EP1898036B1 - Betätigungsaktuator für eine Fahrzeugklappe - Google Patents

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EP1898036B1
EP1898036B1 EP06018593A EP06018593A EP1898036B1 EP 1898036 B1 EP1898036 B1 EP 1898036B1 EP 06018593 A EP06018593 A EP 06018593A EP 06018593 A EP06018593 A EP 06018593A EP 1898036 B1 EP1898036 B1 EP 1898036B1
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EP
European Patent Office
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gear
rotation
gear set
actuating device
accordance
Prior art date
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Not-in-force
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EP06018593A
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English (en)
French (fr)
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EP1898036A1 (de
Inventor
Hans-Joachim Büscher
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Delphi Technologies Inc
Original Assignee
Delphi Technologies Inc
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Publication date
Application filed by Delphi Technologies Inc filed Critical Delphi Technologies Inc
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Priority to AT06018593T priority patent/ATE464450T1/de
Priority to EP06018593A priority patent/EP1898036B1/de
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05FDEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/60Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
    • E05F15/603Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors
    • E05F15/611Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for swinging wings
    • E05F15/614Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for swinging wings operated by meshing gear wheels, one of which being mounted at the wing pivot axis; operated by a motor acting directly on the wing pivot axis
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05FDEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
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    • E05F15/60Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
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    • E05F15/611Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for swinging wings
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2201/00Constructional elements; Accessories therefor
    • E05Y2201/60Suspension or transmission members; Accessories therefor
    • E05Y2201/622Suspension or transmission members elements
    • E05Y2201/71Toothed gearing
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2900/00Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/50Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53Type of wing
    • E05Y2900/548Trunk lids

Definitions

  • the present invention relates to an actuation actuator for a vehicle door, such as the trunk lid, the tailgate or hood of a motor vehicle, which comprises a gear set and a motor drive, which drives the gear set. Moreover, the invention relates to a motor vehicle door which is pivoted by such an actuation actuator.
  • the required for pivoting a vehicle door operating force or the operating torque changes in the course of the pivoting movement.
  • the variability of the actuating torque results, for example, from the kinematics of the flap itself and from the resulting from any gas cylinders forth forces.
  • the operating torque increases when the flap is pressed during the closing operation against a seal or against a lock.
  • Such a closing operation against a seal requires high engine power, but at the same time the closing process should be controlled and should take place relatively slowly.
  • these conditions cause the motor to be oversized for the remainder of the swing path and power control must be made throughout the swing path to ensure smooth operation.
  • a drive device for driving an adjusting device wherein a non-circular gear is interposed between a motor and the adjusting device.
  • the non-circular transmission thereby continuously changes its transmission ratio over the course of the entire rotation, with the result that the non-circular transmission can be optimized only with great effort using a computer program.
  • the invention has for its object to provide a Betuschistsaktuator, can be achieved by the operation of defined transmission ratios, and which can be produced with only little optimization effort.
  • an actuating actuator which has the features of claim 1.
  • the desired effect can be achieved. For example, a vehicle door during the majority of the pivoting movement over a relatively small gear ratio of the gear set are actuated.
  • the motor vehicle door approaches the closed position and in particular is pressed against a seal, for example, it can be driven with a larger gear ratio of the gear set.
  • the motor vehicle door can be caused by the Betuschistsaktuators invention to cover the majority of the pivoting movement due to the small ratio quickly.
  • the motor vehicle door sets the remaining part of the pivoting movement due to the larger gear ratio only slowly, but with increased drive forces to overcome the caused for example by a rubber seal reaction forces.
  • the gear ratio of the gear set is dimensioned so that it only over a defined angle of rotation in the course the rotation of the gear set changes.
  • the gear ratio only changes in such a way over a partial section in the course of rotation of the gear set, that the gear ratios are constant or at least constant at a rotation of the gear set outside the sub-range.
  • the second gear serving as the output gear of the gear set can mesh only over a rotation of about 270 ° away with the drive serving as the first gear of the gear set.
  • the gear set may be followed by a transmission gear which translates said 270 ° rotation of the second gear into a 90 ° turn, since a 90 ° swing is usually sufficient for most automotive doors.
  • 270 ° rotation of the second gear corresponds to a pivoting of a motor vehicle door by 90 °.
  • the numbers given here represent only exemplary angle ranges and indications, which may be deviated from design if necessary, without further notice.
  • the two asymmetric gears can be coordinated so that the gear ratio of the same over a defined rotation angle of 90 ° of the output serving as asymmetric second gear changes, which From the perspective of the vehicle door means that the transmission ratio changes approximately over a rotation angle of 30 ° due to the downstream translation. In this way it can be ensured that the motor vehicle door is not suddenly accelerated or decelerated when actuated, which can lead to overstressing of the gear and hinge components.
  • the Betjansaktuator invention may further comprise a transmission gear, which is connected downstream of the gear set, and which translates the rotation of the asymmetric second gear acting as the output by 270 ° in a rotation of 90 ° of the motor vehicle door.
  • the gear set can be designed turmeric-d, since the desired translation to achieve a pivoting movement by 90 ° in two stages.
  • This two-stage construction with a downstream transmission gear also proves to be advantageous in that thereby the Betreliistsaktuator can be performed with the associated gear set as a compact unit from which starting the 270 ° rotation of the second gear of the gear set to any desired actuation location in the Vehicle flap can be transferred.
  • the Fig. 1 shows a schematic representation of an actuator actuator 10, which in the illustrated illustration essentially of a DC motor 12 including a directly downstream planetary gear 22, a gear set 14 with a first gear 16 and a second gear 18 and a gear train 14 downstream transmission gear 20 also with a first gear 26 and a second gear 24 consists.
  • the planetary gear 22 has a ratio of 93: 1, so that the first gear 16 is driven by the DC motor 12 at a gear ratio of 93: 1.
  • the drive torque transmitted from the DC motor 12 and the planetary gear 22 to the first gear 16 by means of a shaft 17 is transmitted from the first gear 16 to the second gear 18, which is meshingly engaged with the first gear 16.
  • This rotational movement of the second gear 18 is transmitted via a shaft 19 to the first gear 26 of the transmission gear 20, which in turn is meshingly with the second gear 24 of the transmission gear 20 in engagement.
  • the rotational movement generated by the DC motor 12 is thus transmitted via the gear set 14 to the first gear 26 and the second gear 24 of the transmission gear 20, from where the rotational movement for pivoting a in the Fig. 1 only schematically illustrated motor vehicle door 28 can be tapped.
  • both the first gear 16 and the second gear 18 are asymmetrical gears which are formed so that the gear ratio of the gear set formed by the two gears 16, 18 in the course of the rotation of the gear set 14 changes because the radii of the gears change along the circumference.
  • Fig. 1 In the sectional view of Fig. 1 is the gear set 10 in its initial position in which a translation is done quickly, which can be recognized by the fact that the radius R1 of the first gear 16 measured from its axis of rotation to the point of contact of the two gears 16, 18 is greater than the radius beam R2 of the second gear 18, measured from its pivot point to the point of contact of the two gears 16, 18. If the first gear 16 is now started to rotate in the counterclockwise direction, this leads to the second gear 18 due to the meshing engagement with the first gear 16 is rotated clockwise.
  • the gear set 10 takes a translation into the slow, which can operate controlled in the desired manner, the vehicle door towards the end of the pivoting movement when it is to be drawn against the originating from, for example, a rubber seal reaction forces.
  • the Gear set 10 Since on the one hand a pivoting of a motor vehicle door to 270 ° in most cases is not needed, and secondly because the translation alone of the planetary gear 22 and the gear set 10 in a relatively small-sized engine 12 is not sufficient to actuate a motor vehicle door, is the Gear set 10, the transmission gear 20 downstream, which may have, for example, a transmission ratio of 3: 1. With the help of this transmission gear 20 can thus be applied to a required for pivoting a vehicle door forces or torques already with a very small-sized engine 12. On the other hand, the transmission gear 20 converts the 270 ° rotation of the second gear 18 in a generally sufficient rotation of 90 °, which is sufficient for most applications.
  • the drive-side gear 16 is rotated only 270 °, since this is sufficient in cooperation with the downstream transmission gear 20 to pivot a motor vehicle door 28 over a sufficiently large area.
  • the transmission ratio of the gear set 14 changes continuously in the transition region marked B, which can be taken at the steady slope transition from the first (30) to the second (32) straight line section.
  • the transitional region B is arranged relative to the two straight line sections 30, 32 representative of the transmission ratios so that the transmission ratio of the gearset 14 on this side of the transitional region B in the first straight section 30 is constant over a larger range beyond the transition region B in the second straight line section 32.
  • the first 30 straight line section is constant over an angle of approximately 135 ° (at least 100 °), whereas the second straight line section 32 is constant only approximately over an angle of approximately 45 ° (at least 15 °).
  • it is more desirable that the present-side transmission range is available over a large range of rotation of the gear set 14 and the other-world transmission range over a small range of rotation of the gear set 14, so that actuated with the Betreli whysaktuator motor vehicle door 28 swings over a large area while fast become can, the actual closing process but then rather slowly in a small area.
  • the first gearwheel 16 acting as the drive is rotated by 90 °, then, as can be seen from the first straight line section, the second gearwheel acting as the output is rotated by 110.88 °. If, on the other hand, the first gearwheel 16 acting as the drive approaches its end position after about 270 °, then a 90 ° rotation of the first gearwheel 16 causes only one revolution of the second gearwheel 18 serving as the output gear by 55.4 °.

Landscapes

  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Betätigungsaktuator für eine Fahrzeugklappe, wie zum Beispiel die Kofferraumklappe, die Heckklappe oder Motorhaube eines Kraftfahrzeugs, welcher einen Zahnradsatz sowie einen Motorantrieb umfasst, der den Zahnradsatz antreibt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Kraftfahrzeugklappe, welche durch solch einen Betätigungsaktuator verschwenkt wird.
  • Üblicherweise ändert sich die zum Verschwenken einer Kraftfahrzeugklappe erforderliche Betätigungskraft bzw. das Betätigungsmoment im Verlauf der Schwenkbewegung. Die Veränderlichkeit des Betätigungsmoments resultiert dabei beispielsweise aus der Kinematik der Klappe selbst sowie aus den von etwaigen Gaszylindern her resultierenden Kräften. Insbesondere nimmt das Betätigungsmoment zu, wenn die Klappe beim Schließvorgang gegen eine Dichtung oder gegen ein Schloss gedrückt wird. Ein derartiger Schließvorgang gegen eine Dichtung erfordert hohe Motorleistungen, wobei jedoch gleichzeitig der Schließvorgang kontrolliert und verhältnismäßig langsam stattfinden sollte. Üblicherweise führen diese Verhältnisse dazu, dass der Motor für den restlichen Verschwenkweg überdimensioniert ist und dass eine Leistungssteuerung über den gesamten Verschwenkweg hinweg vorgenommen werden muss, um einen gleichmäßigen Betrieb sicherzustellen.
  • Darüber hinaus erzeugen die Gaszylinder in den unterschiedlichen Öffnungsstellungen der Klappe unterschiedliche Kräfte, welche es auszugleichen gilt. So drücken die Gaszylinder die Klappe in einer verhältnismäßig weit geöffneten Stellung in eine offene Position, wohingegen die Gaszylinder während eines Schließvorgangs die Klappe in die geschlossene Stellung drücken. Auch diese sich verändernden Kräfte lassen sich mit einem herkömmlichen Betätigungsaktuator für eine Kraftfahrzeugklappe nur kaum ausgleichen, was in aller Regel wiederum dazu führt, dass der zum Verschwenken erforderliche Motor überdimensioniert wird. Auch in diesem Falle wird somit wiederum eine Steuerung erforderlich, welche die Klappe während des überwiegenden Teils der Schwenkbewegung zur Ausführung einer gleichmäßigen Bewegung durch eine Reduzierung der Leistungszufuhr veranlasst, und die andererseits die Leistungszufuhr gegen Ende des Verschwenkvorgangs erhöht, um ein stärkeres Drehmoment zu erzielen, wenn die Klappe gegen eine Dichtung gedrückt wird.
  • Aus der WO 01 / 06148 A1 ist beispielsweise eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben einer Stellvorrichtung bekannt, wobei zwischen einem Motor und der Stellvorrichtung ein Unrundgetriebe zwischengeschaltet ist. Das Unrundgetriebe ändert dabei kontinuierlich sein Übersetzungsverhältnis im Verlauf der gesamten Drehung hinweg, was dazu führt, dass sich das Unrundgetriebe nur aufwendigst unter Verwendung eines Computerprogramms optimieren lässt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Betätigungsaktuator anzugeben, durch dessen Betätigung sich definierte Übersetzungsverhältnisse erzielen lassen, und welcher unter nur geringem Optimierungsaufwand herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Betätigungsaktuator gelöst, welcher die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Durch die Änderung des Übersetzungsverhältnisses im Verlauf der Drehung des Zahnradsatzes lässt sich die gewünschte Wirkung erzielen. So kann beispielsweise eine Fahrzeugklappe während des überwiegenden Teils der Schwenkbewegung über ein verhältnismäßig kleines Übersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes betätigt werden. Andererseits kann die Kraftfahrzeugklappe dann, wenn sie sich der geschlossenen Stellung nähert und insbesondere beispielsweise gegen eine Dichtung gedrückt wird, mit einem größeren Übersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes angetrieben werden. Auf diese Weise kann die Kraftfahrzeugklappe mittels des erfindungsgemäßen Betätigungsaktuators dazu veranlasst werden, den überwiegenden Teil der Schwenkbewegung infolge des kleinen Übersetzungsverhältnisses schnell zurückzulegen. Demgegenüber legt die Kraftfahrzeugklappe den restlichen Teil der Schwenkbewegung bedingt durch das größere Übersetzungsverhältnis nur noch langsam, dafür jedoch mit erhöhten Antriebskräften zur Überwindung der beispielsweise durch eine Gummidichtung hervorgerufenen Reaktionskräfte zurück.
  • Da in Abhängigkeit des jeweiligen Kraftfahrzeugs ganz genau der Schwenkbereich festgelegt werden kann, in welchem erhöhte Antriebskräfte, dafür jedoch nur geringere Geschwindigkeiten zur Verschwenkung der Kraftfahrzeugklappe benötigt werden, wird das Übersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes so dimensioniert, dass es sich lediglich über einen definierten Drehwinkel hinweg im Verlauf der Drehung des Zahnradsatzes ändert. Mit anderen Worten ändert sich das Übersetzungsverhältnis lediglich derart über einen Teilabschnitt hinweg im Verlauf der Drehung des Zahnradsatzes, dass die Übersetzungsverhältnisse bei einer Drehung des Zahnradsatzes außerhalb des Teilbereichs konstant sind oder zumindest konstant sein können. Es ist selbstverständlich, jedoch nicht erfindungsgemäß, ebenfalls möglich, das Übersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes ausgehend aus einer Ausgangsstellung bis hin zu einer Endstellung kontinuierlich zu ändern, was dazu führt, dass die Fahrzeugklappe bereits zu Zeitpunkten, zu denen sie prinzipiell noch mit höheren Geschwindigkeiten (und geringeren Antriebskräften) betrieben werden könnte, nur noch langsamer (dafür jedoch mit höheren Antriebskräften) angetrieben wird. Demgegenüber erweist es sich als vorteilhaft, den Zahnradsatz so zu dimensionieren, dass sich das Übersetzungsverhältnis lediglich in einem Zeitintervall kurz vor der Erreichung der geschlossenen Stelle der Fahrzeugklappe ändert, so dass ganz gezielt zum Zuziehen der Kraftfahrzeugklappe gegen eine etwa vorhandene Dichtung oder ein Schloss die gewünschten erhöhten Antriebskräfte verfügbar sind.
  • Infolge der asymmetrischen Ausbildung des Zahnradsatzes kann das zweite als Abtrieb dienende Zahnrad des Zahnradsatzes lediglich über eine Drehung von etwa 270° hinweg mit dem als Antrieb dienenden ersten Zahnrad des Zahnradsatzes kämmen. Wie noch später erläutert wird, kann dem Zahnradsatz ein Übersetzungsgetriebe nachgeschaltet sein, welches die genannte 270°-Drehung des zweiten Zahnrades in eine Drehung von 90° übersetzt, da eine Verschwenkung von 90° für die meisten Kraftfahrzeugklappen in aller Regel ausreichend ist. Mit anderen Worten entspricht somit 270°-Drehung des zweiten Zahnrads einer Verschwenkung einer Kraftfahrzeugklappe um 90°. Selbstverständlich stellen die hier angegebenen Zahlenangaben nur exemplarische Winkelbereiche und -angaben dar, von denen bei Bedarf konstruktionsbedingt auch ohne weiteres abgewichen werden kann.
  • Damit die Änderung des Übersetzungsverhältnisses nicht während eines zu kleinen Winkelintervalls infolge dieser nachgeschalteten Übersetzung stattfindet, können daher die beiden asymmetrischen Zahnräder so aufeinander abgestimmt sein, dass sich das Übersetzungsverhältnis derselben über einen definierten Drehwinkel von 90° des als Abtrieb dienenden asymmetrischen zweiten Zahnrads ändert, was aus Sicht der Kraftfahrzeugklappe bedeutet, dass sich das Übersetzungsverhältnis ungefähr über einen Drehwinkel von 30° infolge der nachgeschalteten Übersetzung ändert. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Kraftfahrzeugklappe bei einer Betätigung nicht ruckartig beschleunigt oder abgebremst wird, was zu Überbeanspruchungen der Getriebe- und Scharnierbauteile führen kann.
  • Wie bereits zuvor erwähnt, kann der erfindungsgemäße Betätigungsaktuator ferner ein Übersetzungsgetriebe aufweisen, welches dem Zahnradsatz nachgeschaltet ist, und welches die Drehung des als Abtrieb fungierenden asymmetrischen zweiten Zahnrads um 270° in eine Drehung von 90° der Kraftfahrzeugklappe übersetzt. Durch die Nachschaltung dieses zweiten Übersetzungsgetriebes kann der Zahnradsatz kleinbauend ausgelegt werden, da die gewünschte Übersetzung zur Erzielung einer Schwenkbewegung um 90° in zwei Stufen erfolgt. Dieser zweistufige Aufbau mit einem nachgeschalteten Übersetzungsgetriebe erweist sich ferner dahingehend als vorteilhaft, dass dadurch der Betätigungsaktuator mit dem zugehörigen Zahnradsatz als kompakte Einheit ausgeführt werden kann, von welcher ausgehend die 270°-Drehung des zweiten Zahnrads des Zahnradsatzes an einen beliebigen gewünschten Betätigungsort im Bereich der Fahrzeugklappe übertragen werden kann.
  • Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. An dieser Stelle sei betont, dass die in den Figuren dargestellte Ausführungsform lediglich zu Erläuterungszwecken und insbesondere nicht als den Schutzbereich einschränkend aufgefasst werden darf, wobei:
  • Fig. 1
    eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Betätigungsaktuators zeigt; und
    Fig. 2
    die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses in Form eines Diagramms erläutert.
  • In allen Figuren hinweg sind gleiche oder einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
  • Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Betätigungsaktuators 10, welcher in der gezeigten Darstellung im Wesentlichen aus einem Gleichstrommotor 12 einschließlich eines direkt nachgeschalteten Planetengetriebes 22, einem Zahnradsatz 14 mit einem ersten Zahnrad 16 und einem zweiten Zahnrad 18 sowie einem dem Zahnradsatz 14 nachgeordneten Übersetzungsgetriebe 20 mit ebenfalls einem ersten Zahnrad 26 und einem zweiten Zahnrad 24 besteht. Wie der Darstellung entnommen werden kann, weist das Planetengetriebe 22 eine Übersetzung von 93:1 auf, so dass das erste Zahnrad 16 ausgehend von dem Gleichstrommotor 12 mit einem Übersetzungsverhältnis von 93:1 angetrieben wird.
  • Das von dem Gleichstrommotor 12 und dem Planetengetriebe 22 auf das erste Zahnrad 16 mittels einer Welle 17 übertragene Antriebsdrehmoment wird von dem ersten Zahnrad 16 auf das zweite Zahnrad 18 übertragen, welches mit dem ersten Zahnrad 16 kämmend in Eingriff steht. Diese Drehbewegung des zweiten Zahnrads 18 wird über eine Welle 19 an das erste Zahnrad 26 des Übersetzungsgetriebes 20 übertragen, welches seinerseits wiederum kämmend mit dem zweiten Zahnrad 24 des Übersetzungsgetriebes 20 in Eingriff steht. Die von dem Gleichstrommotor 12 erzeugte Drehbewegung wird somit über den Zahnradsatz 14 auf das erste Zahnrad 26 und das zweite Zahnrad 24 des Übersetzungsgetriebes 20 übertragen, von wo aus die Drehbewegung zur Verschwenkung einer in der Fig. 1 nur schematisch dargestellten Kraftfahrzeugklappe 28 abgegriffen werden kann.
  • In der Fig. 1 zeigt die rechte Darstellung eine Schnittansicht entlang der Linie X-X durch den Zahnradsatz 14 des Betätigungsaktuators 10. Wie diese Schnittdarstellung zeigt, handelt es sich sowohl bei dem ersten Zahnrad 16 wie auch bei dem zweiten Zahnrad 18 um asymmetrische Zahnräder, welche derart ausgebildet sind, dass sich das Übersetzungsverhältnis des von den beiden Zahnrädern 16, 18 gebildeten Zahnradsatzes im Verlauf der Drehung des Zahnradsatzes 14 ändert, da sich die Radien der Zahnräder entlang des Umfangs ändern.
  • In der Schnittdarstellung der Fig. 1 befindet sich der Zahnradsatz 10 in seiner Ausgangsstellung, in der eine Übersetzung ins Schnelle erfolgt, was daran erkannt werden kann, dass der Radiusstrahl R1 des ersten Zahnrads 16 gemessen von seiner Drehachse bis zum Berührpunkt der beiden Zahnräder 16, 18 größer ist, als der Radiusstrahl R2 des zweiten Zahnrads 18, gemessen von seinem Drehpunkt bis zum Berührpunkt der beiden Zahnräder 16, 18. Wird nun damit begonnen, das erste Zahnrad 16 entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen, so führt dies dazu, dass das zweite Zahnrad 18 aufgrund des kämmenden Eingriffs mit dem ersten Zahnrad 16 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Hierbei verkleinert sich in einem Übergangsbereich der Radiusstrahl R 1 des ersten Zahnrads 16, gemessen von der Drehachse bis zum Berührpunkt der beiden Zahnräder 16, 18, wohingegen der Radiusstrahl R2 des zweiten Zahnrads 18, gemessen von seiner Drehachse bis hin zum Berührpunkt der beiden Zahnräder 16, 18, im Übergangsbereich zunimmt. Dies hat zur Konsequenz, dass gegen Ende der Drehung eine Übersetzung ins Langsame erfolgt. Hierdurch lässt sich die gewünschte Wirkung erzielen, eine Kraftfahrzeugklappe während des überwiegenden Teils einer Schwenkbewegung verhältnismäßig schnell zu verschwenken, was im Ausgangszustand durch die Übersetzung ins Schnelle erfolgt. Wenn sich jedoch das erste Zahnrad 16 um nicht ganz eine Umdrehung entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht hat, nimmt der Zahnradsatz 10 eine Übersetzung ins Langsame vor, womit sich in der gewünschten Weise die Kraftfahrzeugklappe gegen Ende der Schwenkbewegung kontrolliert betätigen lässt, wenn sie entgegen den von beispielsweise einem Dichtgummi herrührenden Reaktionskräften zugezogen werden soll.
  • Da es wünschenswert ist, die beiden Zahnräder 16, 18 annähernd gleich groß zu dimensionieren, dreht sich bei einer Betätigung des ersten Zahnrads 16 das zweite Zahnrad 18 annähernd um den gleichen Winkel wie das erste Zahnrad 16, nur in entgegengesetzter Richtung. Dies führt jedoch dazu, dass bei einer möglichen Umdrehung des Zahnrads 16 um nicht ganz eine Umdrehung das zweite Zahnrad um bis zu 270° gedreht werden kann.
  • Da zum einen eine Verschwenkung einer Kraftfahrzeugklappe um 270° in aller Regel nicht benötigt wird, und da zum anderen die Übersetzung allein von dem Planetengetriebe 22 und dem Zahnradsatz 10 bei einem verhältnismäßig klein dimensionierten Motor 12 nicht ausreicht, um eine Kraftfahrzeugklappe zu betätigen, ist dem Zahnradsatz 10 das Übersetzungsgetriebe 20 nachgeschaltet, welches beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 3:1 aufweisen kann. Mit Hilfe dieses Übersetzungsgetriebes 20 können somit zum einen die zum Verschwenken einer Kraftfahrzeugklappe erforderlichen Kräfte bzw. Drehmomente bereits mit einem sehr klein dimensionierten Motor 12 aufgebracht werden. Zum anderen konvertiert das Übersetzungsgetriebe 20 die 270°-Drehbewegung des zweiten Zahnrads 18 in eine in aller Regel ausreichende Drehung von 90°, was für die meisten Anwendungen ausreichend ist.
  • Anhand der in der Fig. 2 dargestellten Graphik werden nun anhand eines Ausführungsbeispiels die einzelnen wirksamen Übersetzungs- bzw. Untersetzungsverhältnisse erläutert. Die in dem Schaubild der Fig. 2 eingezeichnete abgewinkelte Gerade bzw. der Kehrwert deren Steigungen ist dabei repräsentativ für die jeweils wirksamen Über- bzw. Untersetzungsverhältnisse des Zahnradsatzes 10.
  • Wie der Übersetzungskennlinie der Fig. 2 entnommen werden kann, wird das antriebsseitige Zahnrad 16 lediglich um 270° gedreht, da dies in Zusammenwirkung mit dem nachgeordneten Übersetzungsgetriebe 20 ausreicht, um eine Kraftfahrzeugklappe 28 über einen ausreichend großen Bereich zu verschwenken. In der Fig. 2 ändert sich das Übersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes 14 kontinuierlich in dem mit B gekennzeichneten Übergangsbereich, was an dem stetigen Steigungsübergang von dem ersten (30) zu dem zweiten (32) Geradenabschnitt entnommen werden kann. Wie der Kennlinie ferner entnommen werden kann, befindet sich der Übergangsbereich B relativ zu den beiden für die Übersetzungsverhältnisse repräsentativen Geradenabschnitte 30, 32 so angeordnet, dass das Übersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes 14 diesseits des Übergangsbereichs B im ersten Geradenabschnitt 30 über einen größeren Bereich hinweg konstant ist als jenseits des Übergangsbereichs B im zweiten Geradenabschnitt 32.
  • So ist der erste 30 Geradenabschnitt etwa über einen Winkel von etwa 135° (zumindest 100°) hinweg konstant, wohingegen der zweite Geradenabschnitt 32 lediglich etwa über einen Winkel von etwa 45° (zumindest 15°) hinweg konstant ist. Prinzipiell ist es jedoch eher wünschenswert, dass der diesseitige Übersetzungsbereich möglichst über einen großen Drehbereich des Zahnradsatzes 14 und der jenseitige Übersetzungsbereich über einen kleinen Drehbereich des Zahnradsatzes 14 zur Verfügung steht, so dass eine mit dem Betätigungsaktuator betätigte Kraftfahrzeugklappe 28 über einen großen Bereich zwar schnell verschwenkt werden kann, der eigentliche Schließvorgang dann jedoch in einem kleinen Bereich eher langsam erfolgt.
  • Wird beispielsweise in einer Ausgangsstellung das als Antrieb fungierende erste Zahnrad 16 um 90° gedreht, so führt dies, wie dem ersten Geradenabschnitt entnommen werden kann, dazu, dass das als Abtrieb fungierende zweite Zahnrad um 110,88° gedreht wird. Wenn sich dagegen das als Antrieb fungierende erste Zahnrad 16 nach ca. 270° seiner Endstellung nähert, so bewirkt eine 90°-Drehung des ersten Zahnrads 16 lediglich noch eine Umdrehung des zweiten, als Abtrieb dienenden Zahnrads 18 um 55,4°.
  • Das Übersetzungsverhältnis I2 des Zahnradsatzes 14 zu Beginn der Drehung ergibt sich somit zu I 1 = 90 ° / 110 , 88 ° = 0 , 811 ,
    Figure imgb0001

    wohingegen sich das Übersetzungsverhältnis gegen Ende der Drehung zu I 2 = 90 ° / 55 , 4 ° = 1 , 623
    Figure imgb0002

    ergibt. Insgesamt resultiert daraus eine relative Übersetzung von Irel = I 1 / I 2 = 1 , 623 / 0 , 811 = 2.
    Figure imgb0003
  • Da das Planetengetriebe bereits eine Übersetzung von 93:1 erzielt, lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Betätigungsaktuator somit zu Beginn der Drehung sowie über die meiste Zeit der Drehung hinweg ein Übersetzungsverhältnis von Iges 1 = G 1 I 1 G 2 = 93 / 1 0 , 811 3 / 1 = 223 , 2
    Figure imgb0004

    erzielen, wobei G 1 bzw. G2 die Übersetzungsverhältnisse des Planetenantriebs 22 bzw. des Übersetzungsgetriebes 20 sind.
  • Demgegenüber stellt sich das gesamt resultierende Übersetzungsverhältnis gegen Ende der Drehung zu Iges 2 = G 1 I 2 G 2 = 93 / 1 1 , 623 3 / 1 = 446 , 4
    Figure imgb0005

    dar.
  • Es lässt sich somit infolge der Änderung des Übersetzungsverhältnisses im Übergangsbereich, welcher in der Fig. 2 mit B dargestellt ist, eine kontrollierte Bewegung der Kraftfahrzeugklappe erzielen, bei der die Kraftfahrzeugklappe gegen Ende der Schwenkbewegung etwa halb so schnell dafür aber mit der doppelten Antriebkraft zugezogen wird, wie zu Beginn.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Betätigungsaktuators kann somit eine Kraftfahrzeugklappe zu Beginn einer Schwenkbewegung sowie über den überwiegenden Teil der Schwenkbewegung hinweg verhältnismäßig schnell mit Hilfe verhältnismäßig kleiner Drehmomente verschwenkt werden, wohingegen gegen Ende der Schwenkbewegung die Kraftfahrzeugklappe mit Hilfe des erfindungsgemäßen Betätigungsmechanismus verhältnismäßig langsam dafür jedoch unter Aufbringung verhältnismäßig großer Kräfte verschwenkt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Betätigungsaktuator
    12
    Motor
    14
    Zahnradsatz
    16
    erstes Zahnrad von 14
    17
    Welle
    18
    zweites Zahnrad von 14
    19
    Welle
    20
    Übersetzungsgetriebe
    22
    Planetengetriebe
    24
    zweites Zahnrad von 20
    26
    erstes Zahnrad von 20
    28
    Kraftfahrzeugklappe
    30
    erster Geradenabschnitt
    32
    zweiter Geradenabschnitt
    A
    Nicht genutze Bereiche
    B
    Übergangsbereich
    R 1
    Radiusstrahl von 16
    R2
    Radiusstrahl von 18

Claims (10)

  1. Betätigungsaktuator (10) zum Verschwenken einer Kraftfahrzeugklappe, umfassend:
    - einen Zahnradsatz (14); und
    - einen Motorantrieb (12, 22), welcher den Zahnradsatz (14) antreibt;
    wobei der Zahnradsatz (14) zumindest zwei miteinander kämmende asymmetrisch ausgebildete Zahnräder (16, 18) aufweist, deren Übersetzungsverhältnis sich im Verlauf der Drehung des Zahnradsatzes (14) ändert,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich das Übersetzungsverhältnis lediglich derart über einen Teilabschnitt (B) hinweg im Verlauf der Drehung des Zahnradsatzes (14) ändert, dass die Übersetzungsverhältnisse bei einer Drehung des Zahnradsatzes (14) außerhalb des Teilabschnitts (B) konstant sind.
  2. Betätigungsaktuator nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich das Übersetzungsverhältnis bei einer Drehung des Zahnradsatzes (14) über den Bereich des Teilabschnitts (B) hinweg zumindest verdoppelt.
  3. Betätigungsaktuator nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes (14) diesseits des Teilabschnitts (B) über einen größeren Bereich hinweg konstant ist als jenseits des Teilabschnitts (B).
  4. Betätigungsaktuator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes (14) diesseits des Teilabschnitts (B) über eine Drehung des als Antrieb fungierenden Zahnrads (16) von zumindest 100° konstant ist.
  5. Betätigungsaktuator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes (14) jenseits des Teilabschnitts (B) über eine Drehung des als Antrieb fungierenden Zahnrads (16) von zumindest 15° konstant ist.
  6. Betätigungsaktuator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich die Radien (R1, R2) der beiden asymmetrischen Zahnräder (16, 18) lediglich im Bereich eines Sektors ändern, wohingegen die Radien (R1, R2) der beiden asymmetrischen Zahnräder (16, 18) außerhalb dieser Sektoren konstant sind.
  7. Betätigungsaktuator nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich das Übersetzungsverhältnis über einen definierten Drehwinkel von 90° des als Abtrieb fungierenden asymmetrischen Zahnrads (18) ändert.
  8. Betätigungsaktuator nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die beiden asymmetrischen Zahnräder (16, 18) so aufeinander abgestimmt sind, dass das als Abtrieb fungierende asymmetrische Zahnrad (18) um zumindest 270° drehbar ist.
  9. Betätigungsaktuator nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsaktuator (10) ferner ein Übersetzungsgetriebe (20) aufweist, welches dem Zahnradsatz (14) nachgeschaltet ist, und welches die Drehung des als Abtrieb fungierenden asymmetrischen Zahnrads (18) um 270° in eine Drehung von etwa 90° übersetzt.
  10. Kraftfahrzeugklappe mit einem Betätigungsaktuator (10) nach zumindest einem der voranstehenden Ansprüche.
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