DE4419178C2

DE4419178C2 - Antrieb für ein bewegbares Fahrzeugteil

Info

Publication number: DE4419178C2
Application number: DE4419178A
Authority: DE
Inventors: Manfred Faerber; Jochen Schoensteiner
Original assignee: Webasto Karosseriesysteme GmbH
Current assignee: Webasto Karosseriesysteme GmbH
Priority date: 1994-06-01
Filing date: 1994-06-01
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: DE4419178A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein bewegbares Fahrzeugteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit einer mit dem Fahrzeugteil in treibender Verbindung stehenden Antriebswelle, auf der ein mit einer axial zueinander versetzten Schaltverzahnung und einer Sperrverzahnung versehenes Schaltrad angeordnet ist. Der Antrieb verfügt ferner über ein achsparallel versetzt zum Schaltrad angeordnetes Steuerrad, das mit zwei Verzahnungen ausgestattet ist, die mit der Schaltverzahnung und der Sperrverzahnung für eine Positionsbestimmung und/oder Positionsbegrenzung des Fahrzeugteils in Eingriff stehen.

Ein derartiger Antrieb ist aus der DE-C3 25 05 663 bekannt. Bei diesem Antrieb weisen die Sperrverzahnung und die Schaltverzahnung am Schaltrad einen gleichen Durchmesser auf. Dadurch ergibt sich in dem Umfangsbereich des Schaltrades, das für eine Sperrung des benachbarten Steuerrades sorgt, bei einer größeren Zähnezahl eine unzureichende Überdeckung der Eingriffsbereiche beider Verzahnungen, die zu einem vorzeitigen Verschleiß führt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antrieb bereitzustellen, mit dem eine sichere Positionsbestimmung des bewegbaren Fahrzeugteils auch nach längerem Gebrauch gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, gemäß dem der Durchmesser der Schaltverzahnung größer ist als der Durchmesser der Sperrverzahnung. Durch diese Maßnahme wird zum einen eine vergrößerte Anlagefläche und somit ein verminderter Verschleiß im Bereich der Schaltverzahnung erreicht und zum anderen wird die Überdeckung im Bereich der Sperrverzahnung erheblich vergrößert. Erste Versuche mit dem erfindungsgemäßen Antrieb ergaben, daß sich die Standzeiten derartiger Antriebe bei Anwendung der Erfindung um mehr als einen Faktor 10 erhöhen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Schaltverzahnung aus einem einzigen breiten Schaltzahn, dessen Kopfbreite so bemessen ist, daß er zwischen zwei benachbarte Zähne eine Verzahnung mit reduziertem Kopfkreis am Steuerrad eintaucht. Durch diese Maßnahme können kürze, kräftige Schaltzähne zum Einsatz kommen, die aufgrund der geringen Biegespannungen eine Verwendung von Kunststoffen ermöglichen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Sperrverzahnung in Höhe des Schaltzahnes eine Einkerbung aufweist, in die ein Zahn mit vergrößertem Kopfkreis des Steuerrades eintaucht. Durch diese Maßnahme kann der Achsabstand zwischen Schaltrad und Steuerrad verringert werden, wodurch sich eine größere Überdeckung im Bereich der Sperrverzahnung ergibt, welche sich ebenfalls verschleißmindernd auswirkt.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn die axiale Bauhöhe der Schaltverzahnung geringer ist als die axiale Bauhöhe der Sperrverzahnung. Vorteilhaft ist dabei ein Verhältnis von etwa 1 : 2. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine vergrößerte Anlagefläche im Bereich der Sperrverzahnung, so daß die Standzeiten des Schaltrades und des Steuerrades durch eine Verschleißminderung in diesem besonders gefährdeten Bereich verlängert werden.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines öffnungsfähigen Fahrzeugteiles mit seinem Antrieb,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Antrieb,

Fig. 3A-D einen Teilquerschnitt im Bereich des Eingriffes von Schaltrad und Steuerrad in mehreren Bewegungsphasen,

Fig. 4 einen Teillängsschnitt durch ein Schaltrad im Bereich des Außenumfanges und

Fig. 5A-C einen Teilquerschnitt im Bereich des Eingriffs von Schaltrad und Steuerrad bei einem bekannten Antrieb in mehreren Bewegungsphasen.

In Fig. 1 ist ein Deckel 33 als öffnungsfähiges Fahrzeugteil in einem festen Fahrzeugdach 34 vorgesehen. Der Deckel 33 ist beidseitig mittels einer unterhalb des festen Fahrzeugdaches 34 in Längsrichtung verschiebbar geführten Ausstellmechanik 32 betätigbar. Die Ausstellmechanik 32 ist über ein drucksteifes Antriebskabel 31 mit einem insgesamt mit 1 bezeichnetem Antrieb gekuppelt. Dieser Antrieb 1 ist vergrößert in Fig. 2 dargestellt. Die nachfolgend beschriebenen bewegbaren Teile dieses Antriebes 1 sind in einem Gehäuse gelagert, das sich aus einem Gehäuseunterteil 2 und einem Gehäusedeckel 3 zusammensetzt. Im Gehäuseunterteil 2 ist eine nicht näher bezeichnete axiale Bohrung vorgesehen, in welche eine Lagerbuchse 4 eingesetzt ist. Diese Lagerbuchse 4 dient zur Lagerung eines Schneckenrades 5, das von einer Schneckenwelle 6 mittels eines Elektromotors 7 angetrieben wird. Das Schneckenrad 5 weist in seinem nicht näher bezeichneten nabenartigen Mittelteil eine Innenverzahnung auf, in die eine komplementär dazu geformte Außenverzahnung eines Kupplungsstückes 8 eingreift, weiches stirnseitig von unten in die Bohrung im Gehäuseunterteil 2 eingeführt wird. Das Kupplungsstück 8 weist seinerseits eine radiale Innenverzahnung auf, die mit einer radialen Außenverzahnung einer Antriebswelle 9 im Eingriff steht. Nicht näher bezeichnete Rastnasen am Kupplungselement 8 dienen zur axialen Halterung desselben bezüglich der Antriebswelle 9.

Die Antriebswelle 9 ist ihrerseits in einer Bundbuchse 10 gelagert, welche in eine nicht näher bezeichnete zentrale Bohrung am Gehäusedeckel 3 eingesetzt ist. An der Antriebswelle 9 ist drehfest ein Schaltrad 11 sowie weiter oben ein Antriebsritzel 12 befestigt. Zwischen Schaltrad 11 und Antriebsritzel 12 ist eine Federscheibe 14 angeordnet, die zum Ausgleich von axialem Spiel des Antriebsritzels 12 dient. Das Antriebsritzel 12 wird mittels eines Sicherungsringes 15 axial an der Antriebswelle 9 fixiert.

Das Antriebsritzel 12 wird von einer feststehenden Kabelführung 13 umgeben, welche die Antriebskabel 31 zu beiden Seiten in Eingriff mit dem Angriffsritzel 12 hält.

Achsparallel zur Antriebswelle 9 ist im Gehäusedeckel 3 mittels einer Lagerbolzens 17 ein Steuerrad 16 drehbar gelagert. Zwischen dem Kopf des Lagerbolzens 17 und der Außenseite des Gehäusedeckels 3 ist wiederum eine Federscheibe 18 vorgesehen, die zum Ausgleich von axialem Spiel dient. Das Steuerrad 16 weist an seinem Außenumfang axial versetzt zueinander zwei Verzahnungen 19 bzw. 20 auf, die einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Die obere Verzahnung 19 steht im Eingriff mit einer Schaltverzahnung 21, welche am Außenumfang des Schaltrades 11 angeordnet ist. Unterhalb der Schaltverzahnung 21 befindet sich am Schaltrad 11 eine Sperrverzahnung 22, die im Eingriff mit der unteren Verzahnung 20 am Steuerrad 16 steht.

Wie nachfolgend im Detail anhand der Fig. 3A bis 3D erläutert wird, wird das Steuerrad 16 bei jeder Drehung der Antriebswelle 9 durch die Schaltverzahnung 21 am Schaltrad 11 um einen bestimmten Betrag weitergedreht. Das Steuerrad 16 dreht sich somit erheblich langsamer als das Schaltrad 11. Es dient zur Positionsbestimmung und/oder Positionsbegrenzung des bewegbaren Fahrzeugteils (Deckel) 33. Hierzu sind am Außenumfang des Steuerrades 16 Nockenbahnen 16A mit wechselnden Durchmessern vorgesehen, die zur Ansteuerung nicht dargestellter Mikroschalter dienen, welche ihrerseits den Elektromotor 7 ansteuern. In den Fig. 3A bis 3D sind verschiedene Bewegungsphasen des Schaltrades 11 und des Steuerrades 16 dargestellt. Die Schaltverzahnung 21 am Schaltrad 11 weist einen größeren Durchmesser d₂₁ auf, der größer ist als ein Durchmesser d₂₂ der Sperrverzahnung 22, welche axial versetzt unterhalb der Schaltverzahnung 21 angeordnet ist. Die Schaltverzahnung 21 wird im Ausführungsbeispiel von einem einzigen kräftigen, d. h. mit einem sehr breiten Zahnkopf ausgestatteten Schaltzahn 21A gebildet. In Höhe dieses Schaltzahnes 21A, vorzugsweise in dessen Mitte, weist die Sperrverzahnung 22 eine Einkerbung 23 auf.

Die mit der Schaltverzahnung 21 zusammenwirkende obere Verzahnung 19 am Steuerrad 16 wird von mehreren kurzen kräftigen Zähnen 19A bzw. 19B gebildet, deren Kopfkreisdurchmesser mit d₁₉ bezeichnet ist. Die axial dazu versetzt angeordnete untere Verzahnung 20 wird von mehreren langen schlanken Zähnen 20 bzw. 20A gebildet, welche jeweils in der axialen Projektion in der Mitte einer Zahnlücke der Zähne 19A bzw. 19B angeordnet sind. Der Kopfkreisdurchmesser der Zähne 20 bzw. 20A ist mit d₂₀ bezeichnet.

Er ist größer als der Kopfkreisdurchmesser d₁₉ der Zähne 19A bzw. 19B. Der Fußkreis der Einkerbung 23 ist so bemessen, daß der Zahn 20A vollständig in die Einkerbung 23 eintauchen kann. Der nicht näher bezeichnete Fußkreis der Verzahnung 19 ist so bemessen, daß der Schaltzahn 21A vollständig in den Zwischenraum zwischen den benachbarten Zähnen 19A und 19B eintauchen kann.

In Fig. 3a beginnt gerade ein Schaltvorgang, bei dem der Schaltzahn 21A am Schaltrad 11 durch Anlage seiner in der Figur unten liegenden seitlichen Flanke an der oberen Flanke des Zahnes 19A die Verzahnung 19 am Steuerrad 16 um den Abstand der Zähne 19A und 19B weiterbewegt. Dabei taucht der Zahn 20A der unteren Verzahnung 20 am Steuerrad 16 in die Einkerbung 23 der Sperrverzahnung 22 am Schaltrad 11 ein (Fig. 3b). Beim in Fig. 3b dargestellten Zustand ist die Weiterbewegung des Zahnes 19A durch den Schaltzahn 21A abgeschlossen. Wie Fig. 3c zu entnehmen wird das Steuerrad 16 jedoch durch Anlage der oberen Flanke des Zahnes 20A an der oberen Flanke der Einkerbung 23 noch um einen kleinen Betrag weitergedreht. In Fig. 3d hat auch der Zahn 20A die Einkerbung 23 verlassen. Ab hier beginnend wird das Steuerrad 16 durch einen Eingriff eines kreissegmentförmigen Abschnittes der Sperrverzahnung 22 zwischen den Köpfen der Zähne 20A bzw. 20B an einer weiteren Drehung gehindert. Diese Sperrung des Steuerrades 16 gegen eine versehentliche Verdrehung wird so lange aufrechterhalten, bis der Schaltzahn 21A nach einer Umdrehung erneut den Zustand, wie in Fig. 3a dargestellt, erreicht. Das Zusammenspiel des Schaltzahnes 21A und der Einkerbung 23 am Schaltrad 11 ermöglicht dabei die Aufhebung der Sperrung und die Weiterdrehung des Steuerrades 16 um einen weiteren Zahnabstand zwischen den Zähnen 19A und 19B.

In Fig. 4 ist ein axialer Teilschnitt aus dem Randbereich des Schaltrades 11 dargestellt. Hieraus ist zu ersehen, daß die axiale Bauhöhe Z₁ der Schaltverzahnung 21 kleiner ist als die axiale Bauhöhe Z₂ der darunterliegenden Sperrverzahnung 22. Das Verhältnis von Z₁ zu Z₂ beträgt vorzugsweise etwa 1 : 2. Durch diese Maßnahme wird die Anlagefläche im Bereich der Sperrverzahnung 22 vergrößert, wodurch der Verschleiß in diesem besonders anfälligen Bereich verringert wird.

In den Fig. 5A bis 5C ist zum Vergleich ein bisher verwendeter Antrieb dargestellt, bei dem die vergleichbaren Teile zur Fig. 3a bis 3d mit gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einem zusätzlichen Hochkomma, versehen wurden. Bei diesem Antrieb war der Durchmesser d_22′ einer Sperrverzahnung 22′ am Schaltrad 11′ größer als der Durchmesser d_21′ einer Schaltverzahnung 21′. Entsprechend wies am Steuerrad 16′ der Kopfkreisdurchmesser d_20′ einen kleineren Betrag auf als der Kopfkreisdurchmesser d_19′ der Verzahnung 19′, die mit der Schaltverzahnung 21′ zusammenwirkte. Die zwei Zähne 21′ sind dort wesentlich schlanker und entsprechend verschleißanfälliger ausgebildet als beim vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Beispiel. Wie der Fig. 5C zu entnehmen, ergibt sich auch eine wesentlich geringere Überdeckung 24′ im Bereich der Sperrverzahnung 22′ im Zusammenspiel mit zwei benachbarten Zähnen 20′ am Steuerrad 16′.

Mittels der Erfindung kann der Verschleiß zwischen Schaltrad und Steuerrad eines Antriebes für bewegbare Fahrzeugteile erheblich vermindert werden, wodurch sich dessen Standzeiten insgesamt beträchtlich erhöhen.

Bezugszeichenliste

1 Antrieb
2 Gehäuseunterteil
3 Gehäusedeckel
4 Lagerbuchse
5 Schneckenrad
6 Schneckenwelle
7 Elektromotor
8 Kupplungsstück
9 Antriebswelle
10 Bundbuchse
11 Schaltrad
12 Antriebsritzel
13 Kabelführung
14 Federscheibe
15 Sicherungsring
16 Steuerrad
17 Lagerbolzen
18 Federscheibe
19 obere Verzahnung (an 16)
20 untere Verzahnung (an 16)
21 Schaltverzahnung (an 11)
22 Sperrverzahnung (an 11)
23 Einkerbung
24 Überdeckung
31 Antriebskabel
32 Ausstellmechanik
33 Deckel
34 festes Fahrzeugdach
d₁₉ Durchmesser obere Verzahnung (an 16)
d₂₀ Durchmesser untere Verzahnung (an 16)
d₂₁ Durchmesser Schaltverzahnung (an 11)
d₂₂ Durchmesser Sperrverzahnung (an 11)
Z₁ Bauhöhe (von 21)
Z₂ Bauhöhe (von 22)

Claims

1. Antrieb (1) für ein bewegbares Fahrzeugteil (33) mit einer mit dem Fahrzeugteil (33) in treibender Verbindung stehenden Antriebswelle (9), auf der ein mit einer axial zueinander versetzten Schaltverzahnung (21) und Sperrverzahnung (22) versehenes Schaltrad (11) angeordnet ist, sowie mit einem achsparallel versetzt zum Schaltrad (11) angeordneten Steuerrad (16), das mit zwei Verzahnungen (19, 20) ausgestattet ist, die mit der Schaltverzahnung (21) und der Sperrverzahnung (22) für eine Positionsbestimmung und/oder Positionsbegrenzung des Fahrzeugteils (33) in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d₂₁) der Schaltverzahnung (21) größer ist als der Durchmesser (d₂₂) der Sperrverzahnung (22).

2. Antrieb gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltverzahnung (21) aus einem breiten Schaltzahn (21A) besteht, dessen Kopfbreite so bemessen ist, daß er zwischen zwei benachbarte Zähne (19A, 19B) einer Verzahnung (19) mit reduziertem Kopfkreis (d₁₉) am Steuerrad (16) eintaucht.

3. Antrieb gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrverzahnung (22) in Höhe des Schaltzahnes (21A) eine Einkerbung (23) aufweist, in die ein Zahn (20A) mit vergrößertem Kopfkreis (d₂₀) des Steuerrades (16) eintaucht.

4. Antrieb gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bauhöhe (Z₁) der Schaltverzahnung (21) geringer ist als die axiale Bauhöhe (Z₂) der Sperrverzahnung (22).

5. Antrieb gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bauhöhe (Z₁) der Schaltverzahnung (21) sich zu der axialen Bauhöhe (Z₂) der Sperrverzahnung (22) etwa wie 1 : 2 verhält.