DE19724439A1 - Elektromechanische Antriebsvorrichtung für eine Drehsäule zur Bewegung eines Schwenkflügels an einem Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische An­ triebsvorrichtung für eine Drehsäule zur Bewegung eines Schwenktürflügels an einem Fahrzeug, insbeson­ dere einem öffentlichen Verkehrsmittel, mit den Merk­ malen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Antriebsvorrichtung ist beispielsweise in der europäischen Patentschrift EP 0 217 228 B1 be­ schrieben. Bei der bekannten Antriebsvorrichtung be­ sitzt die Notentriegelungsvorrichtung des Schnecken­ getriebes eine Kupplung mit mehreren, in Ausnehmungen der Abtriebswelle versenkbar angeordneten Kugeln, welche in axiale Nuten an der inneren Mantelfläche des Schneckenrades eingreifen und die mittels eines axial bewegbaren Schiebers in radialer Richtung aus einer Einrückstellung in eine Ausrückstellung beweg­ bar sind. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser bekann­ ten Entriegelungsvorrichtung durch auftretende Klemm­ kräfte und Reibungskräfte das leichte und einwand­ freie Funktionieren der Notentriegelung nicht unter allen Bedingungen sichergestellt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elek­ tromechanische Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so aus Zuge­ stalten, daß die Notentriegelung unter allen Bedin­ gungen ohne Aufwenden größerer mechanischer Kräfte sichergestellt ist und daß ein besonders einfacher Aufbau erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung sind in den ab­ hängigen Ansprüchen beschrieben.

Patentanspruch 1 beschreibt zwei Lösungen, die auf dem gleichen Lösungsprinzip beruhen, wobei die eine Lösung in gewissem Sinne als kinematische Umkehrung der anderen angesehen werden kann. Die erste Lösung führt zu einer in den Patentansprüchen 2 sowie 3 und 4 genauer beschriebenen Ausführungsform, bei der das Kupplungselement in bezug auf Drehung aber axial verschiebbar ständig mit der Abtriebswelle gekoppelt ist, während es über die Verzahnung lösbar mit dem Schneckenrad gekoppelt ist. Die andere Lösung führt zu Ausführungsformen, wie sie in den Patentansprüchen 5 und 6 beschrieben sind, bei denen das Kupplungsele­ ment in bezug auf Drehung aber axial verschiebbar ständig mit dem Schneckenrad gekoppelt ist, während es über die Verzahnung lösbar mit der Abtriebswelle selbst gekoppelt ist.

Es hat sich gezeigt, daß mit der in der erfindungsge­ mäßen Weise ausgebildeten aus- und einrückbaren Kupp­ lung des Schneckengetriebes sich eine sehr zuverläs­ sige Notentriegelung ohne hohen Kraftaufwand errei­ chen läßt.

Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnun­ gen Ausführungsbeispiele für eine Antriebsvorrichtung nach der Erfindung näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines über Schwenkarme mit einer elektromechanischen Antriebsvorrichtung verbundenen Schwenktürflügels;

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch das Schneckengetriebe im eingekuppelten Zustand bei einer ersten Ausführungsform der Antriebsvorrich­ tung;

Fig. 2A in einem Teilschnitt analog Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Antriebsvorrichtung;

Fig. 2B in einer Darstellung analog Fig. 2A eine dritte Ausführungsform der Antriebsvorrichtung;

Fig. 3 eine Aufsicht auf das Schneckengetriebe nach Fig. 2.

Wie Fig. 1 zu entnehmen, ist beispielsweise in einem, nicht näher dargestellten, Autobus an einer Drehsäule 1 ein Schwenktürflügel 5 über Schwenkhebel 6 und 7 angeordnet. Die Drehsäule 1 ist an ihrem unteren Ende über eine Halterung 3 und an ihrem oberen Ende über eine allgemein mit 2 bezeichnete elektromechanische Antriebsvorrichtung mit dem Chassis verbunden. Die Antriebsvorrichtung 2 besitzt zum Antrieb einen Elek­ tromotor 4. Der Schwenktürflügel 5 ist weiterhin in bekannter Weise gegenüber dem Türrahmen oder Chassis durch eine nur angedeutete Führungsvorrichtung 8 ge­ führt. Die weiter unten näher erläuterte Antriebsvor­ richtung mit Schneckengetriebe ist über ein Verbin­ dungsgestänge 10 mit einem Nothebel 9 verbunden, mit dem eine Notentriegelungsvorrichtung betätigbar ist.

Die Drehsäule 1 ist von der elektromechanischen An­ triebsvorrichtung 2 aus um ihre Längsachse drehbar, und diese Drehung bewirkt über die Schwenkarme 6 und 7 die Öffnungs-Schließbewegungen des Türflügels 5. Hierzu ist die Drehsäule 1 an ihrem oberen Ende über ein Verbindungselement 15.1 mit der Abtriebswelle 15 eines Schneckengetriebes verbunden, das in Fig. 2 nä­ her dargestellt ist. Das Gehäuse 11 des Schneckenge­ triebes ist mittels eines Flansches 11.1 an einen nicht dargestellten Teil angeschlossen, der den in Fig. 1 dargestellten Elektromotor 4 enthält. Die Schneckenwelle 16 ist an die Abtriebswelle des Elek­ tromotors 4 angekoppelt.

Bei der ersten in Fig. 2 dargestellten Ausführungsva­ riante greift in die Schneckenwelle 16 ein Schnecken­ rad 14 ein, das koaxial auf die Abtriebswelle 15 aufgesteckt und auf ihr drehbar ist. Die Kupplung zwischen dem Schneckenrad 14 und der Abtriebswelle 15 erfolgt über ein Kupplungselement 12, das auf einen am inneren Ende der Abtriebswelle 15 angeordneten Vierkant 15.2 derart aufgesteckt ist, daß es unver­ drehbar, aber axial verschiebbar und koaxial auf der Abtriebswelle 15 angeordnet ist. Das Kupplungselement 12 liegt dem Schneckenrad 14 unmittelbar gegenüber und besitzt an seiner dem Schneckenrad zugewandten Seite eine Verzahnung 12.1, die in eine entsprechende Verzahnung 14.1 am Schneckenrad 14 eingreift. Die Verzahnungen sind so ausgebildet, daß beim Auftreten eines Drehmomentes zwischen Schneckenrad 14 und Kupplungselement 12 die Kupplung selbsttätig aus­ rückt, indem das Kupplungselement 12 eine axiale Bewegung in Richtung vom Schneckenrad 14 weg aus­ führt. Derartige selbstausrückende Kupplungen sind an sich bekannt und der Effekt kann erreicht werden, indem die Zähne der Verzahnung schräge Seitenflanken mit einem Winkel von mindestens 45° zur Achse A der Abtriebswelle 15 besitzen.

Damit im Normalbetrieb der Tür eine ständige Koppe­ lung zwischen dem Schneckenrad 14 und der Abtriebs­ welle 15, und damit ein einwandfreies Öffnen und Schließen der Tür erfolgt, ist eine Ausrücksperre vorgesehen, welche verhindert, daß im Normalbetrieb ein selbsttätiges Ausrücken des Kupplungselements 12 stattfindet. Diese Ausrücksperre kann aus einer die axiale Bewegung des Kupplungselements 12 blockieren­ den Stellung in eine diese axiale Bewegung freige­ bende Stellung bewegt werden. Die freigegebene Stellung ist dann der Fall der Notentriegelung, bei der wegen der Entkoppelung zwischen Abtriebswelle 15 und Schneckenrad 14 die mit der Abtriebswelle 15 verbun­ dene Tür leicht von Hand geöffnet werden kann.

In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ausrücksperre dadurch verwirklicht, daß an der vom Schneckenrad 14 abgewandten Seite des Kupp­ lungselements 12 ein mit diesem zusammen axial ver­ schiebbares, gegenüber dem Gehäuse 11 unverdrehbares Verbindungselement 13 angeordnet ist. Dabei befindet sich zwischen dem Kupplungselement 12 und dem Ver­ bindungselement 13 ein Rollenlager 23, so daß diese beiden Teile leicht gegeneinander verdrehbar sind. Oberhalb des Verbindungselements 13 ist außen am Gehäuse ein Sperrhebel 17 angeordnet, der um eine Achse 17.2, die parallel zur Achse A der Abtriebs­ welle 15 verläuft, schwenkbar ist. Der Sperrhebel 17 ist über Kugellager 26 in Halterungsplatten 24 an der dem Gehäuse zugewandten Seite und 18 an der vom Ge­ häuse abgewandten Seite gelagert. Die Unterseite des Sperrhebels 17 ruht in der dargestellten Schwenk­ stellung, in der die Kupplung eingerückt ist, auf der Oberseite des Verbindungselements 13 und blockiert somit die axiale Verschiebung des Verbindungselements 13 und des Kupplungselements 12. In dieser Stellung des Sperrhebels 17 bleibt die Kupplung in jedem Falle eingerückt. Der Sperrhebel 17 besitzt an seiner Unterseite eine Vertiefung 17.3 und kann in eine Stellung verschwenkt werden, in welcher diese Ver­ tiefung 17.3 über der Oberseite des Verbindungs­ elements 13 liegt und dessen axiale Bewegung, und damit auch die axiale Bewegung des Kupplungselements 12 freigibt. Wenn in dieser Stellung ein Drehmoment auf die Kupplung ausgeübt wird, rückt diese selbst­ tätig aus und Kupplungselement 12 und Verbindungs­ element 13 führen eine Axialbewegung aus, an deren Ende die Oberseite des Verbindungselements 13 in die Vertiefung 17.3 eingreift und Kupplungselement 12 und Schneckenrad 14 vollständig entkoppelt sind.

Die Bewegung des Sperrhebels 17 kann entweder direkt an einem Knopf 17.4 von Hand erfolgen oder der Sperr­ hebel 17 kann an dieser Stelle mit dem in Fig. 1 dar­ gestellten Gestänge und damit dem Notentriegelungs­ hebel 9 verbunden sein.

Es hat sich gezeigt, daß ein besonders reibungsarmes und sicheres Ausrücken des Kupplungselementes 12 nach Freigabe der axialen Bewegbarkeit mittels des Sperr­ hebels 17 erzielt werden kann, wenn die Abtriebswelle 15 selbst gegenüber dem Gehäuse 11 in axialer Rich­ tung verschiebbar ist.

Oberhalb des Sperrhebels 17 ist auf der Halterungs­ platte 18 über eine Lasche 19 montiert ein Aufnahme­ element 20 angeordnet, in dem ein Drehpotentiometer 21 angeordnet ist, welches mittels eines dünnen Über­ tragungsgestänges 22 mit der Abtriebswelle 15 verbun­ den ist und zur Abgabe von die Türstellung anzeigen­ den Positionssignalen an eine nicht dargestellte Vor­ richtung zur Türsteuerung, beispielsweise eine Ein­ klemmsicherungseinrichtung dient. Damit der Durchgang des Übertragungsgestänges 22 durch den Sperrhebel 17 nicht behindert wird, besitzt dieser an der entspre­ chenden Stelle einen Durchtrittsschlitz 17.1.

In den Fig. 2A und 2B sind zwei weitere Ausführungs­ varianten der Antriebsvorrichtung dargestellt, die sich von der oben beschriebenen Ausführungsform da­ durch unterscheiden, daß die Koppelung zwischen dem Kupplungselement und dem Schneckenrad bzw. der Ab­ triebswelle in etwas anderer Weise erfolgt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2A greift die Schneckenwelle in ein Schneckenrad 14A ein, in dem koaxial das Kupplungselement 12A angeordnet ist. Das Kupplungselement 12A ist mit dem Schneckenrad 14A über ein Keilprofil 12.1A/14.1A axial verschiebbar in bezug auf Drehung gekoppelt. An der Unterseite des Kupplungselements 12A ist die Verzahnung 12.2A ange­ ordnet, die in eine entsprechende Verzahnung 15.1A eingreift, welche an der Oberseite eines mit der Ab­ triebswelle 15A fest verbundenen Flansches 15.3A an­ geordnet ist.

Bei der in Fig. 2B dargestellten Ausführungsvariante greift in die Schneckenwelle ein Schneckenrad 14B ein, in dem wiederum koaxial das Kupplungselement 12B angeordnet ist. Das Kupplungselement 12B ist mit dem Schneckenrad 14B über in axialen Bohrungen des Schneckenrades gleitende Bolzen 15.2B, die fest mit dem Kupplungselement 12B verbunden sind, axial ver­ schiebbar in bezug auf Drehung gekoppelt. An der Unterseite der Bolzen 15.2B ist jeweils eine Verzah­ nung 12.1B angeordnet, die in eine entsprechende Ver­ zahnung 14.1B eingreift, welche an der Oberseite eines mit der Abtriebswelle 15B fest verbundenen Flansches 15.3B angeordnet ist.

Auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2A und 2B sind die Verzahnungen so ausgebildet, daß beim Auftreten eines Drehmomentes zwischen Schneckenrad 14A bzw. 14B und Kupplungselement 12A bzw. 12B die Kupplung selbsttätig ausrückt, indem das Kupplungs­ element 12A bzw. 12B eine axiale Bewegung in Richtung von dem Flansch 15.3A bzw. 15.3B der Abtriebswelle 15A bzw. 15B weg ausführt. Auch hier kann der Effekt des Selbstausrückens erreicht werden, indem, wie be­ reits beschrieben, die Zähne der Verzahnung schräge Seitenflanken mit einem Winkel von mindestens 45° zur Achse A der Abtriebswelle 15A bzw. 15B besitzen.

Die Ausrücksperre bei den beiden in Fig. 2A und 2B dargestellten Ausführungsformen kann in der gleichen Weise ausgebildet sein, wie bereits oben anhand der Fig. 2 beschrieben.

Claims (9)

1. Elektromechanische Antriebsvorrichtung für eine Drehsäule zur Bewegung eines Schwenktürflügels an einem Fahrzeug, insbesondere einem öffentlichen Verkehrsmittel mit einem, die Drehsäule über ein Schneckengetriebe antreibenden Elektromotor, dessen Motorwelle mit der Schneckenwelle verbunden ist, während das Schneckenrad mit der an die Drehsäule angeschlossenen Abtriebswelle des Schneckengetriebes gekoppelt ist, wobei das Schneckengetriebe eine Not­ entriegelungsvorrichtung zur Entkoppelung in bezug auf Rotation zwischen Abtriebswelle und Schneckenrad aufweist mit einer zwischen der Abtriebswelle und dem koaxial zu dieser liegenden Schneckenrad angeord­ neten, ausrückbaren Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als unter Einwirkung eines Drehmo­ ments selbstausrückende Zahnkupplung ausgebildet ist mit einem koaxial zur Abtriebswelle (15, 15A, 15B) angeordneten, gegenüber dem Schneckenrad (14, 14A, 14B) in axialer Richtung zur Abtriebswelle verschieb­ baren Kupplungselement (12, 12A, 12B), das entweder in Bezug auf Drehung ständig mit der Abtriebswelle (15) und über Verzahnungen (12.1, 14.1) lösbar mit dem Schneckenrad (14) oder in bezug auf Drehung stän­ dig mit dem Schneckenrad (14A, 14B) und über Verzah­ nungen (12.2A, 15.1A; 12.1B, 14.1A) lösbar mit der Abtriebswelle (15A, 15B) gekoppelt ist, wobei die Verzahnung so ausgebildet ist, daß beim Auftreten eines Drehmoments zwischen den miteinander über die Verzahnungen gekoppelten Bauteilen das Kupplungs­ element (12, 12A, 12B) eine Ausrückbewegung in axi­ aler Richtung ausführt und eine von außen betätig­ bare Ausrücksperre (17) vorgesehen ist, die aus einer die axiale Bewegung des Kupplungselements blockierenden Stellung in eine diese axiale Bewe­ gung freigebende Stellung bewegbar ist.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kupplungselement (12) unver­ drehbar, aber axial verschiebbar, koaxial auf der Abtriebswelle (15) dem Schneckenrad (14) gegenüber­ liegend angeordnet ist, wobei die an der Unterseite des Kupplungselements (12) angeordnete Verzahnung (12.1) im eingerückten Zustand in eine entspre­ chende Verzahnung (14.1) am Schneckenrad (14) ein­ greift.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kupplungselement (12) mit der Abtriebswelle (15) über einen Vierkant (15.2) in bezug auf Drehung gekoppelt ist.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement mit der Abtriebswelle über ein Vielkeilprofil in bezug auf Drehung gekoppelt ist.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kupplungselement (12A) ko­ axial zum Schneckenrad (14A) liegt und mit diesem über ein Keilprofil (12.1A/14.1A) axial verschieb­ bar in bezug auf Drehung gekoppelt ist und die an der Unterseite des Kupplungselements (12A) ange­ ordnete Verzahnung (12.2A) im eingerückten Zustand in eine entsprechende Verzahnung (15.1A) an der Oberseite eines mit der Abtriebswelle (15A) fest verbundenen Flansches (15.3A) eingreift.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kupplungselement (12B) ko­ axial zum Schneckenrad (14B) liegt und mit diesem über in axialen Bohrungen des Schneckenrades (14B) gleitenden Bolzen (15.2B) axial verschiebbar in bezug auf Drehung gekoppelt ist und die an der Un­ terseite der Bolzen (15.2B) angeordnete Verzahnung (12.1B) im eingerückten Zustand in eine entspre­ chende Verzahnung (14.1B) an der Oberseite eines mit der Abtriebswelle (15B) fest verbundenen Flan­ sches (15.3B) eingreift.

7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der vom Schneckenrad (14) abgewandten Seite des Kupplungs­ elements (12) ein mit diesem axial verschiebbares, gegenüber dem Gehäuse unverdrehbares Verbindungs­ element (13) angeordnet ist, wobei zwischen Kupp­ lungselement (12) und Verbindungselement (13) ein Drehlager (23) angeordnet ist und die axiale Bewe­ gung des Verbindungselements (13) durch die Aus­ rücksperre (17) blockierbar oder freigebbar ist.

8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausrücksperre als um eine Achse (17.2) parallel zur Achse (A) der Abtriebs­ welle (15) schwenkbarer Sperrhebel (17) ausgebil­ det ist, der aus einer die axiale Bewegung des Verbindungselements (13) blockierenden Stellung in eine die axiale Bewegung des Verbindungselements (13) freigebende Stellung schwenkbar ist.

9. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (15) des Schneckengetriebes gegenüber dem Gehäuse (11) in axialer Richtung mindestens um eine vorge­ gebene Wegstrecke verschiebbar gelagert ist.