DE102018222863A1

DE102018222863A1 - Türantriebsvorrichtung mit einer Schalteinrichtung

Info

Publication number: DE102018222863A1
Application number: DE102018222863.9A
Authority: DE
Inventors: Lars Klimentew; Thomas Liedtke
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Eine Türantriebsvorrichtung (2) umfasst eine erste Getriebebaugruppe, die ein Kupplungselement (42) aufweist, und eine zweite Getriebebaugruppe, die einen Trägerabschnitt (41) aufweist. Eine Schalteinrichtung (4) weist ein der ersten Getriebebaugruppe zugeordnetes Wirkelement (45), ein der zweiten Getriebebaugruppe zugeordnetes Schaltelement (43, 44) und einen an dem Trägerabschnitt (41) angeordneten Stellantrieb (40) auf, wobei zum Verstellen der Schalteinrichtung (4) zwischen einer Kupplungsstellung und einer Freilaufstellung das Schaltelement (43, 44) und das Wirkelement (45), angetrieben durch den Stellantrieb (40), entlang einer Betätigungsrichtung (B) relativ zueinander verstellbar sind. Das Wirkelement (45), das Schaltelement (43, 44) und/oder der Trägerabschnitt (41) weisen einen zur Betätigungsrichtung (B) schräg geneigten Flächenabschnitt (412, 432, 435, 442, 453, 454) auf, der ausgebildet und geformt ist, bei einem Verstellen des Schaltelements (43, 44) und des Wirkelements (45) relativ zueinander eine Kraftumlenkung einer durch den Stellantrieb (40) entlang der Betätigungsrichtung (B) eingeleiteten Stellkraft in eine Wirkrichtung (W) quer zur Betätigungsrichtung (B) zu bewirken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Türantriebsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Türantriebsvorrichtung kann insbesondere zum elektromotorischen und/oder manuellen Verstellen oder Feststellen eines ersten Fahrzeugteils und eines zweiten Fahrzeugteils relativ zueinander dienen. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise als Türantrieb zum Verstellen einer Fahrzeugseitentür oder einer anderen Klappe in einem Fahrzeug, zum Beispiel einer Heckklappe, dienen.
Eine solche Türantriebsvorrichtung umfasst eine erste Getriebebaugruppe, die ein Kupplungselement aufweist, und eine zweite Getriebebaugruppe, die einen Trägerabschnitt aufweist. Eine Schalteinrichtung weist ein der ersten Getriebebaugruppe zugeordnetes Wirkelement, ein der zweiten Getriebebaugruppe zugeordnetes Schaltelement und einen an dem Trägerabschnitt angeordneten Stellantrieb auf. Das Wirkelement und das Schaltelement stehen in einer Kupplungsstellung der Schalteinrichtung zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen dem Kupplungselement und dem Trägerabschnitt in Wirkverbindung miteinander und sind in einer Freilaufstellung der Schalteinrichtung derart zueinander verstellt, dass das Kupplungselement und der Trägerabschnitt relativ zueinander bewegbar sind. Zum Verstellen der Schalteinrichtung zwischen der Kupplungsstellung und der Freilaufstellung sind das Schaltelement und das Wirkelement, angetrieben durch den Stellantrieb, entlang einer Betätigungsrichtung relativ zueinander verstellbar.
Mittels einer solchen Schalteinrichtung können Getriebeteile zum Übertragen einer Verstellkraft miteinander gekuppelt werden. Durch Entkuppeln der Schalteinrichtung können die Getriebeteile hierbei in einen Freilauf geschaltet werden, sodass ein Getriebeteil unabhängig von einem anderen Getriebeteil bewegt werden kann, beispielsweise um eine Fahrzeugtür manuell unabhängig von einer Antriebsvorrichtung zu bewegen.
Eine solche Schalteinrichtung kann aber auch als Brems- oder Feststelleinrichtung dienen. So kann eine solche Schalteinrichtung beispielsweise bei einem nicht selbsthemmenden Türantrieb, der ohne eine Kupplung auskommt, eine Bremswirkung an einem Getriebeteil zum Beispiel relativ zu einem Gehäuse zur Verfügung stellen.
Eine in der DE 10 2015 215 627 A1 beschriebene Schalteinrichtung ist nach Art einer Trommelbremse zum Bremsen einer Fahrzeugbaugruppe gegenüber einer anderen Fahrzeugbaugruppe ausgebildet. Zum Verstellen von Schaltelementen insbesondere aus einem Freilaufzustand in Richtung eines Kupplungszustands, in dem die Schaltelemente in kraftschlüssiger Anlage mit dem Bremstopf sind, wird ein Stellelement um seine Schwenkachse verschwenkt und wirkt über einen Nocken auf die Schaltelemente ein.
Mit Blick auf eine Türantriebsvorrichtung besteht ein Bedürfnis danach, eine Schalteinrichtung zur Verfügung zu stellen, die vergleichsweise einfach aufgebaut sein kann, eine hohe Bremskraft zum kuppelnden Verbinden von Getriebeteilen miteinander zur Verfügung stellen kann und zudem beispielsweise mit Blick auf einen Verschleiß und im Betrieb entstehende Wärme ein günstiges Verhalten aufweisen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Türantriebsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen vergleichsweise einfachen Aufbau ermöglicht und dabei an einer Schalteinrichtung eine vergleichsweise große Bremskraft bei günstigem Betriebsverhalten der Schalteinrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach weisen das Wirkelement, das Schaltelement und/oder der Trägerabschnitt einen zur Betätigungsrichtung schräg geneigten Flächenabschnitt auf, der ausgebildet und geformt ist, bei einem Verstellen des Schaltelements und des Wirkelements relativ zueinander eine Kraftumlenkung einer durch den Stellantrieb entlang der Betätigungsrichtung eingeleiteten Verstellkraft in eine Wirkrichtung quer zur Betätigungsrichtung zu bewirken.
Bei dem Türantrieb kommt eine Schalteinrichtung zum Einsatz, die das Prinzip einer Keilbremse ausnutzt. Zum Schalten der Schalteinrichtung zwischen der Freilaufstellung und der Kupplungsstellung wird das Schaltelement, angetrieben durch den Stellantrieb, relativ zum Wirkelement verstellt und dabei zu dem Trägerabschnitt bewegt. Bei dem Verstellen des Schaltelements bewirkt ein schräg zur Betätigungsrichtung geneigter Flächenabschnitt eine Kraftumlenkung, die insbesondere so ausgestaltet ist, dass ein Stellweg des Schaltelements in eine vergleichsweise große zwischen dem Schaltelement und dem Wirkelement wirkende Bremskraft umgesetzt wird. Insbesondere kann auf diese Weise eine Übersetzung derart erfolgen, dass eine kleine durch den Stellantrieb bereitgestellte Stellkraft in eine große Bremskraft zwischen dem Schaltelement und dem Wirkelement umgesetzt wird.
Die Schalteinrichtung arbeitet somit nach dem Prinzip der schiefen Ebene. Bei einem Verstellen des Schaltelements zum Schalten der Schalteinrichtung zwischen der Freilaufstellung und der Kupplungsstellung kommt es an dem schräg geneigten Flächenabschnitt zu einer Kraftumlenkung und somit zu einer Kraftübersetzung, die vorteilhafter Weise eine Verstärkung der Bremskraft zwischen dem Schaltelement und dem Wirkelement bewirkt.
In einer Ausgestaltung ist ein erster zur Betätigungsrichtung schräg geneigter Flächenabschnitt an dem Schaltelement geformt. Über einen solchen schräg geneigten Flächenabschnitt kann das Schaltelement in der Kupplungsstellung beispielsweise mit dem Wirkelement in reibender (und somit kraftschlüssiger) Anlage sein, wobei in diesem Fall vorzugsweise das Wirkelement an einer dem Schaltelement zugewandten Seite einen ebenfalls schräg zur Betätigungsrichtung geneigten Flächenabschnitt zum Wechselwirken mit dem Flächenabschnitt des Schaltelements aufweist. In der Kupplungsstellung wirkt das Schaltelement somit mit dem Wirkelement reibend zum Bereitstellen einer Bremskraft zusammen. In der Freilaufstellung sind das Schaltelement und das Wirkelement demgegenüber derart zueinander verstellt, dass sich das Schaltelement und das Wirkelement relativ zueinander bewegen können.
Insbesondere dann, wenn über die Türantriebsvorrichtung eine rotatorische Bewegung zu übertragen ist und somit das dem Wirkelement zugeordnete Kupplungselement für eine rotatorische Bewegung ausgelegt ist, ist der Flächenabschnitt des Schaltelements, mit dem das Schaltelement in der Kupplungsstellung mit dem Wirkelement zusammenwirkt, vorteilhafterweise konisch geformt und erstreckt sich somit umfänglich um eine Drehachse, um die das Kupplungselement und das mit dem Kupplungselement verbundene Wirkelement im Betrieb drehbar sind. Über den Flächenabschnitt des Schaltelements wird somit durch reibende, kraftschlüssige Anlage in der Kupplungsstellung eine Wirkverbindung zwischen dem Kupplungselement und dem Trägerabschnitt, an dem das Schaltelement (verstellbar) angeordnet ist, hergestellt.
Ein an dem Schaltelement geformter Flächenabschnitt kann zur reibenden, kraftschlüssigen Wechselwirkung mit dem Wirkelement dienen und somit in der Kupplungsstellung in Anlage mit dem Wirkelement sein. In diesem Fall wird eine Kraftumlenkung somit in einer Berührungsebene zwischen dem Schaltelement und dem Wirkelement bewirkt.
Alternativ kann eine Kraftumlenkung aber auch in der Verstellbewegung des Schaltelements erfolgen dadurch, dass der Flächenabschnitt des Schaltelements in einer Berührungsebene zwischen dem Schaltelement und dem Trägerabschnitt, zu dem das Schaltelement verstellbar ist, geformt ist. Der zur Betätigungsrichtung schräg geneigte Flächenabschnitt des Schaltelements ist in diesem Fall an einer dem Trägerabschnitt zugewandten Seite des Schaltelements geformt derart, dass bei einem Verstellen des Schaltelements entlang der Betätigungsrichtung relativ zu dem Trägerabschnitt das Schaltelement mit seinem Flächenabschnitt auf den Trägerabschnitt aufläuft und somit eine Kraftumlenkung an dem Schaltelement derart erfolgt, dass das Schaltelement mit einer Bewegungsrichtungskomponente quer zur Betätigungsrichtung hin zu dem Wirkelement versetzt wird. Auf diese Weise wird eine Kraftübersetzung in der Bremskraft zwischen dem Schaltelement und dem Wirkelement durch Anpressen des Schaltelements an das Wirkelement mittels Kraftumlenkung zwischen dem Schaltelement und dem Trägerabschnitt bewirkt. Dabei weisen vorzugsweise sowohl das Schaltelement als auch der Trägerabschnitt jeweils einen schräg zur Betätigungsrichtung geneigte Flächenabschnitt auf, die bei einer Verstellbewegung des Schaltelements relativ zum Trägerabschnitt aufeinander auflaufen.
In einer Ausgestaltung ist das Wirkelement drehfest mit dem Kupplungselement verbunden. Das Kupplungselement kann beispielsweise in der Freilaufstellung zu dem Trägerabschnitt drehbar sein, wobei das Wirkelement drehfest mit dem Kupplungselement verbunden ist und somit gemeinsam mit dem Kupplungselement verdreht wird. In der Kupplungsstellung ist demgegenüber das Kupplungselement über die Wirkverbindung zwischen dem Wirkelement und dem Schaltelement zu dem Trägerabschnitt festgestellt, sodass das Kupplungselement relativ zu dem Trägerabschnitt, der beispielsweise Bestandteil eines Gehäuses der Türantriebsvorrichtung ist, drehfest gehalten ist.
Das Wirkelement kann hierbei zum Beispiel formschlüssig mit dem Kupplungselement verbunden sein derart, dass das Wirkelement rotatorisch zu dem Kupplungselement festgelegt ist, dabei aber entlang der Drehachse, um die das Kupplungselement drehbar ist, zumindest um einen gewissen Verstellweg zu dem Kupplungselement verstellbar ist. Auf diese Weise wird eine Überbestimmung vermieden und ein Ausgleich von Toleranzen ermöglicht.
In einer Ausgestaltung weist das Wirkelement einen zweiten zur Betätigungsrichtung schräg geneigten Flächenabschnitt auf. Dieser Flächenabschnitt des Wirkelements kann in der Kupplungsstellung der Schalteinrichtung beispielsweise in Anlage mit dem Schaltelement sein, wobei vorzugsweise auch das Schaltelement einen zur Betätigungsrichtung geneigten Flächenabschnitt aufweist, mit dem der Flächenabschnitt des Wirkelements in der Kupplungsstellung reibend und somit kraftschlüssig in Anlage ist.
Insbesondere dann, wenn über die Türantriebsvorrichtung eine rotatorische Bewegung zu übertragen ist und somit das dem Wirkelement zugeordnete Kupplungselement für eine rotatorische Bewegung ausgelegt ist, ist der Flächenabschnitt des Wirkelements, mit dem das Wirkelement in der Kupplungsstellung in Anlage mit dem Schaltelement ist, vorzugsweise konisch geformt und erstreckt sich somit umfänglich um die Drehachse des Kupplungselements. Der konische Flächenabschnitt des Wirkelements kann hierbei vorzugsweise mit einem zugeordneten konischen Flächenabschnitt des Schaltelements in Anlage gebracht werden, um in der Kupplungsstellung eine Wirkverbindung zwischen dem Schaltelement und dem Wirkelement herzustellen.
In einer Ausgestaltung weist der Trägerabschnitt einen dritten zur Betätigungsrichtung schräg geneigten Flächenabschnitt auf. Der schräg geneigte Flächenabschnitt des Trägerabschnitts dient dazu, eine Verstellbewegung des Schaltelements entlang der Betätigungsrichtung umzulenken, sodass das Schaltelement quer zur Betätigungsrichtung in Anlage mit dem Wirkelement gepresst und somit zur Herstellung der Kupplungsstellung in Wirkverbindung mit dem Wirkelement gebracht wird.
In einer Ausgestaltung weist die Schalteinrichtung mehrere Schaltelemente auf, die relativ zueinander verstellbar sind, wobei zwischen zueinander benachbarten Schaltelementen je ein Wirkelement angeordnet ist.
Beispielsweise kann beidseits des Wirkelements je ein Schaltelement angeordnet sein, wobei zum Beispiel eins der Schaltelemente über den Stellantrieb verstellbar ist. Werden die Schaltelemente aufeinander zu bewegt, so gelangt das Wirkelement in pressende Zwischenlage zwischen den Schaltelementen und wird somit mit den Schaltelementen wirkverbunden und darüber gegenüber dem Trägerabschnitt, an dem die Schaltelemente angeordnet sind, festgestellt.
Die Schalteinrichtung kann aber auch mehr als zwei Schaltelemente und mehrere zugeordnete Wirkelemente aufweisen, wobei nach Art einer Lamellenbremse zwischen je zwei benachbarten Schaltelementen je ein Wirkelement angeordnet ist. Die Schaltelemente können durch Verstellen eines einzigen Schaltelements pressend in Anlage mit dem zwischengeordneten Wirkelement gebracht werden, sodass auf diese Weise zur Herstellung der Kupplungsstellung eine Wirkverbindung zwischen den Schaltelementen und den Wirkelementen hergestellt wird.
Durch das Verwenden mehrerer Schaltelemente wird die wirksame Fläche zur Herstellung eines Kraftflusses zwischen dem Kupplungselement und dem Trägerabschnitt vergrößert, sodass in der Kupplungsstellung eine große Bremskraft zum Verstellen des Kupplungselements gegenüber dem Trägerabschnitt bereitgestellt werden kann.
Sind mehrere Schaltelemente, beispielsweise zwei Schaltelemente und ein dazwischen angeordnetes Wirkelement, vorgesehen, so weist vorzugsweise jedes Schaltelement einen schräg zur Betätigungsrichtung geneigten ersten Flächenabschnitt auf. Das Wirkelement weist in diesem Fall an gegenüberliegenden Seiten schräg geneigte zweite Flächenabschnitte auf, über die das Wirkelement an jeder Seite mit einem jeweils zugeordneten Schaltelement in Anlage gebracht werden kann, um die Schalteinrichtung in die Kupplungsstellung zu schalten. Das Wirkelement kann somit beidseits mit je einem Schaltelement in Wirkverbindung gebracht werden.
Die Flächenabschnitte der Schaltelemente können parallel zueinander erstreckt oder entgegengesetzt zueinander geneigt sein. In entsprechender Weise sind auch die Flächenabschnitte an dem zwischengeordneten Wirkelement geformt. Sind die Flächenabschnitte der Schaltelemente parallel zu einander erstreckt, so weist das Wirkelement die Form einer Lamelle mit parallel zueinander erstreckten Flächenabschnitten auf. Sind die Flächenabschnitte der Schaltelemente demgegenüber umgekehrt zueinander geneigt, so weist das Wirkelement die Form eines Keils mit entgegengesetzt zueinander geneigten Flächenabschnitten auf.
In einer Ausgestaltung weist die Schalteinrichtung ein an dem Trägerabschnitt abgestütztes Kopplungsrad und ein Stellrad auf. Das Stellrad ist über einen Gewindeeingriffe derart mit dem Kopplungsrad wirkverbunden, dass bei einem Verdrehen des Stellrads zu dem Kopplungsrad das Stellrad entlang der Betätigungsrichtung zu dem Trägerabschnitt verstellt wird. Das Stellrad wird hierbei vorzugsweise über den Stellantrieb angetrieben, während das Kopplungsrad drehfest zu dem Trägerabschnitt festgelegt ist. Durch Verdrehen des Stellrads gegenüber dem Kopplungsrad kann das Stellrad somit, aufgrund des Gewindeeingriffs mit dem Kopplungsrad, entlang der Betätigungsrichtung zu dem Kopplungsrad verstellt werden, wodurch das Stellrad zum Beispiel auf ein zugeordnetes Schaltelement einwirkt und das Schaltelement zu dem Wirkelement verstellt, um das Schaltelement in Wirkverbindung mit oder außer Wirkverbindung von dem Wirkelement zu bringen.
In einer Ausgestaltung weist die erste Getriebebaugruppe ein Getriebe, eine entlang einer Längsachse erstreckte, um die Längsachse drehbare Welle und ein an der Welle angeordnetes Abtriebselement auf. Das Getriebe kann beispielsweise als Planetengetriebe ausgebildet sein und dient dazu, eine Verstellkraft in die Welle einzuleiten, um darüber das Abtriebselement zu verdrehen. Über das Abtriebselement wird ein Verstellen der Fahrzeugtür gegenüber der Fahrzeugkarosserie bewirkt.
Das Antriebselement kann beispielsweise als Seiltrommel ausgebildet sein, das über ein Kraftübertragungselement in Form eines Zugseils mit einem Verstellelement in Form eines Fangbands gekoppelt ist. Durch Verdrehen der Seiltrommel kann das Verstellelement relativ zur Seiltrommel verstellt werden, sodass auf diese Weise die Fahrzeugtür gegenüber der Fahrzeugkarosserie bewegt wird.
Über das Abtriebselement kann aber auch eine andere Antriebsmechanik angetrieben werden, beispielsweise nach Art eines Spindelantriebs oder dergleichen.
In einer Ausgestaltung ist ein Antriebsmotor mit dem Getriebe wirkverbunden. Der Antriebsmotor kann betrieben werden, um die Welle elektromotorisch anzutreiben, wobei für einen elektromotorischen Antrieb sich die Schalteinrichtung in der Kupplungsstellung befindet und somit Verstellkräfte über das Getriebe auf die Welle übertragen werden können. Befindet sich die Schalteinrichtung in der Freilaufstellung, so kann die Welle frei und unabhängig von dem Antriebsmotor verdreht werden, sodass beispielsweise ein manuelles Verstellen der Fahrzeugtür unabhängig vom Antriebsmotor ermöglicht wird.
In der Kupplungsstellung ist das Kupplungselement gegenüber dem Trägerabschnitt festgestellt, kann in der Freilaufstellung aber relativ zu dem Trägerabschnitt um die Längsachse, um die auch die Welle verdrehbar ist, verdreht werden. In der Kupplungsstellung wird das Kupplungselement somit zu dem Trägerabschnitt in Position gehalten, wodurch eine kuppelnde Wirkverbindung zwischen dem Antriebsmotor und der mit dem Abtriebselement verbundenen Welle hergestellt wird. Das Kupplungselement kann hierbei beispielsweise mit einem Hohlrad des als Planetengetriebe ausgebildeten Getriebes verbunden sein, sodass in der Kupplungsstellung das Hohlrad gegenüber dem Trägerabschnitt festgestellt ist und somit über das Getriebe Verstellkräfte von dem Antriebsmotor auf die Welle übertragen werden können. In der Freilaufstellung ist demgegenüber die Wirkverbindung zwischen dem Antriebsmotor und der Welle aufgehoben, sodass die Welle unabhängig vom Antriebsmotor verdreht werden kann.
Die Schalteinrichtung kann, in einer Ausgestaltung, in eine Bremsstellung geschaltet werden, in der das Kupplungselement nicht gegenüber dem Trägerabschnitt festgestellt ist, aber in seiner Bewegung gegenüber dem Trägerabschnitt mit einer gegebenenfalls variablen Bremskraft gebremst wird. In der Bremsstellung besteht eine schleifende Wechselwirkung zwischen dem Schaltelement und dem Wirkelement, sodass aufgrund der dynamischen Reibung zwischen dem Schaltelement und dem Wirkelement ein Bremsen des Kupplungselements bewirkt wird.
Die Betätigungsrichtung, entlang derer das Schaltelement zu dem Wirkelement verstellt werden kann, kann parallel zur Längsachse, um die das Kupplungselement gegebenenfalls zu dem Trägerabschnitt rotieren kann, oder auch quer zur Längsachse gerichtet sein. Im ersten Fall wird das Schaltelement somit axial zum Kupplungselement und dem mit dem Kupplungselement verbundenen Wirkelement verstellt. Im zweiten Fall wird das Schaltelement radial betätigt. Jeweils erfolgt bei einem Verstellen des Schaltelements eine Kraftumlenkung nach dem Prinzip der schiefen Ebene, um zwischen dem Schaltelement und dem Wirkelement eine übersetzte Bremskraft zur Verfügung zu stellen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugtür an einer Fahrzeugkarosserie, mit einem gelenkig an der Fahrzeugkarosserie angeordneten, bei einem Verschwenken der Fahrzeugtür relativ zu der Fahrzeugtür bewegten Verstellteil in Form eines Fangbands;
2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Türantriebsvorrichtung zum Verstellen und Feststellen zweier Fahrzeugteile relativ zueinander, mit einem einstufigen Planetenradgetriebe;
3 eine Ansicht der Türantriebsvorrichtung ohne ein Gehäuse;
4 eine Ansicht einer Planetenradstufe des Planetenradgetriebes;
5 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Schalteinrichtung einer Türantriebsvorrichtung;
6 eine Explosionsansicht der Schalteinrichtung;
7 eine andere Explosionsansicht der Schalteinrichtung;
8 eine wiederum andere Explosionsansicht der Schalteinrichtung;
9A eine Prinzipdarstellung der Schalteinrichtung, in einer Freilaufstellung;
9B eine Prinzipdarstellung der Schalteinrichtung, in einer Kupplungsstellung;
10 eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Schalteinrichtung;
11 eine Prinzipdarstellung eines wiederum anderen Ausführungsbeispiels einer Schalteinrichtung;
12 eine Prinzipdarstellung eines wiederum anderen Ausführungsbeispiels einer Schalteinrichtung;
13 eine Prinzipdarstellung eines wiederum anderen Ausführungsbeispiels einer Schalteinrichtung;
14 eine Prinzipdarstellung eines wiederum anderen Ausführungsbeispiels einer Schalteinrichtung;
15 eine Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Schalteinrichtung einer Türantriebsvorrichtung;
16 eine Ansicht der Schalteinrichtung, in einer Freilaufstellung;
17A eine Ansicht der Schalteinrichtung in der Freilaufstellung; und
17B eine Ansicht der Schalteinrichtung in einer Kupplungsstellung.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 1 mit einer Fahrzeugkarosserie 10 und einer um einen Türscharnier 111 gelenkig an der Fahrzeugkarosserie 10 angeordneten Fahrzeugtür 11, die entlang einer Öffnungsrichtung O relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 verschwenkt werden kann, um eine Türöffnung freizugeben oder zu verschließen.
Zwischen der Fahrzeugkarosserie 10 und der Fahrzeugtür 11 wirkt eine Türantriebsvorrichtung 2, die ein Verstellteil 21 in Form eines Fangbands aufweist und zum Feststellen und/oder Verstellen der Fahrzeugtür 11 relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 dient. Das Verstellteil 21 in Form des Fangbands ist um ein Gelenk 20 an der Fahrzeugkarosserie 10, beispielsweise an der A-Säule des Fahrzeugs 1, gelenkig angeordnet und bewegt sich bei einem Verschwenken der Fahrzeugtür 11 relativ zu der Fahrzeugtür 11. Das Verstellteil 21 ragt hierzu mit einem Ende 211 in einen Türinnenraum 110 der Fahrzeugtür 11 hinein und bewegt sich bei einem Verstellen der Fahrzeugtür 11 in diesem Türinnenraum 110.
Perspektivische Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer Türantriebsvorrichtung 2 dieser Art sind in 2 bis 4 dargestellt. Das Verstellteil 21 in Form des Fangbands trägt an einem Ende 210 ein Gelenk 20, das an der Fahrzeugkarosserie 10, beispielsweise der A-Säule des Fahrzeugs 1, festgelegt werden kann, um auf diese Weise das Verstellteil 21 gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie 10 zu verbinden.
Mit seinem vom Ende 210 abgewandten Ende 211 erstreckt sich das Verstellteil 21 in den Türinnenraum 110 der Fahrzeugtür 11 hinein. Das Verstellteil 21 steht hierbei mit der Fahrzeugtür 11 in Wirkverbindung, um die Fahrzeugtür 11 in einer eingenommenen Verstellposition relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 festzustellen und/oder eine elektromotorische oder manuelle Verstellung der Fahrzeugtür 11 relativ zur Fahrzeugkarosserie 10 zu ermöglichen.
An dem Verstellteil 21 ist ein flexibles, Zugkräfte übertragendes Kraftübertragungselement in Form eines Zugseils 22, beispielsweise eines Stahl- oder Kunststoffseils angeordnet. Das Zugseil 22 ist einerseits mit dem Verstellteil 21 und andererseits mit einem Abtriebselement in Form einer Seiltrommel 24 verbunden und ist teilweise auf die Seiltrommel 24 aufgewickelt.
Die Seiltrommel 24 ist an einer längs entlang einer Längsachse L geneigten Welle 34 angeordnet und ist um die Längsachse L drehbar. Die Seiltrommel 24 weist, wie aus 4 ersichtlich, eine nach Art einer Gewinderille um die Seiltrommel 24 umlaufende Seilrille auf, in der das Zugseil 22 einliegt. Bei einem Verdrehen der Seiltrommel 24 um die Längsachse L wird das Zugseil 22 mit einem Abschnitt auf die Seiltrommel 24 aufgewickelt und mit dem Abschnitt von der Seiltrommel 24 abgewickelt. Das Zugseil 22 ändert hierbei seine Erstreckungslänge an dem Verstellteil 21 nicht. Vielmehr führt das Verdrehen der Seiltrommel 24 zu einem Verstellen des Verstellteils 21 entlang einer Verstellrichtung V relativ zu der Seiltrommel 24, so dass durch Antreiben der Seiltrommel 24 das Verstellteil 21 und damit die Fahrzeugteile 10, 11 zueinander bewegt werden können. Alternativ kann über die Seiltrommel 24 auch - bei einem manuellen Verstellen der Fahrzeugteile 10, 11 zueinander - eine Bremswirkung bereitgestellt werden, um die Fahrzeugteile 10, 11 in einer gerade eingenommenen Position zueinander festzustellen oder beim Verstellen die Verstellbewegung durch Bremsen zu beeinflussen.
Die Seiltrommel 24 ist formschlüssig und auf diese Weise drehfest mit der Welle 34 verbunden. Die Welle 34 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Bestandteil eines Getriebes 30, über das zum Verstellen oder Feststellen auf die Seiltrommel 24 eingewirkt werden kann. Die Seiltrommel 24 ist in einem Seiltrommelgehäuse 380 eingefasst, das fest mit einem Gehäuse 38 der Türantriebsvorrichtung 2 verbunden ist. Das Seiltrommelgehäuse 380 lagert die Seiltrommel 24 drehbar und dient zudem zur definierten Führung der Seiltrommel 24 relativ zu dem Verstellteil 21.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 bis 4 ist die Seiltrommel 24 mit einer Antriebseinrichtung 3 gekoppelt, die ein Getriebe 30 aufweist und derart ausgestaltet ist, dass die Fahrzeugtür 1 elektromotorisch mittels der Antriebseinrichtung 3 oder manuell unabhängig von der Antriebseinrichtung 3 oder auch nach Art eines Servomotors elektromotorisch unterstützt durch die Antriebseinrichtung 3 verstellt werden kann. Das Getriebe 30 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als einstufiges Planetengetriebe ausgebildet und weist eine Planetenradstufe 32 mit Planetenrädern 321 auf, die an einem drehfest mit der Welle 34 verbundenen Trägerelement 320 um Drehachsen 322 drehbar angeordnet sind und mit einer Innenverzahnung 312 an einem Hohlrad 31 in Verzahnungseingriff stehen. Wie aus einer Zusammenschau von 3 und 4 ersichtlich, sind die Planetenräder 321 axial zwischen zwei Trägerelementen 320 drehbar aufgenommen. Der Träger für die Planetenräder 321 wird somit durch zwei Trägerelemente 320 gebildet, zwischen denen die Planetenräder 321 angeordnet sind.
Die Planetenräder 321 kämen mit einem Sonnenrad 326, das an einer Hohlwelle 327 angeordnet ist. Die Hohlwelle 327 ist an der Welle 34 freidrehend angeordnet und bildet ein Stirnrad 328 aus, das mit einer Antriebsschnecke 371 an einer durch einen Antriebsmotor 370 angetriebenen Motorwelle 37 kämmt. Die Hohlwelle 327 kann vorzugsweise einstückig mit dem daran angeformten Sonnenrad 326 und dem Stirnrad 328 ausgebildet sein. Grundsätzlich ist aber auch eine mehrteilige Bauform denkbar und möglich.
Das Hohlrad 31 bildet die Innenverzahnung 312 zum Eingriff mit den Planetenrädern 321 aus. Das Hohlrad 31 ist hierbei über einen Lagerabschnitt 318 in Form einer Lagerbuchse an der Welle 34 drehbar gelagert und bildet an einem der Innenverzahnung 312 abgewandten, axialen Ende ein Kupplungselement 42 in Form eines Bremstopfs einer Schalteinrichtung 4 aus, die - angetrieben über einen Stellantrieb 40 - zwischen unterschiedlichen Zuständen verstellbar ist.
Über die Schalteinrichtung 4 kann das Getriebe 30 zwischen einer Kupplungsstellung, einer Bremsstellung und einer Freilaufstellung geschaltet werden.
In der Kupplungsstellung ist das Kupplungselement 42 relativ zu dem Gehäuse 38 gesperrt, sodass das Hohlrad 31 relativ zu dem Gehäuse 38 festgehalten wird. In dieser Kupplungsstellung ist ein Kraftfluss zwischen der Hohlwelle 327 und der Seiltrommel 24 hergestellt, so dass über das Getriebe 30 der Antriebsmotor 370 mit der Seiltrommel 24 gekoppelt ist und die Seiltrommel 24 elektromotorisch verstellt werden kann.
In der Bremsstellung ist das Hohlrad 31 hingegen nicht gesperrt, sondern wird (lediglich) in definierter Weise gebremst. Das Hohlrad 31 kann sich somit relativ zu dem Gehäuse 38 verdrehen, wird dabei aber reibend gebremst.
Durch eine solche Bremswirkung kann ein Bremsen der Bewegung der Fahrzeugteile 10, 11 zueinander bewirkt werden, beispielsweise wenn bei manueller Verstellung die Fahrzeugtür 11 sich einer Endposition, beispielsweise der maximal geöffneten Stellung annähert. Über ein definiertes Bremsen kann auch eine zu schnelle Bewegung beispielsweise bei einem manuellen Zuschlagen der Fahrzeugtür 11 gebremst werden.
In der Freilaufstellung ist das Kupplungselement 42 nicht (mehr) gegenüber dem Gehäuse 38 festgestellt, und es wird keine (nennenswerte) Bremswirkung bewirkt. In dieser Freilaufstellung kann die Seiltrommel 24 grundsätzlich unabhängig vom Antriebsmotor 370 bewegt werden, ohne dass der Antriebsmotor 370 bei einer abtriebsseitigen Bewegung der Seiltrommel 24 mitbewegt wird. In dieser Freilaufstellung ist insbesondere ein leichtgängiges, manuelles Verstellen der Fahrzeugtür 11 unabhängig vom Antriebsmotor 370 möglich.
Soll eine elektromotorische Antriebskraft auf die Seiltrommel 24 übertragen werden, sperrt die Schalteinrichtung 4 das Kupplungselement 42 (Kupplungsstellung), so dass dieses relativ zu dem Gehäuse 38 festgehalten ist. Wird nunmehr über den Antriebsmotor 370 die Antriebswelle 37 und darüber die Antriebsschnecke 371 angetrieben, so wird die Hohlwelle 327 über das daran angebrachte Stirnrad 328 verdreht, wodurch auch das Sonnenrad 326 und darüber die Planetenräder 321 verdreht werden. Die Planetenräder 321 kämen mit dem festgehaltenen Hohlrad 31 und übertragen über das drehest mit der Welle 34 verbundene Trägerelement 320 die Antriebsbewegung in untersetzter Weise auf die Welle 34 und darüber auf die Seiltrommel 24.
Durch Antreiben des Sonnenrads 326 wird somit das Trägerelement 320, an dem die Planetenräder 321 angeordnet sind, verdreht, und darüber wird die Welle 34 und die drehfest mit der Welle 34 verbundene Seiltrommel 24 angetrieben.
In der Freilaufstellung kann sich das Hohlrad 31 demgegenüber (zumindest weitestgehend) frei zu dem Gehäuse 38 drehen. Wird die Seiltrommel 24 und darüber die Welle 34 durch manuelle Verstellung der Fahrzeugtür 11 verdreht, so dreht sich das Trägerelement 320 mit den daran angeordneten Planetenrädern 321 zusammen mit der Welle 34. Dies führt zu einem Verdrehen auch des Hohlrads 31, ohne dass es zu einer (nennenswerten) Kraftübertragung auf das Sonnenrad 326 kommt. Die Seiltrommel 24 ist somit von dem Antriebsmotor 370 entkoppelt und kann frei gegenüber dem Antriebsmotor 370 verdreht werden.
Insbesondere ist auf diese Weise ein manuelles Verstellen der Fahrzeugtür 11 unabhängig von dem Antriebsmotor 370 möglich.
In der Bremsstellung hingegen wird das Kupplungselement 42 schleifend gebremst, so dass darüber eine Bewegung des Hohlrads 31 gebremst wird. Wird nunmehr beispielsweise bei einem manuellen Verstellen der Fahrzeugtür 11 die Seiltrommel 24 und darüber auch die Welle 34 verdreht, so wird das Hohlrad 31 über die Planetenräder 321 zwar mit verdreht, dabei aber gebremst, so dass eine Bremswirkung auf die Fahrzeugtür 11 ausgeübt wird.
Bei einem in 5 bis 9A, 9B dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Schalteinrichtung 4 Schaltelemente 43, 44 auf, die drehfest zu einem Trägerabschnitt 41 (der zum Beispiel Bestandteil des Gehäuses 38 der Türantriebsvorrichtung 2 gemäß 2 bis 4 ist) angeordnet sind und zum Wechselwirken mit einem drehfest mit dem Kupplungselement 42 in Form des Bremstopfes des Getriebes 30 dienen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schaltelement 44 an dem Lagerabschnitt 318 des Kupplungselements 42 angeordnet derart, dass das Kupplungselement 42 zu dem Schaltelement 44 verdreht werden kann. An einem Schaft 440 des Schaltelements 44 ist hierbei eine Verzahnung 441 geformt, über die das Schaltelement 44 drehfest mit dem Schaltelement 43 verbunden und zudem drehfest zu einem Kopplungsrad 403 und dem Trägerabschnitt 41 gehalten ist. Der Schaft 440 durchgreift das Schaltelement 43 an einer Öffnung 433 und steht über die Verzahnung 441 mit einer Verzahnung 434 an einem umfänglichen Rand der Öffnung 433 des Schaltelements 43 formschlüssig in Eingriff, sodass darüber die Schaltelemente 43, 44 drehfest miteinander verbunden sind.
Zwischen den Schaltelementen 43, 44 ist ein Wirkelement 45 angeordnet, das über Formschlusselemente 450 in Form von umfänglich um die Längsachse L aneinander angereihten, über Aussparungen 451 voneinander beabstandeten Zapfen formschlüssig mit Formschlusselementen 420 innenseitig des Kupplungselements 42 in Eingriff steht und darüber drehfest, aber axial bewegbar mit dem Kupplungselement 42 verbunden ist.
Das Wirkelement 45 weist einen Bremsabschnitt 452 auf, der innenseitig und außenseitig jeweils einen konischen Flächenabschnitt 453, 454 ausbildet. Der äußere Flächenabschnitt 453 ist hierbei einem konischen Flächenabschnitt 432 des Schaltelements 43 zugewandt, während ein innerer Flächenabschnitt 454 einem konischen Flächenabschnitt 442 des Schaltelements 44 zugewandt ist. Über die Flächenabschnitte 453, 454 kann das Wirkelement 45 beidseits reibend in Anlage mit den Schaltelementen 43, 44 gebracht werden.
Ein Stellantrieb 40 steht über ein eine Antriebsschnecke 401 aufweisendes Stellgetriebe 400 in Wirkverbindung mit einem Stellrad 402. Das Stellrad 402 ist über ein inneres Gewinde in Gewindeeingriffe mit einem äußeren Gewinde des Kopplungsrads 403 derart, dass das Stellrad 402 durch Verdrehen gegenüber dem Kopplungsrad 403 axial entlang der Längsachse L zu dem Kopplungsrad 403 verstellt werden kann.
Das Stellrad 402 dient dazu, auf das Schaltelement 43 einzuwirken, um darüber eine Kupplung zwischen dem Wirkelement 45 und den Schaltelementen 43, 44 herzustellen oder aufzuheben. Wie aus der geschnittenen Prinzipdarstellung gemäß 9A ersichtlich, sind die Schaltelemente 43, 44 in einer Freilaufstellung derart axial entlang der Längsachse L zueinander versetzt, dass der Bremsabschnitt 452 des Wirkelements 45 nicht kraftschlüssig zu den Schaltelementen 43, 44 belastet ist und somit das Wirkelement 45 und darüber das Kupplungselement 42 frei um die Längsachse L zu dem Trägerabschnitt 41 drehbar ist. Die Wirkverbindung zwischen dem Antriebsmotor 370 und der Welle 34 ist somit aufgehoben, sodass die Welle 34 frei und unabhängig von dem Antriebsmotor 370 verdreht werden kann.
Aufgrund der Kopplung über die Verzahnungen 434, 441 sind die Schaltelemente 43, 44 drehfest miteinander verbunden, wobei das Schaltelement 43 jedoch axial entlang der Längsachse L zu dem Schaltelement 44 verstellt werden kann. Zum Schalten der Schalteinrichtung 4 in die Kupplungsstellung wird das Stellrad 402, angetrieben über den Stellantrieb 40, zu dem drehfest mit dem Schaltelement 44 gekoppelten Kopplungsrad 403 verdreht, sodass aufgrund des Gewindeeingriffs das Stellrad 402 axial zu dem Kopplungsrad 403 verstellt wird, wie dies im Übergang von 9A hin zu 9B ersichtlich ist.
Das Stellrad 402 wirkt somit in eine Betätigungsrichtung B auf das Schaltelement 43 ein und presst dieses in Anlage mit dem Bremsabschnitt 452 des Wirkelements 45, wodurch zudem eine pressende Anlage zwischen dem Bremsabschnitt 452 und dem Schaltelement 44 hergestellt wird, unter (geringfügiger) axialer Verstellung des Wirkelements 45 zu dem Kupplungselement 42. Das Wirkelement 45 gelangt somit in eine kraftschlüssige Zwischenlage zwischen den Schaltelementen 43, 44 und ist somit zwischen den Schaltelementen 43, 44 festgestellt, sodass ein Kraftfluss zwischen dem Trägerabschnitt 41, dem Kopplungsrad 403, dem Stellrad 402, den Schaltelementen 43, 44 und dem Wirkelement 45 und darüber eine Wirkverbindung zwischen dem Kupplungselement 42 und dem Trägerabschnitt 41 hergestellt wird.
Aufgrund der konischen Formgebung der Flächenabschnitte 432, 442, 453, 454 wird eine Kraftumlenkung zwischen den Schaltelementen 43, 44 und dem Wirkelement 45 bewirkt. So wird eine Stellkraft F, die durch das Schaltelement 43 entlang der Betätigungsrichtung B eingeleitet wird, in eine quer gerichtete Wirkrichtung W umgelenkt. Dadurch wird die in die Betätigungsrichtung B eingeleitete Stellkraft aufgrund der schrägen Neigung der Flächenabschnitte 432, 442, 453, 454 zur Betätigungsrichtung B in eine Bremskraft zwischen den Schaltelementen 43, 44 und dem Wirkelement 45 übersetzt, die aufgrund der Schrägstellung und der winkligen Ausrichtung der Flächenabschnitte 432, 442, 453, 454 verstärkt ist gegenüber der eingeleiteten Stellkraft. Es findet somit eine Kraftübersetzung statt, die eine Verstärkung der Bremskraft nach dem Prinzip der schiefen Ebene bewirkt.
In der Kupplungsstellung ist das Kupplungselement 42 damit gegenüber dem Trägerabschnitt 41 festgestellt, sodass eine Wirkverbindung zwischen dem Antriebsmotor 370 und der Welle 34 hergestellt und ein Kraftübertragungsstrang zwischen der Fahrzeugtür 11 und der Fahrzeugkarosserie 10 geschlossen ist. Die Fahrzeugtür 11 kann somit elektromotorisch über den Elektromotor 370 angetrieben werden. Wird der Elektromotor 370 nicht bestromt, so ist die Fahrzeugtür 11 festgestellt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 bis 9A, 9B sind die Flächenabschnitte 432, 442, 453, 454 der Schaltelemente 43, 44 und des Wirkelements 45 parallel zueinander erstreckt und somit gleichgerichtet geneigt. Darüber wird, ähnlich wie dies in einer Prinzipdarstellung in 10 dargestellt ist, eine beidseitige reibende Anlage des Bremsabschnitts 452 des Wirkelements 45 an den Schaltelementen 43, 44 bewirkt und somit eine vergleichsweise große Bremsfläche bereitgestellt.
Bei einem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel sind demgegenüber die Flächenabschnitte 432, 442 der Schaltelemente 43, 44 entgegengesetzt zueinander geneigt. Entsprechend sind auch die jeweils zugeordneten Flächenabschnitte 453, 454 des Wirkelements 45 entgegengesetzt zueinander geneigt. Ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 11 eine beidseitige reibende Anlage der Schaltelemente 43, 44 an dem Wirkelement 45 und somit eine vergleichsweise große Bremsfläche zur Verfügung gestellt.
Wie dies in einer Prinzipdarstellung in 12 dargestellt ist, ist auch eine einseitige Anlage an einem Wirkelement 45 möglich und gegebenenfalls hinreichend. So kann in einer Kupplungsstellung ein einziges Schaltelement 43 über einen geneigten Flächenabschnitt 432 in Anlage mit einem zugeordneten Bremsabschnitt 452 des Wirkelements 45 gebracht werden, um auf diese Weise eine Kupplung zwischen dem Schaltelement 43 und dem Wirkelement 45 einzustellen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 bis 9A, 9B (und auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß 10 bis 12) erfolgt ein Verstellen zumindest eines der Schaltelemente 43, 44 entlang einer Betätigungsrichtung B, die parallel zur Längsachse L gerichtet ist, um die die Welle 34 des Getriebes 30 drehbar ist und um die auch das Kupplungselement 42 in der Freilaufstellung der Schalteinrichtung 4 gegenüber dem Trägerabschnitt 41 verdreht werden kann. Dies entspricht einer axialen Betätigungsrichtung B, wie sie in einer Prinzipdarstellung auch in 14 dargestellt ist. Denkbar und möglich ist aber auch, wie in einer Prinzipdarstellung in 13 dargestellt, ein Schaltelement 43 in eine quer zur Längsachse L gerichtete Betätigungsrichtung B, also radial zur Längsachse L, zu verstellen, um in radialer Richtung auf ein zugeordnetes Wirkelement 45 einzuwirken. Wiederum erfolgt eine Kraftumlenkung, in diesem Fall einer entlang der Betätigungsrichtung B radial gerichteten Stellkraft F in eine entlang einer Wirkrichtung W quer zur Betätigungsrichtung B gerichtete, axiale Bremskraft.
Bei einem in 15 bis 17A, 17B dargestellten Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung 4 ist ein Schaltelement 43 über einen schräg zu einer Betätigungsrichtung B geneigten Flächenabschnitt 435 an einem zugeordneten Flächenabschnitt 412 eines Trägerabschnitts 41 geführt, sodass zwischen dem Schaltelement 43 und dem Trägerabschnitt 41 eine Kraftumlenkung nach dem Prinzip der schiefen Ebene erfolgt.
Das Schaltelement 43 steht über ein Stellgetriebe 400 (zum Beispiel nach Art eines Schnecken- oder Spindelgetriebes) in Wirkverbindung mit einem Stellantrieb 40 und kann über den Stellantrieb 40 entlang der Betätigungsrichtung B zu dem Trägerabschnitt 41 verstellt werden. Bei Verstellen aus einer Freilaufstellung (17A) in Richtung einer Kupplungsstellung (17B) läuft das Schaltelement 43 mit seinem Flächenabschnitt 435 auf den schräg geneigten Flächenabschnitt 412 an dem Trägerabschnitt 41 auf und wird dadurch in Richtung eines Wirkelements 45 in Form einer Scheibe versetzt, wie dies im Übergang von 17A hin zu 17B ersichtlich ist.
Das Wirkelement 45 in Form der Scheibe ist über ein Kupplungselement 42 mit einem Hohlrad 31 eines zum Beispiel nach Art eines Planetenradgetriebes ausgebildeten Getriebes 30 (wie es zum Beispiel vorangehend anhand von 2 bis 4 erläutert worden ist) fest verbunden. An einer dem Schaltelement 43 abgewandten Seite des Wirkelements 45 ist hierbei ein weiteres Schaltelement 44 ortsfest an dem Trägerabschnitt 41 angeordnet, sodass durch Verstellen des Schaltelements 43 in Richtung des Wirkelements 45 das Wirkelement 45 reibend und somit kraftschlüssig zwischen Bremsbelägen 436, 443 der Schaltelemente 43, 44 gehalten wird, wie dies in 17B dargestellt ist. Das Wirkelement 45 und darüber das Kupplungselement 42 werden somit festgestellt.
Durch Zurückstellen des Schaltelements 43 entgegen der Betätigungsrichtung B kann die Schalteinrichtung 4 aus der Kupplungsstellung (17B) in die Freilaufstellung ( 17A) überführt werden, sodass das Getriebe 30 freigeschaltet und somit ein Kraftübertragungsstrang zwischen dem Antriebsmotor 370 und der Welle 34 (siehe 2 bis 4) aufgehoben wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 15 bis 17A, 17B sind die Elemente 41, 43, 44, 412, 435, 436 vorzugsweise thermosymmetrisch ausgestaltet, sodass ein gleichmäßiger Betrieb (Kräfteentfaltung) über einen großen (vorzugsweise den gesamten betriebsgemäßen) Temperaturbereich gewährleistet wird
Zudem ist ein schlagartiges Bewirken von hohen Bremskräften möglich, da das Schaltelement 43 an dem Flächenabschnitt 412 bei geeigneter Drehrichtung des scheibenförmigen Wirkelements 45 automatisch und selbstverstärkend in verkeilende Lage zwischen dem Trägerabschnitt 41 und dem Wirkelement 45 gezogen wird.
Durch das Verwenden einer Schalteinrichtung 4 nach dem Prinzip einer Keilbremse kann ein günstiges Betriebsverhalten erreicht werden, bei dem insbesondere eine Belastung an den Schaltelementen 43, 44 in gleichförmiger Weise unabhängig von der Drehrichtung erfolgt. Dies kann zum Beispiel einen verschleißarmen Betrieb ermöglichen. Zudem kann die Schalteinrichtung 4 unempfindlich gegenüber Toleranzen sein.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen.
Eine Schalteinrichtung der hier beschriebenen Art kann an ganz unterschiedlichen Verstelleinrichtungen zum Verstellen zweier Fahrzeugteile zueinander Verwendung finden. Ein Türantrieb, wie er vorangehend beschrieben worden ist, stellt in diesem Zusammenhang nur ein mögliches Beispiel für einen Einsatz einer derartigen Schalteinrichtung dar. Grundsätzlich kann die Schalteinrichtung überall dort eingesetzt werden, wo Getriebeteile im Rahmen einer Verstelleinrichtung oder einer Feststelleinrichtung in einem Fahrzeug miteinander zu koppeln sind.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
10: Karosserie
11: Fahrzeugtür
110: Türinnenraum
111: Türscharnier
2: Türantriebsvorrichtung
20: Gelenk
21: Verstellteil (Fangband)
210, 211: Ende
22: Flexibles Kraftübertragungselement (Zugseil)
24: Abtriebselement (Seiltrommel)
3: Antriebseinrichtung
30: Getriebe
31: Hohlrad
312: Innenverzahnung
318: Lagerabschnitt
32: Planetenradstufe
320: Trägerelement
321: Planetenräder
322: Drehachse
326: Sonnenrad
327: Hohlwelle
328: Stirnrad
34: Welle
37: Motorwelle
370: Antriebsmotor
371: Antriebsschnecke
38: Gehäuse
380: Seiltrommelgehäuse
4: Schalteinrichtung
40: Stellantrieb
400: Stellgetriebe
401: Antriebsschnecke
402: Stellrad
403: Kopplungsrad
404: Verzahnung
41: Trägerabschnitt
410: Lagerabschnitt
411: Öffnung
412: Flächenabschnitt (Keilfläche)
42: Kupplungselement (Bremstopf)
420: Formschlusselement (Steg)
43: Schaltelement
430: Bund
431: Boden
432: Flächenabschnitt (Bremsabschnitt)
433: Öffnung
434: Verzahnung
435: Flächenabschnitt
436: Bremsbelag
44: Schaltelement
440: Schaft
441: Verzahnung
442: Flächenabschnitt (Bremsabschnitt)
443: Bremsbelag
45: Wirkelement
450: Formschlusselemente
451: Aussparung
452: Bremsabschnitt
453, 454: Flächenabschnitt
B: Betätigungsrichtung
F: Stellkraft
L: Längsachse
O: Öffnungsrichtung
V: Verstellrichtung
W: Wirkrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015215627 A1 [0006]

Claims

Türantriebsvorrichtung (2) zum Verstellen einer Fahrzeugtür (11), mit - einer ersten Getriebebaugruppe, die ein Kupplungselement (42) aufweist, - einer zweiten Getriebebaugruppe, die einen Trägerabschnitt (41) aufweist, und - einer Schalteinrichtung (4), die ein der ersten Getriebebaugruppe zugeordnetes Wirkelement (45), ein der zweiten Getriebebaugruppe zugeordnetes Schaltelement (43, 44) und einen an dem Trägerabschnitt (41) angeordneten Stellantrieb (40) aufweist, wobei das Wirkelement (45) und das Schaltelement (43, 44) in einer Kupplungsstellung der Schalteinrichtung (4) zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen dem Kupplungselement (42) und dem Trägerabschnitt (41) in Wirkverbindung miteinander stehen und in einer Freilaufstellung der Schalteinrichtung (4) derart zueinander verstellt sind, dass das Kupplungselement (42) und der Trägerabschnitt (41) relativ zueinander bewegbar sind, wobei zum Verstellen der Schalteinrichtung (4) zwischen der Kupplungsstellung und der Freilaufstellung das Schaltelement (43, 44) und das Wirkelement (45), angetrieben durch den Stellantrieb (40), entlang einer Betätigungsrichtung (B) relativ zueinander verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkelement (45), das Schaltelement (43, 44) und/oder der Trägerabschnitt (41) einen zur Betätigungsrichtung (B) schräg geneigten Flächenabschnitt (412, 432, 435, 442, 453, 454) aufweisen, der ausgebildet und geformt ist, bei einem Verstellen des Schaltelements (43, 44) und des Wirkelements (45) relativ zueinander eine Kraftumlenkung einer durch den Stellantrieb (40) entlang der Betätigungsrichtung (B) eingeleiteten Stellkraft in eine Wirkrichtung (W) quer zur Betätigungsrichtung (B) zu bewirken.
Türantriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (43, 44) einen ersten zur Betätigungsrichtung (B) schräg geneigten Flächenabschnitt (432, 442) aufweist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flächenabschnitt (432) des Schaltelements (43, 44) in der Kupplungsstellung in Anlage mit dem Wirkelement (45) ist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flächenabschnitt (432, 442) konisch geformt ist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flächenabschnitt (435) des Schaltelements (43, 44) bei einem Verstellen des Schaltelements (43, 44) entlang der Betätigungsrichtung (B) auf den Trägerabschnitt (41) aufläuft.
Türantriebsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkelement (45) drehfest mit dem Kupplungselement (42) verbunden ist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkelement (45) einen zweiten zur Betätigungsrichtung (B) schräg geneigten Flächenabschnitt (453, 454) aufweist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Flächenabschnitt (453, 454) des Wirkelements (45) in der Kupplungsstellung in Anlage mit dem Schaltelement (43, 44) ist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Flächenabschnitt (45) konisch geformt ist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (41) einen dritten zur Betätigungsrichtung (B) schräg geneigten Flächenabschnitt (412) aufweist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (4) mehrere Schaltelemente (43, 44) aufweist, die relativ zueinander verstellbar sind, wobei zwischen zueinander benachbarten Schaltelementen je ein Wirkelement (45) angeordnet ist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der zueinander benachbarten Schaltelemente (43, 44) einen ersten schräg zur Betätigungsrichtung (B) geneigten Flächenabschnitt (432, 442) zum Zusammenwirken mit dem zwischen den zueinander benachbarten Schaltelementen angeordneten Wirkelement (45) aufweist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Flächenabschnitte (432, 442) der zueinander benachbarten Schaltelemente (43, 44) parallel zueinander erstreckt oder entgegengesetzt zueinander geneigt sind.
Türantriebsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (4) ein an dem Trägerabschnitt (41) abgestütztes Kopplungsrad (403) und ein Stellrad (402) aufweist, wobei das Stellrad (402) über einen Gewindeeingriff derart mit dem Kopplungsrad (403) wirkverbunden ist, dass bei einem Verdrehen des Stellrads (402) zu dem Kopplungsrad (403) das Stellrad (402) entlang der Betätigungsrichtung (B) zu dem Trägerabschnitt (41) verstellt wird.
Türantriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellrad (402) mit dem Schaltelement (43, 44) wirkverbunden ist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebebaugruppe ein Getriebe (30), eine entlang einer Längsachse (L) erstreckte, um die Längsachse (L) drehbare Welle (34) und ein an der Welle (34) angeordnetes Abtriebselement (24) aufweist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen mit dem Getriebe (30) wirkverbundenen Antriebsmotor (370) zum elektromotorischen Antreiben der Welle (34).
Türantriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (42) in der Kupplungsstellung gegenüber dem Trägerabschnitt (41) festgestellt und in der Freilaufstellung relativ zu dem Trägerabschnitt (41) um die Längsachse (L) drehbar ist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (30) als Planetengetriebe ausgebildet ist und ein mit dem Kupplungselement (42) verbundenes Hohlrad (31) aufweist, das in der Kupplungsstellung gegenüber dem Trägerabschnitt (41) festgestellt ist.
Türantriebsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsrichtung (B) parallel zur Längsachse (L) oder quer zur Längsachse (L) gerichtet ist.