DE102013203535A1

DE102013203535A1 - Exzentrische Lagerung eines Umsetzgetriebes zur Veränderung des Flankenspiels über die Hebelposition

Info

Publication number: DE102013203535A1
Application number: DE201310203535
Authority: DE
Inventors: Jochen Moench; Mario Huesges; Paul Geubel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-09-04
Also published as: FR3002758A1

Abstract

Getriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Umsetzgetriebe, weiterhin insbesondere für eine Scheibenwischanlage, zur Übertragung einer rotatorischen Bewegung in eine reversierende Drehbewegung einer Abtriebswelle. Das Getriebe umfasst eine Schubstange 150 und ein mit der Schubstange gelenkig verbundenes erstes Zahnelement 100, welches mit einem mit der Abtriebswelle 153 verbundenen zweiten Zahnelement 152 wechselwirkt. Dabei wird bei einer reversierenden Pendelbewegung des ersten Zahnelements 100 zwischen zwei Wendelagen ein Spiel, insbesondere ein Anpressdruck, zwischen dem ersten Zahnelement 100 und einem damit wechselwirkenden zweiten Zahnelement 153 kontinuierlich verändert.

Description

Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Umsetzgetriebe, weiterhin insbesondere für eine Scheibenwischanlage, zur Übertragung einer rotatorischen Bewegung in eine reversierende Drehbewegung einer Abtriebswelle.
Stand der Technik
Üblicherweise wird zur Umsetzung einer rotatorischen Bewegung eines Motors in eine reversierende Drehbewegung eines Scheibenwischers ein Kopplungsgetriebe, beispielsweise eine Kurbelschwinge oder ein Kurbelgetriebe, verwendet. Dabei wird mit Hilfe des Kopplungsgetriebes aus der Drehbewegung eines vom Motor angetriebenen Schraubrads eine reversierende Drehbewegung einer Abtriebswelle erzeugt, beispielsweise einer Abtriebswelle für einen Scheibenwischer. Derartige Kopplungsgetriebe können allerdings nur Schwenkwinkel deutlich kleiner 180° bewegungssicher ausführen. Da Scheibenwischer, insbesondere Heckwischer auf der Heckscheibe, typischerweise Wischwinkel bis 180° ausführen können müssen, wird zusätzlich ein Übersetzungsgetriebe benötigt, das üblicherweise als Stirnradgetriebe ausgeführt wird. Dabei müssen nicht alle Zahnräder komplett ausgeführt sein, so dass auch Zahnsegmente zum Einsatz kommen können.
Um die Lebensdauer von Getrieben zu erhöhen, in welchen Zahnelemente z.B. Zahnräder oder Zahnsegmente zur Übersetzung einer reversierenden Drehbewegung eines Zahnelements auf eine Abtriebswelle zum Einsatz kommen, und die Lage z.B. eines Wischhebels genau festzulegen wird üblicherweise das Getriebespiel, insbesondere das Getriebespiel in den Wendelagen des Zahnsegments, reduziert. Dafür werden üblicherweise die Zähne des Zahnrads oder des Zahnsegments, welches zwischen zwei Wendelagen hin und her pendelt mit zwei unterschiedlichen Verzahnungsgeometrien, d.h. Zähnen mit unterschiedlichen Verzahnungskennzahlen, ausgeführt. Die Zähne, die in der Wendelage im Eingriff sind, sind dicker bzw. die Zahnlücke zwischen den einzelnen Zähnen verkleinert ausgeführt als die Zähne bzw. Zahnlücken im mittleren Bereich des Zahnrads oder des Zahnsegments zwischen den beiden Wendelagen. Üblicherweise können die Zähne im mittleren Bereich des Zahnrads oder des Zahnsegments nicht so dick ausgeführt werden, da dadurch die Montage des Zahnsegments erschwert wird und zudem der Wirkungsgrad abnimmt.
Ein Problem von bekannten Getrieben mit derartigen Zahnelementen ist es, dass der Übergangsbereich von der Verzahnung in den Wendelagen zu der Verzahnung im mittleren Bereich des Zahnelements sprunghaft erfolgt. Dadurch treten beim Übergang zwischen den zwei unterschiedlichen Verzahnungen sprunghafte mechanische Belastungsspitzen im Zahnelement auf. Üblicherweise sind damit auch akustisch wahrnehmbare Anregungen verbunden. Zudem haben derartige Zahnelemente den Nachteil, dass die Anzahl der Zähne in den Wendelagen als auch im mittleren Bereich des Zahnelements nicht ausreicht, um beispielsweise den Rundlauf zu messen. Dies hat den Nachteil, dass die für die Qualitätssicherung notwendige Vermessung des Zahnelements mit einem erhöhten Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Getriebe bereitzustellen, mit welchem die oben genannten Nachteile zumindest teilweise nicht auftreten. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Offenbarung der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Getriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Umsetzgetriebe, weiterhin insbesondere für eine Scheibenwischanlage umfasst ein erstes Zahnelement mit einer Vielzahl von Zähnen und einer festgelegten Rotationsachse. Dabei ist die festgelegte Rotationsachse typischerweise durch eine Drehlagerachse eines Drehlagers bestimmt, welches in eine Bohrung des ersten Zahnelements eingesetzt ist. Ferner kann die Rotationsachse des ersten Zahnelements in einem Getriebegehäuse oder im Getriebe, insbesondere Hebelgetriebe, fixiert sein. Bei einer Fixierung der Rotationsachse des ersten Zahnelements im Getriebe selbst, kann diese mit einer erste Lasche und eine zweite Lasche geführt werden. Typischerweise kann die Achse hierbei beweglich in Bezug auf das Getriebegehäuse angeordnet sein. Dabei ist die erste Lasche an einem Ende mit einem Stirnrad, insbesondere Schneckenrad, und an einem anderen Ende mit dem ersten Zahnelement verbunden ist. Die zweite Lasche verbindet die Rotationsachse des ersten Zahnelements mit einer Rotationsachse eines zweiten Zahnelements, insbesondere einer Abtriebsachse eines Abtriebritzels.
Typischerweise führt das erste Zahnelement bei Betrieb des Getriebes eine Pendelbewegung um die festgelegte Rotationsachse aus. Dabei kann das erste Zahnelement ein Zahnrad oder ein Zahnsegment sein. Ferner ist typischerweise mindestens ein erster Abstand zwischen einem ersten Punkt auf einer Bezugskurve der Vielzahl von Zähnen und der festgelegten Rotationsachse größer als ein zweiter Abstand zwischen einem zweiten Punkt auf der Bezugskurve der Vielzahl von Zähnen und der festgelegten Rotationsachse. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Anmeldung unter Bezugskurve eine Kurve der Verzahnung zu verstehen ist, die der Geometriedefinition der Verzahnung dient, beispielsweise ein Teilkreis. Gemäß einer Ausführungsform kann das erste Zahnelement, z.B. ein Schneckenrad, über eine Schnecke, welche eine reversierende Drehbewegung um ihre Längsachse ausführt, angetrieben werden. In diesem Zusammenhang führt das Schneckenrad typischer einen Gesamtschwenkwinkel von 70° bis 180° auf. Dabei wird beim Schwenken des ersten Zahnelements zwischen zwei Wendelagen, ein Spiel, insbesondere ein Anpressdruck, zwischen dem ersten Zahnelement, insbesondere Schneckenrad und einer damit wechselwirkenden Schnecke kontinuierlich verändert wird. Am ersten Zahnelement, z.B. Schneckenrad kann entweder ein Hebelgetriebe, beispielsweise im Fall einer Kompaktwischanlage, oder direkt ein Wischhebel, im Fall eines Direktwischantriebs, gekoppelt sein.
Vorzugsweise erfolgt beim ersten Zahnelement des Getriebes ein Übergang von dem zweiten Abstand zu dem ersten Abstand im Wesentlichen kontinuierlich. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass unter einem „kontinuierlichem Übergang“ in der vorliegenden Anmeldung ein Übergang zu verstehen ist, welcher keinen plötzlichen Sprung aufweist. Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, dass unter einem „kontinuierlichem Übergang“ nicht notwendigerweise nur ein linearer kontinuierlicher Übergang zu verstehen ist sondern auch nichtlineare kontinuierliche Übergänge zu verstehen sind.
Vorzugsweise ist beim ersten Zahnelement des Getriebes ferner mindestens ein dritter Abstand zwischen einem dritten Punkt auf der Bezugskurve der Vielzahl von Zähnen und der Rotationsachse größer als der zweite Abstand zwischen dem zweiten Punkt auf der Bezugskurve der Vielzahl von Zähnen und der Rotationsachse. Dabei ist der zweite Punkt vorzugsweise auf der Bezugskurve der Vielzahl von Zähnen zwischen dem ersten Punkt und dem dritten Punkt auf der Bezugskurve angeordnet. Somit hat das Getriebe in den Wendelagen, d.h. beispielsweise am ersten und dritten Punkt weniger Spiel als zwischen den Wendelagen d.h. beispielsweise am zweiten Punkt.
Vorzugsweise erfolgt beim ersten Zahnelement des Getriebes ein Übergang von dem zweiten Abstand zu dem dritten Abstand im Wesentlichen kontinuierlich.
Vorzugsweise sind beim ersten Zahnelement des Getriebes der erste Punkt auf einer ersten Hälfte einer Bezugskurvenlänge und/oder der dritte Punkt auf einer zweiten Hälfte der Bezugskurvenlänge angeordnet. In besonders bevorzugter Weise ist, der erste Punkt am äußeren Ende der ersten Hälfte der Bezugskurvenlänge und der dritte Punkt am äußeren Ende der zweiten Hälfte der Bezugskurvenlänge angeordnet.
Vorzugsweise ist die Bezugskurve der Vielzahl von Zähnen des ersten Zahnelements im Wesentlichen bogenförmig, insbesondere kreisförmig. Unter einer bogenförmigen Bezugskurve ist in der vorliegenden Anmeldung eine Bezugskurve mit einheitlicher Krümmungsrichtung und einem zunehmenden oder abnehmenden Krümmungsmaß zu verstehen. Unter einer kreisförmigen Bezugskurve ist in der vorliegenden Anmeldung ein Bezugskreis mit einem Bezugskreismittelpunkt und im Wesentlichen konstantem Krümmungsmaß zu verstehen.
Vorzugsweise weist ein Mittelpunkt der Bezugskurve einen Abstand von einem Rotationsmittelpunkt auf der Rotationsachse des ersten Zahnelements auf. Dabei kann der Mittelpunkt der Bezugskurve z.B. ein Bezugskreismittelpunkt oder ein Mittelpunkt einer Ellipse sein, der sich durch den Schnittpunkt einer Ellipsen-Hauptachse mit einer Ellipsen-Nebenachse ergibt.
Vorzugsweise sind alle Zähne der Vielzahl von Zähnen des ersten Zahnelements im Wesentlichen identisch. Typischerweise haben alle Zähne eine im Wesentlichen identische Zahngeometrie, insbesondere im Wesentlichen identische Zahndicken sowie im Wesentlichen identische Zahnlücken zwischen den einzelnen Zähnen des ersten Zahnelements. Dadurch, dass das erste Zahnelement mit im Wesentlichen identischen Zähnen vorgesehen ist, ist die Verzahnung einfach messbar, wodurch eine zeit- und kostengünstige Qualitätsprüfung und -sicherung möglich ist. Bei der Vermessung des ersten Zahnelements muss im Wesentlichen lediglich der der Mittelpunkt der Verzahnung bestimmt werden, um diese anschließend von dort aus zu vermessen.
Vorzugsweise umfasst das Getriebe neben dem ersten Zahnelement ferner eine Schubstange und ein Stirnrad, insbesondere Schneckenrad. Typischerweise ist die Schubstange derart mit dem ersten Zahnelement und dem Stirnrad verbunden, dass eine Rotationsbewegung des Stirnrads zu einer Pendelbewegung des ersten Zahnelements führt. Typischerweise ist dabei die Rotationsbewegung des Stirnrads, abgesehen von einer Anlauf- und Auslaufphase, kontinuierlich und erfolgt mit konstanter Drehzahl. Die Pendelbewegung des ersten Zahnelements entspricht typischerweise einer reversierenden und/oder oszillierenden Drehbewegung zwischen zwei Wendelagen.
Vorzugsweise bildet das ersten Zahnelement mit einem zweiten Zahnelement, z.B. einem Ritzel, einen Eingriff, um mit dem zweiten Zahnelement wechselzuwirken und eine Bewegung des ersten Zahnelements auf das zweite Zahnelement zu übertragen. Dabei kann das zweite Zahnelement als Zahnrad oder Zahnsegment ausgeführt sein. Typischerweise ist das zweite Zahnelement ein Ritzel, insbesondere ein Abtriebsritzel, welches drehfest auf einer Abtriebswelle gelagert ist, so dass eine Pendelbewegung des ersten Zahnelements zu einer reversierenden und/oder oszillierenden Drehbewegung der Abtriebswelle führt, insbesondere der Abtriebswelle für einen Wischer.
Vorzugsweise entsprechen bei einer Pendelbewegung des ersten Zahnelements um die festgelegte Rotationsachse der erste Punkt auf der Bezugskurve einer ersten Wendelage und der dritte Punkt auf der Bezugskurve einer zweiten Wendelage. Typischerweise ist der Betrag des Winkels der Pendelbewegung des ersten Zahnelements zwischen der ersten Wendelage und der zweiten Wendelage aus einem Bereich von einem unteren Grenzwert von 50°, insbesondere 60°, bis zu einem oberen Grenzwert von 100°, insbesondere 80°, ausgewählt. In besonders bevorzugter Weise ist der Winkel der Pendelbewegung des ersten Zahnelements zwischen der ersten Wendelage und der zweiten Wendelage 68,1°.
Erfindungsgemäß wird mit einem wie in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Getriebe ein Getriebe bereitgestellt, mit welchem ein Verzahnungsspiel zwischen einem ersten Zahnelement und einem damit wechselwirkenden, insbesondere kämmenden, zweiten Zahnelement ausgehend von einer Mittellage des ersten Zahnelements zu den Wendelagen hin verringert werden kann. Indem der Bezugskurvenmittelpunkt, insbesondere Bezugskreismittelpunkt, um einen Abstand von dem Rotationsmittelpunkt der festgelegten Rotationsachse des ersten Zahnelements versetzt ist kommt es zu einer Exzenterwirkung. Dabei nimmt ausgehend von einer Mittelstellung des ersten Zahnelements bei einer Drehbewegung desselben eine Pressung in der Verzahnung zwischen dem ersten Zahnelement und eingreifendem zweiten Zahnelement zu und damit das Spiel ab. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass aufgrund der identisch ausgestalteten Zähne des ersten Zahnelements in Verbindung mit der Exzenterwirkung ein kontinuierlicher Anstieg des Anpressdrucks und eine kontinuierliche Verringerung des Verzahnungsspiels realisiert werden, wodurch die Nachteile bekannter Getriebe, wie eingangs geschildert im Wesentlichen vermieden werden. Zudem können durch Einbau des ersten Zahnelements gemäß den beschriebenen Ausführungsformen alte Getriebe auf einfache Art und Weise auf die verbesserte Variante des erfindungsgemäßen Getriebes umgerüstet werden
Ferner umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einer Scheibenwischeranlage, weiterhin insbesondere für eine Heckscheibenwischer: Pendeln eines ersten Zahnelements zwischen zwei Wendelagen, wobei ein Spiel, insbesondere ein Anpressdruck, zwischen dem ersten Zahnelement und einem damit wechselwirkenden zweiten Zahnelement kontinuierlich verändert wird. Vorzugsweise ist die Vorrichtung ein Getriebe umfassend eine Schubstange und ein mit der Schubstange gelenkig verbundenes erstes Zahnelement, welches mit einem mit der Abtriebswelle verbundenen zweiten Zahnelement wechselwirkt. Dabei wird bei einer Pendelbewegung des ersten Zahnelements zwischen zwei Wendelagen ein Spiel, insbesondere ein Anpressdruck, zwischen dem ersten Zahnelement und einem damit wechselwirkenden zweiten Zahnelement durch einen Versatz zwischen Rotationsachse und Bezugskreismittelpunkt mindestens eines der beiden Zahnelemente kontinuierlich verändert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Schematische Darstellung eines Umsetzgetriebes, insbesondere für eine Scheibenwischanlage, gemäß der Erfindung;
2 eine Schematische Darstellung eines ersten Zahnelements gemäß den Ausführungsformen für ein Umsetzgetriebe gemäß 1;
3 und 4 Schematische Darstellungen zur Erläuterung der Funktion des ersten Zahnelements gemäß den Ausführungsformen in einer Mittellage und einer Wendelage des ersten Zahnelements.
5 eine Schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Betreiben einer Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug.
Genaue Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt ein Umsetzgetriebe, insbesondere für eine Scheibenwischanlage. Das Umsetzgetriebe ist in einem Getriebegehäuse 155 aufgenommen. Das Umsetzgetriebe dient insbesondere zum Antrieb einer Abtriebswelle 153, insbesondere einer Abtriebswelle für einen Wischer, weiterhin insbesondere für einen Heckscheibenwischer. Dabei führt die Abtriebswelle typischerweise eine reversierende und/oder oszillierende Drehbewegung um eine Abtriebswellenachse 156 aus. Typischerweise umfasst das Umsetzgetriebe eine Schubstange 150, die an einem Ende mit einem Stirnrad 151, insbesondere Schneckenrad, und an einem anderen Ende mit einem ersten Zahnelement 100 verbunden ist. Typischerweise wird das Stirnrad 151 mittels eines Antriebmotors (nicht dargestellt) über eine Schnecke 154 angetrieben. Dabei treibt der Antriebsmotor, vorzugsweise ein Elektromotor, die Schnecke 154 mit einer Ankerdrehzahl an, so dass sich die Schnecke 154 in einer festgelegten Drehrichtung kontinuierliche um ihre Schneckenwellenachse dreht. Zum Beispiel bildet die Schnecke 154 mit der Stirnverzahnung des Stirnrads 151, insbesondere des Schneckenrades, einen Eingriff, wodurch die kontinuierliche Drehbewegung des Antriebsmotors auf das Stirnrad übertragen wird.
In 1 ist das Umsetzgetriebe in einem Zustand dargestellt, in welchem sich das erste Zahnelement, z.B ein Zahnsegment, und damit auch ein an der Antriebswelle befestigter Wischer in einer Mittelstellung befinden. Wie in 1 beispielhaft durch den Pfeil auf dem Stirnrad 151 dargestellt ist, dreht sich das Stirnrad im Uhrzeigersinn. In der in 1 dargestellten Lage wird durch ein Weiterdrehen des Stirnrads im Uhrzeigersinn das erste Zahnelement bis zum Erreichen einer Wendelage entgegen des Uhrzeigersinns und anschließend im Uhrzeigersinn gedreht.
Durch eine auf die Rotationsachse des Stirnrads 151 bezogene exzentrische Gelenkverbindung zwischen der Schubstange 150 und dem Stirnrad 151 wird eine Hub-Pendelbewegung in der Schubstange 151 hervorgerufen. Diese Schubstangenbewegung wird durch eine Anlenkung der Schubstange an das erste Zahnelement 100 auf das erste Zahnelement übertragen, so dass das erste Zahnelement 100 eine reversierende und/oder oszillierende Pendelbewegung ausführt. Wie in 1 gezeigt können dabei zumindest ein Teil der Vielzahl von Zähnen des ersten Zahnelements 100 mit einem zweiten Zahnelement 152, z.B. einem Ritzel, im Eingriff stehen. Dadurch wird mittels der Hub-Pendelbewegung der Schubstange 150 das zweite Zahnelement 152 in eine reversierende und/oder oszillierende Drehbewegung versetzt. Das zweite Zahnelement 152 ist verdrehfest auf der Abtriebswelle 153 gelagert, insbesondere aufgepresst, so dass die reversierende und/oder oszillierende Drehbewegung des zweiten Zahnelements 152 auf die Abtriebswelle 153 übertragen wird und diese eine entsprechende Drehbewegung um die Abtriebswellenachse 156 ausführt. Somit kann durch das Umsetzgetriebe eine pendelnde reversierende Drehbewegung der Abtriebswelle, insbesondere der Abtriebswelle für einen Heckscheibenwischer eines Personenkraftwagens erzeugt werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen wird dabei eine pendelnde reversierende Drehbewegung eines Wischerhebels, insbesondere eines Heckscheibenwischerhebels, von 100° bis 200° erzeugt, z.B. 180°. Dabei kann durch das Getriebe ein maximales Winkelspiel des Scheibenwischers in den Umkehrlagen von weniger als 2,5° unter Berücksichtigung von Verformungen, und weniger als 1°, ohne Berücksichtigung von Verformungen, realisiert werden.
Ein Achsabstand C zwischen der Rotationsachse des zweiten Zahnelements 152 und der festgelegten Rotationsachse 101 des ersten Zahnelements s 100, insbesondere der Drehlagerachse des ersten Zahnelements ist aus einem Bereich von einem unteren Grenzwert von 35 mm, insbesondere 40 mm bis zu einem oberen Grenzwert von 70 mm, insbesondere 50 mm, ausgewählt. In besonders bevorzugter Weise ist der Abstand C im Wesentlichen 49 mm.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Rotationsachse 101 des ersten Zahnelements 100 in einem Getriebegehäuse oder im Getriebe, insbesondere Hebelgetriebe, fixiert sein kann. Bei einer Fixierung der Rotationsachse 101 des ersten Zahnelements 100 im Getriebe selbst, kann diese mit einer erste Lasche und eine zweite Lasche geführt werden. Typischerweise kann die Achse 101 hierbei beweglich in Bezug auf das Getriebegehäuse angeordnet sein. Dabei ist die erste Lasche an einem Ende mit einem Stirnrad 151, insbesondere Schneckenrad, und an einem anderen Ende mit dem ersten Zahnelement 100 verbunden ist. Die zweite Lasche verbindet die Rotationsachse 101 des ersten Zahnelements 100 mit einer Rotationsachse 156 eines zweiten Zahnelements 152, insbesondere einer Abtriebsachse eines Abtriebritzels.
2 zeigt ein erstes Zahnelement 100, z.B. ein Zahnsegment, gemäß Ausführungsformen der Erfindung mit einer Vielzahl von Zähnen 102 für ein Umsetzgetriebe gemäß 1. Das erste Zahnelement 100 weist in einem der Vielzahl von Zähnen gegenüberliegenden Bereich eine festgelegten Rotationsachse 101 auf um welche das erste Zahnelement 100 eine reversierende und/oder oszillierende Pendelbewegung im Betrieb des Umsetzgetriebes durchführt. Die festgelegte Rotationsachse 101 des ersten Zahnelements kann einer Drehlagerachse eines Drehlagers, welches in eine Bohrung in einem Bereich eingesetzt ist, welcher der Vielzahl von Zähnen gegenüberliegt entsprechen. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung ist, wie in 2 gezeigt, ein Bohrungsmittelpunkt 101 für ein Lager eines ersten Zahnelements 100 nicht identisch mit einem Verzahnungsmittelpunkt, insbesondere Mittelpunkt einer Bezugskurve, des ersten Zahnelements, sondern um einen Abstand V versetzt.
Wie in 2 dargestellt weist der Mittelpunkt 144 einer Bezugskurve 140, insbesondere eines Bezugskreises, der Vielzahl von Zähnen des ersten Zahnelements einen Abstand V von einem Rotationsmittelpunkt auf der Rotationsachse 101 des ersten Zahnelements 100 auf. Typischerweise ist der Abstand V zwischen dem Mittelpunkt 144 der Bezugskurve 140 und dem Rotationsmittelpunkt auf der Rotationsachse 101 des ersten Zahnelements aus einem Bereich von einem unteren Grenzwert von 0,25 mm, insbesondere 0,5 mm bis zu einem oberen Grenzwert von 2,5 mm, insbesondere 1,5 mm, ausgewählt. In besonders bevorzugter Weise ist der Abstand V im Wesentlichen 1,1 mm.
Gemäß einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann das erste Zahnelement, welches einen Abstand V zwischen einem Mittelpunkt eines Bezugskreises der Vielzahl von Zähnen des ersten Zahnelements und einem Rotationsmittelpunkt auf einer Rotationsachse aufweist, ein Schneckenrad 151 sein. Dabei wird das Schneckenrad mit dem vom Rotationsmittelpunkt beabstandeten Bezugskreismittelpunkt über eine Schnecke 154 angetrieben, welche eine reversierende Drehbewegung um ihre Längsachse ausführt. Dadurch wird beim Schwenken des Schneckenrads 151 zwischen zwei Wendelagen, ein Spiel, insbesondere ein Anpressdruck, zwischen dem Schneckenrad 151 und der damit wechselwirkenden Schnecke 154 kontinuierlich verändert. Am Schneckenrad 151 kann entweder ein Hebelgetriebe, beispielsweise im Fall einer Kompaktwischanlage, oder direkt ein Wischhebel, im Fall eines Direktwischantriebs, gekoppelt sein.
Demnach wird die Verzahnung des ersten Zahnelements typischerweise für den Achsabstand C zwischen der Rotationsachse des zweiten Zahnelements 152 und der festgelegten Rotationsachse 101 des ersten Zahnelements zuzüglich des Abstands V zwischen dem Mittelpunkt 144 einer Bezugskurve 140 und dem Rotationsmittelpunkt auf der Rotationsachse 101 des ersten Zahnelements 100 ausgelegt. Typischerweise entspricht somit ein Bezugsradius 145 einem Radius der Bezugskurve, insbesondere einem Radius eines Bezugskreises, des ersten Zahnelements, der Summe des Achsabstands C und des Abstands V zwischen dem Mittelpunkt 144 einer Bezugskurve 140 und dem Rotationsmittelpunkt auf der Rotationsachse 101 des ersten Zahnelements 100. Typischerweise ist der Bezugsradius 145 aus einem Bereich von einem unteren Grenzwert von 25 mm, insbesondere 30 mm, bis zu einem oberen Grenzwert von 50 mm, insbesondere 45 mm, ausgewählt. In besonders bevorzugter Weise ist der Bezugsradius im Wesentlichen 35,9 mm.
Wie 2 zu entnehmen ist, ist durch die zuvor beschriebenen Auslegung der Verzahnung des ersten Zahnelements 100 ein erster Abstand D1 zwischen mindestens einem ersten Punkt 141 auf der Bezugskurve 140, insbesondere auf dem Bezugskreis, und der Rotationsachse 101 größer als ein zweiter Abstand D2 zwischen einem zweiten Punkt 142 auf der Bezugskurve 140, insbesondere auf dem Bezugskreis, und der Rotationsachse 101. Ferner zeigt 2, dass typischerweise mindestens ein dritter Abstand D3 zwischen einem dritten Punkt 143 auf der Bezugskurve 140, insbesondere auf dem Bezugskreis, und der Rotationsachse 101 größer ist als der zweite Abstand D2 zwischen dem zweiten Punkt 142 auf der Bezugskurve 140, insbesondere auf dem Bezugskreis, und der Rotationsachse 101. Dabei ist der zweite Punkt 142 auf der Bezugskurve 140 typischerweise zwischen dem ersten Punkt 141 und dem dritten Punkt 143 auf der Bezugskurve 140 angeordnet. Dabei ist typischerweise, wie in 2 dargestellt, der Übergang vom zweiten Abstand D2 zum ersten Abstand D1 als auch zum dritten Abstand D3 kontinuierlich.
Ferner sind, wie in 2 gezeigt, vorzugsweise alle Zähne der Vielzahl von Zähnen des ersten Zahnelements 100 im Wesentlichen identisch. Typischerweise weisen alle Zähne eine im Wesentlichen identische Zahngeometrie auf. Dabei ist die Zahngeometrie insbesondere derart ausgestaltet, dass die Zähne zumindest im Wesentlichen identische Zahndicken sowie zumindest im Wesentlichen identische Zahnlücken zwischen den einzelnen Zähnen des ersten Zahnelements aufweisen.
3 und 4 zeigen Schematische geometrische Darstellungen zur Erläuterung der Funktion des erfindungsgemäßen ersten Zahnelements bei einer Drehbewegung des ersten Zahnelements von einer Mittellage in eine Wendelage. Dabei zeigt 3 eine Mittellage und 4 eine Wendelage. Das in 3 dargestellte kleinere Kreissegment stellt ein Segment eines Drehkreises mit einem Drehradius 111 des ersten Zahnelements um einen Rotationsmittelpunkt auf der festgelegten Rotationsachse 101 dar. Dabei ist ein typischer maximaler Schwenkwinkel aus einer Mittellage in eine Wendelage mit δ (delta) eingezeichnet. Der Gesamte Drehwinkel des ersten Zahnelements zwischen den beiden Wendelagen entspricht demnach typischerweise dem zweifachen Wert des Schwenkwinkels. Typischerweise ist der Schwenkwinkel δ (delta) des ersten Zahnelements 100 aus einem Bereich von einem unteren Grenzwert von 25°, insbesondere 30 bis zu einem oberen Grenzwert von 50° mm insbesondere 45°, ausgewählt. In besonders bevorzugter Weise ist der maximale Drehwinkel, insbesondere Schwenkwinkel, 34°.
Das in 3 dargestellte größere Kreissegment stellt ein Segment eines Bezugskreises 140 mit einem Bezugsradius 145 und einem Bezugskreismittelpunkt 144 dar. Wie 3 zu entnehmen ist, ist erfindungsgemäß der Bezugskreismittelpunkt 144 des ersten Zahnelements vom Rotationsmittelpunkt 101 des ersten Zahnelements um einen Abstand V verschoben.
In 4 ist das Segment des Bezugskreises 140 im Vergleich zur Darstellung in 3 um einen Schwenkwinkel δ (delta) im Uhrzeigersinn gedreht. Dadurch, dass der Bezugskreismittelpunkt 144 des ersten Zahnelements einen Abstand V vom Drehpunkt des ersten Zahnelements um die Rotationsachse 101 aufweist, kommt es bei einer Drehung des ersten Zahnelements s zu einer wirksamen Achsabstandsverschiebung Δa.
Durch eine derartige Achsverschiebung kann ausgehend von einer Mittellage des ersten Zahnelements in einer Wendelage des ersten Zahnelements bezogen auf dessen Drehpunkt gegenüber der Mittellage ein Verzahnungsspiel zwischen dem ersten Zahnelement und einem damit wechselwirkenden und im Eingriff befindenden zweiten Zahnelement verringert werden. Mit anderen Worten, durch den Abstand zwischen Bezugskreismittelpunkt und Drehmittelpunkt des ersten Zahnelements werden die Zähne des Segments in der Wendelage auf den Drehpunkt bezogen gegenüber denen der Mittellage nach außen verschoben.
Wie 4 entnommen werden kann findet eine derartige Verschiebebewegung der Zähne des ersten Zahnelements 100 bei einer Drehbewegung um die festgelegte Rotationsachse 100 kontinuierlich und nicht schlagartig statt. Dadurch können mechanische Belastungen die durch die Spielverringerung auftreten verringert und gleichmäßig auf die Zähne bei einer Drehbewegung in Richtung Wendelage verteilt werden. Zudem werden mögliche Anregungen durch den Wechsel zwischen den Wendelagen verhindert oder zumindest im Wesentlichen verringert. Somit findet ausgehend von einer Mittellage ein Übergang zu einer spielreduzierten oder „klemmenden" Verzahnung sanft statt.
Somit wird ein verbessertes Umsetzgetriebe, insbesondere für eine Scheibenwischanlage bereitgestellt, mit welchem ein Spiel, insbesondere ein Anpressdruck, zwischen dem ersten Zahnelement und einem damit wechselwirkenden zweiten Zahnelement kontinuierlich verändert wird.
5 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Betreiben einer Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einer Scheibenwischeranlage, weiterhin insbesondere für eine Heckscheibenwischer, wobei das Verfahren umfasst: Pendeln eines ersten Zahnelements zwischen zwei Wendelagen 501 und kontinuierliche Veränderung eines Spiels 502, insbesondere eines Anpressdrucks, zwischen dem ersten Zahnelement und einem damit wechselwirkenden zweiten Zahnsegment, z.B. Ritzel.

Claims

Getriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Scheibenwischanlage, umfassend ein erstes Zahnelement (100) mit einer Vielzahl von Zähnen und einer festgelegten Rotationsachse (101), wobei mindestens ein erster Abstand (D1) zwischen einem ersten Punkt (141) auf einer Bezugskurve (140) der Vielzahl von Zähnen und der Rotationsachse (101) größer ist als ein zweiter Abstand (D2) zwischen einem zweiten Punkt (142) auf der Bezugskurve (140) der Vielzahl von Zähnen und der Rotationsachse (101).
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang von dem zweiten Abstand (120) zu dem ersten Abstand (110) im Wesentlichen kontinuierlich erfolgt.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ferner mindestens ein dritter Abstand (D3) zwischen einem dritten Punkt (143) auf der Bezugskurve (140) der Vielzahl von Zähnen und der Rotationsachse (101) größer ist als der zweite Abstand (D2) zwischen dem zweiten Punkt (142) auf der Bezugskurve (140) der Vielzahl von Zähnen und der Rotationsachse (101), wobei der zweite Punkt (142) auf der Bezugskurve (140) der Vielzahl von Zähnen zwischen dem ersten (141) Punkt und dem dritten Punkt (143) auf der Bezugskurve (140) angeordnet ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugskurve im Wesentlichen bogenförmig, insbesondere kreisförmig ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelpunkt (144) der Bezugskurve einen Abstand von einem Rotationsmittelpunkt auf der Rotationsachse des ersten Zahnelements (100) aufweist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Zähne der Vielzahl von Zähnen im Wesentlichen identisch sind.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend: a) eine Schubstange (150), b) das erste Zahnelement (100), und c) ein Schneckenrad (151), wobei die Schubstange (150) derart mit dem ersten Zahnelement (100) und einem Schneckenrad (151) verbunden ist, dass eine Rotationsbewegung des Schneckenrads (151) zu einer Pendelbewegung des ersten Zahnelements (100) führt.
Getriebe nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnelement (100) mit einem zweiten Zahnelement (152) wechselwirkt, welches drehfest auf einer Abtriebswelle (153) gelagert ist, so dass die Pendelbewegung des ersten Zahnelements (100) zu einer reversierenden Drehbewegung der Abtriebswelle (153) führt, insbesondere der Abtriebswelle für einen Wischer.
Getriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Pendelbewegung des ersten Zahnelements (100) um die Rotationsachse (101) der erste Punkt (141) auf der Bezugskurve (140) einer ersten Wendelage und der dritte Punkt (143) auf der Bezugskurve (140) einer zweiten Wendelage entsprechen, wobei ein Winkel der Pendelbewegung des ersten Zahnelements zwischen der ersten Wendelage und der zweiten Wendelage typischerweise 50° bis 90° (2 × δ) ist.
Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Scheibenwischeranlage, umfassend: Pendeln eines ersten Zahnelements zwischen zwei Wendelagen, wobei ein Spiel, insbesondere ein Anpressdruck, zwischen dem ersten Zahnelement und einem damit wechselwirkenden zweiten Zahnelement kontinuierlich verändert wird.