DE102019108269A1 - Air guiding device with gear - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen, umfassend ein Spoilerelement (12), das mittels einer Ausstellkinematik (16) zwischen einer eingefahrenen Ruhestellung und mindestens einer ausgefahrenen Anströmstellung verstellbar ist, wobei die Ausstellkinematik (16) mit einem Stellantrieb (18) gekoppelt ist, der einen Antriebsmotor (20) umfasst, der eine Antriebswelle (22) antreibt, die über ein Untersetzungsgetriebe (24) eine um eine Drehachse drehbare Abtriebswelle (26) antreibt, die mit der Ausstellkinematik (16) verbunden ist. Das Untersetzungsgetriebe (26) hat mindestens zwei hintereinander geschaltete Planetengetriebestufen (28A, 28B, 28C), die über eine weitere Getriebestufe die Abtriebswelle (26) antreiben.An air guiding device for a vehicle is proposed, comprising a spoiler element (12) which can be adjusted between a retracted rest position and at least one extended approach position by means of a deployment kinematics (16), the deployment kinematics (16) being coupled to an actuator (18), which comprises a drive motor (20) which drives a drive shaft (22) which, via a reduction gear (24), drives an output shaft (26) which is rotatable about an axis of rotation and which is connected to the opening kinematics (16). The reduction gear (26) has at least two planetary gear stages (28A, 28B, 28C) connected one behind the other, which drive the output shaft (26) via a further gear stage.
Description
Die Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to an air guiding device for a vehicle, comprising the features of the preamble of claim 1.
Eine derartige Luftleitvorrichtung ist aus der Praxis bekannt und umfasst ein Spoilerelement, das mittels einer Ausstellkinematik zwischen einer eingefahrenen Ruhestellung, in der es mit einer angrenzenden Fahrzeugaußenhaut fluchten kann, und einer ausgestellten Anströmstellung verstellbar ist, in welcher es das Fahrverhalten des betreffenden Fahrzeugs beeinflusst. Die Ausstellkinematik umfasst bezogen auf eine vertikale Fahrzeuglängsmittelebene beidseits jeweils eine Lenkeranordnung, an der das Spoilerelement gelagert ist. Die Lenkeranordnungen sind mit einer Abtriebswelle eines Stellantriebs verbunden, welche von einem Elektromotor über ein Untersetzungsgetriebe angetrieben ist. Bisher eingesetzte Übersetzungsgetriebe genügen aber häufig nicht den gestellten Anforderungen.Such an air guiding device is known from practice and comprises a spoiler element which can be adjusted by means of a deployment kinematics between a retracted rest position in which it can be aligned with an adjacent vehicle outer skin and an exposed flow position in which it influences the driving behavior of the vehicle in question. In relation to a vertical longitudinal center plane of the vehicle, the deployment kinematics comprises a link arrangement on each side on which the spoiler element is mounted. The link assemblies are connected to an output shaft of an actuator, which is driven by an electric motor via a reduction gear. However, transmission gears used to date often do not meet the requirements.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftleitvorrichtung der einleitend genannten Art mit einem gegenüber dem Stand der Technik optimierten Untersetzungsgetriebe zu schaffen.The invention is based on the object of creating an air guiding device of the type mentioned in the introduction with a reduction gear that is optimized compared to the prior art.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Luftleitvorrichtungen mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 4, 6, 11, 17 und 18 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the air guiding devices having the features of
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird also eine Luftleitvorrichtung vorgeschlagen, bei der das Untersetzungsgetriebe mindestens zwei hintereinander geschaltete Planetengetriebestufen hat, die über eine weitere Getriebestufe die Abtriebswelle antreiben.According to a first aspect of the invention, an air guiding device is proposed in which the reduction gear has at least two planetary gear stages connected one behind the other which drive the output shaft via a further gear stage.
Diese Luftleitvorrichtung zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad des Stellantriebs aus. Die Planetengetriebestufen, die jeweils einen Planetenradsatz umfassen, können auf Seiten eines Spoilerherstellers Zukaufteile darstellen, so dass ein hoher Grad an Automatisierungsmöglichkeiten bei der Herstellung der Luftleitvorrichtung besteht.This air guiding device is characterized by the high efficiency of the actuator. The planetary gear stages, which each include a planetary gear set, can represent purchased parts on the part of a spoiler manufacturer, so that there is a high degree of automation options in the manufacture of the air guiding device.
Da die hintereinander geschalteten Planetengetriebestufen gleich ausgebildet sein können, kann bei dieser Ausführungsform auch ein hoher Gleichteilegrad vorliegen, was sich wiederum positiv auf die Kosten der Luftleitvorrichtung niederschlägt.Since the planetary gear stages connected one behind the other can be designed identically, in this embodiment there can also be a high degree of identical parts, which in turn has a positive effect on the costs of the air guiding device.
Die weitere Getriebestufe, über die die mindestens zwei, vorzugsweise drei hintereinander geschalteten Planetengetriebestufen die Abtriebswelle antreiben, ist beispielsweise eine Stirnradstufe aus einem Stirnradpaar oder auch eine Acabargetriebestufe, das heißt eine Exzentergetriebestufe.The further gear stage via which the at least two, preferably three successively connected planetary gear stages drive the output shaft, is, for example, a spur gear stage from a spur gear pair or an acabar gear stage, that is to say an eccentric gear stage.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Untersetzungsgetriebe mindestens zwei jeweils aus einem Stirnradpaar gebildete Stirnradstufen umfasst, die über ein weiteres Stirnradpaar die Abtriebswelle antreiben.According to a further aspect of the invention, it is proposed that the reduction gear comprises at least two spur gear stages, each formed from a pair of spur gears, which drive the output shaft via a further pair of spur gears.
Die Stirnräder der Stirnradstufen können im Aufbau des Stellantriebs in einfacher Weise gelagert werden, so dass ein hoher Grad an Automatisierungsmöglichkeiten bei der Herstellung der Luftleitvorrichtung besteht. Zudem können die Stirnräder der Stirnradstufen zumindest teilweise gleichartig aufgebaut sein, was wiederum einen hohen Gleichteilegrad bedeutet und die Kosten der Luftleitvorrichtung niedrig hält.The spur gears of the spur gear stages can be stored in a simple manner in the structure of the actuator, so that there is a high degree of automation options in the manufacture of the air guiding device. In addition, the spur gears of the spur gear stages can be constructed at least partially in the same way, which in turn means a high degree of identical parts and keeps the costs of the air guiding device low.
Um den zur Verfügung stehenden Bauraum optimal nutzen zu können, weisen die Stirnradstufen bei einer bevorzugten Ausführungsform jeweils ein Stirnrad auf, dessen Drehachse mit der Drehachse der Abtriebswelle zusammenfällt und das gegenüber der Abtriebswelle frei drehbar ist. Diese Stirnräder können also drehbar auf der Abtriebswelle gelagert sein.In order to be able to optimally use the available installation space, the spur gear stages in a preferred embodiment each have a spur gear whose axis of rotation coincides with the axis of rotation of the output shaft and which is freely rotatable relative to the output shaft. These spur gears can therefore be rotatably mounted on the output shaft.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Luftleitvorrichtung vorgeschlagen, bei der das Untersetzungsgetriebe mindestens eine Exzentergetriebestufe, vorzugsweise zwei hintereinander geschaltete Exzentergetriebestufen umfasst.According to a further aspect of the invention, an air guiding device is proposed in which the reduction gear comprises at least one eccentric gear stage, preferably two eccentric gear stages connected in series.
Die Exzentergetriebestufe ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad des Stellantriebs der Luftleitvorrichtung, so dass das von dem Antriebsmotor abgegebene Antriebsmoment in optimaler Weise auf die Abtriebswelle und von dort auf die Ausstellkinematik übertragen werden kann.The eccentric gear stage enables a high efficiency of the actuator of the air guiding device, so that the drive torque delivered by the drive motor can be optimally transferred to the output shaft and from there to the opening kinematics.
Die Exzentergetriebestufe, die beispielsweise als Zykloidgetriebestufe oder als Acbargetriebestufe ausgebildet ist, kann so angeordnet sein, dass sie über eine Stirnradstufe aus einem Stirnradpaar die Antriebswelle antreibt. Die Stirnradstufe ist also zwischen der Exzentergetriebestufe und der Abtriebswelle angeordnet.The eccentric gear stage, which is designed, for example, as a cycloid gear stage or as an acbar gear stage, can be arranged in such a way that it drives the drive shaft via a spur gear stage made up of a spur gear pair. The spur gear stage is thus arranged between the eccentric gear stage and the output shaft.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist die von dem Antriebsmotor angetriebene Antriebswelle eine Hohlwelle, die von der Abtriebswelle durchgriffen ist. Die Hohlwelle treibt die mindestens eine Exzentergetriebestufe an, welche direkt oder über eine weitere Exzentergetriebstufe mit der Abtriebswelle verbunden ist.In an alternative embodiment, the drive shaft driven by the drive motor is a hollow shaft through which the output shaft extends. The hollow shaft drives the at least one eccentric gear stage, which is connected to the output shaft either directly or via a further eccentric gear stage.
Die Herstellung der Acbargetriebestufe ist nach einfach umsetzbaren Fertigungsverfahren möglich, da lediglich die Scheiben der Getriebestufe gestanzt werden müssen. Zudem ist es insbesondere bei einer direkten Kopplung der Acbargetriebestufe mit der Abtriebswelle möglich, den Stellantrieb mit einer geringen Bauteilanzahl auszulegen. Des Weiteren können mit einer Acbargetriebestufe große Untersetzungen realisiert werden.The Acbar gear stage can be manufactured using a manufacturing process that is easy to implement, since only the disks of the gear stage have to be punched. In addition, it is possible, in particular with a direct coupling of the Acbar gear stage to the output shaft, to also use the actuator a small number of components. Furthermore, large reductions can be achieved with an Acbar gear stage.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung wird eine Luftleitvorrichtung vorgeschlagen, bei der das Untersetzungsgetriebe eine Hypoidradstufe umfasst, die mit einer weiteren Getriebestufe gekoppelt ist.According to a further advantageous aspect of the invention, an air guiding device is proposed in which the reduction gear comprises a hypoid gear stage which is coupled to a further gear stage.
Beispielsweise treibt die Antriebswelle des Antriebsmotors ein erstes Hypoid- bzw. Kegelrad an, das mit einem zweiten Hypoid- bzw. Kegelrad in Eingriff steht. Letzteres kann wiederum eine Schnecke antreiben, die mit einem Stirnrad in Eingriff steht, welches auf der Abtriebswelle sitzt. Mit einem derartigen Getriebeaufbau kann ebenfalls ein hoher Wirkungsgrad des Stellantriebs erreicht werden.For example, the drive shaft of the drive motor drives a first hypoid or bevel gear that meshes with a second hypoid or bevel gear. The latter can in turn drive a worm that meshes with a spur gear that sits on the output shaft. A high efficiency of the actuator can also be achieved with such a gear structure.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann eine Schraubradstufe, die also eine Schnecke und ein Stirnrad umfasst, die Hypoidradstufe antreiben, von der ein Kegelrad mit der Schraubradstufe in Verbindung steht und das andere Kegelrad auf der Abtriebswelle sitzt.In an alternative embodiment, a helical gear stage, which thus comprises a worm and a spur gear, can drive the hypoid gear stage, of which one bevel gear is connected to the helical gear stage and the other bevel gear sits on the output shaft.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die weitere Getriebestufe, die mit der Hypoidradstufe gekoppelt ist, eine Torusgetriebestufe, wobei dann die Hypoidradstufe vorzugsweise drehfest mit einem Torusrad verbunden ist, das einen spiralförmigen Zahnverlauf hat und mit einem Stirnrad bzw. Bogenrad in Eingriff steht, das ein gekrümmtes Zahnprofil hat. Ein solches Torusgetriebe kann in bekannter Weise auch als Planspiralgetriebe bezeichnet werden.In a further alternative embodiment, the further gear stage, which is coupled to the hypoid gear stage, is a torus gear stage, the hypoid gear stage then preferably being non-rotatably connected to a torus gear that has a spiral tooth profile and is in engagement with a spur gear or arc gear that has a has a curved tooth profile. Such a torus gear can also be referred to in a known manner as a planar spiral gear.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die weitere Getriebestufe eine Winkelgetriebe- bzw. Spiroplangetriebestufe, bei der ein Ritzel mit einem hierzu achsversetzten Planrad in Eingriff steht.In a further alternative embodiment, the further gear stage is an angular gear or spiral gear stage, in which a pinion meshes with a face gear that is offset from the axis.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Luftleitvorrichtung mit einem Untersetzungsgetriebe vorgeschlagen, das mindestens eine Stirnradstufe umfasst, die ein Innenrad antreibt. Das Innenrad kann drehfest auf der Abtriebswelle sitzen und damit ein Abtriebsrad bilden. Auch mit einem solchen Untersetzungsgetriebe wird ein hoher Wirkungsgrad des Stellantriebs der Luftleitvorrichtung realisiert.According to a further aspect of the invention, an air guiding device with a reduction gear is proposed which comprises at least one spur gear stage that drives an internal gear. The inner gear can be seated in a rotationally fixed manner on the output shaft and thus form an output gear. With such a reduction gear, a high efficiency of the actuator of the air guiding device is realized.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Untersetzungsgetriebe der Luftleitvorrichtung nach der Erfindung einen Gewindesteller umfassen, welcher ein Stirnrad antreibt, das auf der Abtriebswelle angeordnet ist. Ein Gewindesteller ist durch einen Zylinder mit einer Außenverzahnung gebildet, die mit dem Stirnrad, das auf der Abtriebswelle angeordnet ist, in Eingriff steht, wobei der Zylinder an seiner Innenseite ein Gewinde hat, welches mit einem axial verlagerbaren Zahnrad in Eingriff steht, das von einer mit der Antriebswelle des Antriebsmotors in Verbindung stehenden Spindel angetrieben ist.According to a further aspect of the invention, the reduction gear of the air guiding device according to the invention can comprise a threaded plate which drives a spur gear which is arranged on the output shaft. A screw plate is formed by a cylinder with an external toothing, which is in engagement with the spur gear, which is arranged on the output shaft, the cylinder having a thread on its inside, which is in engagement with an axially displaceable gear, which is of a with the drive shaft of the drive motor in connection spindle is driven.
Je nach Auslegung des Untersetzungsgetriebes der Luftleitvorrichtung nach der Erfindung kann eine Bremseinrichtung erforderlich sein, die bei nicht betätigtem Antriebsmotor ein ungewolltes Verstellen des Spoilerelements und ein Drehen der Antriebswelle verhindert. Insbesondere bei einem nicht selbsthemmenden Getriebe und einem nicht selbsthemmenden Antriebsmotor kann der Einsatz einer derartigen Bremseinrichtung erforderlich sein. Die Bremseinrichtung kann entweder auf die Abtriebswelle oder auf die von dem Antriebsmotor angetriebene Antriebswelle wirken.Depending on the design of the reduction gear of the air guiding device according to the invention, a braking device may be required which, when the drive motor is not actuated, prevents unintentional adjustment of the spoiler element and rotation of the drive shaft. In particular in the case of a non-self-locking gear and a non-self-locking drive motor, the use of such a braking device may be necessary. The braking device can act either on the output shaft or on the drive shaft driven by the drive motor.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the subject matter of the invention can be found in the description, the drawing and the claims.
Ausführungsbeispiele einer Luftleitvorrichtung nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Luftleitvorrichtung nach der Erfindung; -
2 eine schematische Prinzipskizze eines Stellantriebs der Luftleitvorrichtung; -
3 einen Schnitt durch den Stellantrieb nach2 entlang der Linie III-III in2 ; -
4 eine Prinzipskizze einer alternativen Ausführungsform eines Stellantriebs für eine Luftleitvorrichtung der in1 dargestellten Art; -
5 einen Schnitt durch den Stellantrieb nach4 entlang der Linie V-V in4 ; -
6 eine weitere alternative Ausführungsform eines Stellantriebs einer Luftleitvorrichtung der in1 dargestellten Art; -
7 einen Schnitt durch den Stellantrieb nach6 entlang der Linie VII-VII in6 ; -
8 eine weitere alternative Ausführungsform eines Stellantriebs einer Luftleitvorrichtung der in1 dargestellten Art; -
9 einen Schnitt durch die Stellvorrichtung nach8 entlang der Linie IX-IX in8 ; -
10 einen prinziphaften Längsschnitt einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Stellantriebs einer Luftleitvorrichtung der in1 dargestellten Art; -
11 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform eines Stellantriebs einer Luftleitvorrichtung der in1 dargestellten Art; -
12 einen Schnitt durch den Stellantrieb nach11 entlang der Linie XII-XII in11 ; -
13 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform eines Stellantriebs einer Luftleitvorrichtung der in1 dargestellten Art; -
14 eine perspektivische Ansicht des Stellantriebs nach13 ; -
15 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform eines Stellantriebs einer Luftleitvorrichtung der in1 dargestellten Art; -
16 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform eines Stellantriebs einer Luftleitvorrichtung der in1 dargestellten Art; -
17 eine prinziphafte Stirnansicht des Stellantriebs nach16 gemäß der Linie XVII-XVII in16 ; -
18 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform eines Stellantriebs einer Luftleitvorrichtung der in1 dargestellten Art; -
19 einen Schnitt durch den Stellantrieb nach18 entlang der Linie XIX-XIX in18 ; -
20 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform eines Stellantriebs einer Luftleitvorrichtung der in1 dargestellten Art; -
21 eine prinziphafte Stirnansicht des Stellantriebs nach20 gemäß der Linie XXI-XXI in20 ; -
22 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform eines Stellantriebs einer Luftleitvorrichtung, und -
23 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des Stellantriebs nach22 der in1 dargestellten Art.
-
1 a schematic, perspective view of an air guiding device according to the invention; -
2 a schematic sketch of an actuator of the air guiding device; -
3 a section through the actuator2 along the line III-III in2 ; -
4th a schematic diagram of an alternative embodiment of an actuator for an air guiding device of the in1 represented type; -
5 a section through the actuator4th along the line VV in4th ; -
6th a further alternative embodiment of an actuator of an air guiding device of the in1 represented type; -
7th a section through the actuator6th along the line VII-VII in6th ; -
8th a further alternative embodiment of an actuator of an air guiding device of the in1 represented type; -
9 a section through the adjusting device according to8th along the line IX-IX in8th ; -
10 a schematic longitudinal section of a further alternative embodiment of an actuator of an air guiding device of the in1 represented type; -
11 a schematic diagram of a further embodiment of an actuator of an air guiding device of the in1 represented type; -
12 a section through the actuator11 along the line XII-XII in11 ; -
13 a schematic diagram of a further embodiment of an actuator of an air guiding device of the in1 represented type; -
14th a perspective view of the actuator according to13 ; -
15th a schematic diagram of a further embodiment of an actuator of an air guiding device of the in1 represented type; -
16 a schematic diagram of a further embodiment of an actuator of an air guiding device of the in1 represented type; -
17th a basic front view of the actuator according to16 according to line XVII-XVII in16 ; -
18th a schematic diagram of a further embodiment of an actuator of an air guiding device of the in1 represented type; -
19th a section through the actuator18th along the line XIX-XIX in18th ; -
20th a schematic diagram of a further embodiment of an actuator of an air guiding device of the in1 represented type; -
21st a basic front view of the actuator according to20th according to line XXI-XXI in20th ; -
22nd a schematic diagram of a further embodiment of an actuator of an air guiding device, and -
23 a partially sectioned perspective view of the actuator according to22nd the in1 shown Art.
In
Die Luftleitvorrichtung
Zum Verstellen des Spoilerelements
Wie den
In den
Das Untersetzungsgetriebe
In den
Das Untersetzungsgetriebe
In den
Das Untersetzungsgetriebe
In
In den
Das Untersetzungsgetriebe
In den
In
Das Untersetzungsgetriebe
In den
Das Untersetzungsgetriebe
In den
Das Untersetzungsgetriebe
In den
In den
Das Untersetzungsgetriebe
Bei einer Betätigung des Antriebsmotors
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- LuftleitvorrichtungAir guiding device
- 1212th
- SpoilerelementSpoiler element
- 1414th
- LenkeranordnungHandlebar assembly
- 1616
- AusstellkinematikOpening kinematics
- 1818th
- StellantriebActuator
- 2020th
- AntriebsmotorDrive motor
- 2222nd
- Antriebswelledrive shaft
- 2424
- UntersetzungsgetriebeReduction gear
- 2626th
- AbtriebswelleOutput shaft
- 28, 28A, B, C28, 28A, B, C
- PlanetengetriebestufePlanetary gear stage
- 3030th
- StirnradSpur gear
- 3232
- AbtriebsradOutput gear
- 34A, B, C, D, E34A, B, C, D, E
- StirnradstufeSpur gear stage
- 3636
- Zahnradgear
- 3838
- Zahnradgear
- 40A, B40A, B
- ZykloidgetriebestufeCycloid gear stage
- 4242
- AcbargetriebestufeAcbar gear stage
- 4444
- AcbargetriebestufeAcbar gear stage
- 4646
- HypoidradpaarHypoid gear pair
- 4848
- HypoidradHypoid gear
- 5050
- HypoidradHypoid gear
- 5151
- Schneckeslug
- 5252
- TorusgetriebestufeTorus gear stage
- 5454
- TorusradTorus wheel
- 5656
- BogenradBow wheel
- 5858
- StirnradSpur gear
- 6060
- HypoidradstufeHypoid gear stage
- 6262
- HypoidradHypoid gear
- 6464
- HypoidradHypoid gear
- 6666
- Zahnradgear
- 6868
- Zahnradgear
- 7070
- Zahnradgear
- 7272
- InnenradInner wheel
- 7474
- WinkelgetriebestufeAngular gear stage
- 7676
- StirnradSpur gear
- 7878
- GewindestellerThreaded plate
- 8080
- StirnradstufeSpur gear stage
- 8282
- Spindelspindle
- 8484
- StellringAdjusting ring
- 8686
- FührungsstangenGuide rods
- 8787
- AußenverzahnungExternal toothing
- 8888
- Innengewindeinner thread
- 8989
- RohrabschnittPipe section
- 9090
- SchrägverzahnungHelical gearing
- 9292
- StirnradSpur gear
Claims (19)
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