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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere im Fahrwerksbereich, mit einem Antriebsteil und einem Spindeltrieb, wobei der Spindeltrieb eine Spindel und eine Mutter aufweist, die eine gemeinsame Achse, nämlich Spindelachse, haben, und wobei das Antriebsteil eine Rotationsachse aufweist.
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Es sind vielzählige Dokumente über Aktuatoren oder Getriebe im Fahrwerksbereich bekannt, die sich mit der Positionssicherung befassen. Beispielsweise ist in der
DE 10 2008 024 910 A1 ein Aktuator mit einem Motor und einem Abtriebsteil zum Anschluss an ein Stellelement sowie einer Lastmomentsperre zum Blockieren des Abtriebsteils zur Vermeidung unerwünschter Stellbewegungen offenbart, wobei die Lastmomentsperre durch eine Schlingfeder gebildet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Getriebe derart weiterzuentwickeln, dass eine stufenlose Verstellung erreicht wird und zugleich unerwünschte Stellbewegungen vermieden werden.
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Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird das im Anspruch 1 angegebene Getriebe vorgeschlagen. Optionale vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich ganz oder teilweise aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Getriebe mit einem Antriebsteil, das eine Rotationsachse aufweist, und einem Spindeltrieb, der eine Spindelachse aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Rotationsachse orthogonal zur Spindelachse oder zu einer zur Spindelachse parallel verlaufenden Achse verläuft und das Antriebsteil auf der Stirnseite zum Spindeltrieb hin eine Spiralkontur, insbesondere eine Spiralnut, aufweist, in die mindestens ein Drehübertragungselement des Spindeltriebs eingreift. Die Mutter des Spindeltriebs weist somit eine Vielzahl an Drehübertragungselementen auf, die entweder in der Mutter integriert oder mit der Mutter drehfest verbunden sind. Die Drehübertragungselemente erstrecken sich vom Außenumfang der Mutter in radialer Richtung. Die, ausgehend von der Achse der Mutter, radial verlaufenden Achsen der jeweiligen Drehübertragungselemente verlaufen somit orthogonal zur Spindelachse.
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Vorzugsweise ist die Spiralkontur des Antriebsteils als archimedische Spirale ausgebildet. Diese Spiralenform zeichnet sich durch einen konstanten Windungsabstand a über den gesamten Definitionsbereich aus. Sie entsteht, wenn bei einer Drehbewegung der Radius r proportional zum Drehwinkel φ wächst. Demnach gilt folgende Formel für die archimedische Spirale: r = a·φ. Die Spiralkontur kann beispielsweise mittels eines spiralförmig verlaufenden Steges entstehen. Aufgrund der Spiralkontur entsteht somit eine Spiralnut, die von dem spiralförmigen Steg begrenzt ist.
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Die Drehübertragungselemente weisen eine Kontur auf, die in die Spiralkontur eingreift, so dass eine Kopplung zwischen Antriebsteil und Spindeltrieb entsteht. Hierfür gibt es mehrere Ausführungsmöglichkeiten der Drehübertragungselemente. Beispielsweise können die Drehübertragungselemente eine Zahnkontur eines Zahnrades aufweisen. Das bedeutet, dass die Mutter des Spindeltriebs eine Zahnradkontur auf ihrem Außenumfang aufweist. Bei einer weiteren Ausführung könnten die Drehübertragungselemente als Abtriebsstifte ausgebildet sein. Die Abtriebsstifte weisen beispielsweise eine zylindrische oder kegelstumpf Form auf, deren Enden direkt in der Spiralkontur eingreifen. Eine weitere Ausführung stellen die Abtriebsstifte dar, an deren Enden jeweils ein Abrollelement befestigt ist. Die Abrollelemente können beispielsweise eine zylindrische Form, eine Kugelform oder eine Kegelform aufweisen. Es ist vor allem vorteilhaft, wenn die Drehübertragungselemente, die Abtriebsstifte und/oder die Abrollelemente im Querschnitt eine runde Kontur aufweisen.
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Aufgrund der archimedischen Spirale bildet sich ein sehr kleiner Anlagewinkel zwischen Antriebsteil und Drehübertragungselement mit oder ohne Abrollelement, wodurch eine Selbsthemmung erreicht wird. Der Anlagewinkel ist demnach kleiner als der Arkustangens der Haftreibungszahl. Somit wird eine unerwünschte Stellbewegung vermieden und stattdessen die Positionssicherung gewährleistet.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Abrollelemente auf den Abtriebsstiften wälzgelagert oder gleitgelagert sind. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Getriebes optimiert, wodurch ein Getriebe mit einer hohen Übersetzung und einem verbesserten Wirkungsgrad erreicht wird. Als Wälzlager kann hierfür beispielsweise ein Nadellager verwendet werden.
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Das beschriebene Getriebe ist besonders für mechanische Niveauregulierungssysteme, Spur- und Stutzversteller und Hinterachslenkung für Kraftfahrzeuge geeignet. Weitere Anwendungen im Zusammenhang mit Spindeltrieben, insbesondere mit Kugelgewindetrieben, sind möglich.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:
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1 eine Ausführungsform eines Antriebsteils eines erfindungsgemäßen Getriebes,
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2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes in Schnittansicht,
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3 das Ende eines Abtriebsstifts aus 2 mit einem befestigten Abrollelement.
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In der 1 ist eine Ausführungsform eines Antriebsteils 1 eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellt. Das Antriebsteil 1 ist als Scheibe ausgebildet und weist auf einer Stirnseite eine Spiralnut 2 auf, die von einem spiralförmig verlaufenden Steg 16 begrenzt ist. Der Steg 16 und somit auch die Spiralnut 2 ist als archimedische Spirale ausgebildet ist.
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In der 2 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe 3 schematisch in Schnittansicht dargestellt. Das Getriebe 3 umfasst das Antriebsteil 1 aus 1 sowie einen Spindeltrieb 4. Der Spindeltrieb 4 weist eine Spindel 5 sowie eine Mutter 6 auf. Die Spindel 5 und die Mutter 6 liegen auf einer gemeinsamen Achse 7, die hier im Folgenden als Spindelachse 7 bezeichnet wird und den axialen Verfahrweg der Spindel 5 darstellt. Das Antriebsteil 1 weist eine Rotationsachse 8 auf, die orthogonal zu einer zur Spindelachse 7 parallel verlaufenden Achse verläuft.
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Am Außenumfang 9 der Mutter 6 ist eine Vielzahl an Drehübertragungselementen 10 angeordnet. Die Drehübertragungselemente 10 sind als zylindrische Abtriebsstifte 11 ausgebildet, die sich in radialer Richtung des Spindeltriebs 4 erstrecken und an deren Enden 12 Abrollelemente 13 angeordnet sind. Ein Ende eines Abtriebsstiftes ist in der 3 vergrößert dargestellt. Die Abrollelemente 13 sind als Kugeln ausgebildet, die jeweils eine Bohrung 14 aufweisen, in denen sich die Enden 12 der Abtriebsstifte 11 befinden. Die Abrollelemente 13 sind mittels Wälzlager 15 auf den Abtriebsstiften 11 gelagert.
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Das Antriebsteil 1 wird gemäß 2 beispielsweise über einen Aktuator, hier nicht dargestellt, angetrieben. Durch die Drehbewegung des Antriebsteils 1 und dessen Spiralnut 2 wird das in die Spiralnut 2 eingreifende Drehübertragungselement 10 rotativ bewegt, wodurch die Mutter 6 des Spindeltriebs 4 ebenfalls rotativ verstellt wird. Die Drehübertragungselemente 10 greifen nacheinander in die Spiralnut 2 des Antriebsteils 1 ein, so dass eine stufenlose Verstellung erzeugt wird. Aufgrund des sehr kleinen Anlagewinkels der Drehübertragungselemente 10 und der Spiralnut 2 bietet diese Ausführungsform auch eine Selbsthemmung, wodurch ein unerwünschtes Verstellen vermieden und somit eine Positionssicherung erreicht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsteil
- 2
- Spiralnut
- 3
- Getriebe
- 4
- Spindeltrieb
- 5
- Spindel
- 6
- Mutter
- 7
- Spindelachse/Achse des Spindeltriebs
- 8
- Rotationsachse des Antriebsteils
- 9
- Außenumfang der Mutter
- 10
- Drehübertragungselement
- 11
- Abtriebsstift
- 12
- Ende eines Abtriebsstifts
- 13
- Abrollelement
- 14
- Bohrung
- 15
- Wälzlager
- 16
- Steg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008024910 A1 [0002]
