DE2247135A1

DE2247135A1 - Antriebsvorrichtung mit einem elektromotor

Info

Publication number: DE2247135A1
Application number: DE19722247135
Authority: DE
Inventors: Bernd Niklaus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-09-26
Filing date: 1972-09-26
Publication date: 1974-03-28

Description

Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor, dessen Drehmoment über ein Getriebe auf eine Abtriebswelle übertragen wird, die mit einer von Hand betätigbaren Antriebswelle gekuppelt ist, wobei die beiden Kupplungshälften um einen bestimmten Winkel gegeneinander verschwenkbar sind, bevor sie in Eingriff gelangen.
Derartige Antriebsvorrichtungen sind z. B. bei Hilfskraftlenkungen für Kraftfahrzeuge bekannt. Die Lenkbewegung wird von der von Hand betätigten Antriebswelle über eine Kupplung auf eine Abtriebswelle Übertragen, welche beispielsweise auf die Schubstange eines üblichen Lenkgetriebes einwirkt. Durch einen Drehmoment-Meßwertgeber wird ein Elektromotor eingeschaltet, dessen Drehmoment über ein Getriebe auf die Abtriebswelle übertragen wird. Dieser Elektromotor unterstützt also die Handlenkung.
Bei solchen Antriebsvorrichtungen muß gewährleistet sein, daß bei einem Ausfall des Elektromotors die Handlenkung ohne Beeinträchtigung möglich bleibt.
Derartige Antriebsvorrichtungen sind weiterhin bekannt zum Bewegen von Fensterscheiben, Schiebedächern oder ähnlichem.
Hierbei wird im normalen Betrieb das zu bewegende Element durch den Elektromotor angetrieben, es muß aber auch hier möglich sein, bei einem Ausfall des Elektromotors die Fensterscheibe bzw. das Schiebedach von Hand zu schließen.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit möglichst geringem technischen Aufwand eine Antriebsvorrichtung zu schaffen, mit der ein zu bewegendes Element sowohl von Hand als auch elektromotorisch verstellt werden kann, wobei der Übergang der Handbetätigung zur Motorbetätigung und umgekehrt möglichst stufenlos sein soll. Die Vorrichtung muß so ausgebildet sein, daß auch bei defektem Motor ein Handbetrieb zu jeder Zeit gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Getriebe und Abtriebswelle eine Kupplung angeordnet ist, die durch Mittel, welche an der einen Kupplungshälfte der die beiden Wellen verbindenden Kupplung angebracht sind, lösbar ist, bevor diese Kupplungshälfte mit der anderen Kupplungshälfte in Eingriff gelangt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die Kupplung zwischen Welle und Getriebe eine Schlingfeder, die kraftschlüssig mit einem durch das Getriebe bewegten Bauteil verbindbar ist und über ihre umgebogenen Enden eine der beiden Wellen antreibt. Die Schlingfeder liegt vorzugsweise federnd an der Wand einer in ein Getriebezahnrad eingearbeiteten koaxialen Bohrung an.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung zwischen den beiden Wellen in der Art einer Klauenkupplung ausgebildet, wobei die umgebogenen Enden der Schlingfeder zwischen die Klauen der beiden Kupplungshälften greifen. Es ist dadurch sichergestellt, daß die Antriebswelle und die Abtriebwelle formschlüssig miteinander gekuppelt sind, so daß jederzeit ein Handbetrieb möglich ist. Wesentlich ist dabei, daß bei einem Verdrehen der Antriebswelle gegenüber der Abtriebswelle der Durchmesser der Schlingfeder verringert wird, so daß diese nicht mehr kraftschlüssig an der Hand der in das Getriebezahnrad eingearbeiteten Bohrung anliegt, so daß also die Kupplung zwischen Getriebe und einer der beiden Wellen gelöst ist. Es ist dadurch ein Handbetrieb möglich, ohne daß das Getriebe und der Motor mitbewegt werden muß.
Aus der folgenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele gehen weitere Einzelheiten der Erfindung hervor. Es zeigen: Fig. 1 eine Antriebsvorrichtung im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1, Fig. 3 in perspektivischer Darstellung die beiden Kupplungshälften der Kupplung zwischen den beiden Wellen, Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung im Schnitt, Fig. 5 in perspektivischer Darstellung den Verbindungsbolzen, Fig, 6 ein drittes Ausführungsbeispiel im Schnitt, Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4 und Fig. 8 in perspektivischer Darstellung die beiden Kupplungshälften der die beiden Wellen verbindenden Kupplung.
Der Elektromotor 1 ist an einer von zwei Befestigungsplatinen 2 und 3 gehalten und treibt über ein Ritzel 4 ein erstes Übersetzungsrad 5 eines Getriebes an. Dieses Übersetzungsrad 5 ist mit dem Ubersetzungsgrad 6 fest verbunden, welches im Eingriff mit einem Getriebezahnrad 7 steht, über das das Drehmoment des Motors auf eine Welle übertragen wird.
Die obere Befestigungsplatine 3 trägt in einer Lagerschale 10 ein Lager 11, in dem eine Antriebswelle 12 gelagert ist. Diese Antriebswelle 12 ist mit einem Bedienungshebel 13 verbunden.
In der unteren Befestigungsplatine 2 ist ebenfalls eine Lagerschale 14 gehalten, die ein Lager 15 enthält, in dem eine Abtriebswelle 16 gelagert ist. Die beiden Wellen 12 und 16 weisen zumindest über einen Teil ihrer Länge jeweils eine axiale Bohrung 17 auf, in die zwecks fluchtender Lagerung ein Verbindungsbolzen 18 eingesteckt ist. Beide Wellen sind auf diesem Verbindungsbolzen 18 drehbar gelagert.
Die Antriebswelle 12 ist mit der Abtriebswelle 16 über eine Kupplung 20 verbunden. Die eine Kupplungshälfte 21 ist an der Antriebswelle 12 befestigt und ist in Form eines Zylinders 22 mit einem radial abstehenden Flansch 23 ausgebildet, wie dies am besten aus Fig. 3 hervorgeht. In den Flansch 23 und die Zylinderwand 22 ist eine Aussparung 24 eingearbeitet.
Mit der Abtriebswelle 16 ist die andere Kupplungshälfte 25 verbunden, die aus einer im wesentlichen kreisförmigen Scheibe 26 mit einer senkrecht abstehenden Klaue 27 besteht. Diese Klaue 27 greift in die Aussparung 24 der Zylinderwand 22 der anderen Kupplungshälfte 21 ein. Die Breite b der Klaue 27 ist geringer als die Ausdehnung der Aussparung 24 in Umfangsrichtung gemessen. Die beiden Wellen 12 und 16 sind also über eine formschlüssige Kupplung miteinander verbunden Diese Kupplung ist in der Art einer Klauenkupplung ausgebildet und weist ein gewisses Verdrehungsspiel auf. Aufgrund dieser Kupplungsart ist also jederzeit sichergestellt, daß die Abtriebswelle 16 auch bei einem Ausfall des Elektromotors über die Antriebswelle 12 von dem Bedienungshebel 13 aus gedreht werden kann.
In das Getriebezahnrad 7 ist eine Nabe 30 eingepreßt, die auf der Antriebswelle 12 drehbar gelagert ist. Die Nabe 30 weist eine koaxiale Bohrung 31 auf, an deren Wand 32 federnd eine Schlingfeder 33 anliegt. Die umgebogenen Enden 34 und 35 dieser Schlingfeder greifen in die Aussparung 24 in der einen Kupplungshälfte 21, wie dies am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die-Höhe dieser Schlingfeder 33 entspricht etwa der Höhe des Zylinders 22. Der Flansch 23 an dem Zylinder 22 verhindert, daß die Schlingfeder aus der Bohrung 31 herauswandert. Diese Schlingfeder umschlingt den Zylinder 22 der Kupplungshälfte 21, berührt ihn aber nicht.
Im folgenden wird nun die Funktion der beschriebenen Antriebsvorrichtung erläutert, wobei davon ausgegangen wird, daß die in den Fig. 1 bis 3 beschriebene Vorrichtung eine elektromotorische Lenkhilfe sei. Das Bedienungselement 13 ist dann als Lenkrad anzusehen und die Abtriebswelle 16 wirkt auf ein die Lenkung des Kraftfahrzeuges beeinflussendes Gestängeteil ein. Bei einer solchen elektromotorischen Lenkhilfe ist Üblicherweise ein Drehmomentmeßwertgeber vorgesehen, über den der Elektromotor eingeschaltet wird, wenn die Antriebswelle 12 bewegt wird.
Das Drehmoment des Elektromotors 1 wird über das Ritzel 4, die übersetzungsräder 5 und 6 auf das Getriebezahnrad 7 Übertragen.
Mit diesem Getriebezahnrad 7 ist die Nabe 30 fest verbunden, so daß sich diese mitdreht. An der Wand 32 der in die Nabe 30 eingearbeiteten Bohrung 31 liegt die Schlingfeder 33 federnd an, so daß diese ebenfalls mit gedreht wird. Je nach Drehrichtung stößt dann eines der beiden umgebogenen Enden 34 bzw. 35 gegen die Seitenfläche der Klaue 27, so daß sich der Durchmesser D der Schlingfeder vergrößert und diese damit umso fester gegen die Innenwand 32 der Bohrung 31 in der Nabe 30 gepreßt wird.
Über eines der beiden umgebogenen Enden 34 bzw. 35 wird dann die Kupplungshälfte 25 und damit auch die Abtriebswelle 16 bewegt. Der Elektromotor 1 treibt also die Abtriebswelle 16 solange an, bis dieser über den Drehmomentmeßwertgeber wieder ausgeschaltet wird, was dann passiert, wenn die Antriebswelle 12 über das Bedienungselement 13 nicht mehr mit gedreht wird. Das zur Lenkung des Kraftfahrzeugs notwendige Drehmoment wird also fast vollständig von dem Elektromotor 1 aufgebracht.
Wenn nun aufgrund einer Störung der Elektromotor 1 ausfällt, kann über das Bedienungselement 13 und die Antriebswelle 12 die Abtriebswelle 16 bewegt werden, ohne daß die Ubersetzungsräder 5 und 6 bzw. das Getriebezahnrad 7 mitgedreht werden muß. Wenn nämlich die Antriebswelle 12 gegenüber der Abtriebswelle 16 verschwenkt wird, stößt die seitliche Wand 28 der Aussparung 24 gegen eines der beiden umgebogenen Enden 34 bzw. 35 der Schlingfeder, so daß deren Durchmesser D verringert wird und die Schlingfeder damit nicht mehr kraftschlüssig an der Wand 32 der Nabe 30 anliegt.
Die Schlingfeder 33 stellt also eine Kupplung zwischen dem Getriebe bzw. dem Getriebezahnrad 7 und der Abtriebswelle 16 dar, die durch Mittel, nämlich durch die Seitenwand 28 an der Aussparung 24 der einen Kupplungshälfte 21 lösbar ist, bevor diese Kupplungshälfte 21 mit der anderen Kupplungshälfte 25 in Eingriff gelangt. Aufgrund dieser Konstruktion ist ein problemloser Übergang von Handbetrieb auf Motorbetrieb möglich. Wenn beispielsweise die Antriebswelle 12 mit einer größeren Winkelgeschwindigkeit bewegt wird, als das Getriebezahnrad 7, so wird nämlich ebenfalls die Abtriebswelle 16 über die formschlüssige Kupplung 20 bewegt.
Das in Fig. 4 dargestellte Ausfünrungsbeispiel unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß der Verbindungsbolzen 18 geteilt ist, wobei die eine Hälfte 18' mit der Antriebswelle 12 und die andere Hälfte 18" mit der Abtriebswelle 16 drehfest verbunden sind.
Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, greifen die angefrästen Enden dieser Bolzen 18' und 18" klauenartig ineinander ein und sorgen für eine drehfeste Verbindung der Antriebswelle 12 mit der Abtriebswelle 16. Diese Verbindung weist allerdings ein geringes Spiel auf, was dadurch erreicht wird, daß die Breite b' des Ansatzes 19' geringer ist als die Breite b" des Ansatzes 19" an dem Bolzen 18". Diese Ausführung hat den Vorteil, daß eine Kraftübertragung von der Antriebswelle 12 auf die Abtriebswelle 16 auch dann noch möglich ist, wenn die Kupplungshälften 21 und 25 bzw. die Schlingfeder 33 bricht.
Das in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Funktion und des grundsätzlichen Aufbaues nicht.
Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Antriebswelle 12 in einer durchgehenden Bohrung in der Abtriebswelle 16 gelagert ist und daß, wie insbesondere aus Fig. 8 hervorgeht, die eine Kupplungshälfte 25 zwei Klauen 27 und die andere Kupplungshälfte 21 entsprechend zwei Aussparungen 24 aufweist. Außerdem ist die Nabe 30 vollständig in das Getriebezahnrad 7 eingebettet.
Diese in den Fig. 6 bis 8 dargestellte Vorrichtung dient als Antrieb für ein Fenster eines Kraftfahrzeuges. Die Abtriebswelle 16 trägt an ihrem Stirnende ein Ritzel 40, über das ein nicht näher dargestellter Hebelmechanismus verbunden ist. Die geringfügig über dieses Ritzel 40 hervorstehende Antriebswelle 12 hat an ihrem Stirnende einen Schlitz 41, so daß diese Antriebswelle mittels eines Geldstückes oder eines Schraubenziehers bewegt werden kann.
Bei einer solchen Vorrichtung wird mittels eines Handschalters der Elektromotor in Gang gesetzt, wodurch das Getriebezahnrad 7 und damit über die Nabe 30 die Abtriebswelle 16 angetrieben wird.
Über die formschlüssige Kupplung 20 wird dann auch verzögert die Antriebswelle 12 angetrieben. Wenn der Motor ausfällt, kann dennoch über die Antriebswelle 12 die Abtriebswelle 16 bewegt werden, weil - wie oben beschrieben - die Schlingfeder dann nicht mehr fest gegen die Innenwand 32 der Nabe 30 gedruckt wird und somit die Kupplung zwischen dem Getriebezahnrad 7 und der Abtriebswelle 16 gelöst ist.
Wenn bei dieser Antriebsvorrichtung in manchen Fällen also das Fenster von Hand betätigt werden muß, ist ein großes Drehmoment nicht notwendig, weil das Getriebe und der Antriebsmotor nicht mitbewegt werden muß.
Die Antriebsvorrichtung arbeitet sehr sicher, wobei der technische Aufwand nur gering ist. Ein wesentlicher Vorteil ist weiter darin zu sehen, daß die beiden Kupplungen ineinander geschachtelt sind, insbesondere vollständig in die Nabe 30 des Zahnrades eingebettet sind, so daß sich eine sehr geringe Bauhöhe ergibt. Die Einzelteile sind sehr einfach herzustellen und zu montieren.

Claims

Ansprüche

1. Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor, dessen Drehmoment über ein Getriebe auf eine Abtriebswelle übertragen wird, die mit einer von Hand betätigbaren Antriebswelle gekuppelt ist, wobei die beiden Kupplungshälften um einen bestimmten Winkel gegeneinander verschwenkbar sind, bevor sie in Eingriff gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Getriebe (7)-und Abtriebswelle (16) eine Kupplung (33) angeordnet ist, die durch Mittel (28), welche an der einen Kupplungshälfte. (21) der die beiden Wellen (12, 16) verbindenden Kupplung (20) angebracht sind, lösbar ist, bevor diese Kupplungshälfte (21) mit der anderen Kupplungshälfte (25) in Eingriff gelangt ist.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung zwischen Getriebe (7) und Abtriebswelle (16) eine Schlingfeder (33) enthält, die kraftschlüssig mit einem durch das Getriebe bewegten Bauteil (7) verbindbar ist und Über ihre umgebogenen Enden (34, 35) die Abtriebswelle (16) antreibt.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlingfeder (33) federnd an der Wand (32) einer in ein Getriebezahnrad (7) eingearbeiteten koaxialen Bohrung (31) anliegt.

lt. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlingfeder (33) federnd an der Wand (32) einer Bohrung (31) in einer Nabe (30) anliegt, die in das Getriebezahnrad (7) eingepreßt ist.

5. Antriebsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (20) zwischen den beiden Wellen (12, 16) in der Art einer Klauenkupplung ausgebildet ist und daß die umgebogenen Enden (34, 35) der Schlingfeder (33) zwischen die Klauen der beiden Kupplungshälften greifen.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kupplungshälfte (25) eine Scheibe (26) mit wenigstens einer abstehenden Klaue (27) enthält und daß die andere Kupplungshälfte (21) in Form eines Zylinders (22) mit einem abstehenden Flansch (23) ausgebildet ist, wobei in den Flansch (23) und in die Zylinderwand (22) wenigstens eine Aussparung (24) eingearbeitet ist, in die die Klaue (27) der anderen Kupplungshälfte (25) greift, deren Breite (b) geringer ist als die in Umfangsrichtung gemessene Ausdehnung der Aussparung (24),

7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellen (12, 16) in die Bohrung (31) im Getriebezahnrad (7) hineinragen, daß die beiden Kupplungshälften (21, 25) nahezu vollständig in dieser Bohrung (31) untergebracht sind und daß die Schlingfeder (33) derart in die Aussparung (24) der einen Kupplungshälfte (21j eingreift, daß der Durchmesser (D) der Schlingfeder (33) verkleinert wird, wenn eine Kupplungshälfte (21) gegenüber der andern Kupplungshälfte (25) verschwenkt wird und daß der Durchmesser (D) der Schlingfeder (33) vergrößert wird, wenn das Getriebezahnrad (7) gegenüber der Abtriebswelle (16) gedreht wird.

8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Schlingfeder (33) etwa der Höhe des Zylinders (22) der Kupplungshälfte (21) bzw. der Tiefe der axialen Bohrung (31) in der Nabe (30) entspricht.

9, Antriebsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebezahnrad (7) auf einer der Wellen (12, 16) drehbar gelagert ist.

10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebezahnrad (7) auf der Antriebswelle (12) verdrehbar gelagert ist.

11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die beiden Wellen (12, 16) drehbar auf einem Verbindungsbolzen (18) gelagert sind.

12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Wellen (12, 16) drehfest mit einem Verbindungsbolzen (18', 18") verbunden ist, die mit Spiel ineinandergreifen, so daß eine drehfeste Verbindung mit Verdrehungsspiel zwischen den beiden Wellen (12, 16) hergestellt ist.

13. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebezahnrad (7) auf der Abtriebswelle (16) drehbar gelagert ist.

14. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (12) in einer axialen Bohrung der Abtriebswelle (16) drehbar gelagert ist.

15. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (12) beidseitig aus der Abtriebswelle (16) herausragt und an der einen Stirnseite einen Schlitz (41) aufweist.

16, Antriebsvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch ihre Anwendung als Servolenkeinrichtung.

17. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 15, gekennzeichnet durch ihre Anwendung zur Betätigung von Fensterscheiben, Schiebedächern und dergleichen in Kraftfahrzeugen.