Elektromotorische Antriebsanordnung für kraftfahrzeug-technische Anwendungen

Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Antriebsanordnung für kraftfahrzeug-technische Anwendungen, insbesondere eine Zuzieh-Antriebsanordnung, mit einem Elektromotor, und mit einem dem Elektromotor folgenden Getriebe mit wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehenden Reihen an Zähnen, wobei das Getriebe auf ein Stelleelement arbeitet.

Elektromotorische Antriebsanordnungen für kraftfahrzeug-technische Anwendungen kommen in vielfältiger Ausgestaltung in und an einem Kraftfahrzeug zum Einsatz. Beispielsweise werden Fensterheber, Spiegel, Sitze, Ladeklappen, Kraftfahrzeug -Türen oder auch Kraftfahrzeug-Schlösser hiermit beaufschlagt.

Handelt es sich bei der elektromotorischen Antriebsanordnung um eine Zuzieh- Antriebsanordnung so sorgt diese dafür, dass beispielsweise ein Kraftfahrzeug- Schloss und insbesondere das dortige Gesperre aus Drehfalle und Sperrklinke in zuziehendem Sinne beaufschlagt wird. Dazu ist die fragliche Zuzieh- Antriebsanordnung beispielsweise örtlich getrennt von dem Kraftfahrzeug- Schloss angeordnet. Zur Verbindung zwischen der Zuzieh-Antriebsanordnung und dem betreffenden Kraftfahrzeug-Schloss ist das Stellelement vorgesehen, bei dem es sich im beschriebenen Beispielfall um ein flexibles Stellelement und insbesondere einen Bowdenzug handeln kann.

Mithilfe des elektromotorischen Antriebes des Zuziehantriebes aus Elektromotor und nachgeschaltetem Getriebe kann auf diese Weise der fragliche Bowdenzug in der Regel in ziehendem Sinne beaufschlagt werden, sodass die entsprechende Zugbewegung auf die Drehfalle des Gesperres übertragen werden kann. Dadurch wird das betreffende Kraftfahrzeug-Schloss in zuziehendem Sinne beaufschlagt.

Wie bereits mit Bezug zu der Zuzieh-Abtriebsanordnung geschildert, wird für die beschriebenen Anwendungszwecke solcher elektromotorischen Antriebsanordnungen meistens ein relativ hohes Drehmoment benötigt. Dazu ist das dem Elektromotor folgende Getriebe in der Regel als Untersetzungsgetriebe ausgebildet. Auf diese Weise werden die Umdrehungen des schnelllaufenden Elektromotors in demgegenüber langsamere Umdrehungen ausgangsseitig des Getriebes und daran anschließend in entsprechende relativ langsame Stellbewegungen des Stellelementes überführt. Aufgrund des Charakters des Getriebes in der Regel als Untersetzungsgetriebe sind einerseits relativ große Zahnräder miteinander in Eingriff und wird andererseits im Betrieb oftmals ein sogenanntes Rasseln oder werden allgemein Getriebegeräusche beobachtet. Das lässt sich darauf zurückführen, dass die Zahnräder solcher Getriebe nur mit einer begrenzten Fertigungsgenauigkeit hergestellt werden. Zwar kann man auch an dieser Stelle auf Präzisionszahnräder zurückgreifen. Diese sind jedoch aufgrund der hohen Stückzahlen praktisch unbezahlbar und am Markt nicht durchzusetzen.

Beim gattungsbildenden Stand der Technik nach der DE 10 2021 1 13 313 A1 wird so vorgegangen, dass ein Elektromotor im Endeffekt auf ein Zahnrad mit wenig Zahnrädern arbeitet, welches seinerseits mit einem Zahnrad viel größeren Durchmessers kämmt. Aufgrund der geschilderten Fertigungstoleranzen kommt es an dieser Stelle zu einem zwangsläufigen Spiel zwischen den ineinandergreifenden Zähnen. Dieses Spiel wird in der Praxis zunehmend als störend angesehen. Das lässt sich im Endeffekt darauf zurückführen, dass insbesondere solche Zuzieh-Antriebsanordnungen örtlich getrennt vom zugehörigen Kraftfahrzeug-Schloss im Innern einer Kraftfahrzeug-Tür angeordnet sind. Etwaige Geräusche im Innern der Kraftfahrzeug-Tür im Sinne eines Rasselns oder Klapperns werden von der zugehörigen Kraftfahrzeug-Tür oftmals im Sinne einer Resonanz verstärkt und dementsprechend als besonders nachteilig und wenig komfortabel angesehen. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige elektromotorische Antriebsanordnung für kraftfahrzeug-technische Anwendungen so weiterzuentwickeln, dass das Geräuschverhalten gegenüber dem Stand der Technik optimiert ist, wobei die Vorteile einer kostengünstigen und montagetechnisch einfachen Fertigung beibehalten werden sollen.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine elektromotorische Antriebsanordnung im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zahnrad des Getriebes derart elastisch vorgespannt ist, dass zumindest zwei sich gegenüberliegende Zahnflanken der ineinandergreifenden Zähne der beiden Zahnräder spaltfrei aneinander liegen.

Im Rahmen der Erfindung wird also das aufgrund der zuvor beschriebenen Fertigungstoleranzen unvermeidliche Spiel dadurch praktisch ausgeschlossen oder ausgeglichen, dass wenigstens ein Zahnrad der beiden Zahnräder des Getriebes elastisch vorgespannt wird. Die elastische Vorspannung des Zahnrades sorgt in diesem Zusammenhang dafür, dass zumindest zwei sich gegenüberliegende Zahnflanken aneinander liegen. Bei den beiden Zahnflanken handelt es sich einerseits um eine Zahnflanke des einen ersten Zahnrades und andererseits die gegenüberliegende Zahnflanke des weiteren zweiten Zahnrades des Getriebes.

Dadurch, dass die beiden genannten Zahnflanken aneinander anliegen, werden im Endeffekt im Rahmen der Erfindung etwaige Rasselgeräusche oder Klappergeräusche im Innern des Getriebes vermieden, weil die elastische Vorspannung des zumindest einen Zahnrades den an dieser Stelle in der Praxis meistens beobachteten Spalt verhindert. Vielmehr liegen die Zahnflanken spaltfrei aneinander an, sodass das Geräuschverhalten insgesamt gegenüber dem Stand der Technik optimiert ist.

Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die elastische Vorspannung des Zahnrades derart, dass zumindest eine das betreffende Zahnrad beaufschlagende Feder vorgesehen ist. Bei dieser Fehler handelt es sich vorteilhaft um eine Spiralfeder. Eine solche Spiralfeder verfügt im Allgemeinen über einen Spiralabschnitt und zwei an den Spiralabschnitt angeschlossene Schenkel.

Dabei ist die Auslegung zusätzlich so getroffen, dass die fragliche Spiralfeder mit ihrem Spiralabschnitt eine Welle des mithilfe der Feder elastisch beaufschlagten Zahnrades umschließt. Demgegenüber sind die beiden vom Spiralabschnitt abgehenden Schenkel der Spiralfeder einerseits ortsfest beispielsweise an ein Gehäuse und andererseits drehbeweglich an das betreffende und mit der Feder elastisch beaufschlagte Zahnrad angeschlossen. Bei dem Gehäuse kann es sich vorteilhaft um ein Gehäuse der elektromotorischen Antriebsanordnung für kraftfahrzeug-technische Anwendungen handeln. Das Gehäuse sorgt folglich dafür, dass die betreffende Antriebsanordnung eingehaust wird. Das erfolgt in der Regel dichtend, und zwar dergestalt, dass ins Innere des Gehäuses weder Staub noch Feuchtigkeit eindringen kann.

Außerdem hat es sich in diesem Zusammenhang als besonders günstig herausgestellt, wenn die Kraft der das Zahnrad beaufschlagenden Feder unterhalb der Selbsthemmungskraft des Getriebes angesiedelt ist. Auf diese Weise sorgt die Feder lediglich dafür, dass die gegenüberliegenden Zahnflanken der ineinandergreifenden Zähne der beiden Zahnräder spaltfrei aneinander liegen, ansonsten das Getriebe mithilfe der Feder aber nicht unbeabsichtigt bewegt wird. D. h., mithilfe der Feder kann die Selbsthemmungskraft des Getriebes nicht überwunden werden. Erst dann, wenn das Getriebe mithilfe des Elektromotors beaufschlagt wird, kommt es auch zu einer signifikanten Bewegung der Zahnräder untereinander.

Als weitere Besonderheit empfiehlt die Erfindung, dass das elastisch vorgespannte Zahnrad ausgangsseitig des Getriebes angeordnet ist und auf das Stellelement arbeitet. Auf diese Weise wird insgesamt nicht nur etwaiges Spiel im Innern des Getriebes mithilfe der das Zahnrad beaufschlagenden Feder vermieden. Sondern in diese elastische Vorspannung wird im Endeffekt auch das an das ausgangsseitige Zahnrad angeschlossene Stellelement miteinbezogen. D. h., etwaiges an dieser Stelle beobachtetes Spiel des ausgangsseitigen Zahnrades inklusive Stellelement wird insgesamt mithilfe der das Zahnrad elastisch beaufschlagenden Feder ausgeglichen. Dadurch wird ein besonders optimiertes Geräuschverhalten der elektromotorischen Antriebsanordnung nach der Erfindung beobachtet.

Das alles gelingt, und zwar ohne dass die Herstellungs- und Montagekosten signifikant steigen. Denn die an dieser Stelle für die elastische Vorspannung eingesetzte Spiralfeder kann besonders kostengünstig hergestellt und montiert werden. Hinzu kommt, dass grundsätzlich sogar Zahnräder mit im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik noch größerem Spiel eingesetzt werden können, weil es erfindungsgemäß zum Spielausgleich durch die elastische Vorspannung kommt. Dadurch lassen sich sogar etwaige mit der Spiralfeder verbundene Mehrkosten durch einen geringeren Herstellungsbetrag für die Zahnräder ausgleichen oder sogar überkompensieren. Das alles gelingt unter Beibehaltung der Funktionalität sowie auch der Abmessungen der elektromotorischen Antriebsanordnung, weil die zusätzlich eingesetzte Spiralfeder die ohnehin vorhandene Welle des Zahnrades umschließt. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen. Nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung verfügt das elastisch vorgespannte Zahnrad ausgangsseitig des Getriebes in der Regel über einen vielfachen Durchmesser im Vergleich zum damit kämmenden vorgeschalteten Zahnrad. Dabei ist die Auslegung meistens noch so getroffen, dass das vorgeschaltete Zahnrad mit wenigstens einem Zahn zwischen zwei Zähne des elastisch vorgespannten Zahnrades eingreift.

Auf diese Weise wird im Rahmen der Erfindung ein besonders wirksamer Spielausgleich herbeigeführt. Denn das durchmessergrößere ausgangsseitige Zahnrad des Getriebes wird mithilfe der Spiralfeder elastisch vorgespannt. Da in diesem Fall das durchmesserkleinere Zahnrad mit seinem einen (einzigen) Zahn zwischen zwei Zähne des durchmessergrößeren Zahnrades eingreift, ist gewährleistet, dass der eine (einzige) Zahn mit seiner einen Zahnflanke gegen die gegenüberliegende Zahnflanke eines der beiden Zähne des durchmessergrößeren Zahnrades zur Anlage kommt. Etwaige Klappergeräusche oder Rasselgeräusche werden folglich wirksam verhindert. Das gilt sowohl für den Fall, dass die Zahnräder aus Kunststoff hergestellt sind als auch dann, wenn die Zahnräder aus Metall produziert sind. Selbstverständlich berücksichtigt die Erfindung auch Mischformen dergestalt, dass die Zahnräder kombiniert aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt sind, was bevorzugt ist. Ebenso Mischformen derart, dass ein Zahnrad aus Kunststoff und das andere Zahnrad aus Metall hergestellt ist.

Im Regelfall kommen an dieser Stelle jedoch durchweg Zahnräder entweder aus Metall oder aus Kunststoff zum Einsatz. In jedem Fall sorgt die elastische Vorspannung an wenigstens einem Zahnrad dafür, dass Rasselgeräusche oder Klappergeräusche im Antriebsstrang wirksam verhindert und unterdrückt werden. Dadurch steigt der Komfort und die Akzeptanz bei Anwendern. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Figuren 1 und 2 die erfindungsgemäße elektromotorische Antriebsanordnung in unterschiedlichen Darstellungen und Perspektiven.

Tatsächlich ist in beiden Figuren 1 und 2 eine elektromotorische Antriebsanordnung für kraftfahrzeug-technische Anwendungen dargestellt. Konkret handelt es sich bei der Antriebsanordnung um eine Zuzieh-Antriebsanordnung, die lediglich ausschnittsweise wiedergegeben ist. Dazu verfügt die Zuzieh- Antriebsanordnung über einen Elektromotor 1 , welcher auf ein Zahnrad 2 als Bestandteil eines Getriebes 2, 3 arbeitet. Das dem Elektromotor 1 folgende Getriebe 2, 3 beaufschlagt seinerseits ein Stellelement S. Bei dem Stellelement S handelt es sich im Rahmen des gezeigten Beispielfalls in Gestalt der Zuzieh- Antriebsanordnung um ein flexibles Stellelement S, konkret einen Bowdenzug.

Auf diese Weise kann die dargestellte Zuzieh-/Antriebsanordnung auf ein hiervon örtlich getrennt und entfernt ausgebildetes Kraftfahrzeug-Schloss mit einem Gesperre arbeiten, welches im Detail nicht dargestellt ist. Tatsächlich kann das fragliche Gesperre mit einer Zuziehkraft seitens des flexiblen Stellelementes S derart beaufschlagt werden, dass eine Drehfalle als Bestandteil des Gesperres in zuziehendem Sinne beaufschlagt wird.

Man erkennt, dass das dem Elektromotor 1 folgende Getriebe 2, 3 mit wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern 2, 3 ausgerüstet ist. Dabei ist die Auslegung zusätzlich noch und erfindungsgemäß so getroffen, dass wenigstens ein Zahnrad 2, 3 derart elastisch vorgespannt ist, dass zumindest zwei sich gegenüberliegende Zahnflanken 4a und 4b zweier ineinandergreifender Zähne 4, 5 der beiden Zahnräder 2, 3 spaltfrei aneinander anliegen. Tatsächlich beobachtet man zwei Reihen an sich gegenüberliegenden Zähnen 4, 5 einerseits am Zahnrad 2 und andererseits am Zahnrad 3.

Anhand des Ausführungsbeispiels erkennt man zunächst einmal, dass das Zahnrad 3 des Getriebes 2, 3 einen vielfachen Durchmesser im Vergleich zum damit kämmenden vorgeschalteten Zahnrad 2 aufweist. Außerdem ist die Auslegung so getroffen, dass das vorgeschaltete Zahnrad 2 mit wenigstens einem Zahn 4 zwischen zwei Zähne 5 des elastisch vorgespannten Zahnrades 3 eingreift. Bei dem elastisch vorgespannten Zahnrad 3 handelt es sich um dasjenige Zahnrad 3, welches ausgangsseitig des Getriebes 2, 3 angeordnet ist und auf das hieran angeschlossene Stellelement S arbeitet.

Man erkennt anhand des Ausführungsbeispiels, dass das vorgeschaltete Zahnrad 2 mit lediglich einem (einzigen) Zahn 4 zwischen zwei Zähne 5 des durchmessergrößeren ausgangsseitig des Getriebes 2, 3 angeordneten Zahnrades 3 eingreift, welches darüber hinaus erfindungsgemäß elastisch vorgespannt ist. Dabei verfügt der jeweilige Zahn 4 über eine in der angedeuteten Drehrichtung des ausgangsseitigen Zahnrades 3 im Uhrzeigersinn jeweils vordere Flanke 4a respektive 5a und eine demgegenüber rückwärtige Zahnflanke 4b respektive 5b. Auf diese Weise liegt der einzige Zahn 4 des durchmesserkleineren vorgeschalteten Zahnrades 2 mit seiner frontseitig vorderen Zahnflanke 4a spaltfrei an der demgegenüber rückwärtigen Zahnflanke 5b des gegenüberliegenden Zahnes 5 bzw. der gegenüberliegenden Zahnflanke 5b an.

Für die spaltfreie beschriebene Anlage der sich gegenüberliegenden Zahnflanken 4a, 5b der ineinander eingreifenden Zähne 4, 5 der beiden Zahnräder 2, 3 infolge der elastischen Vorspannung sorgt nach dem Ausführungsbeispiel eine das ausgangsseitig des Getriebes 2, 3 vorgesehene Zahnrad 3 beaufschlagende Feder 6. Bei der Feder 6 handelt es sich um eine Spiralfeder 6. Anhand der Fig. 2 erkennt man, dass die Spiralfeder 6 mit einem Spiralabschnitt 6a und zwei von dem Spiralabschnitt abgehenden Schenkel 6b, 6c ausgerüstet ist. Dabei ist ein Schenkel 6b der Spiralfeder 6 ortsfest ausgelegt, nämlich nach dem Ausführungsbeispiel an ein Gehäuse 7 angeschlossen. Bei dem Gehäuse 7 handelt es sich um das Gehäuse 7, welches in seinem Innern die gesamte dargestellte elektromotorische Antriebsanordnung aufnimmt. Demgegenüber ist der andere zweite Schenkel 6c drehbeweglich an das betreffende Zahnrad 3 angeschlossen.

Die Kraft der Feder 6 ist darüber hinaus so ausgelegt, dass sie unterhalb der Selbsthemmungskraft des Getriebes 2, 3 angesiedelt ist. D. h., die Feder 6 kann ihrerseits nicht für etwaige Bewegungen der beiden Zahnräder 2, 3 des Getriebes 2, 3 sorgen. Vielmehr wird mithilfe der Feder 6 einzig sichergestellt, dass die beiden sich gegenüberliegenden Zahnflanken 4a, 5b der ineinandergreifenden Zähne 4, 5 der beiden Zahnräder 2, 3 des Getriebes 2, 3 spaltfrei - wie beschrieben - aneinander anliegen. Dazu mag die Feder 6 das ausgangsseitige Zahnrad 3 entgegen seiner vorgesehenen Drehrichtung im Uhrzeigersinn gegen den Uhrzeigersinn, d. h. im Gegenuhrzeigersinn, beaufschlagen.

Die Zahnräder 2, 3 können grundsätzlich aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass beide Zahnräder 2, 3 jeweils als Kunststoffspritzgussteile ausgebildet sind. Grundsätzlich kann es sich bei den Zahnrädern 2, 3 aber auch um Metallspritzgussteile handeln. Auch Mischformen ebenso wie Komposit-Zahnräder 2, 3 sind denkbar und werden von der Erfindung umfasst.

So oder so sorgt die elastische Vorspannung des ausgangsseitig des Getriebes 2, 3 vorgesehenen Zahnrades 3 im Rahmen des Ausführungsbeispiels dafür, dass etwaige Geräusche des Getriebes 2, 3 unterdrückt werden. Gleiches gilt für das angeschlossene Stellelement S. D. h. sämtliches ausgangsseitig des Getriebes 2, 3 und auch des Stellelementes S vorgesehenes Spiel wird durch die spaltfreie Anlage der beiden Zahnflanken 4a, 5b unterdrückt. Dadurch wird das Geräuschverhalten optimiert.

Bezugszeichenliste:

1 Elektromotor

2, 3 Zahnrad bzw. Getriebe 4, 5 Zähne bzw. Stellelement

4a, 5a vordere Zahnflanke

4b, 5b rückwärtige Zahnflanke

4a, 5b ineinandergreifende Zähne

6 Spiralfeder 6a Spiralabschnitt

6b, 6c Schenkel

S Stellelement