DE102009050032A1

DE102009050032A1 - Differential-Exzentergetriebe

Info

Publication number: DE102009050032A1
Application number: DE102009050032A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. Freund; Andreas Dipl.-Ing. Kissler; Jürgen Dipl.-Ing. Schulze; Tino Schmidt
Original assignee: Asturia Automotive Systems AG
Current assignee: Asturia Automotive Systems AG
Priority date: 2008-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2010-05-27
Also published as: WO2010043217A1; JP2012506005A; DE202008013633U1; EP2334949A1; ZA201102377B; KR20110086073A; CN102203456A; US20110190090A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Differential-Exzentergetriebe mit zwei relativ zueinander drehbaren Abtriebselementen (3, 4), wobei - ein durch ein Antriebselement antreibbares Taumelrad (1) mit zwei hintereinander angeordneten Außenverzahnungen (z1, z2) mit unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern - der ersten Außenverzahnung (z1) erste Abtriebselemente (3) mit einer zu der ersten Außenverzahnung (z1) korrespondierenden ersten Innenverzahnung (z3) und - der zweiten Außenverzahnung (z2) das zweite Abtriebselement (4) mit einer zu der zweiten Außenverzahnung (z2) korrespondierenden zweiten Innenverzahnung (z4) zugeordnet ist und wobei - das erste und das zweite Abtriebselement (3, 4) ausgangsseitig gegenüber dem Antriebselement angeordnet und auf einer gemeinsamen zweiten Längsachse (A2) drehbar gelagert sind, die exzentrisch zur ersten Längsachse (A1) des Taumelrades (1) angeordnet ist und - wobei sich die Drehzahl der Abtriebe (3, 4) in Abhängigkeit des anliegenden Drehmomentes einstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Differential-Exzentergetriebe nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und findet vorzugsweise zum Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei relativ zueinander drehbaren/schwenkbaren Elementen oder zur Umwandlung von zueinander relativen Drehbewegungen zweier Elemente in eine Axialbewegung eines Bauteils Anwendung.
Aus DE 197 34 536 C2 ist ein Taumelgetriebe für eine Fahrzeugsitz-Verstelleinrichtung bekannt, bei dem in einem Getriebegehäuse ein von einem Antriebsritzel angetriebener und mit einem Planetenrad verbundener Exzenter und ein mit einer Abtriebswelle verbundenes und mit dem Planetenrad in Eingriff stehendes Abtriebs-Hohlrad gelagert sind, wobei das Planetenrad in zwei axial versetzten Ebenen ein mit dem Abtriebs-Hohlrad in Eingriff stehendes Antriebsrad und ein mit einem gehäusefesten Abstütz-Hohlrad in Eingriffstehendes Abstützrad aufweist und das Abstütz-Hohlrad in einen mit dem Getriebegehäuse verbundenen Getriebedeckel integriert ist.
In DE 3226714 C2 wird ein Gelenkbeschlag für einen Sitz beschrieben, bei dem ein dem Sitz zugeordneter fester Gelenkteil und ein der Lehne zugeordneter schwenkbarer Gelenkteil über eine Schwenkachse mit Exzenter miteinander verbunden sind und ein erstes Gelenkteil eine Innenverzahnung aufweist, an der eine einen Teil eines Taumelgetriebes bildende Außenverzahnung des zweiten Gelenkteils abläuft. Am ersten Gelenkteil ist konzentrisch zu dessen Innenverzahnung eine zweite, im Durchmesser kleinere, in Achsrichtung versetzte Innenverzahnung vorgesehen ist, die mit einer am zweiten Gelenkteil konzentrisch zu dessen Außenverzahnung angeordneten, ebenfalls in Achsrichtung versetzten zweiten Außenverzahnung im Eingriff steht, wobei die Teilungswinkel der Verzahnungen eines jeden Gelenkteils jeweils gleich sind. Die zweite Außenverzahnung ist mit der ersten Außenverzahnung verdrehbar verbunden. Dazu ist eine Außenverzahnung gegenüber der anderen Außenverzahnung geringfügig verdreht angeordnet und die zweite Außenverzahnung auf einem konzentrischen Ansatz im Zentrum der ersten Außenverzahnung gelagert. Weiterhin ist der Verdrehwinkel zwischen der ersten Außenverzahnung und der zweiten Außenverzahnung über Anschläge begrenzt.
Die beiden vorgenannten Lösungen sind nicht für einen Stabilisator eines Fahrzeuges einsetztbar und es ist mit diesen ebenfalls nicht möglich, eine relative Drehbewegung zweier Komponenten in eine axiale Bewegung eines weiteren Elementes umzuwandeln.
Der Einsatz eines elektromechanischen Stabilisators für das Fahrwerk eines Fahrzeuges insbesondere Kraftfahrzeuges, mit einem zwischen zwei Stabilisatorhälften eingebundenen und diese bedarfsweise gegeneinander um einen Verdrehwinkel verdrehenden Aktuator, der aus einem Elektromotor sowie einem diesem nachgeschalteten Getriebe besteht ist aus WO 01/51301 A1 bekannt. Dabei weist das Getriebe ein sich in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel veränderndes Übersetzungsverhältnis auf Beispielsweise kann das ein variables Übersetzungsverhältnis aufweisende Getriebe als Hypocycloigetriebe mit Linearführungen oder als Exzentergetriebe ausgebildet sein. Das Hypocycloidgetriebe besitzt ein Sonnenrad mit einer Antriebswelle und die Planetenräder weisen exzentrisch angeordnete Bolzen auf und sind vom Hohlrad geführt, welches drehfest mit einer der beiden Stabilisatorhälften verbunden ist. Mit der anderen Stabilisatorhälfte ist das Abtriebselement dieses Hypocycloidgetriebes drehfest verbunden, in welchem ebenso viele Gleitsteinführungen vorgesehen sind, wie Planetenräder vorhanden sind. In jeder Gleitsteinführung ist ein Gleitstein gelagert, der eine Aufnahme für einen Bolzen des zugeordneten Planetenrades aufweist. Bei dem Exzentergetriebe ist ebenfalls ein Sonnenrad vorgesehen, dessen Antriebswelle mit dem Elektromotor ggf. über die weitere Getriebestufe mit konstanter Übersetzung verbunden ist. Die Planetenräder weisen exzentrisch angeordnete Bolzen auf, wobei die Drehachsen der Planetenräder zu einem Wellenzapfen zusammengefasst sind, der drehfest mit einer der beiden Stabilisatorhälften verbunden ist. Das Abtriebselement dieses Exzentergetriebes ist mit der anderen Stabilisatorhälfte verbunden. In jeder Gleitsteinführung ist ein Gleitstein gelagert, der eine Aufnahme für einen Bolzen des zugeordneten Planetenrades aufweist. Diese Lösung ist sehr aufwendig und benötigt einen großen Bauraum.
Eine Fahrzeughöheneinstellung unter Verwendung von zwei Rotoren, bei welchen eine Höhenverstellung einer Feder über ein Gewinde realisiert wird, um einen Niveauausgleich des Fahrzeuges zu realisieren, ist aus DE 10 2007 011 615 A1 bekannt. Bei dieser Lösung ist für eine relativ geringe Hubbewegung eine hohe Ausgangsdrehzahl erforderlich. Das System arbeitet relativ langsam und weist durch die hohe Reibung aufgrund des Gewindes einen ungünstigen Wirkungsgrad auf.
Aus DE 10 2006 046 949 A1 ist ein Aktuator zur Betätigung zweier Organe mittels Zugkräften bekannt, welcher eine antreibbare Exzenterwelle sowie zwei um die Exzenterwelle drehbar angeordnete Hohlräder aufweist, an denen sich geeignete Zugmittel zur Betäti gung der Organe anbringen lassen. Weiterhin weist der Aktuator ein auf der Exzentrizität der Exzenterwelle drehbar gelagertes Zahnelement auf, welches zwei verzahnte Zonen unterschiedlicher Größe besitzt und welche mit den Hohlrädern kämmen. Das Zahnelement ist zur akustischen Entkopplung auf der Exzenterwelle über zwei Schrägwälzlager gelagert, deren radialen Ebenen sich schneiden. Ein Abtriebsrad ist auf der Antriebsseite der Exzenterwelle und das andere Abtriebsrad auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet, wobei beide Abtriebsräder auf der Exzenterwelle gelagert sind und über das Zahnelement angetrieben werden. Es sind somit vier Zahnradpaarungen erforderlich, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, wodurch sich ein großer Bauraumbedarf ergibt. Durch die Verwendung zusätzlicher Hohlräder und Schrägwälzlager gestaltet sich der Aufbau relativ aufwendig.
Aus DE 102 22 339 A1 sind Kopplungs- und Schaltstellglieder bekannt, die zur Steuerung einer Kupplung oder eines Gangschaltmechanismus eines Motorfahrzeuges dienen. Dazu ist ein Doppelritzel vorgesehen, welches exzentrisch an der Abtriebswelle und zur Drehung relativ zu dieser befestigt ist. Es sind jedoch bei dieser Lösung nicht zwei relativ zum Antrieb drehbare Abtriebe vorgesehen. In den Druckschriften DE 199 37 412 A1 und DE 197 22 399 A1 werden Zykloidengetriebe beschrieben, die keine Verzahnung aufweisen und nach einem anderen Prinzip arbeiten.
Eine Stabilisatoranordnung ist aus EP 1 627 757 A1 bekannt, es wird jedoch kein Antriebselement mit unterschiedlichen Verzahnungen verwendet und es sind keine zwei Abtriebe gegenüber der Antriebsseite vorgesehen.
In US 4.016.780 wird ein Getriebe beschrieben, welches eine Eingangswelle aufweist, die über einen Mitnehmer einen Exzenter und ein Exzenterrad mit zwei Außenverzahnungen antreibt, über die ein Gehäuse und eine Ausgangswelle relativ zueinander drehbar sind. Das Gehäuse stützt sich dabei auf der Eingangswelle ab. Durch den Mitnehmer, der einen relativ geringen Querschnitt aufweist, besteht die Gefahr des Bruchs bei großen Kräften.
Ein Schwenkmotor, bei welchem ebenfalls über einen Exzenter ein Hohlrad mit zwei Außenverzahnungen angetrieben wird, beschreibt JP 2007162758 A . Es sind jedoch zwei sich gegenüberliegende relativ zueinander verdrehbare Ausgänge vorgesehen.
Ein Stabilisatorsystem wird auch in US 2008/0150241 A1 beschrieben. Dieses weist einen radial außen sitzenden Antriebsmotor mit einem auf der Motorwelle angeordneten Zahnrad mit Außenverzahnung auf. Dieses Antriebsritzel treibt über mehrere ineinander greifende Hohlräder mit entsprechenden Verzahnungen zwei sich gegenüberliegende Abtriebswellen an, die zueinander exzentrisch gelagert und relativ zueinander drehbar sind.
Bei der in WO 2008/049382 A1 beschriebenen Lösung erfolgt der Antrieb nicht über einen Exzenter. Weiterhin ist es bei der vorgenannten und dieser Lösung nicht möglich, zwei der Antriebsseite gegenüberliegende Abtriebe vorzusehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Exzenter-Ausgleichsgetriebe, insbesondere für Fahrzeuge, zu entwickeln, bei dem zwei ringförmige Abtriebselemente vorgesehen sind, die relativ zum Antrieb und relativ zueinander drehbeweglich im Sinne eines Differentialgetriebes angeordnet sind und welches einen einfachen Aufbau bei geringem Bauraumbedarf aufweist.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Differential-Exzentergetriebe weist zwei relativ zueinander drehbare Abtriebselemente auf, wobei erfindungsgemäß ein durch ein Antriebselement antreibbares Taumelrad mit einer ersten Längsachse zwei entlang der ersten Längsachse hintereinander angeordnete Außenverzahnungen aufweist und der Teilkreisdurchmesser der ersten Außenverzahnung größer ist als der Teilkreisdurchmesser der zweiten Außenverzahnung sowie der ersten Außenverzahnung des Taumelrades ein erstes Abtriebselement mit einer zu der ersten Außenverzahnung korrespondierenden ersten Innenverzahnung und der zweiten Außenverzahnung des Taumelrades ein zweites Abtriebselement mit einer zu der zweiten Außenverzahnung korrespondierenden zweiten Innenverzahnung zugeordnet ist und wobei das erste und das zweite Abtriebselement auf einer gemeinsamen zweiten Längsachse drehbar gelagert sind und die erste Längsachse des Taumelrades exzentrisch zur zweiten Längsachse angeordnet ist und das durch das Antriebselement angetriebene Taumelrad partiell mit seinen Außenverzahnungen mit den Innenverzahnungen der Abtriebselemente in Eingriff steht und die Außen- und die Innenverzahnungen so ausgelegt sind, dass bei einer Drehung des Taumelrades das erste Abtriebselement und das zweite Abtriebselement zueinander eine relative Drehbewegung vollführen, wobei sich die Drehzahl der Abtriebe in Abhängigkeit des anliegenden Drehmomentes einstellt.
Das Taumelrad, das erste Abtriebselement und das zweite Abtriebselement sind alle relativ zueinander drehbar. Wird eines der Abtriebselemente „festgehalten”, so dreht sich das andere Abtriebselement entsprechend der Übersetzung schneller. Das Taumelrad ist insbesondere in Form eines Hohlrades ausgebildet, in dessen Innendurchmesser ein Antriebselement eingreift. Das Antriebselement kann z. B. eine Exzenterwelle oder ein Umlaufrad sein, welches an dem rotierenden Antriebselement befestigt ist und am Innendurchmesser des Taumelrades abwälzt.
Der Antrieb des Antriebselementes erfolgt bevorzugt durch einen elektrischen Antriebsmotor.
Das erste Abtriebselement ist insbesondere in Form eines ersten Hohlrades und das das zweite Abtriebselement insbesondere in Form eines zweiten Hohlrades ausgebildet. Es ist möglich, das erste Abtriebselement mit einem ersten Stabilisatorteil und das zweite Abtriebselement mit einem zweiten Stabilisatorteil eines Stabilisators eines Fahrzeuges in Wirkverbindung zu bringen, so dass bei einer Relativdrehung der beiden Abtriebselemente auch die beiden Stabilisatorhälften relativ zueinander verdreht werden, wodurch Fahrzeugbewegungen ausgeglichen werden können. Der entsprechende Antrieb kann dabei auf der Seite des ersten Abtriebselementes oder des zweiten Abtriebselementes angeordnet sein.
Es ist möglich, dass das erste Abtriebselement mit einem Gehäuse eines Stabilisators verbunden wird oder das Gehäuse eines Stabilisators bildet, bzw. am Innendurchmesser des Gehäuses die erste Innenverzahnung ausgebildet ist. Das erste Stabilisatorteil ist somit fest mit dem Gehäuse gekoppelt bzw. im Gehäuse ausgebildet. Das gehäuseseitige Ende des zweiten Stabilisatorteils ist in diesem Fall mit dem zweiten Abtriebselement verbunden. Der Elektromotor sitzt fest im Gehäuse. Verdreht sich nun das Gehäuse und somit das mit der ersten Stabilisatorhälfte in Verbindung stehende erste Abtriebselement relativ zum zweiten Abtriebselement, an welchem die zweite Stabilisatorhälfte befestigt ist, so verdrehen sich auch die beiden Stabilisatorhälften relativ zueinander.
Alternativ kann der Motor fest in einem Gehäuse sitzen und das erste Abtriebselement direkt mit der ersten Stabilisatorhälfte und das zweite Abtriebselement direkt mit der zweiten Stabilisatorhälfte verbunden sein. Das Gehäuse wird dann verdrehfest an der Karosserie befestigt. Auch hier verdrehen sich die an den Abtriebselementen des Differential-Exzentergetriebes befestigten Stabilisatorhälften relativ zueinander, entsprechend der Relativdrehung der Abtriebselemente.
Anstelle der Erzeugung einer relativen Drehbewegung zwischen zwei Stabilisatorhälften ist es möglich auch zwei andere Bauteile, die relativ zueinander verdreht/geschwenkt werden sollen, mit den beiden Abtriebselementen zu verbinden.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist es auch möglich, die Relativdrehung des ersten und zweiten Abtriebselementes zur Erzeugung einer Hubbewehung eines Bauteiles einzusetzen. Das Differential-Exzentergetriebe weist in diesem Fall am ersten Abtriebselement gelenkig gelagerte erste Koppelelemente und am zweiten Abtriebselement gelenkig gelagerte zweite Koppelelemente auf, wobei die ersten und die zweiten Koppelelemente zueinander entgegen gesetzte Neigungswinkel aufweisen und mit ihren anderen Enden an dem Bauteil gelenkig befestigt sind derart, dass bei einer zueinander relativen Drehbewegung des ersten und des zweiten Abtriebselementes, die ersten und die zweiten Koppelelemente in ihrer Winkelstellung verändert werden und das Bauteil dadurch entlang der zweiten Längsachse der Abtriebselemente eine Hubbewegung vollführt.
Die Koppelelemente sind bevorzugt in Form von Kugelstangen ausgebildet, die an beiden Ende gelenkig gelagert sind.
Dazu weist das Differential-Exzentergetriebe an einer ersten Stirnseite des ersten Abtriebselementes ein erstes Lagerelement mit ersten Lagerungen für die ersten Koppelelemente und an einer ersten Stirnseite des zweiten Abtriebselementes ein zweites Lagerelement mit zweiten Lagerungen für die zweiten Koppelelemente auf.
Bevorzugt liegen die ersten und die zweiten Lagerungen in einer gemeinsamen Ebene quer zur zweiten Längsachse.
Weiterhin sind die ersten Lagerungen auf einem ersten größeren Teilkreis und die zweiten Lagerungen auf einem zweiten kleineren Teilkreis angeordnet.
An ihren gegenüberliegenden Enden sind die ersten und die zweiten Koppelelemente am Bauteil auf einem gemeinsamen oder auf unterschiedlichen Teilkreisen gelagert. Im letztgenannten Fall sind die ersten Koppelelemente am Bauteil auf einem dritten Teilkreis und die zweiten Koppelelemente am Bauteil auf einem vierten Teilkreis angeordnet, wobei der dritte Teilkreis bevorzugt größer ist als der vierte Teilkreis.
Das mit dem Exzenter-Ausgleichsgetriebe über die Koppelelemente verbundene Bauteil vollführt trotz einer Drehbewegung der beiden Abtriebselemente im Wesentlichen nur eine Hubbewegung. Die Lösung ist somit zur Erzeugung einer axialen Hubbewegung von Bauteilen einsetzbar. Z. B. kann das Bauteil eine Federaufnahme einer Feder sein oder auf ei ne Federaufnahme einer Feder wirken, wodurch die die Federaufnahme axial entlang einer Federlängsachse verstellbar ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Exzenter-Ausgleichsgetriebe mit zwei Abtriebselementen, die ein Differentialgetriebe bilden, geschaffen, welches überraschend schnell und dynamisch arbeitet. Durch geringfügig unterschiedliche Zähnezahlen der Zahnradpaarungen (erste Außenverzahnung des Taumelrades und erste Innenverzahnung des ersten Abtriebes sowie zweite Außenverzahnung des Taumelrades und zweiten Innenverzahnung des zweiten Abtriebes ist ein großes Übersetzungsverhältnis realisierbar, mit welchem hohe Momente übertragbar sind.
Insbesondere der Einsatz in Fahrzeugen (z. B. in Stabilisatoren zum Ausgleich von Wank- und Nickbewegungen oder zur Veränderung von Federaufnahmen bzw. Abstützungen entlang der Federlängsachse zur Veränderung der Federkennlinie von Fahrzeugfederungen zur Verbesserung fahrdynamischer Zustände) gewährleistet eine schnelle und dynamische Steuerung und Anpassung während der Fahrt. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: Längsschnitt eines Differential-Exzentergetriebes,
2: schematischer Teil-Längsschnitt eines Differential-Exzentergetriebes,
3: schematischer Teillängsschnitt eines Stabilisators unter Verwendung eines Differential-Exzentergetriebes,
4: schematischer Teil-Längsschnitt eines Differential-Exzentergetriebes unter Verwendung von Koppelelementen zur axialen Verstellung eines Bauteils,
5: Draufsicht eines Differential-Exzentergetriebes mit einer Umlaufrolle als Antrieb,
6: Schnitt A-A gem. 5.
In 1 ist der Längsschnitt eines Differential-Exzentergetriebes dargestellt.
Es weist ein Taumelrad 1 mit einer ersten Außenverzahnung z1 und eine zweite Außenverzahnung z2 auf. Der Teilkreisdurchmesser der ersten Außenverzahnung z1 ist dabei größer als der Teilkreisdurchmesser der zweiten Außenverzahnung z2. Das Taumelrad 1 weist eine erste Längsachse A1 auf und wird durch Antriebselement angetrieben, welches in Form einer Exzenterwelle 2 ausgebildet ist, die in das Taumelrad 1 eingreift. In der hier hohlen Exzenterwelle 2 befindet sich eine feststehende Achse 5 zur Lagerung der Exzenterwelle 2. Die Exzenterwelle 2 wird beispielsweise durch einen elektrischen Antriebsmo tor angetrieben und stützt sich über ein erstes Lager L1 auf der Achse 5 und das Taumelrad 1 über ein zweites Lager L2 auf der Exzenterwelle 2 ab, wobei das erste und das zweite Lager L1, L2 bevorzugt als Nadellager ausgebildet sind.
Es ist weiterhin ein erstes Abtriebselement 3 vorgesehen (1. Abtrieb), welches in Form eines Hohlrades ausgebildet ist und eine erste Innenverzahnung z3 aufweist, die mit der ersten Außenverzahnung des Taumelrades 1 korrespondiert. Der zweiten Außenverzahnung z2 des Taumelrades 1 ist ein zweites Abtriebselement 4 (2. Abtrieb) mit einer zu der zweiten Außenverzahnung z2 korrespondierenden zweiten Innenverzahnung z4 zugeordnet. Das erste und das zweite Abtriebselement 3, 4 weisen eine gemeinsame zweite Längsachse A2 auf. Die erste Längsachse A1 des Taumelrades 1 ist um einen Betrag a zu der zweiten Längsachse A2 versetzt. Um diesen Betrag a ist der Teilkreisdurchmesser der ersten Außenverzahnung z1 kleiner als der Teilkreisdurchmesser der ersten Außenverzahnung z3 und der Teilkreisdurchmesser der zweiten Außenverzahnung z2 kleiner als der Teilkreisdurchmesser der zweiten Außenverzahnung z4. Bei Rotation der Exzenterwelle 2 wird das Taumelrad dadurch nur partiell mit seinen Außenverzahnungen z1, z2 mit den korrespondierenden Innenverzahnungen z3, z4 der beiden Hohlräder/Abtriebselemente 3, 4 in Eingriff gebracht. In dem in 1 dargestellten Längsschnitt sind auf der linken Seite die Verzahnungen nicht in Eingriff und auf der rechten Seite kämmt partiell die erste Außenverzahnung z1 mit der ersten Innenverzahnung z3 und die zweite Außenverzahnung z2 mit der zweiten Innenverzahnung z4. Die Außen- und die Innenverzahnungen z1/z3 sowie z2/z4 sind so ausgelegt, dass bei einer Drehung des Taumelrades 1 das erste Abtriebselement 3 und das zweite Abtriebselement 4 relativ zum Antrieb in Form der Exzenterwelle 2 und relativ zueinander eine Drehbewegung vollführen. Wird dabei kein Abtriebselement 3, 4 drehfest gehalten, stellt sich die Drehzahl der beiden Abtriebselemente 3, 4 in Abhängigkeit vom anliegenden Drehmoment ein. Wird z. B. das erste Abtriebselement 3 drehfest gehalten, so läuft das Taumelrad 1 dennoch darin ab und das zweite Abtriebselement 4 dreht sich allein in Abhängigkeit von dem Übersetzungsverhältnis, welches durch die Zahnradpaarungen z1/z3 und z2/z4 vorgegeben ist, weiter. Analog dreht sich das erste Abtriebselement 3 entsprechend der Zahnradpaarungen z1/z3 und z2/z4 weiter, wenn das zweite Abtriebselement 4 drehfest gehalten wird. Durch diese erfindungsgemäße und neuartige konstruktive Gestaltung wird ein Differential-Exzentergetriebe geschaffen, welches einen einfachen und Platz sparenden Aufbau aufweist und mit welchem sich die Drehzahlen der Abtriebselemente 3, 4 in Abhängigkeit vom Eingangsmoment und von den an dem ersten und/oder zweiten Abtriebselement 3, 4 wirkenden Momenten in Abhängigkeit von den gewählten Übersetzungsverhältnissen selbsttätig einstellen.
Der schematische Teil-Längsschnitt eines Differential-Exzentergetriebes ist in 2 dargestellt. Der Antriebsmotor 6 treibt die hier hohl ausgeführte Exzenterwelle 2 und somit das Taumelrad 1 an.
Das Taumelrad 1 greift mit seiner ersten Außenverzahnung z1 partiell in die erste Innenverzahnung z3 des ersten Abtriebselementes 3 und mit seiner zweiten Außenverzahnung z2 partiell in die zweite Innenverzahnung z4 des zweiten Abtriebselementes 4 ein. Das erste Abtriebselement 3 umringt dabei das zweite Abtriebselement 4 und weist einen Befestigungsflansch 7 auf.
Der schematische Teillängsschnitt eines Stabilisators unter Verwendung eines Differential-Exzentergetriebes ist in 3 dargestellt. Das erste Abtriebselement 3 ist gehäuseartig ausgebildet und ummantelt den Antriebsmotor 6 sowie das gesamte Getriebe und ist mit einem ersten Stabilisatorteil 8.1 verbunden. Das zweite Abtriebselement 4 ist mit einer Buchse B verbunden, die wiederum fest mit dem zweiten Stabilisatorteil 8.2 verbunden ist. Der Antriebsmotor 6 sitzt fest im Gehäuse (Abtriebselement 3).
Bei einer Relativdrehung zwischen erstem und zweitem Abtriebselement 3, 4 werden die damit verbundenen Enden der Stabilisatorteile 8.1, 8.2 relativ zueinander verdreht. 4 zeigt den schematischen Teil-Längsschnitt eines Differential-Exzentergetriebes mit einem axial verstellbaren Bauteil 9 unter Verwendung von ersten Koppelelementen 10.1 in Form von Kugelstangen, die mit ihren ersten Enden am ersten Abtriebselement 3 mit einem ersten (äußeren) Kalottenring 3.1 gelenkig gelagert sind und von zweiten Koppelelementen 10.2 in Form von Kugelstangen, die mit ihren zweiten Enden am zweiten Abtriebselement 4 mit einem zweiten (inneren) Kalottenring 4.1 gelenkig gelagert sind. Die Koppelelemente 10.1 und die Koppelelemente 10.2 weisen in Bezug auf die Längsachse A2 entgegen gesetzte Neigungen auf. Im ersten und zweiten Abtriebselement 3, 4 sitzt ein Taumelrad 1, welches durch eine Exzenterwelle 2 mittels des Antriebsmotors 6 angetrieben wird. Die erste Außenverzahnung z1 des Taumelrades 1 kämmt mit der ersten Innenverzahnung z3 des ersten Abtriebselementes 3 und die zweite Außenverzahnung z2 des Taumelrades 1 mit der zweiten Innenverzahnung z4 des zweiten Abtriebselementes 4. Die Verzahnungspaarungen z1/z3 und z2/z4 liegen axial hintereinander, wobei die Paarung z1/z3 einen größeren Teilkreisdurchmesser aufweist als die Paarung z2/z4. Das erste Abtriebselement 3 umringt das zweite Abtriebselement 4, so dass die Stirnseiten der Abtriebselemente in Richtung zum Bauteil 9 in etwa in einer Ebene quer zur Längsachse A2 liegen und somit die daran befestigten Kugelstangenenden (Koppelelemente 10.1 und 10.2) ebenfalls in einer Ebene liegen. Die anderen Enden der Koppelelemente 10.1 und 10.2 sind mit ihren Kugeln an dem Bauteil 9 schwenkbar gelagert.
Bei einer Relativdrehung der Abtriebselemente 3, 4 werden die Koppelelemente 10.1, 10.2 in ihrer Winkelstellung verändert, so dass das Bauteil 9 eine Axialbewegung ausführt, wenn es drehfest und axialbeweglich gelagert ist.
Der Drehwinkel zwischen den beiden Abtriebselementen 3, 4 wird durch die Bewegungungsfreiheit der Kugelstangen bestimmt. Durch Vor- und Zurückdrehen der beiden Abtriebselemente 3, 4 relativ zueinander vollführt das Bauteil 9 eine Axialbewegung. Das Bauteil 9 kann beispielsweise ein Druckstück zur Verstellung einer Federaufnahme einer Fahrzeugfeder sein.
5 zeigt die Draufsicht und 6 den Schnitt A-A gem. 6 eines Differential-Exzentergetriebes mit einer Umlaufrolle als Antrieb. Das Taumelrad 1 ist als Hohlrad ausgebildet. In dieses greift ein Antriebselement 15 ein, welches eine Umlaufrolle 16 aufweist, die am Innendurchmesser des Taumelrades 1 abwälzt. Die Umlaufrolle 16 ist hier der Außenring eines Kugellagers 17.
Die Längsachse des Antriebselementes 15 fluchtet mit der zweiten Längsachse A2 des ersten Abtriebselementes 3 und des zweiten Abtriebselementes 4. Die erste Längsachse A1 des Taumelrades 1 ist dazu exzentrisch angeordnet.
Bei einer Drehung des Antriebselementes 15 vollführt das Taumelrad 1 eine Drehbewegung und dessen erste Längsachse A1 dreht sich um die zweite Längsachse A2, wodurch es partiell mit seiner ersten Außenverzahnung z1 in die erste Innenverzahnung z3 des ersten Abtriebselementes und mit seiner zweiten Außenverzahnung z2 in die zweite Innenverzahnung z4 des zweiten Abtriebselementes eingreift.

1: Taumelrad
2: Exzenterwelle
3: erstes Abtriebselement
3.1: erster Kalottenring
4: zweites Abtriebselement
4.1: zweiter Kalottenring
5: Achse
6: Antriebsmotor
7: Befestigungsflansch
8.1: erstes Stabilisatorteil
8.1: zweites Stabilisatorteil
9: Bauteil
10.1: erste Koppelelemente
10.2: zweite Koppelelemente
15: Antriebselement
16: Umlaufrolle
17: Kugellager
A1: erste Längsachse
A2: zweite Längsachse
a: Versatz zwischen erster und zweiter Längsachse A1, A2
B: Buchse
L1: erstes Lager
L2: zweites Lager
z1: erste Außenverzahnung
z2: zweite Außenverzahnung
z3: erste Innenverzahnung
z4: zweite Innenverzahnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19734536 C2 [0002]
- DE 3226714 C2 [0003]
- WO 01/51301 A1 [0005]
- DE 102007011615 A1 [0006]
- DE 102006046949 A1 [0007]
- DE 10222339 A1 [0008]
- DE 19937412 A1 [0008]
- DE 19722399 A1 [0008]
- EP 1627757 A1 [0009]
- US 4016780 [0010]
- JP 2007162758 A [0011]
- US 2008/0150241 A1 [0012]
- WO 2008/049382 A1 [0013]

Claims

Differential-Exzentergetriebe mit zwei relativ zueinander drehbaren Abtriebselementen (3, 4), wobei – ein durch ein Antriebselement antreibbares Taumelrad (1) in Form eines Hohlrades ausgebildet ist, welches entlang seiner ersten Längsachse (A1) zwei hintereinander angeordnete Außenverzahnungen (z1, z2) mit unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern aufweist und – der ersten Außenverzahnung (z1) des Taumelrades (1) ein erstes Abtriebselement (3) in Form eines ersten Hohlrades mit einer zu der ersten Außenverzahnung (z1) korrespondierenden ersten Innenverzahnung (z3) und – der zweiten Außenverzahnung (z2) des Taumelrades (1) ein zweites Abtriebselement (4) in Form eines zweiten Hohlrades mit einer zu der zweiten Außenverzahnung (z2) korrespondierenden zweiten Innenverzahnung (z4) zugeordnet ist und wobei – das erste und das zweite Abtriebselement (3, 4) ausgangsseitig gegenüber dem Antriebselement angeordnet und auf einer gemeinsamen zweiten Längsachse (A2) drehbar gelagert sind, die exzentrisch zur ersten Längsachse (A1) des Taumelrades (1) angeordnet ist und – dass das durch das Antriebselement angetriebene Taumelrad (1) partiell mit seinen Außenverzahnungen (z1, z2) mit den Innenverzahnungen (z3, z4) der Abtriebselemente (3, 4) in Eingriff steht derart, – dass bei einer Drehung des Taumelrades (1) das erste Abtriebselement (3) und das zweite Abtriebselement (4) relativ zum Antriebselement und relativ zueinander eine Drehbewegung vollführen, – wobei sich die Drehzahl der Abtriebselemente (3, 4) in Abhängigkeit des anliegenden Drehmomentes einstellt.
Differential-Exzentergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Innendurchmesser des Taumelrades (1) eine Exzenterwelle (2) eingreift.
Differential-Exzentergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass partiell am Innendurchmesser des Taumelrades (1) eine Umlaufrolle (16) anliegt, welche an dem rotierenden Antriebselement befestigt ist und welche am Innendurchmesser des Taumelrades (1) abwälzt.
Differential-Exzentergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Abtriebselement (3) mit einem ersten Stabilisatorteil (8.1) und das zweite Abtriebselement (4) mit einem zweiten Stabilisatorteil (8.2) eines Stabilisators eines Fahrzeuges in Wirkverbindung steht.
Differential-Exzentergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Abtriebselement (3) mit einem Gehäuse eines Stabilisators verbunden ist oder das Gehäuse eines Stabilisators bildet, wobei das erste Stabilisatorteil (8.1) fest mit dem Gehäuse gekoppelt und das gehäuseseitige Ende des zweiten Stabilisatorteils (8.1) mit dem zweiten Abtriebselement (4) verbunden ist.
Differential-Exzentergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Abtriebselement (3) gelenkig gelagerte erste Koppelelemente (10.1) und mit dem zweiten Abtriebselement (4) gelenkig gelagerte zweite Koppelelemente (10.2) in Wirkverbindung stehen, wobei die ersten und die zweiten Koppelelemente (10.1, 10.2) zueinander entgegen gesetzte Neigungswinkel aufweisen und mit ihren anderen Enden an einem Bauteil (9) gelenkig befestigt sind derart, dass bei einer zueinander relativen Drehbewegung des ersten und des zweiten Abtriebselementes (3, 4), die ersten und die zweiten Koppelelemente (10.1, 10.2) in ihrer Winkelstellung verändert werden und das Bauteil (9) dadurch entlang der zweiten Längsachse (A2) der Abtriebselemente (3, 4) eine Hubbewegung vollführt.
Differential-Exzentergetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelelemente (10.1, 10.2) in Form von Kugelstangen ausgebildet sind.
Differential-Exzentergetriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einer ersten Stirnseite des ersten Abtriebselementes (3) ein erstes Lagerelement mit ersten Lagerungen für die ersten Koppelelemente (10.1) und an einer ersten Stirnseite des zweiten Abtriebselementes (4) ein zweites Lagerelement mit zweiten Lagerungen für die zweiten Koppelelemente (10.2) angeordnet oder ausgebildet sind.
Differential-Exzentergetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Lagerungen in einer gemeinsamen Ebene quer zur zweiten Längsachse (A2) liegen.
Differential-Exzentergetriebe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lagerungen auf einem ersten größeren Teilkreis und die zweiten Lagerungen auf einem zweiten kleineren Teilkreis liegen.
Differential-Exzentergetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Koppelelemente (10.1, 10.2) am Bauteil (9) auf einem gemeinsamen oder auf unterschiedlichen Teilkreisen gelagert sind.
Differential-Exzentergetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Koppelelemente (10.1) am Bauteil (9) auf einem dritten Teilkreis und die zweiten Koppelelemente (10.2) am Bauteil (9) auf einem vierten Teilkreis gelagert sind, wobei der dritte Teilkreis größer ist als der vierte Teilkreis.
Differential-Exzentergetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (9) eine Federaufnahme einer Feder ist oder auf eine Federaufnahme einer Feder wirkt und somit die Federaufnahme axial entlang einer Federlängsachse verstellbar ist.
Differential-Exzentergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Der Antrieb (6) auf der Seite des ersten Abtriebselementes (3) oder des zweiten Abtriebselementes (4) angeordnet ist.