DE3047800C2 - Antriebsmechanismus - Google Patents
AntriebsmechanismusInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Antriebsmechanismus mit einem drehbar angeordneten Ritzel und einer
längsbeweglichen Zahnstange, die als flexibles, spiralfederartiges Zahnstangenelement ausgebildet ist
Ein derartiger Antriebsmechanismus wird beispielsweise in einer Fensterverstellvorrichtung für eine
Kraftfahrzeugtür verwendet Für diesen Verwendungszweck ist beispielsweise aus der DE-AS 11 98 239 ein
Antriebsmechanismus bekannt dessen Ritzel mit einer Schrägverzahnung versehen und durch eine an der
Türinnenseite angeordnete Kurbel mit Griff verdrehbar ist, dessen flexibles Zahnstangenelement aus einem
Drahtkern und aus. einem schraubenförmigen um den Drahtkern gewickelten sowie fest mit ihm verbundenen
Wickeldraht besteht. Das Ritzel befindet sich im Zahneingriff mit einigen Wandelementen 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. Da der Wickeldraht fest mit dem
Drahtkern verbunden ist und die Zwischenräume zwischen den Wendelelementen, in die Zähne des
Ritzels eingreifen, entsprechend der Gewindesteigung des Wickeldrahtes zu der Längsachse des Zahnstangenelementes
geneigt sind, ist zum Antrieb dieses Zahnstangenelementes notwendigerweise ein schräg
verzahntes Ritzel erforderlich. Ein derartiges Ritzel ist jedoch verhältnismäßig aufwendig und teuer in der
Herstellung. Ferner muß der Wickeldraht unter erhöhten Herstellungskosten 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 abgetriebene Ritzel nicht einen oder mehrere Draht-Gewindegänge überspringt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstig herzustellenden und dennoch weitgehend
störungs- und geräuschfrei arbeitenden Antriebsmechanismus der eingangs genannten Art zu schaffen.
Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen enthalten.
Der erfindungsgemäße Antriebsmechanismus zeichnet sich besonders dadurch aus, daß das in einem
Führungsrohr geführte Zahnstangenelement einen gekrümmten Abschnitt aufweist und daß das Ritzel
derart mit dem äußeren Umfang des gekrümmten Abschnitts des Zahnstangenelements in Eingriff bringbar
ist, daß seine Zähne in keilförmige Abstände zwischen den Windungen oder Gängen des spiralfeder-
artigen Zahnstangenelements eingreifen, die durch die
Krümmung des Zahnstangenelements entstehen.
Bevorzugt sind die Windungen des Zahnstangenelements durch einen elastischen Draht gebildet.
Da die Abstände zwischen den Gängen durch die Krümmung des Zahnstangenelements vergrößert werden,
ist ein zuverlässiger, weitgehend spielfreier Eingriff zwischen dem Ritzel und dem Zahnstangenelement
gewährleistet, ohne daß bei der Herstellung des Zahnstangenelements besondere Sorgfalt, auf die
Einhaltung einc-r gleichmäßigen Ganghöhe verwendet werden muß.
Da die durch einen elastischen Draht gebildeten Windungen darüber hinaus elastisch verformbar sind,
kann anstelle eines schräg verzahnten Ritzels ein leicht und billig herstellbares Stirnrad als Ritzel verwendet
werden.
Bevorzugt ist die Ganghöhe der Windungen des Zahnstangenelementes derart bemessen, daß die aufeinanderfolgenden
Windungen einander in unbelastetem Zustand auf den geraden Abschnitten des Zahnstangenelementes
berühren, so daß die Abstände zwischen den Windungen nur am äußeren umfang des gekrümmten
Abschnitts auftreten. Hierdurch ergibt sich eine größere Druckbelastbarkeit des Zahnstangenelementrs gegenüberin
Längsrichtung wirkenden Kräften.
Nachstehend werden einige die Merkmale der Erfindung aufweisende Ausführungsbeispiele in Verbindung
mit einer Fensterhubvorrichtung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung, die auch Einzelheiten zum Stand
der Technik enthält, näher erläutert. Es zeigt
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 aus Fig. 1,
F i g. 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 aus F i g. 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 Fensterscheibe,
Fig. 7 bis 11 Schnittdarstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele von schraubenförmig aus Stahldraht
gewickelten flexiblen Zahnstangenelementen für die Anordnung in F i g. 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 flexiblen Zahnstangenelements für die Anordnung von
Fig. 3 bis 6 und
Fig. 14 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht einer anderen
Türkonstruktion mit einer einen crfindungsgemäßen Antriebsmechanismus enthaltenden Fensterhubvorrichtung.
1 i g. I zeigt einen herkömmlichen Antriebsmechanismus
mn Drahtzahnstange und Riuel ius eine Ftimterhubvornchtun£
in einer Tür 20 eines Kraftfahrzeugs.
Die Tür 20 umfaßt einen !r.nenwiUidäbsohnitt 21, eine
nicht dargestellte nußeii^.wrf unH ;.,Ji5. verukal durch
f. einen Spalt zwischen den beiden Wandabsciinit'Aii
bewegbare Fensterscheibe 22.
Auf einer an der Innenseite des Innenwandabschnitts 21 befestigten Tragplatte 23 ist ein fesi r.m iiner
Fensterkurbel 24 mit Griff verbundenes Ritzel 25 mit
ίο senkrecht zum Innenwandabschnitt 21 verlaufender
Achse drehbar gelagert. Ein mittels Schellen (nicht dargestellt) an geeigneten Stellen an dem Innenwandabschnitt
21 befestigtes Führungsrohr 26 umfaßt einen sich zum Teil über die Tragplatte 23 erstreckenden
geradlinigen Abschnitt und einen spitzwinklig gekrümmten Abschnitt, der sich zum Teil über ein am
unteren Ende der Fensterscheibe 22 befestigtes Beschlagteil 27 erstreckt Gemäß F i g. 2 ragt das Ritzel
25 zum Teil durch eine Öffnung 28 in den Innenkanal eines Führungsrohres 26 hinein, in weichern eine flexible
Zahnstange 29 in Längsrichtung verschiebbar geführt ist, die aus einem Drahtkern 30 und' '..iem 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
Wickeldrahtes 31 stimmen mit der Zahnteilung des durch die öffnung 28 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 in 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 Wickeldraht 31 der
herkömmlichen flexiblen Zahnstange 2? kämmende Ritzel 25 zwangsläufig ein schrägverzahntes Zahnrad
sein, welches schwierig herstellbar und teuer ist. Ferner mu>3 der Wickeldraht 31 auf den Drahtkern 30 mit
höchster Präzision gewickelt sein, damit die Wendelelemente
bzw. Gänge des Wickeldrahtes 31 genau mit der Zahnteilung zwischen den Zähnen des Schrauben-Ritzels
25 übereinstimmen. Ungenauigkeiten beim Wickeln des Wickeldrahtes 31 auf den Drahtkern 30 führen zu
Steigungsfehlern und einem entsprechend lockeren Eingriff des Ritzels 25 in 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 Mängel muß der herkömmliche Antriebsmechanismus unter hohen Kosten sehr
präzise sowie in einer Vielzahl von Produktionsschritteri 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 Lunge des Drahtkerns 30 gewickelt werden. Dadurch wird dip
Drahtzahnstange 29 relativ schwer und trägt zur Erhöhung rtps Gesamtgewichts des Antriebsmechanismus
bei.
Die in F i g. 3 bis 14 der Zeichnung dargestellten
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele eines Anii
lebsmechanismus mit Ritzel und flexibler Zahnstange für insbesondere, aber nicht ;i isschließlich eine Scheibenverstellvorrichtung
in einer Kraftfahrzeugtür sind so verbessert, daß die dem Stand der Technik anhaftenden
Nachteile vermieden werden. Einzelheiten, die mit denen in Fig, I und 2 übereinstimmen oder vergleichbar
sind, tragen gleiche Bezugszahlen.
Der in F i g. 3 dargestellte erfindungsgemäße Antriebsmechanismus dient als Beispiel zum Verstellen
einer Fensterscheibe 22 einer Kraftfahrzeugtür, die ähnlich wie die in Verbindung mit F i g. 1 beschriebene
aufgebaut ist. Die durch den Hohlraum zwischen dem Innenwandabschnitt 21 und der nicht dargestellten
Außenwand vertikale verschiebbare Fensterscheibe 22 ist als Beispiel eine gerahmte Scheibe mit einem
Fensterrahmen 32, mit dem die obere, vordere und hintere Kante der Fensterscheibe 2'Λ eingefaßt sind. An
dem Innenwandabschnitt 21 sind zwei untere Rahmen-
32a, 32Z/ ucfcäugt (i
. 3 strichpunkt
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 innenliegenden
Seite des Innenwandabschnitts 21 befestigte Tragplatte
23 dient als Lagerung für eine im Innenraum des Fahrzeugs freiliegende und bedienbare Fensterkurbel
24 im Griff, die integral oder über eine Welle 33 mit einem Ritzel 34 (siehe F i g. 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 356 (i i g. 5). welcher sich parallel zu den
unteren Fensterrahmenabschnitten 32a. 326 in Richtung auf das untere Ende der Fensterscheibe 22 erstreckt.
Durch eine Öffnung 36 im Bereich des gekrümmten Abschnitts 35a ragt das Ritzel 34 etwas in das
Führungsrohr 35 hinein, siehe Fig. 4. Gemäß F i g. 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 356 des
Führungsrohrs 35 ein länglicher Schlitz 40. siehe F i g. 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
ίο gemäß Fig. 6 durch zwei bei W an dem geraden
Abschnitt des flexiblen Zahnstangenelements 41 festgeschweißten, durch den länglichen Schlitz 40 im
Abschnitt 356 des Führungsrohrs 35 hindurchgeführte und mittels Schrauben 45 und Muttern 46 an der
Innenseite der Fensterscheibe 22 befestigte Winkelstükke 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 co
zu verbinden, daß beide gemeinsam in Richtung des geraden oberen Abschnitts 356 des Führungsrohrs 35
und parallel zu den unteren Rahmenabschnitten 32a, 326 des Fensterrahmens 32 aufwärts und abwärts verschiebbar
sind.
Der das flexible Zahnstangenelement 41 bildende gewickelte Stahldraiu 42 hat auf seiner ganzen Länge
oder mindestens über den Bereich des gekrümmten Abschr ..'Is 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 (F ig. 5).
Da der gewickelte Stahldraht 42 in F i g. 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. Jn 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 H' eingreifende
Zahn den gekrümmten Abschnitt des Stahldrahts 42 durch den gekrümmten Abschnitt 35a des Führungsrohrs 35 in Pfeilrichtung X oder Y. siehe F i g. 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. //'ein und so weiter. Folglich bleibt
das rotierende Ritzel 34 ständig in Paßeingriff mit den Windungen des gekrümmten Abschnitts des gewinkelten
Stahldrahtes 42 und bewegt diesen auf seiner ganzen Länge durch das Führungsrohr 35 hindurch. Sobald die
Drahtwindungen den gekrümmten Führungsrohrabschnitt 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 innenliegenden breiten Profilabehnitte
gegenseitig berühren oder nahe beieinander icgen. In diesem entspannten Zustand könnte das Ritzel
i4 nicht zwischen den Drahtwindungen eindringen. Selbstverständlich darf der Krümmungsradius des
!.'ekrümmten Abschnitts 35a des Führungsrohrs 35 nicht
• o klein gewählt werden, daß der diesen Abschnitt
passierende gewickelte Stahldraht 42 über seine L-;iai,'.,7.itätsgrenze hinaus verformt würde.
Durch Verdrehen des Ritzels 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 Xoder Kin F i g. 4 und 5 durch (i.is Führungsrohr 35 hindurch bewegt und dabei die mit
dem Stahldraht 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
Fen ierscheibe 22 wird bei dieser Bewegung durch die ten und im wesentlichen unbelasteten Zustand (in F i g. 7
mit durchgehenden Linien gezeichnet) 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
ίο Fig. 3 bis 6 beschriebenen Ausführungsbeispielen
Zähne eines Ritzels des Antriebsmechanismus eingreifen können.
Bei dem Ausführungsbeispiel von F i g. 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
Stahldraht 420 hergestellte flexible Zahnstangenele-
miicreri !\iinmeii;iuscniiiue ,
> vOiii uiiu iiiiitcn /u mein τι iSut 5!Ci
« 11 UlIIUUIIg
geführt.
In F i g. 3 wird die Fensterscheibe 22 relativ zu der Tür
20 nach oben bewegt, wenn die Axialbewegung des gewickelten Stahldrahtes 42 in Pfeilrichtung X (F i g. 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 λ'einer Druckbelastung ausgesetzt. Bei einer Drahtbewegung
in der Gegenrichtung Y durch 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 Aufwärtsbeweeung 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
/wischen 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 Fi g. 7 bis 13 verschiedene Abwandlungen des aus gewickeltem
Stahldraht 42 hergestellten flexiblen Zahnstangenelements 41 für das zuvor in Verbindung mit F i g. 3 bis 6
beschriebene Ausführungsbeispiel erläutert. Davon besteht bei den in F i g. 7 bis 11 dargestellten
Ausführungen das flexible Zahnstangenelement 41 ausschließlich aus gewickeltem Stahldraht
Bei der Ausführung in F i g. 7 ist das flexible Zahnstangenelement 41 schraubenförmig aus einem
Stahldraht 42a gewickelt, der einen gleichseitig dreieckigen Querschnitt in bezug auf den rohrförmigen
Wicke! radial nach außen gekehrtem Dreieckscheitelpunkt hat Der Stahldraht 42a ist so gewickelt, daß seine
Windungen mit Dreiecksquerschnitt sich im entspannmit Fig. 3 bis 6 beschriebene Zahnstangenelement 41
aus Stahldraht 42 in einem derartigen Antriebsmechanismus verwenden.
Das in Fig.9 dargestellte flexible Zahnstanpenelement
41 ist aus einem Stahldraht 42c mit rechteckigem Querschnitt wendelförmig und so gewickelt, daß im
entspannten und im wesentlichen unbelasteten Zustand eine Steigung ei zwischen benachbarten Windungen
existiert. Somit ist der Stahldrahtwickel 42c dieses flexiblen Zahnstangenelements 41 axial nicht nur
dehnbar, sondern auch kornpressibel. Wenn dieser gewickelte Stahldraht 42caxial 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 F i g. 9 hergestellten flexiblen Zahnstangenelements 41 in einer Scheibenverstellvorrichtung
gemäß F i g. 3 werden die benachbarten Drahtwindungen bei einer Aufwärtsbewegung 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 42rf ist so gewickelt, daß sich seine benachbarten Windungen
im entspannten und im wesentlichen unbelasteten Zustand gegenseitig berühren.
Bei dem in F i g. 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 42e ist schraubenförmig so gewickelt, daß im unbelasteten Zustand eine Steigung e2 zwischen
benachbarten Windungen besteht. Daher wird sich das in F i g. 11 dargestellte Ausführungsbeispiel ähnlich wie
das in F i g. 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 42/mit
im wesentlichen quadratischem Querschnitt und abgerundeten Kanten. Der Stahldraht 42/ist schraubenför-
mig und unter Einhaltung der vorgegebenen Steigung e3
zwischen benachbarten Windungen um die Umfangsoberfläche des als Verstärkung für den Stahldraht 4?f
dienenden Kernelements 47 gewickelt und kann somit bei Verwendung in einer Scheibenverstellvorrichtung in
einer Kraftfahrzeugtür größere Druck- und Zugbelastungen aufnehmen. Dieses Ausführungsbeispiel ist
daher besonder für solche Fälle geeignet, bei denen der beispielsweise in einer Scheibenverstellvorrichtung
verwendete flexible Stahldraht 42/ 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
Zahnstangenelementen 41 sind die Steigungswerte ei, e2
bzw. e3 bzw. die Abstände zwischen benachbarten Gängen des gewickelten Stahldrahts 42c, 42e bzw. 42/
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 42c/ 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 42c/ 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 weit geöffnet wird, daß hier die Zähne des Zahnrades in den erweiterten
Abschnitt der Rille 48 passend eingreifen können.
Der erfindungsgemäße Antriebsmechanismus mit flexiblem Zahnstangenelement und Stirnrad eignet sich
nicht nur zur Verwendung in einer Verstellvorrichtung für eine gerahmte Scheibe gemäß F i g. 3, sondern auch
zur Verstellung einer Scheibe ohne Rahmen, wie in Fig. 14 dargestellt Die rahmenlose Fensterscheibe 42
in F i g. 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 r?3:'sHs! t.u dei
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 F i g. 3 weitgehend ähnlich, unterscheidet sich jedoch im wesentlichen dadurch, daß
in F i g. 14 das äußere Ende des geradlinigen Abschnitts des flexiblen Zahnstangenelements 41 über eine
geeignete Enubefestigung 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 52 geführt ist.
Das in dem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus
verwendete Ritzel 34 kann mittels einer Werkzeugmaschine aus einem Stahlrohrteil hergestellt oder unter
einer angetriebenen 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 iikiUah CV Lnrin mis
nin C»!>-ncn/4 »·<
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 F i g. 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 Wir. lungen 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 F i g. 3 bis 12 wird die erwähnte Rippe durch einen radial
außenliegenden Abschnitt des schraubenförmig gewikkelten Drahtes 42 bzw. 42a bis 42/gebildet, und bei der
Ausführung von Fig. 13 durch das schraubenförmige Gewinde 49. Der Antriebsmechanismus ist so konstruiert,
daß das Ritzel ständig und zuverlässig in Paßeingriff mit den Windungen im Bereich eines durch eine
Biegebelastung gekrümmten Abschnitts des flexiblen Zahnstangenelements bleibt Dadurch wird das Auftre-
jf, ten störender Geräusche zwischen Zahnrad und
Zahnstangenelsrneni vermieden und die Drehbewegung
des Ritzels zuverlässig in eine Län^shc wegung ctj
flexiblen Zahnstangenelements umgesetzt Das erfindungsgemäße Ritzel ist ein billig und einfach herstellbares
Stirnrad.
Bei den in Fig.3 und 14 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist das flexible Zahnstangenelement
49 durch ein hohles Führungsrohr 35 geführt und
roig bei eiiK-r Bewegung in seiner Längsrichtung der
Form des F-ührungsrohrs, insbesondere in einem gekrümmten Abschnitt des Rohres.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ant.i?bsmechanismus
in einer Seheibenverstellvornchtung einer
Kraftfahrzeugtür sind die Türkonstruktion und die Platzverhältnisse in der Tür ohne besondere Bedeutung.
Der erfindungsgemäße Antriebsmechanismus trägt zur Gewich'sr"Cuzicri'ng ιίίι Tür yn.i ü«ri.it des gesa·' zn
Kraftfuhizeugs bei.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Antriebsmechanismus, mit einem drehbar angeordneten Ritzel und einer längsbeweglichen
Zahnstange, die als flexibles, spiralfederartiges s Zahnstangenelement ausgebildet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ritzel (34) und das in einem Führungsrohr (35) geführte Zahnstangenelement
(41) so zueinander positioniert sind, daß das Ritzel (34) nur am äußeren Umfang des gekrümmten
Zahnstangenelements (41) durch die bei der Krümmung des Zahnstangenelementes (41) keilförmig
entstandenen Abstände (G) mit den Windungen (H, H') des Zahnstangenelements (41) in Eingriff
bringbar ist
2. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (34) als
Stirnrad ausgeführt ist
3. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Zahnstangenelement
(41) aus einem schraubenförmig gewikkelten elastischen Draht (42) besteht
4. Antriebsmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gewickelte elastische
Draht (42) einen im wesentlichen gleichseitig trapezförmigen und zur radialen Außenseite des
flexiblen Zahnstangenelements hin reduzierten Querschnitt hat (F ig. 5).
5. Antriebsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gewundene elastisehe
Draht (42a) einen im wesentlichen gleichseitig dreieckigen und zur radialen Außenseite des
flexiblen Zahnstangenelements hin reduzierten Querschnitt hat (F ig. 7).
6. Antriebsmechanirmus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß &■ ν gewundene elastische
Draht (42b) einen Querschnitt hat der radial zur Außenseite des flexiblen Zahnstangenelements hin
reduziert ist und zwei paarweise angeordnete Flankenprofile aufweist, von denen jedes eine
Evolventenkurve bildet (F i g. 8).
7. Antriebsmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gewundene elastische
Draht (42c^ einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat (F ig. 9).
8. Antriebsmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gewundene elastische
Draht (42c/,/ einen im wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt hat (F ig. 10).
9. Antriebsmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gewundene elastische
Draht (42e^ einen im wesentlichen elliptischen
Querschnitt hat (F ig. 11).
10. Antriebsmechanismus nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elliptische Querschnitt
des Drahtes in der Radialrichtung des Zahnstangenelements (41) größer als in dessen
Axialrichtung ist.
11. Antriebsmechanismus nach einem der Ansprüche
3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Windungen des elastischen
Drahtes (42) in nieht gekrümmten Abschnitten des Zahnstangenelements (41) in unbelastetem Zustand
einander gegenseitig berühren.
12. Antriebsmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Draht (42f)
schraubenförmig um ein längliches flexibles Kernelement (47) gewickelt ist (F i g. 12).
13. Antriebsmechanismus nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der schraubenförmig
gewickelte elastische Draht (42$ einen im wesentlichen
rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken hat
14. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Zahnstangenelement
(41) aus einem aus elastischem Kunstharz hergestellten, im Querschnitt kreisförmigen
Stab mit einem schraubenförmigen Gewinde (49) auf seinem Umfang besteht
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