WO2024017429A1 - Antriebseinheit für kraftfahrzeugtechnische anwendungen - Google Patents

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WO2024017429A1
WO2024017429A1 PCT/DE2023/100446 DE2023100446W WO2024017429A1 WO 2024017429 A1 WO2024017429 A1 WO 2024017429A1 DE 2023100446 W DE2023100446 W DE 2023100446W WO 2024017429 A1 WO2024017429 A1 WO 2024017429A1
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drive wheel
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electric motor
contour
gear
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PCT/DE2023/100446
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Steffen
Carsten Fuchs
Christina NOBLES
Andreas Schmitz
Ömer INAN
Peter Szegeny
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Kiekert Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/125—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising spiral gears
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B81/00—Power-actuated vehicle locks
    • E05B81/12—Power-actuated vehicle locks characterised by the function or purpose of the powered actuators
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E05B81/02—Power-actuated vehicle locks characterised by the type of actuators used
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    • E05B81/32—Details of the actuator transmission
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
    • F16H2055/065—Moulded gears, e.g. inserts therefor

Definitions

  • the invention relates to a drive unit for automotive technical applications, with an electric motor drive with an electric motor and drive wheel, and with an actuating element acted upon by the drive wheel, a crown gear gear stage being implemented between a pinion on an output shaft of the electric motor and the drive wheel.
  • Drive units for automotive applications are typically operated with low-voltage direct voltage of, for example, 12 V, 24 V or even 48 V.
  • Common areas of application for such drive units are that they can be used to move and operate mirrors, window panes, but also door leaves, tailgates, etc. They can also be used to adjust seats, adjust headlights or lock flaps for electrical connection devices.
  • drive units are used particularly advantageously in connection with motor vehicle locks.
  • the drive unit in question is actually located inside a housing or lock housing.
  • different functions can be controlled, such as “locked/unlocked”, “theft-proof/theft-unlocked” and “child-locked/child-locked”.
  • drive units are advantageously used for so-called “electric opening”. In this case, it works from the drive wheel
  • the actuating element acts directly or indirectly on a pawl when the locking mechanism is closed and ensures that the pawl is lifted from its locking engagement with the rotary latch. As a result of this, the locking mechanism and therefore the motor vehicle lock go into its open state.
  • Such drive units often work with a high transmission ratio or reduction ratio in order to be able to transmit large forces, for example in connection with a window regulator.
  • a compact design is generally required because the installation conditions are typically cramped.
  • the generic prior art according to DE 10 2020 102 362 A1 already proposes a drive unit for automotive applications in which the drive train has at least one crown gear stage.
  • the pinion on the output shaft of the electric motor and the drive wheel are arranged at an angle and in particular at right angles to one another, so that the crown wheel gear stage is realized in this way.
  • a comparable drive unit for automotive technical applications is pursued in DE 10 2017 211 803 A1.
  • This is an angular gear designed as a crown gear.
  • the driven gear can be designed as a plastic injection molded part in order to achieve particularly simple and cost-effective production in addition to high efficiency.
  • the invention is based on the technical problem of further developing such a drive unit for automotive applications in such a way that the highest possible gear ratio or reduction ratio can be achieved, taking into account a compact and cost-effective structure.
  • the invention proposes, based on a generic drive unit in the context of a first variant of the invention, that the drive wheel has a turning contour for acting on the Has actuating element.
  • a gear wheel contour is provided instead of the turning contour for acting on the position element.
  • the turning contour and the gear contour can also be combined with each other.
  • the turning contour is advantageously found on a surface of the drive wheel opposite a crown toothing.
  • the gear contour is usually arranged on the surface of the drive wheel equipped with the crown teeth.
  • the drive wheel is, first of all, and according to the invention, equipped on one surface with the crown toothing, into which the pinion on the output shaft of the electric motor engages.
  • the turning contour or gear wheel contour is provided on the opposite surface or on the same surface of the usually disk-shaped or circular disk-shaped drive wheel.
  • the turning contour is a helical spiral surface which is wound around an axis or axis of rotation of the drive wheel and extends from a low point as the starting point of the turning contour to a high point of the turning contour.
  • the gear contour is usually placed centrally in comparison to the drive wheel, which means that both axes of rotation coincide. This ultimately also applies in the case of the turning contour, in which the helix axis coincides with the axis or axis of rotation of the drive wheel.
  • the actuating element is generally a pivot lever that is rotatably mounted about an axis.
  • the axis is usually defined by a bearing mandrel for the pivot lever that stands largely vertically on a housing cover.
  • the design can be such that the axis of the drive wheel and the axis of the pivot lever are largely arranged perpendicular to one another.
  • Such an embodiment is usually implemented in connection with the turning contour.
  • a gear wheel contour is provided, which typically interacts with an associated gear wheel contour on the pivoting lever or actuating element, the alternative procedure is such that the axis of the drive wheel and the axis of the pivoting lever or actuating element run largely parallel to one another.
  • a further embodiment can be carried out in such a way that the pivoting lever rests on the turning contour with a stop on the head side.
  • the procedure is also such that the turning contour at least partially overlaps the pivoting lever in an undeflected end position.
  • This undeflected end position of the swivel lever corresponds to the fact that the head-side stop of the swivel lever rests at the low point of the turning contour. Since in this undeflected end position the turning contour at least partially overlaps the pivoting lever, a stop or end stop is defined in this way. An additional stop in this undeflected end position of the pivot lever is expressly not required, which reduces the effort and increases the compactness of the solution according to the invention.
  • the design is advantageously such that the gear contour is provided as a central pinion on the drive wheel.
  • This central pinion usually engages with a gear arch on the control element or pivot lever.
  • This allows a desired translation to be realized and implemented between, on the one hand, the central pinion and, on the other hand, the gear arch.
  • such a gear arch can easily be realized and implemented on the control element or pivot lever, which is usually made of plastic.
  • the gear arch is usually equipped with a stop at the end in order to limit a pivoting movement of the adjusting element or pivoting lever if necessary.
  • the procedure is usually such that the electric motor with its output shaft and the pinion there describes a predominantly right pressure angle to the drive wheel with the crown teeth.
  • both the pinion and the crown teeth can be designed as straight teeth.
  • an evoloid gearing can advantageously be implemented in order to provide particularly high transmission ratios.
  • the design is advantageously such that the electric motor with its output shaft has a longitudinal extension that forms an acute angle with the axis of the pivoting lever, provided that the variant with the turning contour is considered.
  • the design is typically such that the electric motor with its output shaft has a longitudinal extension that is predominantly tangentially oriented in comparison to the gear wheel arch on the actuating element or pivot lever.
  • both variants are characterized by the fact that the electric motor with its output shaft and the longitudinal extent determined thereby is oriented towards the axis or the center of the disk-like drive wheel.
  • a drive unit for automotive technical applications is provided within the scope of the invention, which has a particularly compact structure and at the same time offers high transmission ratios or reduction ratios.
  • the whole thing is combined with cost-effective production. Since the crown gear gear stage allows a certain amount of axial play between the pinion on the output shaft of the electric motor and the drive wheel to act on the actuating element, installation is also made easier and long-term functional reliability is guaranteed. The axial freedom achieved in this way makes the crown gear gear stage insensitive to manufacturing and assembly errors as well as any housing deformations.
  • the crown gear gear stage in conjunction with the helical gearing of both the pinion and the crown gearing on the drive wheel, which is usually implemented at this point, ensures the implementation of a high gear ratio to act on the actuating element. This is particularly true when the crown gear gear stage is the only gear stage of the drive unit according to the invention.
  • the invention additionally takes advantage of the fact that, in principle, not only a pivoting movement of the adjusting element or pivoting lever can be realized by the turning contour on the drive wheel. Rather, in this context, it is additionally and advantageously conceivable that the turning contour includes a different gradient and consequently a varying angle with the axis of the drive wheel as viewed over its course.
  • the turning contour works with a constant gradient, so that with its help the rotary movement of the drive wheel is converted into a rotary movement of the pivot lever about a vertical axis. This promotes the compact structure and at the same time provides the end stop in the undeflected end position of the pivot lever.
  • FIG. 1 shows the drive unit according to the invention in connection with a motor vehicle lock for electrically opening a locking mechanism
  • Fig. 2 shows the drive unit in a perspective front view and rear view as well
  • Fig. 3 shows a variant of the drive unit according to the invention.
  • the figures show a drive unit for automotive technical applications.
  • the drive unit is used in conjunction with a motor vehicle lock 1 shown there. That is, the motor vehicle lock 1 is with the relevant one Drive unit equipped.
  • the motor vehicle lock 1 has a locking device 2, 3 consisting of a rotary latch 2 and a pawl 3, each of which is rotatably mounted on a lock case 1.
  • the axis for the pawl 3 is defined by a bearing mandrel 4, which for this purpose stands vertically on the lock case 1 or generally on a housing cover 1.
  • a release lever 5 is also mounted on the bearing dome 4 on the same axis as the pawl 3.
  • the release lever 5 is a specially designed actuating element 5, which in the context of the illustrations is a pivoting lever 5 that is rotatably mounted around the axis defined by the bearing mandrel 4 and specifically as a release lever 5 in the variant according to FIG is trained.
  • the basic structure of the drive unit includes an electric motor drive 6, 7, 8.
  • the electric motor drive 6, 7, 8 is in turn equipped with an electric motor 6 and a drive wheel 8.
  • a pinion 7 is realized on an output shaft of the electric motor 6.
  • a crown gear gear stage is provided between the pinion 7 on the output shaft of the electric motor 6 and the drive wheel 8, which can best be understood using the illustration on the right in FIG. In fact, at this point a helical toothing or evoloid toothing is used on the pinion 7 on the one hand and the drive wheel 8 on the other hand or a crown toothing 8a on the drive wheel 8 on the other.
  • the drive wheel 8 is also equipped with a turning contour 9 on its surface opposite the crown toothing 8a in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the turning contour 9 serves to act on the actuating element 5.
  • the actuating element 5 - as already explained - is designed as a pivoting lever or release lever 5.
  • a counterclockwise rotational movement of the drive wheel 8 about its axis 10, indicated in FIG. 1 results in the release lever 5 there also completing a counterclockwise pivoting movement about its axis defined by the bearing dome 4.
  • the counterclockwise rotation of the release lever 5 results in the locking pawl 3 being coupled to the release lever 5 in a rotationally fixed manner in the example case is also pivoted counterclockwise around the common bearing mandrel 4 and thereby leaves its locking position with the rotary latch 2.
  • This allows the rotary latch 2 to swing open with spring support and release a previously caught and not shown locking bolt.
  • the associated motor vehicle door and the locking mechanism 2, 3 are consequently opened by an electric motor.
  • the pivoting lever 5 rests on the turning contour 9 with a stop 5a on the head side.
  • the turning contour 9 has a constant gradient compared to the axis 10 of the drive wheel 8. In principle, an increasing or decreasing gradient can also be used here, depending on which force curve on the output side is desired.
  • the crown gear gear stage between the pinion 7 and the drive wheel 8 or the crown toothing 8a there represents the only gear stage, so that a particularly compact structure is observed.
  • the design is such that the electric motor s, together with its output shaft and the pinion 7 there, describes a predominantly right pressure angle compared to the drive wheel 8 with the crown toothing 8a.
  • the electric motor 6, together with its output shaft and the pinion 7 in question, has a longitudinal extension which forms an acute angle a with the axis of the pivot lever 5 or the bearing mandrel 4 defining the axis.
  • This can best be understood using the illustration on the right in Fig. 2.
  • the angle a may take values from 10° to 40°.
  • the turning contour 9 at least partially overlaps the pivoting lever 5 in an undeflected end position of the pivoting lever 5. This is shown in Fig. 1.
  • the end position of the pivoting lever 5 in question corresponds to the fact that the pivoting lever 5 in this case rests with its head-side stop 5a at a low point of the turning contour 9.
  • the turning contour 9 overlaps with its high point Pivoting lever 5.
  • a stop for the electric motor drive 6, 7, 8 is automatically provided.
  • At least the drive wheel 8 and the control element or the pivot lever 5 are each designed as plastic injection-molded parts.
  • the pinion 7 on the output shaft of the electric motor 6 can also be designed as a plastic injection-molded part. This not only results in cost-effective production, but also results in an overall low weight. There are also low friction forces.
  • a gear contour 11 is provided on the drive wheel 8 in order to be able to act on the actuating element 5 or the pivoting lever or the release lever 5 as shown in FIG.
  • the locking mechanism 2, 3 can be opened in a similar way to the previously described variant. It can be seen that for this purpose, within the scope of the exemplary embodiment according to FIG. 3, a transmission lever 14 is also implemented, which is also fundamentally dispensable.
  • the gear contour 11 is specifically designed as a central pinion 11, which is provided on the same side or surface as the crown gear 8a of the drive wheel 8.
  • a gear arch 12 meshes with the central pinion 11 on the actuating element or pivoting lever 5. This causes the pivoting lever or the actuating element 5 to make pivoting movements, which are limited if necessary using a stop 13 on the actuating element 5. The pivoting movements of the adjusting element 5 are then transferred to the transmission lever 14 or act on it.
  • the electric motor 6 including the pinion 7 is arranged in its longitudinal extent defined here relative to the drive wheel 8 and the crown toothing 8a in such a way that the relevant longitudinal extent is directed towards the center of the drive wheel 8.
  • the longitudinal extension in question in the variant according to FIG. 3 is predominantly tangentially oriented compared to the gear arch 12.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebseinheit für Kraftfahrzeug-technische Anwendungen, die mit einem elektromotorischen Antrieb (6, 7, 8) mit Elektromotor (6) und Antriebsrad (8) ausgerüstet ist. Außerdem ist ein vom Antriebsrad (8) beaufschlagtes Stellelement (5) vorgesehen. Zwischen einem Ritzel (7) auf einer Abtriebswelle des Elektromotors (6) und dem Antriebsrad (8) ist eine Kronenrad-Getriebestufe realisiert. Erfindungsgemäß weist das Antriebsrad (8) eine Wendeikontur (9) und/oder Zahnradkontur (11) zur Beaufschlagung des Stellelementes (5) auf.

Description

Beschreibung
ANTRIEBSEINHEIT FÜR KRAFTFAHRZEUGTECHNISCHE ANWENDUNGEN
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für kraftfahrzeug-technische Anwendungen, mit einem elektromotorischen Antrieb mit Elektromotor und Antriebsrad, und mit einem vom Antriebsrad beaufschlagten Stellelement, wobei zwischen einem Ritzel auf einer Abtriebswelle des Elektromotors und dem Antriebsrad eine Kronenrad-Getriebestufe realisiert ist.
Antriebseinheiten für kraftfahrzeug-technische Anwendungen werden typischerweise mit Niedervolt-Gleichspannung von beispielsweise 12 V, 24 V oder auch 48 V betrieben. Gängige Anwendungsgebiete solcher Antriebseinheiten sind darin zu sehen, dass mit ihrer Hilfe Spiegel, Fensterscheiben aber auch Türflügel, Heckklappen etc. bewegt und betätigt werden können. Ferner lassen sich mit ihrer Hilfe Sitze verstellen, Scheinwerfer einstellen oder auch Klappen für elektrische Anschlussvorrichtungen verriegeln.
Darüber hinaus kommen solche Antriebseinheiten besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit Kraftfahrzeug-Schlössern zum Einsatz. Tatsächlich findet sich in einem solchen Fall die betreffende Antriebseinheit im Innern eines Gehäuses respektive Schlossgehäuses. Mit ihrer Hilfe können unterschiedliche Funktionen angesteuert werden, wie beispielsweise „verriegelt/entriegelt“, „diebstahlgesichert/diebstahlentsichert" sowie „kinderentsichert/kindergesichert“. Außerdem werden solche Antriebseinheiten vorteilhaft zum sogenannten „elektrischen Öffnen“ eingesetzt. In diesem Fall arbeitet das von dem Antriebsrad beaufschlagte Stellelement mittelbar oder unmittelbar auf eine Sperrklinke bei einem geschlossenen Gesperre und sorgt dafür, dass die Sperrklinke von ihrem rastenden Eingriff mit der Drehfalle abgehoben wird. Als Folge hiervon geht das Gesperre und mithin das Kraftfahrzeug-Schloss in seinen geöffneten Zustand über. Derartige Antriebseinheiten arbeiten oftmals mit einem hohen Übersetzungsverhältnis bzw. Untersetzungsverhältnis, um auch große Kräfte übertragen zu können, beispielsweise im Zusammenhang mit einem Fensterheber. Darüber hinaus wird ganz generell ein kompakter Aufbau gefordert, weil die Einbauverhältnisse typischerweise beengt sind. Aus diesem Grund schlägt der gattungsbildende Stand der Technik nach der DE 10 2020 102 362 A1 bereits eine Antriebseinheit für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen vor, bei dem der Antriebsstrang zumindest eine Kronenradstufe aufweist. Dazu sind das Ritzel auf der Abtriebswelle des Elektromotors und das Antriebsrad winklig und insbesondere rechtwinklig zueinander angeordnet, sodass auf diese Weise die Kronenrad-Getriebestufe realisiert wird.
Eine vergleichbare Antriebseinheit für kraftfahrzeug-technische Anwendungen wird in der DE 10 2017 211 803 A1 verfolgt. Hier geht es um ein als Kronenradgetriebe ausgebildetes Winkelgetriebe. Das Abtriebsrad kann als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt sein, um neben einem hohen Wirkungsgrad zugleich eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung zu realisieren.
Der Stand der Technik hat sich grundsätzlich bewährt, bietet allerdings noch Raum für weitere Verbesserungen. So ist beispielsweise der Bauraum im Innern eines Schlossgehäuses zur Aufnahme eines Kraftfahrzeug-Schlosses äußerst begrenzt. Zugleich werden hohe Kräfte ausgangsseitig des Stellelementes benötigt, wenn beispielsweise ein Gesperre aus Drehfalle und Sperrklinke elektromotorisch geöffnet werden soll. Die an dieser Stelle im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen haben sich zwar bewährt, bieten allerdings noch Raum für weitere Verbesserungen.
Demzufolge liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine derartige Antriebseinheit für kraftfahrzeug-technische Anwendungen so weiterzuentwickeln, dass unter Berücksichtigung eines kompakten und kostengünstigen Aufbaus eine möglichst hohe Übersetzung bzw. Untersetzung realisiert werden kann.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung ausgehend von einer gattungsgemäßen Antriebseinheit im Rahmen einer ersten Variante der Erfindung vor, dass das Antriebsrad eine Wendeikontur zur Beaufschlagung des Stellelementes aufweist. Bei einer zweiten Variante der Erfindung ist im Zusammenhang mit einer gattungsgemäßen Antriebseinheit anstelle der Wendeikontur eine Zahnradkontur zur Beaufschlagung des Stellenelementes vorgesehen. Grundsätzlich können die Wendeikontur und die Zahnradkontur auch miteinander kombiniert werden.
Die Wendeikontur findet sich dabei vorteilhaft auf einer einer Kronenverzahnung gegenüberliegenden Oberfläche des Antriebsrades. Demgegenüber ist die Zahnradkontur meistens auf der mit der Kronenverzahnung ausgerüsteten Oberfläche des Antriebsrades angeordnet. Das heißt, das Antriebsrad ist zunächst einmal und erfindungsgemäß auf seiner einen Oberfläche mit der Kronenverzahnung ausgerüstet, in welche das Ritzel auf der Abtriebswelle des Elektromotors eingreift. Auf der gegenüberliegenden Oberfläche oder auf der gleichen Oberfläche des meistens scheibenförmigen bzw. kreisscheibenförmigen Antriebsrades ist dagegen die Wendeikontur bzw. Zahnradkontur vorgesehen. Bei der Wendeikontur handelt es sich um eine wendeiförmige Spiralfläche, welche um eine Achse bzw. Drehachse des Antriebsrades herum gewunden ist und von einem Tiefpunkt als Ausgangspunkt der Wendeikontur bis hin zu einem Hochpunkt der Wendeikontur reicht. Demgegenüber ist die Zahnradkontur in der Regel zentral im Vergleich zum Antriebsrad platziert, das heißt beide Drehachsen fallen zusammen. Das gilt im Endeffekt auch im Falle der Wendeikontur, bei welcher die Wendelachse mit der Achse bzw. Drehachse des Antriebsrades zusammenfällt.
Bei dem Stellelement handelt es sich im Allgemeinen um einen um eine Achse drehbar gelagerten Schwenkhebel. Die Achse wird dabei in der Regel durch einen größtenteils senkrecht auf einem Gehäusedeckel aufstehenden Lagerdorn für den Schwenkhebel definiert. Dabei kann die Auslegung so getroffen sein, dass die Achse des Antriebsrades und die Achse des Schwenkhebels größtenteils senkrecht zueinander angeordnet sind. Eine solche Ausführungsform wird meistens im Zusammenhang mit der Wendeikontur realisiert. Ist jedoch eine Zahnradkontur vorgesehen, welche typischerweise mit einer zugehörigen Zahnradkontur am Schwenkhebel bzw. Stellelement wechselwirkt, so wird alternativ so vorgegangen, dass die Achse des Antriebsrades und die Achse des Schwenkhebels bzw. Stellelementes größtenteils parallel zueinander verlaufen. Im Falle der realisierten Wendeikontur kann in weiterer Ausgestaltung so vorgegangen werden, dass der Schwenkhebel mit einem kopfseitigen Anschlag an der Wendeikontur anliegt. Dabei wird ferner so vorgegangen, dass die Wendeikontur in einer unausgelenkten Endstellung den Schwenkhebel zumindest teilweise übergreift. Diese unausgelenkte Endstellung des Schwenkhebels korrespondiert dazu, dass der kopfseitige Anschlag des Schwenkhebels am Tiefpunkt der Wendeikontur anliegt. Da in dieser unausgelenkten Endstellung die Wendeikontur zugleich den Schwenkhebel zumindest teilweise übergreift, wird auf diese Weise ein Anschlag bzw. Endanschlag definiert. Ein zusätzlicher Anschlag in dieser unausgelenkten Endstellung des Schwenkhebels ist also ausdrücklich nicht erforderlich, was den Aufwand reduziert und die Kompaktheit der erfindungsgemäßen Lösung steigert.
Im Falle der Variante mit der Zahnradkontur ist die Auslegung vorteilhaft so getroffen, dass die Zahnradkontur als Zentralritzel am Antriebsrad vorgesehen ist. Dieses Zentralritzel greift dabei meistens in einen Zahnradbogen am Stellelement bzw. Schwenkhebel ein. Dadurch kann eine gewünschte Übersetzung zwischen einerseits dem Zentralritzel und andererseits dem Zahnradbogen realisiert und umgesetzt werden. Außerdem kann ein solcher Zahnradbogen unschwer an dem meistens aus Kunststoff hergestellten Stellelement bzw. Schwenkhebel realisiert und umgesetzt werden. Schließlich ist der Zahnradbogen endseitig meistens noch mit einem Anschlag ausgerüstet, um eine Schwenkbewegung des Stellelementes bzw. Schwenkhebels bedarfsweise zu begrenzen. Beide geschilderten Varianten zeichnen sich durch ihren besonders kompakten Aufbau aus. Das lässt sich darauf zurückführen, dass der Schwenkhebel bzw. das Stellelement zumindest teilweise das Antriebsrad übergreift.
Darüber hinaus wird meistens so vorgegangen, dass der Elektromotor mit seiner Abtriebswelle und dem dortigen Ritzel einen überwiegend rechten Eingriffswinkel zum Antriebsrad mit der Kronenverzahnung beschreibt. Dabei können ganz generell sowohl das Ritzel als auch die Kronenverzahnung als jeweils Geradverzahnung ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn an dieser Stelle jeweils eine Schrägverzahnung zum Einsatz kommt. Außerdem kann vorteilhaft eine Evoloidverzahnung realisiert werden, um besonders hohe Übersetzungsverhältnisse zur Verfügung zu stellen. Ferner ist die Auslegung vorteilhaft so getroffen, dass der Elektromotor mit seiner Abtriebswelle eine Längserstreckung aufweist, die einen spitzen Winkel mit der Achse des Schwenkhebels einschließt, sofern die Variante mit der Wendeikontur betrachtet wird. Im Zusammenhang mit der auf die Zahnradkontur zurückgreifenden Variante ist die Auslegung typischerweise so getroffen, dass der Elektromotor mit seiner Abtriebswelle eine Längserstreckung aufweist, die überwiegend tangential im Vergleich zum Zahnradbogen am Stellelement bzw. Schwenkhebel orientiert ist. Außerdem zeichnen sich beide Varianten dadurch aus, dass der Elektromotor mit seiner Abtriebswelle und der hierdurch festgelegten Längserstreckung in Richtung auf die Achse bzw. das Zentrum des scheibenartigen Antriebsrades hin orientiert ist. Schließlich hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn zumindest das Antriebsrad und das Stellelement jeweils als Kunststoffspritzgussteile ausgebildet bzw. ausgerichtet sind.
Im Ergebnis wird eine Antriebseinheit für kraftfahrzeug-technische Anwendungen im Rahmen der Erfindung zur Verfügung gestellt, die über einen besonders kompakten Aufbau verfügt und zugleich hohe Übersetzungsverhältnisse bzw. Untersetzungsverhältnisse anbietet. Das Ganze wird zugleich mit einer kostengünstigen Herstellung verbunden. Da darüber hinaus die Kronenrad- Getriebestufe zwischen dem Ritzel auf der Abtriebswelle des Elektromotors und dem Antriebsrad zur Beaufschlagung des Stellelementes ein gewisses Axialspiel zulässt, sind darüber hinaus der Einbau erleichtert und wird die dauerhafte Funktionssicherheit gewährleistet. Denn die hierdurch realisierte axiale Freiheit macht die Kronenrad-Getriebestufe gegenüber Fertigungs- und Montagefehlem sowie etwaigen Gehäuseverformungen unempfindlich.
Dabei sorgt die Kronenrad-Getriebestufe in Verbindung mit der an dieser Stelle meistens realisierten jeweiligen Schrägverzahnung sowohl des Ritzels als auch der Kronenverzahnung am Antriebsrad für die Umsetzung einer hohen Übersetzung zur Beaufschlagung des Stellelementes. Dies gilt besonders dann, wenn es sich bei der Kronenrad-Getriebestufe um die einzige Getriebestufe der erfindungsgemäßen Antriebseinheit handelt. Hier macht sich die Erfindung zusätzlich zunutze, dass durch die Wendeikontur am Antriebsrad grundsätzlich nicht nur eine Schwenkbewegung des Stellelementes bzw. Schwenkhebels realisiert werden kann. Sondern es ist in diesem Zusammenhang ergänzend und vorteilhaft denkbar, dass die Wendeikontur eine unterschiedliche Steigung und folglich einen über ihren Verlauf gesehen variierenden Winkel mit der Achse des Antriebsrades einschließt. Im Regelfall arbeitet die Wendeikontur jedoch mit einer gleichbleibenden Steigung, sodass mit ihrer Hilfe insgesamt die Drehbewegung des Antriebsrades in eine Drehbewegung des Schwenkhebels um eine demgegenüber senkrechte Achse umgewandelt wird. Dadurch wird der kompakte Aufbau begünstigt und zugleich der Endanschlag in der unausgelenkten Endstellung des Schwenkhebels zur Verfügung gestellt.
Vergleichbare Vorteile und Wirkungen werden bei der Variante mit der Zahnradkontur beobachtet. Auch in diesem Fall wird die Drehbewegung des Antriebsrades in eine Drehbewegung des Schwenkhebels mit praktisch variabler oder gleichbleibender Übersetzung umgewandelt. Durch die an dieser Stelle beobachtete Überlappung zwischen dem Stellelement bzw. Schwenkhebel einerseits und dem Antriebsrad andererseits wird ebenfalls ein kompakter Aufbau begünstigt. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Antriebseinheit in Verbindung mit einem Kraftfahrzeug-Schloss zum elektrischen Öffnen eines Gesperres,
Fig. 2 die Antriebseinheit in einer jeweils perspektivischen Frontansicht und Rückansicht sowie
Fig. 3 eine Variante der erfindungsgemäßen Antriebseinheit.
In den Figuren ist eine Antriebseinheit für kraftfahrzeug-technische Anwendungen dargestellt. Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 kommt die Antriebseinheit im Zusammenhang mit einem dort dargestellten Kraftfahrzeug- Schloss 1 zum Einsatz. D. h., das Kraftfahrzeugschloss 1 ist mit der betreffenden Antriebseinheit ausgerüstet. Zu diesem Zweck verfügt das Kraftfahrzeug-Schloss 1 über ein Gesperre 2, 3 aus Drehfalle 2 und Sperrklinke 3, die jeweils an einem Schlosskasten 1 drehbar gelagert sind. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 1 wird die Achse für die Sperrklinke 3 von einem Lagerdorn 4 definiert, der zu diesem Zweck senkrecht auf dem Schlosskasten 1 respektive allgemein einem Gehäusedeckel 1 aufsteht. Achsgleich zu der Sperrklinke 3 ist ein Auslösehebel 5 ebenfalls auf dem Lagerdom 4 gelagert.
Bei dem Auslösehebel 5 handelt es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung um ein speziell ausgebildetes Stellelement 5, welches im Rahmen der Darstellungen als um die durch den Lagerdorn 4 definierte Achse drehbar gelagerter Schwenkhebel 5 und konkret als Auslösehebel 5 bei der Variante nach der Fig. 1 ausgebildet ist. Zum grundsätzlichen Aufbau der Antriebseinheit gehört ein elektromotorischer Antrieb 6, 7, 8.
Der elektromotorische Antrieb 6, 7, 8 ist seinerseits mit einem Elektromotor 6 und einem Antriebsrad 8 ausgerüstet. Außerdem ist ein Ritzel 7 auf einer Abtriebswelle des Elektromotors 6 realisiert. Zwischen dem Ritzel 7 auf der Abtriebswelle des Elektromotors 6 und dem Antriebsrad 8 ist eine Kronenrad- Getriebestufe vorgesehen, die man am besten anhand der rechten Darstellung in der Fig. 2 nachvollziehen kann. Tatsächlich kommt an dieser Stelle jeweils eine Schrägverzahnung bzw. Evoloidverzahnung an einerseits dem Ritzel 7 und andererseits dem Antriebsrad 8 bzw. einer Kronenverzahnung 8a an dem Antriebsrad 8 zum Einsatz.
Das Antriebsrad 8 ist darüber hinaus und bei dem Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 auf seiner der Kronenverzahnung 8a gegenüberliegenden Oberfläche mit einer Wendeikontur 9 ausgerüstet. Die Wendeikontur 9 dient zur Beaufschlagung des Stellelementes 5. Im Rahmen der Variante nach der Figur 1 ist das Stellelement 5 - wie bereits erläutert - als Schwenkhebel bzw. Auslösehebel 5 ausgebildet. Dadurch führt eine in der Fig. 1 angedeutete Drehbewegung des Antriebsrades 8 um seine Achse 10 im Gegenuhrzeigersinn dazu, dass der dortige Auslösehebel 5 ebenfalls eine Schwenkbewegung im Gegenuhrzeigersinn um seine durch den Lagerdom 4 definierte Achse absolviert. Die Gegenuhrzeigersinndrehung des Auslösehebels 5 hat zur Folge, dass die drehfest mit dem Auslösehebel 5 gekoppelte Sperrklinke 3 im Beispielfall ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn um den gemeinsamen Lagerdorn 4 verschwenkt wird und hierdurch ihre Raststellung mit der Drehfalle 2 verlässt. Dadurch kann die Drehfalle 2 federunterstützt aufschwenken und einen zuvor gefangenen und nicht dargestellten Schließbolzen freigeben. Die zugehörige Kraftfahrzeug-Tür und das Gesperre 2, 3 werden folglich elektromotorisch geöffnet.
Man erkennt anhand einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2, dass der Schwenkhebel 5 mit einem kopfseitigen Anschlag 5a an der Wendeikontur 9 anliegt. Nach dem Ausführungsbeispiel verfügt die Wendeikontur 9 über eine gleichbleibende Steigung im Vergleich zur Achse 10 des Antriebsrades 8. Grundsätzlich kann hier auch mit einer anwachsenden oder abfallenden Steigung gearbeitet werden, je nachdem welcher ausgangsseitige Kraftverlauf gewünscht wird.
Die Kronenrad-Getriebestufe zwischen dem Ritzel 7 und dem Antriebsrad 8 bzw. der dortigen Kronenverzahnung 8a stellt nach dem Ausführungsbeispiel die einzige Getriebestufe dar, sodass ein besonders kompakter Aufbau beobachtet wird. Hierzu trägt auch der Umstand bei, dass die Achse 10 des Antriebsrades 8 und die durch den Lagerdom 4 gebildete Achse des Schwenkhebels 5 größtenteils senkrecht zueinander angeordnet sind. Ferner ist die Auslegung so getroffen, dass der Elektromotor s zusammen mit seiner Abtriebswelle und dem dortigen Ritzel 7 einen überwiegend rechten Eingriffswinkel im Vergleich zum Antriebsrad 8 mit der Kronenverzahnung 8a beschreibt. Außerdem verfügt der Elektromotor 6 zusammen mit seiner Abtriebswelle und dem fraglichen Ritzel 7 über eine Längserstreckung, die einen spitzen Winkel a mit der Achse des Schwenkhebels 5 bzw. dem die Achse definierenden Lagerdorn 4 einschließt. Das kann man am besten anhand der rechten Darstellung in der Fig. 2 nachvollziehen. Der Winkel a mag dabei Werte von 10° bis 40° annehmen.
Man erkennt, dass die Wendeikontur 9 in einer unausgelenkten Endstellung des Schwenkhebels 5 zumindest teilweise den Schwenkhebel 5 übergreift. Das ist in der Fig. 1 dargestellt. Tatsächlich korrespondiert die fragliche Endstellung des Schwenkhebels 5 dazu, dass der Schwenkhebel 5 in diesem Fall mit seinem kopfseitigen Anschlag 5a an einem Tiefpunkt der Wendeikontur 9 anliegt. Demgegenüber übergreift die Wendeikontur 9 mit ihrem Hochpunkt den Schwenkhebel 5. In dieser unausgelenkten Endstellung des Schwenkhebels 5 wird hierdurch automatisch ein Anschlag für den elektromotorischen Antrieb 6, 7, 8 zur Verfügung gestellt.
Um eine besonders kostengünstige Fertigung zu erreichen und umzusetzen, sind nach dem Ausführungsbeispiel zumindest das Antriebsrad 8 und das Stellelement bzw. der Schwenkhebel 5 jeweils als Kunststoffspritzgussteile ausgebildet. Grundsätzlich kann auch das Ritzel 7 auf der Abtriebswelle des Elektromotors 6 als Kunststoffspritzgussteil ausgelegt sein. Dadurch wird nicht nur eine kostengünstige Fertigung erreicht, sondern auch ein insgesamt geringes Gewicht beobachtet. Außerdem liegen geringe Reibungskräfte vor.
Vergleichbare Vorteile und Wirkungen werden bei der Variante nach der Figur 3 beobachtet. Anstelle der dortigen Wendeikontur 9 ist eine Zahnradkontur 11 am Antriebsrad 8 vorgesehen, um das Stellelement 5 bzw. den Schwenkhebel respektive den Auslösehebel 5 entsprechend der Darstellung in der Figur 1 beaufschlagen zu können. Tatsächlich kann mithilfe des Stellelementes bzw. Schwenkhebels 5 das Gesperre 2, 3 vergleichbar wie bei der zuvor beschriebenen Variante geöffnet werden. Man erkennt, dass zu diesem Zweck im Rahmen des Ausführungsbeispiels nach der Figur 3 zusätzlich noch ein Übertragungshebel 14 realisiert ist, der grundsätzlich auch entbehrlich ist.
Die Zahnradkontur 11 ist bei der Variante nach der Figur 3 konkret als Zentralritzel 11 ausgebildet, welches an der gleichen Seite bzw. Oberfläche wie das Kronenrad 8a des Antriebsrades 8 vorgesehen ist. Mit dem Zentralritzel 11 kämmt ein Zahnradbogen 12 am Stellelement bzw. Schwenkhebel 5. Dadurch wird der Schwenkhebel bzw. das Stellelement 5 zu Schwenkbewegungen veranlasst, die mithilfe eines Anschlages 13 am Stellelement 5 bedarfsweise begrenzt werden. Die Schwenkbewegungen des Stellelementes 5 werden dann seinerseits auf den Übertragungshebel 14 übertragen bzw. beaufschlagen diesen.
Man erkennt, dass der Elektromotor 6 inklusive Ritzel 7 in seiner hierdurch definierten Längserstreckung so gegenüber dem Antriebsrad 8 und der Kronenverzahnung 8a angeordnet ist, dass die betreffende Längserstreckung auf das Zentrum des Antriebsrades 8 gerichtet ist. Das gilt für sämtliche Varianten. Außerdem ist die fragliche Längserstreckung bei der Variante nach der Figur 3 überwiegend tangential im Vergleich zum Zahnradbogen 12 orientiert.
Bezuqszeichenliste
1 Kraftfahrzeug-Schloss
2 Drehfalle 3 Sperrklinke
4 Lagerdom
5 Stellelement
6 Elektromotor
7 Ritzel 8 Antriebsrad
8a Kronenverzahnung
9 Wendeikontur
10 Achse
11 Zahnradkontur 12 Zahnradbogen
13 Anschlag
14 Übertragungshebel

Claims

Patentansprüche
1. Antriebseinheit für Kraftfahrzeug-technische Anwendungen, mit einem elektromotorischen Antrieb (6, 7, 8) mit Elektromotor (6) und Antriebsrad (8), und mit einem vom Antriebsrad (8) beaufschlagten Stellelement (5), wobei zwischen einem Ritzel (7) auf einer Abtriebswelle des Elektromotors (6) und dem Antriebsrad (8) eine Kronenrad-Getriebestufe realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (8) eine Wendeikontur (9) und/oder Zahnradkontur (11 ) zur Beaufschlagung des Stellelementes (5) aufweist.
2. Einheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeikontur (9) auf einer einer Kronenverzahnung (8a) gegenüberliegenden Oberfläche des Antriebsrades (8) vorgesehen ist.
3. Einheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das die Zahnradkontur (11 ) auf der mit der Kronenverzahnung (8a) ausgerüsteten Oberfläche des Antriebsrades (8) vorgesehen ist.
4. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (5) als um eine Achse drehbar gelagerter Schwenkhebel (5) ausgebildet ist.
5. Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse durch einen größtenteils senkrecht auf einem Gehäusedeckel (1 ) aufstehenden Lagerdom (4) für den Schwenkhebel (5) definiert wird.
6. Einheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (5) mit einem kopfseitigen Anschlag (5a) an der Wendeikontur (9) anliegt.
7. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeikontur (9) in einer unausgelenkten Endstellung den Schwenkhebel (5) zumindest teilweise übergreift.
8. Einheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Achse (10) des Antriebsrades (8) und die Achse des Schwenkhebels (5) größtenteils senkrecht zueinander angeordnet sind.
9. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (6) mit seiner Abtriebswelle und dem dortigen Ritzel (7) einen überwiegend rechten Eingriffswinkel zum Antriebsrad (8) mit der Kronenverzahnung (8a) beschreibt.
10. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (6) mit seiner Abtriebswelle eine Längserstreckung aufweist, die in Richtung auf das Zentrum des Antriebsrades (8) ausgerichtet ist.
11. Einheit nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (6) mit seiner Abtriebswelle eine Längserstreckung aufweist, die einen spitzen Winkel (a) mit der Achse des Schwenkhebels (5) einschließt.
12. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Antriebsrad (8) und das Stellelement (5) jeweils als Kunststoffspritzgussteile ausgebildet sind.
13. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (6) mit seiner Abtriebswelle eine Längserstreckung aufweist, die größtenteils tangential im Vergleich zu einem Zahnradbogen (12) am Stellelement (5) orientiert ist.
14. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (5) auf einen Übertragungshebel (14) arbeitet.
15. Kraftfahrzeug-Schloss (1 ), gekennzeichnet durch eine Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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