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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit einem
Gehäuse
und mindestens einem Motor, der über
ein Antriebsmittel ein Rad antreibt und das Rad einen rotatorischen
und/oder translatorischen Abtrieb antreibt, wobei in dem Gehäuse modular
ein Differenzial einfügbar
ist, das von dem Rad angetrieben ist. Des weiteren betrifft die vorliegende
Erfindung ein Automobilteil, das in seiner Lage verstellbar und
in mindestens einer Lage verriegelbar ist und das einen Antrieb
aufweist der ein Getriebemittel antreibt, mit dem ein Verstellmittel
und ein Verriegelungsmittel aktivierbar ist.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 43 18 481 A1 ist ein Antriebsvorrichtung
mit einem elektrischen Antriebsmotor bekannt, wobei eine Ankerwelle
des Motors über
ein Ausgleichsgetriebe wahlweise mit einer ersten oder mit einer
zweiten Abtriebswelle verbunden ist und wobei jede dieser Abtriebswellen
mit einem anderen Einrichtungsteil eines Kraftfahrzeugs zusammenwirkt.
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Kraftfahrzeuge
weisen heutzutage eine Vielzahl von motorischen Antrieben auf, die
rotatorische und/oder translatorische Bewegungen bewirken müssen. Da
es sich bei diesen Antriebseinrichtungen um Massenbauteile handelt,
müssen
sich diese möglichst
einfach und kostengünstig
herstellen sowie universal einsetzen lassen.
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Es
war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die einfach und kostengünstig herzustellen ist und
die an die jeweiligen Erfordernisse anpassbar ist.
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Gelöst wird
die Aufgabe mit einer Antriebseinrichtung gemäß Patentanspruch 1. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung
weist ein Gehäuse
und mindestens einen Motor auf, der über ein Antriebsmittel ein
Zahnrad antreibt und das Zahnrad einen rotatorischen und/oder translatorischen
Abtrieb antreibt, wobei in das Gehäuse modular ein Differential
einfügbar
ist, das von dem rotatorischen Abtrieb angetrieben ist.
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Erfindungsgemäß weist
die Antriebseinrichtung ein Antriebsmittel auf, das ein Zahnrad
antreibt. Ein Zahnrad im Sinne der Erfindung ist jedes Rad, das
Zähne zur
kraft- und/oder formschlüssigen Übertragung
von Drehmomenten. In der Regel handelt es sich bei dem Antriebsmittel
ebenfalls um ein Zahnrad im Sinne der oben genannten Definition.
Beispielsweise sind das Antriebsmittel und das Zahnrad eine Stirnradpaarung
oder ein Kegelrad und ein dazugehöriges Tellerrad (Kegelradpaar).
Das so angetriebene Zahnrad treibt einen rotatorischen und/oder
translatorischen Abtrieb an. Durch die Kombination Antriebsmittel/Zahnrad
können
nahezu beliebige Über- und
Untersetzungen erzielt werden.
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Weiterhin
erfindungsgemäß ist in
das Gehäuse
modular ein Differenzial einfügbar,
das von dem Zahnrad angetrieben ist.
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Mit
der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung
lassen sich demnach Antriebe mit verschiedenen Ausbaustufen realisieren.
Ohne das Differenzial stellt die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung ein einfaches
Sternradgetriebe dar, mit dem rotative oder translative Bewegungen
erzeugbar sind. Eine derartige Antriebseinrichtung wird für einfache
Stellbewegungen benötigt.
Mit Differenzial können
mehrere rotative und/oder translative Bewegungen gleichzeitig oder
nacheinander durchgeführt
werden. Eine derartige Antriebseinrichtung wird beispielsweise für Teile verwendet,
bei denen eine Verriegelung gelöst
werden muss bevor eine Schwenkbewegung des Teils erfolgen kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Zahnrad ein Rückstellmittel,
vorzugsweise in Form einer Feder, auf. Mit dieser bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung
lassen sich selbst rückstellende
Antriebe realisieren, wie sie beispielsweise bei Verriegelungen benötigt werden.
Die Rückstellung
erfolgt unmittelbar nachdem das beispielsweise von einem Motor ausgeübte Drehmoment
nicht mehr zur Verfügung
steht.
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Durch
das der Antriebseinrichtung modular zufügbare Differenzial weist diese
zwei zusätzliche Abtriebe
auf, deren Drehgeschwindigkeit sich vorzugsweise unterscheidet.
Vorzugsweise weist mindestens einer der Abtriebe ein Rückstellmittel,
ganz besonders bevorzugt in Form einer Feder, auf, so dass auch
mindestens einer der Abtriebe ein selbstrückstellender Abtrieb ist.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei dem Differenzial um einen Planetengetriebe,
ganz besonders bevorzugt um ein Planetengetriebe bei dem der Planet
eine exzentrische Bewegung ausführt.
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Vorzugsweise
weist die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung
einen oder mehrere Motoren auf, die seriell oder parallel schaltbar
sind.
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Vorzugsweise
wirken die Motoren direkt oder indirekt mit dem in der Antriebseinrichtung
vorhandenen Zahnrad zusammen.
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Die
Antriebseinrichtung kann mechanische und/oder elektrische Abschaltungen
und entsprechende Überlastsicherungen
aufweisen. Des weiteren kann die Antriebseinrichtung über eine
Sensorik verfügen,
die den Zustand des jeweiligen Abtriebs anzeigt und die zur Steuerung
der Antriebseinrichtung herangezogen werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Antriebseinrichtung verfügt über eine
sehr hohe Leistungsdichte und über einen
hohen Wirkungsgrad.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Automobilteil
gemäß Patentanspruch
8, welches eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung
aufweist. Das erfindungsgemäße Automobilteil
ist in seiner Lage verstellbar und in mindestens einer Lage verriegelbar,
wobei es einen Motor aufweist, der ein Getriebemittel antriebt,
mit dem ein Verstellmittel und ein Verriegelungsmittel aktivierbar ist.
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Das
erfindungsgemäße Automobilteil
hat den Vorteil, dass für
die Verriegelung und die Verstellung lediglich ein Antrieb benötigt wird.
Dadurch ist das erfindungsgemäße Automobilteil
einfach und kostengünstig
herzustellen und insbesondere einfach und kostengünstig mit
den anderen Teilen des Automobils verbindbar.
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Erfindungsgemäß weist
das Automobilteil ein Getriebemittel auf, mit dem sowohl ein Verstellmittel
als auch ein Verriegelungsmittel aktivierbar, d. h. beispielsweise
rotatorisch und/oder translatorisch antreibbar ist. Erfindungsgemäß handelt
es sich bei dem Getriebemittel um das Differenzial, welches das Drehmoment
eines Antriebs variabel auf zwei Abtriebe verteilt, wobei der eine
Abtrieb das Verstellmittel und der andere Abtrieb das Verriegelungsmittel
antreibt.
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Vorzugsweise
ist das erfindungsgemäße Automobilteil
so gestaltet, dass die Verriegelung des Automobilteils in der jeweiligen
Lage in beiden Drehrichtungen eines Motors erfolgen kann. Diese
Ausführungsform
das erfindungsgemäßen Automobilteils ist
insbesondere bei der Verstellung der Rückenlehne von Kraftfahrzeugsitzen
von Interesse, bei der die Rückenlehne
zumindest in ihrer Gebrauchsposition und in einer auf die Sitzfläche des
Kraftfahrzeugsitzes geklappten Position verriegelbar sein muss,
um eine Gefährdung
der Insassen bei einem Unfall zu vermeiden.
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Das
erfindungsgemäße Automobilteil
kann jedes Teil sein, das in seiner Lage verstellbar und in mindestens
einer Lage verriegelbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem
Automobilteil jedoch um eine Klappe, eine Zentralverriegelung oder
um ein Teil eines Kraftfahrzeugsitzes. Beispielsweise kann es sich
um eine Kopfstütze
handeln, die in der Höhe und
gegebenenfalls auch in Bezug auf den Kopf des Insassen verstellbar
ist. Weiterhin kann es sich um eine Sitzumklappung, um eine Sitzlängs- und
um eine Sitzhöhenverstellung
handeln.
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Im
folgenden werden die Erfindungen anhand der 1 bis 11 erläutert. Diese
Erläuterungen
sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken
nicht ein.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung
ohne Differenzial,
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2 zeigt
die Antriebseinrichtung gemäß 1 mit
Differenzial,
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3 bis 5 zeigen
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Automobilteils,
in dem vorliegenden Fall eine Rückenlehne,
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6 bis 9 zeigen
weitere Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Automobilteils, in
dem vorliegenden Fall eine Klappe
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10 zeigt
die Rückführung der
Kabeltrommel in die Neutralstellung
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11 zeigt
ein Beispiel einer Motorsteuerung
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1 zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung 1.
An einem Gehäuse 2 sind
die Motoren 3 angeordnet, an deren Drehachse sich jeweils
ein Kegelrad 4' befindet.
Die Motoren 3 können
sowohl parallel als auch in Serie geschaltet sein. Die Kegelräder 4' treiben jeweils
ein Tellerrad 4'' rotatorisch
an. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung
weist in dem vorliegenden Fall sowohl ein rotatorischen Abtrieb 5 in
Form eines innenliegenden Zahnkranzes als auch einen translatorischen
Abtrieb auf, bei dem die Drehbewegung des Tellerrades 4'', wie durch den Doppelpfeil dargestellt, in
eine lineare Bewegung umgewandelt wird. Des weiteren weist die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung
eine Rückstellfeder 7 auf,
die mit dem Gehäuse 2 und
dem Tellerrad 4'' zusammenwirkt
und das Tellerrad in seine Ausgangsposition zurückdreht, sobald das Drehmoment
der Motoren 3 nicht mehr zur Verfügung steht, d. h. sobald diese
abgeschaltet sind. Die Feder kann links- und rechts-aufziehend sein. Es handelt
sich demnach bei dem vorliegenden Antrieb um ein selbstrückstellendes
Stirnradgetriebe, mit dem eine rotatorische und/oder translatorische Bewegung
durchführbar
ist. Des weiteren weist der erfindungsgemäße Antrieb eine Elektronik 24 mit
einem entsprechenden Sensor für
die Abtriebe auf. Diese Elektronik 24 dient zur Regelung
der Motorendrehzahl und kann beispielsweise in Form eines ripple
counters ausgeführt
sein. Der Fachmann erkennt, dass in dem linken Teil des Gehäuses ein
Freiraum zur Verfügung
steht, in den ein Differenzial angeordnet werden kann, was anhand
von 2 erläutert wird.
Des weiteren erkennt der Fachmann, dass eine nicht selbstrückstellende
Antriebseinrichtung ohne die Rückstellfeder 7 auskommt.
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2 zeigt
den Antrieb gemäß 1,
wobei in dem vorliegenden Fall modular ein Differenzial 13 in
das Gehäuse
eingefügt
worden ist. Das Differenzial 13 weist einen Planeten 15,
der von dem Tellerrad 4'' angetrieben
wird, sowie einen Abtrieb A und einen Abtrieb B auf, wobei es sich
bei dem Abtrieb A um einen rotatorisch langsameren Abtrieb und bei
dem Abtrieb B um einen rotatorisch schnelleren Abtrieb handelt.
Die Abtriebe A, B können
jedoch auch dieselbe Drehzahl aufweisen. Des weiteren weist die
erfindungsgemäße Antriebseinrichtung
eine Rückstellfeder 8 auf,
die zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Abtrieb A wirkt und diesen in seine Ausgangsstellung zurückstellt,
sobald die entsprechenden Motormomente nicht mehr zur Verfügung stehen.
In dem vorliegenden Fall ist der Antrieb B in Form einer Trommel
ausgeführt,
mit der ein Bowdenkabel 19 gezogen werden kann. Dieses Bowdenkabel
kann wie im folgenden noch detailliert beschrieben wird, beispielsweise
dazu eingesetzt werden, um ein Schloss zu entriegeln. Der Abtrieb
B wirkt hingegen mit dem Zahnrad 10 zusammen, das beispielsweise
die Verstellung eines Bauteils bewirkt. Durch das Differenzial erfolgt
eine Verteilung des durch die Motoren 3 eingeleiteten Drehmomentes
auf die Abtriebe A und B. In dem vorliegenden Fall wird zunächst der
Antrieb B aktiviert, um das Bowdenkabel bis in seine Endlage zu
ziehen. Sobald sich das Bowdenkabel in dieser Endlage befindet,
wird das gesamte vorhandene Drehmoment auf den Abtrieb B geleitet
und treibt beispielsweise die Verstellung eines Bauteils an. Der Fachmann
erkennt, dass beide Abtriebe A, B in beiden Richtungen wirken, d.
h. dass sowohl ein Zug des Bowdenkabels und damit eine Entriegelung
als auch eine Bewegung in beiden Drehrichtungen des Tellerrades 4'' möglich ist und dass auch dieser
Antrieb vorzugsweise ein Rückstellung
aufweist, d.h. nach Abschalten des Motors immer in eine Neutralstellung
zurückgestellt
wird. Aus dieser Neutralstellung heraus kann der Bowdenzug drehrichtungsunabhängig immer
auf Zug belastet werden und dadurch beispielsweise einen Verschluss öffnen. Des weiteren
erkennt der Fachmann, dass der Abtrieb A auch als Stirnrad oder
als Kombination aus Stirnrad und Kabeltrommel ausgebildet sein kann.
Des weiteren weist der endungsgemäße Antrieb eine Elektronik 24 mit
einem entsprechenden Sensor für
die Abtriebe auf. Diese Elektronik 24 dient zur Regelung
der Motorendrehzahl und kann beispielsweise in Form eines ripple
counters ausgeführt
sein. Der erfindungsgemäße Antrieb
weist in dem vorliegenden Fall zwei translatorische Abtriebe 6, 6' auf, wobei
der Abtrieb 6 ein Gewinde mit einer nicht selbsthemmenden Steigung
und der Abtrieb 6' ein
Gewinde mit einer selbsthemmenden Steigung aufweist. Der selbsthemmende
Abtrieb ist nicht rückdrückbar.
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3 zeigt
einen Kraftfahrzeugsitz 14, der über ein Sitzteil 17 sowie
eine Rückenlehne 18 verfügt. Die
Rückenlehne 18 stellt
in dem vorliegenden Fall das erfindungsgemäße Automobilteil 9 dar.
Die Rückenlehne 18 ist
um eine Achse 16 schwenkbar. Des weiteren weist der Kraftfahrzeugsitz
einen Motor 3 auf, der über
ein Stirnrad 4' ein
Getriebe 11, in dem vorliegenden Fall ein Differenzial 13,
antriebt, das das eingeleitete Motormoment in zwei Abtriebe A, B aufteilt.
Während
der Abtrieb A die Rastklinke 12 antreibt, bewirkt der Abtrieb
B mittels des Verstellmittels 10 die Verschwenkung der
Rückenlehne 18 des Kraftfahrzeugsitzes 14.
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Die
Verschwenkung der Rückenlehne
wird anhand der 4 und 5 erläutert. Zunächst einmal
wird das gesamte zur Verfügung
stehende Drehmoment dafür
verwendet, die Rastklinke 12 im Uhrzeigersinn zu verdrehen,
um die Rückenlehne 18 zu entriegeln.
Sobald sich die Rastklinke 12 in ihrer Endstellung befindet,
wird das gesamte zur Verfügung stehende
Motormoment dafür
eingesetzt, um die Rückenlehne 18 von
ihrer Verstauposition (4) in ihre Gebrauchsposition
( 5) zu verdrehen, was durch den Pfeil dargestellt
ist. Das Differenzial 13 weist einen Rückstellmechanismus (nicht dargestellt) auf,
der mit dem Abtrieb A zusammenwirkt und der die Rastklinke 12 in
ihre verriegelte Position verdrehen sobald das Motormoment nicht
mehr zur Verfügung
steht, d.h. sich die Rückenlehne
in ihrer Gebrauchsposition befindet. Der Fachmann erkennt, dass
der gesamte Verstell- und Verriegelungsmechanismus in beiden Drehrichtungen
funktioniert, d. h. dass auch die Rückenlehne in ihrer Gebrauchsstellung
mit dem Motor 3 entriegelbar sein muß, sobald dieser aktiviert
worden ist und dann in ihre Verstaustellung verdreht wird.
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6 zeigt
schematisch eine verschwenkbare Klappe 21, die in zumindest
einer Lage mittels des Schlosses 12 verriegelbar ist. Das
Schloss 12 wird, wie in Schnitt A-A erkennbar, mittels des Bowdenzuges 19 entriegelt,
wobei die Entrieglungsfunktion von der Drehrichtung des Antriebes
unabhängig ist.
Das Zusammenspiel zwischen der Antriebseinrichtung 1 und
dem Verstell- bzw. Verriegelungsmechanismus der Klappe 21 ist
im unteren Teil der 6 dargestellt. Die Antriebseinrichtung 1 weist zwei
Motoren 3 und ein Getriebe 11, in dem vorliegenden
Fall ein Differenzial, auf. Dieses Differenzial hat zwei Abtriebe,
wobei der eine Abtrieb den Bowdenzug 19 betätigt und
der andere Abtrieb die Verdrehung der Klappe, wie durch den Doppelpfeil
dargestellt, bewirkt. Sobald der Motor 3 eingeschaltet wird,
wird zunächst
einmal der Bowdenzug 19 gezogen, so dass sich das Verriegelungsmittel 12 gegen den
Uhrzeigersinn bis zu seinem Anschlag verdreht und somit die Klappe 21 entriegelt.
Sodann wird das Motormoment der Motoren 3 auf den anderen
Abtrieb der das Verstellmittel 10 antreibt, umgelenkt,
der die Klappe 21 um den Klappendrehpunkt 20 verdreht.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer verstell- und verriegelbaren Klappe 21. Im wesentlichen
entspricht diese Klappe der Klappe gemäß 6, wobei
in dem vorliegenden Fall die Entriegelung nicht durch ein Bowdenzug,
sondern durch eine Nocke 22 erfolgt, die mit einem der
Abtriebe verbunden ist und zunächst
einmal das Verriegelungsmittel 12 im Uhrzeigersinn verdreht
und somit die Klappe 21 entriegelt, die dann, wie durch
den Doppelpfeil dargestellt, verschwenkbar ist. Der Fachmann erkennt,
dass auch in dem vorliegenden Fall die Entriegelung drehrichtungsunabhängig ist.
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8 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
verschwenk- und verriegelbaren Klappe 21. In dem vorliegenden
Fall ist das Verriegelungsmittel 12 direkt mit einem der
Abtriebe verbunden. Die Verstellung der Klappe 21 wird
in dem vorliegenden Fall durch Zahnradzug der Zahnräder 23 bewirkt.
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9 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Antriebs.
In dem vorliegenden Fall bewirkt der Abtrieb B eine translatorische Bewegung,
wie durch den Doppelpfeil dargestellt. Der translatorische Abtrieb 6 ist
in dem vorliegenden Fall eine Zahnstange, die mit einem Stirnrad
der Antriebseinrichtung zusammenwirkt. Die Ver- und Entriegelung
der Zahnstange 6 erfolgt in dem vorliegenden Fall über das
Verriegelungsmittel 12, das von einer Nocke 22 drehrichtungsunabhängig angetrieben wird
und dass form- und/oder kraftschlüssig mit der Ausnehmung 27 zusammenwirkt.
Des weiteren wirkt das Verriegelungsmittel 12 mit einer
Feder 28 zusammen, die bewirkt, dass das Verriegelungsmittel 12 bei entsprechender
Nockenstellung oder beim Abschalten des Motors in die Ausnehmung 27 bei
gedrückt wird.
Die vorliegenden Ausführungsform
ist beispielsweise zur Höhenverstellung
einer Kopfstütze
geeignet.
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In 10 ist
der Abtrieb A gezeigt, der mit dem Bowdenzug 19 zusammenwirkt.
Der Abtrieb A ist in dem vorliegenden Fall als Hohltrommel ausgeführt, an
der zwei Federn angeordnet sind, die die Hohltrommel nach erfolgter
Aktuierung des Bowdenzuges 19 jeweils in eine Neutralstellung 31 zurückdreht.
Aus dieser Neutralstellung kann der Bowdenzug drehrichtungsunabhängig immer
durch Zug zum Öffnen,
beispielsweise eines Verschlusses eingesetzt werden. Diese Stellungen
sind mit dem Bezugszeichen 32 versehen.
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In 11 ist
ein Beispiel für
die Steuerung des Motors dargestellt. In dem vorliegenden Fall wird die
Rücklehne
eines Sitzes aus der Verstauposition in die Gebrauchsposition und
umgekehrt verstellt. Die Elektronik des Motors ist so gestaltet,
dass in den Bereichen 29 eine langsame Komfortverstellung
erfolgt, bei der ein hohes Drehmoment zur Verfügung steht, das inbesondere
bei schwergewichtigen Personen zur Verstellung der Rücklehne
benötigt
wird. Im Bereich 30 hingegen erfolgt eine schnelle Verstellung
der Rücklehne,
um diesen Bereich möglichst schnell
zu durchfahren. In dem Verstellbereich 30 steht lediglich
ein geringes Drehmoment zur Verfügung.
Ein entsprechender Sensor (nicht dargestellt) erkennt die jeweilig
Stellung der Rückenlehne.
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- 1
- Antriebseinrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Motor
- 4'
- Antriebsmittel,
Zahnrad
- 4''
- Rad,
Tellerrad, Zahnrad
- 5
- rotatorischer
Abtrieb, Differential, Planetengetriebe
- 6
- translatorischer
Abtrieb
- 6'
- translatorischer
Abtrieb
- 7
- Rückstellmittel,
Feder
- 8
- Rückstellmittel,
Feder
- 9
- Automobilteil
- 10
- Verstellmittel
- 11
- Getriebemittel
- 12
- Verriegelungsmittel,
Rastklinke, Schloss
- 13
- Differential
- 14
- Kraftfahrzeugsitz
- 15
- Planet
- 16
- Achse
- 17
- Sitzteil
- 18
- Rückenlehne
- 19
- Bowdenzug
- 20
- Klappendrehpunkt
- 21
- Klappe
- 22
- Nocke
- 23
- Zahnrad
- 24
- Elektronik
mit Sensoren
- 25
- Gewinde
mit selbsthemmender Steigung
- 26
- Gewinde
ohne selbsthemmende Steigung
- 27
- Ausnehmung
- 28
- Feder
- 29
- Doppelpfeil
- 30
- Doppelpfeil
- 31
- Neutralstellung
- 32
- Drehrichtungsunabhängige Aktuierungsstellungen
des Bowdenzuges