DE4022849A1 - Antrieb zum verstellen eines bauteils zwischen zwei endlagen, beispielsweise eines fensters in der karosserie eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Stand der Technik

Bei der Auslegung des Schneckengetriebes könnte durch eine ent­ sprechend hohe Untersetzung zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad, in Verbindung mit dem sich daraus ergebenden kleinen Steigungswinkel der Gewindeschnecke, der Forderung nach Getriebe-Selbsthemmung Rechnung getragen werden. Dabei würden jedoch die Klemmkräfte der je nach Drehrichtung der Schnecke an einem von zwei Axialanschlägen anliegenden Schneckenwelle so hoch werden, daß beim Umschalten des Antriebsmotors in die andere Drehrichtung, in Verbindung mit einer niedrigen Spannung, der Motoranlauf zumindest fraglich wäre. Aus diesem Grund wird der Steigungswinkel der Gewindeschnecke so vergrößert, daß eine Selbsthemmung des Schnecken­ getriebes nicht mehr gewährleistet ist. Damit jedoch, beispielsweise wenn der Antrieb zum Verstellen eines Kraftfahrzeugfensters vor­ gesehen ist, dieses Fenster nicht heruntergedrückt werden kann und dabei der Stellantrieb durch diese Belastung von seiner Abtriebs­ seite aus durchdreht, sind derartige Stellantriebe mit einer Vor­ richtung ausgestattet, welche diese Möglichkeit verhindert. Dies ist bei einem bekannten, im Handel befindlichen Stellantrieb für Kraft­ fahrzeugfenster durch die Anordnung einer Schling- bzw. Spreizfeder erreicht, die jedoch sehr enge Fertigungstoleranzen erfordert und sehr sorgfältig, ohne Verformungen eingebaut werden muß. Weiter beeinträchtigen solche Federn den Wirkungsgrad des Stellantriebs.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine einfache, montagefreundliche Sicherungsvorrichtung geschaffen ist, die darüber hinaus einen günstigen Wirkungsgrad aufweist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stellantriebs möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Antrieb zum Verstellen eines Fensters in einem Kraftfahrzeug, mit einer schematischen, unmaß­ stäblichen Darstellung der Fensteranordnung, Fig. 2 eine in Fig. 1 mit II bezeichnete Einzelheit einer ersten Ausführungsform des Stellantriebs, in vergrößerter Darstellung, in einer ersten Betriebsstellung, Fig. 3 ein Detail der Einzelheit gemäß Fig. 2, in einer anderen Betriebsstellung, Fig. 4 die Einzelheit gemäß Fig. 2 einer anderen Ausführung des Stellantriebs und Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein in Fig. 1 teilweise dargestellter Stellantrieb 10 weist einen elektrischen Antriebsmotor 12 auf, dem ein als Schneckengetriebe ausgebildetes Untersetzungsgetriebe 14 nachgeordnet ist. Dabei ist die Schneckenwelle 16 an einer Verlängerung einer zum Antriebsmotor 12 gehörenden Ankerwelle 18 ausgebildet. Mit der Gewindeschnecke der Schneckenwelle 16 kämmt ein Schneckenrad 20, das eine nicht näher dargestellte Abtriebswelle aufweist. Über diese Abtriebswelle und als Linie 22 dargestellte Verbindungsmittel ist ein Hebefenster 24 in der Karosserie eines Kraftfahrzeuges 26 mit dem Stellantrieb 10 wirkverbunden. Je nach Drehrichtung des drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Antriebsmotors 12 wird das Hebefenster 24 geöffnet bzw. geschlossen.

Wie allgemein bekannt und auch leicht verständlich, erfährt die Schneckenwelle 16 und damit auch die Ankerwelle 18, je nach Dreh­ richtung des Antriebsmotors 12, einen Axialschub in der einen oder in der anderen Richtung. Die beiden Schubrichtungen sind in den Fig. 2 und 3 durch Pfeile 28 und 30 angegeben worden. An dem freien Ende der Schneckenwelle bzw. der Gewindeschnecke 16 weist diese eine zapfenartige Verlängerung 32 auf, welche in einen Frei­ lauf 34 ragt. Dabei dient die Mantelfläche 36 der Verlängerung 32 als Laufbahn für die rollenförmigen Klemmelemente 38 des Freilaufs 34. Die Klemmelemente 38 sind in an sich bekannten Klemmtaschen 40 einer Freilaufhülse 42 untergebracht. Die Freilaufhülse 40 ist ihrerseits drehfest in einem Anlauftopf 44 gehalten bzw. einstückig mit diesem verbunden. Der Anlauftopf weist also einen Topfboden 46 auf, von dem aus sich eine Topfwand 48 über die Hülse 42 erstreckt. Auch erstreckt sich die Topfwand 48 mit einem Ringrand 50 über den Topfboden 46 hinaus, bis zu einem gestellfesten, ersten Axialan­ schlag 52, der durch die Oberfläche einer Gehäusewand 54 gebildet ist, welche zu einem Gehäuseteil des Stellantriebs 10 gehört. Auf der von dem Axialanschlag 52 abgewandten Seite des Elektromotors 12 ist ein zweiter Axialanschlag 56 angeordnet. Auch der Axialanschlag 56 ist an einer Wand 58 ausgebildet, welche zu dem Gehäuse des Stellantriebs 10 gehört. Der Axialanschlag 56 liegt der stirn­ seitigen Endfläche der Ankerwelle 18 benachbart, welche von der Verlängerung 32 abgewandt ist. In Fig. 1 ist dieser Endabschnitt der Ankerwelle 18 mit 19 bezeichnet worden. Die gesamte Länge der Ankerwelle 18 inklusive der Schneckenwelle 16 und der Verlängerung 32 sowie des Maßes, das sich aus dem Abstand von der Topfinnenwand 62 zur ringförmigen Stirnfläche 66 des Ringrandes 50 ergibt, ist geringfügig kürzer als das Maß zwischen den beiden Axialanschlägen 52 und 56. Dadurch ergibt sich ein Wellenlängsspiel 60, das in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist. Wie Fig. 2 weiter zeigt, liegt das freie Ende der Verlängerung 32 mit einer Kuppe 64 an der Innenwand 62 des Topfbodens an. Die Kuppe 64 bildet somit eine Schulter der Schneckenwelle 16, welche dem Axialanschlag 52 zugewandt ist. Dasselbe gilt auch für die ringförmige Stirnfläche 66 des zum Anlauftopf 44 gehörenden Ringrandes 50.

Während des Betriebs arbeitet die Stellvorrichtung 10 wie folgt:

Es wird zunächst davon ausgegangen, daß die Stellvorrichtung die in Fig. 2 dargestellte Position eingenommen hat und daß die Drehrich­ tung des Antriebsmotors 12 nun dergestalt ist, daß die drehenden Teile 18, 19, 16 und 44 in Richtung des Pfeiles 30 (Fig. 3) gedrückt werden. Dabei werden alle sich drehenden Teile 18, 19, 16, 32, 34 und 44 so lange in Richtung des Pfeiles 30 bewegt, bis das Ende 19 der Ankerwelle 18 an dem zweiten Axialanschlag 56 zur Anlage kommt. Das Axialspiel 60 ist damit auf die andere Seite dieser Teile gelegt worden und nun als Spalt 60 zwischen der Ringstirnfläche 66 des Ringrandes 50 und dem Axialanschlag 52 vorhanden (Fig. 3). Das Lösen der sich drehenden Teile 18, 19, 16, 32, 34 und 44 von dem Axialanschlag 52 bzw. von der ebenfalls als Axialanschlag dienenden Topfbodeninnenwand 62 wird dadurch sichergestellt, daß bis zum Er­ reichen des Anschlages 56 kein Moment auf das Abtriebsrad übertragen werden muß und das zur Verfügung stehende Ankermoment nur größer als das Reibmoment der Anlauffläche 66 zu sein hat. Bei Aufbringung eines Momentes am Schneckenrad von außen, wird in einer Richtung der Freilauf gesperrt, das resultierende Ankermoment ist kleiner als das Reibmoment an der Anlauffläche 52, der Motor ist selbsthemmend. Die Anordnung des Freilaufs ist so getroffen, daß das Schiebefenster 24 beispielsweise aus der in Fig. 1 gezeigten Position nicht nach unten gedrückt werden kann. Der Freilauf 34 muß also ein Durchdrehen des Schneckengetriebes 14 verhindern, wenn das Schiebefenster 24 nach unten belastet wird. Sollte der Stellantrieb 10 beispielsweise zum Verstellen von Fahrzeugsitzen Verwendung finden, ist es zweck­ mäßig, auch im Bereich des Endes 19 der Ankerwelle 18 eine solche Freilaufanordnung anzubringen, welche ein Durchdrehen des Schnecken­ getriebes 14 auch in der anderen Richtung von der Abtriebsseite her verhindert. Es ist nämlich möglich, daß in einem solchen Falle eine den Fahrzeugsitz benutzende Person diesen Sitz allmählich nach hinten drückt oder aber auch daß durch wiederholtes, scharfes Abbremsen des Fahrzeuges der Fahrzeugsitz langsam nach vorn wandert.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 und 5 sind sowohl die Schneckenwelle 16, das Schneckenrad 20, die Verlängerung 32, der Freilauf 34 und der Anlauftopf 44 gegenüber der eben beschriebenen Ausführungsform unverändert. Deshalb sind für diese Bauteile auch die schon verwendeten Bezugszeichen beibehalten worden. Abweichend davon weist aber die Gehäusewand 54 eine nischenartige Ausnehmung 170 auf in welcher ein plattenförmiges Bauelement 172 angeordnet ist. An der der Gehäusewand 54 zugewandten Oberfläche 173 ist das Bauelement 172 mit einem kegelförmigen Lagerzapfen 174 versehen, der sich in einer auf die Kegelform abgestimmten Einsenkung 176 in der Gehäusewand 54 abstützt.

Weiter ist die Abstimmung zwischen dem kegelförmigen Lagerzapfen 174 und der Einsenkung 176 so getroffen, daß das plattenförmige Bau­ element 172 lediglich mit dem Lagerzapfen 174 an der Gehäusewand 54 abgestützt ist. Eine von dem Lagerkegel 174 abgewandte Oberfläche 178 des plattenförmigen Bauelements 172 dient als Abstützfläche für die ringförmige Stirnfläche 66 des Anlauftopfes 44. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß in Richtung der Drehachse der Schneckenwelle 16 gesehen die Projektionsfläche des Bauelements 172 kleiner ist als die Projektionsfläche der nischenartigen Ausnehmung 174. Weiter ist noch bemerkenswert, daß die Lagerstelle 174, 176 für das Bauelement 172 auf einer Verlängerung der Drehachse der Schneckenwelle 16 angeordnet ist. Die in Fig. 5 dargestellte Lage des Bauelements 172 in der nischenartigen Ausnehmung 170 entspricht eigentlich nicht der Realität. Diese Darstellung ist lediglich gewählt worden um zu zeigen, daß die Projektionsflächen der Ausnehmung 174 und des Bau­ elements 172 voneinander abweichen. Im Betrieb, wenn der Anlauftopf 44 an der Oberfläche 178 des Bauelements 172 anläuft, wird dieses in Drehrichtung mitgenommen und um die Lagerstelle 174, 176 geschwenkt, bis es mit wenigstens einer seiner Seitenflächen 180 an Seiten­ flächenbereichen 182 der nischenförmigen Aussparung 174 zur Anlage kommt. Die Seitenflächen 180 des Bauelements 172 bilden somit Anschlagschultern, denen Gegenanschlagschultern zugeordnet sind, welche durch Wandbereiche 182 der nischenartigen Ausnehmung 174 gebildet sind. Die Schwenkbewegung des Bauelements 172 wird in Fig. 5 dadurch kenntlich gemacht, daß eine in das Bauelement 172 ein­ gezeichnete Achse 185 zwei verschiedene Betriebslagen 187, 189 einnehmen kann. Das Bauelement 172 ist also in einer die Drehachse der sich drehenden Bauteile 18, 19, 16, 32, 34, 44 schneidenden Ebene um einen Winkel α schwenkbar, wobei es an der Lagerstelle 174, 176 geführt wird. Auch bei dieser Ausführungsform ergibt sich ein relativ geringes Reibmoment in der Lagerstelle 174, 176 für das Bauelement 172, welches mit seiner Oberfläche 178 den einen Axial­ anschlag bildet. Die Pendelbewegung (Winkel α) ermöglicht somit der Verstellvorrichtung, nach Umkehr der Drehrichtung, einen gewissen Anlauf zu nehmen, währenddessen sich das Teil 44 bereits von der Anlauffläche 66 in Richtung Anschlag 56 löst.

Claims (10)

1. Antrieb zum Verstellen eines Bauteils zwischen zwei Endlagen, beispielsweise eines Fensters in der Karosserie eines Kraftfahr­ zeuges, mit einem drehrichtungsumkehrbaren Antriebsmotor und einem diesem nachgeordneten Schneckengetriebe, dessen Schneckenwelle sich, je nach Drehrichtung, an einem von zwei, an deren Enden angeord­ neten, gestellfesten Axialanschlägen abstützt und dessen Schnecken­ rad mit dem zu verstellenden Bauteil wirkverbunden ist sowie mit einer Vorrichtung, welche ein unbeabsichtigtes Durchdrehen des Schneckengetriebes durch Einwirken einer Kraft von dessen Abtriebs­ seite her verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (16) eine zapfenartige Verlängerung (32) hat, welche in einen Frei­ lauf (34) ragt, wobei die Mantelfläche (36) des Zapfens (32) die Laufbahn für die Klemmelemente (38) des Freilaufs (34) bildet, daß eine die Klemmtaschen (40) für die Klemmelemente (38) aufweisende Hülse (42) in einem Anlauftopf (44) drehfest gehalten ist, dessen Boden-Außenseite dem einen Axialanschlag (52) zugewandt mit diesem zusammenarbeitet und daß einer diesem Axialanschlag (52) zugewandte Schulter (64) der Schneckenwelle (16) eine Gegenschulter (62) des Anlauftopfes zugeordnet ist.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (48) des Anlauftopfes (44) einstückig mit der Hülse (42) des Freilaufs verbunden ist.

3. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wand (48) des Anlauftopfes (44) mit einem Ringrand (50) über den Topfboden (46) hinausragt.

4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schneckenwelle (16) mit der zapfenartigen Ver­ längerung (32) zwischen den beiden gestellfesten Anschlägen (52, 56) ein Längsspiel (60) aufweist.

5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schulter (64) der Schneckenwelle (16) durch die von dieser abgewandte Stirnfläche der zapfenartigen Verlängerung (32) gebildet ist.

6. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Topfboden (46) des Anlauftopfes (44) und dem diesem zugewandten einen Axialanschlag (52) ein Bauelement (172) angeordnet ist, welches um einen auf einer Verlängerung der Drehachse der Schneckenwelle (16) angeordneten Lagerstelle (174, 176) über einen Winkel α zwischen zwei gestellfesten Gegenanschlägen (182) in einer die Drehachse schneidenden Ebene schwenkbar ist.

7. Stellantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (172) plattenartig ausgebildet und in einer nischen­ artigen Ausnehmung (170) eines zum Stellantrieb gehörenden Gehäuse­ teils (54) angeordnet ist.

8. Stellantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der Drehachse der Schneckenwelle (16) gesehen die Projek­ tionsfläche des Bauelements (172) kleiner ist als die Projektions­ fläche der nischenartigen Ausnehmung (170).

9. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Topfboden (46) der Anlaufhülse (44) mit der einen Plattenoberfläche (178) bzw. dessen Ringrand (50) zusammenarbeitet und daß die Seitenflächen (180) des Bauelements (172) Anschlag­ schultern bilden, denen als Gegenanschlagschultern Wandbereiche (182) der nischenartigen Ausnehmung (170) zugeordnet sind.

10. Stellantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der anderen Plattenoberfläche (173) als Schwenklagerung für das Bauele­ ment (172) ein Lagerzapfen (174) angeordnet ist, mit dem sich das Bauelement an dem Gehäuseteil (54) abstützt.