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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung einer Kraftfahrzeugtür o. dgl. gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Der Begriff ”Kraftfahrzeugtür” ist vorliegend umfassend zu verstehen. Er umfaßt sowohl Seitentüren als auch Hecktüren, Heckklappen, Heckdeckel, Motorraumklappen oder Laderaumklappen. Bei der Kraftfahrzeugtür kann es sich um eine Schwenktür oder um eine Schiebetür handeln. Im folgenden ist durchweg von einer als Schwenktür ausgestalteten Seitentür die Rede, was nicht beschränkend zu verstehen ist.
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Im Zuge der Komfortsteigerung bei Kraftfahrzeugen hat die motorische Verstellung der Kraftfahrzeugtüren in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Hierfür sind Antriebsanordnungen bekannt, welche die motorische Verstellung der jeweiligen Kraftfahrzeugtür zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung gewährleisten.
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Die bekannte Antriebsanordnung (
DE 102 07 041 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, weist einen Türantrieb mit Antriebsmotor auf, wobei der Antriebsmotor in der Kraftfahrzeugtür angeordnet ist. Dem Antriebsmotor ist eine Ritzel-Zahnstangenübersetzung nachgeschaltet, wobei das Ritzel mit dem Antriebsmotor und die Zahnstange mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist.
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Im Antriebsstrang des Türantriebs ist ein Riementrieb mit Antriebsriemenscheibe, Abtriebsriemenscheibe und Antriebsriemen vorgesehen. Der Antriebsriemen läßt sich durch eine Riemenspannanordnung über ein verstellbares Spannelement spannen bzw. entspannen. Hierfür ist das Spannelement mit dem Antriebsmotor über eine Viskosekupplung derart gekoppelt, daß zumindest beim motorischen Schließen der Kraftfahrzeugtür der Antriebsriemen über das Spannelement gespannt wird. In diesem eingekuppelten Zustand kann Antriebsleistung über den Riementrieb übertragen werden.
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Bei stehendem Antriebsmotor wirkt das Spannelement nicht auf den Antriebsriemen ein, so daß die Antriebsriemenscheibe von der Abtriebsriemenscheibe entkuppelt ist. Dies ermöglicht eine manuelle Betätigung der Kraftfahrzeugtür mit geringer Betätigungskraft.
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Nachteilig bei der bekannten Antriebsanordnung ist die Tatsache, daß der Einkuppelvorgang, also das Spannen des Antriebsriemens, durch die Verwendung einer Viskosekupplung in erheblichem Maße von den jeweiligen Umgebungsparametern, insbesondere von der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit o. dgl. abhängt. Dies beeinträchtigt die Betriebssicherheit der Antriebsanordnung.
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Ferner ist es bei der bekannten Antriebsanordnung nicht möglich, die Höhe der Spannung des Antriebsriemens gezielt zu verändern. Dies wäre beispielsweise dann vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug in Hanglage abgestellt wird und für die motorische Verstellung der Kraftfahrzeugtür eine besonders hohe Antriebsleistung über den Riementrieb übertragen werden muß. Auch dies kann die erzielbare Betriebssicherheit beeinträchtigen.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Antriebsanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, daß die erzielbare Betriebssicherheit mit einfachen konstruktiven Mitteln erhöht wird.
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Das obige Problem wird bei einer Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Wesentlich ist die Überlegung, der Riemenspannvorrichtung einen eigenen Antriebsmotor zuzuordnen. Mit diesem zusätzlichen Antriebsmotor läßt sich das Spannelement motorisch verstellen und damit der Antriebsriemen beliebig motorisch spannen und entspannen. Hervorzuheben ist dabei die Tatsache, daß die Ansteuerung des der Riemenspannvorrichtung zugeordneten Antriebsmotors, also das motorische Spannen und Entspannen des Antriebsriemens, nunmehr vollständig unabhängig von der Ansteuerung des dem Türantrieb zugeordneten Antriebsmotors erfolgen kann.
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Bei den besonders bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 6 bis 10 ist der Antriebsmotor der Riemenspannvorrichtung über einen Seilzug mit Antriebsseil antriebstechnisch mit dem Spannelement gekoppelt.
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Die Kopplung des Antriebsmotors mit dem Spannelement über einen Seilzug hat zunächst den Vorteil, daß eine besonders kompakte Anordnung möglich ist. Durch einfach zu realisierende, weitgehend beliebige Übersetzungsverhältnisse kann der Antriebsmotor der Riemenspannvorrichtung in geringer Leistung und damit in geringer Baugröße ausgelegt werden.
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Auch unter Kostengesichtspunkten hat die Anwendung eines Seilzugs Vorteile, insbesondere, da auf Getriebekomponenten wie Zahnräder, Schnecken o. dgl. verzichtet werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der Anwendung eines Seilzugs besteht darin, daß auf eine Schmierung bei einer Seilzugübersetzung vollständig verzichtet werden kann. Auch dies ist unter Kostengesichtspunkten erwähnenswert.
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Schließlich darf darauf hingewiesen werden, daß die Verwendung eines Seilzugs zu einer besonders großen konstruktiven Freiheit führt, da eine Umlenkung des Seilzugs weitgehend beliebig möglich ist. Der Antriebsmotor der Riemenspannanordnung läßt sich damit weitgehend beliebig positionieren.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
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1 in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einer der vorderen Seitentür zugeordneten, vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung,
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2 das Kraftfahrzeug gemäß 1 in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II bei in der Schließstellung (oben) und bei in der Offenstellung (unten) befindlicher Kraftfahrzeugtür,
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3 eine vorschlagsgemäße Antriebsanordnung gemäß 1 in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie III-III in einer ersten Ausführungsform,
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4 eine vorschlagsgemäße Antriebsanordnung in einer Darstellung gemäß 3 in einer zweiten Ausführungsform.
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Das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug ist mit vier Seitentüren 1, einer Motorraumklappe 2 und einer Kofferraumklappe 3 ausgestattet.
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Unter dem Begriff ”Kraftfahrzeugtür” sind alle im einleitenden Teil der Beschreibung genannten Komponenten zusammengefaßt. Im folgenden wird stellvertretend für alle genannten Arten von Kraftfahrzeugtüren ausschließlich die Seitentür 1 behandelt. Dies ist nicht beschränkend zu verstehen.
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2 zeigt eine Antriebsanordnung, die der motorischen Verstellung einer Kraftfahrzeugtür, hier der Seitentür 1, dient. Die Antriebsanordnung weist einen Türantrieb 4 mit einem Antriebsmotor 5 auf. Zwei Ausführungsformen der Antriebsanordnung sind in den 3 und 4 dargestellt.
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Hier und vorzugsweise ist die Antriebsanordnung mit einem einzigen Türantrieb 4 ausgestattet. Grundsätzlich ist es aber denkbar, daß die Antriebsanordnung zwei Türantriebe aufweist. Dies ist oftmals bei Heckklappen vorgesehen, wobei die beiden Türantriebe dann in der Regel an beiden Seiten der Heckklappe angeordnet sind.
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Wesentlich ist, daß im Antriebsstrang des Türantriebs 4 ein Riementrieb 6 mit Antriebsriemenscheibe 7, Abtriebsriemenscheibe 8 und Antriebsriemen 9 vorgesehen ist. Der Antriebsmotor 5 ist dabei vorzugsweise mit der Antriebsriemenscheibe 7 antriebstechnisch gekoppelt, was in den 3 und 4 nur schematisch angedeutet ist. Je nach Anwendungsfall kann zwischen dem Antriebsmotor 5 und der Antriebsriemenscheibe 7 auch ein zusätzliches Getriebe o. dgl. angeordnet sein.
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Dem Riementrieb 6 ist eine Riemenspannanordnung 10 mit einem verstellbaren Spannelement 11 zugeordnet, das zum Spannen in Eingriff mit dem Antriebsriemen 9 steht oder bringbar ist. Hierfür ist das Spannelement 11 mit einer Andruckrolle 11a ausgestattet, auf der der Antriebsriemen 9 im gespannten Zustand abrollt.
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Die Riemenspannanordnung 10 dient hier und vorzugsweise sowohl als Drehmomentübersetzung als auch als Kupplung. Bei entspanntem Antriebsriemen 9 ist der Antriebsstrang unterbrochen. Eine Übertragung der Antriebsleistung des Antriebsmotors 5 und damit eine motorische Verstellung der Seitentür 1 ist dann nicht möglich. Bei gespanntem Antriebsriemen 9 läßt sich dagegen die Antriebsleistung des Antriebsmotors 5 über den Riementrieb 6 übertragen.
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Wesentlich ist ferner, daß ein weiterer, der Riemenspannanordnung 10 zugeordneter Antriebsmotor 12 vorgesehen ist, durch den das Spannelement 11 motorisch verstellbar und damit der Antriebsriemen 9 motorisch spannbar und entspannbar ist.
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Mit dem zusätzlichen Antriebsmotor 12 läßt sich ein ein Kuppeln und Entkuppeln des dem Türantrieb 4 zugeordneten Antriebsmotors 5 mit bzw. von der Seitentür 1 bewerkstelligen. Die konkrete Ausgestaltung des Riementriebs 6 einerseits und der Riemenspannanordnung 10 andererseits wird weiter unten erläutert.
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2 zeigt eine vorschlagsgemäße Antriebsanordnung bei in der Schließstellung (oben) und bei in der Offenstellung (unten) befindlicher Seitentür 1. Es läßt sich der Darstellung in 2 entnehmen, daß im Antriebsstrang des Türantriebs 4 eine Ritzel-Zahnstangenübersetzung 13 vorgesehen ist, wobei hier und vorzugsweise das Kitzel 13a der Ritzel-Zahnstangenübersetzung 13 mit dem Antriebsmotor 5 und die Zahnstange 13b der Ritzel-Zahnstangenübersetzung 13 mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs, hier mit der A-Säule 14 des Kraftfahrzeugs, gekoppelt ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, daß die Zahnstange 13b mit der Seitentür 1 gekoppelt ist. Dann ist der Antriebsmotor 5 entsprechend nicht in der Seitentür 1, sondern in der Karosserie des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise innerhalb der A-Säule des Kraftfahrzeugs, angeordnet. Solche Ritzel-Zahnstangenübersetzungen 13 gewährleisten die Übertragung hoher Antriebsleistungen bei besonders kompakter Bauweise.
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Zu den Darstellungen in den 3 und 4 darf klarstellend darauf hingewiesen werden, daß es sich dabei zwar um Schnittansichten handelt. Dennoch ist die Ritzel-Zahnstangenübersetzung 13 mit dem Ritzel 13a und der Zahnstange 13b dargestellt, um den Zusammenhang zu den 1 und 2 deutlich herauszustellen.
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Bei den bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den 3 und 4 ist es jeweils so, daß das Ritzel 13a der Ritzel-Zahnstangenübersetzung 13 mit der Abtriebsriemenscheibe 8 des Riementriebs 6 verbunden ist. Das Ritzel 13a ist auf der gleichen Drehachse 8a wie die Abtriebsriemenscheibe 8 angeordnet und über diese Drehachse 8a drehfest mit der Abtriebsriemenscheibe 8 verbunden. Grundsätzlich kann zwischen das Ritzel 13a und die Abtriebsriemenscheibe 8 ein Getriebe geschaltet sein.
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Bei beiden bevorzugten Ausführungsbeispielen ist jeweils das Spannelement 11 um eine Schwenkachse 15 verschwenkbar, was besonders geringe Anforderungen an die Lagerung des Spannelements 11 stellt. Dabei ist die Schwenkachse 15 des Spannelements 11 auf die Drehachse 7a der Antriebsriemenscheibe 7 ausgerichtet, aber unabhängig von der Antriebsriemenscheibe 7 verschwenkbar. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, daß die Schwenkachse 15 des Spannelements 11 auf die Drehachse 8a der Abtriebsriemenscheibe 8 ausgerichtet ist. Diese Ausrichtung spart in beiden Fällen die Realisierung einer zusätzlichen Schwenkachse 15 für das Spannelement 11, da die Drehachse 7a der Antriebsriemenscheibe 7 oder die Drehachse 8a der Abtriebsriemenscheibe 8 entsprechend doppelt genutzt wird.
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Ferner ist es auch denkbar, daß das Spannelement 11 linear verschiebbar ist. Dies kann im Hinblick auf die optimale Nutzung des jeweils vorhandenen Bauraums vorteilhaft sein.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß der Antriebsmotor 12 der Riemenspannvorrichtung 10 über einen Seilzug 16 mit Antriebsseil 17 antriebstechnisch mit dem Spannelement 11 gekoppelt ist.
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Bei den in 3 und 4 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen weist der Antriebsmotor 12 der Riemenspannanordnung 10 eine Abtriebswelle 18 auf, wobei das Antriebsseil 17 zur motorischen Verstellung de Spannelements 11 auf die Abtriebswelle 18 aufwickelbar und von der Abtriebswelle 18 abwickelbar ist. Bei der Abtriebswelle 18 kann es sich auch um eine Abtriebswelle 18 einer dem Antriebsmotor 12 der Riemenspannanordnung 10 nachgeschalteten Getriebes handeln.
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Für das obige Auf- bzw. Abwickeln des Antriebsseils 17 kann es vorgesehen sein, daß der Abtriebswelle 18 eine nicht dargestellte Seilrolle zugeordnet ist und daß das Antriebsseil 17 zur motorischen Verstellung des Spannelements 11 auf die Seilrolle aufwickelbar und von der Seilrolle abwickelbar ist.
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Bei den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen ist es allerdings jeweils so, daß das Antriebsseil 17 zur motorischen Verstellung des Spannelements 11 unmittelbar auf die Abtriebswelle 18 aufwickelbar und von der Abtriebswelle 18 abwickelbar ist. Dies ist besonders einfach und damit kostengünstig zu realisieren.
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An einem Ende ist das Antriebsseil 17 hier und vorzugsweise an einem Anlenkpunkt 19 mit dem Spannelement 11 verbunden. Der Anlenkpunkt 19 befindet sich in den Darstellungen gemäß 3 und 4 im Hinblick auf die Schwenkachse 15 des Spannelements 11 gegenüber von der Andruckrolle 11a des Spannelements 11.
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Bei der in 3 dargestellten, besonders einfach zu realisierenden Variante ist es vorgesehen, daß das Antriebsseil 17 ohne Umlenkung zwischen der Abtriebswelle 18 und dem Spannelement 11 verläuft. Sofern eine Seilrolle an der Abtriebswelle 18 vorgesehen ist, gilt dies natürlich für die Seilrolle entsprechend.
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Im Rahmen der optimalen Auslegung des Antriebsmotors 12 der Riemenspannanordnung 10 kann es notwendig sein, daß der Seilzug 16 eine Übersetzung der Antriebskraft des Antriebsmotors 12 bereitstellt. Dann ist es vorzugsweise so, daß der Seilzug 16 nach Art eines Flaschenzugs ausgestaltet ist. Dies zeigt 4 beispielhaft. Dabei ist eine Umlenkrolle 20 für das Antriebsseil 17 an dem Spannelement 11 angeordnet. Das Antriebsseil 17 ist an einem Festlager 21 festgelegt und über die an dem Spannelement 11 angeordnete Umlenkrolle 20 zu der Abtriebswelle 18 des Antriebsmotors 12 der Riemenspannanordnung 10 geführt. Hier sind auch Anordnungen mit mehreren Umlenkrollen denkbar.
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Es wurde weiter oben erläutert, daß der Antriebsmotor 12 der Riemenspannanordnung 10 grundsätzlich unabhängig vom Antriebsmotor 5 des Türantriebs 4 angesteuert werden kann. Damit ist es beispielsweise möglich, beim Anfahren des Antriebsmotors 5 des Türantriebs 4 das Durchrutschen des Antriebsriemens 9 bewußt zuzulassen und dann die Spannung des Antriebsriemens 9 motorisch kontinuierlich zu erhöhen, bis schließlich kein Durchrutschen auftritt. Damit läßt sich ein besonders weicher Start realisieren. Die gleiche Vorgehensweise ist beim Abbremsen des Antriebsmotors 5 des Türantriebs 4 denkbar.
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Die getrennte Ansteuerbarkeit des Antriebsmotors 12 der Riemenspannanordnung 10 kann aber auch im Rahmen eines passiven Einklemmschutzes genutzt werden. Dann ist es vorzugsweise so, daß der Antriebsmotor 12 der Riemenspannanordnung 10 so angesteuert wird, daß der Riementrieb 6 nur eine vorbestimmte Grenzantriebsleistung oder ein vorbestimmtes Grenzdrehmoment übertragen kann. Bei geeigneter Auslegung führt ein eingeklemmter Gegenstand oder eine eingeklemmte Person dazu, daß der Antriebsriemen 9 durchrutscht, wodurch eine weitere Verstellung der Seitentür 1 im Einklemmfall vermieden wird.
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Sofern der Antriebsmotor 5 des Türantriebs 4, ggf. zusammen mit einem nachgeschalteten Getriebe, selbsthemmend ausgestaltet ist, kann die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung alternativ oder zusätzlich als Türfeststeller genutzt werden. Denkbar wäre in diesem Zusammenhang auch, daß wieder ein vorbestimmtes Grenzdrehmoment mittels des Antriebsmotors 12 der Riemenspannanordnung 10 eingestellt wird. Dann wird bei geeigneter Auslegung die Seitentür 1 bei nichtbestromtem Antriebsmotor 5 des Türantriebs 4 zwar stets gehalten. Die Beaufschlagung der Seitentür 1 mit einer erhöhten manuellen Betätigungskraft führt jedoch zu einem Durchrutschen des Antriebsriemens 9, so daß auch die manuelle Betätigung jedenfalls im Notfall gewährleistet ist.
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Hier und vorzugsweise ist es so, daß sowohl der Antriebsmotor 5 des Türantriebs 4 als auch der Antriebsmotor 12 der Riemenspannanordnung 10 jeweils als elektrischer Antriebsmotor ausgestaltet sind. Dabei ist es vorzugsweise so, daß der Antriebsmotor 5 des Türantriebs 4 elektrisch parallel zu dem Antriebsmotor 12 der Riemenspannanordnung 10 geschaltet ist. Beide Antriebsmotoren 5, 12 werden also stets in identischer Weise angesteuert. Bei dieser Variante erübrigt sich eine separate Ansteuerung des Antriebsmotors 12 der Riemenspannanordnung 10.
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Bei den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen ist es so, daß der Antriebsmotor 12 der Riemenspannanordnung 10 in Spannrichtung wirkt. Dies bedeutet, daß ein Aufwickeln des Antriebsseils 17 auf der Abtriebswelle 18 zu einer Erhöhung der Spannung des Antriebsriemens 9 führt. Der Antriebsmotor 12 wird so lange bestromt, wie eine Spannung des Antriebsriemens 9 gewünscht ist.
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Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, daß das Spannelement 11 mittels einer Federanordnung in Spannrichtung vorgespannt ist und daß der Antriebsmotor 12 der Riemenspannanordnung 10 zum Lösen der Spannung des Antriebsriemens 9 dient.
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Der Antriebsmotor 12 der Riemenspannanordnung 10 ist vorzugsweise nicht selbsthemmend ausgestaltet, so daß das Entspannen des Antriebsriemens 9 selbsttätig, also ohne zusätzliche Federanordnung, erfolgen kann. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, daß der Antriebsmotor 12 der Riemenspannanordnung 10, ggf. durch ein nachgeschaltetes Getriebe, selbsthemmend ausgestaltet ist.
