-
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein bewegliches Dachelement eines Fahrzeugdachs und ein Fahrzeugdach.
-
Es sind Fahrzeugdächer mit einem beweglichen Dachelement mit oder ohne Glaselement bekannt. Das bewegliche Dachelement ist beispielsweise als Schiebedachdeckel ausgebildet, mittels dem eine Dachöffnung wahlweise in einer Schließstellung des Schiebedachdeckels verschlossen oder in weiteren Stellungen mindestens teilweise freigegeben werden kann. Das bewegliche Dachelement kann auch als Rollo, insbesondere Sonnenschutzrollo, ausgebildet sein.
-
Derartige bewegliche Dachelemente werden beispielsweise mittels Elektromotoren bewegt, indem vorzugsweise Antriebskabel durch Elektromotoren betätigt werden. Die Antriebskabel verschieben das bewegliche Dachelement, so dass es seine Position in der Längsrichtung des Fahrzeugs und/oder seinen Neigungswinkel verändern kann.
-
Die zum Bewegen des beweglichen Dachelements bereitstehenden Kräfte werden wesentlich durch das maximale Drehmoment des Motors bestimmt, das typischerweise abhängig von dem Bauraum ist, der für den Motor zur Verfügung steht. Der zur Verfügung stehende Bauraum ist jedoch oft begrenzt.
-
Die
DE 195 32 808 C1 offenbart eine Antriebseinrichtung für bewegliche Bauteile in Kraftfahrzeugen, wie Fensterheber, Schiebedächer oder dergleichen, mit einem Motor und einem Getriebe. Der Motor der Antriebseinrichtung ist als Scheibenläufermotor aufgebaut und mit dem Getriebe in einen Träger eingesetzt, der Teil der Festigkeitsstruktur des Kraftfahrzeuges und/oder ein Element zur Aufnahme einer oder mehrerer Baugruppen des Kraftfahrzeuges ist.
-
Die
DE 10 2008 035 099 A1 offenbart einen Antrieb mit einem Motor, der mittels eines Getriebes auf ein Antriebskabel
22 wirkt. Das Antriebskabel ist insbesondere als Steigungskabel ausgebildet. Zähne eines Zahnrads kämmen mit dem als Steigungskabel ausgebildeten Antriebskabel, welches durch den Motor mittels des Getriebes entlang der Fahrzeuglängsrichtung vor- und zurückgestellt wird.
-
Die
DE 84 26 964 U1 offenbart einen Versteller für eine in einem Einführungsrohr bzw. Schlauch geführte Zahnstange oder ein Steigungskabel. Der Versteller weist ein Zahnrad auf, das fest auf einer Achse sitzt, die gedreht werden kann. Die Verzahnungen des Zahnrads greifen dabei in die Verzahnung der Zahnstange bzw. in die Steigungswendel eines Steigungskabels ein.
-
Die
DE 199 56 614 A1 offenbart eine Verstellvorrichtung für einen Fahrzeugsitz mit einer Spindel und einer zugeordneten Spindelmutter. Die Spindelmutter ist drehbar in einem Verstellelement gelagert, an ihrem Außenmantel ist ein Schneckenrad ausgebildet, welches mit einer Schnecke in Eingriff ist, die mit einem Drehantrieb verbunden ist.
-
Die
DE 19527 746 C1 offenbart ein Fahrzeugdach mit einem Deckel zum wahlweisen Verschließen oder wenigstens teilweisen Freigeben einer Dachöffnung, wobei der Deckel durch ein Antriebskabel bewegbar ist. Ein Ende des Antriebskabels steht über ein Ritzel mit einem Antrieb in Wirkverbindung.
-
Die
DE 10 2004 063 932 A1 offenbart ein Getriebe für einen Fahrzeugsitz. Das Getriebe weist ein Schneckenrad auf, das eine dazu drehfeste Spindelmutter zum Antreiben einer Spindel oder eine dazu drehfeste Schnecke zum Antreiben einer Zahnstange aufweist, und eine antreibbare Schnecke zum Übertragen einer Antriebskraft auf das Schneckenrad.
-
Die
DE 299 24 108 U1 offenbart einen Spindel- oder Schneckenantrieb für eine Verstelleinrichtung in Kraftfahrzeugen, insbesondere auch für Schiebedächer.
-
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für ein bewegliches Dachelement eines Fahrzeugdachs und ein Fahrzeugdach zu schaffen, die sich durch sehr gute mechanische Eigenschaften auszeichnen und kostengünstig sind.
-
Diese Aufgabe wird gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung gelöst durch eine Antriebsvorrichtung für ein bewegliches Dachelement eines Fahrzeugdachs. Die Antriebsvorrichtung weist mindestens einen im Wesentlichen zylinderförmigen Motor auf, der ein Übertragungselement hat, und mindestens ein mit dem Dachelement koppelbares Abtriebselement. Das Übertragungselement hat einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und hat im Bereich eines Außenumfangs des Motors eine Verzahnung, die mit der Verzahnung des Übertragungselements derart zusammenwirkt, dass das Dachelement mittels der Antriebsvorrichtung gegenüber einem fahrzeugfesten Abschnitt des Fahrzeugdachs bewegbar ist. Das Übertragungselement ist als Rotor des Motors ausgebildet. Ein Durchmesser des Motors ist größer als eine Höhe des Motors.
-
Das bewegliche Dachelement ist vorzugsweise als Schiebedachdeckel mit oder ohne ein Glaselement ausgebildet. In weiteren Ausführungsformen kann das bewegliche Dachelement beispielsweise auch als Rollo, insbesondere als Sonnenschutzrollo ausgebildet sein. Des Weiteren kann das bewegliche Dachelement als Windabweiser ausgebildet sein.
-
Das Übertragungselement hat einen Durchmesser, der im Wesentlichen gleich einem Durchmesser des Motors ist.
-
Ein Vorteil einer derartigen Antriebsvorrichtung für das bewegliche Dachelement des Fahrzeugdachs ist, dass ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau und ein geringer Bauraum für die Antriebsvorrichtung erreicht werden können. Des Weiteren können niedrige Kosten der Antriebsvorrichtung erreicht werden. Dadurch, dass das Übertragungselement als Rotor des Motors ausgebildet ist, kann eine besonders gute Kraftübertragung zwischen dem Motor und dem Abtriebselement erreicht werden. Außerdem ist ein einfacher konstruktiver Aufbau der Antriebsvorrichtung realisierbar.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Motor ein Scheibenläufermotor. Mittels des Scheibenläufermotors kann eine sehr geringe Bauhöhe und eine hohe Energiedichte der Antriebsvorrichtung erreicht werden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Abtriebselement ein Ritzel auf, das mit der Verzahnung des Übertragungselements zusammenwirkt. Dies hat den Vorteil, dass eine einfache Ausbildung der Antriebsvorrichtung möglich ist.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Dachelement mittels eines Steigungskabels mit dem Abtriebselement koppelbar. Das Steigungskabel weist eine Steigungswendel auf, die mit der Verzahnung des Abtriebselements zusammenwirkt. Dies hat den Vorteil, dass eine besonders gute und sichere Kraftübertragung zwischen dem Übertragungselement und dem Abtriebselement erreicht werden kann.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Verzahnung des Übertragungselements als Schneckenverzahnung ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine hohe Übersetzung und eine besonders gute Kraftübertragung zwischen dem Übertragungselement und dem Abtriebselement erreicht werden kann.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Übertragungselement im Bereich seiner Verzahnung elektrisch nicht leitend ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine gute elektrische Isolierung zwischen dem Übertragungselement und dem Abtriebselement sowie ein einfacher Aufbau des Übertragungselements und des Abtriebselements erreicht werden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Antriebsvorrichtung zwei mit dem Dachelement koppelbare Abtriebselemente auf, die auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Umfangs des Übertragungselements angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass ein Kippmoment des Motors weitgehend vermieden werden kann und eine symmetrische Kräfteverteilung bezüglich der Rotationsachse des Motors erreicht werden kann.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Motor bürstenlos ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass das Übertragungselement so ausgebildet sein kann, dass es nicht Strom führend ist. Damit kann der Aufbau des Übertragungselements und des Abtriebselements sehr einfach ausgebildet sein.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt umfasst die Erfindung ein Fahrzeugdach, mit einem fahrzeugfesten Abschnitt, einem beweglichen Dachelement und einer Antriebsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt. Die Antriebsvorrichtung ist derart mit dem Dachelement gekoppelt, dass das Dachelement relativ zu dem fahrzeugfesten Abschnitt mittels der Antriebsvorrichtung bewegbar ist.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugdachs,
-
2 eine erste Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung für das bewegliche Dachelement des Fahrzeugdachs in einer Aufsicht,
-
3 eine weitere Ausführungsform der Antriebsvorrichtung in einer Aufsicht, und
-
4 eine weitere Ausführungsform der Antriebsvorrichtung in einer Schnittansicht.
-
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, mit einem Fahrzeugdach 12, das mit einer Dachöffnung 14 versehen ist. Die Dachöffnung 14 ist mittels eines beweglichen Dachelements 16 wahlweise verschlossen oder zumindest teilweise freigebbar. Die Dachöffnung 14 kann alternativ auch mittels mehrerer beweglicher Dachelemente 16 wahlweise verschlossen oder zumindest teilweise freigegeben werden. Das bewegliche Dachelement 16 kann beispielsweise als innen oder außen geführter Schiebedachdeckel ausgebildet sein. Das bewegliche Dachelement 16 kann ein Glaselement aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform kann das bewegliche Dachelement 16 ohne Glaselement ausgebildet sein. In weiteren Ausführungsformen des beweglichen Dachelements 16 kann anstelle des Schiebedachdeckels auch ein Rollo, insbesondere ein Sonnenschutzrollo, angeordnet sein. Alternativ kann das bewegliche Dachelement 16 als Windabweiser ausgebildet sein.
-
Das Fahrzeugdach 12 hat einen fahrzeugfesten Abschnitt 18. Des Weiteren ist ein Dachrahmen 20 vorgesehen, der den fahrzeugfesten Abschnitt 18 des Fahrzeugdachs 12 zu der Dachöffnung 14 hin begrenzt. Der Dachrahmen 20 weist vorzugsweise zwei sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Führungsschienen 22 auf, an denen das bewegliche Dachelement 16 seitlich geführt und/oder gehalten ist.
-
Das bewegliche Dachelement 16 kann aus einer Ruhestellung, in der die Dachöffnung 14 geschlossen ist, in eine Betriebsstellung, in der die Dachöffnung 14 teilweise oder ganz geöffnet ist, bewegt werden.
-
Das Fahrzeugdach 12 umfasst weiter eine Antriebsvorrichtung 30, wie in den 2 bis 4 im Detail dargestellt. Die Antriebsvorrichtung 30 ist vorzugsweise in einem vorderen Bereich des Fahrzeugdachs 12 angeordnet (1). Alternativ kann die Antriebsvorrichtung 30 auch in einem seitlichen Bereich des Fahrzeugdachs 12 angeordnet sein, wie beispielsweise nahe den Führungsschienen 22. Damit kann die Gestaltung der Antriebsvorrichtung 30 einfach an eine Krümmung des Fahrzeugdachs 12 angepasst werden. Des Weiteren kann die Antriebsvorrichtung 30 auch in einem hinteren Bereich des Fahrzeugdachs 12 angeordnet sein.
-
Die Antriebsvorrichtung 30 hat einen Motor 32 und ein Abtriebselement 34.
-
Der Motor 32 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Der Motor 32 hat einen Durchmesser, der in der Regel größer ist als eine Höhe des Motors 32. Der Motor 32 ist vorzugsweise als Scheibenläufermotor ausgebildet. Der Motor 32 hat ein Gehäuse 36 und ein Übertragungselement 38, 138. Das Übertragungselement 38 ist in den Ausführungsformen der Antriebsvorrichtung 30, wie sie in den 2 und 3 gezeigt sind, als eine im Wesentlichen kreisförmige Scheibe ausgebildet, die in dem Gehäuse 36 des Motors 32 angeordnet ist. Das Gehäuse 36 des Motors 32 ist zylinderförmig ausgebildet und hat eine Mantelfläche 40 mit einem Außenumfang.
-
Das Übertragungselement 38 hat in den Ausführungsformen der 2 und 3 einen Durchmesser, der geringfügig kleiner als der Durchmesser des Motors 32 ist. Das Übertragungselement 38 hat im Bereich des Außenumfangs des Motors 32 eine Verzahnung 42.
-
In der in 4 dargestellten Ausführungsform trägt ein topfförmig gestaltetes Übertragungselement 138 mit einer Verzahnung 142. Der Motor 32 hat weiter eine Nabe 46, wobei das Übertragungselement 138 direkt mit der Nabe 46 gekoppelt ist. Das Übertragungselement 138 hat in dieser Ausführungsform einen Durchmesser, der geringfügig größer als der Durchmesser des Gehäuses 36 des Motors 32 ist. Das Gehäuse 36 des Motors 32 ist in dieser Ausführungsform innerhalb des topfförmigen Übertragungselements 138 angeordnet. Die Verzahnung 142 des Übertragungselements 138 ist im Bereich des Außenumfangs des Motors 32 angeordnet.
-
Das Abtriebselement 34 weist ein Ritzel 48 auf. Das Ritzel 48 ist über seitliche Verlängerungen 50 in gegenüber dem Fahrzeug 10 festen Lagern 52 gelagert. Das Abtriebselement 34 hat Verzahnungen 54. Eine der Verzahnungen 54 ist auf dem Ritzel 48, eine weitere der Verzahnungen 54 auf mindestens einer der seitlichen Verlängerungen 50 angeordnet. Die auf dem Übertragungselement 38, 138 angeordnete Verzahnung 42, 142 wirkt mit der Verzahnung 54 des Ritzels 48 zusammen. Dazu ist das Ritzel 48 nahe der Mantelfläche 40 des Motors 32 angeordnet. Das bewegliche Dachelement 16 ist mittels eines oder mehrerer Steigungskabel 56 mit dem Abtriebselement 34 gekoppelt. Das Steigungskabel 56 hat eine Steigungswendel 58, die mit der Verzahnung 54 einer der seitlichen Verlängerungen 50 zusammenwirkt.
-
Die Verzahnung 42, 142 des Übertragungselements 38, 138 ist vorzugsweise als Schneckenverzahnung ausgebildet. Die Schneckenverzahnung ermöglicht eine besonders gute Kraftübertragung zwischen dem Übertragungselement 38, 138 und dem Ritzel 48 und eine hohe Untersetzung.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Übertragungselement 38, 138 im Bereich seiner Verzahnung 42, 142 elektrisch nicht leitend ausgebildet. Damit kann auf besondere Maßnahmen zur elektrischen Isolierung des Übertragungselements 38, 138 von dem Abtriebselement 34 verzichtet werden.
-
In den in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen hat die Antriebsvorrichtung 30 zwei mit dem Dachelement 16 gekoppelte Abtriebselemente 34. Jedes der Abtriebselemente 34 ist mittels jeweils einem der Steigungskabel 56 mit dem Dachelement 16 gekoppelt. Alternativ sind die beiden Steigungskabel 56 jeweils mit einem von zwei Dachelementen 16 gekoppelt. Die Abtriebselemente 34 sind auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Umfangs des Übertragungselements 38, 138 angeordnet. Damit kann erreicht werden, dass bei einer Drehung des Motors 32 um seine Achse ein Kippmoment in dem Übertragungselement 38, 138 ausgeglichen werden kann.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann der Motor 32 bürstenlos ausgebildet sein. Damit kann erreicht werden, dass das Übertragungselement 38, 138 nicht Strom führend ist, und damit ein einfacher Aufbau des Übertragungselements 38, 138 und des Abtriebselements 34 erreicht werden kann.
-
Im Folgenden soll die Funktion der Antriebsvorrichtung 30 anhand der Ausführungsform der 2 beschrieben werden: Der Motor 32 treibt das Übertragungselement 38 mit der Verzahnung 42 an, und versetzt es so in eine Drehung. Das an dem Außenumfang des Motors 32 angeordnete Abtriebselement 34 wirkt über die Verzahnung 42 des Übertragungselements 38 und die Verzahnung 54 des Abtriebselements 34, insbesondere des Ritzels 48, mit dem Übertragungselement 38 derart zusammen, dass das Ritzel 48 und damit das Abtriebselement 34 in Rotation versetzt wird. Die Rotation des Abtriebselements 34 ermöglicht eine Drehung der Verzahnung 54 einer der seitlichen Verlängerungen 50. Durch das Zusammenwirken der Verzahnung 54 mindestens einer der seitlichen Verlängerungen 50 und der Steigungswendel 58 des Steigungskabels 56 kann das Steigungskabel 56 eine Bewegung in Richtung seiner Längserstreckung ausführen, wie durch die Pfeile P schematisch angedeutet ist. Damit kann das Dachelement 16 gegenüber dem fahrzeugfesten Abschnitt 18 des Fahrzeugdachs 12 bewegt werden, um dieses entweder zu öffnen oder zu schließen.
-
Hat das Übertragungselement 38 insbesondere eine flache Schneckenverzahnung, so kann das angetriebene Ritzel 48 bei einer Rotation des Übertragungselements 38 langsam bewegt werden, derart, dass das Ritzel 48 nur um einen Zahn oder wenige Zähne pro Umdrehung des Übertragungselements 38 weiter bewegt wird. Damit kann ein sehr hohes Untersetzungsverhältnis für die Antriebsvorrichtung 38 erreicht werden. Aufgrund des hohen Untersetzungsverhältnisses kann die Drehzahl des Motors 32 sehr hoch sein. Bei einer geeigneten Wahl der Verzahnungen 42, 54 kann so beispielsweise bei einer Motordrehzahl von 14400 Umdrehungen pro Minute im Lastpunkt des Motors 32 und einer Drehung des Ritzels 48 um zwei Zähne pro Umdrehung des Übertragungselements 38 eine Geschwindigkeit des beweglichen Dachelements 16 von 0,1 m/s erreicht werden.
-
Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 30 eine sehr geringe Bauhöhe und eine hohe Energiedichte der Antriebsvorrichtung 30. Eine sehr geringe Bauhöhe und eine hohe Energiedichte der Antriebsvorrichtung 30 kann insbesondere dann erreicht werden, wenn der Motor ein Scheibenläufermotor ist. Durch den einfachen Aufbau des Motors 32 und das einfache einstufige Untersetzungsgetriebe können sehr niedrige Kosten der Antriebsvorrichtung 32 erreicht werden.
-
Die Funktionsweise der Antriebsvorrichtung 30 der Ausführungsformen der 3 und 4 entspricht jener der 2, wobei hier jedes der Ritzel 48 eine individuelle Bewegung jeweils eines von mehreren beweglichen Dachelementen 16 gegenüber dem fahrzeugfesten Abschnitt 18 des Fahrzeugdachs 12 ermöglicht, um diese zu öffnen oder zu schließen.
-
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Weiterhin ist es möglich, die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander zu kombinieren, so dass auch derartige Anordnungen von der Erfindung umfasst sind.
