DE102015217285A1

DE102015217285A1 - Seiltrommeleinheit einer Antriebsvorrichtung und Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015217285A1
Application number: DE102015217285.6A
Authority: DE
Inventors: Dieter Depner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Seiltrommeleinheit einer Antriebsvorrichtung (100) sowie eine Antriebsvorrichtung (100) zum Antreiben eines Abdeckelementes (50) zum Abdecken oder Freigeben einer Öffnung (60) an einem Fahrzeug (1), insbesondere für Fenster, Schiebedächer und dergleichen, mit einem Trommelkörper (11), welcher einen ersten Stirnbereich (12), eine zweiten Stirnbereich (13) und einen Mantelbereich (14) aufweist, welcher zwischen den Stirnbereichen (12, 13) angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei der Mantelbereich (14) auf seiner Außenseite (15) zum Auf- und Abwickeln eines Zugseiles (30) zum Antrieb eines Abdeckelements (50) ausgebildet ist, wobei der Trommelkörper (11) zu einer Rotationsachse (X) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und der Mantelbereich (14) und die Stirnbereiche (12, 13) koaxial zur Rotationsachse (X) angeordnet sind und wobei der Radius von der Rotationsachse (X) zur Außenseite (15) des Mantelbereichs (14) als Seiltrommelradius (r) entlang der Rotationsachse (X) unterschiedliche Werte aufweist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Seiltrommeleinheit einer Antriebsvorrichtung sowie eine Antriebsvorrichtung, welche die Seiltrommeleinheit umfasst. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Seiltrommeleinheit einer Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines Abdeckelementes zum Abdecken oder Freigeben einer Öffnung an einem Fahrzeug, insbesondere für Fenster, Schiebedächer und dergleichen, sowie eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines Abdeckelementes zum Abdecken oder Freigeben einer Öffnung an einem Fahrzeug, insbesondere für Fenster, Schiebedächer oder dergleichen.
Bei Antriebsvorrichtungen für Abdeckelemente von Öffnungen an Fahrzeugen, insbesondere bei Fenstern, Schiebedächern oder dergleichen, werden häufig Antriebseinheiten verwendet, bei welchen ein Zugseil auf einer rotierbaren Seiltrommel auf- und abgespult wird. Aus der Drehbewegung der Seiltrommel wird über die Seilbewegung eine lineare vertikale oder horizontale Bewegung eines Abdeckelementes bewirkt.
So werden zum Beispiel im Automobilbereich Fensterhebersysteme verwendet, die auf einem Seilhebersystem basieren. Dabei wird die Drehbewegung des Antriebs über das Auf-/Abspulen des Seils über eine Seiltrommel in eine Vertikalbewegung des Fensterglases umgesetzt. Die Länge des Verstellweges und mithin die Position der Scheibe des Fensters entsprechen dabei der Länge des aufgespulten bzw. abgespulten Stranges des Seils auf bzw. von der Seiltrommel.
Problematisch ist dabei, dass die Geschwindigkeit des Fensterglases von der Last abhängt, die auf das Hebersystem wirkt. Diese Last wird verursacht durch das Gewicht der Scheibe und durch Reibungsverluste im Hebermechanismus selbst und bei der Bewegung der Scheibe des Fensters, zum Beispiel in einer Tür, insbesondere durch die Wechselwirkung mit Dichtungslippen und dergleichen. Die Geschwindigkeit hängt ferner ab von der Kennlinie des Antriebs und der Übersetzung der Seiltrommel.
Beim Hochfahren der Scheibe eines Fensters steigt die Last auf den Hebermechanismus an, weil die Scheibe des Fensters zunehmend in die seitlichen Dichtungen der Tür einfährt und sich somit die Reibung zwischen Scheibendichtungslippen erhöht. Ähnliche Probleme ergeben sich bei Schiebedachmechanismen, bei welchen beim Schließen des Schiebedachs die Last mit steigendem Schließweg auf Grund einer ansteigenden Reibung ebenfalls anwächst.
Die Folge davon ist, dass die Geschwindigkeit des jeweiligen Abdeckelementes bei der Öffnungsbewegung oder Schließbewegung nicht konstant ist und insbesondere entlang des Schließweges kontinuierlich sinkt.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Seiltrommeleinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass beim Einsatz in einer Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines Abdeckelementes zum Abdecken und Freigeben einer Öffnung an einem Fahrzeug, Geschwindigkeitsunterschiede bei der Verstellbewegungen beim Abdecken oder Freigeben ganz oder teilweise ausgeglichen werden können, so dass insbesondere eine möglichst konstante Bewegung des Abdeckelementes entlang des Verstellweges erreicht wird. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass eine Seiltrommeleinheit einer Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines Abdeckelementes zum Abdecken oder Freigeben einer Öffnung an einem Fahrzeug geschaffen wird, insbesondere für Fenster, Schiebedächer und dergleichen, mit einem Trommelkörper, welcher einen ersten Stirnbereich, eine zweiten Stirnbereich und einen Mantelbereich aufweist, welcher zwischen den Stirnbereichen angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei der Mantelbereich auf seiner Außenseite zum Auf- und Abwickeln eines Zugseiles zum Antrieb eines Abdeckelements ausgebildet ist, wobei der Trommelkörper zu einer Rotationsachse Y rotationssymmetrisch ausgebildet ist und der Mantelbereich und die Stirnbereiche koaxial zur Rotationsachse Y angeordnet sind und wobei der Radius von der Rotationsachse zur Außenseite des Mantelbereichs als Seiltrommelradius r entlang der Rotationsachse Y unterschiedliche Werte aufweist. Auf Grund der unterschiedlichen Werte des Seiltrommelradius r, an dem das Zugseil radial amliegt, wird eine Abstimmung der pro Zeiteinheit abgespulten oder aufgenommenen Seillänge an die entlang des Verstellweges ursprünglich herrschenden Geschwindigkeitsunterschiede bewirkt, die dadurch entsprechend ausgeglichen werden. Auf diese Weise kann zumindest eine Verminderung der Geschwindigkeitsunterschiede erreicht werden. Im besten Fall ergibt sich eine konstante Verstellgeschwindigkeit eines Abdeckelementes beim Abdecken oder Freigeben einer Öffnung an einem Fahrzeug entlang des gesamten Verstellweges.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Stirnbereich einen ersten Radius r1 und der zweite Stirnbereich einen zweiten Radius r2 aufweisen und der Mantelbereich weist auf seiner Außenseite vom ersten Radius r1 am ersten Stirnbereich zum zweiten Radius r2 am zweiten Stirnbereich eine konvexe oder eine konkave Gestalt auf. Die konkave oder konvexe Gestalt des Mantelbereichs erlaubt einen gleichmäßigen oder monotonen Übergang des Wertes des Seiltrommelradius r zwischen den ersten und zweiten Radien r1, r2 der Stirnbereiche und erlaubt eine gleichmäßige Anpassung der Geschwindigkeit eines Abdeckelementes entlang des Verstellweges.
Eine besonders einfache Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit ergibt sich, wenn der Mantelbereich auf seiner Außenseite vom ersten Radius r1 am ersten Stirnbereich zum zweiten Radius r2 am zweiten Stirnbereich abschnittsweise eine konische Gestalt aufweist.
Bei den bisher besprochenen Ausführungsformen können die Radien r1 und r2 der ersten und zweiten Stirnbereiche insbesondere auch gleich sein (11 = r2), so dass der Radius des Mantelbereiches als Seiltrommelradius r zwischen dem Wert r1 = r2 der Radien beiden Stirnbereichen variiert, aber entlang der axialen Richtung zwischen den beiden Stirnbereichen jeweils zum Ausgangswert r1 = r2 zurückkehrt.
Andererseits kann es von Vorteil sein, die Radien r1, r2 der ersten und zweiten Stirnbereiche unterschiedlich auszubilden, weil häufig der Fall eintritt, dass die Reibungsverluste und somit die Geschwindigkeitseinbußen bei zunehmendem Verstellweg auf Grund der anwachsenden Gesamtreibung ausschließlich anwachsen. Um eine derartige Situation handhaben zu können, ist es von besonderem Vorteil, wenn der erste Stirnbereich einen ersten Radius r1 und der zweite Stirnbereich einen zweiten Radius r2 aufweisen, die unterschiedlich sind.
Dabei kann der Mantelbereich auf seiner Außenseite vom ersten Radius r1 am ersten Stirnbereich zum zweiten Radius r2 am zweiten Stirnbereich – vollständig oder abschnittsweise – eine konkave, konvexe und/oder konische Gestalt aufweisen.
Die Geschwindigkeitsanpassung lässt sich besonders zuverlässig durchführen, wenn gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit der Mantelbereich auf seiner Außenseite zum Antrieb des Abdeckelements durch Auf- und Abwickeln des Zugseiles in der Oberfläche der Außenseite eine spiralartig die Außenseite umlaufende und entlang der Rotationsachse Y voranschreitende Wickelrille oder ein Paar von Wickelrillen aufweist.
Besonders geeignet sind bestimmte Verhältnisse der maximalen und minimalen Werte rmin bzw. rmax des Seiltrommelradius r entlang der axialen Richtung der Rotationsachse Y der Seiltrommel. So ist es bevorzugt, dass der der Seiltrommelradius r entlang der Rotationsachse Y einen maximalen Wert rmax und einen minimalen Wert rmin aufweist und der minimale Wert rmin gegenüber dem maximalen Wert rmax um etwa 10 %, vorzugsweise um etwa 20% reduziert ist, so dass gilt rmin = rmax·90 % und vorzugsweise rmin = rmax·80 %.
Gerade im Bereich seilbasierter Fensterhebersysteme werden Seiltrommelradien bevorzugt, bei welchen der minimale Wert rmin etwa 36 mm ist und der maximale Wert rmax etwa 44 mm ist.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, die Seiltrommelradien und deren Verlauf entlang der Rotationsachse der Seiltrommel so zu wählen, dass sich eine Anpassung im Hinblick auf die beim Antrieb eines Abdeckelementes zu überwindenden Kräfte und/oder auf eine im Wesentlichen konstant zu haltende Geschwindigkeit des angetriebenen Abdeckelementes ergibt.
So ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit vorgesehen, dass der der Seiltrommelradius r entlang der Rotationsachse Y Werte aufweist, welche angepasst sind an beim Auf- und Abwickeln des Zugseiles zum Antrieb des Abdeckelements zu überwindende Kräfte.
Zusätzlich oder alternativ kann es von Vorteil sein, wenn der der Seiltrommelradius r entlang der Rotationsachse Y Werte aufweist, welche beim Auf- und Abwickeln des Zugseiles zum Antrieb des Abdeckelements zu einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit des angetriebenen Abdeckelements führen.
Besonders einfache geometrische Verhältnisse bei der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit ergeben sich, wenn der Seiltrommelradius r entlang der Rotationsachse Y Werte aufweist, welche monoton sind zu beim Auf- und Abwickeln des Zugseiles zum Antrieb des Abdeckelements zu überwindenden Kräften, so dass insbesondere einer größeren Kraft einer größerer Seiltrommelradius entspricht.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antriebsvorrichtung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit und insbesondere eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines Abdeckelementes zum Abdecken oder Freigeben einer Öffnung an einem Fahrzeug geschaffen, insbesondere für Fenster, Schiebedächer und dergleichen. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist ausgebildet mit einem Zugseil, einer Halterung, welche am Zugseil angebracht ist und welche zum Haltern eines Abdeckelementes ausgebildet ist, einer erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit, auf welcher das Zugseil zum Antreiben des Abdeckelementes auf- und abwickelbar ist, und einem Antrieb, insbesondere mit einem Motor, zum Antreiben der Seiltrommeleinheit.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ist diese als Fensterheber eines Kraftfahrzeuges ausgebildet.
Kurzbeschreibung der Figuren
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
1 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung für ein Abdeckelement unter Verwendung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit;
2 ist eine schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung für ein Abdeckelement;
3 ist eine schematische seitliche Querschnittsansicht der Seiltrommel einer erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit mit Schnitt entlang der Rotationsachse Y der Seiltrommel;
4–13 sind schematische Querschnittsansichten von Trommelkörpern anderer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit;
14 ist eine Seitenansicht einer herkömmlichen Seiltrommeleinheit;
15 ist eine zu 3 analoge schematische Ansicht eines seitlichen Querschnitts eines Trommelkörpers einer herkömmlichen Seiltrommeleinheit mit Schnitt entlang der Rotationsachse; und
16, 17 veranschaulichen in Form eines Graphen und einer geometrischen Darstellung den Zusammenhang zwischen der Kennlinie eines Antriebes und der Geometrie des Trommelkörpers einer Seiltrommeleinheit.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 13 Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form von einander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
Die 1 und 2 zeigen in schematischer Seitenansicht zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 100 unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit 10.
Diese Antriebsvorrichtungen 100 werden hier zum Antreiben einer Scheibe 50 des Fahrzeugfensters zum Abdecken oder Freigeben der Fensteröffnung 60 beschrieben, denkbar sind aber auch andere Anwendungsgebiete, z.B. Schiebedächer.
Mittels der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 100 wird das Abdeckelement 50 in einer Bewegungsrichtung Z bewegt, welche der vertikalen Richtung z entspricht. Die Richtung x ist hier eine Fahrzeuglängsrichtung. Die Richtung y bezeichnet eine Fahrzeugquerrichtung.
Bei beiden Ausführungsformen der 1 und 2 ist jeweils eine erfindungsgemäße Seiltrommeleinheit 10 vorgesehen. Diese wird über einen Antrieb 40 mit Motor 41 und Getriebe 42 angetrieben und dadurch derart in Drehung um die Drehachse Y versetzt, dass ein Zugseil 30 auf der Außenseite 15 des Mantelbereichs 14 des der Seiltrommeleinheit 10 zu Grunde liegenden Trommelkörpers 11 aufgewickelt beziehungsweise abgewickelt wird.
Dazu wird der Trommelkörper 11 mit einem Zahnrad oder Ritzel 18 gekoppelt oder verbunden, welches vom Getriebe 42 des Antriebs 40 angetrieben wird.
Das Zugseil 30 kann einteilig oder zweiteilig aufgebaut sein. Auf jeden Fall sind ein erstes Ende 31 und ein zweites Ende 32 des Zugseiles 30 ausgebildet. Diese Enden 31, 32 sind am Trommelkörper 11 der zu Grunde liegenden Seiltrommeleinheit 10 derart befestigt, dass bei Rotation des Trommelkörpers 11 um die Symmetrie- und Rotationsachse Y, welche parallel ausgerichtet ist zur Raumrichtung y, hier der Fahrzeugquerausrichtung, sich das Zugseil 30 im Bereich von einem der ersten und zweiten Enden 31, 32 aufwickelt und im Bereich des anderen der ersten und zweiten Enden 31, 32 abwickelt. Dazu ist es notwendig, dass im vormontierten Zustand das Zugseil 30 im Bereich eines der ersten und zweiten Enden 31, 32 vorab auf den Trommelkörper 11 aufgewickelt ist.
In Betrieb wird dann bei Rotation des Trommelkörpers 11 der Seiltrommeleinheit 10 um die Rotationsachse Y ein Abschnitt des Zugseiles 30 im Bereich eines der ersten und zweiten Enden 31, 32 des Zugseiles 30 als auslaufender Seilabschnitt 33 abgewickelt und ein gegenüberliegender Bereich des Zugseiles 30 am anderen der ersten und zweiten Enden 31, 32 als einlaufender Seilabschnitt 34 aufgewickelt. Bei Rotation läuft das Zugseil 30 quasi im Kreis. Bei Umkehrung der Drehrichtung um die Drehachse Y des Trommelkörpers 11 der Seiltrommeleinheit 10 kehren sich die Beziehungen in Bezug auf den einlaufende Seilabschnitt 34 und den auslaufenden Seilabschnitt 33 um.
Durch die Rotation des Trommelkörpers 11 der Seiltrommeleinheit 10 um die Rotationsachse Y wird durch die Ankopplung an das Zugseil 30 die Drehbewegung des Trommelkörpers 11 in eine lineare Bewegung des Zugseiles 30 überführt.
Das Zugseil 30 ist in der Ausführungsform der 1 mittels erster und zweiter Halterungen 35-1, 35-2 an das Abdeckelement 50 gekoppelt. Das bedeutet, dass die Drehbewegung des Trommelkörpers 11 in eine lineare Bewegung der Halterungen 35-1, 35-2 umgesetzt wird. An die ersten und zweiten Halterungen 35-1, 35-2 ist das Abdeckelement 50 angebracht, so dass die lineare Bewegung der Halterungen 35-1, 35-2 zu einer entsprechenden linearen Bewegung des Abdeckelements 50 führt.
Zur Ausrichtung der Bewegung des Abdeckelements 50 in die zur Raumrichtung z parallele Bewegungsrichtung Z in der Vertikalen werden die ersten und zweiten Halterungen 35-1 und 35-2 in ersten und zweiten Führungsschienen 37-1 beziehungsweise 37-2 geführt. Die ersten und zweiten Führungsschienen 37-1, 37-2 können ihrerseits in der Karosserie oder in einer Türverkleidung eines Fahrzeugs untergebracht und befestigt sein.
Bei der Ausführungsform der 1 wird das Zugseil 30 in einer Bowdenzughülle 38 geführt. Umlenkrollen 36 dienen dazu, die Spannung des Zugseiles 30 aufzufangen und die Bewegungsrichtung des Zugseiles auf die ersten und zweiten Führungsschienen 37-1 und 37-2 abzustimmen.
Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 100 gemäß 2 entspricht dem Kern nach derjenigen der 1. Jedoch ist hier nur eine einzelne Halterung 35 ausgebildet. Entsprechend werden nur eine Führungsschiene 37 und nur zwei Umlenkrollen 36 für das Zugseil 30 benötigt, welches hier ebenfalls in einer Bowdenzughülle 38 aufgenommen ist und geführt wird.
3 zeigt in schematischer Seitenansicht einen Schnitt entlang der Rotations- und Symmetrieachse Y Details einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit 10, insbesondere im Hinblick auf deren Trommelkörper 11.
Der Trommelkörper 11 besitzt einen ersten Stirnbereich 12, der auch als erste Stirnfläche aufgefasst werden kann, sowie einen zweiten Stirnbereich 13, welcher auch als zweite Stirnfläche aufgefasst werden kann. Zwischen den ersten und zweiten Stirnbereichen 12 und 13 ist ein Mantelbereich 14 ausgebildet, der eine Außenseite 15 besitzt.
Bei der Ausführungsform gemäß 3 besitzt der erste Stirnbereich 12 einen Radius r1, der größer ist als der Radius r2 des zweiten Stirnbereichs 13. Der Mantelbereich 14 des Trommelkörpers 13 oder dessen umhüllende Fläche ist bei der Ausführungsform gemäß 3 konisch, so dass der Wert des Radius des Mantelbereichs 14 als Seiltrommelradius r entlang der Rotations- oder Symmetrieachse Y des Trommelkörpers 11 zwischen dem ersten Radius r1 des ersten Stirnbereichs 12 und dem zweiten Radius r2 des zweiten Stirnbereichs 13 einen linearen Verlauf besitzt.
Die Symmetrieachse oder Rotationsachse Y ist bei der Ausführungsform der 3 in der Raumrichtung y ausgerichtet, welche zum Beispiel der Fahrzeugquerrichtung entsprechen kann. Dies ist jedoch nicht zwingend.
In die Oberfläche der Außenseite 15 des Mantelbereiches 14 ist eine Wickelrille 16 eingearbeitet, die eine lichte Weite besitzt, die in etwa dem Durchmesser des Zugseiles 30 entspricht. Das Zugseil 30 ist in der Darstellung gemäß 3 schematisch mit einer Lage im Querschnitt dargestellt. Die Wickelrille 16 erlaubt ein Haltern des Zugseiles 30 in axialer Richtung auf dem Mantelbereich 14 und verhindert ein Abrutschen der einzelnen Lagen gegeneinander.
Die 4 bis 13 zeigen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit 10, insbesondere im Hinblick auf die Ausgestaltung der jeweiligen Trommelkörper 11.
Dabei stellen die 4, 6 sowie 8 bis 13 seitliche Querschnittsansichten der jeweiligen Trommelkörper 11 der beschriebenen Seiltrommeleinheiten 10 mit Schnitt entlang der Rotations- und Symmetrieachse Y dar.
Die 5 und 7 sind Draufsichten auf die Ausgestaltungsformen der Trommelkörper 11 für die Seiltrommeleinheiten 10 aus den 4 beziehungsweise 6, und zwar aus der Richtung y und mit Blick auf den zweiten Stirnbereich 13 mit kleinerem zweiten Radius r2.
Die Ausführungsformen der 4 und 5 beziehungsweise 6 und 7 entsprechen einander, jedoch sind bei den Darstellungen der 4 und 5 die Wickelrille 16 und Aufnahmen oder Verankerungen 17-1 und 17-2 für die ersten und zweiten Enden 31 bzw. 32 des Zugseiles 30 und das Zugseil 30 selbst dargestellt. Diese Aspekte finden in den 6 bis 13, obwohl sie bei den jeweiligen Ausführungsformen als technische Elemente vorhanden sein können, aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung keine zeichnerische Berücksichtigung. Dort wird der Mantelbereich 14 zeichnerisch auch als strikt monoton verlaufende Fläche dargestellt, ohne dass z.B. die Wickelrille 16 zeichnerisch explizit hervorgehoben wird.
Aus den 4 bis 7 wird deutlich, dass der Mantelbereich 14 oder seine einhüllende Fläche einen Seiltrommelradius r definiert, dessen Werte entlang der Rotations- und Symmetrieachse Y in der Richtung y zwischen den Werten des ersten Radius r1 des ersten Stirnbereichs 12 und den Werten des zweiten Radius r2 des zweiten Stirnbereichs 13 auf Grund der konischen Ausgestaltung des Mantelbereichs 14 linear interpoliert.
In die Oberfläche der Außenseite 15 des Mantelbereichs 14 ist die Wickelrille 16 eingearbeitet, die die Oberfläche des Mantelbereichs 14 praktisch vom ersten Stirnbereich 12 zum zweiten Stirnbereich 13 nach Art einer Spirale umläuft.
In die Wickelrille 16 aufgenommen ist das Zugseil 30. Dabei ist hier das erste Ende 31 des Zugseiles 30 an einer ersten Aufnahme 17-1 im Bereich der Außenseite 15 des Mantelbereichs 14 in der Nähe des zweiten Stirnbereichs 13 des Trommelkörpers 11 aufgenommen und auf diese Weise an diesem befestigt. Der Bereich des ersten Endes 31 des Zugseiles 30 bildet in diesem Fall der Darstellung der 4 und 5 einen auslaufenden Seilabschnitt 33, der im vormontierten Zustand auf den Mantelbereich 14 des Trommelkörpers 11 vorab aufgewickelt ist, um beim Betrieb der Trommeleinheit 10 abgewickelt zu werden.
Das zweite Ende 32 des Zugseiles 30 ist in einer zweiten Aufnahme 17-2 im Bereich der Außenseite 15 des Mantelbereichs 14 in der Nähe des ersten Stirnbereichs 12 des Trommelkörpers 11 aufgenommen und somit am Trommelkörper 11 befestigt. Der Bereich des zweiten Endes 32 des Zugseiles 30 bildet einen einlaufenden Seilabschnitt 34, der bei Drehung des Trommelkörpers 11 der Seiltrommeleinheit 10 und beim Abwickeln des auslaufenden Seilabschnitts 34 im Zusammenhang mit dem ersten Ende 31 des Zugseiles 30 im Gegenzug entsprechend auf der Wickelrille 16 aufgewickelt wird.
Im Betrieb der Anordnungen der 4 und 5 ergibt sich bei Rotation des Trommelkörpers 11 der Seiltrommeleinheit 10 um die Symmetrie- und Rotationsachse Y eine Seilbewegung, wie sie in den 4 und 5 durch den Pfeil angedeutet ist.
Die 6 und 7 zeigen die Anordnung aus den 4 und 5 unter Fortlassung der Details in Bezug auf die Wickelrille 16 und das Zugseil 30, dessen erste und zweite Enden 31 und 32 und die entsprechenden einlaufenden und auslaufenden Seilabschnitte 33 und 34.
Die 8 und 9 entsprechen den Darstellungen gemäß den 4 und 6, wobei jedoch der Mantelbereich 14 bei dieser Ausführungsform keinen konischen Verlauf aufweist, sondern einen allgemeineren, streng monotonen Verlauf, der gemäß 8 konvex und gemäß 9 konkav ist und mit dem Seiltrommelradius r des Mantelbereichs 14 entlang der Axialrichtung der Rotations- und Symmetrieachse Y zwischen dem größeren ersten Radius r1 des ersten Stirnbereichs 12 und dem kleineren zweiten Radius r2 des zweiten Stirnbereichs 13 interpoliert.
Die Ausführungsformen gemäß den 4 bis 9 sind dazu geeignet, in der Wickelrille 16 auf dem Mantelbereich 14 des Trommelkörpers 11 die ersten und zweiten Enden 31 beziehungsweise 32 des Zugseiles 30 und entsprechend die einlaufenden und auslaufenden Seilabschnitte 34 beziehungsweise 33 direkt benachbart zueinander anzuordnen.
Bei den Ausführungsformen gemäß den 10 bis 13 ist dies nicht der Fall. Dort ist der Mantelbereich 14 des Trommelkörpers 11 der jeweiligen Seiltrommeleinheit 10 in zwei monoton verlaufende Mantelteilbereiche 14-1 und 14-2 unterteilt.
Bei den Ausführungsformen gemäß den 10 und 11 sind die Mantelteilbereiche 14-1 und 14-2 jeweils konisch, und zwar bei 10 von innen nach außen zu den Stirnbereichen 12 und 13 hin verjüngend und bei 11 von innen nach außen zu den Stirnbereichen 12 und 13 hin erweiternd, wobei die Anfangsradien und die Endradien, also die Radien r1, r2 der Stirnbereiche 12, 13 gleich sind: r1 = r2.
Bei den 12 und 13 liegt kein konischer Verlauf der Mantelteilbereiche 14-1 und 14-2 vor, sondern der Mantelbereich 14 ist mit konkaven Mantelteilbereichen 14-1 und 14-2 ausgestaltet.
Eine Ausgestaltungsform mit entsprechend konvexen Mantelteilbereichen 14-1 und 14-2 ist entsprechend denkbar.
Bei den Ausführungsformen gemäß den 10 bis 13 wären die einlaufenden und auslaufenden Seilabschnitte 34 bzw. 33 voneinander getrennt den jeweiligen Mantelteilbereichen 14-1 und 14-2 zugeordnet und auf diesen zum Auf- und Abwickeln in Aufnahmen 17-1, 17-2 in der Oberfläche der Außenseite 15 des Mantelbereichs 14 befestigt.
Bei einer Darstellung, die derjenigen aus den 4 und 5 entspräche, befände sich die erste Aufnahme 17-1 des ersten Endes 31 benachbart zum zweiten Stirnbereich 13, während die zweite Aufnahme 17-2 benachbart zum Übergangsbereich zwischen den Mantelteilbereichen 14-1 und 14-2 angeordnet wäre.
Bei der Ausführungsform der 11 wäre dagegen die erste Aufnahme 17-1 mit dem darin aufgenommenen ersten Ende 31 des Zugseiles 30 benachbart zum Übergangsbereich zwischen den ersten und zweiten Mantelteilbereichen 14-1, 14-2 angeordnet, wogegen die zweite Aufnahme 17-2 mit dem zweiten Ende 32 des Zugseiles 30 darin aufgenommen benachbart dem ersten Stirnbereich 12 angeordnet wäre.
Entsprechende Anordnungen ergäben sich dann für die Gestaltungsformen der 12 und 13 und darüber hinaus für die Anordnungen mit doppelt konkaven Mantelteilbereichen 14-1 und 14-2 des Mantelbereichs 14 des Trommelkörpers 11 der Seiltrommeleinheit 10.
Die 14 und 15 zeigen eine herkömmliche Seiltrommeleinheit 10‘ mit einem herkömmlichen Trommelkörper 11. Dieser besitzt einen Seiltrommelradius rh, der herkömmlicherweise in seinem Verlauf entlang der Rotations- und Symmetrieachse Y konstant ist und eine erfindungsgemäße Kompensation der verändernden Zugseilgeschwindigkeit nicht ermöglicht.
Diese und weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindungen werden nachstehend erläutert:
Die Erfindung beschreibt insbesondere die Ausführung einer Seiltrommel mit veränderlichem Seiltrommelradius r. Dabei kann der Radius r je nach Reibzunahme linear oder nichtlinear definiert sein. Da der Abspulwinkel des Seiles 30 mit der Scheibenposition einhergeht, kann der Radius r entsprechend der Zunahme der Reibung definiert sein. Damit ändert sich die Übersetzung der Seiltrommeleinheit 10 kontinuierlich über den abgespulten Weg je nach Ausführung, z.B. linear steigend.
Ein Vorteil der unsteten Übersetzung ist die gezielte Anpassung des Arbeitspunktes der zu Grunde liegenden Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit der Scheibenposition, um so beispielsweise eine sinkende Verstellgeschwindigkeit teilweise oder vollständig zu kompensieren.
Die abgespulte Länge l des Zugseiles 30 entspricht dem Weg auf der Außenseite 15 des Mantels 14 der Seiltrommeleinheit 10. Die Verstellgeschwindigkeit v ist abhängig von der Drehzahl n und dem Umfang auf der Außenseite 15. Es ergibt sich für die Verstellgeschwindigkeit v folgender Ausdruck: V = n·Umfang = n·2π·r. (1)
Die Drehzahl n (Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit) ist abhängig vom Moment M, es gilt folgender Zusammenhang: n = –n₀/M_k·M + n₀. (2)
Das Moment M ist abhängig vom Radius r und der Gesamtlast, die gegeben wird durch die Reibungskraft F_R und der Gewichtskraft F_G. Es gilt: M = (F_G + F_R)·r. (3)
Die Gewichtskraft F_G bezeichnet die Gewichtskraft der Scheibe, also der Seiltrommeleinheit 10. Die Reibungskraft F_R beschreibt die resultierende Kraft aus der gesamten Reibung.
Werden der Ausdruck (3) in den Ausdruck (2) und die Summe der Ausdrücke (3) und (2) in den Ausdruck (1) eingesetzt, so ergibt sich für die Verstellgeschwindigkeit v folgender Ausdruck: v = –n₀/M_k·(F_G + F_R)·2π·r² + 2π·r·n₀. (4)
Auf Grund des quadratischen Auftretens des Radius‘ r ist der Einfluss der Kennliniensteigung a mit a = –n₀/M_k. (5) wesentlich für den Verlauf desfunktionalen Zusammenhangs. Dabei bezeichnet n₀ die Leerlaufdrehzahl, z.B. 80 U/min., und M_K das Maximalmoment, z.B. 12 Nm.
Diese Zusammenhänge sind auch in den 16 und 17 dargestellt. AP bezeichnet einen typischen Arbeitspunkt für das Heben der Scheibe 50 eines Fensters durch den Betrieb der erfindungsgemäßen Seiltrommeleinheit 10. Dieser Arbeitspunkt AP bildet die Basis für die Auslegung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 100.

Claims

Seiltrommeleinheit einer Antriebsvorrichtung (100) zum Antreiben eines Abdeckelementes (50) zum Abdecken oder Freigeben einer Öffnung (60) an einem Fahrzeug (1), insbesondere für Fenster, Schiebedächer und dergleichen, – mit einem Trommelkörper (11), welcher einen ersten Stirnbereich (12), eine zweiten Stirnbereich (13) und einen Mantelbereich (14) aufweist, welcher zwischen den Stirnbereichen (12, 13) angeordnet und mit diesen verbunden ist, – wobei der Mantelbereich (14) auf seiner Außenseite (15) zum Auf- und Abwickeln eines Zugseiles (30) zum Antrieb eines Abdeckelements (50) ausgebildet ist, – wobei der Trommelkörper (11) zu einer Rotationsachse (Y) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und der Mantelbereich (14) und die Stirnbereiche (12, 13) koaxial zur Rotationsachse (Y) angeordnet sind und – wobei der Radius von der Rotationsachse (Y) zur Außenseite (15) des Mantelbereichs (14) als Seiltrommelradius (r), an dem das Zugseil (30) radial anliegt, entlang der Rotationsachse (Y) unterschiedliche Werte aufweist.
Seiltrommeleinheit nach Anspruch 1, – bei welcher der erste Stirnbereich (12) einen ersten Radius (r1) und der zweite Stirnbereich (13) einen zweiten Radius (r2) aufweisen und – bei welcher der Mantelbereich (14) auf seiner Außenseite (15) vom ersten Radius (r1) am ersten Stirnbereich (12) zum zweiten Radius (r2) am zweiten Stirnbereich (13) eine konvexe oder eine konkave Gestalt aufweist.
Seiltrommeleinheit nach Anspruch 2, bei welcher der Mantelbereich (14) auf seiner Außenseite (15) vom ersten Radius (r1) am ersten Stirnbereich (12) zum zweiten Radius (r2) am zweiten Stirnbereich (13) abschnittsweise eine konische Gestalt aufweist.
Seiltrommeleinheit nach Anspruche 1, – bei welcher der erste Stirnbereich (12) einen ersten Radius (r1) und der zweite Stirnbereich (13) einen zweiten Radius (r2) aufweisen, die unterschiedlich sind, und – bei welcher der Mantelbereich (14) auf seiner Außenseite (15) vom ersten Radius (r1) am ersten Stirnbereich (12) zum zweiten Radius (r2) am zweiten Stirnbereich (13) eine konkave, konvexe und/oder konische Gestalt aufweist.
Seiltrommeleinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Mantelbereich (14) auf seiner Außenseite (15) zum Antrieb des Abdeckelements (50) durch Auf- und Abwickeln des Zugseiles (30) in der Oberfläche der Außenseite (15) des Mantelbereichs (14) eine spiralartig die Außenseite (15) umlaufende und entlang der Rotationsachse (Y) voranschreitende Wickelrille (16) oder ein Paar von Wickelrillen (16-1, 16-2) aufweist.
Seiltrommeleinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Seiltrommelradius (r) entlang der Rotationsachse (Y) einen maximalen Wert (rmax) und einen minimalen Wert (rmin) aufweist, wobei der minimale Wert (rmin) gegenüber dem maximalen Wert (rmax) um etwa 10 %, vorzugsweise um etwa 20% reduziert ist.
Seiltrommeleinheit nach Anspruch 6, bei welcher der minimale Wert (rmin) etwa 36 mm ist und der maximale Wert (rmax) etwa 44 mm ist.
Seiltrommeleinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Seiltrommelradius (r) entlang der Rotationsachse (Y) Werte aufweist, welche angepasst sind an beim Auf- und Abwickeln des Zugseiles (30) zum Antrieb des Abdeckelements (50) zu überwindende Kräfte.
Seiltrommeleinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Seiltrommelradius (r) entlang der Rotationsachse (Y) Werte aufweist, welche beim Auf- und Abwickeln des Zugseiles (30) zum Antrieb des Abdeckelements (50) zu einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit des angetriebenen Abdeckelements (50) führen.
Seiltrommeleinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Seiltrommelradius (r) entlang der Rotationsachse (Y) Werte aufweist, welche monoton steigend oder fallend verlaufen zu den beim Auf- und Abwickeln des Zugseiles (30) zum Antrieb des Abdeckelements (50) zu überwindenden Kräften.
Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines Abdeckelementes (50) zum Abdecken oder Freigeben einer Öffnung (60) an einem Fahrzeug (1), insbesondere für Fenster, Schiebedächer und dergleichen, mit: – einem Zugseil (30), – einer Halterung (35), welche am Zugseil (30) angebracht ist und welche zum Haltern eines Abdeckelementes (50) ausgebildet ist, – einer Seiltrommeleinheit (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, auf welcher das Zugseil (30) zum Antreiben des Abdeckelementes (50) auf- und abwickelbar ist, und – einem Antrieb (40), insbesondere mit einem Motor (41), zum Antreiben der Seiltrommeleinheit (10).
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 11, welche als Fensterheber eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist.