DE19854993C2 - Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Verstellein­ richtungen in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen Antriebseinheit dient das zwischen zwei hintereinander gelagerten Getriebeelementen vorgesehe­ ne Federelement zur Dämpfung von Stößen, die beim Betrieb des Fensterhebers auftreten können.

Von besonderer Bedeutung ist dies bei Kraftfahrzeugfenster­ hebern mit einem elektronischen Einklemmschutzsystem, bei denen ein Einklemmfall anhand der zeitlichen Folge von Si­ gnalflanken bestimmt wird, die z. B. von der sich drehenden Motorwelle der Antriebseinheit erzeugt werden. Hierbei muß sichergestellt werden, daß auch nach dem Auftreten eines Einklemmfalles noch genügend Signale erzeugt werden, um anhand der zeitlichen Abfolge der Signale das Vorliegen des Einklemmfalles sicher erkennen zu können. Dies wird durch die federnde Kopplung der hintereinander gelagerten Getrie­ beelemente erreicht, aufgrund der sich nach dem Auftreten eines Einklemmfalles die Motorwelle noch für eine gewisse Zeit bewegt (Nachlauf des Motors), wobei die beiden Getrie­ beelemente gegeneinander verdreht werden.

Eine solche Antriebseinheit für einen Fensterheber ist beispielsweise aus der DE 196 18 853 C1 bekannt. Bei dieser Antriebseinheit ist das Federelement als Schraubenfeder ausgebildet und stützt sich mit jeweils einem Federende an jedem der beiden Getriebelemente ab, wobei es derart vorge­ spannt ist, daß es einem Verdrehen der beiden Getriebeele­ mente zueinander entgegensteht, solange die von dem Antrieb erzeugte Verstellkraft die Vorspannkraft des Federelements nicht überschreitet.

Bei der bekannten Antriebseinheit tritt das Problem auf, daß zur Abfederung eines Antriebs, die in beiden Drehrich­ tungen wirksam ist, zwei Federlemente benötigt werden. Dies erhöht nicht nur den Montageaufwand sondern hat auch zu Folge, daß sich die Wirkungen der beiden Federelemente (zumindest teilweise) kompensieren, so daß ein Verdrehen der beiden Getriebeelemente zueinander schon unterhalb der Vorspannkraft der Federelemente auftreten kann. Ferner ist die Größe der Vorspannkraft abhängig von den Toleranzen der beiden Getriebeelemente, zwischen denen das Federelement vorgespannt ist.

Die DE 27 53 671 A1 beschreibt einen Fensterheber für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Motor über eine kinematische Antriebskette eine Verstellbewegung auf eine Fensterscheibe überträgt. Die kinematische Antriebskette umfaßt ein Getrie­ beelement mit einer walzenförmigen Mantelfläche, um die die vorgespannten Windungen einer Schraubenfeder mit Preßsitz liegen, wobei deren Enden je nach Drehrichtung des Getrie­ beelementes abwechselnd an einen Anschlag eines anderen Getriebeelementes stoßen, so daß die beiden Getriebeelemen­ te über die Schraubenfeder gekoppelt sind. Die Vorspannung der Schraubenfeder ist derart gewählt, daß bei Überschreiten einer vorgebbaren, auf die Antriebskette wirkenden Kraft die Schraubenfeder gegen ihre Vorspannung verformt und von der Mantelfläche des ersten Getriebeelementes elastisch getrennt wird. Hierdurch wird die Kopplung zwischen den beiden Getriebeelementen aufgehoben, und es findet keine Kraftübertragung mehr von dem Motor auf die Fensterscheibe statt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An­ triebseinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau die im Stand der Technik auftretenden Probleme vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die Schaffung einer Antriebsein­ heit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Danach stützt sich das Federelement mit seinen beiden Enden unter Vorspannung an einem der Getriebeelemente ab und steht über mindestens eines dieser Enden zusätzlich mit dem anderen Getriebeelement in Kontakt.

Die Vorspannung der Feder wird also durch ein einzelnes der beiden Getriebeelemente erzeugt, wobei sich die Feder gleichzeitig mit mindestens einem ihrer Enden auch an dem zweiten Getriebeelement abstützt, so daß die beiden Getrie­ beelemente über die vorgespannte Feder gekoppelt sind.

Aufgrund der Bedeutung des Federelements für die Funktion eines elektronischen Einklemmschutzes sollte das Federele­ ment derart angeordnet sein, daß es zumindest einem Verdre­ hen der beiden Getriebeelemente zueinander entlang der einem Anheben der Fensterscheibe entsprechenden Drehrich­ tung des Verstellantriebs entgegenwirkt.

Die Vorspannkraft des Federelements ist dabei vorzugsweise mindestens so groß gewählt wie die im Normalbetrieb der Antriebseinheit erzeugte Verstellkraft zuzüglich der im Normalbetrieb erlaubten Zusatzkraft. In diesem Fall kommt es also erst dann zu einer spürbaren Verformung des Federe­ lements, wenn die auf die Getriebeelemente wirkende Kraft der in einem Einklemmfall auftretenden Kraft entspricht. Denn ein Einklemmfall wird stets dann angenommen, wenn die auf das Verstellgetriebe wirkenden Kräfte größer sind als die im Normalbetrieb erforderliche Verstellkraft zuzüglich einer erlaubten Überschußkraft.

Das Federelement sollte dabei unter den in einem Einklemm­ fall wirkenden Kräften so stark deformierbar sein, daß von dem Verstellantrieb vor Abschluß der Deformation des Federe­ lements noch mindestens zwei Signale generiert werden, die zur Erkennung eines Einklemmfalles herangezogen werden können.

Das Federelement ist vorzugsweise als Drehfeder ausgebil­ det, deren maximaler Drehwinkel (maximale Verformbarkeit) durch einen Anschlag begrenzt wird.

Ferner kann vorgesehen sein, daß die beiden Getriebeelemen­ te zum Abstützen der Federenden jeweils Stützelemente aufweisen, wobei die Stützelemente beider Getriebeelemente jeweils an derselben Seite der Federenden angreifen.

Zur Begrenzung des Drehwinkels, um den sich die beiden Getriebeelemente gegeneinander verdrehen können, können zusätzlich Anschläge an den Getriebeelementen vorgesehen sein, die nach einer vorgegebenen Relativbewegung der beiden Getriebeelemente miteinander in Eingriff geraten.

Bei den beiden über das Federelement gekoppelten Getriebe­ elementen kann es sich insbesondere um ein Antriebsrad und einen mit dem Antriebsrad gekoppelten Mitnehmer für ein Verstellelement einer Verstelleinrichtung handeln.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahr­ zeugfensterhebers;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Antriebsein­ heit des Kraftfahrzeugfensterhebers aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung zweier koaxial hinter­ einander angeordneter und über ein Federelement miteinander gekoppelter Getriebeelemente einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugfensterhe­ bers;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Darstellung der Getriebeelemente aus Fig. 3;

Fig. 5a und b eine separate Darstellung der beiden Getriebeele­ mente aus Fig. 3;

Fig. 5c ein Längsschnitt durch die beiden Getriebeelemen­ te gemäß Fig. 3.

In Fig. 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeugfensterheber dargestellt, dessen Antriebseinheit einen auf eine Grund­ platte 6 montierten Antriebsmotor 1 umfaßt, der über ein geeignetes Getriebe eine Seiltrommel 2 antreibt, um die mehrere Windungen einer Seilschlaufe 3 gewickelt sind. Die Seilschlaufe 3 wird über Seilumlenkrollen 4, 5 entlang einer Führungsschiene 7 geführt, auf der mittels des Sei­ les 3 ein Mitnehmer 8 bewegbar ist, der eine Hebeschiene 9 zur Aufnahme einer Fensterscheibe Fs aufweist.

Mittels der Seilschlaufe 3 wird also die Verstellkraft des Antriebsmotors 1 auf die Fensterscheibe Fs übertragen, die je nach Drehrichtung des Antriebsmotors 1 angehoben oder abgesenkt wird.

In Fig. 2 ist die Antriebseinheit des vorbeschriebenen Fensterhebers genauer dargestellt. Diese umfaßt einen Antriebsmotor 1, der ein in einem Getriebegehäuse 11 ange­ ordnetes Verstellgetriebe antreibt, welches ein auf einem Lagerzapfen 13 gelagertes Antriebsrad 18 aufweist. Der An­ triebsmotor 1 und das Getriebegehäuse 11 können über Befe­ stigungsstellen 12 mit einem Türinnenblech oder dergleichen verbunden werden.

In den Fig. 3 bis 6 sind in verschiedenen Ansichten zwei koaxial hintereinander angeordnete Getriebeelemente darge­ stellt, die von der in Fig. 2 gezeigten Antriebseinheit bewegt werden können.

Die beiden Getriebeelemente umfassen ein Antriebsrad 20, das über eine Lagerbuchse 22 auf dem Lagerzapfen 13 gemäß Fig. 2 gelagert werden kann, sowie einen Mitnehmer 30, auf dessen Mitnehmerkranz 31 eine Seiltrommel drehfest angeord­ net werden kann.

Das Antriebsrad 20 weist eine im Querschnitt kreisförmige äußere Umfangsfläche 21 auf, die als Reibfläche oder Außen­ verzahnung ausgebildet sein kann und über die das Antriebs­ rad 20 angetrieben wird.

Zwischen der äußeren Umfangsfläche 21 und der Lagerbuch­ se 22 ist in dem Antriebsrad koaxial eine Drehfeder 40 angeordnet, die sich mit ihren beiden Federenden 41, 42 an jeweils einem Stützelement 23 bzw. 25 des Antriebsrades 20 unter Vorspannung abstützt. Dabei ist das zweite Stützele­ ment 25 mit einer Schulter 26 versehen, die eine Auflage für das eine (41) der beiden Federenden 41, 42 bildet.

In dem Antriebsrad 20 ist der Mitnehmer 30 über eine Lager­ buchse 32 koaxial derart angeordnet, daß auch dieser sich über zwei Stützelemente 33, 35 an den beiden Federenden 41 bzw. 42 abstützt. Dabei weist das zweite Stützelement 35 des Mitnehmers 30 eine Schulter 36 auf, auf der das eine (42) der beiden Federenden 41, 42 aufliegt. Die beiden Stützelemente 33, 35 des Mitnehmers 30 greifen dabei je­ weils an derselben Seite 43 bzw. 44 der Federenden 41 und 42 an wie die Stützelemente 23, 25 des Antriebsrades 20. Dadurch wirkt die Drehfeder 40 entlang beider Drehrichtun­ gen A, B des Verstellantriebs einer Relativbewegung der beiden Getriebeelemente 20, 30 durch ihre Vorspannkraft ent­ gegen.

Die Vorspannkraft der Drehfeder 40 ist dabei so gewählt, daß sie größer oder gleich der im Normalbetrieb des Ver­ stellantriebs erzeugten Verstellkraft zuzüglich einer erlaubten Zusatzkraft ist, die von der zulässigen Einklemm­ kraft abhängt. Die Tolerierung einer gewissen Zusatzkraft ist sinnvoll, damit beispielsweise eine erhöhte Reibung aufgrund veränderter Umweltbedingungen oder aufgrund von Verschleiß berücksichtigt werden kann.

Übersteigt die von dem Verstellantrieb erzeugte Gesamtkraft die Summe aus der im Normalbetrieb des Fensterhebers erfor­ derlichen Verstellkraft und der erlaubten Zusatzkraft, so wird dies als ein Einklemmfall gewertet, der von einer dem Fensterheber zugeordneten Elektronikeinheit ermittelt wird. Ein Einklemmfall ist demnach durch eine Zunahme der von der Antriebseinheit erzeugten Verstellkraft auf einen Wert charakterisiert, der um mehr als die oben definierte Zu­ satzkraft über der im Normalbetrieb der Antriebseinheit zum Verstellen der Fensterscheibe erforderlichen Verstellkraft liegt. Der Grund für diese Zunahme der Verstellkraft liegt darin, daß der Antrieb entgegen dem von dem eingeklemmten Gegenstand oder Körperteil erzeugten Schwergängigkeit ver­ sucht, die Fensterscheibe weiter anzuheben.

In einem Einklemmfall übersteigt also die von der Antriebs­ einheit erzeugte Verstellkraft die Vorspannkraft der Drehfe­ der 40, so daß nunmehr die beiden Federenden 41, 42 der Drehfeder 40 durch eine Bewegung des Antriebsrades 20 relativ zu dem Mitnehmer 30 aufeinander zubewegt werden. Dies bedeutet, daß durch den in einem Einklemmfall auftre­ tenden Schwergängigkeit die Bewegung der Motorwelle des An­ triebsmotors 1 nicht abrupt endet. Vielmehr dreht sich die Motorwelle noch eine zeitlang weiter, wobei die Drehfe­ der 40 entgegen ihrer Vorspannung wie oben beschrieben verformt wird.

Aufgrund der noch kurze Zeit fortdauerndern Drehbewegung der Antriebswelle des Motors werden von einem der Antriebs­ welle zugeordneten Hall-Sensor oder dergleichen weiterhin Signale erzeugt, die von einer Elektronikeinheit zur Ermitt­ lung eines Einklemmfalles in bekannter Weise herangezogen werden können.

Zudem bewirkt die Drehfeder 40 auch eine gewisse Dämpfung des gesamten Verstellantriebs, die eine Beschädigung des Antriebs beim plötzlichen Auftreffen der Fensterscheibe auf ein Hindernis vermeidet.

Die Verformbarkeit der Drehfeder 40 wird dabei durch einen Anschlag 29 begrenzt, der in dem Antriebsrad 20 zwischen den beiden Federenden 41, 42 angeordnet ist, um eine Überla­ stung der Feder zu vermeiden.

Ferner sind in dem Antriebsrad 20 noch zwei Anschläge 28, 28' vorgesehen, denen ein Anschlag 38 des Mitnehmers 30 zugeordnet ist. Dieser ist, wie insbesondere aus Fig. 6 erkennbar, zwischen den beiden Anschlägen 28, 28' des Antriebsrades 20 angeordnet. Durch das Zusammenwirken der Anschläge 28, 28' des Antriebsrades 20 einerseits und des Anschlags 38 des Mitnehmers 30 andererseits, wird die maximale Relativbewegung der beiden Getriebeelemente 20, 30 zueinander begrenzt.

Insgesamt wird deutlich, daß zunächst eine gewisse Mindest­ kraft, nämlich die Vorspannkraft der Drehfeder, aufgebracht werden muß, um die Drehfeder durch eine Bewegung der beiden Federenden 41, 42 relativ zueinander spürbar verformen zu können. Erst dann tritt eine Relativbewegung der beiden Ge­ triebeelemente 20, 30 auf. Die Vorspannkraft der Drehfeder wird dabei vorzugsweise so gewählt, daß sie der Mindest­ kraft entspricht, die als Hinweis auf einen Einklemmfall gilt.

Hinsichtlich der möglichen und der besonders bevorzugten Kraft-Drehwinkel-Kennlinien der Drehfeder 40 sei auf die DE 196 18 853 C1 verwiesen.

Claims (10)

1. Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen in Kraftfahr­ zeugen, insbesondere für Fensterheber mit einem Einklemm­ schutzsystem, mit zwei koaxial hintereinander gelager­ ten und über mindestens ein Federelement miteinander ge­ koppelten, drehbaren Getriebeelementen, wobei das Feder­ element zwei Federenden aufweist und derart vorgespannt ist, daß es einem Verdrehen der beiden Getriebeelemente zueinander entlang mindestens einer Drehrichtung entge­ genwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Federelement (40) mit seinen beiden En­ den (41, 42) entlang jeweils einer Drehrichtung (A, B) unter Vorspannung an einem Stützelement (23, 25) eines der Getriebeelemente (20) abstützt und daß das andere Ge­ triebeelement (30) mit mindestens eines dieser En­ den (41, 42) über ein Stützelemenent (33, 35) in Kontakt steht, so daß die beiden Getriebeelemente (20, 30) eine Relativbewegung zueinander entlang einer der Drehrichtun­ gen (A, B) ausführen, wenn die auf die Getriebeelemen­ te (20, 30) wirkende Kraft die Vorspannkraft des Feder­ elementes (40) übersteigt.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft des Federelements (40) größer oder gleich der im Normalbetrieb der Antriebseinheit erzeug­ ten Verstellkraft zuzüglich einer vorgebbaren Zusatz­ kraft ist.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Federelement (40) als Drehfeder ausge­ bildet ist.

4. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel des Federelements (40) durch einen An­ schlag (29) begrenzt ist.

5. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeelemente (20, 30) zum Abstützen der Federenden (41, 42) Stützelemente (23, 25; 33, 35) aufweisen, wobei die Stützelemente (23, 25; 33, 35) der beiden Getriebeelemente (20, 30) jeweils an derselben Seite (43, 44) der Federenden (41, 42) an­ greifen.

6. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Drehwin­ kels, um den sich die Getriebeelemente (20, 30) gegenein­ ander Verdrehen können, zusätzliche Anschläge (28, 28'; 38) an den Getriebeelementen (20, 30) vorgesehen sind, die unmittelbar miteinander in Eingriff bringbar sind.

7. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Getriebeeleme­ nte (20) als Antriebsrad, insbesondere als Schneckenrad ausgebildet ist.

8. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Getriebeeleme­ nte (30) als Mitnehmer für ein Verstellelement ausgebil­ det ist.

9. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinheit mit einem Kraftfahrzeugfenster­ heber gekoppelt ist,
der Kraftübertragungselemente aufweist, über die die Antriebseinheit mit einer Fensterscheibe in Wirkverbin­ dung bringbar ist und
der Mittel zur Abfederung eines Stoßes der Fensterschei­ be gegen ein Hindernis aufweist.

10. Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, dass der Kraftfahrzeugfensterheber Mittel zur Erkennung eines Einklemmfalles aufweist.