DE4419180C2 - Antrieb für ein bewegbares Fahrzeugteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein bewegbares Fahrzeugteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit einer von einem Motor angetriebenen Antriebswelle und einer mit dem Fahrzeugteil gekuppelten Abtriebswelle, denen wenigstens ein mit einer Verzahnung versehenes Getriebeglied zwischengeschaltet ist sowie mit einem Kupplungselement, das während des Betriebes mittels des Motors die Antriebswelle und die Abtriebswelle zumindestens mittelbar formschlüssig miteinander verbindet.

Ein derartiger Antrieb ist aus der DE-PS 866 290 bekannt. Die radiale Außenverzahnung weist dort einen erheblichen Abstand zu einer zusätzlichen stirnförmigen Klauenverzahnung auf. Die Baugröße des Antriebs vergrößert sich dadurch erheblich. Eine Demontage des Kuppelungselements ist dort erst nach vollständiger Zerlegung des Antriebs möglich.

Ein anderer Antrieb ist aus der DE 31 33 652 A1 bekannt. Bei diesem sind ein mit einer Antriebswelle im Eingriff stehendes Schneckenrad und eine ein Ritzel antreibende Abtriebswelle mittels eines Kupplungselementes verbindbar, welches jeweils über eine radiale Außenverzahnung und eine radiale Innenverzahnung mit beiden Teilen im Eingriff steht. Das Kupplungselement muß zur Übertragung eines vorgegebenen Drehmomentes eine bestimmte Wandstärke aufweisen, die beim bekannten Antrieb durch die beiden radial angeordneten Verzahnungen zusätzlich erhöht wird. Die radial innenliegende Verzahnung weist bei einer kompakten Bauweise zur Übertragung des Abtriebsdrehmomentes auf die Abtriebswelle nur einen unzureichenden Radius auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb bereitzustellen, bei dem die Verbindung der Antriebswelle mit der Abtriebswelle geringsten Bauraum beansprucht und bei der sich ein zwischengeschaltetes Kupplungselement leicht entfernen läßt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruch 1 gelöst. Dadurch, daß das erfindungsgemäß verwendete Kupplungselement neben einer radialen Außenverzahnung zum Eingriff mit dem antreibenden Getriebeelement keine zweite radial innenliegende Verzahnung sondern eine stirnseitige Verzahnung in Abtriebsrichtung aufweist, die radial einwärts unmittelbar an die radiale Verzahnung anschließt, kann die Wandstärke des Kupplungselementes und somit dessen Baugröße insgesamt deutlich reduziert werden. Aufgrund des damit erreichbaren größeren mittleren Durchmessers einer stirnseitigen Verzahnung ist trotz geringen Bauvolumens ein hohes Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragbar. Ferner wird die Montage eines derartigen Kupplungselementes gegenüber einem mit zwei radialen Verzahnungen ausgestatteten deutlich erleichtert, da nur die radial außenliegende Verzahnung zur Deckung gebracht werden muß und sich die stirnseitige Verzahnung aufgrund der Anschrägungen beim Zusammenfügen selbsttätig in Eingriff bringt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Das Kupplungselement ist hülsenförmig ausgebildet und mittels eines zentralen Befestigungsmittels an einem der Getriebeglieder fixiert. Durch eine derartige zentrale Anordnung eines das Kupplungselement durchdringenden Befestigungsmittels kann ein einziges Befestigungselement verwendet werden. Dieses wird vorteilhafterweise von einer Bundschraube gebildet, welche beispielsweise in ein Innengewinde an der Abtriebswelle oder einem dieser vorgeschalteten Getriebeglied eingeschraubt ist. Eine Montageerleichterung und eine Sicherung gegen Verlust von Teilen ergibt sich dadurch, daß das Kupplungselement an dem Befestigungsmittel drehbar jedoch axial unverlierbar angeordnet ist.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Antrieb,

Fig. 2A und B je einen axialen Halbschnitt im Bereich des Befestigungsmittels im gekuppelten und im entkuppelten Zustand,

Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch die radiale Außenverzahnung des Kupplungselements gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 2A und

Fig. 4 eine Stirnansicht eines Verzahnungsteiles gemäß der Ansicht IV in Fig. 3.

Der insgesamt mit 1 bezeichnete Antrieb ist in einem Gehäuse 2 angeordnet. Ein an diesem angeflanschter Motor 3 treibt eine als Antriebswelle fungierende Schneckenwelle 4 an. Die Schneckenwelle 4 kämmt mit einer Außenverzahnung eines Schneckenrades 5, das mit einem nabenförmigen Innenteil im unteren Teil des Gehäuses 2 drehbar gelagert ist. Das nabenförmige Innenteil weist eine Innenverzahnung 8 auf, die mit einer Außenverzahnung 7 eines Kupplungselementes 6 im Eingriff steht, welches von der unteren Stirnseite her einführbar ist. Das Kupplungselement 6 weist ferner eine im Detail in den Fig. 2A bzw. 2B dargestellte stirnseitige Verzahnung 9 auf, die in Form einer Hirth- Verzahnung ausgebildet ist. Die stirnseitige Verzahnung 9 am Kupplungselement 6 steht im Eingriff mit einer dazu komplementären stirnseitigen Verzahnung 10 an einer im nabenförmigen Innenteil des Schneckenrades 5 drehbar gelagerten Sonnenradwelle 11.

Die Sonnenradwelle 11 weist ein zentrales Innengewinde auf, in welches eine Bundschraube 13 als Befestigungsmittel für das Kupplungselement 6 mit einem Außengewinde 15 eingreift. Die Bundschraube 13 weist außer dem Außengewinde 15 im Bereich des Kupplungselementes 6 einen glatten Schaft 14 und am unteren Ende einen Kopf 16 auf. Zwischen dem Kopf 16 und dem Kupplungselement 6 ist eine Spannscheibe 17 angeordnet, welche vorzugsweise vor dem Rollen des Außengewindes 15 auf den Schaft 14 der Bundschraube 13 aufgeschoben wird. Die Spannscheibe 17 ist aus kompressiblem Material gefertigt und dient zum Ausgleich von temperaturbedingtem Spiel zwischen dem Kupplungselement 6 und der Sonnenradwelle 11. Das Kupplungselement 6 ist auf dem Schaft 14 der Bundschraube 13 drehbar und um einen bestimmten Betrag axial bewegbar, jedoch unverlierbar gelagert. Hierzu ist auf dem Schaft 14 an der Oberseite des Kupplungselementes 6 eine Sicherungsscheibe 18 angeordnet, deren Innendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser der Außenverzahnung 15. Anstelle der Sicherungsscheibe 18 kann in einer alternativen Ausgestaltung beim Fertigen der Bundschraube 13 auch eine in Fig. 2A dargestellte Wulst 38 mit gerollt werden, deren Außendurchmesser geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Kupplungselementes 6, sodaß dieses mit geringem Kraftaufwand über die Wulst 38 hinweg geschoben werden kann, jedoch nicht aufgrund seines Eigengewichtes über diesen zurückgleitet. Somit wird beim Herausschrauben der Bundschraube 13 mit ihrem Außengewinde 15 aus dem Innengewinde 12 der Sonnenradwelle 11 die Bundschraube 13 mitsamt dem Kupplungselement 6, der Spannscheibe 17 und gegebenenfalls der Sicherungsscheibe 18 vom Antrieb 1 entfernt, wodurch gleichzeitig das Schneckenrad 5 von der Sonnenradwelle 11 entkoppelt wird. Diese Entkopplung ist im Falle einer Störung des elektrischen Motors 3 vonnöten, um das über die nachstehend beschriebenen Getriebeteile mittelbar von der Sonnenradwelle 11 angetriebene Ritzel 28 ohne den Widerstand des Motors 3 mit einem Werkzeug antreiben zu können, um somit beispielsweise das über drucksteife Kabel mit dem Ritzel 28 verbundene bewegbare Fahrzeugteil aus einem geöffneten in den geschlossenen Zustand zu überführen.

Die folgenden zu einer Drehmoment-Übertragung und einer Untersetzung der Drehzahl zwischen der Sonnenradwelle 11 und dem Ritzel 28 beschriebenen Teile eines Planetengetriebes sind nur zur vollständigen Beschreibung der Fig. 1 erwähnt; sie spielen für die vorliegende Erfindung keine Rolle. Im einfachsten Falle könnte die Sonnenradwelle 11 auch direkt als Abtriebswelle mit dem Ritzel 28 verbunden sein, wenn der Motor 3 eine entsprechend niedrige Ausgangsdrehzahl erzeugt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist die Sonnenradwelle zwei Außenverzahnungen auf, die versetzt zueinander mit unterschiedlichem Durchmesser ausgebildet sind und mit 21 bzw. 26 bezeichnet sind. Am Außenumfang des nabenförmigen Innenteils des Schneckenrades 5 ist ein unterer Planetenträger 19 drehbar gelagert. Dieser weist an seiner Oberseite einen nicht im Detail dargestellten Zapfen auf, auf dem seinerseits ein erstes Planetenrad 20 drehbar gelagert ist, das mit einer Außenverzahnung mit der ersten Außenverzahnung 21 der Sonnenradwelle 11 im Eingriff steht. Die Außenradverzahnung des ersten Planetenrades 20 steht ferner mit einer Innenverzahnung an einem Hohlrad 22 in Eingriff, das zwischen dem unteren Planetenträger 19 und einem oberen Planetenträger 24 drehbar gelagert ist. Das Hohlrad 22 weist einen radial nach innen weisenden ringförmigen Vorsprung mit verminderter Bauhöhe auf, der von oben her eine axiale Bewegung des ersten Planetenrades 20 begrenzt. Der obere Planetenträger 24 weist an seiner Unterseite einen Zapfen auf, der zur Lagerung eines zweiten Planetenrades 25 dient. Dieses zweite Planetenrad 25 liegt mit seiner Unterseite gleitend auf dem radial nach innen weisenden ringförmigen Vorsprung des Hohlrades 22 auf. Das zweite Planetenrad 25 steht mit einer Außenverzahnung zum einen mit der zweiten Außenverzahnung 26 an der Sonnenradwelle 11 und zum anderen mit einer zweiten Innenverzahnung 27 am Hohlrad 22 im Eingriff.

Der obere Planetenträger 24 ist schließlich drehfest mit dem an seiner Oberseite angeordneten Ritzel 28 verbunden.

Das Gehäuse 2 beherbergt in seinem rechten Teil zwei senkrecht zur Achse der Sonnenradwelle 11 bzw. des Hohlrades 22 bewegbare Sperrklinken 30 bzw. 31, die gegen den Druck von Druckfedern 32 bzw. 33 in horizontaler Richtung bewegbar sind. Die Sperrklinken werden von der Außenkontur des Hohlrades 22 bzw. des unteren Planetenträgers 19 gesteuert und greifen bei bestimmten Schaltstellungen des Getriebes selbsttätig über Anlaufschrägen in radial gerichtete Aussparungen dieser Teile ein, wodurch deren weitere Bewegung blockiert wird. Hierdurch lassen sich je nach Eingriff oder Nichteingriff der Sperrklinken 30 bzw. 31 und demzufolge, je nachdem ob der untere Planetenträger 19 oder das Hohlrad 22 in seiner Drehbewegung blockiert ist, verschiedene Drehzahlen von dem Planetengetriebe ableiten. Diese unterschiedlichen Drehzahlen werden beispielsweise für den Antrieb eines Schiebehebedaches benötigt, um mit einer kleineren Drehzahl eine Ausstellbewegung eines Schiebedachdeckels zu erzeugen und mit einer größeren Drehzahl dessen Verschiebung nach hinten über oder unter das feste Fahrzeugdach zu betreiben.

Wie der vergrößerten Darstellung in Fig. 2A zu entnehmen, steht das Kupplungselement 6 im eingekuppelten Zustand, d. h. bei eingedrehter Bundschraube 13 mit seiner radialen Außenverzahnung 7 im Eingriff mit der Innenverzahnung 8 am Schneckenrad 5. Das Kupplungselement 6 steht ferner über seine stirnseitige Verzahnung 9 mit der stirnseitigen Verzahnung 10 an der Sonnenradwelle 11 im Eingriff. Die Verwendung einer radialen Außenverzahnung 7 und einer stirnseitigen Verzahnung 9 für das Kuppeln zweier benachbarter Getriebeelemente (Schneckenrad 5, Sonnenradwelle 11) hat den Vorteil, daß sich die stirnseitige Verzahnung 9 unmittelbar radial nach innen an die radiale Außenverzahnung 7 anschließen kann. Das von der stirnseitigen Verzahnung 9 übertragbare Drehmoment ist wegen des relativ großen Abstandes zur Drehachse und der relativ großen radialen Erstreckung dieser Verzahnung hoch, ohne daß die radiale Ausdehnung des Kupplungselementes 6 insgesamt außergewöhnlich groß sein müßte. Ferner lassen sich beim Einkuppeln des Kupplungselementes 6 dessen Außenverzahnung 7 und die Innenverzahnung 8 des Schneckenrades 5 leicht in Eingriff bringen, wo hingegen sich die stirnseitige Verzahnung 9 aufgrund der Anschrägung ihrer Zähne selbsttätig ihren Eingriff in die komplementäre Verzahnung 10 an der Sonnenradwelle 11 sucht. Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, sind auch die Zähne der Innenverzahnung 8 am Schneckenrad 5 zur unteren Seite hin angeschrägt, um zusätzlich das Einführen des Kupplungselementes 6 zu erleichtern.

In Fig. 2B ist ein Zwischenstadium beim Herausschrauben der Bundschraube 13 dargestellt. Hierbei ist die stirnseitige Verzahnung 9 am Kupplungselement 6 bereits außer Eingriff mit der komplementären stirnseitigen Verzahnung 10 an der Sonnenradwelle 11. Beim weiteren Herausdrehen der Bundschraube 13 bewegt sich das Kupplungselement bis in die mit 6' dargestellte gestrichelte Position, wobei auch die Sicherungsscheibe gestrichelt mit 18' dargestellt ist. In dieser Position ist die Bundschraube mitsamt der Spannscheibe 17 dem Kupplungselement 6 und der Sicherungsscheibe 18 aus dem Antrieb entnehmbar. Das Kupplungselement 6 ist durch die Sicherungsscheibe 18 unverlierbar auf der Bundschraube 13 angeordnet. Nach vollständiger Entfernung der Bundschraube 13 und des Kupplungselementes 6 wird eine Aufnahme 34 an der Unterseite der Sonnenradwelle 11 freigelegt, die zum formschlüssigen Eingreifen eines Betätigungswerkzeuges für eine Notbetätigung dient. Die Aufnahme 34 kann dabei in bekannter Weise als Innensechskant, Innenvierkant oder ähnliches ausgeführt sein.

Bezugszeichenliste

1

Antrieb

2

Gehäuse

3

Motor

4

Schneckenwelle

5

Schneckenrad

6

Kupplungselement

7

Außenverzahnung (an

6

)

8

Innenverzahnung (an

5

)

9

stirnseitige Verzahnung (an

6

)

10

stirnseitige Verzahnung (an

11

)

11

Sonnenradwelle

12

Innengewinde

13

Bundschraube

14

Schaft (an

13

)

15

Außengewinde (an

13

)

16

Kopf (von

13

)

17

Spannscheibe

18

Sicherungsscheibe

19

unterer Planetenträger

20

erstes Planetenrad

21

erste Außenverzahnung (an

11

)

22

Hohlrad

23

erste Innenverzahnung (an

22

)

24

oberer Planetenträger

25

zweites Planetenrad

26

zweite Außenverzahnung (an

11

)

27

zweite Innenverzahnung (an

22

)

28

Antriebsritzel

29

Außenverzahnung (an

22

)

30

erste Sperrklinke

31

zweite Sperrklinke

32

Druckfeder

33

Druckfeder

34

Aufnahme (an

11

)

38

Wulst

Claims (3)

1. Antrieb (1) für ein bewegbares Fahrzeugteil mit einer von einem Motor (3) angetriebenen Antriebswelle (Schneckenwelle 4) und einer mit dem Fahrzeugteil gekuppelten Abtriebswelle (Sonnenradwelle 11), denen wenigstens ein mit einer Verzahnung versehenes Getriebeglied (Schneckenrad 5) zwischengeschaltet ist sowie mit einem Kupplungselement (6), das während des Betriebs mittels des Motors (3) die Antriebswelle (Schneckenwelle 4) und die Abtriebswelle (Sonnenradwelle 11) zumindestens mittelbar formschlüssig miteinander verbindet, wobei eine der formschlüssigen Verbindungen von einer außen am Kupplungselement (6) angeordneten radialen Verzahnung (7) gebildet wird und wobei die zweite formschlüssige Verbindung von einer stirnseitigen Verzahnung (9) am Kupplungselement gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (6) hülsenförmig ausgebildet ist, daß sich die stirnseitige Verzahnung (9) radial einwärts unmittelbar an die radiale Verzahnung (7) anschließt und daß das Kupplungselement (6) im eingekuppelten Zustand mittels eines von einer Stirnseite des Antriebs her entfernbaren zentralen Befestigungsmittels an einem der Getriebeglieder (Sonnenradwelle 11) fixiert ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel eine Schraube (Bundschraube 13) ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (6) an dem Befestigungsmittel (Bundschraube 13) drehbar, jedoch axial unverlierbar angeordnet ist.