DE19940184B4

DE19940184B4 - Elektromotorische Antriebsvorrichtung für einen Seilzug-Fensterheber bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE19940184B4
Application number: DE19940184A
Authority: DE
Inventors: Klaus Marscholl
Original assignee: Kuester & Co GmbH; Kuester and Co GmbH
Current assignee: Kuester & Co GmbH; Kuester and Co GmbH
Priority date: 1998-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2019-08-26
Also published as: DE19940184A1

Abstract

Elektromotorische Antriebsvorrichtung in Kombination mit einem Fensterheber für Kraftfahrzeuge, wobei der Fensterheber ein Seilzug-Fensterheber mit einer Seiltrommel (14) zum Auf- und Abwickeln des Seilzuges ein Stirnradgetriebe zwischen eine Motorwelle (13) des elektromotorischen Antriebes und dem Fensterheber geschaltet ist, welches mehrere Getriebestufen aufweist und über einen Getriebeabtrieb, insbesondere eine Abtriebswelle (7), mit der Seiltrommel (14) gekoppelt ist und welches nicht selbsthemmend ausgebildet ist wobei das Getriebe ein auf der Motorwelle (13) drehfest angeordnetes Antriebsritzel (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe gebildet ist durch ein auf der Abtriebswelle (7) drehbar gelagertes, mit dem Antriebsritzel (1) kämmendes Zahnrad (2), mit welchem ein im Durchmesser kleineres Zahnrad (3) drehfest verbunden ist, welches mit einem im Durchmesser größeren Zahnrad (4) kämmt, das wiederum auf der Motorwelle (13) drehbar gelagert und drehfest mit einem im Durchmesser kleineren Zahnrad (5) verbunden ist, das wiederum mit einem auf der Abtriebswelle (7) drehfest angeordnetem Abtriebszahnrad (6) kämmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromotorische Antriebsvorrichtung in Kombination mit einem Seilzug-Fensterheber für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Eine derartige Antriebsvorrichtung zum Auf- und Abbewegen von Fensterscheiben, insbesondere von Fensterscheiben von Kraftfahrzeugen, ist bereits aus der DE 19 31 829 U bekannt. Die Vorrichtung umfaßt einen Scheibenankermotor, dessen abgehende Welle ein Ritzel trägt, das seinerseits mit einem Zahnrad eines Untersetzungsgetriebes kämmt. Das Untersetzungsgetriebe weist unter Zwischenschaltung einer vorzugsweise in beiden Drehrichtungen wirkenden Sperre ein weiteres Ritzel auf, welches auf ein Zahnrad einwirkt, das fest mit einer Seiltrommel verbunden ist. Das Seil der Steiltrommel greift an der Fensterscheibe oder einem Träger derselben an. Weiterhin ist aufgrund der vorzugsweise in beiden Drehrichtungen wirkenden Sperre davon auszugehen, daß das Getriebe nicht selbsthemmend ausgebildet ist. Diese bekannte Antriebsvorrichtung ist großvolumig und weist einen nur geringen Wirkungsgrad auf. Ein weiteres Problem der bekannten Antriebsvorrichtung ist, daß es keine Möglichkeiten gibt, beispielsweise bei Ausfall des Antriebsmotors, die Antriebsvorrichtung mittels einer Handbetätigung zu bedienen.

Eine weitere Antriebsvorrichtung ist bspw. aus der DE 40 41 480 A1 bekannt. In der Beschreibungseinleitung dieser Druckschrift ist eine elektromotorische Einrichtung für die Betätigung von feststellbaren Funktionsteilen und Funktionsaggregaten des Kraftfahrzeuges mit Elektromotor und Getriebe beschrieben, wobei das Getriebe eine Abtriebswelle aufweist. Bei den Funktionsteilen und Funktionsaggregaten kann es sich bspw. um heb- und senkbare Kraftfahrzeugfensterscheiben handeln. Bei den aus der Praxis bekannten Getrieben kommen nach diesem Dokument übliche Stirnradgetriebe mit Übersetzungsfunktion für eine Übersetzung ins Langsamere zur Anwendung. In Abwandlung von diesem Stand der Technik werden in der DE 40 41 480 A1 als Getriebe Umlaufrädergetriebe mit Außenkranz, Planetenträger mit Planetenrädern und Sonnenrad beschrieben, wobei die Abtriebswelle an den Planetenträger angeschlossen ist und das Sonnenrad einen zylindrischen Fortsatz aufweist. Der Elektromotor besitzt auf seiner Welle eine Schnecke, die mit der Welle drehfest verbunden und auf der Welle axial verschiebbar ist. Die Schnecke kämmt mit dem als Schneckenrad ausgebildeten Außenkranz des Umlaufrädergetriebes.

Aus der US 5 161 419 A ist des weiteren eine Antriebsvorrichtung in Kombination mit einem Fensterheber bekannt, bei der ein elektromotorischer Antrieb über ein Schneckenrad ein Getriebe mit mehreren Getrieberädern antreibt. Mittels einer Abtriebswelle des Getriebes wird die Fensterscheibe unmittelbar, d.h. ohne Einsatz eines Seilzug-Fensterhebers betätigt.

Weitere elektromotorische Antriebsvorrichtungen sind bspw. aus der DE 41 28 257 A1 bekannt. Sie weisen ein Schneckenradgetriebe auf mit einer Seiltrommel sowie einem von einem Motor über eine Schnecke angetriebenen Schneckenrad, das auf einer gehäusefesten Achse gelagert und mit der koaxial gelagerten Seiltrommel kuppelbar ist. Durch Drehung des Motors wird über die Schnecke und das Schneckenrad die Seiltrommel auf Drehung mitgenommen. Um eine ungewollte Betätigung der Fensterscheibe von außen zu verhindern, z.B. durch Herunterdrücken oder Aufwärtsziehen der halb geöffneten Scheibe, ist eine Bremsfeder innerhalb eines Bremstopfes angeordnet. Wird die Fensterscheibe von außen in Gang gesetzt, wird die Bremsfeder aufgebogen und gegen die Innenwandung des Bremstopfes festgeklemmt, wodurch die Antriebsvorrichtung blockiert und ein Herunterdrücken oder auch Aufwärtsziehen der Fensterscheibe verhindert ist. Das Getriebe dieser bekannten Antriebsvorrichtung ist als Schneckengetriebe ausgebildet, das einen geringen Wirkungsgrad aufweist, was entsprechende Leistungen der Elektromotore fordert.

Auch ist es bereits bekannt, anstelle der Anordnung einer Bremsfeder das Schneckengetriebe selbsthemmend auszulegen, um eine Einbruchsicherung zu ermöglichen. Diese Ausführung hat jedoch zur Folge, daß das Getriebe nur einen Wirkungsgrad von 50 % aufweist.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromotorische Antriebsvorrichtung im Kombination mit einem Fensterheber der eingangs genannten Art anzugeben, welche sich durch einen hohen Wirkungsgrad, kompakte Bauweise und die Möglichkeit einer einfacher Handbetätigung auszeichnet.

Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein solche Antriebsvorrichtung, welchem vorzugsweise eine Bremse nachgeschaltet ist, weist einen hohen Wirkungsgrad auf. So können bei Einsatz eines Stirnradgetriebes Wirkungsgrade bis annähernd 90 % erreicht werden. Dagegen beträgt der Wirkungsgrad bei einem Schneckenantrieb ohne Selbsthemmung maximal 70 % und mit Selbsthemmung ca. 50 %. Des weiteren lassen sich durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Getriebemotors kleinere Poltopfabmessungen des Motors bei gleicher Leistung erreichen. Durch Reduzierung der Primärleistung ergibt sich eine geringere Stromaufnahme, was sich vorteilhaft auf die nachgeschalteten Leistungstransistoren auswirkt. Die Gewichtsreduzierung des erfindungsgemäßen Fensterheber-Getriebemotors bezogen auf die vorbekannten Motore beträgt ca. 30 %. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung zeichnet sich auch durch eine kompakte Bauweise aus und ermöglicht bei innenliegender Fensterheberanordnung eine Nothandbetätigung. Dabei ist ein mehrstufiges Zahnradgetriebe vorgesehen, mit einem auf der Motorwelle drehfest angeordneten Antriebsritzel, einem auf der Abtriebswelle drehbar gelagerten, mit dem Antriebsritzel kämmenden Zahnrad, mit welchem ein im Durchmesser kleineres Zahnrad drehfest verbunden ist, welches mit einem im Durchmesser größeren Zahnrad kämmt, das wiederum auf der Motorwelle drehbar gelagert und drehfest mit einem im Durchmesser kleineren Zahnrad verbunden ist, das wiederum mit einem auf der Abtriebswelle drehfest angeordnetem Abtriebszahnrad kämmt. Hierdurch ist ein kompakter Aufbau mit hohem Wirkungsgrad des Getriebes realisiert.

Dabei kommen bevorzugt zwei oder drei Getriebestufen zum Einsatz.

Nachteilig bei Stirnradgetrieben ist grundsätzlich die hohe Geräuschentwicklung. Um dies zu minimieren, ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß die Zahnräder eine Schrägverzahnung und/oder eine hohe Zähnezahl pro Rad aufweisen. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahme wird eine höhere Überdeckung der Zähne erreicht, mit dem Ziel, daß möglichst viele Zähne gleichzeitig in Eingriff miteinander stehen.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind unterschiedliche Werkstoffpaarungen der Zahnräder vorgesehen, was sich ebenfalls günstig auf eine Minimierung der Geräuschemission auswirkt.

Von besonderem Vorteil ist dabei, daß der Werkstoff der Zahnräder einer Getriebestufe gegenüber der jeweils vorhergehenden Getriebestufe eine höhere Festigkeit aufweist. Die Geräuschentwicklung in der ersten Getriebestufe ist am höchsten, als dort die höchste Drehzahl vorliegt. Da andererseits in der ersten Getriebestufe das kleinste Drehmoment ansteht, kann ein Werkstoff mit geringerer Festigkeit gegenüber den Zahnrädern der folgenden Getriebestufen eingesetzt werden. In der letzten Getriebestufe ist die Belastung am höchsten, somit müssen dort für die Zahnräder Werkstoffe mit einer höheren Festigkeit verwendet werden.

Beispielsweise können die Zahnräder der ersten Getriebestufe aus Kunststoff, beispielsweise Polyoxymethylen (POM), die Zahnräder der zweiten Getriebestufe aus, vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid (PA), insbesondere PA6, und das Zahnrad der dritten Getriebestufe aus, vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere PA12 oder Sintermetall, bestehen. Das Antriebsritzel sollte vorzugsweise aus Metall, wie beispielsweise Stahl oder Messing hergestellt sein. Aufgrund des Einsatzes von ggf. glasfaserstärktem Kunststoff läßt sich die Geräuschentwicklung erheblich reduzieren.

Fertigungstechnisch besonders günstig ist es, wenn die Zahnräder der ersten und zweiten Getriebestufe jeweils als einstückige Stufenzahnräder aus gleichem Werkstoff ausgebildet sind.

Nach der Erfindung kann die Abtriebswelle radial nach außen weisende Flügel oder dergleichen besitzen, welche eine Drehkopplung mit der Seiltrommel bewirken, wobei innerhalb eines Bremstopfes eine Bremsfeder aufgenommen ist, deren abgewinkelte Enden zwischen die Flügel der Abtriebswelle greifen.

Nach einem eigenständigen Gedanken der Erfindung ist es vorgesehen, daß eine Schraubenradschnecke oder dergleichen als Notbetätigung dem Getriebe zugeordnet ist, welche mit einem Zahnrad, insbesondere dem Ausgangszahnrad der zweiten Getriebestufe kämmt. Hierdurch ist für eine Integration der Notbetätigung gesorgt. Dadurch, daß das erfindungsgemäß vorgeschlagene Getriebe keine Selbsthemmung aufweist, läßt sich mit einer für den Bediener akzeptablen Anzahl an Umdrehungen von Hand eine Notbetätigung des Fensterhebers realisieren. Dagegen wäre im Falle einer Anbindung der Notbetätigung an die Motorwelle eine hohe Anzahl von Umdrehungen von Hand erforderlich.

Schließlich ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß die Schraubenradschnecke einen Innensechskant oder dergleichen zur Aufnahme eines Notbetätigungswerkzeuges aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Getriebemotors,
2 den Getriebemotor gemäß 1 in einer anderen Ansicht und
3 den Getriebemotor gemäß 1 in einer wiederum anderen Ansicht.
In den Figuren ist mit Bezugszeichen 12 ein Motor bezeichnet, auf dessen Motorwelle 13 ein Motorritzel 1 drehfest angeordnet ist. Das Ritzel 1 kämmt mit einem auf einer Abtriebswelle 7 drehbar gelagerten Zahnrad 2. Das Zahnrad 2 ist drehfest verbunden mit einem im Durchmesser kleineren Zahnrad 3, welches wiederum mit einem auf der Motorwelle 13 drehbar gelagerten Zahnrad 4 kämmt. Mit dem Zahnrad 4 ist drehfest verbunden ein Zahnrad 5, welches mit dem auf der Abtriebswelle 7 drehfest angeordneten Abtriebszahnrad 6 kämmt.
Der Getriebemotor ist also als dreistufiges Stirnradgetriebe mit außerordentlichen hohem Wirkungsgrad und relativ geringem Gewicht ausgebildet.
Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel bestehen die Zahnräder 2, 3 der ersten Getriebestufe aus Kunststoff, beispielsweise Polyoxymethylen (POM), die Zahnräder 4, 5 der zweiten Getriebestufe aus glasfaserverstärktem Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid (PA), insbesondere PA6, und das Abtriebszahnrad 6 der dritten Getriebestufe aus glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere PA12 oder Sintermetall. Das Antriebsritzel 1 sollte vorzugsweise aus Metall, wie beispielsweise Stahl oder Messing hergestellt sein. Durch den Einsatz von Kunststoff als Werkstoff für die Zahnräder der ersten und zweiten Getriebestufe läßt sich die Geräuschemission des Stirnradgetriebes erheblich reduzieren. Dem ansteigenden Drehmoment von Getriebestufe zu Getriebestufe ist dadurch Rechnung getragen, daß der Werkstoff der Zahnräder einer Getriebestufe gegenüber der jeweils vorhergehenden Getriebestufe eine höhere Festigkeit aufweist.
Wie aus den Figuren ersichtlich, weist die Abtriebswelle 7 radial nach außen weisende Flügel 9 auf, welche eine Drehverbindung mit einer Seiltrommel 14 zum Auf- und Abwickeln des (nicht dargestellten) Seiles bewirken. Innerhalb des Bremstopfes 8 ist eine Bremsfeder 10 aufgenommen, deren Enden abgewinkelt sind und jeweils in die zwischen den radialen Flügel 9 der Abtriebswelle 7 verbleibenden Spalte eingreifen. Sobald versucht wird, die Getriebekette von der Fensterscheibe her in Gang zu setzen, z.B. durch Herunterdrücken oder Aufwärtsziehen der halb geöffneten Scheibe, werden über die Seiltrommel 13 die radial nach außen weisenden Flügel 9 gedreht, welche nun ihrerseits auf die abgewinkelten Federenden auftreffen. Dadurch wird die Feder 10 quasi aufgebogen und gegen die Innenwand des Bremstopfes 8 festgeklemmt. Die Antriebsvorrichtung ist damit blockiert. Ein Herunterdrücken oder Aufwärtsziehen der Fensterscheibe ist nicht mehr möglich. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Einbruchssicherung in einer anderen Art und Weise auszubilden.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung eine Notbetätigung auf. Hierfür ist eine Schraubenradschnecke 11 vorgesehen, welche mit dem Zahnrad 5 auf der Motorwelle 13 kämmt. Die Betätigung dieses Zahnrades 5 bzw. der Schnecke erfolgt bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel über einen Innensechskant der Schraubenradschnecke 11, in welchen ein entsprechendes Werkzeug eingesetzt und durch Verdrehen die Fensterscheibe auf- und abbewegt werden kann.

Claims

Elektromotorische Antriebsvorrichtung in Kombination mit einem Fensterheber für Kraftfahrzeuge, wobei der Fensterheber ein Seilzug-Fensterheber mit einer Seiltrommel (14) zum Auf- und Abwickeln des Seilzuges ein Stirnradgetriebe zwischen eine Motorwelle (13) des elektromotorischen Antriebes und dem Fensterheber geschaltet ist, welches mehrere Getriebestufen aufweist und über einen Getriebeabtrieb, insbesondere eine Abtriebswelle (7), mit der Seiltrommel (14) gekoppelt ist und welches nicht selbsthemmend ausgebildet ist wobei das Getriebe ein auf der Motorwelle (13) drehfest angeordnetes Antriebsritzel (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe gebildet ist durch ein auf der Abtriebswelle (7) drehbar gelagertes, mit dem Antriebsritzel (1) kämmendes Zahnrad (2), mit welchem ein im Durchmesser kleineres Zahnrad (3) drehfest verbunden ist, welches mit einem im Durchmesser größeren Zahnrad (4) kämmt, das wiederum auf der Motorwelle (13) drehbar gelagert und drehfest mit einem im Durchmesser kleineren Zahnrad (5) verbunden ist, das wiederum mit einem auf der Abtriebswelle (7) drehfest angeordnetem Abtriebszahnrad (6) kämmt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnradgetriebe zwei oder drei Getriebestufen aufweist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (1–6)eine Schrägverzahnung und/oder eine hohe Zähnezahl pro Rad aufweisen.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Werkstoffpaarungen der Zahnräder (1–6)vorgesehen sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Zahnräder einer Getriebestufe gegenüber der jeweils vorhergehenden Getriebestufe eine höhere Festigkeit aufweist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (1) aus Metall, wie beispielsweise Stahl oder Messing, die Zahnräder (2, 3) der ersten Getriebestufe aus Kunststoff, beispielsweise Polyoxymethylen (POM), die Zahnräder (4, 5) der zweiten Getriebestufe aus, vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid (PA), insbesondere PA6, und das Abtriebszahnrad (6) der dritten Getriebestufe aus, vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere PA12 oder Sintermetall besteht.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zahnräder (2, 3 sowie 4, 5) der ersten und zweiten Getriebestufe jeweils als einstückige Stufenzahnräder ausgebildet sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Zahnräder (2, 4, 6) sowie die Zahnräder (1, 3, 5) im wesentlichen gleiche Durchmesser aufweisen und/oder der Durchmesser der Zahnräder (2, 4, 6) etwa das Doppelte oder ein Mehrfaches der Durchmesser der Zahnräder (1, 3, 5) beträgt.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (7) radial nach außen weisende Flügel (9) oder dergleichen besitzt, welche eine Drehkopplung mit der Seiltrommel (14) bewirken.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Bremstopfes (9) eine Bremsfeder (10) aufgenommen ist, deren abgewinkelte Enden zwischen die Flügel (9) der Abtriebswelle (7) greifen.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenradschnecke (11) oder dergleichen als Notbetätigung dem Getriebe zugeordnet ist, welche mit einem Zahnrad, insbesondere dem Ausgangszahnrad (5) der jeweiligen Getriebestufe kämmt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenradschnecke (11) einen Innensechskant oder dergleichen zur Aufnahme eines Notbetätigungswerkzeuges aufweist.