DE10117934A1 - Antrieb mit einem Motor und mit mindestens einem dem Motor nachgeschalteten Getriebe - Google Patents

Antrieb mit einem Motor und mit mindestens einem dem Motor nachgeschalteten Getriebe

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit einem Motor (5) und mit mindestens einem dem Motor (5) nachgeschalteten Getriebe (7) insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer automatisch verschließbaren Fahrzeugtür (1). DOLLAR A Um zu erreichen, daß die Abtriebswelle (28) des Getriebes (7) auf einfache Weise von der Antriebswelle (27) entkuppelbar ist, so daß bei manueller Betätigung der an der Abtriebswelle (28) angeordneten Baueinheiten (z. B. Heckklappe des Fahrzeuges) deren Bewegung nicht durch die an der Antriebswelle (27) der Kupplung angeordneten Baueinheiten (z. B. Elektromotor (5) oder Zwischengetriebe (6)) gehemmt und ein Verschleiß dieser Baueinheiten vermieden wird, schlägt die Erfindung vor, als Getriebe (7) ein entkuppelbares Getriebe zu verwenden, welches ein Getriebegehäuse (21) mit einem zylinderförmigen Hohlraum (22) umfaßt, in dem ein mit einem Gehäuse (26; 39) versehenes Umlaufgetriebe (23; 38) mit konzentrischen Getriebe-An- und -Abtriebswellen (27, 28) drehbar gelagert ist und wobei das Gehäuse (26; 39) des Umlaufgetriebes (23; 38) über eine durch einen Aktuator betätigbare Bremseinrichtung (31) in bezug auf das Getriebegehäuse (21) drehfest fixierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit einem Motor und mit mindestens einem dem Motor nachgeschalteten Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer automatisch betätigbaren Fahrzeugtür, Heckklappe, Motordeckel oder dgl. (im folgenden zusammen­ fassend als Fahrzeugtür bezeichnet).
Bei Kraftfahrzeugen mit automatisch verschließbarer Heckklappe wird beispielsweise vom Fahrer des Fahrzeuges durch eine entsprechende Betätigung eines in der Instrumententafel vorgesehenen Schalters die Heckklappe geschlossen oder geöffnet. Hierzu wirkt das von dem Schalter erzeugte Schaltsignal auf eine elektronische Steuereinrichtung, die ihrerseits elektrische Steuersignale zur Aktivierung eines Elektromotors erzeugt, der dann seinerseits über ein nachgeschaltetes Getriebe und weiteren Übertragungselementen die Heckklappe verschwenkt.
Nachteilig ist bei diesen bekannten Fahrzeugen unter anderem, daß bei einem manuellen Zudrücken der Heckklappe aufgrund des mit der Heckklappe in Wirkverbindung stehenden Getriebes bzw. des Motors ein hoher Widerstand zu überwinden ist und ein erhöhter Ver­ schleiß dieser Bauteile auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer automatisch betätigbaren Fahrzeugtür, anzugeben, bei dem die Abtriebswelle des Getriebes auf einfache Weise von der Antriebswelle entkuppelbar ist, so daß bei manueller Betätigung der an der Abtriebswelle der Kupplung angeordneten Baueinheiten (z. B. Heck­ klappe des Fahrzeuges) deren Bewegung nicht durch die an der Antriebswelle der Kupp­ lung angeordneten Baueinheiten (z. B. Elektromotor oder Zwischengetriebe) gehemmt und ein Verschleiß dieser Baueinheiten vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weite­ re, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, als Getriebe ein entkuppelbares Getriebe zu verwenden, welches ein Getriebegehäuse mit einem zylinderförmigen Hohl­ raum umfaßt, in dem ein mit einem Gehäuse versehenes Umlaufgetriebe mit konzentri­ schen Getriebe-An- und Abtriebswellen drehbar gelagert ist und wobei das Gehäuse des Umlaufgetriebes über eine durch einen Aktuator betätigbare Bremseinrichtung in bezug auf das Getriebegehäuse drehfest fixierbar ist. (Als Umlaufgetriebe wird hier also ein Ge­ triebe bezeichnet, bei dem das Gehäuse eines entsprechenden Übersetzungsgetriebes mit­ samt den darin gelagerten Rädern drehbar in dem Getriebegehäuse gelagert ist.)
Als Umlaufgetriebe kann beispielsweise ein mit einem Sonnenrad, Planetenrädern und einem Hohlrad versehenes Planetengetriebe verwendet werden. Dabei handelt es sich bei der Antriebswelle und bei der Abtriebswelle um zwei der drei koaxialen Drehachsen des Planetengetriebes (Sonnenrad-, Hohlrad-, Planetenradträgerachse), während die jeweils dritte Achse des Planetengetriebes mit dem Gehäuse des Umlaufgetriebes verbunden ist.
Um bei Belastung der Abtriebswelle des entkuppelbaren Getriebes (z. B. durch manuelles Schließen der Heckklappe eines Kraftfahrzeuges) Einwirkungen auf den Motor oder ein gegebenenfalls zwischen Motor und Kupplung befindliches Zwischengetriebe zu vermei­ den, ist das entkuppelbare Getriebe in seiner Ausgangsstellung entkuppelt. Sobald hinge­ gen z. B. die Heckklappe des entsprechenden Fahrzeuges mittels des Motors geschlossen werden soll, wird die Bremseinrichtung aktiviert und verbindet das Hohlrad des Planeten­ getriebes drehfest mit dem Getriebegehäuse, so daß das entkuppelbare Getriebe als Stand­ getriebe wirkt. Anschließend wird dann der Motor bestromt und verschwenkt über die Ge­ triebe und eventuelle weitere Übertragungselemente den Scharnierbügel mit der Heckklap­ pe.
Um den erfindungsgemäßen Antrieb besonders kompakt aufzubauen, hat es sich als vor­ teilhaft erwiesen, als Antriebswelle des Getriebes die Sonnenradachse und als Abtriebs­ welle die Planetenträgerachse (Stegwelle) des Planetengetriebes zu verwenden. Eine lösbare Fixierung der Hohlradachse in bezug auf das Getriebegehäuse kann in diesem Fall auf einfache Weise durch eine Einwirkung der Bremseinrichtung auf die äußere Oberfläche des Hohlrades erfolgen. Hierzu ist die Bremseinrichtung mit einem Bremsteil versehen, welches bei Aktivierung der Bremseinrichtung zur Oberfläche des Hohlrades hin bewegt wird und dieses drehfest mit dem Getriebegehäuse verbindet.
Das Bremsteil der Bremseinrichtung des entkuppelbaren Getriebes ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß es bei Aktivierung der Bremseinrichtung eine Reibschlußverbindung mit der Oberfläche des Gehäuses des Umlaufgetriebes bildet. Allerdings kann die Bremsein­ richtung auch form- oder kraftschlüssig mit dem Gehäuse verbindbar ausgebildet sein.
Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn der Antrieb als vorfertigbares Modul auf­ gebaut ist, wobei die Abmessungen und/oder die Ausgestaltungen des Getriebegehäuses derart gewählt sind, daß alle für das Verschwenken der Fahrzeugtür erforderlichen An­ triebskomponenten, wie Elektromotor, Steuereinrichtung, Sensoren, mechanische Übertra­ gungselemente, Scharnierbügel, Gasfedern und Dämpfer etc., von dem Getriebegehäuse umfaßt und/oder an diesem befestigt sind.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht der Heckklappe eines Kraftfahr­ zeuges mit einem erfindungsgemäßen Antrieb, der ein ein Umlaufgetriebe enthal­ tendes entkuppelbares Getriebe zum Öffnen und Schließen der Heckklappe umfaßt, sowie einer elektronischen Schaltungseinrichtung zur Betätigung des entkuppelba­ ren Getriebes;
Fig. 2 die Seitenansicht eines entkuppelbaren Getriebes;
Fig. 3 einen Querschnitt des in Fig. 2 dargestellten Getriebes entlang der dort mit III- III bezeichneten Schnittlinie und
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Umlaufgetriebes.
In Fig. 1 ist mit 1 die Heckklappe eines Kraftfahrzeuges bezeichnet, die über Scharnierbü­ gel 2 an dem Dachträger 3 des entsprechenden Fahrzeuges verschwenkbar angeordnet ist. Die Heckklappe 1 befindet sich in ihrer geöffneten Stellung.
Der Scharnierbügel 2 ist mit einem am Dachträger 3 befestigten Antrieb 4 verbunden. Da­ bei umfaßt der Antrieb 4 einen Elektromotor 5, ein diesem nachgeschaltetes Zwischenge­ triebe 6, welches über ein entkuppelbares Getriebe 7 auf einen Spindelantrieb 8 wirkt. Der Spindelantrieb 8 besteht aus einer drehbaren Spindel 9 und einer bei Drehung der Spindel 9 sich axial verschiebenden Spindelmutter 10. Die Spindelmutter 10 ist über ein Übertra­ gungselement 11 mit dem Scharnierbügel 2 der Heckklappe 1 verbunden.
Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, ist ferner eine Steuereinrichtung 12 vorgesehen, die über ent­ sprechende Leitungen 13-16 mit dem Elektromotor 5, einem Aktuator 17 (Fig. 2) zur Betä­ tigung des entkuppelbaren Getriebes 7, einem Schalter 18 zur Einleitung des automati­ schen Schließens der Heckklappe 1 und einem Schalter 19 zur Abschaltung des Motors 5, sobald die Heckklappe 1 geschlossen ist, verbunden ist.
In den Fig. 2 und 3 ist ein entkuppelbares Getriebe 7 dargestellt. Dieses besteht im wesent­ lichen aus einem Getriebegehäuse 21, an dem seitlich der Elektromotor 5 mit Zwischenge­ triebe 6 befestigt ist. Das Getriebegehäuse 21 weist einen kreiszylinderförmigen Hohlraum 22 auf, in dem ein Umlaufgetriebe 23 drehbar gelagert ist. Bei dem Umlaufgetriebe 23 handelt es sich um ein Planetengetriebe, welches ein Sonnenrad 24, drei gleichmäßig über den Umfang angeordnete Planetenräder 25 und ein mit einer Innenverzahnung versehenes Hohlrad 26 umfaßt. Dieses bildet gleichzeitig das Gehäuse des Umlaufgetriebes 23.
Bei der Antriebswelle 27 des entkuppelbaren Getriebes 7 handelt es sich um die Sonnen­ radachse und bei der Abtriebswelle 28 um die Planetenradträgerachse (der Planetenradträ­ ger ist in Fig. 3 gestrichelt dargestellt).
Der außenseitig an dem Getriebegehäuse 21 angeordnete Aktuator 17 ist über eine mecha­ nische Verbindung 30 mit einer Bremseinrichtung 31 verbunden. Diese besteht im wesent­ lichen aus einem Umlenkhebel 32, dessen erster Hebelarm 33 außenseitig aus dem Getriebegehäuse 21 herausragt und durch die mechanische Verbindung 30 betätigbar ist, und dessen zweiter Hebelarm 34 mit einem schuhförmigen Bremsteil 35 verbunden ist, welches der äußeren Oberfläche 36 des Hohlrades 26 zugewandt ist.
Nachfolgend wird auf die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Antriebes eingegangen. Dazu sei angenommen, daß sich die Heckklappe 1 in ihrer geöffneten Stellung befindet (Fig. 1).
Soll nun die Heckklappe 1 manuell geschlossen werden, so wird sie in Richtung des mit 37 bezeichneten Pfeiles so lange nach unten gedrückt, bis sie geschlossen ist. Da das entkup­ pelbare Getriebe 7 in seiner Ausgangsstellung entkuppelt ist, werden das Zwischengetriebe 6 und der Elektromotor 5 durch diesen Vorgang nicht belastet.
Soll die Heckklappe 1 automatisch durch den Elektromotor 5 geschlossen werden, so wird nach Schließen des Schalters 18 der Aktuator 17 über die elektrische Leitung 14 durch die Steuereinrichtung 12 bestromt und aktiviert die Bremseinrichtung 31. Dadurch wird das Bremsteil 35 gegen die äußere Oberfläche 36 des Gehäuses 26 gedrückt, so daß sich eine Reibschlußverbindung zwischen dem Gehäuse 26 und Getriebegehäuse 21 bildet. Das Pla­ netengetriebe 23 wirkt nun als Standgetriebe. Anschließend wird mit Hilfe der Steuerein­ richtung 12 der Elektromotor 5 bestromt. Der Elektromotor 5 ist nun über das Zwischen­ getriebe 6, das entkuppelbare Getriebe 7 und den Spindelantrieb 8 mit dem Übertragungs­ element 11, welches den Scharnierbügel 2 und damit auch die Heckklappe 1 verschwenkt, verbunden.
Sobald die Heckklappe 1 ihre geschlossene Stellung erreicht hat, bewirkt der mit der Steu­ ereinrichtung 12 über die Leitung 16 verbundene Schalter 19 ein Abschalten des Elektro­ motors 5.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungs­ beispiel beschränkt. So können beispielsweise als An- und Abtriebswellen des entkuppel­ baren Getriebes auch andere Achsen des Planetengetriebes herangezogen werden. Die Bremsvorrichtung muß in diesen Fällen dann jeweils auf die noch freibleibende Achse oder mit ihr drehfest verbundener Teile wirken.
Außerdem muß es sich bei dem Bremsteil nicht zwingend um ein schuhförmiges Teil han­ deln. Vielmehr sind auch um das Hohlrad herumgeführte Bremsbänder denkbar, die bei Aktivierung der Bremseinrichtung zusammengezogen werden, so daß sich eine großflächi­ ge Reibschlußzone ergibt. Auch ist denkbar, das Bremsteil zahnförmig auszubilden, wel­ ches bei Aktivierung der Bremseinrichtung in einen um das Hohlrad angeordneten Zahn­ kranz formschlüssig eingreift.
Schließlich muß es sich bei dem Umlaufgetriebe nicht zwingend um ein Planetengetriebe handeln, sondern es kann sich auch um ein beliebig anderes Übersetzungsgetriebe mit kon­ zentrischen An- und Abtriebswellen handeln, sofern das Gehäuse die Radlagerungen trägt und selbst drehbar in dem übergeordneten Getriebegehäuse gelagert ist.
Ein entsprechendes Umlaufgetriebe, bei dem es sich nicht um ein Planetengetriebe handelt ist in Fig. 4 wiedergegeben. Dabei sind das Umlaufgetriebe mit 38 und das Gehäuse mit 39 bezeichnet. Die Antriebswelle 27 wirkt in diesem Falle über ein Stirnradgetriebe 40, ein Kegelradgetriebe 41 und ein Schneckenradgetriebe 42 auf die Abtriebswelle 28.
Bezugszeichenliste
1
Heckklappe, Fahrzeugtür
2
Scharnierbügel
3
Dachträger
4
Antrieb
5
Elektromotor, Motor
6
Zwischengetriebe
7
entkuppelbares Getriebe, Getriebe
8
Spindelantrieb
9
Spindel
10
Spindelmutter
11
1
Übertragungselement
12
Steuereinrichtung
13-16
Leitungen
17
Aktuator
18
Schalter
19
Schalter
21
Getriebegehäuse
22
Hohlraum
23
Umlaufgetriebe, Planetengetriebe
24
Sonnenrad
25
Planetenräder
26
Gehäuse, Hohlrad
27
Antriebswelle
28
Abtriebswelle
30
mechanische Verbindung
31
Bremseinrichtung
32
Umlenkhebel
33
erster Hebelarm
34
zweiter Hebelarm
35
Bremsteil
36
äußere Oberfläche
37
Pfeil
38
Umlaufgetriebe
39
Gehäuse
40
Stirnradgetriebe
41
Kegelradgetriebe
42
Schneckenradgetriebe

Claims (9)

1. Antrieb mit einem Motor (5) und mit mindestens einem dem Motor (5) nachgeschalte­ ten Getriebe (7), insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer automatisch verschließba­ ren Fahrzeugtür, Heckklappe, Motordeckel oder dgl., mit den Merkmalen:
  • a) bei dem Getriebe (7) handelt es sich um ein entkuppelbares Getriebe, welches ein Getriebegehäuse (21) mit einem zylinderförmigen Hohlraum (22) umfaßt, in dem ein mit einem Gehäuse (26; 39) versehenes Umflaufgetriebe (23; 38) mit kon­ zentrischen Getriebe-An- und Abtriebswellen (27, 28) drehbar gelagert ist und
  • b) das Gehäuse (26; 39) des Umlaufgetriebes (23; 38) ist über eine durch einen Ak­ tuator (17) betätigbare Bremseinrichtung (31) in bezug auf das Getriebegehäuse (21) drehfest fixierbar.
2. Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale:
  • a) bei dem Umlaufgetriebe (23) handelt es sich um ein mit einem Sonnenrad (24), Planetenrädern (25) und einem Hohlrad (26) verschenes Planetengetriebe;
  • b) bei der Antriebswelle (27) und bei der Abtriebswelle (28) des entkuppelbaren Ge­ triebes (7) handelt es sich um zwei der drei koaxialen Drehachsen (Sonnenrad-, Hohlrad-, Planetenträgerachse) des Planetengetriebes (23) und
  • c) die jeweils dritte Achse des Planetengetriebes (23) ist mit dem Gehäuse (26) des Umlaufgetriebes (23) verbunden.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Antriebswelle (27) des entkuppelbaren Getriebes (7) um die Sonnenradachse und bei der Abtriebs­ welle (28) um die Planetenradträgerachse des Planetengetriebes (23) handelt, und daß das Hohlrad (26) das Gehäuse des Umlaufgetriebes (23) bildet.
4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fixie­ rung des Gehäuses (26; 39) des Umlaufgetriebes (23; 38) in bezug auf das Getriebege­ häuse (21) die Bremseinrichtung (31) ein der äußeren Oberfläche (36) des Gehäuses (26; 39) zugewandtes Bremsteil (35) umfaßt, welches bei Aktivierung der Bremsein­ richtung (31) zur äußeren Oberfläche (36) des Gehäuses (26; 39) hin bewegt wird und dieses drehfest mit dem Getriebegehäuse (21) verbindet.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsteil (35) der Bremseinrichtung (31) derart ausgebildet ist, daß es bei Aktivierung der Bremsein­ richtung (31) eine Reib- oder Formschlußverbindung mit der äußeren Oberfläche (36) des Gehäuses (26; 39) des Umlaufgetriebes (23; 38) bildet.
6. Antrieb nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ak­ tuator (17) des entkuppelbaren Getriebes (7) am äußeren Umfang des Getriebegehäuses (21) angeordnet ist, und daß der Aktuator (17) über eine mechanische Verbindung (30) mit der einen schwenkbaren Umlenkhebel (32) umfassenden Bremseinrichtung (31) verbunden ist, wobei der erste Hebelarm (33) des Umlenkhebels (32) mindestens teil­ weise außerhalb des Getriebegehäuses (21) angeordnet und der zweite Hebelarm (34) mit dem Bremsteil (35) verbunden ist.
7. Antrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Brems­ teil (35) des entkuppelbaren Getriebes (7) schuhförmig ausgebildet ist.
8. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (4) einen Elektromotor (5) umfaßt, dessen Abtriebswelle direkt oder über ein Zwi­ schengetriebe (6) mit der Antriebswelle (27) des entkuppelbaren Getriebes (7) drehfest verbunden ist, und daß das Gehäuse des Elektromotors (5) und/oder des Zwischenge­ triebes (6) mit dem Getriebegehäuse (21) kraftschlüssig verbunden ist/sind.
9. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Antrieb (4) um ein vorfertigbares Modul handelt, wobei die Abmessungen und/oder die Ausgestaltungen des Getriebegehäuses (21) derart gewählt sind, daß alle für das Verschwenken einer Fahrzeugtür erforderlichen Antriebskomponenten, wie Elektromotor (5), Steuereinrichtung (12), mechanische Übertragungselemente (11), Scharnierbügel (2), Gasfedern und Dämpfer etc., von dem Getriebegehäuse (21) um­ faßt und/oder an diesem befestigt sind.
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