeordnet ist. Das elastische Element, insbesondere das Elastomer, kann sich wenigstens radial zwischen den Zähnen Mitnehmern befinden und kann bei Druckbeanspruchung in Freiräume axial entweichen.
Das elastische Element kann auch mehrere sternenförmig radial angeordnete Zähne aufweisen.
Vorteilhaft ist das elastische Element ringförmig und entlang des Umfangs schlangenförmig. Insbesondere hat das elastische Element mehrere in einer ersten Radialebene angeordnete erste Tangentialabschnitte, mehrere in einer zweiten, von der ersten Radialebene axial entfernten, Radialebene angeordnete zweite Tangentialabschnitte und mehrere die ersten und die zweiten Tangentialabschnitte verbindende Axialabschnitte aufweist. Die ersten und/oder zweiten Tangentialabschnitte können an dem ersten und/oder dem zweiten Mitnehmer axial abstützbar sein. Dadurch ist weiter die Montage vereinfacht.
Die 1 bis 3 zeigen ein Antrieb für einen Parksperrenaktuator der Erfindung in zwei Varianten, wobei nur ein Teil des Antriebsmechanismus gezeigt wird. Der Antrieb 1 weist einen Elektromotor 2 und eine Übersetzungsstufe mit Zahnrädern. Der Elektromotor 2 hat eine Elektromotorwelle 21 und die Übersetzungsstufe umfasst ein Antriebszahnrad 3, der mit einem weiteren Zahnrad kämmt. Dieses weitere Zahnrad ist dann mit den weiteren Teilen des Mechanismus des Parksperrenaktuators verbunden, welches durch ein Verbindungslement, insbesondere einen Seilzug, die im Getriebe angeordnete Parksperre betätigt. Das Getriebe kann ein automatisches oder automatisiertes Getriebe mit einer oder mehrere Stufen sein, z. B. auch ein einstufiges Getriebe für E-Fahrzeuge sein. Der Parksperrenaktuator ist für Shift-by-Wire bzw. Park-by-Wire Schaltungen geeignet. Der Parksperrenaktuator kann im Insassenraum bzw. in der Nähe von Insassenraum des Fahrzeugs angeordnet sein, vorteilhaft in dem Gebiet wo sich typischerweise ein Schalthebel bzw. Wählhebel befindet, z. B. in eine Durchgang der Karosserie in Bereich des Mitteltunnels, oder auf/unten diesem Tunnel.
Erfindungsgemäß ist die Elektromotorwelle 21 mit dem Antriebszahnrad 3 drehwirksam über eine elastische Kopplung 9 gekoppelt, wie aus der 2a bis 2c zu erkennen ist.
Die Kopplung 9 umfasst ein elastisches Element 5, das vorteilhaft aus Elastomer ist. Die Kopplung 9 umfasst weiterhin einen ersten Mitnehmer 6 der mit der Elektromotorwelle 21 drehwirksam verbunden ist. Der Mitnehmer 6 weist mehrere radial nach außen herausragende Zähne 61.
Mit dem Antriebszahnrad 3 ist ein zweiter Mitnehmer 4 drehwirksam verbunden. Der zweite Mitnehmer 4 kann auch einstückig mit dem Antriebsrad 3 hergestellt sein oder mit ihm unlösbar verbunden sein. Der zweite Mitnehmer 4 weist eine einseitig geschlossene Hülse auf, welche mehrere radial nach innen hereinragende Zähne 41 aufweist. Zwischen den Zähnen 41, 61 des ersten und des zweiten Mitnehmers 4, 6 ist ein elastisches Element 5 angeordnet. Somit sind die Mitnehmer 4, 6 drehmomentübertragend aber schwingungsdämpfend verbunden. Das elastische Element 5 kann ringförmig und entlang des Umfangs schlangenförmig sein. Vorteilhaft weist das elastische Element 5 mehrere in einer ersten Radialebene angeordnete erste Tangentialabschnitte 51 , mehrere in einer zweiten, von der ersten Radialebene axial entfernten, Radialebene angeordnete zweite Tangentialabschnitte 52 und mehrere die ersten und die zweiten Tangentialabschnitte 51, 52 verbindende Axialabschnitte 53 aufweist. Die ersten und/oder zweiten Tangentialabschnitte 51, 52 können an dem ersten und/oder dem zweiten Mitnehmer 4, 6 axial abstützbar sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel stützen sich die zweiten Tangentialabschnitte 52 axial in einer Richtung an den Stirnseiten der Zähne 41 des zweiten Mitnehmers 4 ab. In an anderem vorteilhaften Beispiel, können sich die ersten Tangentialabschnitte 51 am Boden bzw. Stirnseite des zweiten Mitnehmers 4 axial in einer Richtung abstützen. Das elastische Element 5 kann so montagefreundlich einfach in das zweite Mitnehmer 4 eingeschoben werden. Die axiale Länge der Zähne 41, 61 und der Axialabschnitten 53 sind vorteilhaft so dimensioniert, dass sich der erste Mitnehmer 6 relativ zu dem zweiten Mitnehmer 4 axial verschieben kann, womit eine bestimmte Axialtoleranz ausgeglichen werden kann aber gleichzeitig die Drehmomentübertragung zwischen den Mitnehmern 4, 6 sichergestellt wird. Somit ist entkoppelt die Kopplung 9 die Elektromotorwelle 21 axial von dem Antriebszahnrad 3.
In der axialen Gegenrichtung könnten sich vorteilhaft die ersten Tangentialabschnitte 51 an den Stirnseiten der Zähne 61 des ersten Mitnehmers 6 abstützen, wobei das elastische Element 5 und die Zähne 41, 61 bzw. das zweite Mitnehmer 4 vorteilhaft so dimensioniert werden, dass ein bestimmtes Axialspiel des elastischen Elementes 5 zwischen beiden Abstützungen vorhanden ist. Somit kann das elastischen Elementes 5 bei einer Drehmomentbeanspruchung axial entweichen und so schwingungsdämpfend wirken. Weiterhin sind dadurch größere Fertigungstoleranzen möglich und auch temperaturbedingte Positionsänderungen im Betrieb ausgleichbar.
Die Zähne 41, 61 sind so dimensioniert, dass die Verbindung auch eine Winkelabweichung der Drehachsen der Mitnehmer 4, 6 bzw. der Elektromotorwelle 21 und des Antriebszahnrads 3 in einer bestimmten Toleranz zulässt. Dies könnte z. B. durch Abrundung der Zähne ausgeführt werden.
Weiterhin zeigen die 1a, 1c ein Gehäuse 8 in dem das Antriebszahnrad 3 bzw. die Antriebswelle mit dem Antriebszahnrad 3 und dem zweiten Mitnehmer 4 wenigstens einseitig, insbesondere beidseitig wenigstens radial gelagert bzw. abgestützt ist. Das Antriebszahnrad 3 bzw. die Antriebswelle mit dem Antriebszahnrad 3 ist im Gehäuse 8 vorteilhaft wenigstens in einer Richtung, insbesondere in beide Richtungen, axial gelagert bzw. abgestützt ist. Das erste Ende der Antriebswelle, das dem Antriebszahnrad 3 zugewandt ist, ist im Gehäuse mittels eines an diesem Ende angeordneten Lagers, insbesondere einer Gleitbuchse 10, gelagert. Das andere Ende der Antriebswelle, welches dem Mitnehmer 4 zugewandt ist, ist im Gehäuse 8 über ein den Mitnehmer 4 an seinem äußeren Umfang umgebendes Lager, insbesondere eine Gleitbuchse 11, radial gelagert bzw. abgestützt ist. Die Kopplung 9 übernimmt dann keine radialen Lagerungen des Mitnehmers 4 bzw. Antriebswelle. Die Lager können anstelle der Gleitbuchsen 10, 11 auch Wälzlager, insbesondere Nagelager sein.
In einer anderen Variante kann das andere Ende der Antriebswelle radial über die Kopplung 9 an der Elektromotorwelle 21 des Elektromotors 2 abgestützt werden, welche in dem Elektromotor wenigstens radial gelagert bzw. abgestützt ist.-Der Elektromotor ist an dem Gehäuse 8 radial über einen Ring 7 abgestützt, der zwischen einer radialen Innenoberfläche des Gehäuses 8 und einer radialen Außenoberfläche eines in das Gehäuse 8 hineinragendes Ansatzes des Elektromotors 7 angeordnet ist. Der Ring 7 kann auch als Schwingungsdämpfer ausgeführt sein. Der Elektromotor 2 und das Gehäuse 8 können in einem nicht gezeigten Hauptgehäuse des Parksperrenaktuators befestigt werden und/oder kann der Elektromotor 2 mit dem Gehäuse 8 verbunden werden.
In dem zweiten auf den 3a, 3b gezeigten Ausführungsbeispiel hat das elastische Element 5 mehrere sternenförmig radial angeordnete Zähne. Der der Rotorwelle zugeordnete Mitnehmer 6 hat eine Hülse mit radial nach innen hineinragenden Zähnen und der mit dem Antriebszahnrad 3 verbundene Mitnehmer 4 hat axiale Zähne, welche axial in Richtung des ersten Mitnehmers 4 herausragen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/0132121 A1 [0001]

Claims

Antrieb (1) für einen Parksperrenaktuator, mit einem Elektromotor (2) und wenigstens einer Übersetzungsstufe, wobei der Elektromotor (2) eine Elektromotorwelle (21) aufweist und die Übersetzungsstufe wenigstens ein Antriebszahnrad (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotorwelle (21) mit dem Antriebszahnrad (3) drehwirksam über eine elastische Kopplung (9) gekoppelt ist.
Antrieb (1) für einen Parksperrenaktuator, nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung (9) die Elektromotorwelle (21) von dem Antriebszahnrad (3) axial entkoppelt.
Antrieb (1) für einen Parksperrenaktuator, nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung (9) ein elastisches Element (5) umfasst, insbesondere dass das elastische Element (5) aus Elastomer ist.
Antrieb (1) für einen Parksperrenaktuator, nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung (9) einen mit der Elektromotorwelle (21) drehwirksam verbundenen ersten Mitnehmer (6) und einen mit dem Antriebszahnrad (3) drehwirksam verbundenen zweiten Mitnehmer (4) umfasst, wobei der erste und der zweite Mitnehmer (6, 4) über das elastische Element (5) drehmomentübertragend verbindbar sind.
Antrieb (1) für einen Parksperrenaktuator, nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder der zweite Mitnehmer (6, 4) mehrere Mitnehmerzähne (41, 61) aufweist, insbesondere dass sich die Mitnehmerzähne (41, 61) radial nach innen und/oder nach radial nach außen erstrecken.
Antrieb (1) für einen Parksperrenaktuator, nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (5) zwischen den Mitnehmerzähnen (41, 61) des ersten und des zweiten Mitnehmers (6, 4) angeordnet ist.
Antrieb (1) für einen Parksperrenaktuator, nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (5) mehrere sternenförmig radial angeordnete Zähne aufweist.
Antrieb (1) für einen Parksperrenaktuator, nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (5) ringförmig ist und entlang des Umfangs schlangenförmig ist.
Antrieb (1) für einen Parksperrenaktuator, nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (5) mehrere in einer ersten Radialebene angeordnete erste Tangentialabschnitte (51), mehrere in einer zweiten, von der ersten Radialebene axial entfernten, Radialebene angeordnete zweite Tangentialabschnitte (52) und mehrere die ersten und die zweiten Tangentialabschnitte (51, 52) verbindende Axialabschnitte (53) aufweist.
Antrieb (1) für einen Parksperrenaktuator, nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Tangentialabschnitte (51, 52) an dem ersten und/oder dem zweiten Mitnehmer (6, 4) axial abstützbar sind.
Parksperrenaktuator für ein Getriebe, insbesondere ein automatisches oder automatisiertes Getriebe, mit einem Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen.