WO2000028238A1

WO2000028238A1 - Exzenterzahnradgetriebe

Info

Publication number: WO2000028238A1
Application number: PCT/DE1999/002048
Authority: WO
Inventors: Frank Moskob
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2000-05-18
Also published as: US6453772B1; EP1045998A1; JP2002529669A; BR9906721A; DE19850908A1; EP1045998B1; KR100606585B1; ES2190658T3; DE59903966D1; KR20010033866A

Abstract

Exzenterzahnradgetriebe, aufweisend einen Drehantrieb (3) mit einem Exzenter (8), einem auf diesem drehbar gelagerten Exzenterrad (10) mit einer Verzahnung (11), die mit einer Verzahnung (14) eines Mitnehmers (15) durch abschnittsweises Ineinandergreifen zusammenwirkt, wobei ferner das Exzenterrad (10) Führungselemente (18, 19) aufweist, die in einem feststehenden Gehäuseteil (6) mittelbar oder unmittelbar in Aufnehmungen (106, 108) geführt sind. Es wird vorgeschlagen, dass das Gehäuseteil (6) einteilig ausgeführt ist und die Aufnehmungen (106, 108) darin schwingfähig angeordnet sind.

Description

ExzenterZahnradgetriebe

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Exzenterzahnradgetriebe zur Über- Setzung der Drehbewegung von Versteilmotoren.

Zur Drehzahlreduzierung von Versteilmotoren mit einer Ankerdrehzahl von etwa 7000 Umdrehungen pro Minute werden in der Regel Schneckengetriebe eingesetzt. Die eingesetzten Schnek- kengetriebe, die von Elektromotoren angetrieben werden, zeichnen sich dadurch aus, daß sie eine Selbsthemmung von der Abtriebsseite her aufweisen. Wegen des zur Erzielung ausreichender Drehmomente notwendigen großen Übersetzungsverhältnisses, beispielsweise zum Antrieb als Fensterheber oder eines Schiebedaches in einem Kraftfahrzeug, sind die

Außenabmessungen eines aus Motor und nebenliegend angeordneten Getriebe bestehenden Verstellmotors beträchtlich.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Exzenterzahnradgetriebe mit den Merkma- len des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß es bei sehr kompakten Abmessungen eine Selbsthemmung und einen einfachen Aufbau aufweist. Gegenüber den bekannten Schneckengetrieben ist das Exzenterzahnradgetriebe vergleichsweise toleranzunempfindlich, da alle rotierenden Teile auf einer Achse gela- gert sind.

Wesentlicher Bestandteil des Exzenterzahnradgetriebes ist ein Exzenterrad, welches konstruktionsbedingt zwei unterschiedliche Bewegungen ausführen kann. Dies ist zum einen ein Abrollen an einer Außenverzahnung eines Mitnehmers, was zu einer kreisförmigen Bewegung um einen zur Achse des Exzenterrades exzentrischen Drehpunkt führt („Taumelbewegung")_/ zum anderen eine Drehung um sich selbst. Die Verdrehung um sich selbst ist unerwünscht und wird durch Führungs- elemente am Exzenterrad verhindert, welche in entsprechende Aufnehmungen eines fest mit dem Gehäuse verbundenen Gehäuseteils ragen.

Die kreisförmige Bewegung des Exzenterrades kann in zwei li- neare, zueinander senkrechte Bewegungen aufgeteilt werden. Diese beiden linearen Bewegungskomponenten werden bei dem erfindungsgemäßen Getriebe von einem einzigen Teil aufgenommen, während sie bei herkömmlichen Lösungen von zwei separaten Teilen aufgenommen werden. Durch die einstückige Ausfüh- rung des die kreisförmigen Bewegungen des Exzenterrades aufnehmenden Gehäuseteils reduzieren sich zum einen die Herstellungskosten, zum anderen sinkt der Montageaufwand. Beides ist vorteilhaft. Der besondere Vorteil der einteiligen Ausführung des Gehäu- seteils sowie der schwingfähigen Anordnung der Aufnehmungen liegt darin, daß die Wechselwirkung zwischen den Führungs- elementen des Exzenterrades und den Aufnehmungen des Gehäu- seteils völlig reibungs- und somit auch verschleißfrei geschieht. Dies garantiert eine entsprechend hohe Lebenserwartung des erfindungsgemäßen Exzenterzahnradgetriebes .

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Exzenterzahnradgetriebes nach dem Hauptanspruch möglich.

So ist das Gehäuseteil vorteilhafterweise aus drei miteinander verbundenen Bereichen aufgebaut und weist einen inneren Bereich mit Aufnehmungen, einen mittleren Bereich und einen fest mit dem Gehäuse verbundenen äußeren Bereich auf, wobei der innere Bereich und der mittlere Bereich gegenüber dem äußeren Bereich schwingfähig angeordnet ist. Das Zusammenwirken der am Exzenterrad angebrachen Führungselemente mit den Aufnehmungen am inneren Bereich des Gehäuseteils bewirkt die vorteilhafte Führung des Exzenterrades .

Durch die Verbindung des inneren Bereichs mit dem mittleren Bereich bzw. des mittleren Bereichs mit dem äußeren Bereich über deformierbare Bereiche erhält man den Vorteil, daß die für den Betrieb des Exzenterradgetriebes notwendige kreisförmige Bewegung des Exzenterrades um eine Mittellage herum gewährleistet bleibt.

Den eingangs erwähnten Vorteil der Einstückigkeit gewinnt man konstruktiv dadurch, daß die deformierbaren Bereiche durch Aussparungen gebildet werden. Somit kann das komplette Gehäuseteil im Spritzgußverfahren als ein einziges Teil in einer entsprechenden Form hergestellt werden. Eine längliche Ausdehnung der deformierbaren Bereiche ist deshalb vorteilhaft, weil dann bei minimaler Belastung des Materials die notwendige Deformation bzw. Auslenkung der deformierbaren Bereiche gewährleistet bleibt.

Wenn die deformierbaren Bereiche zwischen dem inneren Bereich und dem mittleren Bereich und die deformierbaren Bereiche zwischen dem mittleren Bereich und dem äußeren Bereich quer zueinander angeordnet sind, dann ergibt sich der Vorteil, daß die kreisförmige Bewegung des Exzenterrades exakt in die beiden zueinander senkrechten Linearkomponenten dieser Bewegung getrennt wird. Somit werden die entstehenden Kräfte gleichmäßig auf das Gehäuseteil bzw. auf die deformierbaren Bereiche aufgeteilt.

Durch Verjüngungen an den Enden der deformierbaren Bereiche kann deren Elastizität bzw. deren Federkonstanten den jeweiligen Anforderungen entsprechend eingestellt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das Gehäuseteil aus lediglich zwei miteinander verbundenen Bereichen aufgebaut und weist einen inneren Bereich und einen fest mit dem Gehäuse verbundenen äußeren Bereich auf, wobei hier der innere Bereich gegenüber dem äußeren Bereich schwingfähig angeordnet ist, und die Aufnehmungen schwingfähig gegen den inneren Bereich angeordnet sind.

Durch die Verbindung des inneren Bereichs mit dem äußeren Bereich bzw. der Aufnehmungen mit dem inneren Bereich über deformierbare Bereiche erhält man genau wie bei der ersten

Variante den Vorteil, daß die für den Betrieb eines Exzenterradgetriebes notwendige kreisförmige Bewegung des Exzenterrades um eine Mittellage herum gewährleistet bleibt. Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß die deformierbaren Bereiche alle gleichlang und gleichweit vom Mittelpunkt en- fernt sind und somit einer gleichmäßigen Belastung ausgesetzt werden.

Die Bildung der deformierbaren Bereiche durch Aussparungen, die längliche Ausdehnung sowie die Anordnung der mit den Aufnehmungen verbundenen deformierbaren Bereiche quer zu den nicht mit den Aufnehmungen verbundenen Bereiche ziehen die schon vorhergehend erwähnten Vorteile nach sich.

Zeichnung

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert .

Es zeigen Figur 1 ein Exzenterzahnradgetriebe im Längsschnitt, Figur 2 eine Draufsicht entlang der Linie II-II aus Figur 1 in Richtung des Pfeiles A und Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zu Figur 2.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen

Elektromotor mit einem Exzenterzahnradgetriebe mit einer Achse 1, welche in einem Gehäuseboden 2 drehfest befestigt ist. Auf der Achse 1 ist ein Antrieb in Form eines Ankers 3 drehbar angeordnet, der durch Spulen 4 des Elektromotors an- getrieben wird. Die Spulen 4 sind in einem zylindrischen Gehäuseabschnitt 5 innenliegend angeordnet, wobei an dem Gehäuseabschnitt 5 auch der Gehäuseboden 2 befestigt ist. Auf der dem Gehäuseboden 2 gegenüberliegenden Seite am Gehäuseabschnitt 5 ist ein Gehäuseteil 6 in Form eines Deckels mit einer zentralen Öffnung 7 fest angebracht. Durch diese zen- trale Öffnung 7 ragt das dem Gehäuseboden 2 abgewandte Ende der Achse 1. Der Gehäuseabschnitt 5, der Gehäuseboden 2 und der Deckel 6 bilden ein Motorengehäuse, in dessen Inneren der auf der Achse 1 drehbare Anker 3 angeordnet ist, und der mit einem sich entlang der Mittelachse 9 axial erstreckendem Exzenter 8 mit seiner Exzenterachse 8A versehen ist. Auf dem Exzenter 8 ist ein Exzenterrad 10 drehbar gelagert, welches mit einer Innenverzahnung 11 versehen ist. An dem Exzenterrad 10 sind zwei Führungselemente in Form zweier Zapfen 18, 19 parallel zur Achse 1 befestigt, welche in zwei Aufnehmungen 106 und 108 im Gehäuseteil 6 ragen und darin fixiert sind.

Die Innenverzahnung 11 des Exzenterrads 10 greift ab- schnittsweise in eine Außenverzahnung 14 eines Mitnehmers 15 ein, der drehbar auf der Achse 1 gelagert und durch Befestigungsmittel 16 axial befestigt ist. Der Mitnehmer 15 ragt durch das Gehäuseteil 6 hindurch aus dem Motorgehäuse heraus und ist in diesem Bereich für den Getriebeausgang mit einer weiteren Außenverzahnung 17 versehen.

In Figur 2 ist das Gehäuseteil 6 in Draufsicht dargestellt, welches aus einem inneren Bereich 100, einem mittleren Bereich 102 und einem fest mit dem Gehäuseabschnitt 5 verbun- denen äußeren Bereich 104 besteht. Dieses Gehäuseteil 6 ist das Führungseiement für das Exzenterrad 10. Es ist einteilig aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Kunststoff gespritzt. Es weist im inneren Bereich 100 Aufnahme- bohrungen 106, 108 für die beiden Zapfen 18, 19 auf. Außer- dem ist die zentrale Öffnung 7 am inneren Bereich 100 angeordnet, durch das das dem Gehäuseboden 2 abgewandte Ende der Achse 1 ragt. Die drei Bereiche des Gehäuseteils 6 sind über deformierbare Bereiche 112 einstückig miteinander verbunden. Zum besseren Verständnis sei noch einmal kurz die Wirkungsweise eines Exzenterzahnradgetriebes erläutert . Durch das in den Spulen 4 induzierte Magnetfeld dreht sich der Anker 3 um die Achse 1, die mit dem Gehäuseboden 2 drehtest verbunden ist. Durch die Drehung des Ankers 3 dreht sich auch der Exzenter 8 um die Achse 1.

Das auf dem Exzenter 8 drehbar gelagerte Exzenterrad 10 würde sich mit seiner Innenverzahnung 11 an der Außenverzahnung 14 des Mitnehmers 15 abwälzen, kann selbst aber - bedingt durch die in den Aufnehmungen 106, 108 geführten Zapfen 18, 19 - keine Drehung um sich selbst durchführen, sodaß sich der ebenfalls drehbar mit der Achse 1 verbundenen Mitnehmer 15 mit seiner Verzahnung 14 auf der Innenverzahnung 11 ab- wälzt. Durch dieses Abwälzen des Mitnehmers 15 in dem Exzenterrad 10 erzielt man eine Untersetzung der Drehbewegung des Mitnehmers 15, die über die Außenverzahnung 17 des Mitnehmers 15 weitergeleitet wird.

Das Exzenterrad 10 vollführt folglich eine Kreisbewegung, die zu einer kreisförmigen Bewegung der beiden Zapfen 18, 19 führt, die das Gehäuseteil 6 gestatten muß.

Diese Bewegung kann in zwei radiale Bewegungen senkrecht zu- einander aufgeteilt werden. Sie wird durch die deformierbaren Bereiche 112 ermöglicht und bewirkt die Auslenkung des die Aufnehmungen 106, 108 enthaltenden Gehäuseteils.

Die deformierbaren Bereiche 112 sind Stege, welche beidsei- tig durch Aussparungen 114 gebildet werden, die zwischen den zu verbindenden Bereichen 100, 102, 104 angeordnet sind. Gemäß Figur 2 weisen die Aussparungen 114 unterschiedliche Geometrien auf, wobei die Spiegelsymmetrie entlang der beiden senkrecht zueinander stehenden Achsen II-II und II'-II' entscheidend ist. Außerdem ist wichtig, daß die Breite der Aussparungen 114 mindestens so groß gewählt wird, daß die Auslenkungen der deformierbaren Bereiche 112 durch die Exzenterbewegung darin aufgenommen werden können und somit die Bereiche 112 nicht in ihrer Bewegung behindert werden.

Durch die Bildung der Aussparungen 114 in der in Figur 2 dargestellten Weise sind die deformierbaren Bereiche 112 zwischen dem inneren Bereich 100 und dem mittleren Bereich 102 und die deformierbaren Bereiche 112 zwischen dem mittle- ren Bereich 102 und dem äußeren Bereich 104 quer, also in einem Winkel von 90°, zueinander angeordnet sind. Diese Anordnung stellt eine ideale Geometrie für die Aufnahme der Exzenterbewegung des Exzenterrades 10 dar.

In Figur 3 ist das Gehäuseteil 6 eines zweiten Ausführungs- beispiels dargestellt, wobei gleiche Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 2 versehen sind.

Die deformierbaren, stegförmigen Bereiche 112 in Figur 3 werden ebenfalls durch beidseitige Aussparungen 114 gebildet, die zwischen den zu verbindenden Bereichen 100 und 104 angeordnet sind. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbei- spiel weist das zweite lediglich zwei Teilbereiche 100, 104 auf, und die beiden sich gegenüberliegenden Aufnehmungen 106, 108 sind nicht auf dem inneren Bereich 100, sondern über deformierbare, balkenähnliche Bereiche 112 am inneren Bereich schwingfähig angeordnet. Diese Anordnung ist quer zu den deformierbaren Bereichen 112, die den inneren Bereich 100 mit dem äußeren Bereich 104 verbinden. Somit wird auch hier eine exakte Trennung der kreisförmigen Bewegung des Exzenterrades 10 und eine erfindungsgemäß vorteilhafte Führung desselben erreicht.

Hinsichtlich der Geometrie gilt auch für das zweite Ausfüh- rungsbeispiel, daß die paarweise symmetrische Anordnung der von den Aussparungen 114 begrenzten Stege von entscheidender Bedeutung ist. Genauso ist die Breite der Aussparungen 114 den Auslenkungen entsprechend groß genug zu wählen.

Durch die Bildung der Aussparungen 114 in der oben beschriebenen Weise sind die deformierbaren Bereiche 112 zwischen dem inneren Bereich 100 und dem äußeren Bereich 104 und die deformierbaren Bereiche 112 zwischen dem inneren Bereich 100 und den Aufnehmungen 106, 108 quer zueinander an- geordnet sind. Diese Anordnung stellt eine ideale Geometrie für die Aufnahme der Exzenterbewegung des Exzenterrades 10 dar .

Die beiden dargestellten Ausführungsbeispiele der Figur 2 und 3 können sehr einfach in einem Spritzgußverfahren hergestellt werden, außerdem können die deformierbaren Bereiche 112 zur Steigerung der Festigkeit mit Metalleinlegeteilen versehen werden.

Prinzipiell sind auch andere Geometrien der Aussparungen 114 denkbar, die beispielsweise zu deformierbaren Bereichen 112 in Form einer Ziehharmonika führen. Unabhängig von den dargestellten Ausführungsbeispielen ist wichtig, daß die Teilsysteme 100, 102, 104 verdrehsteif zueinander sind und die deformierbaren Bereiche 112 so ausgelegt sind, daß sie der zyklischen Bewegung des Exzenterrades 10 folgen können.

Claims

Ansprüche

1. Exzenterzahnradgetriebe, aufweisend einen Drehantrieb (3) mit einem Exzenter (8) , einem auf diesem drehbar gelagerten Exzenterrad (10) mit einer Verzahnung (11), die mit einer Verzahnung (14) eines Mitnehmers (15) durch abschnittsweises Ineinandergreifen zusammenwirkt, wobei ferner das Exzenterrad (10) Führungselemente

(12a; 18, 19) aufweist, die in einem feststehenden Gehäuseteil (6) mittelbar oder unmittelbar in Aufnehmungen (106, 108) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (6) einteilig ausgeführt ist und die Aufnehmungen (106, 108) darin schwingfähig angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil einen inneren Bereich (100) mit den Aufnehmungen (106, 108), einen mittleren Bereich (102) und einen fest mit dem übrigen Gehäuse verbundenen äußeren Bereich (104) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich (100) und der mittlere Bereich

(102) gegen den äußeren Bereich (104) um aufeinander senkrecht stehende Achsen schwingfähig angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich (100) mit dem mittleren Bereich

(102) bzw. der mittlere Bereich (102) mit dem äußeren Bereich (104) über deformierbare Bereiche (112) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbaren Bereiche (112) durch Aussparun- gen (114) gebildet werden, die zwischen dem inneren Bereich (100) und dem mittleren Bereich (102) , bzw. dem mittleren Bereich (102) und dem äußeren Bereich (104) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbaren Bereiche (112) eine längliche Ausdehnung besitzen, vorzugsweise durch beidseitig angeordnete Aussparungen (114) balkenähnlich ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbaren Bereiche (112) zwischen dem inneren Bereich (100) und dem mittleren Bereich (102) und die deformierbaren Bereiche (112) zwischen dem mittleren Bereich (102) und dem äußeren Bereich (104) quer zueinander angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der deformierbaren Bereiche (112) Verjüngungen (116) aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil einen inneren Bereich (100) mit den Aufnehmungen (106, 108), und einen fest mit dem übrigen

Gehäuse verbundenen äußeren Bereich (104) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich (100) gegen den äußeren Bereich (104) bzw. die Aufnehmungen (106, 108) gegen den inne- ren Bereich (100) um aufeinander senkrecht stehende

Achsen schwingfähig angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich (100) mit dem äußeren Bereich (104) bzw. die Aufnehmungen (106, 108) mit dem inneren

Bereich (100) über deformierbare Bereiche (112) verbun- den sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbaren Bereiche (112) durch Aussparungen (114) gebildet werden, die zwischen dem inneren Bereich (100) und dem äußeren Bereich (104) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbaren Bereiche (112) eine längliche Ausdehnung besitzen, vorzugsweise balkenähnlich ausgebildet und beidseitig von Aussparun- gen (114) begrenzt sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Aufnehmungen (106, 108) verbundenen deformierbaren Bereiche (112) und die nicht mit den Aufnehmungen (106, 108) verbundenen deformier- baren Bereiche (112) quer zueinander angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der deformierbaren Bereiche (112) Verjüngungen (116) aufweisen.