EP1957832A1 - Antrieb zur verwendung in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Antrieb zur verwendung in einem kraftfahrzeug

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EP1957832A1
EP1957832A1 EP06793889A EP06793889A EP1957832A1 EP 1957832 A1 EP1957832 A1 EP 1957832A1 EP 06793889 A EP06793889 A EP 06793889A EP 06793889 A EP06793889 A EP 06793889A EP 1957832 A1 EP1957832 A1 EP 1957832A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
motor
output
shaft
motor shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06793889A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Aram Akopian
Matthias Benkert
Benjamin Obst
Stephan Ullrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP1957832A1 publication Critical patent/EP1957832A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/065—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with a plurality of driving or driven shafts
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/108—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction clutches
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H02K7/1163—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion
    • H02K7/1166—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion comprising worm and worm-wheel
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    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
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    • F16H1/16—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts

Definitions

  • the invention relates to a drive for use in a motor vehicle, in particular for a sliding roof arrangement.
  • An object of the present invention is therefore to find a simple and robust drive solution for such arrangements with a low space requirement.
  • a drive is provided with a motor, with at least two output shafts for moving output pinions, and with a arranged between the engine and the output shafts gearbox for selectively transmitting the drive movement of the motor to the output pinion, the transmission a number of switchable clutches and at least one switching element for simultaneously changing the transmission capability of one or more clutches.
  • a core idea of the invention is to selectively drive a torque of a single, preferably stationary motor to a or to distribute a plurality of at least two, preferably stationary Ab ⁇ drive shafts, wherein the distribution of the drive torque in dependence on the set effetsfä- ability of one or more clutches and the transmission capability of the clutches is determined by at least one acting as a switching element actuator.
  • any Ab is understood ⁇ drive element.
  • the "optionally transferring" the servo movement can, in principle, next to an alternative transmission (either to the one or to the other drive sprocket), a simultaneous transmission (both the a , as well as on the other drive pinion) umfas ⁇ sen.
  • the invention requires only a single motor to move multiple output sprockets.
  • the material and manufacturing costs for the drive significantly reduced overall.
  • significantly less space is required. So the tight space in a motor vehicle be ⁇ can be Sonder effectively utilized. When using the drive in sunroof arrangements, this affects in particular the space above the front passengers and below the vehicle roof.
  • the invention with its cost-effective switching of the drive sprockets, can be used not only in sunroof arrangements, but also in a large number of further arrangements in a motor vehicle.
  • a seat adjustment can with the help of the invention, for example, seat and back ⁇ rest moves with a single motor.
  • a folding roof for example, can be folded by means of the invention from both sides with a single motor.
  • the motor for transmitting its drive movement to a motor shaft, which is provided at two spaced locations with coupling pieces whose transmission capacity is variable.
  • the coupling pieces ⁇ admir whose transmission capacity is verän- derbar arranged on the motor shaft.
  • one or more Kupplun ⁇ gene by the at least one switching element is axially displaceable so in output shaft longitudinal direction.
  • This is particularly useful if the motor shaft is arranged coaxially to min ⁇ least one output shaft. Then switching takes place only in one effective direction, which has a high efficiency result.
  • the transmission of the drive movement of the motor takes place with the help of the couplings without major force redirection, so that structurally simple and thus robust and at the same time inexpensive couplings can be used.
  • the motor shaft is arranged offset to at least ei ⁇ ner output shaft. If the waves are then offset parallel to one another, a transmission of the drive movement of the motor is particularly easy, for example by gears that mesh with each other.
  • the motor shaft extends obliquely to one or more drive shafts.
  • mag ⁇ netkraft acting switching element Such switching elements are particularly reliable and can be easily controlled.
  • a switching element is used with an electromagnet, which fulfills the function of a lifting magnet.
  • Different systems can be used for different demands on the switching element, for example a double-stroke magnet system or a reversing-stroke self-holding magnet system.
  • a switching element with a servomotor or the like may be used instead of such a magnetic switching element.
  • FIG. 1 shows a drive according to the invention with axial shaft arrangement and a lifting magnet in a perspective view
  • FIG. 2 shows a drive according to the invention with axial shaft arrangement and a lifting magnet in a plan view
  • 3 is a detailed view of a dog clutch with a fixed and a movable coupling piece
  • 4 shows a perspective view of an inventive ⁇ Shen drive with gearbox
  • FIG. 5 shows a drive according to the invention with axial shaft arrangement and two lifting magnets
  • FIG. 6 shows a drive according to the invention with parallel offset shaft arrangement and a solenoid.
  • the drive 1 for use in a motor vehicle comprises an electric motor 2 with a motor connector 3, which serves to supply power to the electric motor 2.
  • the Elect ⁇ romotor 2 comprises a rotor and a stator, which are arranged in egg nem motor housing. 4
  • the (only) motor shaft 5 of the electric motor 2 is led out of both end faces 6 of the Elekt ⁇ romotors 2 as a square shaft.
  • the subsequent to the motor shaft 5 and described in more detail below gearbox is accommodated in a transmission housing 7, from which a connector 8 for connecting the electric motor 2 and further drive elements to a current and, if necessary, Sig ⁇ nalttle leads out (cf. FIG. 4 ).
  • an (inner) coupling piece 11, 11 ' is arranged in each case.
  • the star-shaped coupling piece 11, 11 ' is the one part of a controllable dog clutch.
  • the coupling piece 11, 11 ' is rotatably connected to the motor shaft 5, so it rotates with the motor shaft 5 with.
  • the output shafts 15, 15 ' serve to transmit the drive movement of the electric motor 2 via driven gears 16, 16' to the output pinions 9, 9 '(see FIG.
  • the power take-off ⁇ shafts 15, 15 'of the electric motor 2 ko ⁇ are arranged axially to the motor shaft 5 on both sides. In other words, the wavelength directions 17 of the output shafts 15 coincide congruently with the motor shaft longitudinal direction 12.
  • the output shafts 15, 15 'in the form of worm shafts are formed.
  • each output shaft 15, 15 ' has a radial thrust bearing in the form of a ball bearing 20, 20' and a radial bearing in the form of a spherical bearing 18, 18 '.
  • the shift fork 21 consists of a parallel to the motor shaft longitudinal axis 12 extending main fork piece 22, which leads through a stationary solenoid 23 and can be moved by this parallel to the motor shaft longitudinal direction 12 in the switching direction 13.
  • At the two ends of the main fork piece 22 perpendicular to the motor shaft axis 12 extending connecting parts 24 are arranged at the ends of fixing claws 25 are provided, which the movable coupling pieces 11 with the shift fork 21 verbin ⁇ the.
  • the mounting claws 25 are inserted into corresponding grooves 26 on the coupling pieces 11, cf.
  • the lifting magnet 23 is arranged parallel to the electric motor 2. He also has a connector (not obtain ⁇ forms), which serves for power supply.
  • the control of the solenoid 23 is preferably carried out by an integrated into the drive control electronics (not shown), which is either part of the engine control or coupled with this.
  • the lifting magnet 23 is a bi-stable switching system with a coil and two permanent magnets (not shown). This means that the shift fork 21 can be brought into two different positions by means of the solenoid 23.
  • the advantages of a bi-stable lifting magnet lie in the fact that a control in both stroke directions by reversing the polarity of the coil is possible. Such a solenoid is operated in a pulsed mode, so that currency ⁇ rend the switching process only, there is a low power requirement.
  • the power consumption is zero, so that no energy is consumed.
  • the An ⁇ order of the components takes place such that in a first Heidelbergstel ⁇ ment of the solenoid 23, the front dog clutch 11, 14 fully disengaged and the rear jaw clutch 11 ', 14' is fully engaged, as shown in FIG Darge ⁇ provides.
  • the front jaw clutch 11, 14 is completelyLekup ⁇ pelt and the rear jaw clutch 11 ', 14' completely ⁇ coupled.
  • fertil can switch positions may also be provided such that in a first switching position, the front claw coupling 11, 14 is completely disengaged and the rear ⁇ re dog clutch 11 ', 14' fully engaged (or vice versa), while in a second switching position, both the front and the rear jaw clutch (partially) is engaged.
  • a partial clutch engagement claws engage the clutch pieces 11, 14 and 11 ', 14' does not completely, but only partially into one another and ge ⁇ yet liensrangn thereby secure transmission of the drive-motion of the electric motor.
  • a solenoid 23 with two switching stages instead of the bi ⁇ stable solenoid with a coil and a Umfflehub- self-holding magnet can be used, which can also be referred to as Umledgehub- magnet without zero position.
  • the lifting movement is effected by an electromagnetic force ⁇ effect.
  • Two coils are used. In the stroke end positions, the armature is held by a permanent magnet when the current is switched off. After neutralizing the permanent magnet by a negative current pulse and the simultaneous excitation of the corresponding coil in turn sets a stroke movement in the other stroke position.
  • the lifting magnet 23 is a system with three switching stages (stable). These switching stages are preferably provided in such a way that in a first switching stage Finally, the front jaw clutch 11, 14 and in a second shift stage exclusively the rear jaw clutch 11 ', 14' is engaged, while in a third shift ⁇ stage for movement of both output gears 9, 9 'both jaw clutches (partially) are engaged.
  • This embodiment ⁇ form thus allows not only an alternative, but also a simultaneous transmission of the drive movement to the output pinion 9, 9 '.
  • a double-stroke magnet is preferably used as the lifting magnet 23.
  • This is equipped with two coils. Its armature can assume three different positions. Depending on which of the coils is turned on, the armature moves from the middle position in one or the other stroke position.
  • lifting magnet systems are of course other lifting magnet systems as well as systems used basie ⁇ rend on other operating principles. So it is possible, for example, instead of a solenoid to use a Ser ⁇ derotor (electric motor with adjusting).
  • Tooth clutches positive locking
  • friction clutches frictional engagement
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the invention. This differs from the previously be registered ⁇ embodiments in that no driven by a solenoid actuator 23 shift fork 21 is provided for moving the two coupling pieces 14, 14 '.
  • Each of these Wennga ⁇ belimplantation 29 is (independently of each other) drivable by a bistable solenoid in the switching direction 13. This ensures that both an alternative and a simultaneous transmission of the drive movement of the electric motor 2 to the output pinion 9, 9 'is possible, where ⁇ in the coupling pieces 11, 14, 11', 14 'always fully ⁇ constantly interlock can.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the invention.
  • the two output shafts 31, 31 ' in this case arranged offset parallel to the motor shaft 5.
  • gear wheels 32, 32 ' are provided as movable coupling pieces at both ends of the motor shaft 5, which in turn is designed as a square shaft.
  • the gear wheels 32, 32 'designed as spur gears are in turn connected to the motor shaft 5 in an axially displaceable manner.
  • a shift fork 33 - which is similar to the above-described shift fork 21 is formed, but does not lead directly through the solenoid 23, but is effectively connected via a connecting piece 30 with the solenoid 23 - are in ⁇ the movable gears 32nd connected with each other.
  • the output shafts 31, 31 'designed as worm shafts are in turn connected via output gears 16, 16' to the output pinions 9, 9 '.
  • the two output shafts 15, 15 'and 31, 31' not (as in FIG 1 and FIG. 6, respectively) shown) coaxial to each other.
  • an output shaft 15 or 31 paral ⁇ lel offset from the motor shaft 5 (as in Figure 6) re, and the walls ⁇ output shaft 15 'or 31' obliquely assign to the motor shaft 5 Toggle.
  • Kupp ⁇ ment pieces such as bevel gears provided - the output shafts 15, 15 ', 31, 31' arbitrarily and under ⁇ different obliquely to the motor shaft 5 may be provided and thus occupy any position.
  • the design of the drive 1 according to the invention can be varied. So very compact designs are possible. Since the choice of coupling pieces (jaw clutches, gears, ...) are no limits, and when geeigne ⁇ ter selection of the coupling types and the arrangement of the output shafts 15, 31 is freely selectable, the drive system described in the invention in a variety of designs and Variants are provided, whereby a u- niverseller use in all possible areas of a motor vehicle and beyond is possible.
  • the drive 1 is preferably designed such that - for example, during braking maneuvers or vehicle break - no unintentional movement of the roof is possible.
  • Kings ⁇ NEN the output gear 9, 9 '- if necessary - be fixed mechanically be coupled a ⁇ state.
  • the output pinion 9, 9 'and / or the output gears 16 and / or the output shafts 15, 31 and the like are designed to be self-locking.
  • the electric motor 2 in the disengaged state has no moving can exert more inhibiting effect on the output pinion 9, 9 '.

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Abstract

Um eine einfache und robuste Antriebslösung mit einem niedrigen Bauraumbedarf zu finden wird ein Antrieb (1) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, mit einem Motor (2), mit wenigstens zwei Abtriebswellen (16, 16'; 31, 31') zum Bewegen von Abtriebsritzeln (9, 9'), und mit einem zwischen dem Motor (2) und den Abtriebswellen (16, 16'; 31, 31') angeordneten Getriebe zum wahlweisen Übertragen der Antriebsbewegung des Motors (2) auf die Abtriebsritzel (9, 9'), wobei das Getriebe eine Anzahl schaltbarer Kupplungen (11, 11', 14, 14'; 32, 32', 34, 34') und wenigstens ein Schaltelement (23) zum gleichzeitigen Ändern der Übertragungsfähigkeit einer oder mehrerer Kupplungen (11, 11', 14, 14'; 32, 32', 34, 34') aufweist.

Description

Beschreibung
Antrieb zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Antrieb zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Schiebedachanordnung.
Bei Schiebedachanordnungen ist es oft erforderlich, mehrere bewegliche Elemente unabhängig voneinander zu bewegen. So kann es beispielsweise erforderlich sein, einen Glasdeckel und ein Sonnenrollo oder aber zwei separate Glasdeckel zu be¬ wegen. Für gewöhnlich wird bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen für jede dieser Bewegungen ein eigener Motor verwendet, zumeist in Form eines Elektromotors. Dies hat neben einem hohen Bauraumbedarf den weiteren Nachteil eines hohen Material- und Herstellungsaufwandes . Zugleich steigt mit jedem benötigten Bauteil das Gewicht des Antriebes im Kraftfahrzeug .
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfache und robuste Antriebslösung für derartige Anordnungen mit einem niedrigen Bauraumbedarf zu finden.
Diese Aufgabe wird durch einen Antrieb nach Anspruch 1 ge- löst.
Danach ist ein Antrieb vorgesehen mit einem Motor, mit wenigstens zwei Abtriebswellen zum Bewegen von Abtriebsritzeln, und mit einem zwischen dem Motor und den Abtriebswellen ange- ordneten Getriebe zum wahlweisen Übertragen der Antriebsbewegung des Motors auf die Abtriebsritzel, wobei das Getriebe eine Anzahl schaltbarer Kupplungen und wenigstens ein Schaltelement zum gleichzeitigen Ändern der Übertragungsfähigkeit einer oder mehrerer Kupplungen aufweist.
Eine Kernidee der Erfindung ist es, ein Antriebsmoment eines einzigen, vorzugsweise ortsfesten Motors wahlweise auf eine oder mehrere von wenigstens zwei, vorzugsweise ortsfesten Ab¬ triebswellen zu verteilen, wobei der Verteilung des Antriebsmoments in Abhängigkeit von der eingestellten Übertragungsfä- higkeit einer oder mehrerer Schaltkupplungen erfolgt und die Übertragungsfähigkeit der Kupplungen durch wenigstens eine als Schaltelement wirkende Aktuatorik bestimmt wird.
Unter einem „Abtriebsritzel" wird dabei ein beliebiges Ab¬ triebselement verstanden. Das „wahlweise Übertragen" der An- triebsbewegung kann dabei grundsätzlich neben einem alternativen Übertragen (entweder auf das eine oder auf das andere Antriebsritzel) auch ein gleichzeitiges Übertragen (sowohl auf das eine, als auch auf das andere Antriebsritzel) umfas¬ sen .
Durch die Erfindung wird nur noch ein einziger Motor zum Bewegen mehrerer Abtriebsritzel benötigt. Dadurch verringert sich der Material- und Herstellungsaufwand für den Antrieb insgesamt deutlich. Auch wird deutlich weniger Bauraum benö- tigt . So kann der in einem Kraftfahrzeug knappe Bauraum be¬ sonders effektiv ausgenutzt werden. Bei Verwendung des Antriebs bei Schiebedachanordnungen betrifft dies insbesondere den Bauraum über den Frontpassagieren und unterhalb des Fahrzeugdaches .
Da der Einsatz weiterer Motoren nicht erforderlich ist, verringert sich auch der Verkabelungsaufwand. Zudem ist auch nur eine einzige Motorsteuerung und ein einziger Satz Bauteile zur Funkentstörung notwendig. Insgesamt verringert sich da- durch das Gewicht des Antriebs, was zu einer Gesamtgewichts¬ verringerung des Kraftfahrzeuges und damit auch zu einer Ver¬ ringerung der Kraftfahrzeugbetriebskosten beiträgt.
Die Erfindung mit ihrer kostengünstigen Umschaltung der Ab- triebsritzel ist nicht nur bei Schiebedachanordnungen, sondern auch bei einer Vielzahl weiterer Anordnungen in einem Kraftfahrzeug einsetzbar. Bei einer Sitzverstellung können mit Hilfe der Erfindung beispielsweise Sitzfläche und Rücken¬ lehne mit einem einzigen Motor bewegt. Ein Faltdach beispielsweise kann mit Hilfe der Erfindung von beiden Seiten mit einem einzigen Motor zusammengefaltet werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin- düng weist der Motor zum Übertragen seiner Antriebsbewegung eine Motorwelle auf, die an zwei voneinander beabstandeten Stellen mit Kupplungsstücken versehen ist, deren Übertragungsfähigkeit veränderbar ist. Mit anderen Worten sind die¬ jenigen Kupplungsstücke, deren Übertragungsfähigkeit verän- derbar ist, an der Motorwelle angeordnet. Das bedeutet, dass mit Hilfe des Schaltelementes direkt an der Motorwelle ge¬ schaltet wird. Das Schalten erfolgt also vor der Abtriebswel¬ le, so dass die Abtriebswellen bzw. die Abtriebsritzel nicht mit geschaltet werden müssen. Die Schaltkräfte und damit auch die erforderlichen Schaltströme sind somit sehr gering. Das bedeutet, dass nur eine sehr geringe Anzahl kleiner, leichter und kostengünstiger Schaltelemente benötigt wird. Somit kann durch diese Konstruktion eine sehr kompakte Bauform des Antriebs erreicht werden. Vorzugsweise wird lediglich ein ein- ziges Schaltgerät benötigt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine oder mehrere Kupplun¬ gen durch das wenigstens eine Schaltelement axial, also in Abtriebswellenlängsrichtung verschiebbar sind. Dies ist ins- besondere dann sinnvoll, wenn die Motorwelle koaxial zu min¬ destens einer Abtriebswelle angeordnet ist. Dann erfolgt ein Schalten nur in einer Wirkrichtung, was einen hohen Wirkungsgrad zur Folge hat . Die Übertragung der Antriebsbewegung des Motors erfolgt mit Hilfe der Kupplungen ohne größere Kraftum- lenkung, so dass konstruktiv einfache und damit robuste und zugleich preiswert Kupplungen verwendet werden können. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es jedoch ebenfalls möglich, dass die Motorwelle zu mindestens ei¬ ner Abtriebswelle versetzt angeordnet ist. Sind die Wellen dann parallel zueinander versetzt, ist eine Übertragung der Antriebsbewegung des Motors besonders einfach möglich, beispielsweise durch Zahnräder, die ineinander kämmen. Jedoch ist es auch möglich, dass die Motorwelle schräg zu einer oder mehreren Antriebswellen verläuft .
Besonders vorteilhaft ist es schließlich, wenn ein mit Mag¬ netkraft wirkendes Schaltelement vorgesehen ist. Derartige Schaltelemente sind besonders zuverlässig und lassen sich einfach ansteuern. Vorzugsweise wird ein Schaltelement mit einem Elektromagneten verwendet, der die Funktion eines Hub- magneten erfüllt. Für unterschiedliche Anforderungen an das Schaltelement können dabei verschiedene Systeme verwendet werden, beispielsweise ein Doppelhubmagnetsystem oder ein Um- kehrhub-Selbsthaltemagnetsystem. Anstelle eines solchen magnetischen Schaltelementes kann jedoch auch ein Schaltelement mit einem Servomotor oder dergleichen zum Einsatz kommen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len beschrieben, die mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in vereinfachten, z. T. schemati- sehen Darstellungen:
FIG 1 einen erfindungsgemäßen Antrieb mit axialer Wellenanordnung und einem Hubmagneten in einer perspektivischen Ansicht,
FIG 2 einen erfindungsgemäßen Antrieb mit axialer Wellenanordnung und einem Hubmagneten in einer Draufsicht,
FIG 3 eine Detailansicht einer Klauenkupplung mit einem festen und einem beweglichen Kupplungsstück, FIG 4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemä¬ ßen Antriebs mit Getriebegehäuse,
FIG 5 einen erfindungsgemäßen Antrieb mit axialer Wellen- anordnung und zwei Hubmagneten,
FIG 6 einen erfindungsgemäßen Antrieb mit parallel versetzter Wellenanordnung und einem Hubmagneten.
In FIG 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Antrieb 1 zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug umfasst einen Elektromotor 2 mit einem Motorstecker 3, der zur Stromversorgung des Elektromotors 2 dient. Der Elekt¬ romotor 2 umfasst einen Läufer und einen Ständer, die in ei- nem Motorgehäuse 4 angeordnet sind. Die (einzige) Motorwelle 5 des Elektromotors 2 ist aus beiden Stirnseiten 6 des Elekt¬ romotors 2 als Vierkantwelle herausgeführt. Das sich an die Motorwelle 5 anschließende und nachfolgend näher beschriebene Getriebe ist in einem Getriebegehäuse 7 untergebracht, aus dem ein Anschlussstecker 8 zum Anschluss des Elektromotors 2 bzw. weiterer Antriebselemente an eine Strom- und ggf. Sig¬ nalquelle herausführt ist (vgl. FIG 4) . Darüber hinaus ragen zwei von dem Elektromotor 2 angetriebene Abtriebsritzel 9, 9' aus dem Getriebegehäuse 7 heraus. Diese Abtriebsritzel 9, 9' dienen über sogenannte Steigungskabel zum Antrieb eines Glas¬ deckels einer Schiebedachanordnung einerseits und eines Innenrollos der Schiebedachanordnung andererseits, die jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht abgebildet sind.
Im Bereich der Motorwellenenden ist jeweils ein (inneres) Kupplungsstück 11, 11' angeordnet. Bei dem sternenförmigen Kupplungsstück 11, 11' handelt es sich um den einen Teil einer steuerbaren Klauenkupplung. Das Kupplungsstück 11, 11' ist drehfest mit der Motorwelle 5 verbunden, dreht sich also mit der Motorwelle 5 mit. Gleichzeitig ist das Kupplungsstück 11, 11' auf der Motorwelle 5 entlang der Motorwellenlängs¬ richtung 12 in Schaltrichtung 13 verschieblich befestigt, kann mit anderen Worten also seine axiale Lage verändern. Die inneren, dem Elektromotor 2 zugeordneten Kupplungsstücke 11, 11' werden nachfolgend daher auch als bewegliche Kupplungs¬ stücke 11, 11' bezeichnet.
Als Gegenstücke zu diesen beweglichen Kupplungsstücken 11, 11' dienen (äußere) Kupplungsstücke 14, 14' die drehfest und nicht verschiebbar mit ortsfesten Abtriebswellen 15, 15' verbunden sind. Diese äußeren Kupplungsstücke 14, 14' werden da- her nachfolgend auch als feste Kupplungsstücke 14, 14' be¬ zeichnet und bilden gemeinsam mit den ihnen jeweils zugeord¬ neten beweglichen Kupplungsstücken 11, 11' zwei Klauenkupplungen .
Die Abtriebswellen 15, 15' dienen zur Übertragung der Antriebsbewegung des Elektromotors 2 über Abtriebszahnräder 16, 16' auf die Abtriebsritzel 9, 9' (vgl. FIG 4). Die Abtriebs¬ wellen 15, 15' sind auf beiden Seiten des Elektromotors 2 ko¬ axial zu der Motorwelle 5 angeordnet . Mit anderen Worten stimmen die Wellenlängsrichtungen 17 der Abtriebswellen 15 mit der Motorwellenlängsrichtung 12 deckungsgleich überein. Zum Antrieb der Abtriebszahnräder 16 sind die Abtriebswellen 15, 15' in Form von Schneckenwellen ausgebildet. Darüber hinaus weist jede Abtriebswelle 15, 15' ein Radial-Axiallager in Form eines Kugellagers 20, 20' und ein Radiallager in Form eines Kalottenlagers 18, 18' auf. An den Abtriebswellen 15, 15' sind Ringmagnete 19, 19' für Hallsensoren angeordnet, die zur Positionskontrolle und Angabe der Abtriebswellen 15, 15' dienen. Dadurch, dass die Hallsensoren nicht in oder direkt an dem Elektromotor 2, sondern an (abkuppelbaren) Getriebeteilen angeordnet sind, ist es möglich, die in der Motorelektronik gespeicherten (relativen) Positionen des Antriebs 1 auch bei mechanischem Spiel der Antriebselemente oder bei Rückwirkungen aus der Bewegungsmechanik des Schiebedaches nicht zu verlieren. Die Positionierung der Ringmagnete 19,
19' speziell an den Abtriebswellen 15, 15' führt dabei dazu, dass die Positionskontrolle sehr einfach (beispielsweise im Vergleich zu einer Anordnung an den Abtriebszahnrädern 16, 16' ) und dennoch zuverlässig auch bei oder nach Kupplungsvorgängen erfolgt.
Die beiden mit der Motorwelle 5 verbundenen beweglichen Kupplungsstücke 11, 11' sind über eine Schaltgabel 21 miteinander verbunden. Die Schaltgabel 21 besteht aus einem parallel zur Motorwellenlängsachse 12 verlaufenden Hauptgabelstück 22, welches durch einen ortsfesten Hubmagneten 23 führt und von diesem parallel zur Motorwellenlängsrichtung 12 in Schaltrichtung 13 bewegt werden kann. An den beiden Enden des Hauptgabelstückes 22 sind zu der Motorwellenlängsachse 12 senkrecht verlaufende Anschlussteile 24 angeordnet, an deren Enden Befestigungsklauen 25 vorgesehen sind, welche die be- weglichen Kupplungsstücke 11 mit der Schaltgabel 21 verbin¬ den. Hierzu sind die Befestigungsklauen 25 in entsprechende Nuten 26 an den Kupplungsstücken 11 eingelegt, vgl. FIG 3.
Der Hubmagnet 23 ist parallel zu dem Elektromotor 2 angeord- net . Er weist ebenfalls einen Anschlussstecker (nicht abge¬ bildet) auf, der zur Stromversorgung dient. Die Steuerung des Hubmagneten 23 erfolgt vorzugsweise durch eine in den Antrieb integrierte Steuerelektronik (nicht abgebildet), die entweder Bestandteil der Motorsteuerung ist oder mit dieser gekoppelt ist. Bei dem Hubmagneten 23 handelt es sich um ein bi-stabil schaltendes System mit einer Spule und zwei Permanentmagneten (nicht abgebildet) . Das bedeutet, dass die Schaltgabel 21 mit Hilfe des Hubmagneten 23 in zwei verschiedene Schaltstellungen gebracht werden kann. Die Vorteile eines bi-stabilen Hub- magneten liegen darin, dass eine Ansteuerung in beide Hubrichtungen durch Umpolen der Spule möglich ist . Ein solcher Hubmagnet wird in einem Impulsbetrieb betrieben, so dass wäh¬ rend des Schaltvorganges nur ein geringer Leistungsbedarf besteht. In den selbsthaltenden Endpositionen ist der Strom- verbrauch gleich Null, so dass keine Energie verbraucht wird. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die An¬ ordnung der Bauteile derart, dass in einer ersten Schaltstel¬ lung des Hubmagneten 23 die vordere Klauenkupplung 11, 14 vollständig ausgekuppelt und die hintere Klauenkupplung 11' , 14' vollständig eingekuppelt ist, so wie in FIG 1 darge¬ stellt. In einer zweiten Schaltstellung des Hubmagneten 23 ist die vordere Klauenkupplung 11, 14 vollständig eingekup¬ pelt und die hintere Klauenkupplung 11', 14' vollständig aus¬ gekuppelt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfin- düng können die Schaltstellungen jedoch auch derart vorgesehen sein, dass in einer ersten Schaltstellung die vordere Klauenkupplung 11, 14 vollständig ausgekuppelt und die hinte¬ re Klauenkupplung 11', 14' vollständig eingekuppelt ist (oder umgekehrt), während in einer zweiten Schaltstellung sowohl die vordere als auch die hintere Klauenkupplung (teilweise) eingekuppelt ist. Bei einer solchen teilweisen Einkupplung greifen die Klauen der Kupplungsstücke 11, 14 bzw. 11', 14' nicht vollständig, sondern nur teilweise ineinander und ge¬ währleisten dabei dennoch eine sichere Übertragung der An- triebsbewegung des Elektromotors 2.
Als Hubmagnet 23 mit zwei Schaltstufen kann anstelle des bi¬ stabilen Hubmagneten mit einer Spule auch ein Umkehrhub- Selbsthaltemagnet zum Einsatz kommen, der auch als Umkehrhub- magnet ohne Nullstellung bezeichnet werden kann. Auch hier erfolgt die Hubbewegung durch eine elektromagnetische Kraft¬ wirkung. Dabei kommen zwei Spulen zum Einsatz. In den Hubendlagen wird bei ausgeschaltetem Strom der Anker durch einen Permanentmagneten gehalten. Nach dem Neutralisieren des Per- manentmagneten durch einen negativen Stromimpuls und der gleichzeitigen Erregung der entsprechenden Spule setzt wiederum eine Hubbewegung in die andere Hublage ein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei dem Hubmagneten 23 um ein System mit drei Schaltstufen (stabil) . Diese Schaltstufen sind dabei vorzugsweise derart vorgesehen, dass in einer ersten Schaltstufe aus- schließlich die vordere Klauenkupplung 11, 14 und in einer zweiten Schaltstufe ausschließlich die hintere Klauenkupplung 11', 14' eingekuppelt ist, während in einer dritten Schalt¬ stufe zur Bewegung beider Abtriebsritzel 9, 9' beide Klauen- kupplungen (teilweise) eingekuppelt sind. Diese Ausführungs¬ form ermöglicht somit nicht nur ein alternatives, sondern auch ein gleichzeitiges Übertragen der Antriebsbewegung auf die Abtriebsritzel 9, 9' .
Sollen drei Schaltstufen vorgesehen sein, so wird als Hubmagnet 23 vorzugsweise ein Doppelhubmagnet verwendet. Dieser ist mit zwei Spulen ausgerüstet. Sein Anker kann drei verschiede¬ ne Positionen einnehmen. Je nachdem, welche der Spulen eingeschaltet ist, bewegt sich der Anker von der Mittellage in die eine oder andere Hublage.
Neben den beschriebenen Hubmagnet-Systemen können selbstverständlich auch andere Hubmagnet-Systeme sowie Systeme basie¬ rend auf anderen Wirkprinzipien verwendet werden. So ist es beispielsweise möglich, anstelle eines Hubmagneten einen Ser¬ vomotor (Elektromotor mit Verstellgetriebe) einzusetzen.
Je nach Stellung der Schaltgabel 21 erfolgt also eine Über¬ tragung der Antriebsbewegung des Elektromotors 2 über die Mo- torwelle 5 auf eine oder beide Abtriebswellen 15, 15' und von dort über die Abtriebszahnräder 16, 16' auf die Abtriebsrit¬ zel 9, 9' . Die Übertragungsfähigkeit der vorderen bzw. der hinteren Klauenkupplung 11, 14 bzw. 11', 14' wird dabei durch die Stellung der Schaltgabel 21 bestimmt.
Als Kupplungen werden in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Klauenkupplungen eingesetzt, vgl. FIG 3. An den festen und den beweglichen Kupplungsstücken 11, 14, 11', 14' sind aufeinander zu weisende Klauen 27 vorgesehen, die in Anzahl und Größe aufeinander abgestimmt sind und bei entsprechender
Stellung der Schaltgabel 21 ineinander eingreifen und somit einen Formschluss zwischen dem inneren Kupplungsstück 11, 11' und dem äußeren Kupplungsstück 14, 14' der Klauenkupplung ermöglichen. Die einzelnen Klauen 27 der Kupplungsstücke 11, 14 weisen an ihren aufeinander zuweisenden Enden Anlaufschrägen 28 auf. Diese erleichtern das Einkuppeln der Kupplungsstücke 11, 14. Für dem Vorgang des Einkuppeins können verschiedene Verfahren angewandt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich eine PWM-Ansteuerung des Elektromotors 2 erwiesen. Der Hubmagnet 23 wird bei einer vergleichsweise niedrigen Dreh¬ zahl des Elektromotors 2 geschaltet, so dass ein sicheres Einkuppeln möglich ist. In diesem Fall könnten die Anlaufschrägen 28 auch entfallen.
Anstelle der Klauenkupplungen können jedoch - je nach Anwendungsfall - auch andere, vorzugsweise ebenfalls steuerbare Schaltkupplungssysteme eingesetzt werden, beispielsweise
Zahnkupplungen (Formschluss) oder Reibungskupplungen (Kraft- schluss) .
In FIG 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung abgebildet. Dieses unterscheidet sich von den bisher be¬ schriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, dass keine von einem Hubmagneten 23 angetriebene Schaltgabel 21 für die beiden beweglichen Kupplungsstücke 14, 14' vorhanden ist. Stattdes¬ sen ist jedem beweglichen Kupplungsstück 14, 14' ein separa- tes Schaltgabelelement 29 zugeordnet. Jedes dieser Schaltga¬ belelemente 29 ist (unabhängig voneinander) von einem bistabilen Hubmagneten in Schaltrichtung 13 antreibbar. Hierdurch wird erreicht, dass sowohl ein alternatives als auch ein gleichzeitiges Übertragen der Antriebsbewegung von dem Elektromotor 2 auf die Abtriebsritzel 9, 9' möglich ist, wo¬ bei die Kupplungsstücke 11, 14, 11', 14' dabei stets voll¬ ständig ineinander eingreifen können.
In FIG 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung abgebildet. Im Gegensatz zu den vorherigen Figuren, bei denen die Abtriebswellen 15, 15' stets koaxial zu der Motorwelle 5 angeordnet waren, sind die beiden Abtriebswellen 31, 31' in diesem Fall parallel versetzt zu der Motorwelle 5 angeordnet.
In dem dargestellten Beispiel sind als bewegliche Kupplungs- stücke Zahnräder 32, 32' an beiden Enden der wiederum als Vierkantwelle ausgebildeten Motorwelle 5 vorgesehen. Dabei sind die als Stirnräder ausgebildeten Zahnräder 32, 32' wiederum axial verschieblich mit der Motorwelle 5 verbunden. Ü- ber eine Schaltgabel 33 - die ähnlich wie die oben beschrie- ben Schaltgabel 21 ausgebildet ist, jedoch nicht direkt durch den Hubmagneten 23 führt, sondern über ein Anschlußstück 30 wirkmäßig mit dem Hubmagnet 23 verbunden ist - sind die bei¬ den beweglichen Zahnräder 32 miteinander verbunden. Durch eine Bewegung der mit Hilfe des Hubmagneten 23 parallel zur Mo- torwellenlängsrichtung 12 in Schaltrichtung 13 bewegbaren
Schaltgabel 33 können diese Zahnräder 32 axial, also in Mo¬ torwellenlängsrichtung 12 auf der Motorwelle 5 verschoben werden. Je nachdem, welche der beiden Schaltstellungen des Hubmagneten 23 vorliegt, kämmt dann eines der beiden bewegli- chen Zahnräder 32 mit einem entsprechend als Gegenstück vorgesehenen festen Zahnrad 34, 34' auf einer der Abtriebswellen 31, 31' . Dabei sind die dort angeordneten Zahnräder 34, 34' drehfest mit der Abtriebswelle 31, 31' verbunden. Ist wieder¬ um ein Hubmagnet 23 mit drei Schaltstufen vorgesehen, kann auch hier nicht nur ein alternatives, sondern auch ein gleichzeitiges Übertragen der Antriebsbewegung des Elektromotors 2 auf die Abtriebsritzel 9, 9' erfolgen, wenn beide be¬ wegliche Zahnräder 32, 32' in einer Mittelstellung mit beiden festen Zahnrädern 34, 34' kämmen.
Die als Schneckenwellen ausgebildete Abtriebswellen 31, 31' sind wiederum über Abtriebszahnräder 16, 16' mit den Abtriebsritzeln 9, 9' verbunden.
Selbstverständlich ist es in weiteren (nicht abgebildeten)
Ausführungsbeispielen ebenfalls möglich, die beiden Abtriebswellen 15, 15' bzw. 31, 31' nicht (wie in FIG 1 bzw. FIG 6 dargestellt) koaxial zueinander anzuordnen. So ist es bei¬ spielsweise möglich, die eine Abtriebswelle 15 bzw. 31 paral¬ lel versetzt zu der Motorwelle 5 (wie in FIG 6) und die ande¬ re Abtriebswelle 15' bzw. 31' schräg zu der Motorwelle 5 an- zuordnen. Selbstverständlich ist auch eine Kombination einer koaxialen Anordnung von Motorwelle 5 und Abtriebswelle 15, 31 (wie in FIG 1, 7) mit einer (parallel) versetzten Anordnung möglich (wie in FIG 6) . Auch können - entsprechende Kupp¬ lungsstücke, wie beispielsweise Kegelzahnräder vorausgesetzt - die Abtriebswellen 15, 15', 31, 31' beliebig und unter¬ schiedlich schräg zu der Motorwelle 5 vorgesehen sein und damit jede beliebige Lage einnehmen.
Durch die Anordnung der Abtriebswellen in (grundsätzlich) be- liebiger Art und Weise (die Wellenlängsrichtungen 17, 17' , 35, 35' der Abtriebswellen 15, 15' , 31, 31' können also mit den Motorwellenlängsrichtungen einen beliebigen Winkel einschließen) kann somit die Bauform des erfindungsgemäßen Antriebes 1 variiert werden. So sind sehr kompakte Bauformen möglich. Da der Wahl der Kupplungsstücke (Klauenkupplungen, Zahnräder, ...) keine Grenzen gesetzt sind, und bei geeigne¬ ter Auswahl der Kupplungstypen auch die Anordnung der Abtriebswellen 15, 31 frei wählbar ist, kann das mit der Erfindung beschriebene Antriebssystem in vielfältigen Bauformen und -Varianten zur Verfügung gestellt werden, wodurch ein u- niverseller Einsatz in allen möglichen Bereichen eines Kraftfahrzeuges und darüber hinaus möglich ist.
Der Antrieb 1 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass - beispielsweise bei Bremsmanövern oder Fahrzeugeinbruch - kein unbeabsichtigtes Bewegen des Daches möglich ist. Hierzu kön¬ nen die Abtriebsritzel 9, 9' - falls erforderlich - im ausge¬ kuppelten Zustand mechanisch festgelegt werden. Hierfür werden die Abtriebsritzel 9, 9' und/oder die Abtriebszahnräder 16 und/oder die Abtriebswellen 15, 31 und dergleichen selbsthemmend ausgeführt. Dabei wird zugleich berücksichtigt, dass der Elektromotor 2 in ausgekuppeltem Zustand keine bewegungs- hemmende Wirkung mehr auf die Abtriebsritzel 9, 9' ausüben kann .

Claims

Patentansprüche
1. Antrieb (1) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit ei¬ nem Motor (2), mit wenigstens zwei Abtriebswellen (16, 16'; 31, 31') zum Bewegen von Abtriebsritzeln (9, 9'), und mit einem zwischen dem Motor (2) und den Abtriebswellen (16, 16'; 31, 31' ) angeordneten Getriebe zum wahlweisen Übertragen der Antriebsbewegung des Motors (2) auf die Abtriebsritzel (9, 9' ) , wobei das Getriebe eine Anzahl schaltbarer Kupplungen (11, 11', 14, 14'; 32, 32', 34, 34') und wenigstens ein
Schaltelement (21, 23) zum gleichzeitigen Ändern der Übertragungsfähigkeit einer oder mehrerer Kupplungen (11, 11', 14, 14'; 32, 32', 34, 34') aufweist.
2. Antrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kupplungsstücke (11, 11'; 32, 32'), deren Übertragungsfähig¬ keit veränderbar ist, an zwei voneinander beabstandeten Stellen einer Motorwelle (5) angeordnet sind.
3. Antrieb (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (5) koaxial zu mindestens einer Abtriebswelle (16, 16', 36, 36') angeordnet ist.
4. Antrieb (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich- net, dass die Motorwelle (5) zu mindestens einer Abtriebswel¬ le (16, 16', 36, 36') versetzt angeordnet ist.
5. Antrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein mit Magnetkraft wirkendes Schaltelement (21, 23) .
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