(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝動装置駆動ユニット（１０）であって、歯列（１９）を有する軸部分（１８）を備えており、該軸部分（１８）は、駆動モータ（１１）と作用結合した状態で配置されており、前記軸部分（１８）は、その歯列（１９）の両側が、それぞれ軸受装置（２４，２５）内に配置されており、変位されるべき部材を少なくとも間接的に駆動する伝動装置ホイール（２０）が設けられており、該伝動装置ホイール（２０）は、前記軸部分（１８）の歯列（１９）に噛み合う対応歯列（２１）を有しているものにおいて、
前記軸部分（１８）が、双方の前記軸受装置（２４，２５）内に、前記軸部分（１８）の長手方向に移動可能に配置されており、前記軸部分（１８）から前記伝動装置ホイール（２０）にトルクを導入する場合には、前記軸部分（１８）は第１の軸方向位置にあり、前記伝動装置ホイール（２０）から前記軸部分（１８）にトルクが導入される場合には、前記軸部分（１８）は第２の軸方向位置にあり、前記歯列（１９）と前記対応歯列（２１）との間の摩擦及び前記軸部分（１８）と前記軸受装置（２４，２５）との間の摩擦の和は、前記軸部分（１８）が前記第２の軸方向位置にあるときよりも前記第１の軸方向位置にあるときの方が小さくなっており、
前記軸部分（１８）は前記第２の軸方向位置において、摩擦要素の第２の摩擦面（３２，３３）に当接しており、
前記第２の摩擦面（３２，３３）若しくは前記摩擦要素は、前記軸受装置（２４，２５）のうちの一部分であり、
前記軸部分（１８）の前記歯列（１９）の両端部近傍に、それぞれ前記第２の摩擦面（３２，３３）及び前記軸受装置（２４，２５）の第１の摩擦面（２８，２９）が配置されており、双方の軸受装置（２４，２５）は同一の形状であり、前記軸部分（１８）の前記第１の軸方向位置から前記第２の軸方向位置への移動及び前記第２の軸方向位置から前記第１の軸方向位置への移動には、前記軸部分（１８）の一方又は他方の軸方向への移動が含まれ、
前記軸部分（１８；１８ａ）は、クラッチ装置（１６）を介して前記駆動モータ（１１）の、中空軸として形成された駆動軸（１２）に結合されており、前記軸部分（１８；１８ａ）の軸端部（３５）が、円筒形に形成され、かつ、前記駆動軸（１２）の中空軸の部分に挿入されることにより、前記駆動軸（１２）内を軸方向に移動可能に配置されており、駆動方向にトルクが加えられた場合には、前記クラッチ装置（１６）は、前記第１の軸方向位置に向かって移動するように前記軸端部（３５）に力を加えるように構成されている、ことを特徴とする、伝動装置駆動ユニット。
【請求項２】
前記軸部分（１８）の円錐形に形成された領域（３１）に、別の摩擦面（２８，３２）が設けられており、該別の摩擦面（２８，３２）は、これと協働する前記軸受装置（２４，２５）の円錐形の摩擦面（２９，３３）と協働する、請求項１記載の伝動装置駆動ユニット。
【請求項３】
前記軸部分（１８）の前記第１の軸方向位置において、前記軸部分（１８）の摩擦面（２９，３３）は、それぞれ前記軸受装置（２４，２５）の別の摩擦面（２８，３２）から等間隔を有している、請求項１又は２記載の伝動装置駆動ユニット。
【請求項４】
前記軸端部（３５）に連行部材（３７）が固定配置されており、前記連行部材（３７）が固定配置されている位置の周囲に、前記駆動軸（１２）の周壁に設けられた開口部としての前記連行部材（３７）用の収容部（３８）が形成されており、該収容部（３８）は、前記軸部分（１８；１８ａ）及び前記駆動軸（１２）の長手方向軸線（４１）に対して傾斜して配置された接触面（４２，４３）を有しており、前記連行部材（３７）は、前記収容部（３８）内に回転角度遊びを備えて配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の伝動装置駆動ユニット。
【請求項５】
伝動装置駆動ユニット（１０ａ）であって、歯列（１９ａ）を有する軸部分（１８ａ）を備えており、該軸部分（１８ａ）は、駆動モータ（１１）と作用結合した状態で配置されており、前記軸部分（１８ａ）は、その歯列（１９ａ）の両側が、それぞれ軸受装置（２４ａ，２５ａ）内に配置されており、変位されるべき部材を少なくとも間接的に駆動する伝動装置ホイール（２０）が設けられており、該伝動装置ホイール（２０）は、前記軸部分（１８ａ）の歯列（１９ａ）に噛み合う対応歯列（２１）を有しているものにおいて、
前記軸部分（１８ａ）が、双方の前記軸受装置（２４ａ，２５ａ）内に、前記軸部分（１８ａ）の長手方向に移動可能に配置されており、前記軸部分（１８ａ）から前記伝動装置ホイール（２０）にトルクを導入する場合には、前記軸部分（１８ａ）は第１の軸方向位置にあり、前記伝動装置ホイール（２０）から前記軸部分（１８ａ）にトルクが導入される場合には、前記軸部分（１８ａ）は第２の軸方向位置にあり、前記歯列（１９ａ）と前記対応歯列（２１）との間の摩擦及び前記軸部分（１８ａ）と前記軸受装置（２４ａ，２５ａ）との間の摩擦の和は、前記軸部分（１８ａ）が前記第２の軸方向位置にあるときよりも前記第１の軸方向位置にあるときの方が小さくなっており、
前記軸部分（１８ａ）は前記歯列（１９ａ）の領域において鼓形ウォームギヤ（４６）として形成されており、且つ前記軸部分（１８ａ）は前記両軸受装置（２４ａ，２５ａ）の領域において円筒形に形成されており、
前記第１の軸方向位置において、前記軸部分（１８ａ）の前記歯列（１９ａ）と前記対応歯列（２１）との間の接触は、前記軸部分（１８ａ）の直径が最も小さい設定点において生じ、
前記軸部分（１８ａ）が、前記第１の軸方向位置から前記第２の軸方向位置に移動させられると、前記軸部分（１８ａ）の前記歯列（１９ａ）と前記対応歯列（２１）との間の転動が、前記軸部分（１８ａ）の前記設定点以外で行われる、
ことを特徴とする、伝動装置駆動ユニット。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項記載の伝動装置駆動ユニットを備える、自動車用の構成要素のための駆動装置。
【請求項７】
請求項１から５までのいずれか１項記載の伝動装置駆動ユニットを備える、パワーウインドウ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、出願人の独国特許出願公開第１０２００５０１２９３８号明細書から公知であるような、請求項１の上位概念に記載の伝動装置駆動ユニットに関する。
【０００２】
このような伝動装置駆動ユニットは、自動車の要素、例えばウインドウ又はスライディングルーフを変位させるために用いられ、且つ歯列を有する電機子軸を備えた駆動モータを有しており、前記歯列は、円筒歯車若しくは伝動装置ホイールに設けられた対応歯列に噛み合っており、これにより、電動モータの駆動回転数が、電動モータのトルクの増大と同時に低下するようになっている。このような伝動装置駆動ユニットは、その主要機能、例えばウインドウの開閉の他に、追加的な二次機能を満たす必要がある。特に、伝動装置駆動ユニットの非作動状態では、即ち、伝動装置駆動ユニットの駆動モータ（電動モータ）が無通電状態にある場合には、例えばウインドウをその位置に保持若しくは固定せねばならない。パワーウインドウ駆動装置の場合、このことは典型的には電機子軸と伝動装置ホイールとの間の歯列領域における特別な設計に基づき実現され、伝動装置駆動ユニットが変位されるべき部材（ウインドウ）により荷重をかけられている被駆動状態において、伝動装置段はセルフロックするように働く。これに対して作動状態、即ち伝動装置駆動ユニットが変位されるべき部材（ウインドウ）を運動させるべき場合には、最小限のセルフロック作用が望ましく、これにより伝動装置駆動ユニットの効率が最大になる、若しくは駆動モータにおける所要電力消費量が最小になる。被駆動状態における最大のセルフロック作用と、駆動状態における最大の効率という２つの設計目標は、互いに競合するものである。２つの機能は、歯列の両側で電機子軸を受容する軸受装置の摩擦特性、並びに歯列の特性によって決定されている。これらのパラメータは、例えば温度、劣化、製造誤差による極めて大きな変動幅の影響を受ける。
【０００３】
発明の開示
前記背景技術を起点として、本発明の根底を成す課題は、請求項１の上位概念に記載の伝動装置駆動ユニットを改良して、伝動装置駆動ユニットを言及された各運転状態に関して、即ち、変位されるべき部材の駆動と、被駆動状態における最大限のセルフロック作用の獲得とに関して、最適化させようとするものである。つまり伝動装置駆動ユニットは、一方の状態では最大限のセルフロック作用を有することが望ましく、且つ他方の状態（駆動状態）では摩擦損失を最小に抑えて、最大限の効率を有することが望ましい。
【０００４】
この課題は本発明に基づき、請求項１記載の特徴を有する伝動装置駆動ユニットにおいて、歯列を有する軸部分が、両軸受装置内に、前記軸部分の長手方向に移動可能に配置されており、前記軸部分から前記伝動装置ホイールにトルクを導入する場合には、前記軸部分は第１の軸方向位置を占めており、該第１の軸方向位置において、前記歯列と前記対応歯列との間の摩擦、並びに前記軸部分と前記軸受装置との間の摩擦の和は、前記伝動装置ホイールから前記軸部分にトルクが導入されるときに前記軸部分が占める第２の軸方向位置におけるよりも小さくなっていることにより解決される。つまり本発明は、運転状態に応じて異なる摩擦面を設け、これにより伝動装置駆動ユニットの動力伝達系統において、駆動状態では最小限の摩擦が生じ、且つ（無通電の）ロック状態では最大限の摩擦が生じるようにする、という思想に基づいている。このような基本思想は以下で説明するように、種々様々な具体的な構造上の手段により実現され得る。
【０００５】
本発明による伝動装置駆動ユニットの有利な改良は、従属請求項に記載されている。
【０００６】
第１の構造上の構成において提案されるのは、軸部分が第２の位置において、一方の摩擦要素の摩擦面に当接している点である。このような摩擦要素は、従来の伝動装置駆動ユニットでは用いられない別個の追加的な要素であってよいが、特に、従来の伝動装置駆動ユニットにおいて既存の、場合によっては適宜に変更される要素であってもよい。別個の摩擦要素の場合には、摩擦要素がその機能に関して最適化され得るという利点が得られるのに対し、摩擦要素が伝動装置駆動ユニットの既存の部品の構成部材であり、変更されるだけの場合には、コストが比較的低く、且つ一般に追加的な所要スペースは一切必要とされない、という利点が得られる。
【０００７】
前記変化態様の好適な改良において提案されるのは、前記摩擦面若しくは前記摩擦要素が、前記両軸受装置のうちの一方の部分である、という点である。
【０００８】
好適な構成として提案されるのは、前記軸部分の円錐形に形成された領域に、別の摩擦面が設けられており、該別の摩擦面は、これと協働する前記軸受装置の円錐形の摩擦面と協働する。このような構成は、例えば両円錐面によって軸部分の付加的な半径方向支持が得られる、若しくは軸受装置への付加的な半径方向力の導入が得られる、という利点を有している。
【０００９】
ロック状態に関して、伝動装置駆動ユニットのセルフロック作用は、伝動装置ホイールを介して軸部分に導入されるトルクの方向に左右されない、ということを可能にするためには、前記軸部分の歯列の両側に、それぞれ同一に形成された軸受装置が配置されており、前記軸部分の前記第２の軸方向位置には、前記軸部分の一方又は他方の方向への移動が含まれる、ということが提案される。
【００１０】
同じ大きさのロックモーメントは、例えば前記第１の軸方向位置において、前記軸部分の摩擦面が、それぞれ前記軸受装置の摩擦面から等間隔を有している場合に得られる。
【００１１】
セルフロック作用を生ぜしめるための構造上の択一的な構成において提案されるのは、前記軸部分は前記歯列の領域において鼓形に形成されており、且つ前記軸部分は両軸受装置の領域において円筒形に形成されている点である。このような構成では、軸部分が軸方向に移動すると、歯列と対応歯列との間で高められた半径方向力が、軸受箇所若しくは軸受装置に発生させられる。
【００１２】
具体的な各構成とは関係無く、軸部分は一方では軸方向に移動可能に配置されており、且つ他方では駆動モータからの駆動モーメントを伝達することができる、ということが必要とされている。このことは、本発明では本発明の別の構成において、前記軸部分は、クラッチ装置を介して前記駆動モータの駆動軸に結合されており、前記クラッチ装置は、前記軸部分の軸端部と協働する幾何学形状に基づき、駆動方向にトルクが加えられた場合には、前記第１の位置に向かって前記軸端部に力を加えるようになっていることにより行われる。つまり、クラッチ装置により、駆動状態において軸部分が第１の軸方向位置に向かって能動的に移動され、これにより、摩擦が最小限に抑えられるようになっている。
【００１３】
クラッチ装置の具体的な構成において提案されるのは、前記幾何学形状が、前記軸端部に固定配置された連行部材を含んでおり、前記軸端部は、前記連行部材の領域においてスリーブ状のクラッチ部分により半径方向を包囲されており、該クラッチ部分には前記連行部材用の収容部が形成されており、該収容部は、前記軸部分及び前記クラッチ部分の長手方向軸線に対して傾斜して配置された接触面を有しており、前記連行部材は、前記収容部内に回転角度遊びを備えて配置されている点である。
【００１４】
本発明は、自動車用の快適性のための駆動装置、特に本発明による伝動装置駆動ユニットを用いたパワーウインドウ駆動装置をも包含する。このような快適性のための駆動装置は、高効率と、ロック状態における比較的高いセルフロック作用の両方を有している、という利点を備えている。
【００１５】
本発明の別の利点、特徴及び詳細は、以下の好適な実施形態の説明及び図面に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による伝動装置駆動ユニットを、その主要な構成部材と共に示した簡略図である。
【図２】伝動装置駆動ユニットのロック状態を示す、図１の拡大詳細図である。
【図３】駆動モーメントが駆動モータから伝動装置ホイールに伝達される駆動状態を示す、図２に基づく詳細図である。
【図４】鼓形に形成された駆動軸を用いた、伝動装置駆動ユニットの択一的な実施形態の駆動状態を示す概略図である。
【図５】鼓形に形成された駆動軸を用いた、伝動装置駆動ユニットの択一的な実施形態のロック状態を示す概略図である。
【００１７】
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。同一部材若しくは同一機能を有する部材には、図面において同一符号を付してある。
【００１８】
図１に示した本発明による伝動装置駆動ユニット１０は、自動車、特にパワーウインドウ等における快適性のための駆動装置の構成部材である。伝動装置駆動ユニット１０は、電動モータとして形成された駆動モータ１１（概略的にのみ図示）を有しており、駆動モータ１１は、駆動軸１２を両回転方向に駆動することができる。伝動装置駆動ユニット１０のケーシング（図示せず）内には、変位されるべき部材、例えばウインドウを少なくとも間接的に駆動するための伝動装置ユニット１５が配置されている。伝動装置ユニット１５は、クラッチ装置１６を介して駆動軸１２に結合された軸部分１８を有しており、軸部分１８の外周面の１部分領域には歯列１９が、特にウォーム歯列の形態で形成されている。歯列１９は、円筒歯車若しくは伝動装置ホイール２０の外周に形成された対応歯列２１と噛み合っており、この場合、伝動装置ホイール２０は軸線２２において回転可能に支持されている。伝動装置ホイール２０は、単段又は多段に形成された伝動装置ユニット１５の構成部材である。
【００１９】
駆動軸１２が、好適にはクラッチ装置１６の近傍の領域において、第１の、特に玉軸受として形成された、半径方向力及び軸方向力を吸収する軸受装置２３に支持されているのに対して、軸部分１８は歯列１９の両側を、第２の軸受装置２４と第３の軸受装置２５とに支持されている。この場合、両軸受装置２４，２５は、単純な滑り軸受として形成されている、即ち、両軸受装置２４，２５は、軸部分１８の半径方向力だけを吸収する。環状若しくはスリーブ状に形成された各軸受装置２４，２５は、軸部分１８を支持するために用いられ、これにより軸部分１８は、その長手方向軸線２６に沿って二重矢印２７の方向で軸方向に移動可能に配置されている。
【００２０】
軸部分１８は、両側の円錐形に形成された領域３１に、それぞれ歯列１９に対して等間隔の第１の摩擦面２８，２９を有している。更に、両軸受装置２４，２５は、対向して位置する両端面に、それぞれ第２の摩擦面３２，３３を、例えば円錐形の孔３４の形態で有しており、孔３４は、軸部分１８の軸方向位置に応じて、第１の摩擦面２８，２９と協働する。第１の摩擦面２８，２９並びに第２の摩擦面３２，３３の角度は、それぞれ軸部分１８の長手方向軸線２６に対して傾斜した角度で延びており、好適にはそれぞれ同じ大きさに形成されているので、摩擦面２８，３２若しくは摩擦面２９，３３が協働した場合、これらの摩擦面２８，３２若しくは２９，３３はそれぞれ互いに全面当接して、最大限の摩擦を生ぜしめるようになっている。
【００２１】
駆動軸１２とクラッチ装置１６とを介して軸部分１８に（駆動軸１２の回転方向とは関係無く）トルクが導入される駆動状態において、軸部分１８は、協働する各摩擦面２８，３２並びに２９，３３がそれぞれ等しい相互間隔をあけられて、互いに作用結合しないように配置された、第１の軸方向位置を占めている。軸部分１８の第１の軸方向位置は、以下で説明する、クラッチ装置１６に特別に形成された幾何学形状に基づき可能になる。即ち：図２及び図３に基づき、軸部分１８の、クラッチ装置１６に面した軸端部３５が円筒形に形成されており、例えば駆動軸１２の止まり穴内で、或いは駆動軸１２が中空軸として形成されていることから、半径方向をガイドされ且つ軸方向に移動可能に配置されていることが分かる。軸端部３５には、モーメント伝達に用いられる、連行部材として働くピン３７が貫通しており、ピン３７は、駆動軸１２の収容部３８内に、回転角度遊びを備えて配置されている。収容部３８は、例えば止まり穴３６の周壁に設けられた開口として、例えば９０°〜１８０°の回転角度範囲にわたって形成されている。収容部３８は、駆動軸１２の長手方向軸線４１に対して平行に延びる対称軸線３９を有している。収容部３８は、対称軸線３９の領域に、駆動軸１２の長手方向に見てその最大延在長さを有している。対称軸線３９の両側にはそれぞれ、例えば約６０°の傾斜角αで延びる２つの縁部４２，４３が配置されており、これらの縁部４２，４３はそれぞれ、対称軸線３９に対して平行に延びる縁部４４を介して接続されている。縁部４４は、駆動軸１２の長手方向に見て、ピン３７の直径よりもやや小さな延在長さを有しているので、ピン３７は、図３から分かるように、このピン３７の外周面が縁部４４に当接する位置において、同時に縁部４２，４３の領域に接触しており、これによりピン３７は、収容部３８内のこの位置では、駆動軸１２の長手方向に見て遊び無く支持されることになる。
【００２２】
駆動軸１２からクラッチ装置１６を介してピン３７にトルクを導入する際には、軸部分１８がピン３７を介して、収容部３８内でピン３７が図３に相応して縁部４４の領域に当接するように回動する。この位置において軸部分１８の両摩擦面２８，２９は、軸受装置２４，２５の摩擦面３２，３３と、作用結合していない。これにより、軸受装置２４，２５の領域において、摩擦が最小限に抑えられている。同時に、歯列１９と対応歯列２１との間の摩擦力も、軸部分１８のこの（第１の）軸方向位置では、やはり最小値を有するように、歯列１９並びに対応歯列２１の幾何学形状が形成されている。
【００２３】
これに対し、（駆動モータ１１の非作動状態で）トルクが伝動装置ユニット１５を介して駆動軸１２の方向に導入される場合には、軸部分１８が、導入されるトルクの回転方向に応じて左側又は右側に、その時々の軸受装置２４，２５に向かって第２の軸方向位置へ移動させられ、これにより、対応する摩擦面２８，３２若しくは２９，３３が作用結合状態となり、延いてはセルフロック作用の意味で、動力伝達系統の摩擦が高められることになる。同時に、歯列１９と対応歯列２１との間の摩擦も増大する。それというのも、歯列１９と対応歯列２１との間の接触点が、最早その設定点にはないからである。この位置（図２）においてピン３７は、ほぼ対称軸線３９の領域に位置している。
【００２４】
図４及び図５には、図１〜図３に対して変更された伝動装置駆動ユニット１０ａが示されている。この伝動装置駆動ユニット１０ａもやはり、トルクを軸部分１８ａに伝達するための前記クラッチ装置１６（簡略化のため図４及び図５には図示せず）を有している。重要なのは、図示の実施形態において軸受装置２４ａ，２５ａは、軸受装置２４，２５のような摩擦面を一切有しておらず、軸部分１８ａも、摩擦面は全く有していない、という点である。伝動装置ユニット１５を介してトルクを導入する場合、軸部分１８ａの高められた摩擦若しくはセルフロック作用は、軸部分１８ａの特別な形状に基づき得られ、この特別な形状では、軸部分１８ａの包絡線４５が、少なくとも歯列１９ａの領域において鼓形４６に形成されている。鼓形４６の外側では、軸部分１８ａは少なくとも軸受装置２４ａ，２５ａの領域において円筒形に形成されている。
【００２５】
図４（駆動状態）において、軸部分１８ａは第１の中心軸方向位置を有しており、この第１の中心軸方向位置において、軸部分１８ａの歯列１９ａと対応歯列２１との間の接触点はその設定点を占めていて、摩擦損失は最小限に抑えられている。これに対し、図５の矢印４７に相応して、トルクが伝動装置ユニット１５を介して駆動軸１２の方向に導入されると、軸部分１８ａは第１の軸方向位置から、例えば右側に向かって第２の軸方向位置に移動させられ、このとき対応歯列２１と歯列１９ａとの間の転動が、軸部分１８ａの比較的大きな直径の領域において行われる。これにより、軸受装置２４ａ，２５ａにおいて高められた軸受荷重若しくは軸受摩擦となって現れ、延いてはセルフロック作用の意味で作用する変位力Ｆが、軸部分１８ａに対して生ぜしめられる。
【００２６】
前記伝動装置駆動ユニット１０，１０ａは、本発明の思想から外れることなく、多様な形式で変化若しくは変更され得る。例えば、特に本発明の第３の実施形態（図示せず）において、両駆動ユニット１０，１０ａの組合せを形成することが考えられ、これにより、軸部分１８ａは伝動装置駆動ユニット１０ａに相応して鼓形４６に形成されており、且つ付加的に、伝動装置駆動ユニット１０に相応する摩擦面２８，２９を有しており、これらの摩擦面２８，２９は、（やはり伝動装置駆動ユニット１０に相応する）対応して形成された軸受装置２４，２５の第２の摩擦面３２，３３と協働する。摩擦面が、軸受装置２４，２４ａ，２５，２５ａとは別個の構成部材に形成されている実施形態も考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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