DE19940184A1 - Elektromotorische Antriebsvorrichtung für einen Seilzug-Fensterheber bei Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Es handelt sich um eine elektromotorische Antriebsvorrichtung für einen Seilzug-Fensterheber bei Kraftfahrzeugen mit einer Seiltrommel (14) zum Auf- und Abwickeln des Seilzuges. Um ein Getriebe mit hohem Wirkungsgrad und geringem Gewicht anzugeben, ist ein, insbesondere mehrstufiges, Zahnradgetriebe, bevorzugt ein Stirnradgetriebe, zwischen elektromotorischem Antrieb und eine Abtriebswelle (7) des Zahnradgetriebes geschaltet (Figur 1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromotorische Antriebsvorrichtung für einen Seilzug-Fensterheber bei Kraftfahrzeugen mit einer Seiltrommel zum Auf- und Abwickeln des Seilzuges.

Derartige elektromotorische Antriebsvorrichtungen sind bspw. aus der DE-A-41 28 257 bekannt. Sie weisen ein Schneckenradgeriebe auf mit einer Seiltrommel sowie einem von einem Motor über eine Schnecke angetriebenen Schneckenrad, das auf einer gehäusefesten Achse gelagert und mit der koaxial gelagerten Seiltrommel kuppelbar ist. Durch Drehung des Motors wird über die Schnecke und das Schneckenrad die Seiltrommel auf Drehung mitgenommen. Um eine ungewollte Betätigung der Fensterscheibe von außen zu verhindern, z. B. durch Herunterdrücken oder Aufwärtsziehen der halb geöffneten Scheibe, ist eine Bremsfeder innerhalb eines Bremstopfes angeordnet. Wird die Fensterscheibe von außen in Gang gesetzt, wird die Bremsfeder aufgebogen und gegen die Innenwandung des Bremstopfes festgeklemmt, wodurch die Antriebsvorrichtung blockiert und ein Herunterdrücken oder auch Aufwärtsziehen der Fensterscheibe verhindert ist. Das Getriebe dieser bekannten Antriebsvorrichtung ist als Schneckengetriebe ausgebildet. Nachteilig hierbei ist der geringe Wirkungsgrad, was entsprechende Leistungen der Elektromotore fordert.

Auch ist es bereits bekannt, anstelle der Anordnung einer Bremsfeder das Schneckengetriebe selbsthemmend auszulegen, um eine Einbruchsicherung zu ermöglichen. Diese Ausführung hat jedoch zur Folge, daß das Getriebe nur einen Wirkungsgrad von 50% aufweist.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Getriebemotor für elektromotorische Antriebsvorrichtungen für Fensterheber der eingangs genannten Art anzugeben, welche sich durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnen.

Zur Lösung der Aufgabe ist ein, insbesondere mehrstufiges, Zahnradgetriebe, bevorzugt ein Stirnradgetriebe, zwischen elektromotorischem Antrieb und eine Abtriebswelle des Zahnradgetriebes geschaltet.

Ein solcher Getriebemotor, welchem vorzugsweise eine Bremse nachgeschaltet ist, weist einen hohen Wirkungsgrad auf. So können beispielsweise bei Einsatz eines Stirnradgetriebes Wirkungsgrade bis annähernd 90% erreicht werden. Dagegen beträgt der Wirkungsgrad bei einem Schneckenantrieb ohne Selbsthemmung maximal 70% und mit Selbsthemmung ca. 50%. Des weiteren lassen sich durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Getriebemotors kleinere Poltopfabmessungen des Motors bei gleicher Leistung erreichen. Durch Reduzierung der Primärleistung ergibt sich eine geringere Stromaufnahme, was sich vorteilhaft auf die nachgeschalteten Leistungstransistoren auswirkt. Die Gewichtsreduzierung des erfindungsgemäßen Fensterheber-Getriebemotors bezogen auf die vorbekannten Motore beträgt ca. 30%. Der erfindungsgemäße Getriebemotor zeichnet sich auch durch eine kompakte Bauweise aus und ermöglicht bei innenliegender Fensterheberanordnung eine Nothandbetätigung.

Nach einer ersten Ausführungsform ist ein mehrstufiges Zahnradgetriebe vorgesehen, mit einem auf der Motorwelle drehfest angeordneten Antriebsritzel, einem auf der Abtriebswelle drehbar gelagerten, mit dem Antriebsritzel kämmenden Zahnrad, mit welchem ein im Durchmesser kleineres Zahnrad drehfest verbunden ist, welches mit einem im Durchmesser größeren Zahnrad kämmt, das wiederum auf der Motorwelle drehbar gelagert und drehfest mit einem im Durchmesser kleineren Zahnrad verbunden ist, das wiederum mit einem auf der Abtriebswelle drehfest angeordnetem Abtriebszahnrad kämmt. Hierdurch ist ein kompakter Aufbau mit hohem Wirkungsgrad des Getriebes realisiert.

Nachteilig bei Stirnradgetrieben ist grundsätzlich die hohe Geräuschentwicklung. Um dies zu minimieren, ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß die Zahnräder eine Schrägverzahnung und/oder eine hohe Zähnezahl pro Rad aufweisen. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahme wird eine höhere Überdeckung der Zähne erreicht, mit dem Ziel, daß möglichst viele Zähne gleichzeitig in Eingriff miteinander stehen.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind unterschiedliche Werkstoffpaarungen der Zahnräder vorgesehen, was sich ebenfalls günstig auf eine Minimierung der Geräuschemission auswirkt.

Von besonderem Vorteil ist dabei, daß der Werkstoff der Zahnräder einer Getriebestufe gegenüber der jeweils vorhergehenden Getriebestufe eine höhere Festigkeit aufweist. Die Geräuschentwicklung in der ersten Getriebestufe ist am höchsten, als dort die höchste Drehzahl vorliegt. Da andererseits in der ersten Getriebestufe das kleinste Drehmoment ansteht, kann ein Werkstoff mit geringerer Festigkeit gegenüber den Zahnrädern der folgenden Getriebestufen eingesetzt werden. In der letzten Getriebestufe ist die Belastung am höchsten, somit müssen dort für die Zahnräder Werkstoffe mit einer höheren Festigkeit verwendet werden.

Beispielsweise können die Zahnräder der ersten Getriebestufe aus Kunststoff, beispielsweise Polyoxymethylen (POM), die Zahnräder der zweiten Getriebestufe aus, vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid (PA), insbesondere PA6, und das Zahnrad der dritten Getriebestufe aus, vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere PA12 oder Sintermetall, bestehen. Das Antriebsritzel sollte vorzugsweise aus Metall, wie beispielsweise Stahl oder Messing hergestellt sein. Aufgrund des Einsatzes von ggf. glasfaserstärktem Kunststoff läßt sich die Geräuschentwicklung erheblich reduzieren.

Fertigungstechnisch besonders günstig ist es, wenn die Zahnräder der ersten und zweiten Getriebestufe jeweils als einstückige Stufenzahnräder aus gleichem Werkstoff ausgebildet sind.

Nach der Erfindung kann die Abtriebswelle radial nach außen weisende Flügel oder dergleichen besitzen, welche eine Drehkopplung mit der Seiltrommel bewirken, wobei innerhalb eines Bremstopfes eine Bremsfeder aufgenommen ist, deren abgewinkelte Enden zwischen die Flügel der Abtriebswelle greifen.

Nach einem eigenständigen Gedanken der Erfindung ist es vorgesehen, daß eine Schraubenradschnecke oder dergleichen als Notbetätigung dem Getriebe zugeordnet ist, welche mit einem Zahnrad, insbesondere dem Ausgangszahnrad der zweiten Getriebestufe kämmt. Hierdurch ist für eine Integration der Notbetätigung gesorgt. Dadurch, daß das erfindungsgemäß vorgeschlagene Getriebe keine Selbsthemmung aufweist, läßt sich mit einer für den Bediener akzeptablen Anzahl an Umdrehungen von Hand eine Notbetätigung des Fensterhebers realisieren. Dagegen wäre im Falle einer Anbindung der Notbetätigung an die Motorwelle eine hohe Anzahl von Umdrehungen von Hand erforderlich.

Schließlich ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß die Schraubenradschnecke einen Innensechskant oder dergleichen zur Aufnahme eines Notbetätigungswerkzeuges aufweist.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Getriebemotors,

Fig. 2 den Getriebemotor gemäß Fig. 1 in einer anderen Ansicht und

Fig. 3 den Getriebemotor gemäß Fig. 1 in einer wiederum anderen Ansicht.

In den Figuren ist mit Bezugszeichen 12 ein Motor bezeichnet, auf dessen Motorwelle 13 ein Motorritzel 1 drehfest angeordnet ist. Das Ritzel 1 kämmt mit einem auf einer Abtriebswelle 7 drehbar gelagerten Zahnrad 2. Das Zahnrad 2 ist drehfest verbunden mit einem im Durchmesser kleineren Zahnrad 3, welches wiederum mit einem auf der Motorwelle 13 drehbar gelagerten Zahnrad 4 kämmt. Mit dem Zahnrad 4 ist drehfest verbunden ein Zahnrad 5, welches mit dem auf der Abtriebswelle 7 drehfest angeordneten Abtriebszahnrad 6 kämmt.

Der Getriebemotor ist also als dreistufiges Stirnradgetriebe mit außerordentlichen hohem Wirkungsgrad und relativ geringem Gewicht ausgebildet.

Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel bestehen die Zahnräder 2, 3 der ersten Getriebestufe aus Kunststoff, beispielsweise Polyoxymethylen (POM), die Zahnräder 4, 5 der zweiten Getriebestufe aus glasfaserverstärktem Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid (PA), insbesondere PA6, und das Abtriebszahnrad 6 der dritten Getriebestufe aus glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere PA12 oder Sintermetall. Das Antriebsritzel 1 sollte vorzugsweise aus Metall, wie beispielsweise Stahl oder Messing hergestellt sein. Durch den Einsatz von Kunststoff als Werkstoff für die Zahnräder der ersten und zweiten Getriebestufe läßt sich die Geräuschemission des Stirnradgetriebes erheblich reduzieren. Dem ansteigenden Drehmoment von Getriebestufe zu Getriebestufe ist dadurch Rechnung getragen, daß der Werkstoff der Zahnräder einer Getriebestufe gegenüber der jeweils vorhergehenden Getriebestufe eine höhere Festigkeit aufweist.

Wie aus den Figuren ersichtlich, weist die Abtriebswelle 7 radial nach außen weisende Flügel 9 auf, welche eine Drehverbindung mit einer Seiltrommel 14 zum Auf- und Abwickeln des (nicht dargestellten) Seiles bewirken. Innerhalb des Bremstopfes 8 ist eine Bremsfeder 10 aufgenommen, deren Enden abgewinkelt sind und jeweils in die zwischen den radialen Flügel 9 der Abtriebswelle 7 verbleibenden Spalte eingreifen. Sobald versucht wird, die Getriebekette von der Fensterscheibe her in Gang zu setzen, z. B. durch Herunterdrücken oder Aufwärtsziehen der halb geöffneten Scheibe, werden über die Seiltrommel 13 die radial nach außen weisenden Flügel 9 gedreht, welche nun ihrerseits auf die abgewinkelten Federenden auftreffen. Dadurch wird die Feder 10 quasi aufgebogen und gegen die Innenwand des Bremstopfes 8 festgeklemmt. Die Antriebsvorrichtung ist damit blockiert. Ein Herunterdrücken oder Aufwärtsziehen der Fensterscheibe ist nicht mehr möglich. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Einbruchssicherung in einer anderen Art und Weise auszubilden.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung eine Notbetätigung auf. Hierfür ist eine Schraubenradschnecke 11 vorgesehen, welche mit dem Zahnrad 5 auf der Motorwelle 13 kämmt. Die Betätigung dieses Zahnrades 5 bzw. der Schnecke erfolgt bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel über einen Innensechskant der Schraubenradschnecke 11, in welchen ein entsprechendes Werkzeug eingesetzt und durch Verdrehen die Fensterscheibe auf- und abbewegt werden kann.

Claims (13)

1. Elektromotorische Antriebsvorrichtung für einen Seilzug- Fensterheber bei Kraftfahrzeugen mit einer Seiltrommel (14) zum Auf- und Abwickeln des Seilzuges, dadurch gekennzeichnet, daß ein, insbesondere mehrstufiges, Zahnradgetriebe, bevorzugt ein Stirnradgetriebe, zwischen elektromotorischem Antrieb und eine Abtriebswelle (7) des Zahnradgetriebes geschaltet ist.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe gebildet ist durch ein auf der Motorwelle (13) drehfest angeordnetes Antriebsritzel (1), ein auf der Abtriebswelle (7) drehbar gelagertes, mit dem Antriebsritzel (1) kämmendes Zahnrad (2), mit welchem ein im Durchmesser kleineres Zahnrad (3) drehfest verbunden ist, welches mit einem im Durchmesser größeren Zahnrad (4) kämmt, das wiederum auf der Motorwelle (13) drehbar gelagert und drehfest mit einem im Durchmesser kleineren Zahnrad (5) verbunden ist, das wiederum mit einem auf der Abtriebswelle (7) drehfest angeordnetem Abtriebszahnrad (6) kämmt.

3. daß das Getriebe gebildet ist durch ein auf der Motorwelle (13) drehfest angeordnetes Antriebsritzel (1), ein auf der Abtriebswelle (7) drehbar gelagertes, und mit dem Antriebsritzel (1) kämmendes Zahnrad (2), welches ein mit dem Zahnrad (2) drehfest verbundenes, im Durchmesser kleineres Zahnrad (3), welches mit einem im Durchmesser größeren, auf der Motorwelle (13) drehbar gelagerten Zahnrad (4) kämmt, und ein mit dem Zahnrad (4) drehfest verbundenes, im Durchmesser kleineres Zahnrad (5), welches mit einem auf der Abtriebswelle (7) drehfest angeordnetem Abtriebszahnrad (6) kämmt.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (1-6) eine Schrägverzahnung und/oder eine hohe Zähnezahl pro Rad aufweisen.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Werkstoffpaarungen der Zahnräder (1-6) vorgesehen sind.

6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Zahnräder einer Getriebestufe gegenüber der jeweils vorhergehenden Getriebestufe eine höhere Festigkeit aufweist.

7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (1) aus Metall, wie beispielsweise Stahl oder Messing, die Zahnräder (2, 3) der ersten Getriebestufe aus Kunststoff, beispielsweise Polyoxymethylen (POM), die Zahnräder (4, 5) der zweiten Getriebestufe aus, vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid (PA), insbesondere PA6, und das Abtriebszahnrad (6) der dritten Getriebestufe aus, vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere PA12 oder Sintermetall besteht.

8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zahnräder (2, 3 sowie 4, 5) der ersten und zweiten Getriebestufe jeweils als einstückige Stufenzahnräder ausgebildet sind.

9. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Zahnräder (2, 4, 6) sowie die Zahnräder (1, 3, 5) im wesentlichen gleiche Durchmesser aufweisen und/oder der Durchmesser der Zahnräder (2, 4, 6) etwa das Doppelte oder ein Mehrfaches der Durchmesser der Zahnräder (1, 3, 5) beträgt.

10. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (7) radial nach außen weisende Flügel (9) oder dergleichen besitzt, welche eine Drehkopplung mit der Seiltrommel (14) bewirken.

11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Bremstopfes (9) eine Bremsfeder (10) aufgenommen ist, deren abgewinkelte Enden zwischen die Flügel (9) der Abtriebswelle (7) greifen.

12. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenradschnecke (11) oder dergleichen als Notbetätigung dem Getriebe zugeordnet ist, welche mit einem Zahnrad, insbesondere dem Ausgangszahnrad (5) der jeweiligen Getriebestufe kämmt.

13. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenradschnecke (11) einen Innensechskant oder dergleichen zur Aufnahme eines Notbetätigungswerkzeuges aufweist.