-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft eine Lastdrehmomentsperre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Aggregat mit einer erfindungsgemäßen Lastdrehmomentsperre.
-
Eine derartige Lastdrehmomentsperre ist aus der
DE 10 2009 046 080 A1 der Anmelderin bekannt und dient insbesondere als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einem Schiebedachantrieb, einem Sitzverstellungsantrieb, einem Fensterheberantrieb oder ähnlichem. Charakteristisch für derartige Antriebe ist, dass einerseits über den Antrieb eine Kraft auf das zu verstellende Element (beispielsweise eine Fensterscheibe) übertragen werden soll, dass aber andererseits bei der Übertragung eines Drehmoments, das von dem zu verstellenden Element herrührt, die Antriebseinrichtung blockieren soll. Beispielsweise soll eine Fensterscheibe nicht durch Aufbringen einer manuellen Kraft bzw. allein durch ihre Gewichtskraft in der Tür abgesenkt werden können. Hierzu ist es bei der bekannten Lastdrehmomentsperre vorgesehen, dass innerhalb des Gehäuses einer Getriebe-Antriebseinheit ein Bremskörper in Form einer aus Blech bestehenden Bremstrommel angeordnet ist, die ein Sperrelement, das als Schlingfeder ausgebildet ist, radial in geringem Abstand umgreift. Die beiden Federendbereiche der Schlingfeder sind radial nach innen um 90° umgebogen und wirken mit Mitnahmeelementen zusammen, die einstückig an einem Abtriebselement angeordnet sind, und die mit Drehwinkelspiel Durchbrüche an einem Antriebsrad durchsetzen. Wird nun ein Drehmoment von dem Abtriebselement in Richtung des Antriebsrads eingeleitet, so gelangt, in Abhängigkeit von der Richtung des eingeleiteten Drehmoments, das eine oder das andere Mitnahmeelement in Kontakt mit dem Federendbereich der Schlingfeder derart, dass diese radial aufgeweitet wird und reibschlüssig an der Bremstrommel anliegt, sodass eine Drehung des Abtriebselements und des Antriebsrads vermieden wird.
-
Die Belastbarkeit einer derartigen Lastdrehmomentsperre, d.h. die Höhe der über das Abtriebselement auf den Federendbereich maximal einleitbaren Kraft hängt insbesondere von der Biegesteifigkeit des Federendbereichs der Schlingfeder ab, der, wie oben erläutert, radial nach innen ragt. Es könnte nun zwar versucht werden, die Biegesteifigkeit des Federendbereichs dadurch zu erhöhen, dass der Querschnitt der Schlingfeder vergrößert wird, eine derartige Ausbildung hat jedoch zur Folge, dass aufgrund der dann größeren Steifigkeit das radiale Aufweiten der Schlingfeder im Blockierfall erschwert wird und somit gegebenenfalls die Lastdrehmomentsperre ihre Funktion nicht mehr erfüllen kann. Alternativ könnte auch durch eine entsprechende Verstärkung lediglich der Federendbereiche die Biegesteifigkeit der Federendbereiche erhöht werden. Eine derartige Ausbildung ist jedoch relativ aufwendig.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lastdrehmomentsperre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass sie bei möglichst einfacher und kompakter Ausbildung die Einleitung gegenüber dem Stand der Technik größerer Kräfte bzw. Momente erlaubt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Lastdrehmomentsperre mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Federendbereich, der mit dem Mitnahmeelement zusammenwirkt, in Umfangsrichtung der Windungen des Sperr- bzw. Federelements umgebogen ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der Federendbereich im Gegensatz zum Stand der Technik nicht radial nach innen umgebogen ist, sondern (zumindest in einem Teilbereich) entlang der Windungen des Federelements in Umfangsrichtung bzw. in einer Richtung parallel zur Längsachse des Federelements. Dabei ist insbesondere der Federendbereich radial deckungsgleich mit den Windungen angeordnet. Dadurch wird es ermöglicht, dass im Sperrfall das Mitnahmeelement an einer Stirnseite bzw. Stirnfläche des Federendbereichs derart anliegt, dass dieser zumindest im Wesentlichen einer Druckbelastung ausgesetzt wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei der der Federendbereich in seinem Biegebereich durch eine Biegespannung beaufschlagt wird, ist es somit möglich, wesentlich größere Kräfte auf den Federendbereich zu übertragen, da das Material des Federelements aufgrund der Druckbeanspruchung wesentlich weniger deformiert bzw. durch Biegespannung belastet wird.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lastdrehmomentsperre sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
-
In bevorzugter konstruktiver Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Mitnahmeelement fluchtend zum Federendbereich, d.h. im Bereich des Federendbereichs auf demselben Teilkreisdurchmesser wie die Windungen des Sperrelements angeordnet ist. Dadurch ist radial innerhalb des Sperrelements kein Raum für das Mitnahmeelement erforderlich, sodass dieser Bauraum gegebenenfalls für andere Zwecke genutzt werden kann.
-
Ganz besonders bevorzugt ist es darüber hinaus, wenn zwei Mitnahmeelemente vorgesehen sind, die jeweils in Wirkverbindung mit einem Federendbereich angeordnet sind, und wenn zumindest das Mitnahmeelement, das zum Sperren der größeren Last vorgesehen ist, mit dem in Umfangsrichtung umgebogenen Federendbereich zusammenwirkt. Es ist somit eine Ausführungsform denkbar, bei der das Sperrelement einen radial nach innen ragenden Federendbereich aufweist, das zum Sperren der (im Bezug zur anderen Last) kleineren Last dient, während der andere Federendbereich in Umfangsrichtung umgebogen ist und zum Sperren der größeren Last dient. Eine derartige Ausführungsform hat konstruktiv den Vorteil, dass der radial nach innen ragende Federendbereich mit einem relativ einfach ausgebildeten Mitnahmeelement zusammenwirken kann, das insbesondere hinsichtlich seiner Form relativ einfach ausgebildet ist.
-
In ganz besonders bevorzugter konstruktiver Ausgestaltung der zuletzt beschriebenen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Federendbereich zum Sperren der größeren Last auf der dem Antriebselement zugewandten Seite des Sperrelements angeordnet ist. Dadurch lässt sich ein hinsichtlich seiner Länge sehr kompaktes bzw. kurzes Mitnahmeelement verwirklichen, so dass die auf das Mitnahmeelement wirkenden Biegespannungen ebenfalls relativ gering sind, so dass besonders hohe Kräfte bzw. Momente von dem Abtriebselement auf das Sperrelement (Schlingfeder) übertragen werden können.
-
In einer ersten bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung des Federendbereichs wird vorgeschlagen, dass dieser um 90° in Richtung zum Mitnahmeelement umgebogen ist. Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil, dass die geometrische Maßtolerierung bezüglich des Mitnahmeelements bzw. -zapfens relativ unkritisch ist, da dieser über einen relativ großen Bereich bzw. eine relativ große Länge an dem Federendbereich anliegt. Darüber hinaus wird bei einer derartigen Ausführungsform an dem Mitnahmeelement auch eine relativ geringe Flächenpressung erzeugt.
-
In alternativer Ausgestaltung des Federendbereichs kann es auch vorgesehen sein, dass dieser um 180° umgebogen ist. Dadurch ist der Federendbereich näherungsweise parallel zur letzten Windung ausgerichtet und liegt insbvesondere axial an dieser an. Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil einer in ihrer axialen Länge besonders kompakt bzw. kurz bauenden Schlingfeder.
-
In wiederum alternativer Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Federendbereich einen um 180° umgebogenen ersten Abschnitt aufweist, an den sich ein um 90° zweiter Abschnitt anschließt.
-
Zur Verringerung des Verschleißes an dem Mitnahmeelement bzw. dem Mitnahmezapfen bzw. zur Verringerung der auf das Mitnahmeelement wirkenden Flächenpressungen wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass das Mitnahmeelement im Kontaktbereich zum Federendbereich ein Verschleißschutzelement aufweist. Ein derartiges Verschleißschutzelement kann beispielsweise durch eine Metallplatte oder ähnliches ausgebildet sein, die durch Klemmschluss oder eine sonstige Verbindungstechnik mit dem Mitnahmeelement verbunden ist.
-
Erfindungsgemäß findet eine derartige Lastdrehmomentsperre vorzugsweise bei einem Aggregat Verwendung, das als Komfortantrieb in einem Kraftfahrzeug dient, wie einem Schiebedachantrieb, einem Sitzverstellungsantrieb oder einem Fensterheberantrieb.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
-
Diese zeigt in:
-
1 Eine Explosionsdarstellung einer Getriebe-Antriebseinheit mit einer erfindungsgemäßen Lastdrehmomentsperre,
-
2 einen Längsschnitt durch die montierte Getriebe-Antriebseinheit gemäß 1,
-
3 eine Seitenansicht auf eine erste Ausführungsform einer Schlingfeder, wie sie bei einer Lastdrehmomentsperre gemäß 1 verwendet wird,
-
4 und 5 jeweils in Seitenansicht Teilbereiche einer Schlingfeder mit abgewandelten Federendbereichen und
-
6 eine Darstellung einer weiteren, abgewandelten Schlingfeder.
-
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
-
In den 1 und 2 ist eine Getriebe-Antriebseinheit 10 für einen Verstellantrieb in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Hierbei wird das Ausführungsbeispiel anhand eines Fensterheberantriebs beschrieben. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, dass eine derartige Getriebe-Antriebseinheit 10 für beliebige Hilfs- und Komfortantriebe in einem Kraftfahrzeug, z.B. für Schiebedachantriebe, Sitzverstellungsantriebe, Scheibenwischerantriebe, Getriebe- und Kupplungssteller, elektrische Lenkungen, Stellantriebe oder sonstige Anwendungen einsetzbar ist. Auch ist die Art des verwendeten elektrischen Antriebsmotors unabhängig von der nachfolgenden Beschreibung und dem jeweiligen Anwendungsfall anzupassen.
-
Die Getriebe-Antriebseinheit
10 umfasst ein als schrägverzahntes Abtriebszahnrad aus Kunststoff ausgebildetes Antriebselement, welches im Folgenden als Stirnrad
11 bezeichnet wird. Das Stirnrad
11 wird von einem nicht gezeigten Elektromotor, wie in der
DE 10 2005 012 938 A1 der Anmelderin gezeigt, angetrieben. Hierzu weist der Elektromotor eine Antriebswelle
12 mit einem ebenfalls schrägverzahnten Zahnrad
13 oder einer Schnecke auf, das bzw. die mit der Außenverzahnung des Stirnrads
11 kämmt. Das Stirnrad
11 ist in einem aus Kunststoff bestehenden Getriebegehäuse
15 der Getriebe-Antriebseinheit
10 aufgenommen.
-
Das Getriebegehäuse 15 umfasst ein topfförmiges Grundteil 16 und einen an der Oberseite des Grundteils 16 angeordneten Gehäusedeckel 17. Der Gehäusedeckel 17 ist ringförmig ausgebildet und mit dem Grundteil 16 insbesondere durch eine Formschlussverbindung verrastbar. An dem Getriebegehäuse 15 ist einstückig ein Lagerzapfen 18 angeformt, dessen eines Ende 19 aus dem Gehäusedeckel 17 herausragt. Auf dem Lagerzapfen 18 ist ein Abtriebselement 20 drehbar gelagert. Das Abtriebselement 20 ist mittels eines Wellenspannrings 21 axial auf dem Lagerzapfen 18 gesichert.
-
Das Abtriebselement 20 weist auf der dem Gehäusedeckel 17 abgewandten Seite eine Verzahnung 23 auf, über die das Antriebsdrehmoment des Elektromotors über die Antriebswelle 12 auf eine nicht näher dargestellte Mechanik oder Kinematik eines Fensterhebers übertragbar ist, wobei als bewegliches Teil eine Fensterscheibe verstellt wird. Ferner weist das Abtriebselement 20 zwei sich parallel und mit unterschiedlichem radialen Abstand zum Lagerzapfen 18 erstreckende Mitnehmer 25, 26 auf, die in das Innere des Getriebegehäuses 15 hineinragen, wobei die beiden Mitnehmer 25, 26 in axialer Richtung eine unterschiedliche Länge aufweisen, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Hierzu sind in der scheibenförmigen Oberseite 27 des Stirnrads 11 zwei Ausnehmungen 28, 29 ausgebildet (1), in der die Mitnehmer 25, 26 mit Drehwinkelspiel angeordnet sind.
-
Das Stirnrad 11 ist mit seinem Zahnkranz 31 in dem Getriebegehäuse 15 axial positioniert bzw. gelagert. Hierzu liegt beispielhaft und daher nicht einschränkend die Unterseite 32 des Zahnkranzes 31 auf einem ringförmig ausgebildeten Bodenbereich 33 des Grundteils 16 des Getriebegehäuses 15 auf. Die Oberseite 36 des Zahnkranzes 31 ist wiederum in Wirkverbindung mit dem Gehäusedeckel 17 angeordnet.
-
Teilweise innerhalb des Zahnkranzes 31 und auf der dem Gehäusedeckel 17 abgewandten Seite ist eine aus Metall bestehende, als Bremselement dienende Bremstrommel 34 im Getriebegehäuse 15 angeordnet. Die im Wesentlichen hülsen- oder topfförmig ausgebildete Bremstrommel 34 liegt mit ihrem unterhalb des Stirnrads 11 befindlichen Teil ihrer Außenwand 35 an einer zylindrisch ausgebildeten Wand 37 des Grundteils 16 an. Die Wand 37 im Grundteil 16 weist ferner mehrere Aussparungen 38 auf, in die Befestigungslaschen 39 der Bremstrommel 34 formschlüssig eingreifen. Über an der Unterseite des Grundteils 16 ausgebildete Durchgangsbohrungen lassen sich die Befestigungslaschen 39 der Bremstrommel 34 mittels Befestigungsschrauben 41 fixieren.
-
Innerhalb der Bremstrommel 34 ist ein als Schlingfeder 42 ausgebildetes Sperrelement angeordnet, die als Bestandteil einer Lastdrehmomentsperre 100 wirkt. Die Schlingfeder 42 weist mehrere, zur Längsachse 43 der Schlingfeder 42 fluchtend zueinander angeordnete Windungen 44 auf. Ferner umfasst die Schlingfeder 42 auf den beiden in Längsrichtung gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Federendbereich 45, 46. Der eine, lediglich in der 2 erkennbare Federendbereich 45, der mit dem Mitnehmer 25 zusammenwirkt, ist radial nach innen um 90°, d.h. zur Längsachse 43 hin umgebogen. Demgegenüber ist der andere Federendbereich 46 um 90° in einer zur Längsachse 43 parallelen Richtung umgebogen, derart, dass der Federendbereich 46 auf demselben Teilkreisdurchmesser angeordnet ist wie die Windungen 44 der Schlingfeder 42.
-
Damit der Mitnehmer 25 mit dem Federendbereich 45 und der Mitnehmer 26 mit dem Federendbereich 46 zusammenwirken kann, ist der Mitnehmer 25 in einem geringeren radialen Abstand zur Längsachse 43 angeordnet als der Mitnehmer 26. Insbesondere ist der Mitnehmer 25 radial innerhalb der Schlingfeder 42 in geringem Abstand zur Schlingfeder 42 angeordnet und weist eine Breite auf, die in etwa der Breite des radial nach innen umgebogenen Federendbereichs 45 der Schlingfeder 42 entspricht. Demgegenüber ist der Mitnehmer 26 in einem gegenüber dem Mitnehmer 25 größerem radialen Abstand zur Längsachse 43 angeordnet, derart, dass der mittlere Durchmesser des Mitnehmers 26 dem Teilkreisdurchmesser der Schlingfeder 42 entspricht.
-
Während der Mitnehmer 25 axial bis zum Federendbereich 45 reicht, weist der Mitnehmer 26 eine axial gegenüber dem Mitnehmer 25 verkürzte Erstreckung auf, derart, dass die der Schlingfeder 42 zugewandte Unterseite des Mitnehmers 26 knapp oberhalb der obersten Windung 44 der Schlingfeder 42 abschließt.
-
Beim Betrieb der Getriebe-Antriebseinheit 10 wird ein vom Elektromotor über die Antriebswelle 12 eingeleitetes Drehmoment über das Stirnrad 11 und die Mitnehmer 25, 26 auf das Abtriebselement 20 übertragen. Wird nun über das Abtriebselement 20 ein Drehmoment in die Getriebe-Antriebseinheit 10 eingeleitet, so bewirken die mit den Mitnehmern 25, 26 in Wirkverbindung angeordneten Federendbereiche 45, 46 der Schlingfeder 42, dass die Schlingfeder 42 in ihrem Durchmesser aufgeweitet wird und an der Innenfläche der Wand 35 der Bremstrommel 34 anliegt. Hierdurch wird die Bewegung der Mitnehmer 25, 26 und somit des Abtriebselements 20 gestoppt, welche über die Ausnehmungen 28, 29 ihrerseits mit dem Stirnrad 11 verbunden sind.
-
In der 3 ist eine gegenüber den 1 und 2 abgewandelte Schlingfeder 52 dargestellt. Bei der Schlingfeder 52 sind beide Federendbereiche 53, 54 jeweils um 90° in einer zur Längsachse 55 der Schlingfeder 52 parallel verlaufenden Richtung umgebogen. Die beiden Federendbereiche 53, 54 sind dabei, in Analogie zum Federendbereich 46 bei der Schlingfeder 42, auf dem Teilkreisdurchmesser angeordnet, auf dem sich auch die Windungen 44 der Schlingfeder 52 befinden. Eine Getriebe-Antriebseinheit 10 unter Verwendung der Schlingfeder 52 benötigt einen speziell ausgeformten (zweiten) Mitnehmer 25, der in Wirkverbindung mit dem in Richtung zum Bodenbereich 33 ragenden Federendbereich 54 angeordnet ist.
-
In der 4 ist eine weitere, modifizierte Schlingfeder 62 dargestellt, bei der der Einfachheit halber lediglich der Bereich des einen Federendbereichs 63 dargestellt ist. Im Gegensatz zu den Federendbereichen 46, 53, 54 ist der Federendbereich 63 um 180° rückgefaltet bzw. entgegen der Windungsrichtung rückgebogen, sodass das Federende 64 des Federendbereichs 63 auf der Oberseite der axial obersten Windung 65 anliegt. Ferner weist der in Wirkverbindung mit dem Federendbereich 63 angeordnete Mitnehmer 66 auf der dem Federendbereich 63 zugewandten Seite an einer Stirnseite ein als Verschleißschutz dienendes, insbesondere metallisch ausgebildetes, plattenartiges Schutzelement 67 auf (das im Übrigen in Analogie auch bei den anderen Mitnehmern 25, 26 vorhanden sein kann). Der Mitnehmer 66 weist darüber hinaus einen den Federendbereich 63 überdeckenden Abschnitt 68 auf, derart, dass der Federendbereich 63 axial knapp unterhalb des Abschnitts 68 angeordnet ist. Um das nicht dargestellte Abtriebselement 20 durch das Stirnrad 11 in Drehrichtung mitzunehmen liegt die Aussparung 69 an dem Federende 64 an (nicht dargestellt).
-
Das in den 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Federendbereich 76 der Schlingfeder 72 einen ersten Abschnitt 73 aufweist, der entsprechend dem Federendbereich 63 bei der Schlingfeder 62 um 180° rückgefaltet ist. An den ersten Abschnitt 73 schließt sich ein zweiter Abschnitt 74 an, der um 90° in Längsrichtung bzw. parallel zur Längsachse der Schlingfeder 72 umgebogen ist. Zur Mitnahme des Mitnehmers 66 liegt somit die Aussparung 69 an der Stirnfläche 75 des zweiten Abschnitts 74 des Federendbereichs 76 an.
-
Zuletzt ist in der 7 eine Schlingfeder 82 dargestellt, deren Federendbereich 83 einen ersten Abschnitt 84 aufweist, der um 180° rückgebogen ist. An den ersten Abschnitt 84 schließt sich ein zweiter Abschnitt 85 an, der radial nach innen, d.h. in Richtung zur Längsachse der Schlingfeder 82 umgebogen ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass zum Sperren des Drehmoments der Mitnehmer 86 in Wirkverbindung mit der Stirnseite am umgebogenen ersten Abschnitt 84 gelangt, während zur Mitnahme des nicht dargestellten Abtriebselements 20 an dem Stirnrad 11 ein Mitnahmeelement 87 (radial innerhalb der Schlingfeder 82) angeformt ist, das im Antriebsfall mit dem zweiten Abschnitt 85 zusammenwirkt.
-
Die soweit beschriebene Getriebe-Antriebseinheit 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009046080 A1 [0002]
- DE 102005012938 A1 [0023]