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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugdach mit einem beweglichen Element. Das bewegliche Element ist durch einen Antrieb mittels eines Verschiebeelements verlagerbar. Das Verschiebeelement kann ein schraubenförmiges Spiralkabel sein oder ein Zahnriemen oder eine Zahnstange. Der Antrieb greift in das schraubenförmige Spiralkabel oder den Zahnriemen oder die Zahnstange ein, um das Verschiebeelement zu verschieben, welches seinerseits das bewegliche Element verlagert.
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Bei bekannten Fahrzeugdächern mit einem beweglichen Element (beispielsweise ein verlagerbarer Deckel oder ein verlagerbares Beschattungselement zur Beschattung einer Dachöffnung) ist ein Antriebsritzel vorgesehen, welches mit einer Abtriebswelle eines Elektromotors verbunden ist. Dabei kann das Antriebsritzel direkt auf die Abtriebswelle des Elektromotors aufgesteckt sein. In der Regel ist aber ein Übersetzungsgetriebe notwendig, welches zwischen dem Antriebsritzel und dem Elektromotor angeordnet ist. Das Antriebsritzel greift in das Verschiebeelement ein, also beispielsweise in das Spiralkabel, und bewegt dieses.
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Nachteilig an solchen bekannten Lösungen ist die Tatsache, dass der Elektromotor relativ nahe am Antriebsritzel angeordnet sein muss.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugdach der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem dieser Nachteil überwunden wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrzeugdach gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
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Hierbei weist der Antrieb eine Schnecke auf, welche in das Verschiebeelement eingreift.
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Die Schnecke bildet zusammen mit dem Verschiebeelement, also dem schraubenförmigen Spiralkabel oder dem Zahnriemen oder der Zahnstange, ein Schneckengetriebe aus. Die Schnecke bewirkt durch den Eingriff in das Verschiebeelement bei einer Rotation der Schnecke eine lineare Verschiebung des Verschiebeelements und damit des beweglichen Elements relativ Fahrzeugdach.
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Dies bietet gegenüber dem bekannten Stand der Technik den Vorteil, dass der Antrieb, insbesondere ein Elektromotor des Antriebs, nicht mehr unmittelbar an einem Antriebsritzel angeordnet sein muss. Der Antrieb kann an einer Stelle angeordnet sein, die versetzt zu der Stelle ist, an welcher die Schnecke in das Verschiebeelement eingreift.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem beweglichen Element um einen Deckel zum wahlweisen Öffnen und Verschließen einer Dachöffnung im Fahrzeugdach.
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Alternativ kann als bewegliches Element auch ein Beschattungselement, wie eine Rollobahn, oder auch eine bewegbare feste Platte eines Schiebehimmels zum Beschatten einer Dachöffnung angetrieben werden, wenn die Dachöffnung durch einen transparenten Deckel fest oder öffenbar verschlossen ist.
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Unter einem Eingreifen der Schnecke in das Verschiebeelement ist dabei zu verstehen, dass die Schnecke direkt in die schraubenförmige Struktur des Spiralkabels oder bei der Verwendung von Zahnriemen oder einer Zahnstange in die Zähne dieser Elemente eingreift, also ohne dass zwischen Schnecke und Verschiebeelement ein Getriebe oder ein Ritzel angeordnet ist.
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Da Schnecke und Verschiebeelement ein Schneckengetriebe bilden, ist kein zusätzliches Getriebe notwendig, um die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors anzupassen. Dies spart Gewicht, Kosten und Bauraum.
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Die Verwendung einer Schnecke anstatt eines Antriebsritzels führt weiterhin dazu, dass über die Auswahl der Länge der Schnecke der Bereich, in welchem die Schnecke mit dem Verschiebeelement in Eingriff tritt, verlängert werden kann. Insbesondere ist der Bereich des Eingriffs damit größer als bei einem Eingriff eines Antriebsritzels in ein Verschiebeelement. Da so mehr Windungen oder Spiralen eines schraubenförmigen Spiralkabels oder Zähne eines Zahnriemens oder einer Zahnstange mit der Schnecke in Eingriff stehen, werden die Antriebsgeräusche reduziert und ebenso das Spiel zwischen Antrieb und Verschiebeelement.
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Weiterhin wird so verhindert, dass ein „Ritzelsprung” auftritt, also ein Schlupf zwischen einem Antriebsritzel und einem Verschiebeelement. Ein Schlupf wird durch den vergrößerten Eingriffsbereich von Schnecke und Verschiebeelement wirksam unterdrückt.
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Da ferner ein Schneckengetriebe selbsthemmend ist, legt die Schnecke das Verschiebeelement fest, wenn sie nicht selbst angetrieben wird.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Antrieb eine Abtriebswelle auf, welche die Schnecke ausbildet, oder auf der die Schnecke angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass je nach Länge der Abtriebswelle der Antrieb, also beispielsweise ein Elektromotor, entsprechend versetzt zur Schnecke angeordnet werden kann. Beispielsweise kann so bei einer Anordnung der Schnecke (und dem Bereich des Eingriffs der Schnecke mit dem Verschiebeelement) in Fahrtrichtung vor oder hinter der Dachöffnung, der zugehörige Elektromotor entsprechend der Länge der Abtriebswelle seitlich in einem Randbereich des Fahrzeugdachs angeordnet sein. So wird der benötigte Bauraum in z-Richtung, d. h. in vertikaler Richtung, aus dem kritischen Bereich unter der Dachöffnung heraus in seitliche Bereiche des Fahrzeugdachs verlagert, wo mehr Bauraum zur Verfügung steht.
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Vorzugsweise ist eine solche Abtriebswelle biegsam ausgestaltet. Dies bietet den Vorteil, dass für die Positionierung des Antriebs relativ zur Schnecke mehr Flexibilität gewonnen wird. Dabei kann eine Motorwelle eines Elektromotors direkt mit der biegsamen Abtriebswelle verbunden sein, welche ein Drehmoment des Elektromotors drehsteif an die Schnecke überträgt. Dadurch, dass die Abtriebswelle biegsam ausgestaltet ist, müssen Motorwelle und die Rotationsachse der Schnecke nicht mehr fluchtend zueinander ausgerichtet sein. Die biegsame Abtriebswelle kann einen seitlichen Versatz oder Winkel zwischen Motorwelle und Rotations- bzw. Längsrichtung der Schnecke ausgleichen.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Antrieb einen Elektromotor auf, der die biegsame Abtriebswelle antreibt, und die Schnecke ist auf oder hinter der biegsamen Abtriebswelle angeordnet. Dabei sind Elektromotor, Abtriebswelle und Schnecke so miteinander verbunden, dass ein Drehmoment des Elektromotors auf die biegsame Abtriebswelle übertragen wird, und diese wiederum die Schnecke mit dem Drehmoment beaufschlägt. Die Schnecke ist also mittels der biegsamen Abtriebswelle drehfest mit der Motorwelle des Elektromotors verbunden.
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Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Schnecke mit ihrer Rotationsachse parallel zu einer Längsachse des Verschiebeelements angeordnet. Schnecke und schraubenförmiges Spiralkabel oder Zahnriemen oder Zahnstange sind dabei nebeneinander angeordnet. Der Abstand der Rotationsachse der Schnecke und der Längsachse des Verschiebeelements ist so gewählt, dass die Schnecke in Eingriff mit der Spirale des schraubenförmigen Spiralkabels oder mit den Zähnen des Verschiebeelements (bei der Verwendung eines Zahnriemens oder einer Zahnstange) tritt. Dies bietet den Vorteil, dass über die Auswahl einer entsprechenden Länge der Schnecke, die Länge des Bereichs, in dem die Schnecke mit dem Verschiebeelement in Wirkeingriff tritt, eingestellt werden kann. Je größer dieser Bereich ist, umso größere Kräfte können übertragen werden, ohne dass es zu einem Springen der Schnecke relativ zum Verschiebeelement kommt. So wird verhindert, dass Schnecke und Verschiebeelement voneinander weg verlagert werden, und es zu einem Schlupf zwischen ihnen kommt. Durch eine Vergrößerung des Eingriffsbereichs werden auch die Antriebsgeräusche reduziert.
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Vorzugsweise beinhaltet das Fahrzeugdach mehrere Verschiebeelemente. Bei einer ersten Ausgestaltung mit mehreren Verschiebeelementen greift eine Schnecke gleichzeitig in zwei Verschiebeelemente ein, und bewegt diese. Durch eine Drehung der Schnecke werden so beide Verschiebeelemente in dieselbe Richtung verlagert. Vorzugsweise ist dabei jedes Verschiebeelement mit einem ihm zugeordneten von zwei verschieden beweglichen Elementen verbunden. Zwei bewegliche Elemente können so mittels der Schnecke synchron in dieselbe Richtung verschoben werden.
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Es können aber auch zwei Schnecken vorgesehen sind, die auf einer gemeinsamen Abtriebswelle hintereinander und um 180° gegeneinander gedreht angeordnet sind. Jede Schnecke kann in ein ihr zugeordnetes von zwei Verschiebeelementen eingreifen, sodass jede Schnecke nur das ihr zugeordnete Verschiebeelement bewegt. Die Verschiebeelemente werden so gegenläufig bewegt. Vorzugsweise sind die Verschiebeelemente an demselben beweglichen Element an in einer Fahrzeugquerrichtung entgegengesetzten Seitenbereichen des beweglichen Elements befestigt, und bewegen so das bewegliche Element gemeinsam.
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In beiden Fällen können mit einer Abtriebswelle mehrerer Verschiebeelemente in dieselbe Richtung oder gegenläufig bewegt werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Schnecke als eine mit einem oder mehreren Schraubengängen versehene Welle.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 ein schraubenförmiges Spiralkabel zur Verlagerung eines beweglichen Elements im Bereich eines Fahrzeugdachs, welches mittels einer Schnecke angetrieben wird;
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2 die Verbindung der Schnecke der 1 mit einem Elektromotor in einer schematischen Ansicht; und
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3 eine alternative Ausgestaltung der Verbindung der 2.
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1 zeigt eine Ansicht von oben (vertikale z-Richtung eines Fahrzeugs) auf einen Ausschnitt eines Fahrzeugdach mit einer Dachöffnung, sowie einem beweglichen Element (nicht dargestellt), welches relativ zu der Dachöffnung bewegt werden soll. Bei dem beweglichen Element kann es sich um einen Deckel zum wahlweisen Öffnen und Verschließen der Dachöffnung handeln, oder auch um ein Beschattungselement, wie eine Rollobahn oder ein Schiebehimmel, zum Beschatten einer fest verglasten oder wahlweise öffenbaren und verschließbaren Dachöffnung.
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Um dieses bewegliche Element zu verlagern, sind zwei Spiralkabel 10 und 12 vorgesehen, die in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sind, um das bewegliche Element ebenfalls in Fahrzeuglängsrichtung zu bewegen.
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Zwischen beiden Spiralkabeln 10 und 12 ist eine Schnecke 18 angeordnet, die im Wesentlichen als runde Welle ausgebildet ist, an deren Außenseite ein Schraubengang 20 angeordnet ist.
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Die beiden Spiralkabel 10 und 12 sind parallel zueinander angeordnet und weisen auf ihrer Außenseite jeweils eine Spirale 14 und 16 auf. Die beiden Spiralkabel 10 und 12 sind relativ zueinander und zur Schnecke 18 so angeordnet, dass der Schraubengang 20 der Schnecke 18 gleichzeitig mit der Spirale 14 des Spiralkabels 10 und der Spirale 16 des Spiralkabels 12 in Eingriff tritt.
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Die Rotationsachse der Schnecke 18 ist parallel zu den beiden Längsachsen der Spiralkabel 10 und 12 angeordnet. Dabei kann die Rotationsachse der Schnecke 18 in der Ebene liegen, die durch die Längsachse der beiden Spiralkabel 10 und 12 aufgespannt wird. Die Rotationsachse der Schnecke 18 kann aber nach oben oder nach unten aus dieser Ebene heraus versetzt angeordnet sein. In jedem Fall sind aber Spiralkabel 10 und 12 sowie die Schnecke 18 relativ zueinander so angeordnet und ist insbesondere der Abstand der beiden Spiralkabel 10 und 12 zueinander so gewählt, dass immer ein Eingriff des Schraubengangs 20 der Schnecke 18 mit den beiden Spiralen 14 und 16 der Spiralkabel 10 und 12 gewährleistet ist.
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Die Schnecke 18 ist mit ihrer Rotationsachse fluchtend mit einer Abtriebswelle 22 verbunden. Die Abtriebswelle 22 ist als flexible Welle ausgebildet und ist wiederum mit einer Abtriebswelle eines Elektromotors verbunden.
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Wird nun die Abtriebswelle 22 mit einem Drehmoment beaufschlagt, so übermittelt sie dieses Drehmoment auf die mit ihr drehfest verbundene Schnecke 18. Die Drehbewegung der Schnecke 18 führt über den Eingriff des Schraubengangs 20 der Schnecke 18 mit den beiden Spiralen 14 und 16 der Spiralkabel 10 und 12 dazu, dass die Spiralkabel 10 und 12 zwar nicht in eine Rotationsbewegung, aber in eine gemeinsame Linearbewegung versetzt werden. Je nach Rotationsrichtung der Schnecke 18 werden daher beide Spiralkabel 10 und 12 gemeinsam und parallel entlang ihrer Längsrichtung im Bild nach oben oder unten, d. h. in Fahrtrichtung nach vorn oder entgegen der Fahrtrichtung nach hinten verlagert.
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Diese Verlagerung bewirkt eine entsprechende Verlagerung des beweglichen Elements, an welchem die Spiralkabel 10 und 12 befestigt sind. Die beiden Spiralkabel 10 und 12, die Schnecke 18 und die Abtriebswelle 22 sind an einem ein- oder mehrteilig ausgebildeten Rahmen 24 angeordnet, mittels dessen diese Bauteile an dem Fahrzeugdach befestigt sind.
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2 zeigt schematisch die Schnecke 18 der 1. Die Schnecke 18 wird von einem Elektromotor 26 angetrieben. Hierzu steht die Schnecke 18 mit dem Elektromotor 26 über die Abtriebswelle 22 in Verbindung. Die Abtriebswelle 22 verbindet eine nicht näher dargestellte Motorwelle des Elektromotors 26 mit der Schnecke 18, sodass ein Drehmoment des Elektromotors 26 auf die Schnecke 18 übertragen werden kann.
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Die Länge der Abtriebswelle 22 kann dabei so festgelegt werden, dass der Elektromotor 26 in einem Bereich angeordnet werden kann, in welchem mehr Bauraum zur Verfügung steht, als in dem Bereich, in dem die Schnecke 18 angeordnet ist.
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Während bei der Ausgestaltung der 2 die Abtriebswelle 22 geradlinig ausgerichtet ist und daher beispielsweise als biegesteife Welle ausgebildet sein kann, ist die Welle 22 der 3 als biegsame Abtriebswelle 22 ausgebildet. Auch bei der Ausführungsform der 3 verbindet die Abtriebswelle 22 den Elektromotor 26 mit der Schnecke 18. Dadurch, dass hier eine biegsame Abtriebswelle 22 vorgesehen ist, müssen jedoch Elektromotor 26 und Schnecke 18 nicht fluchtend zueinander ausgerichtet sein. Daher ergeben sich bei der Ausführungsform der 3 mehr Freiheitsgrade für die Positionierung des Elektromotors 26.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Spiralkabel
- 12
- Spiralkabel
- 14
- Spirale von 10
- 16
- Spirale von 12
- 18
- Schnecke
- 20
- Schraubengang von 18
- 22
- Abtriebswelle
- 24
- Rahmen
- 26
- Elektromotor
