DE102018108480B3

DE102018108480B3 - Heckspoiler-Stellantrieb

Info

Publication number: DE102018108480B3
Application number: DE102018108480.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hübener; Joachim Paul; Ulrich Karl Hohl; Wolfgang Maier
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-04-11

Abstract

Heckspoiler-Stellantrieb (5), mit einem eine Abtriebswelle (8) aufweisenden, steuerbaren Elektromotor (6), mit einem Getriebe (7), und mit einer Verstellwelle (9) zur mechanischen Übertragung der vom Elektromotor (6) aufgebrachten und vom Getriebe (7) umgesetzten Stellkraft auf einen Heckspoiler (4), wobei das Getriebe (7) einen ersten Schneckenantrieb (10) und einen zweiten Schneckenantrieb (11) aufweist, wobei der erste Schneckenantrieb (10) ein erstes Schneckenrad (12) aufweist, das mit der Abtriebswelle (8) des Elektromotors (6) gekoppelt ist und mit einem ersten Zahnrad (13) zusammenwirkt, wobei der zweite Schneckenantrieb (11) ein zweites Schneckenrad (14) aufweist, das mit einem zweiten Zahnrad (15) zusammenwirkt, welches mit der Verstellwelle (9) gekoppelt ist, und wobei das erste Zahnrad (13) und das zweite Schneckenrad (14) beide mit einer Zwischenwelle (15) gekoppelt sind, die quer zur Abtriebswelle (8) des Elektromotor (6) und quer zur Verstellwelle (9) verläuft. Die Zwischenwelle (15) ist an einem ersten Abschnitt (15a) über ein Gleitlager (17) und an einem zweiten Abschnitt (15b) über ein Kugellager (18) gelagert. Der erste Abschnitt (15a) der Zwischenwelle (15) ist ein erster Endabschnitt (15a) der Zwischenwelle (15), der dem zweiten Schneckenrad (14) zugewandt und vom ersten Zahnrad (13) abgewandt ist. Der zweite Abschnitt (15b) der Zwischenwelle (15) ist, ein Mittelabschnitt (15) oder ein dem zweiter Endabschnitt (15b) der Zwischenwelle (15).

Description

Die Erfindung betrifft einen Heckspoiler-Stellantrieb.
Kraftfahrzeuge mit Heckspoilern sind aus der Praxis hinlänglich bekannt. Ein Heckspoiler ist in einem Heckbereich des Kraftfahrzeugs positioniert, wobei ein Heckspoiler abhängig von mindestens einer definierten Betriebsbedingung, wie zum Beispiel der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, zwischen mindestens zwei definierten Heckspoiler-Stellungen verlagert werden kann, nämlich zumindest zwischen einer voll eingefahrenen Heckspoiler-Stellung und einer voll ausgefahrenen Heckspoiler-Stellung. Zwischen der voll eingefahrenen Heckspoiler-Stellung und der voll ausgefahrenen Heckspoiler-Stellung kann ein Heckspoiler typischerweise mindestens eine Zwischenstellung einnehmen.
Zur Verstellung des Heckspoilers dient ein Heckspoiler-Stellantrieb. Der grundsätzliche Aufbau eines Heckspoiler-Stellantriebs ist aus der DE 10 2014 012 292 A1 bekannt. So verfügt dieser Heckspoiler-Stellantrieb über einen steuerbaren Elektromotor, über ein als Untersetzungsgetriebe ausgebildetes Getriebe sowie über eine Verstellwelle zur Übertragung der vom Elektromotor aufgebrachten und vom Getriebe umgesetzten Stellkraft auf den Heckspoiler.
Das aus der DE 10 2014 012 292 A1 bekannte Getriebe des Heckspoiler-Stellantriebs verfügt über zwei Schneckenantriebe, wobei jeder der Schneckenantriebe ein Schneckenrad aufweist, das mit einem Zahnrad zusammenwirkt. Mit einer Abtriebswelle des Elektromotors ist ein erstes Schneckenrad eines ersten Schneckenantriebs gekoppelt. Mit der Verstellwelle ist ein zweites Zahnrad eines zweiten Schneckenantriebs gekoppelt.
Ein erstes Zahnrad des ersten Schneckenantriebs und ein zweites Schneckenrad des zweiten Schneckenantriebs sind jeweils mit einer Zwischenwelle gekoppelt, die quer zur Abtriebswelle des Elektromotors und quer zur Verstellwelle verläuft.
Im Betrieb wirken hohe Kräfte und Momente auf das Getriebe. Daher ist es erforderlich, die Zwischenwelle zu lagern, und zwar sowohl in Axialrichtung als auch in Radialrichtung.
Zur Lagerung der Zwischenwelle des Getriebes eines Heckspoiler-Stellantriebs kommen bei aus der Praxis bekannten Heckspoiler-Stellantrieben mindestens zwei in radialer Richtung wirkende Gleitlager und mindestens zwei in axialer Richtung wirkende Axialnadellager zum Einsatz, sodass die Zwischenwelle von aus der Praxis bekannten Getrieben von Heckspoiler-Stellantrieben demnach über mindestens vier Lager gelagert ist. Dies bedingt einen komplexen und teuren Aufbau des Heckspoiler-Stellantriebs.
„NIEMANN, G.: Maschinenelemente. Band I. 2. Auflage. Berlin : Springer -Verlag, 1981. S. 270-272. - ISBN 3-540-06809-0“ offenbart Kugellager und Gleitlager im Allgemeinen.
Aus DE 200 19 630 U1 , DE 1 807 553 A und US 2012/0 137 800 A1 ist weiterer Stand der Technik bekannt.
Es besteht Bedarf an einem Heckspoiler-Stellantrieb, der einfacher ist und kostengünstiger hergestellt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuartigen Heckspoiler-Stellantrieb zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Heckspoiler-Stellantrieb gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist die Zwischenwelle an einem ersten Abschnitt über ein Gleitlager und an einem zweiten Abschnitt über ein Kugellager gelagert.
Das Kugellager wirkt sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung. Über ausschließlich zwei Lager kann die Zwischenwelle gelagert werden. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau des Heckspoiler-Stellantriebs weiter. Derselbe kann kostengünstig hergestellt werden.
Der erste Abschnitt der Zwischenwelle, an welchem dieselbe über das Gleitlager gelagert ist, ist ein erster Endabschnitt der Zwischenwelle, der dem zweiten Schneckenrad zugewandt und vom ersten Zahnrad abgewandt ist.
Der zweite Abschnitt der Zwischenwelle, an welchem dieselbe über das Kugellager gelagert ist, ist ein Mittelabschnitt der Zwischenwelle oder ein dem ersten Endabschnitt gegenüberliegender zweiter Endabschnitt der Zwischenwelle.
Vorzugsweise ist der zweite Abschnitt ein Mittelabschnitt der Zwischenwelle, der zwischen dem zweiten Schneckenrad und dem ersten Zahnrad positioniert ist. Dann, wenn der zweite Abschnitt, an welchem das Kugellager angreift, als Mittelabschnitt der Zwischenwelle ausgebildet ist, der zwischen dem zweiten Schneckenrad und dem ersten Zahnrad positioniert ist, kann bei einfachem, kostengünstigem Aufbau eine besonders kompakte Bauform für den Heckspoiler-Stellantrieb, nämlich das Getriebe desselben, bereitgestellt werden.
Vorzugsweise ist das Kugellager ein Rillenkugellager. Die Verwendung eines Rillenkugellagers ist besonders bevorzugt, um die Zwischenwelle bei einfachem und kostengünstigem Aufbau in Axialrichtung und Radialrichtung zu lagern.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 einen Ausschnitt aus einem Heckbereich eines Kraftfahrzeugs nach dem Stand der Technik;
2 einen Ausschnitt aus einem Heckspoiler-Stellantrieb nach dem Stand der Technik;
3 einen Ausschnitt aus einem ersten erfindungsgemäßen Heckspoiler-Stellantrieb;
4 einen Ausschnitt aus einem zweiten erfindungsgemäßen Heckspoiler-Stellantrieb.

1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Heckbereich 1 eines Kraftfahrzeugs im Bereich eines Hinterrads 2, einer Heckscheibe 3 sowie eines Heckspoilers 4. Zur Verlagerung des Heckspoilers 4 dient ein Heckspoiler-Stellantrieb 5, von dem in 1 ein steuerbarer Elektromotor 6 und ein Getriebe 7 gezeigt sind. 2 zeigt den aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannten Aufbau des Getriebes 7.
Der Elektromotor 6 des Heckspoiler-Stellantriebs verfügt über eine Abtriebswelle 8, die in 2 gezeigt ist. Der Elektromotor 6 stellt eine Stellkraft bzw. ein Stellmoment bereit, nämlich an seiner Abtriebswelle 8, welche bzw. welches über das Getriebe 7 auf eine Verstellwelle 9 übertragen wird, von der in 2 lediglich die Längsmittelachse sichtbar ist. Über die Verstellwelle 9 kann die vom Elektromotor 6 bereitgestellte und vom Getriebe 7 umgesetzte Stellkraft letztendlich in Richtung auf den Heckspoiler 4 übertragen werden, um den Heckspoiler 4 zu verlagern.
Das Getriebe 7 verfügt über einen ersten Schneckenantrieb 10 und einen zweiten Schneckenantrieb 11.
Der erste Schneckenantrieb 10 weist ein erstes Schneckenrad 12 auf, das mit der Abtriebswelle 8 des Elektromotors 6 gekoppelt, nämlich verbunden, ist und mit einem ersten Zahnrad 13 zusammenwirkt. Das erste Schneckenrad 12 rotiert zusammen mit der Abtriebswelle 8 des Elektromotors 6.
Der zweite Schneckenantrieb 11 verfügt über ein zweites Schneckenrad 14, das mit einem zweiten Zahnrad 15 zusammenwirkt, wobei das zweite Zahnrad 15 mit der Verstellwelle 9 gekoppelt, nämlich verbunden, ist. Das zweite Zahnrad 15 rotiert zusammen mit der Verstellwelle 9.
Das erste Zahnrad 13 des ersten Schneckenantriebs 10 und das zweite Schneckenrad 14 des zweiten Schneckenantriebs 11 sind beide mit einer Zwischenwelle 15 gekoppelt, nämlich verbunden. Die Zwischenwelle 15 verläuft quer zur Abtriebswelle 8 des Elektromotors 6 sowie quer zur Verstellwelle 9.
Um im Betrieb auf die Verstellwelle 15 einwirkende Kräfte und Momente sicher aufnehmen zu können, ist die Zwischenwelle 15 gelagert, und zwar in einem in 3 sichtbare Gehäuse 16 für das Getriebe 7.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Zwischenwelle 15 an einem ersten Abschnitt 15a über ein Gleitlager 17 und an einem zweiten Abschnitt 15b über ein Kugellager 18 gelagert ist.
Bei dem Kugellager 18 handelt es sich vorzugsweise um ein Rillenkugellager.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Getriebes 7 eines erfindungsgemäßen Heckspoiler-Stellantriebs ist der erste Abschnitt 15a ein Endabschnitt der Zwischenwelle 15. Dies ist auch beim Ausführungsbeispiel der 4 der Fall.
Der erste Endabschnitt 15a, an welchem das Gleitlager 17 zur Lagerung der Zwischenwelle 15 angreift, ist dem zweiten Schneckenrad 14 zugewandt und vom ersten Zahnrad 13 abgewandt.
Im Ausführungsbeispiel der 3 ist der zweite Abschnitt 15b, an welchem das Kugellager 18 angreift, ein dem ersten Endabschnitt 15a gegenüberliegender zweiter Endabschnitt 15b der Zwischenwelle 15, der vom zweiten Schneckenrad 14 abgewandt und dem ersten Zahnrad 13 zugewandt ist.
Bevorzugt ist jedoch die Variante der 4, in welcher der zweite Abschnitt 15b, an welchem das Kugellager 18 zur Lagerung der Zwischenwelle 15 angreift, ein Mittelabschnitt der Zwischenwelle 15 ist, der zwischen dem zweiten Schneckenrad 14 und dem ersten Zahnrad 13 positioniert ist. Hierdurch kann eine besonders kompakte Bauform für das Getriebe 7 des Heckspoiler-Stellantriebs 5 bereitgestellt werden, und zwar bei Aufnahme von Axialkräften und Radialkräften über ausschließlich zwei Lager, nämlich über das Gleitlager 17 und das Kugellager 18.
Mit der Erfindung kann ein einfaches, kostengünstiges Getriebe bzw. ein einfacher und kostengünstiger Heckspoiler-Stellantrieb mit einem solchen Getriebe bereitgestellt werden. In der besonders bevorzugten Ausführungsform der 4 kann darüber hinaus eine besonders kompakte Bauform gewährleistet werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass an Heckspoiler-Stellantrieben Reibmomentschwankungen verringert werden können, was positiven Einfluss auf die Leitungsstreueng der Heckspoiler-Stellantriebe hat. Über ein Rillenkugellager können Axialkräfte und Radialkräfte an der Zwischenwelle besonders bevorzugt aufgenommen werden.

Claims

Heckspoiler-Stellantrieb (5), mit einem eine Abtriebswelle (8) aufweisenden, steuerbaren Elektromotor (6), mit einem Getriebe (7), und mit einer Verstellwelle (9) zur mechanischen Übertragung der vom Elektromotor (6) aufgebrachten und vom Getriebe (7) umgesetzten Stellkraft auf einen Heckspoiler (4), wobei das Getriebe (7) einen ersten Schneckenantrieb (10) und einen zweiten Schneckenantrieb (11) aufweist, wobei der erste Schneckenantrieb (10) ein erstes Schneckenrad (12) aufweist, das mit der Abtriebswelle (8) des Elektromotors (6) gekoppelt ist und mit einem ersten Zahnrad (13) zusammenwirkt, wobei der zweite Schneckenantrieb (11) ein zweites Schneckenrad (14) aufweist, das mit einem zweiten Zahnrad (15) zusammenwirkt, welches mit der Verstellwelle (9) gekoppelt ist, wobei das erste Zahnrad (13) und das zweite Schneckenrad (14) beide mit einer Zwischenwelle (15) gekoppelt sind, die quer zur Abtriebswelle (8) des Elektromotors (6) und quer zur Verstellwelle (9) verläuft, dadurch kennzeichnet, dass die Zwischenwelle (15) an einem ersten Abschnitt (15a) über ein Gleitlager (17) und an einem zweiten Abschnitt (15b) über ein Kugellager (18) gelagert ist, wobei der erste Abschnitt (15a) der Zwischenwelle (15), an welchem dieselbe über das Gleitlager (17) gelagert ist, ein erster Endabschnitt (15a) der Zwischenwelle (15) ist, der dem zweiten Schneckenrad (14) zugewandt und vom ersten Zahnrad (13) abgewandt ist, wobei der zweite Abschnitt (15b) der Zwischenwelle (15), an welchem dieselbe über das Kugellager (18) gelagert ist, ein Mittelabschnitt der Zwischenwelle (15) oder ein dem ersten Endabschnitt (15a) gegenüberliegender zweiter Endabschnitt der Zwischenwelle (15) ist.
Heckspoiler-Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellager (18) ein Rillenkugellager ist.
Heckspoiler-Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt der Zwischenwelle (15) zwischen dem zweiten Schneckenrad (14) und dem ersten Zahnrad (13) positioniert ist.
Heckspoiler-Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (15b) der Zwischenwelle (15) vom zweiten Schneckenrad (14) abgewandt und dem ersten Zahnrad (13) zugewandt ist.
Heckspoiler-Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (17) und das Kugellager (18) die beiden einzigen Lager zur Lagerung der Zwischenwelle (15) sind.