DE19714214A1 - Antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zum Bewegen eines Fahrzeugteils, insbesondere eines Ca­ brioletverdecks oder eines Schiebedachs, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Stand der Technik

Antriebsvorrichtungen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. So wird beispielsweise in der DE 21 34 027 eine Antriebsvorrichtung zum Bewegen von Fenster­ scheiben, Schiebedächern und dergleichen von Kraft­ fahrzeugen beschrieben. Diese besteht aus einem An­ triebsmotor, der über eine Schnecke und eine Kupp­ lungseinrichtung eine Hauptwelle antreibt. Die Kupplungseinrichtung besteht aus einem Schnecken­ rad, welches drehbar auf einer Hauptwelle angeord­ net ist und zwei diametral gegenüberliegende Durch­ gangsbohrungen in axialer Richtung aufweist. Diesem Schneckenrad gegenüberliegend ist eine mit der Hauptwelle fest verbundene Scheibe angeordnet. In dieser sind zwei in einem Abstand von der Drehachse sich diametral gegenüberliegende, in axialer Rich­ tung erstreckende Mitnehmerbolzen eingebracht. Durch ein auf die Hauptwelle aufgebrachtes Feder­ element, welches sich auf der einen Seite an der die Antriebsvorrichtung umschließenden Gehäusewand und auf der anderen Seite an der Scheibe abstützt, greift die durch diese Federkraft verlagerte Scheibe mit ihren Mitnehmerbolzen form- und kraft­ schlüssig in die Ausnehmungen des Schneckenrades ein. Dadurch wird das Drehmoment des Motors über die Kupplungseinrichtung auf die Hauptwelle über­ tragen. Über ein auf der Hauptwelle angebrachtes Ritzel und einen, mit diesem zusammenwirkenden Ver­ stellmechanismus läßt sich dann die Fensterscheibe beziehungsweise das Schiebedach öffnen oder schließen.

Bei einem Ausfall der Stromversorgung oder bei ei­ nem Defekt des Antriebsmotors kann die Antriebs­ vorrichtung, in einem sogenannten Notbetrieb, mit­ tels einer Handkurbel betätigt werden. Dazu ist an der Stirnseite der Hauptwelle ein Gewindebolzen ausgebildet, auf den eine Handkurbel aufgeschraubt wird. Dabei wird die Hauptwelle und damit auch die auf ihr befestigte Scheibe in Richtung der Handkur­ bel verlagert und der kraftschlüssige Eingriff der beiden Kupplungshälften, also des Schneckenrades und der Scheibe, aufgehoben. Das zwischen der Scheibe und der Gehäusewand der Antriebsvorrichtung angeordnete Federelement wird dabei zusammenge­ drückt. Nach dem Beheben der Störung wird die Hand­ kurbel abgeschraubt und durch die gespeicherte En­ ergie der Feder die Scheibe in Richtung des Schnec­ kenrades verlagert und mit diesem wieder in kraft­ schlüssigen Eingriff gebracht.

Die beschriebene Antriebsvorrichtung hat den Nach­ teil, daß sie an einer möglichst gut zugänglichen Stelle im Fahrzeug montiert werden muß, damit bei einem Notbetrieb die Handkurbel auf die Hauptwelle aufgeschraubt werden kann. Andernfalls muß über einen Kurbelmechanismus die kraftschlüssige Kopp­ lung zwischen der Handkurbel und der Hauptwelle hergestellt werden. Als nachteilig erweist sich außerdem, daß beim Einsatz von mehreren Antriebsmo­ toren, beispielsweise bei einem Cabrioletverdeck, ein geeigneter Kopplungsmechanismus zwischen den Antriebsvorrichtungen untereinander und der bei ei­ ner manuellen Positionierung benötigten Handkurbel vorhanden sein muß, der sehr aufwendig ist und da­ mit hohe Kosten verursacht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, daß bei Ausfall des Antriebsmotors das zu bewegende Fahrzeugteil, wie zum Beispiel ein Fenster oder auch ein Cabrioletverdeck ohne zusätz­ liche Hilfsmittel positioniert werden kann und den­ noch seine zum Ausfallzeitpunkt erreichte Position beibehält. Dies wird dadurch gelöst, daß die An­ triebsvorrichtung eine Kupplungseinrichtung auf­ weist, die eine Spannvorrichtung mit mindestens einen einen Hubmagnetkern aufweisenden Elektroma­ gneten umfaßt und daß dieser im bestromten Zustand eine Kupplungshälfte mit einer Kraft beaufschlagt und dadurch eine kraftschlüssige Verbindung zwi­ schen den Kupplungshälften bewirkt. Dazu weist die Kupplungseinrichtung ein mit einem Antriebsmotor verbundenes Abtriebsrad sowie ein Mitnahmerad, wel­ ches fest mit der Antriebswelle verbunden ist, auf.

Beide sind im Betrieb kraftschlüssig miteinander im Eingriff. Dabei wird das Mitnahmerad mittels einer Federkraft und mittels einer, von einem Magnetkern eines Elektromagneten aufgebrachten Druckkraft mit dem Abtriebsrad in Kraftschluß gehalten. Dadurch kann vorteilhafterweise beim Antrieb durch den Mo­ tor durch die zusätzliche Druckkraft des Magnet­ kerns ein größeres Drehmoment übertragen werden, ohne daß die kraftschlüssige Kopplung zwischen Ab­ triebsrad und Mitnahmerad verloren geht. Ein weite­ rer Vorteil ergibt sich daraus, daß bei Ausfall des Antriebsmotors die kraftschlüssige Kopplung zwi­ schen dem Mitnahmerad und dem Abtriebsrad durch die noch auf das Mitnahmerad wirkende Federkraft beste­ hen bleibt. Die Position des bewegbaren Fahrzeug­ teils wie beispielsweise eines Cabrioletverdecks bleibt also erhalten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu se­ hen, daß bei Ausfall des Antriebsmotors, bei­ spielsweise durch einen Spannungsabfall der Auto­ batterie, sich das Fahrzeugteil ohne zusätzliche Hilfsmittel bewegen läßt. Dies wird dadurch er­ möglicht, daß durch den Wegfall der durch den Ma­ gnetkern aufgebrachten Druckkraft auf das Mitnahme­ rad der Kraftschluß zwischen Abtriebsrad und Mit­ nahmerad verringert wird. Damit genügt ein klei­ neres Drehmoment zum Lösen der Kupplungshälften, so daß das Fahrzeugteil sich manuell verlagern läßt. Es ist also zum einen gewährleistet, daß bei Aus­ fall des Antriebsmotors das zu bewegende Fahr­ zeugteil in seiner momentanen Position verharrt, zum anderen es sich ohne weitere Hilfsmittel in seine End- beziehungsweise Ausgangslage manuell verlagern läßt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist dadurch ge­ geben, daß auch bei einem Einsatz von mehreren An­ triebsvorrichtungen zur Bewegung eines Fahrzeug­ teils dieses beim Ausfall der Antriebsmotoren in seine End- oder Ausgangslage bewegt werden kann. Es ist also nicht nötig, jede der Antriebsvorrichtun­ gen einzeln zu betätigen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausfüh­ rungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung nä­ her erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längs­ schnitt durch eine Antriebsvorrichtung.

Ausführungsbeispiel

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine An­ triebsvorrichtung 1. Sie umfaßt ein erstes Gehäuse­ teil 3 und ein zweites Gehäuseteil 5, die ein an­ nähernd zylindrisches Gesamtgehäuse bilden. Ein hier nicht dargestellter Antriebsmotor, vorzugs­ weise ein Elektromotor, treibt ein Schneckenrad 7 über eine vorzugsweise auf seiner Antriebswelle drehfest angebrachte ebenfalls nicht dargestellte Schnecke an. Das Schneckenrad 7 ragt in den unteren Teil des zweiten Gehäuseteils 5 hinein und kämmt mit einem auf einer Welle 9 aufgebrachten, sich in axialer Richtung, erstreckenden Ritzel 11. Die Welle 9 ist auf ihrer einen Stirnseite in einer Ausnehmung 13 im zweiten Gehäuseteil 5 und auf ih­ rer anderen Stirnseite in einer hier nicht näher dargestellten Ausnehmung im ersten Gehäuseteil 3 gelagert. Das Ritzel 11 ist zum einen in Kraft­ schluß mit dem Schneckenrad 7 und zum anderen in Kraftschluß mit einem drehbar auf einer Antriebs­ welle 17 gelagerten Abtriebsrad 15, das hierzu eine Verzahnung 19 aufweist. Diese Verzahnung 19 ist so ausgebildet, daß sie mit dem Ritzel 11 kämmt. Das Drehmoment des Antriebsmotors wird also über das Schneckenrad 7 und das Ritzel 11 auf das Abtriebs­ rad 15 übertragen. Dieses weist in seiner ersten Seitenfläche 21 sich in radialer Richtung erstrec­ kende Nuten 23 auf, die durch Flächen 22 bezie­ hungsweise 24 begrenzt sind. Die einer Stirnverzah­ nung ähnliche Nuten sind - in Umfangsrichtung gese­ hen - konstant zueinander beabstandet und weisen alle die gleiche räumliche Ausdehnung in Länge und Breite auf. Um beim Einbau des Abtriebsrads 15 keine bevorzugte Einbaulage beachten zu müssen, sind auch in einer der ersten Seitenfläche 21 ge­ genüberliegenden zweiten Seitenfläche 25 entspre­ chende Nuten 23 ausgebildet.

Die Antriebswelle 17 ist auf ihrer einen Seite in einer Bohrung 27 und einer dieser Bohrung zugeord­ neten Lagerung 29 und an ihrem anderen Ende in ei­ ner Bohrung 31 gelagert. An dem der Bohrung 27 zu­ gewandten Ende der Antriebswelle ist ein Ritzel 33 auf die Antriebswelle 17 drehfest aufgebracht. Die­ ses treibt, über einen hier nicht dargestellten Verstellmechanismus beispielsweise ein Fenster oder ein Cabrioletverdeck in einem Fahrzeug an.

Das gegenüberliegende Ende der Antriebswelle 17 weist als Fortsatz einen Vierkant 35 auf, der aus dem Gehäuse der Antriebsvorrichtung 1 herausragt und an den beispielsweise eine Positionserkennungs­ einrichtung angebracht werden kann, um die Dreh­ richtung und/oder die Position des zu verstellenden Fahrzeugteils zu erfassen. Etwa in der Mitte der Antriebswelle 17 ist ein Mitnahmerad 37 vorgesehen und mit dieser drehfest verbunden. In das Mitnahme­ rad 37 ist eine von einer ersten Seitenfläche 43 ausgehende bis etwa zur Hälfte der axialen Ausdeh­ nung des Mitnahmerades 37 reichende, annähernd kreisringförmige Ausnehmung 41 eingebracht. Auf ei­ ner zweiten Seitenfläche 45 des Mitnahmerades 37 ist eine Längsverzahnung 47 ausgebildet. Zusammen mit dem Abtriebsrad 15 bildet das Mitnahmerad 17 eine Kupplung 18, wobei das Abtriebsrad 15 eine er­ ste Kupplungshälfte 16 und das Mitnahmerad 17 eine zweite Kupplungshälfte 38 bildet. Von den beiden Kupplungshälften kann nur das Mitnahmerad 38 axial verlagert werden, welches dadurch ermöglicht wird, daß an einer Innenfläche 51 einer Durchgangsbohrung 49 des Mitnahmerades 37 Führungen 53 ausgebildet sind, die mit entsprechenden auf der Antriebswelle 17 vorgesehenen Führungen zusammenwirken. Die Füh­ rungen bewirken eine Kopplung von Mitnahmerad 37 und Antriebswelle 17 und erlauben dennoch eine axiale Verlagerung des Mitnahmerades.

An der Bohrung 31 im ersten Gehäuseteil 3 ist eine sich in das Innere des Gehäuseteils erstreckende kreisförmige Manschette 71 ausgebildet, die zusam­ men mit einer Feder 73, die sich an der Oberseite 74 der Manschette 71 abstützt, eine Führung für einen Hubmagnetkern 55 bildet. Dieser aus Sinterei­ sen oder ähnlichen Werkstoffen bestehende Kern 55 ist annähernd zylinderförmig ausgebildet und weist eine Durchgangsbohrung 59 auf, die von der An­ triebswelle 17 zur drehbaren Befestigung durchgrif­ fen wird. Desweiteren ist in eine dem Gehäuseteil 3 zugewandten Stirnseite 67 des Hubmagnetkerns 55 eine symmetrisch zur Mittelachse 65 kreisförmige Ausnehmung 69 eingebracht, an deren Wandung 75 sich die Feder 73 mit ihrer der Manschette 71 abgewand­ ten Seite abstützt. Der Hubmagnetkern 55 ist also in Richtung des Mitnahmerades 37 axial verlagerbar. Die Ausnehmung 69 weist neben der Wandung 75 zwei Innenflächen 62 auf, die die Oberfläche 72 der Man­ schette 71 berühren und zur axialen Führung des Hubmagnetkerns 55 dienen.

An der dem Mitnahmerad 37 zugewandten Seite des Hubmagnetkerns 55 weist dieser eine kreisförmige Ausnehmung 61 auf, durch die eine ebenfalls kreis­ förmige Auflagefläche 57 gebildet wird, die an der Oberfläche 43 des Mitnahmerades 37 anliegt. Durch die Druckkraft der Feder 73 wird der Hubmagnetkern 55 axial in Richtung des Mitnahmerades 37 verla­ gert, wobei die Manschette 71 den Hubmagnetkern 55 axial führt. Diese Druckkraft wird über die Aufla­ gefläche 57 an das Mitnahmerad 37 weitergegeben, so daß sich dieses in Richtung des Abtriebsrades 15 verlagert. Die Verzahnung 47 des Mitnahmerades 37 tritt dadurch mit den Nuten 23 des Abtriebsrades 15 in Eingriff und bildet eine kraftschlüssige Kopp­ lung der beiden Kupplungshälften.

In der Figur ist oberhalb beziehungsweise unterhalb des Hubmagnetkerns 55 eine im Querschnitt quader­ förmige Wicklung 78 eines zur Achse 65 in konstan­ tem Abstand angeordneten ringförmigen Elektromagne­ ten 77 dargestellt. Dieser bildet mit dem Hubma­ gnetkern 55 einen elektromagnetischen Kreis. Zur Verstärkung des im stromführenden Zustand der Wick­ lung 78 erzeugten Magnetfeldes läuft um die Wick­ lung ein Ring 79, der aus Weicheisen oder ähnlichen Stoffen gebildet ist.

Die Figur zeigt der besseren Übersicht wegen eine Antriebsvorrichtung 1 in einem Zustand, in dem die beiden Kupplungshälften 16 beziehungsweise 38 nicht miteinander in Eingriff stehen. Im Betrieb der An­ triebsvorrichtung 1 ist das Abtriebsrad 15 über die Nuten 23 mit der Verzahnung 47 des Mitnahmerades 37 in kraftschlüssigem Eingriff. Dies wird dadurch be­ wirkt, daß die durch die Feder 73 aufgebrachte Kraft den Hubmagnetkern 55 mit seiner Auflagefläche 57 an die erste Seitenfläche 43 des Mitnahmerades 37 drückt und dieses in Richtung des Abtriebsrades 15 verlagert wird. Diese Kraft wird dadurch ver­ stärkt, daß die Wicklungen 78 des Elektromagneten 77 mit Strom beaufschlagt werden und sich ein elek­ tromagnetisches Feld aufbaut, dessen Magnetfeldli­ nien den Hubmagnetkern 55 in axialer Richtung durchdringen. Die dadurch erzeugte elektromagneti­ sche Kraft ist so gerichtet, daß sie die Federkraft unterstützt und damit den Hubmagnetkern 55 mit ei­ ner zusätzlichen Kraft in Richtung des Abtriebsra­ des 15 beaufschlagt.

Über den hier nicht dargestellten Antriebsmotor und das Schneckenrad 7 wird das Ritzel 11 angetrieben und damit das Abtriebsrad 15, welches in kraft­ schlüssigem Eingriff mit dem auf der Antriebswelle 17 drehfest fixierten Mitnahmerad 37 steht. Dadurch wird die Antriebswelle 17 und mit ihr das Ritzel 33 in eine Drehbewegung versetzt, welche über einen Verstellmechanismus beispielsweise ein Cabriolet­ verdeck positioniert. Mittels der auf das Mitnahme­ rad 37 und damit das Abtriebsrad 15 wirkenden durch den Elektromagneten 77 vergrößerten Kraft , kann am Ritzel 33 ein größeres Drehmoment abgenommen wer­ den, weshalb nicht nur ein Fahrzeugteil wie bei­ spielsweise ein Seitenfenster, sondern auch ein Ca­ brioletverdeck bewegt werden kann.

Beim Ausfall des Antriebsmotors, beispielsweise durch eine Stromunterbrechung, werden auch der Elektromagnet 77 stromlos und damit die Kraft auf das Mitnahmerad 37 durch den Hubmagnetkern 55 um den durch den Elektromagneten gebildeten Kraftan­ teil geringer. Folglich hält in diesem Fall nur die Kraft der Feder 73, die über die Auflagefläche 57 des Hubmagnetkerns 55 auf das Mitnahmerad 37 wirkt, den kraftschlüssigen Eingriff der beiden Kupplungs­ hälften aufrecht. Dadurch bleibt das Cabrioletver­ deck trotz der Stromunterbrechung in seiner momen­ tanen Position. Es kann aber manuell in seine Aus­ gangs- oder Endlage gebracht werden. Durch die Ver­ lagerung des Cabrioletverdecks wird über den Ver­ stellmechanismus und das Ritzel 33 an der Antriebs­ welle 17 ein erstes Drehmoment wirksam und auf die beiden in Kraftschluß stehenden Kupplungshälften 16 und 38 übertragen. Diesem ersten Drehmoment wirkt ein vom Antriebsmotor aufgebrachtes und an der Kupplungshälfte 16 wirkendes Haltemoment entgegen. Die Verzahnung 47 der beiden Kupplungshälften ist so ausgebildet, daß das erste Drehmoment eine axiale Kraftkomponente verursacht, die der Feder­ kraft entgegengerichtet ist. Sobald diese axiale Kraftkomponente die Federkraft übersteigt, verla­ gert sich die zweite Kupplungshälfte 38 weg von der ersten Kupplungshälfte 16, so daß die Kopplung zwi­ schen Verstellmechanismus und Antriebsmotor aufge­ hoben ist. Die Zähne der zweiten Kupplungshälfte 38 gleiten also über die Nuten der ersten Kupplungs­ hälfte 16 hinweg. Das Fahrzeugteil läßt sich dann ohne weiteres bewegen.

Ein weiterer Vorteil dieser Antriebsvorrichtung er­ gibt sich, wenn mehr als eine Antriebsvorrichtung beispielsweise für ein Cabrioletverdeck verwendet wird. Dabei benötigen die Antriebsvorrichtungen un­ tereinander keine mechanische Kopplung um sie gleichzeitig durch die manuelle Verlagerung des Ca­ brioletverdecks betätigen zu können.

Durch eine geeignete Wahl der Verzahnung 23, 47 zwischen den Kupplungshälften 16, 28 oder durch entsprechende Ausbildung des Hubmagnetkerns 55 kann auch eine formschlüssige Verbindung der beiden Kupplungshälften 16, 38 erreicht werden.

Claims (9)

1. Antriebsvorrichtung zum Bewegen eines Fahrzeug­ teils, insbesondere eines Cabrioverdecks oder eines Schiebedachs, mit einem Antriebsmotor, der eine er­ ste Kupplungshälfte einer Kupplung antreibt, einer dem Fahrzeugteil zugeordneten Antriebswelle, auf der drehfest eine zweite Kupplungshälfte der Kupp­ lung angeordnet ist, und einer Spannvorrichtung zum Schließen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung mindestens einen einen Hubma­ gnetkern (55) aufweisenden Elektromagneten (77) um­ faßt und daß der Hubmagnetkern (55) in bestromten Zustand des Elektromagneten (77) eine der beiden Kupplungshälften (38) mit einer Kraft beaufschlagt, die eine Verbindung zwischen den beiden Kupplungs­ hälften (16, 38) zum Antrieb des Fahrzeugsteils be­ wirkt.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spannvorrichtung eine Feder (73) aufweist, die die zweite Kupplungshälfte (38) mit einer Haltekraft beaufschlagt.

3. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplungshälfte (38) axial verschiebbar auf der Antriebswelle (17) angeordnet ist.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub­ magnetkern (55) axial verschiebbar auf der An­ triebswelle (17) angeordnet ist.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 31 dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Hubmagnetkern (55) eine Feder (73) zugeordnet ist, die den Hubmagnetkern (55) ge­ gen eine zweite Kupplungshälfte (38) drückt.

6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem An­ triebsmotor ein Schneckengetriebe zugeordnet ist, das die erste Kupplungshälfte (16) antreibt.

7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die er­ ste Kupplungshälfte (16) drehbar auf der Antriebs­ welle (17) angeordnet ist.

8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die er­ ste Kupplungshälfte (16) eine Längsverzahnung (47) aufweist, die mit einer an der zweiten Kupplungs­ hälfte (38) ausgebildeten Längsverzahnung (23) zu­ sammenwirkt.

9. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bei­ den Kupplungshälften (16, 38) - im stromlosen Zu­ stand des Elektromagneten (77) - gegen eine durch die Kopplung der Längsverzahnung der beiden Kupp­ lungshälften (16, 38) aufgebrachten Haltekraft in zueinander entgegengesetzter Drehrichtung bewegbar sind.