DE3047800A1

DE3047800A1 - "antriebsmechanismus mit einer flexiblen zahnstange und einem zahnrad"

Info

Publication number: DE3047800A1
Application number: DE19803047800
Authority: DE
Inventors: Akira Akashi; Ken Hamuro; Shigeo Kimura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-12-31
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1981-09-17
Also published as: FR2473138B1; JPS5697656A; DE3047800C2; GB2068077B; GB2068077A; FR2473138A1

Description

— 7 —
BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsmechanismus mit einer flexiblen Zahnstange und einem um seine Mittelachse drehbar angeordneten Ritzel.

Es gibt einen beispielsweise in einer Fensterverstellvorrichtung für eine·Kraftfahrzeugtür verwendeten Antriebsmechanismus der genannten Art, dessen Ritzel mit einer Schrägverzahnung versehen und durch eine an der Türinnenseite angeordnete Kurbel mit Griff verdrehbar ist, und dessen flexibles Zahnstangenelement aus einem Drahtkern und einem schraubenförmig um diesen Drahtkern gewickelten sowie fest mit ihm verbundenen Wickeldraht besteht..Das Ritzel befindet sich im Zahneingriff mit einigen Wendelelementen oder Gängen des Wickeldrahtes, so daß eine über den Kurbelgriff auf das Ritzel übertragene Drehbewegung das flexible Zahnstangenelement in seiner. Längsrichtung bewegt.

Dieser herkömmliche Antriebsmechanismus hat verschiedene Nachteile, Das notwendigerweise schräg verzahnte Ritzel ist aufwendig und entsprechend teuer in der Herstellung, Ferner muß der Wickeldraht unter erhöhten Herstellkosten mit großer Präzision schraubenförmig um den Drahtkern gewickelt werden, damit der Eingriff zwischen dem Ritzel und dem Wickeldraht des flexiblen Zahnstangenelements nicht zu locker wird Und folglich Störgeräusche erzeugt und/oder das rotierend angetriebene Ritzel nicht einen oder mehere Draht-Gewindegänge überspringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsmechanismus der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die genannten Nachteile vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurzgefaßt im Patentanspruch 1 angegeben,

130038/0801

TER MEER · MÜLLER . STEINMEiSTER /;. ". ^: ' „;..;.. " ^: ::NiSSan 1-0367-011

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen enthalten.

Der erfindungsgemäße Antriebsmechanismus zeichnet sich besonders dadurch aus, daß sein Ritzel in ein längliches flexibles Zahnstangenelement mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und einer wendeiförmigen, aus einer Anzahl von Wendelelementen bzw. Windungen bestehenden Rippe eingreift. Die Windungen oder Gänge sind elastisch verformbar, um zwischen den durch Verformung zumindest teilweise voneinander entfernten Gängen Abstände zu bilden, durch die das entsprechend positionierte Ritzel mit den Gängen im Passeingriff steht.

Vorzugsweise ist das Ritzel ein leicht und billig herstellbares Stirnrad. Mit Vorteil kann ferner das flexible Zahnstangenelement durch ein Führungsrohr hindurch geführt sein, welches in der Nähe des Ritzels mindestens einen dem flexiblen Zahnstangenelement einen Krümmungsabschnitt verleihenden gekrümmten Abschnitt mit einer öffnung, in die das Ritzel teilweise vorspringt, aufweist. Durch dieses Führungsrohr werden die Wendelelemente bzw, Gän.ge im Krümmungsabschnitt des Zahnstangenelements im äußeren Kammbereieh der gestreckten Krümmungsabschnittseite so weit voneinander entfernt, daß die für den Zahneingriff erforderlichen gegenseitigen Abstände gebildet werden.

Der erfindungsgemäße Antriebsmechanismus eignet sich besonders - aber keinesfalls ausschließlich r zur Anwendung in einer Scheibenverstelle .bzw. Hubvorrichtung einer Fahrzeugtür und wird daher nachstehend in diesem Zusammenhang näher erläutert. Die Erfindung kann aber auch in diversen anderen Systemen nutzbringend eingesetzt werden.

Nachstehend werden einige die Merkmale der Erfindung aufweisende Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Fen-

130038/0801

TER MEER-MÜLLER · STEINMEISTER __ -^: ' ;' - ": .:NiSSan 1-0367-011

30A78Q0

sterhubvorrichtung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung, die auch Einzelheiten zum Stand der Technik enthält, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht von innen auf eine Fahrzeugtür mit einer Fensterhubvorrichtung, die mit einem herkömmlichen Antriebsmechanismus mit Draht-Zahnstangenelement und Ritzel ausgerüstet ist,

Fig, 2 einen Teilschnitt durch den herkömmlichen Antriebsmechanismus von Fig. 1,

Fig. 3 eine Fig. 1 ähnliche Darstellung einer

Fahrzeugtür, deren Fensterhubvorrichtung einen erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus mit flexiblem Zahnstangenelement und Ritzel enthält,

Fig. 4 einen maßstäblich vergrößerten Teilschnitt durch den Antriebsmechanismus von Fig. 3,

Fig, 5 einen Teilschnitt in Längsrichtung

durch ein das flexible Zahnstangenelement von Fig. 3 aufnehmendes Führungsrohr ,

Fig. 6 einen maßstäblich vergrößerten Horizontalschnitt durch das Führungsrohr und das flexible Zahnstangenelement im Bereich von Verbindungsstellen zwischen dem Antriebsmechanismus und der Türkonstruktion bzw, der Fenster

scheibe,

130038/0801

TER MEER · MÜLLER - STEINMEISTER .:.',." .!....". ' ^;... ^: ■ NiSSan 1-0367-011

- 10 -

Fig. 7 bis 11 Schnittdarstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele von schraubenförmig aus Stahldraht gewickelten flexiblen Zahnstangenelementen für die Anordnung in Fig. 3 bis 6,

Fig. 12 einen Längsschnitt durch ein weiteres

Ausführungsbeispiel eines als schraubenförmig mit Stahldraht umwickelten Kernelements ausgebildeten flexiblen

Zahnstangenelements für die Anordnung von Fig. 3 bis 6,

Fig, 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines 5 flexiblen Zahnstangenelements für die

Anordnung von Fig. 3 bis 6, und

Fig. 14 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht einer

anderen Türkonstruktion mit einer einen erfindungsgemäßen Antriebsmecha

nismus enthaltenden Fensterhubvorrichtung .

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Antriebsmechanismus mit Drahtzahnstange und Ritzel.für eine Fensterhubvorrichtung in einer Tür 20 eines Kraftfahrzeugs. Die Tür 20 umfaßt einen Innenwandabschnitt 21., eine nicht dargestellte Außenwand und eine vertikal durch einen Spalt zwischen den beiden Wandabschnitten bewegbare Fensterscheibe 22. 30

Auf einer an der Innenseite des Innenwandabschnitts 21 befestigten Tragplatte 23 ist ein fest mit einer Fensterkurbel 24 mit Griff verbundenes Ritzel 25 mit senkrecht zum Innenwandabschnitt 21 verlaufender Achse drehbar gelagert. Ein mittels Schellen (nicht dargestellt) an geeigneten Stellen an dem Innenwandabschnitt 21 befestigtes

130038/080 1

TER MEER ■ MÖLLER ■ STEINMEISTER J, "} ' ,;_;, ' -\ ^Nlssan 1-0367-011

Führungsrohr 26 umfaßt einen sich zum Teil über die Tragplatte 23 erstreckenden geradlinigen Abschnitt und einen / spitzwinklig gekrümmten Abschnitt, der sieh zum Teil üb&r _Ä } ein am unteren Ende der Fensterscheibe 22 befestigtes Be-'5 schlagteil 27 erstreckt. Gemäß Fig. 2 ragt das Ritzel 25"^ zum Teil durch eine öffnung 28 in den Innenkanal eines Führungsrohres 26 hinein, in welchem eine flexible Zahnstange 29 in Längsrichtung verschiebbar geführt ist, die aus einem Drahtkern 30 und einem unter Bildung regelmäßiger Schraubengänge schraubenförmig und fest um den Drahtkern

gewickelten Wickeldraht 31 besteht. Mit einem Ende ist die flexible Zahnstange 29 über das Beschlagteil 27 an der _^~- Fensterscheibe 22 verankert. Die regelmäßigen Gewindegänge :..- zwischen den Windungen des um den Drahtkern 30 gewickelten 1-5 Wickeldrahtes 31 st±mffierf"mit der Zahnteilung des durch die öffnung""38 im Führungsrohr 26 in diese Gänge eingreifenden -""■""■■' Ritzels 25 überein.

Durch Verdrehung des Ritzels 25 über die Fensterkurbel 24 in der einen oder anderen Drehrichtung wird die flexible Zahnstange 29 ir. entsprechender Richtung durch das Führungsrohr 26 verschoben und bewegt dabei die mit der Zahnstange 29 verbundene Fensterscheibe 22 entweder nach oben oder nach unten.

In dem herkömmlichen Antriebsmechanismus von Fig, 1 und 2 muß das mit dem Wiekeldraht 3.1 der herkömmlichen flexiblen Zahnstange 29 kämmende Ritzel 25 zwangsläufig ein schrägverzahntes Zahnrad sein, welches schwierig herstellbar und teuer ist. Ferner muß der Wiekeldraht 31 auf den Drahtkern 30 mit höchster Präzision gewickelt sein, damit die WendeIelemente bzw. Gänge des Wickeldrahtes 31 genau mit der Zahnteilung zwischen den Zähnen des Schrauben-Ritzels 25 übereinstimmen, üngenauigkeiten beim Wickeln des Wickeldrahtes 31 auf den Drahtkern 30 führen zu Steigungsfehlern und einem entsprechend lockeren Eingriff des Ritzels 25 in

130038/0801

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER

:N±ssan 1-0367-011

— 12 —

den Wickeldraht 31 der Drahtzahnstange 29, Auf diese Weise können Rattergeräusche zwischen Ritzel 25 und Draht 31 erzeugt werden, und ferner kann das drehend angetriebene Ritzel 25 einen oder mehrere Gänge des Wickeldrahtes 31 überspringen.

Zur Vermeidung dieser Mangel muß der herkömmliche Antriebsmechanismus unter hohen Kosten sehr präzise sowie in einer Vielzahl von Produktionsschritten und Qualitätsprüfungen für die Drahtzahnstange 29 hergestellt werden.

Da der Wickeldraht 31 auf dem Drahtkern 30 beim Anlegen von Zug- oder Druckkräften gestreckt oder deformiert wird, muß er über die gesamte. Länge des Drahtkerns 30 gewickelt werden. Dadurch wird die Drahtzahnstange 29 relativ schwer und trägt zur Erhöhung des Gesamtgewichts des Antriebsmechanismus¹ bei.

Die in Fig. 3 bis 14 der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele eines Antriebsmechanismus mit Ritzel und flexibler Zahnstange für insbesondere aber nicht ausschließlich eine Scheibenverstellvorrichtung in einer Kraftfahrzeugtür sind so verbessert, daß die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile vermieden werden. Einzelheiten, die mit denen in Fig. 1 und 2 übereinstimmen oder vergleichbar sind, tragen gleiche Bezugszahlen.

Der in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Antriebsmechanismus dient als Beispiel zum Verstellen einer Fensterscheibe 22 einer Kraftfahrzeugtür, die ähnlich wie die in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene aufgebaut ist. Die durch den Hohlraum zwischen dem Innenwandabschnitt 21 und der nicht darsgestellten Außenwand vertikale verschiebbare Fensterscheibe 22 ist als Beispiel eine gerahmte Scheibe mit einem Fensterrahmen 32, mit dem die obere, vordere und

130038/080 1

TERMEER-MULLER-STEtNMEISTER _...."- .;. .- * ■ " ^JiSSan 1-0367-011

_ - 30A78Q0

- 13 -

hintere Kante der Fensterscheibe 22 eingefaßt sind. An dem Innenwandabschnitt 21 sind zwei untere Rahmenabschnitte 32a,32b befestigt (in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet), welche als Führung für die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Fensterscheibe 22 relativ zu der Tür 20 dienen, damit die Fensterscheibe 22 sich in einer vorgegebenen, zwischen dem inneren und dem äußeren Wandabschnitt der Tür 20 verlaufenden Ebene aufwärts und abwärts bewegt,

Eine mittels Schrauben und Muttern (nicht dargestellt) auf der in bezug auf die Tür 20 innen liegenden Seite des Innenwandabschnitts 21 befestigte Tragplatte 23 dient als Lagerung für eine im Innenraum des Fahrzeugs freiliegende und .bedienbare Fensterkurbel 24 mit Griff, die integral oder über eine Welle 33 mit einem Ritzel 34 (siehe Fig. 4) verbunden ist, welches sich zwischen der Tragplatte 22 und der Bewegungsebene der Fensterscheibe 22. zwischen den Wandabschnitten der Tür 20 befindet. Die an einem Ende die Kurbel 24 und am anderen Ende das Ritzel 34 tragende Welle 33 ist folglich gemeinsam mit der Kurbel und dem Ritzel etwa senkrecht zu der erwähnten Fensterebene um seine eigene Achse drehbar. Bei dem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus ist das Ritzel 34 als normales Stirnrad 34 ausgebildet. Eine nicht dargestellte geeignete Sperrvorrichtung sorgt dafür, daß das Ritzel 34 nur durch die Kurbel .24 verdreht werden kann und nicht selbständig in Gegenrichtung zurückläuft.

Auf der Innenseite des Innenwandabschnitts 21 der Tür 20 ist ein etwa J-förmig gebogenes längliches Führungsrohr 35 durch geeignete Befestigungsteile 37 befestigt. Das Führungsrohr 35 hat einen auf der Tragplatte 23 verlaufenden gekrümmten Abschnitt 35a (Fig. 4) und einen im wesentlichen geraden oberen Abschnitt 35b (Fig. 5), welcher sich paral-IeI zu den unteren Fensterrahmenabschnitten 32a,32b in Richtung auf das untere Ende der Fensterscheibe 22 er-

130038/0801

TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTER .;. \_* " .;..-'.*- ^: *N£sSan 1-0367-011

- 14 -

streckt. Durch eine öffnung 36 im Bereich des gekrümmten Abschnitts 35a ragt das Ritzel 34 etwas in das Führungsrohr 35 hinein, siehe Fig. 4. Gemäß Fig. 6 sind an den Befestigungsstellen des Führungsrohrs 35 jeweils ein Paar Befestigungsteile 37 mittels Schrauben 38 und Muttern 39 am Innenwandabschnitt 21 befestigt. Im Bereich des gekrümmten Abschnitts 35a ist das Führungsrohr 35 auf der Tragplatte 33 verschweißt oder verlötet und auf diese Weise gegenüber der das Ritzel 34 tragenden Welle 33 fixiert. In Richtung auf die zuvor erwähnte Bewegungsebene der Fensterscheibe 22 befindet sich in dem geraden oberen Abschnitt 35b des Führungsrohrs 35 ein länglicher Schlitz 35, siehe Fig. 6.

In dem Führungsrohr 35 ist ein in Fig. 3 mit unterbrochenen Linien angedeutetes längliches flexibles Zahnstangenelement 41 geführt, welches bei dem in Fig, 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem schraubenförmig gewickelten Stahldraht 42 besteht, welcher .in seiner Längsrichtung elastisch ausziehbar ist. Das Ende des in Längsrichtung durch das Führungsrohr 35 verschiebbaren gewickelten Stahldrahtes 42. ist mit dem unteren Ende der Fensterscheibe 22 durch eine Endbefestigung 43 fest verbunden, welche gemäß Fig. 6 durch zwei bei W an dem geraden Abschnitt des flexiblen Zahnstangenelements 41 festgeschweißten, durch den" länglichen Schlitz 40 im Abschnitt 35b des Führungsrohrs 35 hindurchgeführte und mittels Schrauben 45 und Muttern 46 an der Innenseite der Fensterscheibe 22 befestigte Winkelstücke 44 gebildet wird. Die hier beschriebene und dargestellte Endbefestigung 43 ist nur als Beispiel zu verstehen und kann beliebig abgewandelt werden. Sie hat lediglich die Aufgabe, das obere Ende des gewickelten Stahldrahts 42 mit der Fensterscheibe 22 so zu verbinden, daß beide gemeinsam in Richtung des geraden oberen Abschnitts 35b des Führungsrohrs 35 und parallel zu den unteren Rahmenabschnitten 32a,32b des Fensterrahmens 32

130038/0801

TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTER _-."-" : . ' ; . . Nissan- 1-0367-011

- 15 aufwärts und abwärts verschiebbar sind.

Der das flexible Zahnstangenelement 41 bildende gewickelte Stahldraht 42 hat auf seiner ganzen Länge oder mindestens über den Bereich des gekrümmten Abschnitts 35a des Führungsrohrs 35 einen im wesentlichen gleichseitig trapezförmigen Querschnitt, dessen kleinste Profilbreite radial zur Außenseite des rohrförmigen Drahtwickels 42 gekehrt ist. Ferner . ist der Stahldraht 42 so gewickelt, daß seine einzelnen Wendelelemente oder Gänge oder Windungen im Bereich der radial innenliegenden größten Profilbreite sich berühren . oder nahe aneinander liegen, wenn der gewickelte Draht 42 entspannt und im wesentlichen unbelastet ist (Fig. 5).

Da der gewickelte Stahldraht 42 in Fig, 4 dem gekrümmten Abschnitt 35a des Führungsrohrs 35 folgen muß, wird er hier in gleicher Weise gekrümmt und dabei einer Biegespannung ausgesetzt, am Außenkamm des gekrümmten Drahtabschnitts werden die einzelnen Drahtwindungen gewaltsam voneinander getrennt und bilden dabei Spalte oder Abstände G zwischen benachbarten Windungen H und H* des gewickelten Stahldrahtes 42. In den in Fig. 4 mit G bezeichneten Abstand greift ein Zahn des durch die öffnung in den Innenkanal des Führungsrohrs 35 hineinragenden.Ritzels 34 ein, und wenn das Ritzel um die Achse der Welle 33 .in der einen oder anderen Richtung rotierend angetrieben wird, dann schiebt der in den Abstand D zwischen den Drahtwindungen H und HV eingreifende Zahn den gekrümmten Abschnitt des Stahldrahts 42 durch den gekrümmten Abschnitt 35a des Führungsrohrs 35 in Pfeilrichtung X oder Y, siehe Fig. 4. Im Verlauf der Drehung verläßt der erwähnte Zahn den Abstand G, und gleichzeitig dringt der nächste Zahn in den nächsten Spalt G zwischen entsprechenden Drahtwindungen H,H¹ ein, und so weiter. Folglich bleibt das rotierende Ritzel 34 ständig im Paßeingriff mit den Windungen des gekrümmten Abschnitts des gewickelten Stahldrahtes 42 und bewegt diesen auf seiner ganzen Länge durch das Füh-

13003Ö/0801

TER MEER . MÜLLER . STEINMEISTER ,;.'..^: /- 'I -^Nissan 1-0367-011

- 16 -

rungsrohr 35 hindurch. Sobald die Drahtwindungen den gekrümmten Führungsabrohrabschnitt 35a verlassen und in den geraden oder weniger gekrümmten Abschnitt des Führungsrohrs 35 eintreten, nehmen sie elastisch wieder ihre Normalstellung ein, bei der sich ihre radial innen liegenden breiten Profilabschnitte gegenseitig berühren oder nahe beieinander liegen. In diesem entspannten Zustand könnte das Ritzel 34 nicht zwischen den Drahtwindungen eindringen. Selbstverständlich darf der Krümmungsradius des gekrümmten Abschnitts des gekrümmten Abschnitts 35a des Führungsrohrs 35 nicht so klein gewählt werden, daß der diesen Abschnitt passierende gewickelte Stahldraht 42 über seine Elastizitätsgrenze hinaus verformt würde.

Durch Verdrehen des Ritzesl 34 durch die Fensterkurbel 24 um die Achse der Welle 33 in der einen oder anderen Drehrichtung wird der gewickelte Stahldraht 42 entweder in . Richtung X oder Y in Fig, 4 und 5 durch das Führungsrohr 35 hindurch bewegt und dabei die mit dem Stahlrad 42 über die Endbefestigung 43 fest verbundene Glasscheibe 22 relativ zu der Tür 20 entweder nach unten oder oben verschoben. Das Führungsrohr 35 ist an der Tür 20 befestigt. Die Fensterscheibe 22 wird bei dieser Bewegung durch die unteren Rahmenabschnitte 32a und 32b vorn und hinten geführt.

In Fig. 3 wird die Fensterscheibe 22 relativ zu der Tür 20 nach oben bewegt, wenn die Axialbewegung des gewickelten Stahldrahtes 42 in Pfeilrichtung X (Fig. 4,5) erfolgt, und umgekehrt. Wenn die Fensterscheibe 22 nach oben bewegt wird, muß der zwischen dem Ritzel 34 einerseits und der den Stahldraht mit der Fensterscheibe 22 verbindenden Endbefestigung 43 andererseits liegende Abschnitt des gewickelten Stahldrahts 42 zumindest einen Teil des Gewichts der Fensterscheibe 25 tragen und wird bei dieser Bewegung in Pfeilrichtung X einer Druckbelastung ausgesetzt. Bei einer Drahtbewegung in der Gegenrichtung Y durch

130038/0801

termeer-moller-steinmeister · ■"■ - ^: ■ .-Nissan T-O3.67-011

- 17 -

das Führungsrohr 35 wird der gleiche Drahtabschnitt einer Zugbelastung ausgesetzt, weil die Fensterscheibe 22 ihrer Abwärtsbewegung einen Widerstand entgegensetzt. Da der Abwärtsbewegungs-Widerstand der Glasscheibe teilweise durch ihr Eigengewicht ausgeglichen wird, ist die durch die Abwärtsbewegung der Scheibe im gewickelten Stahldraht 42 hervorgerufene Zugbelastung viel kleiner als die bei der Aufwärtsbewegung entstehende Druckbelastung und liegt in durchaus zulässigen Grenzen,

Wenn der gewickelte Stahldraht 42 bei einer Aufwärtsbewegung der Glasscheibe 22 einer Druckbelastung unterworfen wird, dann stützen sich die benachbarten Windungen des Drahtes 42 auf der zwischen dem Ritzel 34 und der Endbefestigung 43 liegenden Strecke radial innenseitig bzw. an der Profilbasis gegenseitig ab. Dadurch hat dieser schraubenförmig gewickelte Stahldraht 42 bei Druckbelastung ähnliche Eigenschaften wie ein starres Rohr, Dies gilt für die Aufwärtsbewegung der Glasscheibe 22.

Nachstehend werden in Verbindung mit Fig. 7 bis 13 verschiedene Abwandlungen des aus gewickeltem Stahldraht 42 hergestellten flexiblen Zahnstangenelements 41 für das zuvor in Verbindung mit Fig. 3 bis 6 beschriebene Ausführungsbeispiel erläutert. Davon besteht bei den in Fig.

7 bis 11 dargestellten Ausführungen das flexible Zahnstangenelement 41 ausschließlich aus gewickeltem Stahldraht.

Bei der Ausführung in Fig. 7 ist das flexible Zahnstangenelement 41 schraubenförmig aus einem Stahldraht 42a gewickelt, der einen gleichseitig dreieckigen Querschnitt mit in bezug auf den rohrförmigen Wickel radial nach aussen gekehrtem Dreieckscheitelpunkt hat. Der Stahldraht 42a ist so gewickelt*· daß seine Windungen mit Dreiecksquerschnitt sich im entspannten und im wesentlichen unbelasteten Zustand (in Fig. 7 mit durchgehenden Linien gezeichnet)

130038/0801

TER MEER . MÜLLER · STEINMEISTER .; ^:„.^: .:._.. ' : . ■^ⁱP^saTi 1-0367-011

- 18 -

sich gegenseitig berühren oder nahe beieinander liegen. Wird der so gewickelte Stahldraht 42a durch eine Biegebelastung teilweise gekrümmt, wie in Fig, 7 strichpunktiert angedeutet, dann trennen sich die Drahtwindungen am Krümmungs-Außenkamm voneinander und bilden Spalten oder Abstände zwischen benachbarten Windungen, in die ähnlich wie bei dem zuvor in Verbindung mit Fig. 3 bis 6 beschriebenen Ausführungsbeispielen Zähne eines Ritzels des Antriebsmechanismus eingreifen können.

Bei dem Ausführungsbeispiel· von Fig. 8 ist das flexible Zahnstangenelement 41 traubenförmig zu einer Drahthülse aus Stahldraht 42b gewickelt, dessen seitliche Flankenprofile so gestaltet sind, daß sie eine evolvente Kurve bilden, welche den Flankenprofilen eines evolventen Zahnrades entspricht. Das aus diesem Stahldraht42b hergestellte flexible Zahnstangenelement 42 laßt sich ähnlich wie das zuvor in Verbindung mit Fig. 3 bis 6 beschriebene Zahnstangenelement 41 aus Stahldraht 42 in einem derartigen Antriebsmechanismus verwenden.

Das in Fig. 9 dargestellte flexible Zahnstangenelement ist aus einem Stahldraht 42c mit rechteckigem Querschnitt wendelförmig und so gewickelt, daß im entspannnten und im wesentlichen unbelasteten Zustand eine Steigung e- zwischen benachbarten Windungen existiert. Somit ist der Stahldrahtwickel 42c dieses flexiblen Zahnstangenelements 41 axial nicht nur dehnbar sondern auch kompressibel, Wenn dieser gewickelte Stahldraht 42c axial auf Druck belastet wird, dann gibt dieses gewickelte Rohrgebilde axial elastisch nach, bis seine benachbarten Windungen sich gegenseitig berühren; eine weitere Verkürzung dieses Rohrgebildes ist dann nicht mehr möglich. Bei Verwendung des aus dem Stahldraht 42c in Fig. 9 hergestellten flexiblen Zahnstangenelements 41 in einer Scheibenverste^vorrichtung gemäß Fig. 3 werden die benachbarten Drahtwindungen bei einer Aufwärts-

130038/0801

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER /■-.'- ' " * - Nissan 1-0367-011

- 19 -

bewegung der Glasscheibe gegenüber der Tür sich gegenseitig berühren oder eng beieinander liegen.

Das in Fig. 10 dargestellte Ausführungsbeispiel eines flexiblen Zahnstangenelements 41 besteht aus schraubenförmig gewickeltem Stahldraht 42d mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, Der Stahldraht 42d ist so gewickelt, daß sich seine benachbarten Windungen im entspannten und im wesentlichen unbelasteten Zustand gegenseitig berühren,

Bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das flexible Zahnstangenelement 41 aus schraubenförmig gewickeltem Stahldraht 42e mit einem elliptischen Querschnitt, dessen größere Ellipsenachse radial zu dem rohrförmigen Drahtgebilde liegt. Der Stahldraht 4 2e ist' schraubenförmig so gewickelt, daß im unbelasteten Zustand eine Steigung e₂ zwischen benachbarten Windungen besteht. Daher wird sich das in Fig. 11 dargestellte Ausführungsbeispiel ähnlich wie das in Fig. 9 dargestellte, aus Stahldraht 42c gewickelte flexible Zahnstangenelement 41 verhalten,

• Abweichend von den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen ist das in Fig. 12 dargestellte flexible Zahnstangenelement 41 mit einem länglichen flexiblen Kernelement 47 mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt kombiniert und besteht per se aus einem schraubenförmig gewickelten Stahldraht 42f mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt und abgerundeten Kanten. Der Stahldraht 42f ist schraubenförmig und unter Einhaltung der vorgegebenen Steigung e« zwischen benachbarten Windungen um die Umfangsoberfläche des als Verstärkung für den Stahldraht 42f dienenden Kernelements 47 gewickelt und kann somit bei Verwendung in einer Scheibenverstellvorrichtung in einer Kraftfahrzeugtür größere Druck- und Zugbelastungen aufnehmen. Dieses Ausführungsbeispiel ist daher besonders für solche Fälle geeignet, bei denen der beispielsweise in einer Scheibenverstellvorrichtung

130038/0801

TER MEER - MÜLLER · STEINMEISTER .; ^: " ' : ' I ^;Nissan 1-0367-011

304780Q

- 20 -

verwendete flexible Stahldraht 42f beim Heben der Scheibe gegenüber der Tür beträchtlichen Zugkräften ausgesetzt ist,

Selbstverständlich können auch die in Fig. 4 bis 11 dargestellten flexiblen Zahnstangenelemente 41 durch ein dem Kernelement 47 in Fig. 12 ähnliches Kernelement verstärkt werden.

Bei den in Fig. 9, 11 und 12 dargestellten flexiblen Zahn-Stangenelementen 41 sind die Steigungswerte e* , e~ bzw. e₃ bzw. die Abstände zwischen benachbarten Gängen des gewickelten Stahldrahts 42c, 42e bzw. 42f vorzugsweise so gewählt, daß ein Zahn eines nicht dargestellten Stirnrades in den Abstand oder Spalt zwischen zwei benachbarten Drahtwindungen nicht im entspannten und im wesentlichen entlasteten Zustand des Drahtwickels eindringen kann, sondern erst dann, wenn die genannten gewickelten Stahldrähte so weit gekrümmt sind, daß auf dem Außenkamm des gekrümmten Abschnitts die Abstände zwischen benachbarten Drahtwindungen so erweitert sind, daß sie mit der Zahnradteilung übereinstimmen.

Das in Fig. 13 der Zeichnung dargestellte flexible Zahnstangenelement 41 wird durch ein aus elastischem Kunstharz hergestelltes längliches flexibles Element 42d mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt gebildet, in dessen äußerem Umfang eine schraubenförmig verlaufende Rille 48 mit beispielsweise V-förmigem Querschnitt eingeformt und dadurch ein Gewinde 49 mit einem im wesentlichen gleichseitig trapezförmigen Querschnitt gebildet ist, dessen kleinste Profilbreite radial außen liegt. Die Breite der schraubenförmigen Rille 48 ist so gewählt, daß der Zahn eines nicht dargestellten Stirnrades nicht im entspannten und im wesentlichen unbelasteten Zustand dieses flexiblen Elementes 42d eindringen kann, sondern erst wenn dieses durch eine Biegebelastung so weit gekrümmt wird, daß die Rille 48 am Außenkamm des gekrümmten Abschnitts von Element 42g so

130038/0801

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER ,;. / λ.... ' ^Nissan

— : ^: 30478QQ

- 21 -

weit geöffnet wird, daß hier die Zähne des Zahnrades in den erweiterten Abschnitt der Rille 48 passend eingreifen können.

Der erfindungsgemäße Antriebsmechanismus mit flexiblem Zahn-Stangenelement und Stirnrad eignet sich nicht nur zur Verwendung in einer Verstellvorrichtung für eine gerahmte Scheibe gemäß Fig, 3, sondern auch zur Verstellung einer Scheibe ohne Rahmen, wie in Fig. 14 dargestellt. Die rahmenlose Fensterscheibe 42 in Fig. 14 hat allseitig freiliegende Kanten und ist nur in einem Teilbereich ihrer Unterkante innenseitig über geeignete Befestigungsmittel (nicht dargestellt) an einer Stützplatte 50 befestigt. Am Innenwandabschnitt 21 der Tür 20 ist eine im wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung der nach oben und unten gegenüber der Tür 20 verschiebbaren Fensterscheibe 22 verlaufende' Führungsstange 51 befestigt, in deren Längsrichtung ein integral oder in anderer Weise fest mit der Stützplatte 50 verbundenes Gleitstück 52 verschiebbar ist.

Die in Fig. 14 dargestellte Scheibenverstellvorrichtung ist der Anordnung von Fig. 3 weitgehend ähnlich, unterscheidet sich jedoch im wesentlichen dadurch, daß in Fig. 14 das äußere Ende des geradlinigen Abschnitts des flexiblen Zahnstangenelements 41 über eine geeignete Endbefestigung 43' an der Stützplatte . 50 befestigt ist. Auch bei dem Ausführungsbeispiel in Fig, 14 wird durch, manuelles Verdrehen der Fensterkurbel 24 das flexible Zahnstangenelement 41 in Längsrichtung durch das Führungsrohr 35 verschoben und bewegt dabei je nach Drehrichtung der Kurbel 24 die Fensterscheibe 22 nach oben oder nach unten und parallel zur'Längsrichtung der Führungsstange 51, auf der das Gleitstück geführt ist.

Das in dem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus verwendete Ritzel 34 kann mittels einer Werkzeugmaschine aus einem Stahlrohteil hergestellt oder unter einer angetriebenen

130038/0801

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ../. .:.. .. * * ^" -Nissan 1-0367-011

- 22 -

Presse ausgestanzt werden. Anschließend wird das Werkstück vorzugsweise entweder abgeschreckt, getimpert, karboriert, nitriert, induktiv beheizt und/oder geschwefelt, um ihm mechanische Festigkeit zu verleihen und seine Oberfläche abriebfest zu machen. Es kann auch ein Stirnrad aus einem harten abriebfesten Kunstharz verwendet werden.

Das erfindungsgemäß verwendete Führungsrohr ist vorzugsweise innen mit einer Schicht aus Kunstharz ausgekleidet, insbesondere wenn es aus Metall besteht. Da das durch den Innenraum des Führungsrohres hindurch geführte Zahnstangenelement unvermeidbar die Führungsrohr-Innenwand berührt, trägt eine solche Beschichtung der Führungsrohr-Innenwand mit Kunstharz wesentlich zur Unterdrückung von Geräuschen und des Reibungswiderstandes bei, wenn das flexible Zahnstangenelement in Verbindung mit einer Scheibenverstellvorrichtung zur Bewegung der Fensterscheibe angetrieben wird. Der gleiche Vorteil kann auch durch eine Beschichtung des flexiblen Zahnstangenelements insbesondere auf seiner äußeren Oberfläche mit einer Kunstharzschicht erreicht werden.

Grundsätzlich besteht der erfindungsgemäße Antriebsmechanismus aus einem Ritzel 34 gemäß Fig. 3 und 4 und einem länglichen flexiblen Zahnstangenelement 41 mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt und einer schraubenförmig verlaufenden Rippe, die eine Anzahl von elastisch verformbaren Windungen oder Gängen bildet, die durch Spalte oder Abstände zwischen benachbarten Windungen zumindest teilweise voneinander entfernt sind. Das Ritzel 34 und das flexible Zahnstangenelement 41 sind so zueinander positioniert, daß das Ritzel in die Spalte oder Abstände zwischen den zumindest teilweise voneinander entfernten Windungen eindringt. Bei den Ausführungsbeispielen in Fig. 3 bis 12 wird die erwähnte Rippe durch einen radial außenliegenden Abschnitt des schraubenförmig gewickelten Drahtes 42 bzw. 42a bis 42f gebildet, und bei der Ausführung von Fig. 13

.130038/080 1

TER MEER--MÜLLER- STEINMEISTER '-_ ' \ Nissan 1-0367-011

- 23 -

durch-das schraubenförmige Gewinde 49. Der Antriebsmechanismus ist so konstruiert, daß das Ritzel ständig und zuverlässig im Paßeingriff mit den Windungen im Bereich eines durch eine Biegebelastung gekrümmten Abschnitts des flexiblen Zahnstangenelements bleibt. Dadurch wird das Auftreten störender Geräusche zwischen Zahnrad und Zahnstangenelement vermieden und die Drehbewegung des Ritzels zuverlässig in eine Längsbewegung des flexiblen Zahnstangenelements umgesetzt. Das erfindungsgemäße Ritzel ist ein billig und einfach herstellbares Stirnrad.

Bei den in Fig, 3 und 14 dargestellten Ausführüngsbeispielen der Erfindung ist das flexible Zahnstangenelement 49 durch e in hohles Führungsrohr 35 geführt und folgt bei einer Bewegung in seiner Längsrichtung der Form des Füh-rungsrohrs, insbesondere in einem gekrümmten Abschnitt des Rohres.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus in einer Scheibenverstellvorrichtung einer Kraftfahrzeugtür sind die Türkonstruktion und die Platzverhältnisse in der Tür ohne besondere Bedeutung. Der erfindungsgemäße Antriebsmechanismus trägt zur Gewichtsreduzierung der Tür und damit des gesamten Kraftfahrzeugs bei.
25

130038/0801

Claims

PATENTANWÄLTE

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

Beim Europaischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalree agrees pres !'Office european des brevets

DipL-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister Dipl.-Ing. F. E. Müller Slekerwall 7

Triftstrasse 4, öiekerwaii 7,

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

1-0367-011

^st/ri 18. Dez. 1980

NISSAN MOTOR COMPANY, LTD.

No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku,

Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

Antriebsmechanismus mit einer flexiblen Zahnstange und einem Zahnrad

PRIORITÄT: 31. Dezember 1979, Japan, No. 171091/1979

PATENTANSPRÜCHE

r\ Λ Antriebsmechanismus mit einer flexiblen Zahnstange und einem um seine Mittelachse drehbar angeordneten Ritzel, dadurch gekennzeichnet, daß - die Zahnstange als längliches flexibles Zahnstangenelement (41) mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und einer wendelförmig verlaufenden Rippe (42) , die aus einer Anzahl von Wendelelementen bzw. Windungen besteht, welche zur Bildung von Abständen (G) zwischen benachbarten und zumindest teilweise voneinander entfernten Windungen (H,H¹) elastisch verformbar sind, ausgebildet ist, und

130038/0801

TER MEER · MÜLLER . STEINMEISTER .]. ~\ .' .."..:!. * ^:„.' ^:Ni^:SSan 1-0367-011

- das Ritzel (34) und das flexible Zahnstangenelement (41) so zueinander positioniert sind, daß das Ritzel durch die Abstände (G) mit den zumindest teilweise voneinander entfernten Windungen (H,H') in Eingriff bringbar ist, 5
2. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (34) als Stirnrad ausgeführt ist,
3. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das flexible Zahnstangenelement (41) durch ein Führungsrohr (35) verläuft, welches in der Nähe des Ritzels (34) mindestens einen dem flexiblen Zahnstangenelement einen Krümmungsabschnitt verleihenden gekrümmten Abschnitt (35a) mit einer öffnung (36), in die das Ritzel teilweise vorspringt, aufweist; und daß die Wendelelement bzw. Windungen (Η,Η¹) im Krümmungsabschnitt des flexiblen Zahnstangenelements (4.1.) im äußeren Kammbereich der gestreckten Krümmungsabschnittseite so weit voneinander entfernt sind, daß die gegenseitigen Abstände (D) gebildet werden.
4. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der Rippe

(42) zwischen sich eine Gewindesteigung (e-,e_?,e_) aufweisen, die so bemessen ist, daß diese Windungen in einem entspannten und im wesentlichen unbelasteten Zustand des flexiblen Zahnstangenelements (4ΐ) im gegenseitigen Kontakt gehalten werden.
5. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der Rippe (42) zwischen sich eine Gewindesteigung (e ...) aufweisen, die so bemessen ist, daß die Windungen in einem entspannten und im wesentlichen unbelasteten Zustand des flexiblen Zahnstangenelements (41) in gegenseitiger Nähe gehalten werden. 130038/0801

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER .:.'..· .:.. . ■ -Nissan 1-0367-011
6. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennze ichnet, daß das flexible Zahnstangenelement (41) aus einem schraubenförmig gewinkelten elastischen Draht (42..,) besteht, dessen radial außenliegender Bereich die Rippe bildet,
7. Antriebsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gewinkelte elastische Draht (42) einen im wesentlichen gleichseitig trapezförmigen und zur radialen Außenseite des flexiblen Zahnstangenelements hin reduzierten Querschnitt hat (Fig. .5) ,
8. Antriebsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennze ichnet, daß der gewundene elastische Draht (42a) einen im wesentlchen gleichseitig dreieckigen und zur radialen Außenseite des flexiblen Zahnstangenelements hin reduzierten Querschnitt hat (Fig. 7).
9. Antriebsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet, daß der gewundene elastische

Draht (42b) einer. Querschnitt hat, der radial zur Außenseite des flexiblen Zahnstangenelements hin reduziert ist und ein zwei paarweise angeordnete Flankenprofile aufweist, von denen jedes eine Evolventenkurve bildet (Fig. 8). 25
10. Antriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelelemente bzw. Windungen des gewickelten elastischen Drahtes (42....) zwischen sich eine Gewindesteigung (e ..,) haben, die so bemessen ist, daß die Windungen im entspannten und im wesentlichen unbelasteten Zustand sich mit ihren radial inneren größeren Querschnittsenden gegenseitig berühren.
11. Antriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Win-

130038/0801

TER MEER . MÜLLER . STEINMEISTER .;.". " .:.. .. * ^^NiSSaii 1-0367-011

304780Q

düngen des gewickelten elastischen Drahtes (42 ,..) zwischen sich eine Gewindesteigung (e ...) haben, die so bemessen ist, daß die Windungen im entspannten und im wesentlichen unbelasteten Zustand mit ihren radial inneren grösseren Querschnittsenden in gegenseitiger Nähe gehalten werden.
12. Antriebsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gewundene elastische Draht (42c) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat,
13. Antriebsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gewundene elastische Draht

(42d) einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat. 15
14. Antriebsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gewundene elastische Draht

(42e) einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt hat (Fig. 11),
20
15. Antriebsmechanismus nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der elliptische Querschnitt des Drahtes in der Radialrichtung des Zanstangenelements

(41) größer als in dessen Axialrichtung ist, 25
16. Antriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 7 bis 9 oder 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen des schraubenförmig gewundenen elastischen Drahtes (42 ...) um einen gegebenen Steigungswert (e ,,.) voneinander entfernt sind, wenn das flexible Zahnstangenelement (41) sich in einem entspannten und im wesentlichen unbelasteten Zustand befindet,
17. Antriebsmechanismus nach- Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet, daß der elastische Draht (42f) schraubenförmig um ein längliches flexibles Kernelement

130038/0801

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER .;.-.- ". " · ^:Nissan 1-0367-011

- 5 (47) gewickelt ist (Fig, 12).
18. Antriebsmechanismus nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der schraubenförmig gewickelte elastische Draht einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken bzw. Kanten hat,
19. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennze ichne t, daß das flexible Zahnstangenelement (41) aus einem elastischen Kunstharz hergestellt ist und ein die Rippe bildendes schraubenförmiges Gewinde (49) aufweist, dessen Wendelelemente bzw. Gänge die Abstände (G) bilden.
20. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, 2 oder 3 in Verbindung mit einer Scheibenverstellvorrichtung in einer Tür mit einer relativ zu der Türkonstruktion bewegbaren Fensterscheibe, dadurch ge"kenn ζ e ichnet, daß an einer an der Türkonstruktion (21) befestigten Tragplatte (23) der Scheibenverstellvorrichtung das Ritzel (34) um seine Mittelachse drehbar gelagert ist, und daß das flexible Zahnstangenelement (41) nahe einem seiner Enden durch ein Befestigungselement (43) mit der Fensterscheibe (22) fest verbunden ist.
21. Antriebsmechanismus nach Anspruch 20 _f dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (35) an der Türkonstruktion (21) befestigt und der gekrümmte Abschnitt (35a) des Führungsrohres fest mit der Tragplatte (23) verbunden sind.
22. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, 2 oder 3 in Verbindung mit einer Scheibenverstellvorrichtung in einer Tür mit einer relativ zu der Türkonstruktion in einer gegebenen Ebene in zwei entgegengesetzte Richtungen bewegbaren Fensterscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß

130038/0801

TER MEER . MÜLLER . STEiNMEISTER .:.^:..^: .'....., ' './' '^^S3aJi 1*0367-011

das flexible Zahnstangenelement (41) auf einer Bahn, die einen im wesentlichen geraden sowie in einer im wesentlichen parallel zu der gegebenen Ebene verlaufenden Abschnitt (35b) enthält, bewegbar ist und an einem seiner Enden so mit der Fensterscheibe (22) verankert ist, daß es bei einer Bewegung der Fensterscheibe in der einen Richtung (X) einer Druckbelastung und bei Bewegung in der anderen Richtung (Y) einer Zugbelastung ausgesetzt wird.
23. Antriebsmechanismus nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterscheibe (22) vertikal in im wesentlichen entgegengesetzten Richtungen (X,Y) relativ zu der Türkonstruktion (21) bewegbar ist; und daß das Führungsrohr einen im wesentlichen geradlinig verlaufenden Abschnitt aufweist, der oberseitig nahe der Fensterscheibe endet und über den das Zahnstangenelement (41) teilweise beweglich so mit dem Befestigungselement verbunden ist, daß das Zahnstangenelement bei einer Abwärtsbewegung der Fensterscheibe relativ zur Türkonstruktion einer Druckbelastung und bei einer Aufwärtsbewegung der Fensterscheibe einer Zugbelastung unterworfen wird.

130038/0801