Beschreibung: Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen, insbesondere für Kraftfahrzeug-Schließeinrichtungen, mit einem Elektromotor und einem vom Elektromotor über einen Antriebsstrang mittelbar oder unmittelbar beaufschlagten Stellelement, wobei in dem Antriebsstrang zumindest eine Evoloidverzahnung vorgesehen ist.

Stellantriebe für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen werden beispielsweise dazu genutzt, einen Außenspiegel zu verstellen, für eine Sitzverstellung zu sorgen, eine Scheinwerferverstellung vorzunehmen oder auch eine Einstellung oder Verstellung der Scheibenwischer. Außerdem lassen sich mithilfe solcher Stellantriebe grundsätzlich auch Klappenelemente beaufschlagen, wie beispielsweise eine Heckklappe, ein Heckdeckel, eine Kraftfahrzeugtür, eine Motorhaube oder dergleichen.

Neben diesen allgemeinen kraftfahrzeugtechnischen Anwendungen für Stell- antriebe werden diese auch in Verbindung mit Kraftfahrzeug- Schließeinrichtungen genutzt und in der Praxis eingesetzt. Bei solchen Kraftfahrzeug-Schließeinrichtungen handelt es sich beispielsweise um einen Zuziehantrieb für eine Kraftfahrzeugtür oder eine Heckklappe. Außerdem lassen sich mit solchen Stellantrieben auch sogenannte Servoschlosshalter verfahren, um ebenfalls eine Kraftfahrzeugtür zuzuziehen. Daneben sind Anwendungen im Innern eines Kraftfahrzeugtürschlosses denkbar, beispielsweise derart, dass einzelne Schlosselemente beaufschlagt werden, beispielsweise ein Verriegelungselement oder Zentralverriegelungselement. Darüber hinaus lassen sich mithilfe des Stellantriebs unter anderem auch Tankklappen oder Ladedosen bei Elektromobilen verriegeln.

Die sämtlichen aus der Praxis bekannten Anwendungsgebiete für solche Stellantriebe erfordern oftmals einen kompakten Aufbau des Stellantriebes, weil die Einbauverhältnisse beengt sind. So wird im Rahmen der gattungsbildenden DE 10 2010 003 044 A1 eine mehrstufige Getriebeeinrichtung zur Verstellung einer Baueinheit in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Bei der Baueinheit kann es sich um eine Sitzverstellung, eine Außenspiegelverstellung oder auch eine Scheinwerferverstellung sowie grundsätzlich auch einen Fensterheber oder andere Elemente im oder am Kraftfahrzeug handeln. Die bekannte mehrstufige Getriebeeinrichtung arbeitet mit einer ersten Getriebestufe bestehend aus einer Schnecke und einem mit der Schnecke kämmenden Stirn- bzw. Schneckenrad. Außerdem ist eine zweite Getriebestufe realisiert. Die zweite Getriebestufe besteht aus einem Evoloidritzel und einem mit dem Evoloidritzel kämmenden Abtriebsrad. Das in die Schnecke eingreifende Stirnbzw. Schneckenrad ist mit dem Evoloidritzel gekoppelt. Bei dem Evoloidritzel kann es sich um ein Kunststoffritzel handeln. Auf diese Weise wird eine kompaktbauende Getriebeeinrichtung zur Verfügung gestellt, mit der sich auch hohe Drehmomente übertragen lassen.

Im weiteren Stand der Technik nach der WO 2013/045104 A1 wird ein Spindelantrieb zur motorischen Verstellung eines Verstellelementes eines Kraftfahrzeuges beschrieben. In diesem Zusammenhang ist auch ein Planetengetriebe mit einem drehbaren Sonnenrad und koaxial dazu einem drehbaren Planeten- radträger realisiert. Der Eingriff zwischen dem Sonnenrad und dem mindestens einem Planetenrad des Planetenradträgers ist als Evoloidverzahnung ausgestaltet. Auf diese Weise soll insgesamt der notwendige Bauraum in Richtung der Antriebslängsachse reduziert werden.

Der schließlich noch relevante Stand der Technik nach der EP 1 363 809 B1 betrifft einen Stellantrieb zur Kraftfahrzeug-Außenspiegelverstellung. Dazu ist ein Spiegeleinstellelement realisiert, das mit dem Elektromotor über den Antriebsstrang gekoppelt ist. Der Antriebsstrang weist ein Hauptzahnrad auf, welches im Antriebsstrang in der Nähe des Spiegeleinstellelementes vorgesehen ist. Das Hauptzahnrad ist über ein Ritzel mit einer Evoloidverzahnung verbunden. Der Stand der Technik zeigt folglich ganz generell Stellantriebe für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen, die in ihrem Antriebsstrang zumindest eine Evoloidverzahnung vorsehen. Die Evoloidverzahnung ist in diesem Zusammenhang mittig des Antriebstranges oder benachbart zum Stellelement realisiert, um am Ausgang des Antriebstranges mithilfe einer solchen Evoloidverzahnung in der Regel hoher Übersetzungsverhältnisse zur Verfügung zu stellen. Demgegenüber arbeitet der Antriebsstrang an seinem Eingang beim Stand der Technik typischerweise mit einem Schneckengetriebe. Hier setzt die Erfindung ein.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen derartigen Stellantrieb für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen zur Verfügung zu stellen, dass im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik eine nochmals kompaktere Bauform erreicht wird und insbesondere hohe Übersetzungsverhältnisse auch bei nur einer einzigen Getriebestufe zur Verfügung gestellt werden.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßer Stellantrieb für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle des Elektromotors mit einem Evoloidritzel ausgerüstet ist, welches mit einem Evoloid-Abtriebsrad unter unmittelbarer Realisierung der Evoloidverzahnung am Eingang des Antriebsstranges kämmt.

Im Rahmen der Erfindung kann die Auslegung so gewählt und getroffen werden, dass der Elektromotor mithilfe seiner Antriebswelle über das darauf befindliche Evoloidritzel unmittelbar mit dem Evoloid-Abtriebsrad kämmt, welches seinerseits das Stellelement beaufschlagt. Das heißt, es lassen sich erfindungsgemäß einstufige Getriebeauslegungen unter Rückgriff auf die Evoloidverzahnung umsetzen. Denn die Evoloidverzahnung ist hierzu am Eingang des Antriebstranges vorgesehen. Am Ausgang des Antriebstranges arbeitet dieser auf das Stellelement, welches die gewünschten Stellbewegungen vollführt. Bei diesen Stellbewegungen kann es sich um sowohl rotatorische Stellbewegungen als auch translatorische Stellbewegungen und grundsätzlich auch Kombinationen handeln.

Außerdem liegt es im Rahmen der Erfindung, dass der Antriebsstrang zusätzlich zu der Evoloidverzahnung an seinem Eingang ein ergänzendes Getriebe aufweist oder aufweisen kann. Das ergänzende Getriebe kann mit einer oder mehreren weiteren Evoloidverzahnungen ausgerüstet sein. Auch kann das ergänzende Getriebe zusätzlich zu oder anstelle von Evoloidverzahnungen Getriebestufen mit Stirnradverzahnungen oder Schrägverzahnungen aufweisen.

Auf diese Weise wird generell eine besonders kompakte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebes zur Verfügung gestellt. Denn aufgrund der eingesetzten Evoloidverzahnung können eine oder mehrere Getriebestufen entfallen. Das führt ergänzend dazu, dass der erfindungsgemäße Stellantrieb über geringe Abmessungen verfügt oder verfügen kann. Außerdem kann hierdurch ein Gesamtgewicht des Stellantriebs verringert werden.

Hinzukommt, dass eine solche Evoloidverzahnung über einen besseren Wirkungsgrad bei der Übertragung der Antriebsleistung von der Antriebswelle auf das Evoloid-Abtriebsrad als eine Geradverzahnung verfügt. Zudem weisen Evoloidverzahnungen eine bessere Akustik mit weniger Betriebsgeräuschen auf als Stirnräder mit Geradverzahnungen, so dass auch die Geräuschkulisse positiv beeinflusst wird. Ganz abgesehen davon sind solche Evoloidverzahnungen in der Regel nicht selbsthemmend ausgelegt, so dass sie bei Bedarf manuell bewegt werden und insbesondere manuell zurückgestellt werden können.

Das ist besonders für den Fall erforderlich und wünschenswert, dass der Stellantrieb ausgefallen ist und dass hiervon beaufschlagte Stellelement im Beispielfall manuell die gewünschte Stellbewegung ausführt oder ausführen muss. Da bei einer solchen manuellen Stellbewegung der Stellantrieb und folglich der Elektromotor inklusive Antriebsstrang mitbewegt werden müssen, spielen etwaige Selbsthemmungen eine besondere Rolle, die erfindungsgemäß gerade nicht beobachtet werden. Bevorzugt weist das Evoloidritzel drei Zähne auf. Grundsätzlich sind jedoch auch abweichende Zahnanzahlen möglich, beispielsweise nur zwei oder gar nur ein einzelner Zahn oder vier oder sechs Zähne. Außerdem ist der sogenannte Normalmodul des Evoloidritzels bei 0,5 und mehr angesiedelt. Unter dem Modul eines Zahnrades ist allgemein ein Maß für die Größe der Zähne zu verstehen. Im Regelfall bezeichnet der Modul anschaulich das Verhältnis zwischen Durchmesser des betreffenden Zahnrades und Zähnezahl. Bei einem Evoloidritzel ist der Normalmodul definiert als der Modul im Normalschnitt, das heißt in einer zu den Flankenlinien senkrechten Fläche der Verzahnung. Hier greift die Erfindung auf einen verhältnismäßig kleinen Normalmodul von wenigstens 0,5 zurück. Dadurch lassen sich hohe Drehmomente übertragen und werden keine übermäßig großen Kraftspitzen im Evoloidritzel beobachtet, so dass an dieser Stelle zur Realisierung sogar auf Kunststoffe zurückgegriffen werden kann.

Das heißt, der Antriebsstrang kann zumindest teilweise aus Kunststoffzahnrädern zusammengesetzt sein. Gleiches gilt für das optional im Antriebsstrang vorgesehene Getriebe. Bevorzugt ist das Evoloidritzel als Kunststoffritzel ausgebildet. In diesem Zusammenhang und auch ansonsten hat es sich generell bewährt, wenn das fragliche Evoloidritzel an einem Steckzapfen ausgebildet ist. Dadurch kann der Steckzapfen mit dem Evoloidritzel auf die Antriebswelle des Elektromotors aufgesteckt werden. Als Folge hiervon ist die Montage besonders einfach. Der Steckzapfen mit dem Evoloidritzel lässt sich dabei lösbar oder auch unlösbar mit der fraglichen Antriebswelle des Elektromotors koppeln. Zudem weist ein Kunststoffritzel oder ein Kunststoffzahnrad eine hohe Laufruhe auf, die höher ist als bei einem aus Metall bestehenden Ritzel oder Zahnrad von sonst identischen Abmessungen.

Wie üblich wird als Evoloidverzahnung allgemein eine schräge Evolventenver- zahnung mit einem sehr hohen Steigungswinkel von zumindest 30° bezeichnet. Eine Evoloidverzahnung bzw. schräge Evolventenverzahnung dient zur Realisierung großer Übersetzungen in einer Stufe, wobei zusätzlich die Achsen der zugehörigen Zahnräder parallel ausgerichtet sind. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß die Antriebswelle des Elektromotors parallel zu der des Stellelements verlaufend ausgerichtet werden. Außerdem gelingt hierdurch die Reduktion etwaiger Getriebestufen auf ein Minimum. Tatsächlich kommt die Erfindung grundsätzlich mit einer einzigen Getriebestufe, der Evoloidverzahnung, aus, wenngleich der Antriebsstrang - wie beschrieben - auch noch mit einem ergänzenden Getriebe ausgerüstet werden kann.

Der erfindungsgemäß beschriebene Stellantrieb kann für sämtliche zuvor angegebenen kraftfahrzeugtechnischen Anwendungen eingesetzt werden. Insbesondere werden jedoch Realisierungen im Zusammenhang mit Kraftfahrzeug-Schließeinrichtungen vorteilhaft umgesetzt. Hierbei kann es sich um einen Zuziehantrieb, einen Öffnungsantrieb, einen Servoschlosshalter oder dergleichen handeln. Darüber hinaus lassen sich mit Hilfe des beschriebenen Stellantriebes Klappenverriegelungen, wie beispielsweise eine Tankklappen- Verriegelung, oder auch eine Verriegelung an einer Ladedose bei einem Elektro- oder Hybridfahrzeug umsetzen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen ausführlicher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stellantriebs in einer schematischen Übersicht,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der realisierten Evoloidverzahnung und

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stellantriebs.

In den Figuren ist ein Stellantrieb für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen dargestellt. Bei den kraftfahrzeugtechnischen Anwendungen handelt es sich insbesondere um solche im Zusammenhang und für Kraftfahrzeug- Schließeinrichtungen, wie dies zuvor im Detail erläutert wurde. Der Stellantrieb verfügt zu diesem Zweck in seinem grundsätzlichen Aufbau über einen Elektromotor 1 und ein Stellelement 5. Anhand des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 1 erkennt man, dass der Elektromotor 1 über einen Antriebsstrang 2, 3, 4 mittelbar oder unmittelbar das Stellelement 5 beaufschlagt. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt einen als Kleinstantrieb ausgeführten Stellantrieb. Im Ausführungsbeispiel wird das Stellelement 5 mithilfe des Antriebsstranges 2, 3, 4 unmittelbar beaufschlagt, weil in dem Antriebsstrang 2, 3, 4 lediglich eine Evoloidverzahnung 2, 3 zur Übersetzung der Drehbewegungen einer Antriebswelle 1 ' des Elektromotors 1 vorgesehen ist.

Die Evoloidverzahnung 2, 3 ist vorliegend zwischen einem Evoloidritzel 2 und einem Evoloid-Abtriebsrad 3 vorgesehen. An das Evoloid-Abtriebsrad 3 ist drehfest eine Gewindespindel 4 angeschlossen. Auf der Gewindespindel 4 wird eine Spindelmutter aufgenommen, die im Rahmen der Variante nach der Fig. 1 in das Stellelement 5 integriert ist bzw. einen Bestandteil des Stellelementes 5 darstellt. Auf diese Weise führen Drehungen der Gewindespindel 4 dazu, dass das Stellelement 5 die in der Fig. 1 angedeuteten Linearbewegungen bzw. translatorischen Bewegungen in Richtung des Doppelpfeils vollführen kann. Man erkennt, dass die Antriebswelle 1 ' am Ausgang des Elektromotors 1 mit dem Evoloidritzel 2 ausgerüstet ist. Zu diesem Zweck ist das Evoloidritzel 2 als Steckzapfen ausgebildet. Der Steckzapfen bzw. das Evoloidritzel 2 ist dabei insgesamt auf die Antriebswelle 1 ' des Elektromotors 1 aufgesteckt und verfügt zu diesem Zweck über eine Hohlbohrung. Außerdem mag der Steckzapfen 2 zusätzlich auf der Antriebswelle 1 ' des Elektromotors 1 gesichert werden.

Man erkennt, dass die Evoloidverzahnung 2, 3 mit ihrem Evoloidritzel 2 und dem Evoloid-Abtriebsrad 3 über jeweils parallel zueinander laufende Drehachsen verfügt. Dadurch wird ein besonders kompakter Aufbau zur Verfügung gestellt. Die Drehachsen sind mit Abstand A zueinander orientiert. Außerdem kann hierdurch die Auslegung so getroffen werden, dass die Antriebswelle 1 ' des Elektromotors 1 und das Stellelement 5 insgesamt ebenfalls parallel zueinander verlaufen. Denn das Stellelement 5 bzw. die Spindelmutter bewegt sich in ihrer Längsrichtung entlang der Drehachse der Gewindespindel 4, welche mit der Drehachse des Evoloid-Abtriebsrads 3 zusammenfällt. Dementsprechend beobachtet man den gleichen Abstand A zwischen dem Stellelement 5 bzw. seiner Längsachse und der Antriebswelle 1 ' des Elementes 1 .

In der Fig. 2 sind Details der Evoloidverzahnung 2, 3 dargestellt. Man erkennt, dass das Evoloidritzel 2 im Ausführungsbeispiel mit insgesamt vier Zähnen ausgerüstet ist. Generell kann auch mit weniger Zähnen für das Evoloidritzel 2 gearbeitet werden. Das Evoloidritzel 2 verfügt im dargestellten Ausführungsbeispiel über drei Zähne. Außerdem ist die Auslegung im Beispielfall so getroffen, dass die einzelnen Zähne des Evoloidritzels 2 ein Normalmodul von wenigstens 0,4 aufweisen. Demgegenüber weist das schräg verzahnte Evoloid- Abtriebsrad 3 nach dem Ausführungsbeispiel mit insgesamt vierzig Zähnen auf. Der Modul bzw. Normalmodul des Evoloid-Abtriebsrads 3 liegt ebenfalls bei wenigstens 0,4. Aufgrund der beschriebenen Zähnezahlen für einerseits das Evoloidritzel 2 und andererseits das Evoloid-Abtriebsrad 3 stellt sich im Ausführungsbeispiel auch insgesamt ein Übersetzungsverhältnis der auf diese Weise realisierten Evoloidverzahnung 2,3 von 10,0 bzw. 1 zu 10 ein, wie dies in der Fig. 3 an dieser Stelle eingetragen ist.

Das heißt, eine Umdrehung des Evoloid-Abtriebsrads 3 korrespondiert zu zehn Umdrehungen des Evoloidritzels 2. Generell können an dieser Stelle auch andere Übersetzungsverhältnisse realisiert werden. Im Regelfall weist die Evoloidverzahnung 2, 3 ein Übersetzungsverhältnis von mindestens 5,0 und vorzugsweise ein solches von 10,0 und mehr auf.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird eine Drehung einer Abtriebswelle des Elektromotors 1 über das mit der Gewindespindel 4 drehfest verbundene Evoloid-Abtriebsrad 3 direkt auf das Stellelement 5 übertragen. Alternative Ausführungen können zwischen Evoloid-Abtriebsrad 3 und Gewindespindel 4 eine oder mehrere Zwischenwellen vorsehen, welche auch als Evoloid- Getriebestufen ausgeführt sind oder auch konventionell als Stirnradstufen. Das zweite Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 macht deutlich, dass der Antriebsstrang 2, 3, 4 entsprechend der Variante nach der Fig. 1 zusätzlich zu der Evoloidverzahnung 2, 3 an seinem Eingang mit einem ergänzenden Getriebe 6, 7; 8, 9 ausgerüstet werden kann. Das Getriebe 6, 7; 8, 9 setzt sich aus einer ersten Getriebestufe 6, 7 und einer zweiten Getriebestufe 8, 9 zusammen. In der Fig. 3 ist ein als Ladedosenaktuator ausgeführter Stellantrieb dargestellt, der dazu vorgesehen ist, eine Ladedose eines Elektroautos zu verriegeln.

Bei der ersten Getriebestufe 6, 7 kommt erneut ein Evoloidritzel 6 zum Einsatz, welches mit einem schräg verzahnten Evoloid-Abtriebsrad 7 kämmt. An dieser Stelle wird ein Übersetzungsverhältnis von 3,6 bzw. 1 zu 3,6 beobachtet, wie dies in der Fig. 3 eingezeichnet ist. Das Evoloidritzel 6 der ersten Getriebestufe 6, 7 ist drehfest mit dem Evoloid-Abtriebsrad 3 der Evoloidverzahnung 2, 3 am Eingang des Antriebsstranges 2, 3, 4 bzw. 2, 3 gekoppelt.

An das Evoloid-Abtriebsrad 7 der ersten Getriebestufe 6, 7 ist drehfest ein Eingangszahnrad 8 der zweiten Getriebestufe 8, 9 angeschlossen, welches seinerseits mit einem Evoloid-Abtriebsrad 9 der zweiten Getriebestufe 8, 9 kämmt. Die beiden Zahnräder 8, 9 der zweiten Getriebestufe 8, 9 sind als geradverzahnte Stirnräder ausgebildet. Demgegenüber verfügen die Stirnräder 2, 3 der Evoloidverzahnung 2, 3 ebenso wie die Stirnräder 6, 7 der ersten Getriebestufe 6, 7 jeweils eingangsseitig über das bereits beschriebene Evoloidritzel 2 bzw. 6 und ausgangsseitig das schräg verzahnte Evoloid- Abtriebsrad 3 bzw. 7. In alternativen Ausgestaltungen können die erste Getriebestufe 6, 7 und die zweite Getriebestufe 8, 9 beide als Evoloid- Getriebestufen oder als Stirnrad-Getriebestufen ausgeführt sein.

Anhand des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 3 erkennt man, dass die Evoloidverzahnung 2, 3 am Eingang des Antriebsstranges 2, 3, 4 bzw. 2, 3 in Verbindung mit dem nachgeschalteten Getriebe 6, 7; 8, 9 insgesamt ein Übersetzungsverhältnis von ca. 86,4 bzw. 1 zu 86,4 (10 x 3,6 x 2,4) zur Verfügung stellt, so dass sich große Übersetzungen bei zugleich kompaktem Aufbau realisieren lassen. Außerdem besteht die Möglichkeit, den Antriebsstrang 2, 3, 4 bzw. 2, 3 ebenso wie das Getriebe 6, 7; 8, 9 zumindest teilweise aus Kunststoffzahnrädern auszulegen. Nach dem Ausführungsbeispiel sind wenigstens das Evoloidritzel 2 und das Evoloid-Abtriebsrad 3 aus Kunststoff gefertigt. Auch die weiteren Zahnräder 6, 7; 8, 9 des optionalen und nachgeschalteten Getriebes 6, 7; 8, 9 können aus Kunststoff gefertigt werden. Insgesamt wird bei der Variante nach der Fig. 3 das dort angedeutete Stellelement 5 mittelbar von dem Elektromotor 1 über den Antriebsstrang 2, 3, 4 beaufschlagt, nämlich unter Zwischenschaltung des Getriebes 6, 7; 8, 9. Außerdem fehlt bei dieser Variante die Gewindespindel 4, weil das Stellelement 5 hierbei mithilfe des Evoloid-Abtriebsrads 9 am Ausgang der zweiten Getriebestufe 8, 9 beaufschlagt wird.