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Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Betreiben eines beweglichen Elements für ein Kraftfahrzeug sowie ein System für ein Kraftfahrzeug, die dazu geeignet sind, ein bewegliches Element für das Kraftfahrzeug zuverlässig anzusteuern.
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Einige Kraftfahrzeuge weisen Dachsysteme auf, bei denen verschiebbare Deckel in dem zugehörigen Fahrzeugdach angeordnet sind, um wahlweise eine Öffnung in dem Fahrzeugdach freizugeben oder zu verschließen. Alternativ oder zusätzlich weisen Kraftfahrzeuge Verdunklungsvorrichtungen auf, die zum Bespiel mittels eines Rollos oder eines Schiebehimmels ein Fenster in dem Fahrzeugdach verdunkeln, um einen Eintritt von Licht in den Fahrzeuginnenraum zu verhindern. Um solche verschiebbaren Dachelemente elektrisch betätigen zu können, werden üblicherweise Antriebskabel eingesetzt, die mit dem beweglichen Dachelement gekoppelt sind und mittels eines Elektromotors angetrieben werden.
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Beispielsweise werden metallische Spiralantriebskabel in einen dafür vorgesehenen Rahmen eingeführt und in einem weiteren Verlauf der Montage mit Verzahnungen eines Elektromotors in Eingriff gebracht. Allerdings verursachen solche Spiralantriebskabel in einem Betrieb ein unerwünschtes akustisches Geräuschverhalten und verringern dadurch den Komfort des Dachsystems und des zugehörigen Kraftfahrzeugs.
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Ein auf diese Weise angetriebenes bewegliches Dachelement ist zum Beispiel in dem Dokument
DE 43 13 687 C2 beschrieben.
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Es ist eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, eine Anordnung und ein Verfahren zum Betreiben eines beweglichen Elements für ein Kraftfahrzeug sowie ein System für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die dazu geeignet sind, eine einfache Montage sowie eine zuverlässige und komfortable Ansteuerung des beweglichen Elements, beispielsweise bei einer Verwendung von Antriebskabeln aus Kunststoff, zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung zum Betreiben eines beweglichen Elements für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Antrieb mit einer Welle und zwei zueinander separate Ritzelelemente, die jeweils an einer Außenwandung eine äußere Verzahnung aufweisen. Die Ritzelelemente sind in Bezug auf eine Drehbewegung relativ zueinander fixiert und mit der Welle gekoppelt, um ein durch den Antrieb erzeugtes Drehmoment auf die Ritzelelemente zu übertragen. Die Anordnung umfasst weiter zwei Kunststoff-Antriebskabel, die mit der jeweiligen Verzahnung der Ritzelelemente in Eingriff sind und zum Antreiben des beweglichen Elements ausgebildet sind.
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Mittels der beschriebenen Anordnung ist es auf einfache Weise möglich, ein bewegliches Element, beispielsweise ein Dachelement, für ein Kraftfahrzeug komfortabel und zuverlässig anzutreiben. Die beiden zueinander separaten Ritzelelemente ermöglichen eine einfache Montage der beschriebenen Anordnung und einen zuverlässigen und komfortablen Betrieb eines zugehörigen beweglichen Elements. Der Antrieb kann zum Beispiel als Elektromotor oder als Kurbelantrieb realisiert sein, um ein Bewegen des beweglichen Elements zu ermöglichen.
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Das Übertragen von Drehmomenten der Welle auf die Ritzelelemente und die Antriebskabel ist auf zuverlässige Weise mittels einer kraft-, form- und/oder stoffschlüssigen Kopplung der Welle und der beiden Ritzelelemente realisiert. Beispielsweise ist die Welle in einer jeweiligen Ausnehmung der beiden Ritzelelemente angeordnet, die jeweils formschlüssig an eine Außenwandung der Welle angepasst ist.
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Die Kunststoff-Antriebskabel können auf einfache Weise jeweils mit einem der beiden zueinander separaten Ritzelelemente gekoppelt werden, bevor diese mit der Welle des Antriebs gekoppelt werden und somit in Bezug auf eine Drehbewegung relativ zueinander fixiert werden. Somit wird ein zeitsparender und robuster Montageprozess ermöglicht und es können Positionierfehler der Antriebskabel relativ zueinander vermieden oder verringert werden. Die beschriebene Anordnung ist auf einfache Weise montier- und demontierbar und somit wartungsfreundlich, was unter anderem einfache Qualitätskontrollen ermöglicht.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Anordnung ein Kopplungselement, das mit der Welle und mit den beiden Ritzelelementen gekoppelt ist, um ein durch den Antrieb erzeugtes Drehmoment auf die Ritzelelemente zu übertragen und die Kunststoff-Antriebskabel anzutreiben.
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Das Kopplungselement kann eine zuverlässige Kopplung zwischen der Welle des Antriebs und den beiden Ritzelelementen realisieren und zu einem einfachen Aufbau und Montage der beschriebenen Anordnung beitragen. Die Anordnung ist insbesondere für einen Gebrauch von Kunststoff-Antriebskabeln geeignet, welche nutzbringend für eine geringe Geräuschentwicklung in einem Betrieb der Anordnung bei einem Bewegen des Elements sind. Die Antriebskabel weisen zum Beispiel an einer dem jeweiligen Ritzelelement zugewandten Seite eine leiterförmige Struktur mit Stegen oder Sprossen auf, in dessen Zwischenräume die äußere Verzahnung der Ritzelelemente zuverlässig eingreifen kann.
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Die Antriebskabel können separat voneinander mit dem jeweiligen Ritzelelement gekoppelt werden und umschlingen diese zum Beispiel jeweils um 180° bevor sie in einem Gehäuse angeordnet und mittels des Kopplungselements ausgerichtet beziehungsweise fixiert werden. Darüber hinaus sind im Zusammenwirken der Antriebskabel und der beiden Ritzelelemente in Bezug auf eine Länge der Antriebskabel größere Toleranzen erlaubt, als bei Anordnungen, die keine zwei zueinander separaten Ritzelelemente und ein fixierendes Kopplungselement aufweisen. Somit wird ein weiterer Beitrag für eine kostengünstige und zeitsparende Herstellung sowie Kontrolle der Antriebskabel und der Anordnung geleistet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Anordnung sind die jeweiligen Ritzelelemente und das Kopplungselement sowie das Kopplungselement und die Welle formschlüssig miteinander gekoppelt.
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Die zusammenwirkenden Komponenten sind nutzbringend geometrisch komplementär zueinander ausgestaltet, sodass entsprechende Konturen formschlüssig Ineinandergreifen und ein zuverlässiges Übertragen eines Drehmoments oder einer Drehbewegung von der Welle auf das Kopplungselement und von dem Kopplungselement auf die jeweiligen Ritzelelemente realisiert wird. Auf diese einfache Weise können die Antriebskabel und das mit den Antriebskabeln gekoppelte bewegliche Element zuverlässig angetrieben werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Anordnung weisen die Ritzelelemente und das Kopplungselement jeweils eine Innenwandung auf, die eine durchdringende Ausnehmung begrenzt. Die Welle des Antriebs ist in den Ausnehmungen der Ritzelelemente und des Kopplungselements angeordnet.
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Diese Weiterbildung stellt eine mögliche Realisierung der Anordnung dar, die zum Beispiel eine formschlüssige Kopplung zwischen den zusammenwirkenden Komponenten ermöglicht. Die Innenwandung des Kopplungselements und/oder der Ritzelelemente ist zum Beispiel komplementär zu der Außengeometrie der Welle ausgebildet, sodass die Welle formschlüssig in der Ausnehmung des Kopplungselements und/oder der Ausnehmungen der Ritzelelemente angeordnet werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Anordnung weist das Kopplungselement an einer Außenwandung eine Verzahnung auf. Außerdem weisen die Ritzelelemente jeweils eine weitere Verzahnung auf, die jeweils im formschlüssigen Eingriff mit der Verzahnung des Kopplungselements sind.
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Gemäß einer Weiterbildung der Anordnung ist die jeweilige weitere Verzahnung der Ritzelelemente als innere Verzahnung an der jeweiligen Innenwandung der Ritzelelemente ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Anordnung ist die jeweilige weitere Verzahnung als oberflächige Verzahnung jeweils an einer Ober- und/oder Unterseite der Ritzelelemente ausgebildet.
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Diese Weiterbildungen der Anordnung stellen einfache und nutzbringende Ausführungsformen der Ritzelelemente und des Kopplungselements dar, die eine formschlüssige Kopplung zwischen den zusammenwirkenden Komponenten ermöglicht und eine zuverlässige Kraft- und Drehmomentübertragung realisiert. Zum Beispiel sind die jeweiligen Innenwandungen der Ritzelelemente mit ihren inneren Verzahnungen komplementär zu der Außenwandung des Kopplungselements mit der äußeren Verzahnung ausgebildet, sodass das Kopplungselement auf einfache Weise in die Ausnehmungen der Ritzelelemente eingebracht werden kann und die Ritzelelemente ausrichtet beziehungsweise hinsichtlich einer Drehbewegung der Ritzelelemente relativ zueinander fixiert. Somit kann ein sicherer und zuverlässiger Formschluss zwischen den zusammenwirkenden Komponenten erzielt werden, welcher ein betriebssicheres Übertragen von Drehbewegungen der Welle auf die Ritzelelemente realisiert.
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Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich das Kopplungselement auf eine Ober- und/oder Unterseite der Ritzelelemente. Die äußere Verzahnung des Kopplungselements ist dann alternativ oder zusätzlich so an dem Kopplungselement ausgebildet, dass sie in eine komplementäre oberflächige Verzahnung der Ritzelelemente an der Ober- und/oder Unterseite eingreifen kann. Auf diese Weise ist ein besonders stabiler Halt der zusammenwirkenden Komponenten realisierbar, welcher ein zuverlässiges Übertragen des vom Antrieb erzeugten Drehmoments auf die Ritzelelemente und die Antriebskabel ermöglicht.
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Gemäß einer Weiterbildung der Anordnung weist die Verzahnung des Kopplungselements an einer Ober- und Unterseite Führungsflächen auf.
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Die Führungsflächen sind dazu ausgebildet, eine besonders einfache und sichere Montage des Kopplungselements und der Anordnung zu ermöglichen. Beispielsweise wird das Kopplungselement in die Ausnehmungen der Ritzelelemente eingebracht, um einen formschlüssigen Kontakt der jeweiligen Verzahnungen zu realisieren. Bei einem solchen Einbringen wird das Kopplungselement mittels der Führungsflächen geführt beziehungsweise werden die Ritzelelemente aufgrund ihrer inneren Verzahnung mittels der Führungsflächen ausgerichtet und in ihrer Position zueinander eingestellt. Die Führungsflächen sind beispielsweise als pfeil- oder dachförmige Strukturen ausgebildet und tragen zu einem zeitsparenden Montageprozess bei.
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Gemäß einer Weiterbildung der Anordnung sind die beiden Ritzelelemente formschlüssig miteinander gekoppelt.
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Diese Weiterbildung der Anordnung weist darauf hin, dass die Ritzelelemente hinsichtlich ihrer geometrischen Ausgestaltungen auch aufeinander abgestimmt sein können. Zum Beispiel weisen die Ritzelelemente Kanten oder Stufen auf, die komplementär zueinander ringförmig an einer Ober- und/oder Unterseite ausgestaltet sind, um ein einfaches übereinander Anordnen zu ermöglichen und die Stabilität der Anordnung zu erhöhen und den Montageprozess weiter zu vereinfachen. Translationsbewegungen der Ritzelelemente relativ zueinander sind somit eingeschränkt, sodass die Ritzelelemente lediglich relativ zueinander rotieren können. Durch die Kopplung der Ritzelelemente mit dem Kopplungselement wird dann auch der Freiheitsgrad der Rotation zueinander eingeschränkt und eine stabile und zuverlässige Anordnung realisiert.
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Gemäß einer Weiterbildung der Anordnung sind die Ritzelelemente, die Antriebskabel und/oder das Kopplungselement aus Kunststoff ausgebildet.
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Die zusammenwirkenden Komponenten sind insbesondere als geeignete Materialpaarungen aufeinander abgestimmt, um eine gewünschte Festigkeit zu realisieren und ein betriebssicheres Übertragen der Drehbewegungen der Welle zu ermöglichen. Die Ritzelelemente und das Kopplungselement können alternativ auch aus Aluminium oder Messing gefertigt sein und mit den Kunststoff-Antriebskabeln zuverlässig zusammenwirken.
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Ein erfindungsgemäßes System für ein Kraftfahrzeug umfasst ein bewegliches Element für das Kraftfahrzeug und eine der zuvor beschriebenen Anordnungen, die zum Betreiben des beweglichen Elements ausgebildet ist.
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Ein solches System repräsentiert zum Beispiel ein Dachsystem für das Kraftfahrzeug, welches eine Ausführungsform der Anordnung und einen verschiebbaren Glasdeckel beinhaltet, der mit der Anordnung verfahren werden kann. Der Glasdeckel ist zum Beispiel als Schiebehebedach realisiert und kann mittels der Anordnung nach hinten über das zugehörige Fahrzeugdach des Kraftfahrzeugs verschoben werden. Alternativ oder zusätzlich weist das System eine Verdunkelungsvorrichtung auf, die mittels der Anordnung angesteuert werden kann, um ein Rollo oder einen Schiebehimmel zu betreiben und ein Dachfenster wahlweise zu verdunkeln. Dadurch, dass das System eine Ausführungsform der zuvor beschriebenen Anordnung umfasst, sind sämtliche Merkmale und Eigenschaften der Anordnung auch für das System offenbart und umgekehrt.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines beweglichen Elements für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Koppeln eines ersten Ritzelelements mit einem Kunststoff-Antriebskabel, sodass das Kunststoff-Antriebskabel mit einer äußeren Verzahnung an einer Außenwandung des ersten Ritzelelements in Eingriff ist. Das Verfahren umfasst weiter ein Koppeln eines zweiten Ritzelelements mit einem weiteren Kunststoff-Antriebskabel, sodass auch das weitere Kunststoff-Antriebskabel mit einer äußeren Verzahnung an einer Außenwandung des zweiten Ritzelelements in Eingriff ist. Nachfolgend zu dem Koppeln der beiden Ritzelelemente mit den Kunststoff-Antriebskabeln weist das Verfahren ein Koppeln einer Welle eines Antriebs mit den beiden Ritzelelementen auf, um die Ritzelelemente in Bezug auf eine Drehbewegung relativ zueinander zu fixieren und um in einem betriebsfertigen Zustand ein durch den Antrieb erzeugtes Drehmoment auf die Ritzelelemente zu übertragen und dadurch die Kunststoff-Antriebskabel anzutreiben.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren nachfolgend zu dem Koppeln der beiden Ritzelelemente mit den Kunststoff-Antriebskabeln ein Koppeln eines Kopplungselements mit den beiden Ritzelelementen und dadurch Fixieren der Ritzelelemente in Bezug auf eine Drehbewegung relativ zueinander. Das Verfahren umfasst weiter ein Koppeln der Welle des Antriebs mit dem Kopplungselement, um in einem betriebsfertigen Zustand ein durch den Antrieb erzeugtes Drehmoment auf die Ritzelelemente zu übertragen und dadurch die Kunststoff-Antriebskabel anzutreiben.
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Die beschriebenen Verfahren zum Betreiben eines beweglichen Elements für ein Kraftfahrzeug realisieren insbesondere einen Montageprozess zum Herstellen der zuvor beschriebenen Anordnung. Sämtliche Eigenschaften und Merkmale der zuvor beschriebenen Anordnung sind somit auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt. Weist Verfahren ein Anordnen eines Kopplungselements auf, so sind das Koppeln des Kopplungselements mit den beiden vormontierten Ritzelelementen und das Koppeln der Welle des Antriebs mit dem Kopplungselement an keine zeitliche Reihenfolge der Montage gebunden.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Koppeln des Kopplungselements mit den beiden Ritzelelementen mittels Ausrichten einer jeweiligen weiteren Verzahnung der Ritzelelemente und einer Verzahnung des Kopplungselements, sodass die Verzahnungen in Eingriff sind und eine formschlüssige Kopplung ausbilden.
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Mittels der beiden separaten Ritzelelemente und des Kopplungselements ist ein robuster und zeitsparender Montageprozess möglich, welcher eine zuverlässige Anordnung zum Betreiben eines beweglichen Elements des Kraftfahrzeugs realisiert. Die ineinandergreifenden Verzahnungen des Kopplungselements und der Ritzelelemente, die beispielsweise komplementär zueinander ausgestaltet sind, ermöglichen auf einfache Weise eine zuverlässige Positionierung und Ausrichtung der zusammenwirkenden Komponenten zueinander. Es bedarf keiner aufwendigen Montageschritte, um die jeweiligen Komponenten gezielt Anzuordnen und miteinander zu koppeln und somit einen betriebsfertige Anordnung, insbesondere mit Kunststoff-Antriebskabeln, zu realisieren.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Anordnen der Welle des Antriebs in einer Ausnehmung des Kopplungselements und dadurch Ausbilden einer formschlüssigen Kopplung. Das Verfahren umfasst weiter ein Einbringen des Kopplungselements und der Welle in eine jeweilige Ausnehmung der Ritzelelemente, sodass die Verzahnungen der Ritzelelemente und des Kopplungselements in Eingriff sind und eine formschlüssige Kopplung ausbilden.
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Diese Weiterbildung des Verfahrens stellt eine weitere Möglichkeit zur Montage der Anordnung und des Systems dar, welche ein Anordnen der Welle in dem Kopplungselement und ein Anordnen des Kopplungselements in den Ritzelelementen beinhaltet. Ein solches Ineinanderstecken der zusammenwirkenden Komponenten ermöglicht eine einfache und zeitsparende Herstellung der Anordnung und trägt zu einem effizienten Montageprozess bei. Darüber hinaus werden mittels der beschriebenen Verfahren mögliche Beschädigungen an den Antriebskabeln während der Montage vermieden oder zumindest ein Risiko für Beschädigungen verringert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Fahrzeugdach in perspektivischer Ansicht,
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2A–2D ein Ausführungsbeispiel zweier Ritzelelemente und eines Kopplungselements in perspektivischer Ansicht,
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2E–2F das Ausführungsbeispiel der Ritzelelemente und des Kopplungselements nach den 2A–2D mit Antriebskabeln,
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2G–2I das Ausführungsbeispiel der Ritzelelemente und des Kopplungselements nach den 2A–2F mit einem Gehäuse,
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ritzelelemente und des Kopplungselements in einer Seitenansicht,
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4A–4B die Ritzelelemente und das Kopplungselement in einer vergrößerten Ansicht,
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5A–5D verschiedene Ausführungsbeispiele einer Anordnung zum Betreiben eines beweglichen Elements für ein Kraftfahrzeug,
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6 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben eines beweglichen Elements für ein Kraftfahrzeug.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersicht sind gegebenenfalls nicht in jeder Figur sämtliche dargestellten Elemente mit Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht schematisch ein System für ein Kraftfahrzeug 30, das ein Fahrzeugdach 32 und eine Anordnung 1 umfasst. Die Anordnung 1 ist dazu ausgebildet, ein bewegliches Element zu betreiben, das in diesem Ausführungsbeispiel als Dachelement 31 in dem Fahrzeugdach 32 angeordnet ist. Das bewegliche Dachelement 31 ist beispielsweise als Schiebehebedach realisiert und kann zum Beispiel nach hinten über das Fahrzeugdach 32 geöffnet werden. Alternativ oder zusätzlich ist das bewegliche Dachelement 31 oder ein weiteres bewegliches Dachelement als Verdunklungsvorrichtung realisiert, welche es mittels eines Rollos oder eines Schiebehimmels ermöglicht, einen Flächenabschnitt unterhalb des Schiebehebedachs wahlweise zu bedecken und freizugeben. Ein Betreiben eines solchen beweglichen Dachelements 31 mittels der Anordnung 1 wird anhand der nachfolgenden 2 bis 6 näher erläutert.
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In den 2A bis 2I sind Ausführungsbeispiele von zwei separaten Ritzelelementen 8 und eines Kopplungselements 20 dargestellt, welche zusammenwirkende Komponenten der Anordnung 1 zum Betreiben des beweglichen Dachelements 31 realisieren. Die Ritzelelemente 8 sind im Wesentlichen kongruent ausgestaltet sind. Die Ritzelelemente 8 weisen eine Außenwandung auf, an der jeweils eine äußere Verzahnung 11 ausgebildet ist. Die äußere Verzahnung 11 ist zum formschlüssigen Koppeln der Ritzelelemente 8 mit jeweiligen Antriebskabeln 17 ausgebildet. Die Antriebskabel 17 weisen zum Beispiel an einer dem jeweiligen Ritzelelement 8 zugewandten Seite eine leiterförmige Struktur mit Streben oder Sprossen auf, die zu der äußeren Verzahnung 11 komplementär ausgestaltet ist, sodass die äußere Verzahnung 11 der Ritzelelemente 8 in einem Betrieb der Anordnung 1 zuverlässig in die Zwischenräume der Sprossen oder Streben eingreifen kann.
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Die Ritzelelemente 8 weisen jeweils eine zentrale durchdringende Ausnehmung 13 auf, die durch eine Innenwandung der Ritzelelemente 8 begrenzt ist. An der jeweiligen Innenwandung ist eine weitere Verzahnung der Ritzelelemente 8 ausgebildet und als innere Verzahnung 15 realisiert. In weiteren Ausgestaltungen der Anordnung 1 und der Ritzelelemente 8 kann alternativ oder zusätzlich eine weitere Verzahnung an einer Ober- und/oder Unterseite der Ritzelelemente 8 als oberflächige Verzahnung 16 ausgebildet sein. Außerdem weisen die Ritzelelemente 8 Stufen oder Kanten auf, die als Anlageflächen 18 eine formschlüssige Kopplung der Ritzelelemente 8 zueinander ermöglichen und dadurch ein Ausrichten im Rahmen einer Montage vereinfachen. Dies ist deutlicher in den 2H und 2I sowie in 3 dargestellt.
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Außerdem ist den 2A bis 2I zu entnehmen, dass das Kopplungselement 20 dazu ausgebildet ist, die Ritzelelemente 8 auszurichten und in Bezug auf eine Drehbewegung relativ zueinander zu fixieren und ein durch einen Antrieb erzeugtes Drehmoment auf die Ritzelelemente 8 zu übertragen, um ein mindestens ein Antriebskabel 17 anzutreiben. Das dargestellte Kopplungselement 20 weist an einer Außenwandung eine Verzahnung 23 auf, die komplementär zu der inneren Verzahnung 15 der Ritzelelemente 8 ausgebildet ist, sodass die jeweiligen Verzahnungen 15 und 23 in einem gekoppelten Zustand der Ritzelelemente 8 und des Kopplungselements 20 formschlüssig ineinandergreifen und ein zuverlässiges Übertragen von Drehbewegungen ermöglichen.
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Die 2B bis 2F zeigen Möglichkeiten auf, wie die Ritzelelemente 8 und das Kopplungselement 20 gekoppelt werden können. Beispielsweise werden erst die beiden zueinander separaten Ritzelelemente 8 aufeinander angeordnet (2B) und nachfolgend das Kopplungselement 20 in die Ausnehmungen 13 der Ritzelelemente 8 eingeschoben, sodass sich die Ritzelelemente 8 rotatorisch ausrichten und die inneren Verzahnungen 15 der Ritzelelemente 8 und die äußere Verzahnung 23 des Kopplungselements 20 ineinandergreifen. 2C illustriert, dass die Ritzelelemente 8 auch einzeln auf das Kopplungselement 20 aufgesteckt werden können. Nutzbringender Weise sind die Ritzelelemente 8 bereits mit einem jeweiligen Antriebskabel 17 gekoppelt, welches das zugehörige Ritzelelement 8 zum Beispiel halbkreisförmig umschließt, bevor das Kopplungselement 20 mit den Ritzelelementen 8 gekoppelt wird und diese ausrichtet und fixiert. Ein solcher vormontierter Zustand der Ritzelelemente 8 und der Antriebskabel 17 ist in einer Seitenansicht in 2E und in einer perspektivischen Ansicht in 2F dargestellt.
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In 2E sind die Ritzelelemente 8 rotationssymmetrisch bezüglich einer Mittelachse R angeordnet und in entgegengesetzter Richtung jeweils halbkreisförmig von einem Antriebskabel 17 umschlossen, sodass die äußere Verzahnung 11 der Ritzelelemente 8 in Eingriff mit der komplementären ausgestalteten Struktur der Antriebskabel 17 ist. Mittels Einbringen des Kopplungselements 20 in die Ausnehmungen 13 der Ritzelelemente 8 entlang der Mittelachse R werden die vorpositionierten Ritzelelemente 8 durch das Ineinandergreifen der zusammenwirkenden Verzahnungen 11 und 23 ausgerichtet und in Bezug auf eine relative Drehbewegung um die Mittelachse R zueinander fixiert.
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In 2G ist eine perspektivische Seitenansicht dargestellt und die Ritzelelemente 8 sind mit den Antriebskabeln 17 in einem Gehäuse 40 angeordnet. Zwischen den beiden Ritzelelementen 8 ist eine Zwischenscheibe 42 angeordnet, die einen Halt beziehungsweise eine Führung für die Antriebskabel 17 realisiert. Eine weitere Zwischenscheibe 42 ist oberhalb der Ritzelelemente 8 angeordnet, sodass die Antriebskabel 17 jeweils an einer Ober- und Unterseite geführt werden. Die Führung an der Unterseite des unteren Ritzelelements 8 wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in 2G durch die Ausgestaltung des Gehäuses 40 gewährleistet. Mittels Einbringen des Kopplungselements 20 in die Ausnehmungen 13 der Ritzelelemente 8 entlang der Mittelachse R werden die vorpositionierten Ritzelelemente 8 durch das Ineinandergreifen der zusammenwirkenden Verzahnungen 11 und 23 ausgerichtet und in Bezug auf eine relative Drehbewegung um die Mittelachse R zueinander fixiert.
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2H zeigt in einer seitlichen Schnittdarstellung einen weiteren möglichen vormontierten Zustand der Anordnung 1, in dem die Ritzelelemente 8 mit den Antriebskabeln 17 in einem Gehäuse 40 angeordnet sind. Das Gehäuse 40 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Abdeckung 44 auf, um die Anordnung 1 zuverlässig zu begrenzen. 2I illustriert das Ausführungsbeispiel nach 2H und das Kopplungselement 20 in den Ausnehmungen 13 der Ritzelelemente 8 angeordnet.
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In 3 ist in einer Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ritzelelemente 8 und des Kopplungselements 20 dargestellt, in dem das Kopplungselement 20 in den jeweiligen Ausnehmungen 13 der beiden Ritzelelemente 8 angeordnet ist. Die Ritzelelemente 8 weisen jeweils einen vorspringenden Bereich 19 auf, der zum Beispiel in Bezug auf die Mittelachse R eine scheibenförmige Struktur aufweist und der analog zu den Zwischenscheiben 42 in 2E zur Führung der Antriebskabel 17 ausgebildet ist.
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Anhand der 3 ist zu erkennen, dass die Ritzelelemente 8 kongruent ausgebildet sind und Anlageflächen 18 aufweisen, die einen formschlüssigen Kontakt der beiden Ritzelelemente 8 realisieren. In weiteren Ausgestaltungen können die Ritzelelemente 8 auch voneinander abweichende Geometrien aufweisen, sodass zum Beispiel ein Ritzelelement 8 einen größeren Durchmesser aufweist als das andere. Darüber hinaus sind auch nicht rotationssymmetrische Ausgestaltungen der Ritzelelemente 8 und des Kopplungselements 20 möglich.
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Aufgrund der Anlageflächen 18 sind die beiden Ritzelelemente in einer Richtung quer zur Mittelachse R miteinander gekoppelt, sodass im Wesentlichen nur noch eine zueinander relative Drehbewegung möglich ist, bis das Kopplungselement 20 mittels seiner Verzahnung 23 in die inneren Verzahnungen 15 der jeweiligen Ritzelelemente 8 eingreift und eine zueinander relative Drehbewegung der Ritzelelemente 8 verhindert. Dadurch, dass die Verzahnung 23 des Kopplungselements 20 und die jeweiligen inneren Verzahnungen 15 der Ritzelelemente 8 ineinandergreifen, wird ein zuverlässiges Übetragen von Drehmomenten und Drehbewegungen des Kopplungselements 20 auf die Ritzelelemente 8 und die Antriebskabel 17 ermöglicht.
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In den 4A und 4B sind vergrößerte Ansichten der Ritzelelemente 8 und des Kopplungselements 20 dargestellt, um die jeweiligen Verzahnungen 11, 15 und 23 detaillierter zu illustrieren. 4A zeigt in einer Aufsicht, dass die äußere Verzahnung 11 der Ritzelelemente 8 Stege und halbkreisförmige Zwischenräumen aufweist, die unter einem vorgegebenen Öffnungswinkel OW1 ausgebildet sind und das jeweilige Ritzelelement 8 an der Außenwandung umgeben. Die Ritzelelemente 8 und der Öffnungswinkel OW1 werden zum Beispiel hinsichtlich ihrer geometrischen Ausgestaltung auf die Geometrie der Antriebskabel 17 abgestimmt, um ein zuverlässiges Antreiben der Antriebskabel 17 und des beweglichen Dachelements 31 zu ermöglichen. Der Öffnungswinkel OW1 der äußeren Verzahnung 11 ist zum Beispiel an eine Stegbreite und einen Stegabstand der anzutreibenden Antriebskabel 17 angepasst.
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Ein weiterer Öffnungswinkel OW2 kann bei einer komplementären Ausgestaltung der inneren Verzahnung 15 der Ritzelelemente 8 und der Verzahnung 23 des Kopplungselements 20 zugeordnet werden. Beispielsweise wird der Öffnungswinkel OW2 möglichst klein ausgebildet, um einen geringen Versatz zu ermöglichen, der gegebenenfalls bei einem Einführen des Kopplungselements 20 in die Ritzelelemente 8 benötigt wird. Auf diese Weise können die Ritzelelemente 8 zeitnah ausgerichtet werden und die an den Ritzelelementen 8 gekoppelten Antriebskabel 17 erfahren ebenfalls nur einen geringen Verzug.
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4B illustriert einen Teil des Kopplungselements 20 in einer perspektivischen Ansicht. Das Kopplungselement 20 weist an einer Oberseite der äußeren Verzahnung 23 Führungsflächen 24 auf, welche als schräge Fasen ein einfaches und zuverlässiges Einführen des Kopplungselements 20 in die Ausnehmungen 13 der Ritzelelemente 8 ermöglicht. Die Führungsflächen 24 weisen eine Struktur auf, die als pfeil-, spitzen- oder dachförmig bezeichnet werden kann und die ein erleichtertes Koppeln und Ineinandergreifen der inneren Verzahnungen 15 der Ritzelelemente 8 und der Verzahnung 23 des Kopplungselements 20 ermöglicht.
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Bei einem Einführen des Kopplungselements 20 wird das jeweilige Ritzelelement 8 aufgrund eines Kontakts der Führungsflächen 24 und der inneren Verzahnung 15 leicht verdreht, bis die innere Verzahnung 15 in ihrer Orientierung bezüglich der Mittelachse R mit der Verzahnung 23 des Kopplungselements 20 übereinstimmt und ein vollständiges Einschieben des Kopplungselements 20 in das Ritzelelement 8 möglich ist. Anders formuliert rutscht die innere Verzahnung 15 des jeweiligen Ritzelelements 8 entlang der Führungsflächen 24 in die Verzahnung 23 des Kopplungselements 20. Aufgrund der dachförmigen Struktur der Führungsflächen 24 wird ein geringer Versatz des Ritzelelements 8 benötigt, bis das Kopplungselement 20 in die Ausnehmung 13 eintauchen kann.
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In weiteren Ausgestaltungen des Kopplungselements 20 sind die Führungsflächen 24 gegebenenfalls anders ausgestaltet, um ein einfaches und zeitsparendes Ausrichten der Ritzelelemente 8 und Ineinandergreifen der jeweiligen Verzahnungen 15 und 23 zu ermöglichen.
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Die Führungsflächen 24 können an einer Ober- und/oder Unterseite der Verzahnung 23 des Kopplungselements 20 ausgebildet sein. Darüber hinaus können die Ritzelelemente 8 und das Kopplungselement 20 Fasen an einer Ober- und/oder Unterseite aufweisen, die vorteilhaft für ein Koppeln der zusammenwirkenden Komponenten sind und eine zeitnahe Montage der Anordnung 1 begünstigen.
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5A bis 5D illustrieren verschiedene Möglichkeiten zur Montage und Ausgestaltung der Anordnung 1 in einer jeweiligen Seitenansicht. In 5A sind die Ritzelelemente 8 mit den Antriebskabeln 17 in dem Gehäuse 40 zum Beispiel bereits vormontiert, sodass in einem nachfolgenden Schritt der Montage der Antrieb 5 mit einer Welle 6 und dem Kopplungselement 20 mit den Ritzelelementen 8 gekoppelt wird. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Antrieb 5 ein Elektromotor 5. In weiteren Ausgestaltungen der Anordnung 1 kann der Antrieb 5 beispielsweise als Kurbelantrieb ausgebildet sein. Das Kopplungselement 20 weist zum Beispiel eine zentrale Ausnehmung auf, in der die antreibende Welle 6 des Elektromotors 5 angeordnet ist. Nutzbringend ist eine Innenwandung, die die Ausnehmung des Kopplungselements begrenzt, an eine Außengeometrie der Welle 6 angepasst, um ein zuverlässiges Übertagen von Drehmomenten zu ermöglichen und die Antriebskabel 17 kontrolliert anzusteuern.
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Das Kopplungselement 20 ist zum Beispiel vor dem Einbringen in die Ausnehmungen 13 der Ritzelelemente 8 mit der Welle 6 gekoppelt und realisiert in einem betriebsfertigen Zustand der Anordnung 1 ein Verbindungselement zwischen den Ritzelelementen 8 und der Welle 6 des Elektromotors 5. Beispielsweise ist das Kopplungselement 20 als separate Komponente kraft-, stoff- und/oder formschlüssig mit der Welle 6 gekoppelt oder als Teil der Welle 6 einstückig mit der Welle 6 ausgebildet. In letzterem Fall bedarf es somit keines einzelnen separaten Kopplungselements 20, sodass zum Beispiel die Welle 6 an ihrer Außenwandung die Verzahnung 23 aufweist, die in die jeweiligen inneren Verzahnungen 15 der Ritzelelemente 8 eingreift und somit ein Übertragen von Drehmomenten an die Ritzelelemente 8 sowie ein Antreiben der Antriebskabel 17 und des beweglichen Dachelements 31 ermöglicht.
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Die Welle 6 und das Kopplungselement 20 werden in die vormontierten Ritzelelemente 8 eingebracht, sodass die Ritzelelemente 8 und die Antriebskabel 17 ausgerichtet werden und ein zuverlässiges und komfortables Antreiben des beweglichen Dachelements 31 möglich ist. In einem betriebsfertigen Zustand weist die Anordnung 1 gegebenenfalls noch Abdeckungen 44 auf, die die Stabilität der Anordnung 1 erhöhen.
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5B zeigt eine Ausführungsform der Anordnung 1, in der der Elektromotor 5 mit der Welle 6, die Ritzelelemente 8 und die Antriebskabel 17 vormontiert sind. Nachfolgend wird das separate Kopplungselement 20 in die Ausnehmungen 13 der Ritzelelemente 8 eingebracht und mit der Ausnehmung des Kopplungselements 20 auf die Welle 6 aufgesteckt. Um jegliche Komponenten zueinander auszurichten, wird das Kopplungselement auf die Welle aufgesteckt und die Ritzelelemente 8 im Wesentlichen ausgerichtet. Im Vergleich zu dem in 5A dargestellten Ausführungsbeispiel, kann eine Endmontage der Anordnung 1 durch Einbringen des Kopplungselements 20 somit von oben und unten erfolgen.
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In 5C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung 1 gezeigt, in dem das Kopplungselement 20 als zweiteilige Rastscheiben ausgestaltet ist. Beispielsweise sind der Elektromotor 5 mit der Welle 6, die Ritzelelemente 8 und das Kopplungselement 20 vormontiert. Eine Rastscheibe des Kopplungselements 20 ist an einer Unterseite eines der beiden Ritzelelemente 8 zwischen dem Elektromotor 5 und dem Ritzelelement 8 angeordnet, während die andere Rastscheibe des Kopplungselements 20 an einer Oberseite des anderen Ritzelelements 8 angeordnet ist. In einem nachfolgenden Schritt werden die Antriebskabel 17 mit dem jeweiligen Ritzelelement 8 gekoppelt und die Rastscheiben des Kopplungselements 20 werden angezogen, um die Ritzelelemente 8 in ihrer Position zueinander zu fixieren.
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Um eine solche Montage der Anordnung 1 zu ermöglichen, weist das Kopplungselement 20 die Verzahnungen 23 an einer Ober- beziehungsweise Unterseite der jeweiligen Rastscheibe auf, um die Ritzelelemente 8 zueinander auszurichten und zu fixieren. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn die Ritzelelemente 8 an einer Ober- beziehungsweise Unterseite, welche jeweils der Rastscheibe des Kopplungselements 20 zugewandt ist, eine oberflächige Verzahnung 16 aufweisen. Auf diese Weise können die Ritzelelemente 8 mittels der Rastscheiben des Kopplungselements zuverlässig fixiert werden und es kann eine robuste Anordnung 1 realisiert werden.
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In weiteren Ausgestaltungen der Anordnung 1 ist auch eine Kombination der Ausführungsbeispiele möglich, sodass zum Beispiel gemäß den Ausführungsformen aus 5B und 5C das Kopplungselement 20 zweiteilig ausgebildet ist und sich sowohl oberflächig auf der Ober- beziehungsweise Unterseite der Ritzelelemente 8 als auch in die Ausnehmungen 13 der Ritzelelemente 8 erstreckt. Die Ritzelelemente weisen dann zum Beispiel die innere Verzahnung 15 und die oberflächige Verzahnung 16 auf, die in einem betriebsfertigen Zustand der Anordnung 1 jeweils mit der Verzahnung 23 des Kopplungselements in Eingriff sind.
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5D zeigt schematisch eine alternative Ausgestaltung der Anordnung 1, in der die Ritzelelemente 8 und das Kopplungselement 20 sowie die Antriebskabel 17 im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der Mittelachse R angeordnet sind. Die Ebene entspricht dann im Wesentlichen der Rotationsebene der Ritzelelemente 8 und des Kopplungselements 20. Gemäß einer solchen Ausgestaltung der Anordnung 1 benötigen die Ritzelelemente 8 keine Ausnehmungen und somit keine innere Verzahnung 15. Die äußere Verzahnung 11, die einerseits die Antriebskabel 17 antreibt, ist dann andererseits auch im Eingriff mit der Verzahnung 23 des Kopplungselements 20. Die Antriebskabel 17 umschlingen die Ritzelelemente 8 dann nicht, sondern werden tangential von diesen angetrieben. Auf diese Weise ist eine besonders flache Anordnung 1 realisierbar, welche nutzbringend für verschiedene Anwendungen sein kann.
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6 illustriert ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Montage der Anordnung 1 und zum Betreiben des beweglichen Dachelements 31. In einem Schritt S1 wird das erste Ritzelelement 8 mit einem Kunststoff-Antriebskabel 17 gekoppelt wird, sodass eine Struktur des Antriebskabels 17 mit der äußeren Verzahnung 11 an der Außenwandung des ersten Ritzelelements 8 in Eingriff ist.
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In einem weiteren Schritt S3 wird das zweite Ritzelelement 8 mit einem weiteren Kunststoff-Antriebskabel 17 gekoppelt, sodass auch dieses Antriebskabel 17 mittels seiner vorgegebenen, beispielsweise einseitig leiterförmigen, Struktur mit der äußeren Verzahnung 11 an der Außenwandung des zweiten Ritzelelements 8 in Eingriff ist. Die Ritzelelemente 8 werden vor oder nach dem Koppeln mit den Antriebskabels 17 übereinander angeordnet, sodass aufgrund ihrer Anlageflächen 18 eine formschlüssige Kopplung der Ritzelelemente 8 zueinander realisiert wird.
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In einem zu den Schritten S1 und S3 nachfolgenden Schritt S5 wird dann beispielsweise das Kopplungselement 20 mit seinen Führungsflächen 24 in die jeweiligen Ausnehmungen 13 der Ritzelelemente 8 eingeführt, sodass sich die Ritzelelemente 8 mit ihren inneren Verzahnungen 15 ausrichten bis die Verzahnungen 15 und 23 bezüglich der Mittelachse R gleich orientiert sind und das Kopplungselements 20 weiter in die Ausnehmungen 13 eingebracht werden kann und somit die Ritzelelemente 8 zueinander fixiert. Auf diese Weise werden die zuvor vormontierten Ritzelelemente 8 und Antriebskabel 17 zueinander ausgerichtet.
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In einem weiteren Schritt S7 wird das Kopplungselement 20 mit der Welle 6 des Elektromotors 5 gekoppelt, um ein durch den Elektromotor 5 erzeugtes Drehmoment auf die Ritzelelemente 8 übertragen und dadurch die Kunststoff-Antriebskabel 17 antreiben zu können. Auf diese Weise wird ein betriebsfertiger Zustand der Anordnung 1 realisiert.
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In einem weiteren Schritt können Verkleidungen und Rahmenteile, wie die Abdeckungen 44, angebracht werden.
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Mittels einer solchen Anordnung 1 ist es auf einfache Weise möglich, ein bewegliches Dachelement 31 für das Kraftfahrzeug 30 komfortabel und zuverlässig anzutreiben. Die beiden zueinander separaten Ritzelelemente 8 und das Kopplungselement 20 ermöglichen eine einfache Montage der Anordnung 1 und einen zuverlässigen und komfortablen Betrieb des beweglichen Dachelements 31.
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Die Antriebskabel 17 können auf einfache Weise mit den separaten Ritzelelementen 8 gekoppelt werden, bevor diese mittels des Kopplungselements 20 zueinander fixiert werden. Somit wird ein zeitsparender und robuster Montageprozess ermöglicht und es ist eine Anordnung 1 realisierbar, die auf einfache Weise montier- und demontierbar ist und somit wartungsfreundlich ist. Die Anordnung 1 ist insbesondere für einen Einsatz von Kunststoff-Antriebskabeln 17 geeignet ist, die ein geräuscharmes Betreiben des Dachelements 31 ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung
- 5
- Antrieb / Elektromotor
- 6
- Welle
- 8
- Ritzelelemente
- 11
- äußere Verzahnung der Ritzelelemente
- 13
- Ausnehmung der Ritzelelemente
- 15
- innere Verzahnung der Ritzelelemente
- 16
- oberflächige Verzahnung der Ritzelelemente
- 17
- Antriebskabel
- 18
- Anlagefläche der Ritzelelemente
- 19
- vorspringender Bereich der Ritzelelemente
- 20
- Kopplungselement
- 23
- Verzahnung des Kopplungselements
- 24
- Führungsflächen der Verzahnung des Kopplungselements
- 30
- Kraftfahrzeug
- 31
- bewegliches Element / Dachelement
- 40
- Gehäuse
- 42
- Zwischenscheibe
- 44
- Abdeckung
- OW1
- Öffnungswinkel der äußeren Verzahnung der Ritzelelemente
- OW2
- Öffnungswinkel der inneren Verzahnung der Ritzelelemente und/oder der Verzahnung des Kopplungselements
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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