Titel

Antriebsvorrichtung für ein verstellbares Element eines Fahrzeugs Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein verstellbares Element eines Fahrzeugs, insbesondere für ein Schiebedach, sowie eine Antriebsanordnung, umfassend die Antriebsvorrichtung und ein

Notverstellwerkzeug.

Die Verstellung von Schiebedächern in Kraftfahrzeugen erfolgt heutzutage mittels einer Antriebsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die elektrische Energie des Motors wird dabei über ein Schneckengetriebe auf ein Ritzel übertragen. Mittels des Ritzels wird das Schiebedach betätigt. Um eine

Schließbewegung des Schiebedachs auch bei Ausfall der elektrischen

Stromversorgung zu gewährleisten, ist üblicherweise ein Eingriff für ein

Notwerkzeug, beispielsweise eine Kurbel, integriert. Bei nicht selbsthemmenden Schneckengetrieben kann die Abtriebswelle problemlos mit dem Notwerkzeug gedreht werden. Bei selbsthemmenden Schneckengetrieben ist dies nicht ohne weiteres möglich, da das Schneckengetriebe das manuelle Drehen der

Abtriebswelle blockiert oder entsprechend erschwert.

Offenbarung der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 ist es möglich, gleichzeitig mit dem Einschieben des Notwerkzeugs das Schneckengetriebe von der Abtriebswelle zu entkoppeln. Erfindungsgemäß wird hierzu ein Mitnehmer verwendet, der über eine erste Kupplung mit dem Schneckenrad und über eine zweite Kupplung mit der Abtriebswelle verbunden ist. Beide Kupplungen sind axial verschiebbar angeordnet. Allerdings wird durch Verschieben des Mitnehmers nur die erste Kupplung ein- und ausgekuppelt. Die zweite Kupplung bleibt dabei eingekuppelt. Die erfindungsgemäße

Antriebsvorrichtung ist bei kostengünstiger Herstellung und Montage äußerst kleinbauend und kann daher bevorzugt in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Diese Vorteile werden erreicht durch eine Antriebsvorrichtung für ein

verstellbares Element eines Fahrzeugs, insbesondere für ein Schiebedach, umfassend ein Gehäuse, eine im Gehäuse gelagerte Abtriebswelle und ein Ritzel auf der Abtriebswelle. Die Abtriebswelle ist um eine Achse drehbar im Gehäuse gelagert. Das Ritzel dient zur Übertragung des Drehmoments auf das

verstellbare Element. Mittels einer Schneckengetriebestufe mit Schneckenrad und Schneckenwelle wird das Drehmoment von einem Elektromotor auf die Abtriebswelle übertragen. Das Schneckengetriebe ist dabei insbesondere selbsthemmend ausgeführt. Zwischen dem Schneckenrad und der Abtriebswelle ist der Mitnehmer zur Übertragung des Drehmoments angeordnet. Mittels der ersten Kupplung wird das Drehmoment vom Schneckenrad auf den Mitnehmer übertragen. Über die zweite Kupplung erfolgt die Übertragung des Drehmoments vom Mitnehmer auf die Abtriebswelle. Der Mitnehmer ist längsverschieblich angeordnet, so dass durch Verschieben des Mitnehmers die erste Kupplung ein- und auskuppelbar ist.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zweite Kupplung unabhängig von der Stellung des Mitnehmers immer eingekuppelt ist. Des Weiteren ist bevorzugt im Mitnehmer ein Notwerkzeugeingriff ausgebildet. Der Notwerkzeugeingriff ist beispielsweise als Innensechskant ausgebildet. Über den Notwerkzeugeingriff kann ein Notwerkzeug, beispielsweise eine Kurbel, eingeschoben werden. Das Notwerkzeug wird dabei koaxial zur Achse eingeschoben. Dadurch erfolgt gleichzeitig mit dem Einschieben des Notwerkzeugs ein Verschieben des

Mitnehmers und somit ein Auskuppeln der ersten Kupplung. Ein über das Notwerkzeug eingeleitetes Drehmoment kann somit über den Mitnehmer direkt auf die Abtriebswelle und auf das Ritzel übertragen werden. Das

Schneckengetriebe muss dabei nicht mitgedreht werden, da die erste Kupplung ausgekuppelt ist. Die Antriebsvorrichtung umfasst bevorzugt eine Feder. Die Feder ist

insbesondere als Spiralfeder ausgebildet. Die Feder ist angeordnet, um den Mitnehmer in eine Position zu drücken, in der die erste und die zweite Kupplung eingekuppelt sind.

Besonders bevorzugt wird die Abtriebswelle innen hohl ausgebildet. In dem inneren Hohlraum der Abtriebswelle wird der Mitnehmer geführt. So kann bevorzugt auch die Feder in der hohlen Abtriebswelle montiert werden.

Um eine Montageeinheit zu bilden, ist bevorzugt ein Deckel vorgesehen, der den Mitnehmer in der hohlen Abtriebswelle hält. Insbesondere ist dieser Deckel mit dem Schneckenrad fest verbunden, vorzugsweise verschraubt.

Die beiden Kupplungen sind bevorzugt formschlüssig ausgebildet. Das bedeutet, dass an jeder Kupplung korrespondierende Formschlusselemente vorgesehen sind, die ineinander greifen.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die zweite Kupplung Durchbrüche in der Mantelfläche der hohlen Abtriebswelle umfasst. Die Durchbrüche sind in Form von Schlitzen, die sich parallel zur Achse erstrecken, ausgebildet. Der Mitnehmer ragt teilweise durch diese Durchbrüche hindurch und ist in den Durchbrüchen koaxial zur Achse verschiebbar geführt.

In besonders bevorzugter Ausbildung sind die schneckenradseitigen

Formschlusselemente der ersten Kupplung an einem Einlegeteil ausgebildet. Das Schneckenrad wird vorzugsweise aus Kunststoff gespritzt. Dabei kann das Einlegeteil, welches vorzugsweise aus Metall besteht, von dem Kunststoff umspritzt werden. Dadurch ist eine verschleißsichere erste Kupplung

gewährleistet.

Für die Formschlusselemente der beiden Kupplungen gibt es drei besonders bevorzugte Ausbildungen: Die erste und/oder die zweite Kupplung kann aus einem rotationssymmetrischen Außenmehrkantprofil und einem entsprechenden Innenmehrkantprofil gebildet sein. Die Rotationssymmetrie ist dabei bezogen auf die Achse. Das Außenmehrkantprofil ist dabei besonders bevorzugt am

Mitnehmer ausgebildet. Das entsprechende Innenmehrkantprofil ist in der innen hohlen Abtriebswelle und/oder im Schneckenrad ausgebildet. Des Weiteren ist vorgesehen, dass die erste und/oder zweite Kupplung mehrere sich parallel zur Achse erstreckende Stifte und korrespondierende Löcher umfasst. Besonders bevorzugt sind die Stifte am Mitnehmer ausgebildet. Die korrespondierenden Löcher befinden sich dann an der Abtriebswelle und/oder dem Schneckenrad. In der dritten Alternative ist zumindest eine der Kupplungen durch eine Verzahnung gebildet.

Das Ritzel kann entweder einstückig mit der Abtriebswelle gefertigt werden oder mit der Abtriebswelle verbunden sein.

Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Antriebsanordnung, umfassend eine der soeben beschriebenen Antriebsvorrichtungen und ein Notwerkzeug. Das Notwerkzeug ist zum formschlüssigen Verbinden mit dem Mitnehmer über den Notwerkzeugeingriff ausgebildet. Insbesondere weist hierzu das Notwerkzeug einen Außenmehrkant auf. Die im Rahmen der erfindungsgemäßen

Antriebsvorrichtung beschriebenen Unteransprüche und vorteilhaften

Ausgestaltungen finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf die erfindungsgemäße Antriebsanordnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:

Figuren 1 und 2 eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Figuren 3 und 4 die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Figuren 5 bis 7 die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Figuren 8 und 9 die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, Figuren 10 bis 12 die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,

Figur 13 die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,

Figur 14 die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel,

Figuren 15 und 16 die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel,

Figuren 17 bis 20 die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel, und

Figuren 21 und 22 die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel.

Ausführungsformen der Erfindung

Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind in allen Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen versehen.

In den Figuren 1 und 2 sind Schnittbilder eines ersten Ausführungsbeispiels einer Antriebsvorrichtung 1 gezeigt.

Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 ist nur teilweise und schematisch dargestellt. Insbesondere sind nur die Bestandteile des Gehäuses 2 gezeigt, die zur Führung und Lagerung der drehenden Bauteile notwendig sind.

Des Weiteren umfasst die Antriebsvorrichtung 1 einen Elektromotor 7, eine Schneckenwelle 5, ein Schneckenrad 6, einen Mitnehmer 9, eine Abtriebswelle 3 und ein Ritzel 4. Die Schneckenwelle 5 ist koaxial zu einer Ankerwelle des Elektromotors 7 angeordnet und wird vom Elektromotor 7 angetrieben. Die Schneckenwelle 5 steht im Eingriff mit dem Schneckenrad 6. Das Schneckenrad 6 ist über eine erste Kupplung 1 1 mit dem Mitnehmer 9 verbunden. Über eine zweite Kupplung 12 ist der Mitnehmer 9 mit der Abtriebswelle 3 verbunden. Das Ritzel 4 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel integral an der Abtriebswelle 3 ausgebildet. Das Schneckenrad 6 ist im Gehäuse 2 um eine Achse 8

drehbeweglich gelagert. Der Mitnehmer 9 ist koaxial zur Achse 8 verschiebbar angeordnet. Die Abtriebswelle 3 ist um die Achse 8 drehbar im Gehäuse 2 gelagert.

Die Abtriebswelle 3 ist innen hohl. Koaxial zur Achse 8 ist in der innen hohlen Abtriebswelle 3 eine Feder 13 angeordnet. Die Feder 13 belastet den Mitnehmer 9.

An der Unterseite ist die Antriebsvorrichtung 1 über einen Gehäuseverschluss 10 verschlossen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hält der Gehäuseverschluss 10 den Mitnehmer 9.

Im Mitnehmer 9 ist ein Notwerkzeugeingriff 14 ausgebildet. Der

Notwerkzeugeingriff 14 erstreckt sich koaxial zur Achse 8. Insbesondere ist der Notwerkzeugeingriff 14 als Innenmehrkant ausgebildet. In den

Notwerkzeugeingriff 14 kann ein Notwerkzeug, beispielsweise eine Kurbel, eingesteckt werden.

Über einen Absatz 15 ist die Abtriebswelle 3 in Axialrichtung am Gehäuse 2 geführt und gelagert, so dass durch Aufsetzen des Gehäuseverschlusses 10 der Mitnehmer 9 und die Abtriebswelle 3 sicher in dem Gehäuse 2 befestigt sind. Der Gehäuseverschluss 10 kann auch als Gehäusedeckel bezeichnet werden.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Kupplung 1 1 , gebildet durch eine Verzahnung, zwischen dem Mitnehmer 9 und dem Schneckenrad 6. Die zweite Kupplung 12 ist gebildet durch ein Außenmehrkantprofil am Mitnehmer 9 und ein Innenmehrkantprofil in der innen hohlen Abtriebswelle 3. Wie die weiteren Ausführungsbeispiele zeigen, können die beiden Kupplungen 1 1 , 12 durch unterschiedlichste Formschlusselemente 22 bis 25 gebildet werden. Im Detail wird dies anhand von Figur 12 im Rahmen des fünften Ausführungsbeispiels erläutert. Durch Einstecken des Notwerkzeugs in den Notwerkzeugeingriff 14 wird der Mitnehmer 9 entlang der Achse 8 nach oben verschoben. Die zweite Kupplung 12 bleibt dabei im Eingriff. Die erste Kupplung 1 1 wird gleichzeitig ausgekuppelt. Durch Verschieben des Mitnehmers 9 nach oben rückt die Verzahnung am

Mitnehmer 9 in den gezeigten Freilaufbereich 16. Dadurch kann der Mitnehmer 9 zusammen mit der Abtriebswelle 3, unabhängig vom Schneckenrad 6, gedreht werden.

Die Figuren 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der

Antriebsvorrichtung 1 . Im zweiten Ausführungsbeispiel ist eine geschlossene Montageeinheit, unabhängig vom Gehäuseverschluss 10, gebildet. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Deckel 17 über eine Verschraubung 18 mit dem Schneckenrad 3 verbunden. Der Deckel 17 hält den Mitnehmer 9 im Inneren der Abtriebswelle 3. Der Absatz 15 ist hier zwischen der Abtriebswelle 3 und dem Schneckenrad 6 ausgebildet, so dass über den Deckel 17 auch die Abtriebswelle 3 im Schneckenrad 6 fixiert ist. Um den Zugang zum Notwerkzeugeingriff 14 zu gewährleisten, befindet sich im Deckel 17 ein Durchbruch koaxial zur Achse 8.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der

Antriebsvorrichtung 1. Im dritten Ausführungsbeispiel sind zur Ausbildung der zweiten Kupplung 12 Durchbrüche 19 in der Mantelfläche der Abtriebswelle 3 vorgesehen. Die Durchbrüche 19 sind als sich parallel zur Achse 8 erstreckende Schlitze ausgebildet. Der Mitnehmer 9 ragt durch die Durchbrüche 19 hindurch, so dass ein Formschluss zwischen Mitnehmer 9 und Abtriebswelle 3 entsteht. Radial außerhalb der Durchbrüche 19 ist die erste Kupplung 1 1 mittels einer Verzahnung zwischen Mitnehmer 9 und Schneckenrad 6 gebildet.

Die Figuren 8 und 9 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der

Antriebsvorrichtung 1 . Im vierten Ausführungsbeispiel sind die Abtriebswelle 3 und das Ritzel 4 als zwei einzelne Teile gefertigt, die nachträglich miteinander verbunden sind. Durch diese Ausgestaltung kann der Durchmesser der

Abtriebswelle 3 reduziert werden, und der Durchmesser des Ritzels 4 beeinflusst die Montage mit dem Gehäuse 2 nicht mehr. Des Weiteren zeigt das vierte Ausführungsbeispiel ein Einlegeteil 21 des Schneckenrades 6. Der Hauptbestandteil des Schneckenrades 6 wird aus Kunststoff gespritzt. Von diesem Kunststoff wird das Einlegeteil 21 umspritzt. Im Einlegeteil 21 ist die erste Kupplung 1 1 ausgebildet. Das Einlegeteil 21 ist insbesondere aus hartem Kunststoff oder Metall, so dass die erste Kupplung 1 1 verschleißarm ausgebildet werden kann. Figur 8 zeigt ferner eine Axiallagerung 20, durch die das Schneckenrad 6 am Gehäuseverschluss 10 und am Gehäuse 2 in Axialrichtung gleitgelagert ist. Die Figuren 10 bis 12 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der

Antriebsvorrichtung 1 . Figur 12 zeigt eine Explosionsdarstellung des

Schneckenrades 6, des Mitnehmers 9, der Feder 13 und der Abtriebswelle 3. In der Explosionsdarstellung sind die einzelnen Formschlusselemente 22 bis 25 der beiden Kupplungen 1 1 , 12 gut zu sehen und zu beschreiben. Die zweite

Kupplung 12 umfasst an der Abtriebswelle 3 ein erstes Formschlusselement 22 und am Mitnehmer 9 ein zweites Formschlusselement 23. Die erste Kupplung 1 1 umfasst am Mitnehmer 9 ein drittes Formschlusselement 24 und an dem

Schneckenrad 6 ein viertes Formschlusselement 25. In Figur 12 ist das erste Formschlusselement 22 als Innenmehrkant ausgebildet. Das zweite

Formschlusselement 23 ist als Außenmehrkant ausgebildet. Das dritte

Formschlusselement 24 ist als mehrere Stifte ausgebildete. Das dazu

korrespondierende vierte Formschlusselement 25 umfasst mehrere Löcher im Einlegeteil 21 . Wie das erste Ausführungsbeispiel zeigt, können die

Formschlusselemente 22 bis 25 auch als Verzahnungen ausgebildet werden.

Figur 13 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung 1 . Im sechsten Ausführungsbeispiel sind die Kupplungen 1 1 , 12 wie im fünften

Ausführungsbeispiel ausgebildet. Ein Vergleich des fünften und sechsten Ausführungsbeispiels zeigt, dass der untere Bereich des Mitnehmers entweder im Einlegeteil 21 oder in der innen hohlen Abtriebswelle 3 geführt werden kann.

Dementsprechend ist auch der Freilaufbereich 16 entweder ein Hohlraum innerhalb des Einlegeteils 21 oder innerhalb der hohlen Abtriebswelle 3.

Figur 14 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung. In Figur 14 sind die zweiten und dritten Formschlusselemente 23 und 24 als mehrere Stifte ausgebildet. In entsprechender Weise sind die ersten und vierten

Formschlusselemente 22, 25 als Löcher ausgebildet.

Die Figuren 15 und 16 zeigen ein achtes Ausführungsbeispiel der

Antriebsvorrichtung 1. Der Schnitt in Figur 15 zeigt einen Kipphebel 26, der über ein Federelement 27 belastet ist. Die Drehachse des Kipphebels 26 steht beabstandet und senkrecht zur Achse 8. Wenn der Kipphebel 26, wie in der gezeigten Position, durch das Federelement 27 ausgelenkt ist, greift er in entsprechende Nuten sowohl im Schneckenrad 6 als auch im Mitnehmer 9. Der Kipphebel 26 stellt somit für beide Kupplungen 1 1 , 12 ein Formschlusselement dar. Durch Einstecken des Notwerkzeugs in den Notwerkzeugeingriff 14 und durch Verschieben des Mitnehmers 9 wird der Kipphebel 26 entgegen der Kraft des Federelementes 27 in eine vertikale Stellung bewegt. Dadurch ist die erste Kupplung 1 1 ausgekuppelt.

Die Figuren 17 bis 20 zeigen ein neuntes Ausführungsbeispiel der

Antriebsvorrichtung 1. Im neunten Ausführungsbeispiel umfasst die erste Kupplung 1 1 mehrere Kugeln 28. Im eingekuppelten Zustand der ersten

Kupplung 1 1 liegen die Kugeln 28 in entsprechenden Kugelnuten 29 und verbinden somit das Schneckenrad 6 mit dem Mitnehmer 9. Am Mitnehmer 9 ist eine konische Fläche ausgebildet, so dass durch Verschieben des Mitnehmers 9 die Kugeln 28 radial nach innen rutschen. Dadurch verlassen die Kugeln 28 die Kugelnut 29 im Einlegeteil 21 bzw. im Schneckenrad 6, und die erste Kupplung 1 1 wird ausgekuppelt. Figur 19 zeigt hierzu den ausgekuppelten Zustand der ersten Kupplung 1 1. Figur 20 zeigt den eingekuppelten Zustand der ersten

Kupplung 1 1.

Die Figuren 21 und 22 zeigen ein zehntes Ausführungsbeispiel der

Antriebsvorrichtung 1 . Figur 22 zeigt im linken Bereich den ausgekuppelten Zustand und im rechten Bereich den eingekuppelten Zustand. Im zehnten

Ausführungsbeispiel gibt es zwei Notwerkzeugeingriffe 14. Das Notwerkzeug kann hier von beiden axialen Endseiten der Abtriebswelle 3 eingeführt werden. Im zehnten Ausführungsbeispiel ist der Mitnehmer 9 fest mit der Abtriebswelle 3 verbunden. Drei bewegliche Blöcke 31 sind innerhalb von Taschen 32 senkrecht zur Achse 8 beweglich. Die Federn 13 sind entsprechend senkrecht zur Achse 8 angeordnet. Durch Einstecken eines Notwerkzeugs in einen der beiden Notwerkzeugeingriffe 14 werden die Blöcke 31 radial nach außen gedrückt. Dadurch werden die Blöcke 31 vom Mitnehmer 9 entkoppelt. Über das Notwerkzeug kann somit der Mitnehmer 9 und die Abtriebswelle 3, unabhängig vom Schneckenrad 6, gedreht werden.