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Die Erfindung betrifft eine Aktuatorvorrichtung, insbesondere zur Höhenverstellung eines Fahrzeugaufbaus. Die Höhenverstellung von Fahrzeugaufbauten dient zur Erhöhung der Bodenfreiheit von Kraftfahrzeugen sowie zu deren Tieferlegung bei ebenen Fahrbahnen. Dazu ist beispielsweise in den Federbeinen der Kraftfahrzeuge eine Höhenverstellungsvorrichtung vorgesehen, die eine Aktuatorvorrichtung umfasst, wobei mittels der Aktuatorvorrichtung die Höhenverstellungsvorrichtung betrieben wird.
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Beispielsweise geht aus der
DE 10 2014 209 939 A1 eine Ausgestaltung für eine Getriebeanordnung bzw. eine Aktuatorvorrichtung mit einer Sperrfunktion hervor. Die Getriebeanordnung weist ein Antriebsrad auf, welches drehbar um eine Antriebsachse angeordnet ist und welches in Umlaufrichtung einen Antriebsverzahnungsabschnitt aufweist. Ferner weist die Getriebeanordnung ein Abtriebsrad auf, welches drehbar um eine Abtriebsachse angeordnet ist und welches in Umlaufrichtung einen Abtriebsverzahnungsabschnitt aufweist, wobei der Antriebsverzahnungsabschnitt und der Abtriebsverzahnungsabschnitt durch eine Drehung des Antriebsrads miteinander in Eingriff bringbar sind, so dass die Getriebeanordnung in einem Antriebszustand ist. Das Antriebsrad weist dabei einen Antriebssperrabschnitt auf und das Abtriebsrad weist einen Abtriebssperrabschnitt auf. Der Antriebssperrabschnitt und der Abtriebssperrabschnitt sind durch eine weitere Drehung des Antriebsrads aus dem Antriebszustand miteinander in Eingriff bringbar, so dass die Getriebeanordnung in einem Sperrzustand ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ausgestaltung für eine Aktuatorvorrichtung mit einer Sperrfunktion vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Aktuatorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die erfindungsgemäße Aktuatorvorrichtung, die insbesondere zur Höhenverstellung eines Fahrzeugaufbaus dient, umfasst ein drehbares Antriebsritzel, das über eine Getriebeeinheit mit einem Abtriebsrad und über eine Sperreinheit mit einem drehfest am Abtriebsrad angeordneten Sperrkulissenrad koppelbar ist, wobei die Sperreinheit ein drehbares Sperrrad aufweist, das dazu vorgesehen ist, periodisch in das Sperrkulissenrad einzugreifen, um das Abtriebsrad periodisch gegen eine Drehbewegung zu sperren, und wobei die Getriebeeinheit eine Rutschkupplung aufweist, die dazu vorgesehen ist, das Abtriebsrad vom Antriebsritzel zu entkoppeln, sobald die Drehbewegung am Abtriebsrad durch die Sperreinheit gesperrt ist.
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Mit anderen Worten treibt das Antriebsritzel sowohl die Getriebeeinheit als auch die Sperreinheit an. Das Antriebsritzel ist von einem Antriebsmotor, vorzugsweise einem Elektromotor in eine erste und eine zweite Drehrichtung betreibbar, um ein Niveau des Fahrzeugaufbaus einzustellen. Mithin werden eine Drehbewegung und ein Drehmoment von dem Antriebsmotor über das Antriebsritzel gleichzeitig an die Getriebeeinheit und die Sperreinheit übertragen.
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Sobald das Sperrrad in das Sperrkulissenrad greift, werden das Sperrkulissenrad und das Abtriebsrad gegen eine Drehbewegung gesperrt. Zeitgleich rutscht die Rutschkupplung in der Getriebeeinheit durch, um das Abtriebsrad vom Antriebsritzel zu entkoppeln. Mithin wird während des Eingriffs des Sperrrads in das Sperrkulissenrad keine Antriebsleistung von dem Antriebsritzel auf das Abtriebsrad übertragen. Das Abtriebsrad ist blockiert. Die Sperreinheit wird weiter über das Antriebsritzel angetrieben.
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Vorzugsweise ist das Abtriebsrad zumindest mittelbar mit einem rotierbaren Bauteil einer Höhenverstellungsvorrichtung für ein Fahrzeug verbunden. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Aktuatorvorrichtung Teil einer Vorrichtung zur Höhenverstellung des Fahrzeugaufbaus, wobei die Aktuatorvorrichtung entweder zwischen dem Fahrzeugaufbau und einer Fahrwerksfeder oder zwischen der Fahrwerksfeder und einem Radträger angeordnet ist. Im ersten Fall kann die erfindungsgemäße Aktuatorvorrichtung am oberen Federteller der Fahrwerksfeder angeordnet sein. Im zweiten Fall kann die erfindungsgemäße Aktuatorvorrichtung am unteren Federteller der Fahrwerksfeder angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Höhenverstellungsvorrichtung durch einen Gewindetrieb gebildet, der eine entlang einer Hubachse angeordnete, ein erstes Hubteil bildende Gewindespindel sowie eine ein zweites Hubteil bildende Spindelmutter aufweist. Der Gewindetrieb ist insbesondere durch einen Kugelgewindetrieb gebildet, dessen Kugeln an schraubenförmig um die Spindelachse gewundenen Kugelrillen der Spindelmutter und der Gewindespindel abwälzen. Mit derartigen Kugelgewindetrieben können zuverlässige Stellbewegungen der Aktuatorvorrichtung durchgeführt werden. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass die Aktuatorvorrichtung Teil eines Getriebes mit einer internen Sperrvorrichtung ist.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Getriebeeinheit zumindest ein erstes und ein zweites Zahnrad aufweist, wobei das erste Zahnrad mit dem Antriebsritzel im Zahneingriff steht, wobei ferner das zweite Zahnrad mit dem Abtriebsrad im Zahneingriff steht, und wobei die beiden Zahnräder drehbar auf einer gemeinsamen Welle gelagert und bis zu einem Grenzdrehmoment drehfest miteinander verbunden sind. Somit ist die drehfeste Verbindung zwischen den beiden Zahnrädern abhängig von dem zu übertragenden Drehmoment zwischen den beiden Zahnrädern. Sobald das Grenzdrehmoment zwischen den beiden Zahnrädern überschritten wird, wird die Drehmomentübertragung zwischen den beiden Zahnrädern unterbrochen.
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Vorzugsweise weist die Getriebeeinheit ein Stellelement zur variablen Einstellung des Grenzdrehmoments zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad auf. Das Stellelement ist insbesondere als Stellmutter ausgebildet. Das zweite Zahnrad wird mittels der Stellmutter axial gegen das erste Zahnrad gepresst, wodurch das Grenzdrehmoment zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad eingestellt wird. Dadurch wird eine variabel einstellbare mechanische Rutschkupplung realisiert. Die Rutschkupplung ist alternativ durch einen Rutschbelag, der mittels Federelementen vorgespannt ist, realisierbar.
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Des Weiteren bevorzugt weist das Sperrkulissenrad an einer Umfangsfläche mehrere Kulissen zur zumindest teilweisen Aufnahme des Sperrrads auf. Die Kulissen sind im Wesentlichen komplementär zum Sperrrad ausgebildet und zur formschlüssigen Verbindung mit dem Sperrrad vorgesehen. Insbesondere ist an einer Umfangsfläche des Sperrrads teilweise eine Sperrkontur ausgebildet, die bei einer Rotation des Sperrrads periodisch in die Kulissen am Sperrkulissenrad eingreift.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der fünf Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt
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1 eine schematische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Aktuatorvorrichtung mit einer Getriebeeinheit und einer Sperreinheit,
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2 eine schematische Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Aktuatorvorrichtung gemäß 1,
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3 eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Aktuatorvorrichtung gemäß 2,
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4 eine schematische Schnittdarstellung durch die Sperreinheit, und
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5 eine schematische Schnittdarstellung durch die Getriebeeinheit.
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Gemäß 1 umfasst eine erfindungsgemäße Aktuatorvorrichtung ein drehbares Antriebsritzel 1, das über ein – hier nur stark vereinfacht dargestellten – Antriebsmotor 12 verbunden ist. Das Antriebsritzel 1 weist eine Verzahnung auf, die mit einer Verzahnung an einem ersten Zahnrad 8a einer Getriebeeinheit 2 im Zahneingriff steht. Das erste Zahnrad 8a ist mit einem zweiten Zahnrad 8b der Getriebeeinheit 2 verbunden. Die beiden Zahnräder 8a, 8b sind dabei drehbar auf einer gemeinsamen Welle 9 gelagert. Zwischen dem ersten Zahnrad 8a und der gemeinsamen Welle 9 sind zwei Gleitbuchsen 13a, 13b angeordnet. Zur variablen Einstellung eines Grenzdrehmoments zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad 8a, 8b weist die Getriebeeinheit 2 ein Stellelement 10 auf.
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Das zweite Zahnrad 8b weist eine Verzahnung auf, die mit einer Verzahnung an einem Abtriebsrad 3 im Zahneingriff steht, wobei das Abtriebsrad 3 mit einem Sperrkulissenrad 5 drehfest verbunden ist. Das Sperrkulissenrad 5 ist stirnseitig an dem Abtriebsrad 3 angeordnet und formschlüssig mit dem Abtriebsrad 3 verbunden. Ferner weist das Sperrkulissenrad 5 an einer Umfangsfläche mehrere Kulissen 11 zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Sperrrads 6 auf. Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Aktuatorvorrichtung auch eine Sperreinheit 4, wobei die Sperreinheit 4 das drehbare Sperrrad 6 umfasst. Das Sperrrad 6 ist drehfest mit einem dritten Zahnrad 8c verbunden, wobei das dritte Zahnrad 8c eine Verzahnung aufweist, die mit einer Verzahnung am Antriebsritzel 1 im Zahneingriff steht. Ferner ist das dritte Zahnrad 8c über zwei Gleitbuchsen 13c, 13d drehbar an einem Lagerzapfen 14 aufgenommen.
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Gemäß 2 wird das Antriebsritzel 1 durch den Antriebsmotor 12 angetrieben, wobei ein Drehmoment und eine Drehzahl übertragen werden. Das Antriebsritzel 1 treibt über das erste und zweite Zahnrad 8a, 8b der Getriebeeinheit 2 das Abtriebsrad 3 an, wodurch je nach Drehrichtung ein Anheben oder Senken eines Fahrzeugniveaus, beispielsweise mittels eines – hier nicht dargestellten – Gewindetriebes realisiert wird. Ferner treibt das Antriebsritzel 1 gleichzeitig über das dritte Zahnrad 8c das Sperrrad 6 der Sperreinheit 4 an, sodass das Sperrrad 6 in Rotation versetzt wird. In der dargestellten Position befindet sich eine Sperrkontur 14 des Sperrrads 6 in einer Kulisse 11 an dem Sperrkulissenrad 5, wodurch eine Drehbewegung am Abtriebsrad 3 gesperrt wird. Dazu ist in der Getriebeeinheit 2 eine Rutschkupplung 7 integriert, die dazu vorgesehen ist, das Abtriebsrad 3 vom Antriebsritzel 1 zu entkoppeln, sobald die Drehbewegung am Abtriebsrad 3 durch die Sperreinheit 4 gesperrt ist. Die beiden Zahnräder 8a, 8b sind bis zu einem Grenzdrehmoment drehfest miteinander verbunden, wobei das Grenzdrehmoment zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad 8a, 8b mittels des Stellelements 10 variabel einstellbar ist.
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3 dient insbesondere zur Darstellung der Zahneingriffe zwischen dem Antriebsritzel 1 und dem ersten Zahnrad 8a sowie zwischen dem Antriebsritzel 1 und dem dritten Zahnrad 8c. Ferner geht aus 3 auch der Zahneingriff zwischen dem zweiten Zahnrad 8b und dem Abtriebsrad 3 sowie der formschlüssige Eingriff zwischen der Sperrkontur 14 am Sperrrad 6 und der Kulisse 11 am Sperrkulissenrad 5. Dabei kommt es bei einer Drehung des Sperrrads 14 in der Kulisse 11 zu einem Gleitkontakt zwischen der Sperrkontur 14 und der Kulisse 11. In der dargestellten Position der Sperrkontur 14 werden das Sperrkulissenrad 5 und das Abtriebsrad 3 festgelegt, wobei das zweite Zahnrad 8b durch die Rutschkupplung 7 von dem zweiten Zahnrad 8b entkoppelt wird. Das erste Zahnrad 8a rotiert zwar, jedoch wird die Drehbewegung aufgrund der Rutschkupplung 7 nicht an das zweite Zahnrad 8b weitergegeben.
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Gemäß 4 ist die Verbindung zwischen der Sperreinheit 4 und dem Sperrkulissenrad 5 dargestellt. Das Sperrkulissenrad 5 steht dabei lediglich mit dem Sperrrad 6 der Sperreinheit 4 in Verbindung. Das Abtriebsrad 3 weist keine direkte Verbindung zur Sperreinheit 4 auf.
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Nach 5 ist die Verbindung zwischen der Getriebeeinheit 2 und dem Abtriebsrad 3 dargestellt. Das Abtriebsrad 3 steht dabei lediglich mit dem zweiten Zahnrad 8b der Getriebeeinheit 2 in Verbindung. Über eine Rotation des Stellelements 10 ist das Grenzdrehmoment zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad 8a, 8b einstellbar, indem das zweite Zahnrad 8b axial gegen das erste Zahnrad 8a gepresst wird. Das eingestellte Grenzdrehmoment muss groß genug sein um das Fahrzeug anheben zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsritzel
- 2
- Getriebeeinheit
- 3
- Abtriebsrad
- 4
- Sperreinheit
- 5
- Sperrkulissenrad
- 6
- Sperrrad
- 7
- Rutschkupplung
- 8a, 8b, 8c
- Zahnrad
- 9
- Welle
- 10
- Stellelement
- 11
- Kulisse
- 12
- Antriebsmotor
- 13a–13d
- Gleitbuchse
- 14
- Sperrkontur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014209939 A1 [0002]
