DE102020112324A1 - Door drive for a motor vehicle door or motor vehicle flap - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Türantrieb für eine Kraftfahrzeug-Tür oder Kraftfahrzeug-Klappe. Dieser ist generell mit einem elektromotorischen Antrieb (2) und einem dem Antrieb (2) nachgeschalteten Getriebe (3, 4) ausgerüstet. Außerdem ist ein Kraftübertragungselement (5) vorgesehen, welches mit einem Flügel (1) der Kraftfahrzeug-Tür oder Kraftfahrzeug-Klappe wirkverbunden ist. Ein Abtriebselement (4a) des Getriebes (3, 4) und das Kraftübertragungselement (5) sind durch eine Verzahnung (6, 7, 8) mit Spielausgleich gekoppelt. Erfindungsgemäß ist die Verzahnung (6, 7, 8) zweigeteilt zum Eingriff einerseits in das Kraftübertragungselement (5) und andererseits in ein mit dem Kraftübertragungselement (5) drehbar elastisch gekoppeltes Ausgleichselement (9) ausgebildet. Das Ausgleichselement (9) weist zur Spielfreistellung eine vom Kraftübertragungselement (5) abweichende Winkelgeschwindigkeit zur Realisierung eines Relativwinkels (α1- α2) zwischen beiden Elementen (5, 9) auf.The invention relates to a door drive for a motor vehicle door or motor vehicle flap. This is generally equipped with an electric motor drive (2) and a gear (3, 4) connected downstream of the drive (2). In addition, a force transmission element (5) is provided which is operatively connected to a wing (1) of the motor vehicle door or motor vehicle flap. An output element (4a) of the transmission (3, 4) and the power transmission element (5) are coupled by a toothing (6, 7, 8) with backlash compensation. According to the invention, the toothing (6, 7, 8) is designed in two parts for engagement, on the one hand, in the force transmission element (5) and, on the other hand, in a compensating element (9) rotatably elastically coupled to the force transmission element (5). To eliminate play, the compensating element (9) has an angular speed that differs from the force transmission element (5) in order to achieve a relative angle (α1-α2) between the two elements (5, 9).
Description
Die Erfindung betrifft einen Türantrieb für eine Kraftfahrzeug-Tür oder eine Kraftfahrzeug-Klappe, mit einem elektromotorischen Antrieb und einem dem Antrieb nachgeschalteten Getriebe, und mit einem Kraftübertragungselement, welches mit einem Flügel der Kraftfahrzeug-Tür oder Kraftfahrzeug-Klappe wirkverbunden ist, wobei ein Abtriebselement des Getriebes und das Kraftübertragungselement durch eine Verzahnung mit Spielausgleich gekoppelt sind.The invention relates to a door drive for a motor vehicle door or a motor vehicle flap, with an electromotive drive and a gear connected downstream of the drive, and with a power transmission element which is operatively connected to a wing of the motor vehicle door or motor vehicle flap, with an output element of the transmission and the power transmission element are coupled by a toothing with backlash compensation.
Türantriebe für Kraftfahrzeug-Türen oder Kraftfahrzeug-Klappen werden in der Praxis vielfältig eingesetzt und beispielhaft in der
Bei dem Kraftübertragungselement kann es sich um ein Verstellteil handeln, wie es in der zuvor bereits in Bezug genommenen
Allerdings wird das Spiel in diesem Zusammenhang von dem zusätzlich bewegten Antriebsmotor nach Maßgabe von Signalen der Steuereinrichtung ausgeglichen. Ein solcher Spielausgleich macht sich typischerweise nur an Endpunkten eines Stellweges bemerkbar, ist während des Verstellweges allerdings nicht in der Lage, etwaige Bauteiltoleranzen, Verschleiß und damit verbundene Spiel auszugleichen. Ein solches Spiel wird von einem Benutzer dadurch oftmals bemerkt und als unangenehm empfunden, weil der motorisch angetriebene Flügel der Kraftfahrzeug-Tür oder Kraftfahrzeug-Klappe meistens auch manuell bewegt oder weiterbewegt werden kann.However, the play in this context is compensated for by the additionally moved drive motor in accordance with signals from the control device. Such a backlash compensation is typically only noticeable at the end points of an adjustment path, but is not able to compensate for any component tolerances, wear and associated play during the adjustment path. Such a game is often noticed by a user and perceived as unpleasant because the motor-driven wing of the motor vehicle door or motor vehicle flap can usually also be moved or moved further manually.
Das heißt, die Haptik ist bei Türantrieben für Kraftfahrzeug-Türen oder Kraftfahrzeug-Klappen mit Spiel im Antriebsstrang verbesserungsbedürftig. Außerdem spielt neben der Haptik natürlich auch die regelungstechnische Ansteuerung solcher Türantriebe eine Rolle, wobei durch Spiel oder über die Lebensdauer gesehen zunehmendes Spiel die Robustheit einer solchen Ansteuerung leidet. Ferner führt Spiel oder zunehmendes Spiel zu einem erhöhten Verschleiß über die Produktlebensdauer gesehen.This means that the feel of door drives for motor vehicle doors or motor vehicle flaps with play in the drive train is in need of improvement. In addition to the haptics, the control technology control of such door drives naturally also plays a role, with the robustness of such control suffering from play or increasing play seen over the service life. Furthermore, play or increasing play leads to increased wear and tear over the service life of the product.
Es gibt zwar bereits andere Ansätze dahingehend, bei einer Lastdrehmomentsperre gemäß der
Der gattungsbildende Stand der Technik nach der
Die bekannte Betätigungsvorrichtung nach der
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen derartigen Türantrieb für eine Kraftfahrzeug-Tür oder Kraftfahrzeug-Klappe so weiterzuentwickeln, dass ein einwandfreier Spielausgleich im Antriebsstrang des Flügels für die Kraftfahrzeug-Tür oder Kraftfahrzeug-Klappe einfach, dauerhaft und unter Berücksichtigung einer robusten Ausführungsform zur Verfügung gestellt wird.The invention is based on the technical problem of further developing such a door drive for a motor vehicle door or motor vehicle flap in such a way that perfect play compensation in the drive train of the wing for the motor vehicle door or motor vehicle flap is simple, permanent and is made available taking into account a robust embodiment.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßer Türantrieb für eine Kraftfahrzeug-Tür oder Kraftfahrzeug-Klappe im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung zweigeteilt zum Eingriff einerseits in das Kraftübertragungselement und andererseits in ein mit dem Kraftübertragungselement elastisch gekoppeltes Ausgleichselement ausgebildet ist, wobei das Ausgleichselement zur Spielfreistellung eine vom Kraftübertragungselement abweichende Winkelgeschwindigkeit zur Realisierung eines Relativwinkels zwischen beiden Elementen aufweist.To solve this technical problem, a generic door drive for a motor vehicle door or motor vehicle flap is characterized within the scope of the invention in that the toothing is designed in two parts for engagement on the one hand in the force transmission element and on the other hand in a compensating element that is elastically coupled to the force transmission element Compensating element for clearance clearance has an angular velocity that differs from the force transmission element for realizing a relative angle between the two elements.
Im Rahmen der Erfindung findet folglich ein Spielausgleich bzw. eine Spielfreistellung zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Ausgleichselement statt. Zu diesem Zweck sind das Kraftübertragungselement und das Ausgleichselement daher elastisch miteinander gekoppelt. Außerdem verfügt das Ausgleichselement zur Spielfreistellung über eine vom Kraftübertragungselement abweichende Winkelgeschwindigkeit. Diese abweichende Winkelgeschwindigkeit führt zu einem Relativwinkel zwischen beiden Elementen, das heißt zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Ausgleichselement. Da darüber hinaus beide Elemente von dem gemeinsamen Abtriebselement des Getriebes beaufschlagt werden, führt diese durch den Relativwinkel zwischen beiden Elementen hervorgerufene Differenzialwirkung insgesamt dazu, dass ein etwaiges Spiel zwischen dem Abtriebselement und dem Kraftübertragungselement ausgeglichen wird.In the context of the invention, there is consequently a backlash compensation or a backlash release between the force transmission element and the compensation element. For this purpose, the force transmission element and the compensating element are therefore elastically coupled to one another. In addition, the compensating element has an angular velocity that differs from the force transmission element in order to eliminate play. This different angular velocity leads to a relative angle between the two elements, that is to say between the force transmission element and the compensating element. Since, in addition, both elements are acted upon by the common output element of the transmission, this differential effect caused by the relative angle between the two elements leads to the fact that any play between the output element and the power transmission element is compensated for.
Denn das Kraftübertragungselement und das Ausgleichselement greifen an dem gemeinsamen Abtriebselement an. Dazu ist das Abtriebselement mit der zweigeteilten Verzahnung ausgerüstet. Ein Teil der Verzahnung wechselwirkt mit dem Kraftübertragungselement, während der andere Teil der Verzahnung in Wirkverbindung mit dem Ausgleichselement steht. Durch die Realisierung des Relativwinkels zwischen beiden Elementen wird das Kraftübertragungselement im Endeffekt gegenüber dem Abtriebselement „verspannt“, sodass auf diese Weise und durch die beschriebene Differenzialwirkung der Spielausgleich wie gewünscht herbeigeführt wird, und zwar praktisch automatisch.This is because the power transmission element and the compensating element act on the common output element. For this purpose, the output element is equipped with the two-part toothing. Part of the toothing interacts with the force transmission element, while the other part of the toothing is in operative connection with the compensating element. By realizing the relative angle between the two elements, the power transmission element is ultimately “braced” with respect to the output element, so that in this way and through the differential effect described, the play compensation is brought about as desired, and practically automatically.
Dabei ist die Auslegung insgesamt so getroffen, dass der durch die abweichende Winkelgeschwindigkeit des Ausgleichselementes im Vergleich zum Kraftübertragungselement realisierte Relativwinkel zwischen beiden Elementen so bemessen ist, dass im Maximum ein maximales Spiel zum einen ausgeglichen werden kann und zum anderen bei Erreichen des maximalen Relativwinkels die elastische Kopplung zwischen beiden Elementen keinen Schaden nimmt. Hierdurch wird insgesamt sichergestellt, dass der Relativwinkel grundsätzlich variieren kann, je nachdem wie groß das auszugleichende Spiel ist. Eine solche Variation ist durch die elastische Kopplung beider Elemente problemlos möglich.The overall design is such that the relative angle between the two elements realized by the different angular speed of the compensating element compared to the force transmission element is dimensioned in such a way that a maximum of maximum play can be compensated on the one hand and, on the other hand, the elastic play when the maximum relative angle is reached Coupling between the two elements is not damaged. Overall, this ensures that the relative angle can in principle vary, depending on how large the play to be compensated is. Such a variation is easily possible due to the elastic coupling of the two elements.
Zu diesem Zweck ist das Ausgleichselement vorteilhaft parallel zum Kraftübertragungselement wirksam. Außerdem ist das Ausgleichselement nach besonders vorteilhafter Gestaltung auf bzw. an dem Kraftübertragungselement daher gelagert. In der Regel kommt hier eine exzentrische Lagerung zum Einsatz. Das heißt, das Ausgleichselement ist exzentrisch im Vergleich zum Kraftübertragungselement an oder auf diesem gelagert.For this purpose, the compensating element is advantageously effective parallel to the force transmission element. In addition, according to a particularly advantageous design, the compensating element is therefore mounted on or on the force transmission element. As a rule, an eccentric bearing is used here. That is to say, the compensating element is eccentrically mounted on or on the force transmission element in comparison with the latter.
Darüber hinaus ist die Auslegung so getroffen, dass eine Achse des Ausgleichselementes und eine Achse des Kraftübertragungselementes in Richtung auf das Abtriebselement beabstandet voneinander angeordnet sind. Tatsächlich können die beiden Achsen übereinander oder untereinander angeordnet sein.In addition, the design is such that an axis of the compensating element and an axis of the power transmission element are arranged at a distance from one another in the direction of the output element. In fact, the two axes can be arranged one above the other or one below the other.
In der Regel ist die Auslegung so getroffen, dass die Achse des Ausgleichselementes in Richtung auf das Abtriebselement beabstandet über der Achse des Kraftübertragungselementes eine Anordnung erfährt, weil das Ausgleichselement im Allgemeinen „kleiner“ als das Kraftübertragungselement ausgelegt ist. Als Folge hiervon vollführt das Ausgleichselement meistens auch eine höhere Winkelgeschwindigkeit im Vergleich zum Kraftübertragungselement.As a rule, the design is such that the axis of the compensating element in the direction of the output element is spaced above the axis of the power transmission element, because the compensating element is generally designed to be “smaller” than the power transmission element. As a consequence of this, the compensating element usually also has a higher angular velocity compared to the force transmission element.
In die gleiche Richtung zielen vorteilhafte Maßnahmen der Erfindung, wonach das Ausgleichselement eine geringere Zähnezahl als das Kraftübertragungselement aufweist. Dadurch ist zwar von gleichen Umfangsgeschwindigkeiten am Kraftübertragungselement respektive am Ausgleichselement auszugehen, weil die Umfangsgeschwindigkeit letztendlich vom Abtriebselement vorgegeben wird, welches mit seiner zweigeteilten Zahnung einerseits in das Kraftübertragungselement und andererseits das Ausgleichselement eingreift. Die meistens realisierte geringere Zähnezahl des Ausgleichselementes führt nun in Verbindung mit der oberhalb der Achse des Kraftübertragungselementes angeordneten Achse des Ausgleichselementes insgesamt dazu, dass das Ausgleichselement eine höhere Winkelgeschwindigkeit als das Kraftübertragungselement aufweist. Diese höhere Winkelgeschwindigkeit führt zu dem Relativwinkel und der zuvor bereits besprochenen Differenzialwirkung.Advantageous measures of the invention aim in the same direction, according to which the compensating element has a smaller number of teeth than the force transmission element. As a result, the same circumferential speeds on the power transmission element and the compensating element can be assumed, because the circumferential speed is ultimately determined by the output element, which, with its two-part teeth, engages the power transmission element on the one hand and the compensating element on the other. The mostly realized lower number of teeth of the compensating element, in connection with the axis of the compensating element arranged above the axis of the force transmission element, leads to the fact that the compensating element has a higher angular velocity than the force transmitting element. This higher angular velocity leads to the relative angle and the previously discussed differential effect.
Grundsätzlich kann natürlich auch anders vorgegangen werden. In diesem Fall ist das Ausgleichselement mit einer größeren Zähnezahl als das Kraftübertragungselement ausgerüstet und findet sich dementsprechend die Achse des Ausgleichselementes in Richtung auf das Abtriebselement unterhalb bzw. unter der Achse des Kraftübertragungselementes.In principle, it is of course also possible to proceed differently. In this case, the compensation element is equipped with a larger number of teeth than the power transmission element and accordingly, the axis of the compensating element is found in the direction of the output element below or below the axis of the force transmission element.
Die elastische Kopplung zwischen den beiden Elementen weist in der Regel eine Nulllage ohne Kraftübertragung auf. In der Regel korrespondiert die Nulllage zur geschlossenen Position des Flügels der Kraftfahrzeug-Tür oder Kraftfahrzeug Klappe gegenüber einer Kraftfahrzeug-Karosserie. Ausgehend von dieser Nulllage führt nun ein zunehmend wachsender Relativwinkel zwischen den beiden Elementen dazu, dass die elastische Kopplung bzw. ein an dieser Stelle realisiertes elastisches Element zunehmend ausgelenkt wird und folglich dem wachsenden Relativwinkel eine durch die Auslenkung hervorgerufene steigende Gegenkraft entgegensetzt.The elastic coupling between the two elements usually has a zero position without any force transmission. As a rule, the zero position corresponds to the closed position of the wing of the motor vehicle door or motor vehicle flap with respect to a motor vehicle body. Starting from this zero position, an increasingly growing relative angle between the two elements now leads to the elastic coupling or an elastic element implemented at this point being increasingly deflected and consequently counteracting the growing relative angle with an increasing counterforce caused by the deflection.
Das Abtriebselement kann generell in ein Außenzahnrad bzw. eine Außenverzahnung der beiden Elemente, das heißt des Kraftübertragungselementes ebenso wie des Ausgleichselementes eingreifen. Daneben ist es auch möglich, dass das Abtriebselement in ein Innenzahnrad bzw. eine Innenverzahnung der beiden Elemente eingreift. Darüber hinaus sind natürlich auch Mischformen denkbar, bei welchen das Abtriebselement beispielsweise in ein Außenzahnrad bzw. eine Außenverzahnung des Kraftübertragungselementes und ein Innenzahnrad bzw. eine Innenverzahnung des Ausgleichselementes eingreift. Ebenso eine Variante dergestalt, dass das Abtriebselement in ein Innenzahnrad bzw. eine Innenverzahnung des Kraftübertragungselementes und ein Außenzahnrad bzw. eine Außenverzahnung des Ausgleichselementes eingreift. In der Regel ist die Auslegung jedoch so getroffen, dass das Abtriebselement jeweils in ein Innenzahnrad bzw. eine Innenverzahnung des Kraftübertragungselementes ebenso wie des Ausgleichselementes eingreift.The output element can generally engage in an external gear or external toothing of the two elements, that is to say of the force transmission element as well as of the compensating element. In addition, it is also possible that the output element engages an internal gear or an internal toothing of the two elements. In addition, mixed forms are of course also conceivable in which the output element engages, for example, in an external gear or an external toothing of the power transmission element and an internal gear or an internal toothing of the compensating element. Likewise, a variant such that the output element engages an internal gear or an internal toothing of the power transmission element and an external gear or an external toothing of the compensating element. As a rule, however, the design is such that the output element engages in an internal gear or an internal toothing of the power transmission element as well as of the compensating element.
In diesem Zusammenhang ist auch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung derart vorgesehen, dass beide Elemente kreissegmentförmig mit jeweiliger Eingriffsöffnung für das Abtriebselement ausgebildet sind. Dadurch, dass das Abtriebselement in diese Eingriffsöffnung eingreifen kann, sind beide Elemente in diesem Fall mit einem jeweiligen Innenzahnrad bzw. einer Innenverzahnung ausgerüstet.In this context, a further advantageous embodiment is also provided in such a way that both elements are configured in the shape of a segment of a circle with a respective engagement opening for the output element. Because the output element can engage in this engagement opening, both elements are in this case equipped with a respective internal gear or internal toothing.
Im Ergebnis wird ein Türantrieb zur Verfügung gestellt, welcher insbesondere im Bereich seiner Abriebstufe über einen wirksamen und gleichsam automatischen Spielausgleich verfügt. Dazu ist dem Kraftübertragungselement das Ausgleichselement zugeordnet, wobei beide Elemente daher elastisch miteinander gekoppelt sind. Das Ausgleichselement beschreibt dabei zur Spielfreistellung einen Relativwinkel im Vergleich zum Kraftübertragungselement, und zwar gegen die Kraft der elastischen Kopplung bzw. des an dieser Stelle vorgesehenen elastischen Koppelelementes. Dadurch lässt sich der Spielausgleich variabel vorgeben und kann beispielsweise über die Produktlebensdauer gesehen anwachsen und so über die gesamte Zeit danach für eine besonders vorteilhafte Haptik sorgen. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.As a result, a door drive is made available which, particularly in the area of its abrasion level, has an effective and, at the same time, automatic play compensation. For this purpose, the compensation element is assigned to the force transmission element, the two elements therefore being elastically coupled to one another. The compensation element describes a relative angle in comparison to the force transmission element in order to eliminate play, namely against the force of the elastic coupling or the elastic coupling element provided at this point. As a result, the play compensation can be specified variably and can, for example, increase over the product life and thus ensure a particularly advantageous feel over the entire time thereafter. This is where the main advantages can be seen.
Anschließend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
-
1 Den Türantrieb für eine Kraftfahrzeug-Tür oder Kraftfahrzeug-Klappe in einer Übersicht, -
2 und3 die spezielle Auslegung des Kraftübertragungselementes und des Ausgleichselementes schematisch und -
4 das Zusammenspiel zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Ausgleichselement in einer Übersicht.
-
1 The door drive for a motor vehicle door or motor vehicle flap in an overview, -
2 and3 the special design of the power transmission element and the compensation element schematically and -
4th the interaction between the power transmission element and the compensation element in an overview.
In den Figuren ist ein Türantrieb für eine Kraftfahrzeug-Tür oder Kraftfahrzeug-Klappe dargestellt. In der
Zum grundsätzlichen Aufbau des Türantriebes gehört ein elektromotorischer Antrieb
Man erkennt, dass ein Abtriebselement
Das Abtriebselement
Tatsächlich ist die Verzahnung
Man erkennt, dass das Abtriebselement
Dabei ist die Auslegung insgesamt noch so getroffen, dass die elastische Kopplung bzw. das elastische Koppelelement
Man erkennt, dass sowohl das Kraftübertragungselement
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Flügelwing
- 22
- Antriebdrive
- 3,43.4
- Getriebetransmission
- 4a4a
- AbtriebselementOutput element
- 55
- KraftübertragungselementPower transmission element
- 6, 7 ,86, 7, 8
- VerzahnungInterlocking
- 99
- AusgleichselementCompensation element
- 1010
- KoppelelementCoupling element
- 11,1211.12
- Achseaxis
- 13, 1413, 14
- EingriffsöffnungEngagement opening
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2017/029163 A1 [0002, 0003]WO 2017/029163 A1 [0002, 0003]
- DE 4331384 A1 [0003]DE 4331384 A1 [0003]
- DE 102013206941 A1 [0006]DE 102013206941 A1 [0006]
- DE 10114938 B4 [0007, 0008]DE 10114938 B4 [0007, 0008]
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