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Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeugfensterheber
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung mit Klemmgesperre
für Kraftfahrzeugfensterheber, bestehend aus einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten
Antriebswelle, einem konzentrisch zur Antriebswelle angeordneten Antriebsritzel,
welches in beiden Drehrichtungen der Welle nach einer begrenzten Leerdrehung derselben
kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbunden ist, und mehreren mit einer zur Antriebswelle
konzentrisch angeordneten Gehäusewandung zusammenwirkenden Klemmelementen, deren
Klemmung an der Gehäusewandung bei der Leerdrehung der Antriebswelle in beiden Drehrichtungen
durch mit der Antriebswelle drehfest verbundene Elemente aufgehoben wird.
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Bei einer bekannten Antriebsvorrichtung dieser Art (DE-PS 654 019)
sind die Klemmelemente als kreissektorähnliche, symmetrische und mit ebenen Klemmflächen
versehene Klemmbacken ausgebildet, die mit der Gehäusewandung unter Federdruck in
reibendem Eingriff stehen. Wird auf das Fenster eine Kraft in Offnungs- oder Schließrichtung
ausgeübt, so verursacht der über das Antriebsritzel in die Antriebsvorrichtung eingeleitete
Rücktrieb Kippbewegungen der Klemmbacken bis zur sperrenden Anlage der ebenen Klemmflächen
an die Gehäusewandung. Wird die Antriebswelle dann in der einen oder anderen Drehrichtung
gedreht, so wird die Sperrung
aufgehoben und die Klemmbacken gleiten
an der Gehäusewandung.
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Die Klemmbacken stehen also mit der Gehäusewandung stets im reibenden
oder gleitenden Eingriff, wodurch an der Betätigungskurbel der Antriebsvorrichtung
stets ein zusätzliches Reibmoment bei Verschiebungen der Fensterscheibe aufgebracht
werden muß. Auch bei den bekannten gattungsverschiedenen Antriebsvorrichtungen mit
Schleppfederbremse (DE-PS 1 198 239) muß bei Drehungen der Betätigungskurbel stets
das Reibmoment aufgebracht werden, das aus dem Reibungseingriff zwischen Schleppfeder
und Gehäusewandung resultiert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung
mit Klemmgesperre für Kraftfahrzeugfensterheber bereitzustellen, bei welcher das
Klemmgesperre bei Drehungen der Betätigungskurbel keine Reibungskräfte verursacht,
so daß die Antriebsvorrichtung praktisch reibungsverlustfrei betätigt werden kann.
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Die gestellte Aufgabe wird ausgehend von der eingangs angegebenen
Gattung dadurch gelöst, daß die mit den Klemmelementen zusammenwirkende Gehäusewandung
konisch ausgebildet ist und die zugeordneten Klemmelemente Wälzkörper sind, die
jeweils in Klemmausnehmungen einer begrenzt axial verschieb- und drehbar auf der
Antriebswelle gelagerten Hülse eingelegt sind, welche Hülse mit daran angebrachten
Mitnehmerklauen axial verschiebbar aber drehfest in entsprechende Ausnehmungen des
auf der Antriebswelle drehbar gelagerten Antriebsritzels eingreift und mit winkelförmig
zueinander
angestellten Schrägflächen versehen ist, denen an der
Antriebswelle befestigte Schubelemente zugeordnet sind, daß an der Antriebswelle
und an der Hülse Anschläge für die Begrenzung der Leerdrehung angebracht sind, und
daß zwischen der Hülse und dem Antriebsritzel eine zur Antriebswelle konzentrische
Schraubendruckfeder eingespannt ist.
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Wird bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ausgehend von der
Sperrstellung, in welcher die Klemmwälzkörper in bei Rollenklemmgesperren an sich
bekannter Weise zwischen Gehäusewandung und Klemmflachen der Klemmausnehmungen eingeklemmt
sind, die Betätigungskurbel gedreht, so bewirken die Schubelemente und die diesen
zugeordneten Schrägflächen der Hülse eine Axialverschiebung derselben in Richtung
des Antriebsritzels gegen die Kraft der Schraubendruckfeder, wodurch die Wälzkörper
von der konischen Gehäusewandung abgehoben werden. Dadurch sind Reibungsverluste
bei der Betätigung der Kurbel aufgrund eines Reibungseingriffs zwischen Klemmelementen
und Gehäusewandung ausgeschlossen. Wie Messungen unter vergleichbaren Bedingungen
an einem in eine Tür eingebauten Kraftfahrzeugfensterheber ergeben haben, war beim
Scheibenaufwärtshub bei einer bekannten Antriebsvorrichtung mit Schleppfederbremse
ein Betätigungsdrehmoment von 2 Nm aufzubringen, während bei Einsatz der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nur 1,6 Nm benötigt wurden.
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Die Klemmwälzkörper können kugel- oder kegelrollenförmig sein.
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Vorzugsweise sind sie jedoch Walzenkörper, wobei die Anordnung so
getroffen ist, daß die Hülse in ihrem der konischen Gehäusewandung gegenüberliegenden
Bereich eine entsprechend konische Außenumfangsfläche besitzt, in welcher in gleich-
mäßigen
Winkelabständen mindestens drei Klemmausnehmungen angebracht sind, deren Klemmflächen
der Konusneigung entsprechend ausgerichtet sind. Bei Verwendung derartiger Wälzkörper
erfolgt die Sperrung an langgestreckten Klemmlinien der Wälzkörper, wodurch in der
Sperrstellung Rücktriebskräften keine Möglichkeit zur unbeabsichtigten Drehung der
Antriebswelle gegeben ist.
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Mit Vorteil besitzt die Hülse eine zylindrische Lagerbohrung, an deren
dem Antriebsritzel abgelegenen Ende zwei diametral gegenüberliegende Vertiefungen
angebracht sind, die jeweils zum Hülsenende hin offen sind und seitlich von zwei
parallel zur Hülsenachse ausgerichteten Anschlagflächen für die Leerdrehungsbegrenzung
begrenzt sind, an welche Anschlag flächen sich die winkelförmig zueinander angestellten
Schrägflächen als innere Begrenzung der Vertiefung anschließen.
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Durch die so ausgebildeten Vertiefungen werden auf einfache Weise
sowohl die Voraussetzungen für die axiale Verschiebebewegung der Hülse als auch
diejenigen für die Begrenzung der Leerdrehung der Hülse relativ zur Antriebswelle
geschaffen Zur Ermöglichung der gegen die Kraft der Schraubendruckfeder gerichteten
Verschiebebewegung können als Schubelemente an der Antriebswelle zwei diametral
gegenüberliegende in die Vertiefungen der Hülse mit Leerdrehspiel eingreifende Rippen
angebracht sein, die jeweils zwei parallel zur Hülsenachse ausgerichtete Anschlagflächen
und zwei den Schrägflächen der Vertiefungen entsprechende Schubflächen besitzen.
Bei Leerdrehungen der Antriebswelle relativ zur Hülse in der einen oder anderen
Drehrichtung gleitet in jeder Vertiefung eine Schubfläche an der zugeordneten Schrägfläche,
wodurch die
Hülse auf der Antriebswelle gegen die Kraft der Schraubendruckfeder
in Axialrichtung verschoben wird, bis die der jeweiligen Drehrichtung zugeordneten
Anschlagflächen der Vertiefungen und der Rippen aufeinandertreffen und damit bei
fortgesetzter Drehung der Antriebswelle die Drehmitnahme des Antriebsritzels über
den Klaueneingriff der Hülse in das Ritzel bei nunmehr durch die Axialverschiebung
der Hülse entsperrtem Klemmgesperre erfolgt.
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Die Schubelemente können aber zweckmäßig auch dadurch gebildet werden,
daß an der Antriebswelle zwei diametral gegenüberliegende rechtwin!lig zur Antriebswelle
angeordnete Zylinderstifte od. dgl. angeordnet sind, die in die Vertiefungen eingreifen.
Hierbei sind die Zylinderstifte, die zur Reibungsverminderung auch als Rollen ausgebildet
sein können, zugleich Schub- als auch Anschlagglied für die Begrenzung der Leerdrehung.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele
darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch
die Antriebsvorrichtung bei wirksamem Klemmgesperre, Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden
Schnitt, jedoch bei aufgehobener Klemmwirkung, Fig. 3 einen abgebrochenen Schnitt
entlang der Linie III-IIT in Fig. 2,
Fig. 4 eine abgebrochene Ansicht
der Antriebswelle bei einer anderen Ausführungsform der Schubelemente und Fig. 5
eine perspektivische Explosionsansicht der inneren Teile der in den Fig. 1 bis 3
gezeigten Vorrichtung.
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Die Antriebsvorrichtung besitzt ein zweigeteiltes Gehäuse, bestehend
aus einem Basisteil 1 und einem im wesentlichen hutförmigen Deckelteil 2. Im Basisteil
1 befindet sich eine zentrale Lagerbohrung 3, in welche ein Lagerzapfen 4 der Antriebswelle
5 drehbar eingreift. Fluchtend mit der als Sackbohrung ausgeführten Lagerbohrung
3 besitzt das Deckelteil 2 eine durchgehende Lagerbohrung 6, durch welche sich das
Betätigungsende der Antriebswelle 5 hindurcherstreckt. Am äußeren Ende der Antriebswelle
5 befindet sich eine Kerbverzahnung 7 (Fig. 5) für die drehfeste Anbringung einer
Bedienungskurbel (nicht dargestellt). Basisteil 1 und Deckelteil 2 des Gehäuses
sind durch Schrauben oder Niete (nicht gezeigt) in der dargestellten Lage fest miteinander
verbunden.
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Auf dem Lagerzapfen 4 der Antriebswelle 5 ist das Antriebsritzel 8
mit vier Lagerflächen 9 (Fig. 5) drehbar gelagert.
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Im gezeigten Beispiel stehen die am Umfang des Antriebsritzels 8 angebrachten
Zähne 10 mit einem Gewindekabel 11 nach Art eines Zahnstangengetriebes im Antriebseingriff.
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Das Gewindekabel 11 ist das Antriebselement eines sogenannten Kabel-/Rohr-Fensterhebers,
dessen Führungsrohr 12 durch einen Aufnahmekanal 13 des Gehäusebasisteils 1 hindurchgeführt
und
an der Stelle des Eingriffs mit dem Antriebsritzel 8 zur Freilegung des Gewindekabels
11 ausgeschnitten ist, wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht. Dabei ist das Führungsrohr
12 im Aufnahmekanal 13 in bekannter Weise unverschiebbar und unverdrehbar festgelegt.
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Im Inneren des Gehäuses 1,2 ist auf der Antriebswelle 5 eine allgemein
mit der Bezugszahl 14 bezeichnete Hülse auf noch zu beschreibende Weise begrenzt
axial verschieb- und drehbar gelagert. Zu diesem Zweck besitzt die Hülse 14 eine
zylindrische l.agerbohrung lt>, durch welche sich die Antriebswelle 5 hindurcherstreckt.
Die Hülse 14 besitzt an ihrem dem Antriebsritzel 8 zugekehrten Ende vier Mitnehmerklauen
16, die in entsprechende Ausnehmungen 17 des Antriebsritzels 8 verschiebbar aber
drehfest eingreifen. Die Ausnehmungen 17 befinden sich jeweils zwischen zwei Lagerflächen
9, wie am besten aus Fig. 5 hervorgeht.
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Die Hülse 14 besteht im wesentlichen aus einem Hohlzylinderteil 18
kleineren Durchmessers und einem Kegelstumpfteil 19 größeren Durchmessers. Die Niitnehmerklauen
16 sind Bestandteil des Iiohlzylinderteils 18. Auf das Hohlzylinderteil 18 ist die
Schraubendruckfeder 20 aufgesteckt, die sich mit Vorspannung einerseits am Antriebsritzel
8 und andererseits in einer Nut 21 des Kegelstumpfteils 19 abstützt.
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Das Deckelteil 2 des Gehäuses besitzt eine konisch ausgebildete Gehäusewandung
22, deren Konusneigung derjenigen der Außenumfangsfläche 23 des Kegelstumpfteils
19 entspricht.
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In der Außenumfangsfläche 23 befinden sich im gezeigten Beispiel drei
Klemmausnehmungen 24, die in Winkelabständen von
1200 angeordnet
sind. In jede Klemmausnehmung 24 ist ein Walzenkörper 25 als Klemmelement eingelegt,
der stets über die Außenumfangsfläche 23 übersteht, wie aus den Fig.
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1 bis 3 hervorgeht. In Fig. 1 und 2 sind zwei in ihren Klemmausnehmungen
24 befindliche Walzenkörper 25 dargestellt, obwohl bei exakter Schnittführung nur
eine Klemmausnehmung und ein Walzenkörper sichtbar wäre, wenn drei Walzenkörper
auf die beschriebene Weise angeordnet sind.
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Wie Fig. 3 verdeutlicht, besitzt jede Klemmausnehmung 24 zwei dachförmig
zusammenstoßende Klemmflächen 26, die ausgehend von einer gemeinsamen Scheitellinie
27 so ausgerichtet sind, daß sie sich der konischen Gehäusewandung 22 stetig annähern.
Es ist ersichtlich, daß aufgrund dieser Ausrichtung zwischen der Gehäusewandung
22 und den Klemmflächen 26 Keilräume entstehen, die zu einer Verklemmung der Hülse
14 und des Deckelteils 2 führen, wenn je nach Drehrichtung der Walzenkörper 25 in
einen der Keilräume eintritt und sich dabei sowohl an die Gehäusewandung 22 als
auch an die Klemmfläche 26 anlegt.
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In der zylindrischen Lagerbohrung 15 der Hülse 14 sind zwei diametral
gegenüberliegende Vertiefungen 28 angebracht, deren Form am besten aus Fig. 5 hervorgeht.
Die Vertiefungen 28 sind zum benachbarten Hülsenende hin offen und besitzen jeweils
zwei parallel zur Hülsenachse ausgerichtete Anschlagflächen 29 und 30. An die Anschlagflächen
29, 30 schließen sich winkelförmig zueinander angestellte Schrägflächen 31 und 32
als innere Begrenzung der Vertiefungen 28 an. Die Schrägflächen 31, 32 vcrlaufen
geneigt zur gemcinsamen Mittelachse der Hülse 14 und der Antriebswelle 5. Sie können
nach
Art von Schraubenlinienabschnitten ausgebildet sein.
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Ihr Neigungswinkel zur angegebenen Mittelachse kann etwa 45" betragen.
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In die Vertiefungen 28 greift jeweils ein Schubelement ein, das im
Beispiel gemäß der Fig. 1, 2 und 5 als an der Antriebswelle 5 angebrachte Rippe
33 ausgebildet ist. Entsprechend der Lage der Vertiefungen 28 an der Hülse 14 befinden
sich an der Antriebswelle 5 zwei Rippen 33 diametral gegenüberliegend. Die Rippen
33 besitzen jeweils zwei parallel zur Hülsenachse ausgeiichtete Anschlagflächen
34 und 35, deren gegenseitiger Abstand geringer ist, als derjenige zwischen den
Anschlagflächen 29 und 30 der Vertiefungen 28, so daß die Rippen 33 mit Leerdrehspicl
in die Vertiefungen 28 eingreifen. Zwischen den Anschlagflächen 34 und 35 sind an
jeder Rippe 33 zwei Schubflächen 36 und 37 angeordnet, die den Schrägflächen 31
und 32 der Vertiefungen 28 entsprechen.
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Wird ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Klemmstellung der Antriebsvorrichtung
die Antriebswelle 5 in Richtung des Pfeils 38 gedreht, so vcrblcibt die Hülse 14
und das damit gekuppelte Antriebsritzel 8 zunächst in der Sperrstellung, so daß
zwischen Antriebswelle 5 und der Hülse 14 eine Relativdrehung erfolgt. Hierbei gleitet
die Schubfläche 36 auf der Schrägfläche 31, wodurch die Hülse 14 in Richtung auf
das Antriebsritzel 8 axial verschoben wird. Hierbei löst sich das Klemmgesperre
aufgrund der Konizität der Gehäusewandung 22 und der entsprechenden Lage der Walzenkörper
25, die dabei von der Gehäusewundung 22 abheben. Der Entsperrungsvorgang ist beendet,
wenn die Anschlagfläche 34 der Rippe 33 auf die Anschlagfläche 29 der Vertiefung
28 auftrifft
Aufgrund dieser Anlage der Anschlagflächen 29 und
34 erfolgt bei fortgesetzter Drehung der Antriebswelle 5 in Richtung des Pfeils
38 eine Drehmitnahme der Hülse 14 und damit natürlich auch des Antriebsritzels 8.
Da nunmehr das Klemmgesperre wirkungslos ist, erfolgt die Drehung der Antriebswelle
5 praktisch reibungsverlustfrei, so daß an der Bedienungskurbel lediglich das für
die Verstellung der Fensterscheibe erforderliche Drehmoment aufzubringen ist.
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Axiale Verlagerungen der Antriebswelle 5 werden verhindert durch einen
an der Antriebswelle angebrachten Ringflansch 39, der dem Deckelteil 2 des Gehäuses
anliegt. Die Hülse 14 besitzt an ihrer dem Ringflansch 39 zugekehrten Stirnfläche
eine entsprechende Aufnahmevertiefung 40 für den Ringflansch 39.
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Bei Drehungen der Antriebswelle 5 in einer der Pfeilrichtung 38 entgegengesetzten
Drehrichtung gleitet die Schubfläche 37 auf der Schrägfläche 32 bis zur Anlage der
Anschlagflächen 35 und 30. Auch hierbei verschiebt sich die Hülse 14 in Axialrichtung
in Richtung auf das Antriebsritzel 8 zu gegen die Kraft der Schraubendruckfeder
20. Wird in einer der beiden Drehrichtungen die Drehung der Antriebswelle 5 beendet
und die Antriebskurbel losgelassen, so verschiebt die Schraubendruckfeder 20 die
Hülse 14 in entgegengesetzter Richtung, bis die Walzenkörper 25 auf die konische
Gehäusewandung 22 auftreffen. Etwaige über das Antriebssystem eingeleitete Rücktriebkräfte
führen unverzüglich zu einer Verklemmung der Walzenkörper 25, die nur durch abermalige
Drehbetätigung der Antriebswelle 5 aufhebbar ist. Bei der axialen Rückstellung der
Hülse 14 sorgen die Schrägflächen
31 und 32 in Verbindung mit den
Schubflächen 36 und 37 für eine Drehrückstellung der Antriebswelle 5 relativ zur
Hülse 14, bis die in Fig. 1 dargestellte Lage wieder erreicht ist.
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Bei der in Fig. 4 gezeigten modifizierten Ausführungsform ist anstelle
jeder Rippe 33 jeweils ein Zylinderstift 41 an der Antriebswelle 5 angebracht, der
auch als drehbare Rolle ausgebildet sein kann. Der Zylinderstift 41 übernimmt die
Funktion der Schubflächen 36 und 37 der Rippe 33, dient aber zugic-ich auch als
Anschlag für die Anschlagflächen 29 und 30 der Vertiefungen 28. Die Lage der Flächen
29 bis 32 der zugeordneten Vertiefung 28 ist in Fig. 4 in gestrichelten Linien angedeutet.
Diese Lage entspricht der in Fig. 1 dargestellten Sperrstellung des Klemmgesperres.