DE3047800C2

DE3047800C2 - Antriebsmechanismus

Info

Publication number: DE3047800C2
Application number: DE19803047800
Authority: DE
Inventors: Akira Yokosuka Kanagawa Akashi; Ken Fujisawa Kanagawa Hamuro; Shigeo Fujisawa Kanagawa 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: 1982-12-02
Also published as: GB2068077A; JPS5697656A; FR2473138B1; GB2068077B; DE3047800A1; FR2473138A1

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

Patentansprüche:

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