DE10152697A1

DE10152697A1 - Elektromagnetische reibschlüssige Schaltkupplung

Info

Publication number: DE10152697A1
Application number: DE10152697A
Authority: DE
Original assignee: U Shin Deutschland Zugangssysteme GmbH
Current assignee: U Shin Deutschland Zugangssysteme GmbH
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2003-04-30
Also published as: ES2254742T3; WO2003036119A1; US7040473B2; JP4275531B2; EP1440247B1; US20040245064A1; EP1440247A1; DE50205384D1; JP2005506498A; AT313731T

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische reibschlüssige Schaltkupplung zur Anordnung innerhalb eines einen Antriebsmotor (2) und eine Fahrzeugtür oder eine Fahrzeugklappe verbindenden Antriebsstranges, wobei die Schaltkupplung (5) ein mit einem Reibbelag (17) versehenes und mit einer ersten Welle (15) drehfest verbundenes Rotorteil (16), an dem auf seiner dem Reibbelag (17) abgewandten Seite eine elektrische Spule (19) angeordnet ist, und eine drehfest, aber axial verschiebbar mit einer zweiten Welle (8) verbundene Ankerscheibe (14) umfaßt, die im eingeschalteten Zustand der Schaltkupplung (5) gegen den Reibbelag (17) des Rotorteiles (16) der ersten Welle (15) gezogen wird und eine reibschlüssige Verbindung zwischen den beiden Wellen (8, 15) herstellt. DOLLAR A Um zu erreichen, daß auf einfache Weise erreicht wird, daß die Fahrzeugtür in jeder Zwischenposition sicher gehalten wird, wenn sich die Schaltkupplung (5) in ihrem ausgeschalteten Zustand befindet, und außerdem die Möglichkeit einer manuellen Notbetätigung der Fahrzeugtür erhalten bleibt, schlägt die Erfindung vor, eine Druckfeder (21) vorzusehen, welche die Ankerscheibe (14) der Schaltkupplung in axialer Richtung beaufschlagt, derart, daß die Ankerscheibe (14) im ausgeschalteten Zustand der Schaltkupplung (5) mit einer Kraft gegen den Reibbelag (17) des Rotorteiles (16) gedrückt wird, die groß genug ist, damit die Fahrzeugtür in der jeweiligen beim Ausschalten der Schaltkupplung (5) eingenommenen Position sicher ...

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische reibschlüssige Schaltkupplung zur Anordnung innerhalb eines einen Antriebsmotor und eine Fahrzeugtür oder Fahrzeugklappe (Heckklappe, Motorhaube etc.) verbindenden Antriebsstranges.
Bei Kraftfahrzeugen mit automatisch betätigbarer Fahrzeugtür oder Fahrzeugklappe (im folgenden auch zusammenfassend nur als Fahrzeugtür bezeichnet) wird beispielsweise vom Fahrer des Fahrzeuges durch eine entsprechende Betätigung eines in der Instrumententafel vorgesehenen Schalters die Fahrzeugtür geschlossen oder geöffnet. Hierzu wirkt das von dem Schalter erzeugte Schaltsignal auf eine elektronische Steuereinrichtung, die ihrerseits elektrische Steuersignale zur Aktivierung eines Elektromotors erzeugt, der dann seinerseits über ein nachgeschaltetes Getriebe und weiteren Übertragungselementen die Fahrzeugtür verschwenkt oder verschiebt.
Nachteilig ist bei diesen bekannten Kraftfahrzeugen unter anderem, daß bei einem manuellen Zudrücken der Fahrzeugtür aufgrund des mit der Fahrzeugtür in Wirkverbindung stehenden Getriebes bzw. Elektromotors ein hoher Widerstand zu überwinden ist und ein erhöhter Verschleiß dieser Bauteile auftritt.
Zur Vermeidung eines derartigen Verschleißes ist bereits eine automatisch betätigbare Fahrzeugtür vorgeschlagen worden, bei welcher der Motor bzw. das dem Motor nachgeschaltete Getriebe von der die Fahrzeugtür betätigenden Antriebswelle mittels einer elektromagnetischen Schaltkupplung entkuppelbar ist, so daß im ausgeschalteten Zustand der Schaltkupplung eine manuelle Betätigung der Fahrzeugtür möglich ist, ohne daß deren Bewegung durch die an der Antriebswelle der Kupplung angeordneten Baueinheiten (z. B. Elektromotor oder Zwischengetriebe) gehemmt wird.
Derartige elektromagnetische Schaltkupplungen sind in der Regel als reibschlüssige Schaltkupplungen ausgebildet und umfassen daher ein mit einem Reibbelag versehenes und mit einer ersten Welle drehfest verbundenes Rotorteil, an dem auf seiner dem Reibbelag abgewandten Seite eine elektrische Spule angeordnet ist, und eine drehfest, aber axial verschiebbar mit einer zweiten Welle verbundene Ankerscheibe, die im eingeschalteten Zustand der Schaltkupplung gegen den Reibbelag des Rotorteiles der ersten Welle gezogen wird und eine reibschlüssige Verbindung zwischen den beiden Wellen herstellt. Im abgeschalteten Zustand der Schaltkupplung werden die Ankerscheibe und das Rotorteil mittels einer Feder auseinandergedrückt, so daß zwischen Ankerscheibe und Reibbelag ein genau vorgegebener spaltförmiger Abstand besteht.
Die vorstehend erwähnten Fahrzeugtüren weisen allerdings den Nachteil auf, daß im nichtbestromten Fall aufgrund der offenen Kupplung die Fahrzeugtür leicht beweglich und häufig unkontrolliert den auf sie wirkenden Kräften (Schwerkraft, Federn der Aufhängung, Dämpfern etc.) ausgesetzt ist, wenn sie sich in einer zwischen der geschlossenen und der geöffneten Stellung befindlichen Zwischenstellung befindet. Heckklappen werden bei Vorhandensein einer entsprechend starken Feder nach dem Öffnen der Kupplung in der Regel aus der Zwischenstellung in die geöffnete Endlage verschwenkt, obwohl die Fahrzeugtür aus Sicherheitsgründen häufig in der jeweiligen Zwischenposition stehenbleiben soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkupplung der eingangs erwähnten Art anzugeben, mittels welcher auf einfache Weise erreicht wird, daß die Fahrzeugtür in jeder Zwischenposition sicher gehalten wird, wenn sich die Schaltkupplung in ihrem ausgeschalteten Zustand befindet. Außerdem soll die Möglichkeit, eine manuelle Notbetätigung der Fahrzeugtür vornehmen zu können, erhalten bleiben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, ein elastisches Element, z. B. eine Druckfeder, vorzusehen, welches die Ankerscheibe der Schaltkupplung in axialer Richtung beaufschlagt, derart, daß die Ankerscheibe im ausgeschalteten Zustand der Schaltkupplung mit einer Kraft gegen den Reibbelag des Rotorteiles gedrückt wird, die groß genug ist, damit die Fahrzeugtür in der jeweiligen beim Ausschalten der Schaltkupplung eingenommenen Position sicher stehenbleibt und daß bei einer anschließenden manuellen Betätigung der Fahrzeugtür der Reibschluß zwischen Ankerscheibe und Reibbelag überwindbar ist.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß die bei Verwendung herkömmlicher Schaltkupplungen relativ aufwendige Spaltmaßeinstellung vollständig entfällt. Außerdem kann die Kupplung aufgrund der Vorbelastung mittels der Feder im eingeschalteten Zustand ein höheres Drehmoment übertragen als eine vergleichbare Kupplung ohne Vorbelastung.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Welle außenseitig drehfest mit einem Mitnehmerteil verbunden, welches axiale Führungsteile umfaßt, die in entsprechende nutenförmige Ausnehmungen der Ankerscheibe eingreifen. Vorteilhafterweise kann der Mitnehmer auch mindestens eine auf der der Ankerscheibe zugewandten Seite offene Sacklochbohrung zur Aufnahme der als elastisches Element verwendeten Druckfeder aufweisen.
Um eine platzsparende Anordnung der Schaltkupplung zu erreichen, ist bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, eine der beiden Wellen als Hohlwelle auszubilden, in welche die jeweils andere Welle mindestens teilweise hineinragt und von der diese Welle dann radial geführt wird. Dabei kann die als Hohlwelle ausgebildete Welle außenseitig ein Zahn- oder Schneckenrad tragen, welches über Antriebselemente mit dem Antriebsmotor in Wirkverbindung steht.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das die Schaltkupplung umfassende Gehäuse derart ausgebildet ist, daß es zusätzlich sowohl eine der Schaltkupplung nachgeschaltete Getriebestufe zum Antrieb eines die Fahrzeugtür betätigenden Antriebshebels als auch eine der Schaltkupplung vorgeschaltete Getriebestufe umfaßt, über welche die Schaltkupplung mit dem an dem Gehäuse angeflanschten Antriebsmotor verbunden ist. Durch diese Maßnahme ist es auf einfache Weise möglich, den gesamten Antrieb zur Betätigung der Fahrzeugtür als vorfertigbares Modul aufzubauen.
Zur Anpassung der erfindungsgemäßen Schaltkupplung an unterschiedliche Kraftfahrzeuge bzw. Fahrzeugtypen ist häufig lediglich ein Austausch der Feder erforderlich, welche die Ankerscheibe gegen den Reibbelag drückt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte schematische Seitenansicht einer Antriebseinheit für eine automatische Fahrzeugtür mit erfindungsgemäßer Schaltkupplung und
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltkupplung, wobei die Einzelteile der Kupplung perspektivisch dargestellt sind.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Antriebseinheit zum automatischen Betätigen einer nicht dargestellten Heckklappe eines Kraftfahrzeuges bezeichnet. Die Antriebseinheit 1 umfaßt einen Elektromotor 2, der an einem Gehäuse 3 angeflanscht ist. Der Elektromotor 2 ist über ein in dem Gehäuse 3 angeordnetes Schneckengetriebe 4 und über eine erfindungsgemäße elektromagnetische reibschlüssige Schaltkupplung 5 mit einem zweistufigen Planetengetriebe 6 verbunden, welches auf einen verschwenkbaren Antriebshebel 7 wirkt. Der Antriebshebel 7 ist drehfest mit einem nicht dargestellten Scharnierbügel der Heckklappe verbunden und bewirkt deren Schließen, sofern der Elektromotor 2 bestromt wird und die Schaltkupplung 5 geschlossen ist.
Die Schaltkupplung 5 umfaßt eine Hohlwelle 8, welche im Bereich ihres ersten Endes mit einem Schneckenrad 9 versehen ist, in welche die Schnecke 10 des Schneckengetriebes 4 eingreift. Im Bereich ihres zweiten Endes trägt die Hohlwelle 8 ein Mitnehmerteil 11, an dem vier sich in axialer Richtung erstreckende Führungsteile 12 angeordnet sind. Diese Führungsteile 12 greifen in entsprechende Ausnehmungen 13 einer axial verschiebbaren, aber drehfest mit der Hohlwelle 8 verbundenen Ankerscheibe 14 ein.
Die Schaltkupplung 5 umfaßt ferner eine Welle 15, die ein drehfest mit ihr verbundenes tassenförmiges Rotorteil 16 trägt, welches auf seinem der Ankerscheibe 14 zugewandten Ende einen Reibbelag 17 aufweist. Der vor dem Rotorteil 16 liegende Bereich 15' der Welle 15 ist durch die Hohlwelle 8 hindurchgeführt und wird von dieser radial geführt. Auf dem gegenüberliegenden Ende der Welle 15 ist ein Zahnrad 18 drehfest angeordnet, welches mit dem Planetengetriebe 6 zusammenwirkt.
Auf der dem Reibbelag 17 abgewandten Seite des tassenförmigen Rotorteiles 16 befindet sich in einer Ausnehmung 23 eine gehäusefest angeordnete Spule 19, deren elektrische Anschlüsse mit 20 bezeichnet sind.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Ankerscheibe 14 ständig mittels Druckfedern 21, die in entsprechenden Sacklochbohrungen 22 des Mitnehmerteiles 11 bzw. der Hohlwelle 8 gelagert sind, gegen den Reibbelag 17 gedrückt wird. Dabei sind die Federkonstanten der Druckfedern 21 so groß gewählt, daß die Ankerscheibe 14 im ausgeschalteten Zustand der Schaltkupplung 5 mit einer Kraft gegen den Reibbelag 17 des Rotorteiles 16 gedrückt wird, die groß genug ist, damit die Heckklappe in der jeweiligen beim Ausschalten der Schaltkupplung 5 eingenommenen Position sicher stehenbleibt und daß bei einer anschließenden manuellen Betätigung der Heckklappe der Reibschluß zwischen Ankerscheibe 14 und Reibbelag 17 überwindbar ist, so daß bei der manuellen Notbetätigung keine nennenswerte Belastung und damit auch kein nennenswerter Verschleiß des Schneckengetriebes 4 bzw. Elektromotors 2 auftritt.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So braucht beispielsweise die elektrische Spule 19 nicht zwingend gehäusefest angeordnet sein. Vielmehr kann sie auch drehfest mit dem Rotorteil 16 verbunden sein, sofern ihre Anschlüsse 20 mit entsprechenden, an dem dem Rotorteil 16 oder der Welle 15 angeordneten Schleifringen verbunden sind.
Bei den Druckfedern 21 kann es sich beispielsweise auch um Gasfedern oder andere elastische Teile handeln.
Außerdem muß die das Rotorteil tragende Welle nicht zwingend in einer Hohlwelle gelagert sein, sondern bei entsprechender Lagerung können die beiden Wellen der Schaltkupplung auch axial hintereinander angeordnet sein und z. B. aus einem Vollmaterial bestehen. Bezugszeichenliste 1 Antriebseinheit
2 Elektromotor, Antriebsmotor
3 Gehäuse
4 Schneckengetriebe, Getriebestufe
5 Schaltkupplung
6 Planetengetriebe, Getriebestufe
7 Antriebshebel
8 Hohlwelle, zweite Welle
9 Schneckenrad
10 Schnecke
11 Mitnehmerteil
12 Führungsteil
13 Ausnehmung
14 Ankerscheibe
15 Welle, erste Welle
15' Bereich
16 Rotorteil
17 Reibbelag
18 Zahnrad
19 Spule
20 Anschluß
21 Druckfeder, elastisches Element
22 Sacklochbohrung
23 Ausnehmung (Rotorteil)

Claims

1. Elektromagnetische reibschlüssige Schaltkupplung zur Anordnung innerhalb eines einen Antriebsmotor (2) und eine Fahrzeugtür oder eine Fahrzeugklappe verbindenden Antriebsstranges mit den Merkmalen:

a) die Schaltkupplung (5) ist in einem Gehäuse (3) angeordnet und umfaßt ein mit einem Reibbelag (17) versehenes und mit einer ersten Welle (15) drehfest verbundenes Rotorteil (16), an dem auf seiner dem Reibbelag (17) abgewandten Seite eine elektrische Spule (19) angeordnet ist und eine drehfest, aber axial verschiebbar mit einer zweiten Welle (8) verbundene Ankerscheibe (14), die im eingeschalteten Zustand der Schaltkupplung (5) gegen den Reibbelag (17) des Rotorteiles (16) der ersten Welle (15) gezogen wird und eine reibschlüssige Verbindung zwischen den beiden Wellen (8, 15) herstellt;

b) die Ankerscheibe (14) ist in axialer Richtung durch mindestens ein elastisches Element (21) beaufschlagt, derart, daß die Ankerscheibe (14) im ausgeschalteten Zustand der Schaltkupplung (5) mit einer Kraft gegen den Reibbelag (17) des Rotorteiles (16) gedrückt wird, die groß genug ist, damit die Fahrzeugtür oder Fahrzeugklappe in der jeweiligen beim Ausschalten der Schaltkupplung (5) eingenommenen Position sicher stehenbleibt und daß bei einer anschließenden manuellen Betätigung der Fahrzeugtür oder Fahrzeugklappe der Reibschluß zwischen Ankerscheibe (14) und Reibbelag (17) überwindbar ist.

2. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem elastischen Element (21) um eine Druckfeder handelt.

3. Schaltkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Welle (8) außenseitig drehfest mit einem Mitnehmerteil (11) verbunden ist, welches axiale Führungsteile (12) umfaßt, die in entsprechende nutenförmige Ausnehmungen (13) der Ankerscheibe (14) eingreifen.

4. Schaltkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Welle (8) oder das Mitnehmerteil (11) mindestens eine auf der der Ankerscheibe (14) zugewandten Seite offene Sacklochbohrung (22) zur Aufnahme der Druckfeder (21) enthält.

5. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Wellen (8, 15) als Hohlwelle (8) ausgebildet ist, in welche die jeweils andere Welle (15) mindestens teilweise hineinragt und von der diese Welle (15) radial geführt wird.

6. Schaltkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlwelle (8) ausgebildete Welle außenseitig ein Zahn- oder Schneckenrad (9) trägt, welches über Antriebselemente mit dem Antriebsmotor (2) in Wirkverbindung steht.

7. Schaltkupplung nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorteil (16) auf seiner dem Reibbelag (17) abgewandten Seite eine Ausnehmung (23) aufweist, in welcher die Spule (19) mindestens teilweise angeordnet ist.

8. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (19) gehäusefest gelagert ist.

9. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (5) in einem Gehäuse (3) angeordnet ist, welches außerdem mindestens eine der Schaltkupplung (5) nachgeschaltete Getriebestufe (6) zum Antrieb eines die Fahrzeugtür betätigenden Antriebshebels (7) als auch eine der Schaltkupplung (5) vorgeschaltete Getriebestufe (4) umfaßt, über welche die Schaltkupplung (5) mit dem an dem Gehäuse (3) angeflanschten Antriebsmotor (2) verbunden ist.