ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСТАВНОГО ЭЛЕМЕНТА АВТОМОБИЛЯ
DRIVING DEVICE FOR ADVANCED ELEMENT OF VEHICLE

Изобретение касается приводного устройства для выставного элемента, переставляемого посредством двигателя между открытым положением и закрытым положением, снабженного приводимой электродвигателем цилиндрической передачей. Под выставным элементом при этом, в частности, понимается поворотная, т.е. шарнирно присоединенная с одной стороны, выставная закрывающаяся часть, например выставное (т.е. поворотное) окно, подъемная крыша или тому подобный элемент автомобиля.
Из DE 19757346 C2 известно приводное устройство, у которого приводное усилие электродвигателя посредством передачи червяк - цилиндрическое зубчатое колесо может передаваться через выполненное цельно с ведомым валом первое соединительное звено и соединенное с ним второе соединительное звено на поворотное оконное стекло. При движении открытия или закрытия оконного стекла место соединения между двумя соединительными звеньями сдвигается по дугообразной траектории примерно на 180°, в то время как место соединения между вторым соединительным звеном и оконным стеклом совершает возвратно-поступательное движение по прямой траектории. Дугообразная траектория места соединения проходит при этом по противолежащей поворотному шарниру, служащему для шарнирного соединения оконного стекла, стороне ведомого вала, который представляет собой центральную точку траектории, образующей полукруг. Второе соединительное звено между местом соединения и оконным стеклом в одном из вариантов осуществления выполнено дугообразно и охватывает, таким образом, ведомый вал даже при закрытом выставном окне.
У исполнительного звена окна, известного из DE 4218507 C2, снабженного электродвигательным приводом и многоступенчатой винтовой передачей, а также аналогичным механизмом поворотных рычагов, включающим в себя два шарнирно соединенных друг с другом рычага, точка шарнирного соединения которых для открытия и закрытия выставляемого бокового окна, в свою очередь, повернута по дугообразной траектории вокруг оси вращения вала, эта точка шарнирного соединения находится в закрытом положении оконного стекла на стороне, противолежащей оконному стеклу, ниже оси вращения. Благодаря этому оконное стекло защищено от нежелательного открытия (вручную).
Если такие приводные устройства должны также обладать возможностью эксплуатации в так называемом автоматическом режиме, то они подчиняются, в принципе, тем же законодательным требованиям к стеклоподъемникам для опускающихся окон, в которых в автоматическом режиме в направлении закрытия допускается максимальное зажимающее усилие, равное обычно 100 Н для так называемого 4 миллиметрового стержня (верхний предел зазора при зажатии).
В основу изобретения положена задача предоставить наиболее подходящее приводное устройство, которое обеспечит возможность гибкого монтажа при одновременно малом конструктивном пространстве.
Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью признаков п.1 формулы изобретения. Для этого предусмотрена цилиндрическая передача, которая включает в себя ведомое колесо с приформованным соединительным рычагом для присоединения выставного рычага с возможностью вращательного движения и находящееся в зацеплении с ведомым колесом цилиндрическое колесо (шестерню), а также коаксиальное цилиндрическому колесу промежуточное колесо. Ведомое колесо, цилиндрическое колесо и промежуточное колесо представляют собой прямозубые зубчатые колеса, т.е. зубчатые колеса с наружными зубьями, проходящими прямо в направлении оси (в осевом направлении). Ведомое колесо снабжено наружным зубчатым венцом с первым участком зубчатого венца и примыкающим к нему вторым участком зубчатого венца, осевая ширина зуба которого меньше, чем осевая ширина зуба первого участка зубчатого венца.
Различные в окружном направлении значения осевой ширины зуба ведомого колеса позволяют, с одной стороны, осуществлять передачу различных усилий от расположенного со стороны привода цилиндрического колеса к ведомому колесу, а с другой стороны, обеспечивает особенно малую осевую общую ширину цилиндрической передачи, включая промежуточное колесо. Передача различных усилий целенаправленно используется, когда сравнительно большая осевая ширина зуба первого участка зубчатого венца ведомого колеса находится в зацеплении с цилиндрическим колесом, если выставной элемент автомобиля, в частности выставное окно, во время процесса закрытия с затратой сравнительно высокого усилия входит в закрывающий уплотнитель, и цилиндрическая передача подвергается соответственно высокой нагрузке. В частности, сравнительно широкий первый участок зубчатого венца находится в зацеплении с соответствующим цилиндрическим колесом, когда выставной элемент находится в своем закрытом положении.
В противоположность этому ведомое колесо своим вторым участком зубчатого венца, имеющим сравнительно малую осевую ширину зуба, находится в зацеплении с цилиндрическим колесом, когда выставной элемент автомобиля перемещается вне уплотнения с затратой сравнительно низкого усилия, и цилиндрическая передача подвергается соответственно низкой нагрузке.
По другому аспекту изобретения соединенный с возможностью вращения с соединительным рычагом и проходящий поперек осей вращения цилиндрической передачи выставной рычаг расположен в плоскости симметрии цилиндрической передачи, включая коаксиальное цилиндрическому колесу промежуточное колесо. Благодаря этой зеркальной симметрии становится возможным левый и правый монтаж одного и того же приводного узла при одновременной как можно меньшей осевой монтажной ширине. Для этого сравнительно узкий второй участок зубчатого венца образует соответствующее свободное пространство для выставного рычага, присоединенного к соединительному рычагу, во время движения его перестановки. Промежуточное колесо находится с одной стороны плоскости симметрии, в то время как та область зубчатого венца первого участка зубчатого венца, которая в осевом направлении выдается за сравнительно узкий второй участок зубчатого венца, находится с другой стороны плоскости симметрии.
Цилиндрическое колесо и промежуточное колесо установлены на одной общей оси вращения, параллельной оси вращения ведомого колеса, и целесообразным образом соединены друг с другом. Диаметр промежуточного колеса по меньшей мере несколько меньше, чем диаметр ведомого колеса, и существенно больше, чем диаметр цилиндрического колеса. Осевая ширина зуба цилиндрического колеса больше или равна осевой ширине зуба первого участка зубчатого венца. Выполненное в виде шестерни цилиндрическое колесо со стороны, обращенной от промежуточного колеса, лежит на одной линии с ведомым колесом.
Сравнительно широкий первый участок зубчатого венца надлежащим образом через некоторый окружной участок ведомого колеса линейно переходит в сравнительно узкий второй участок зубчатого венца. Для упрощения и для экономии материала наружный зубчатый венец ведомого колеса целесообразным образом предусмотрен только на наружном периметре, имеющем значение для угла вращения. Поэтому ведомое колесо включает в себя свободный от зубьев окружной участок на окружной стороне, противолежащей обоим участкам зубчатого венца.
Надлежащим образом приформованный к ведомому колесу соединительный рычаг снабжен выполненным между двумя плечами приемным шлицом для снабженной отверстием головки выставного рычага. На свободном конце, противолежащем оси вращения ведомого колеса, соединительный рычаг снабжен опорной проушиной для крепежного пальца для крепления с возможностью вращения выставного рычага к соединительному рычагу. В смонтированном состоянии, в котором крепежный палец целесообразным образом застопорен или защелкнут (зажат) с соединительным рычагом, крепежный палец пронизывает находящиеся на одной линии друг с другом опорные проушины выставного рычага и соединительного рычага. Для этого опорная проушина снабжена стопорным кулачком, который захватывает кольцевой паз в стержне крепежного пальца. Благодаря этому обеспечивается особенно простой монтаж конструктивного узла. Расположенные со стороны зубчатого колеса стенки приемного шлица соответствующего плеча соединительного рычага образуют плоскость, в которой лежит краевая плоскость отодвинутого назад (второго) участка зубчатого венца. Эта плоскость ограничивает, таким образом, свободное пространство выставного рычага со стороны ведомого колеса.
Место соединения между соединительным рычагом и выставным рычагом направляется во время движения перестановки выставного элемента между его открытым положением и его закрытым положением по полукруглой траектории перестановки. Движение перестановки или, соответственно, полукруглая траектория проходит целесообразным образом между двумя упорами (местами упора). Эти упоры предпочтительно образованы механическими демпфирующими элементами. В области, перекрываемой выставным рычагом между этими упорами, сравнительно узкий второй участок зубчатого венца ведомого колеса отодвинут назад относительно его первого участка зубчатого венца. Радиальное расстояние от места соединения соединительного рычага и выставного рычага до оси вращения ведомого колеса несколько больше, чем его радиус окружности вершин зубьев, так что ведомое колесо своим местом соединения упирается в демпфирующие элементы.
Цилиндрическая передача с ведомым колесом и с цилиндрическим колесом, а также промежуточное зубчатое колесо являются надлежащим образом частью многоступенчатой понижающей передачи с червячным колесом. Это колесо, с одной стороны, соединено с промежуточным зубчатым колесом, а с другой стороны, находится в зацеплении с червяком, установленным на ведущем валу электродвигателя.
Наружный зубчатый венец ведомого колеса надлежащим образом перекрывает угол вращения, меньший 200°. Относительно приблизительно горизонтального пути перестановки, который соответствует угловому диапазону от 0° при открытом положении до 180° при закрытом положении вставного элемента, траектория перестановки места соединения целесообразным образом покрывает диапазон угла, равного примерно 180°. В закрытом положении выставного элемента даже только при небольшом переходе за 180°-градусную мертвую точку достигается надежное положение блокировки рычажного механизма и вместе с тем приводного устройства. В открытом положении также происходит соответствующий усилиям надежный переход за мертвую точку, если угол открытия по меньшей мере немного превышает там 0°.
Достигаемые с помощью изобретения преимущества заключаются, в частности, в том, что за счет наружного зубчатого венца ведомого колеса цилиндрической передачи, включающего в себя по меньшей мере два участка зубчатого венца с различной осевой шириной зуба, с одной стороны, и за счет симметричного расположения шарнирно соединенного с ведомым колесом выставного рычага вдоль оси или, соответственно, плоскости зеркальной симметрии передачи, с другой стороны, становится возможным левый и правый монтаж одного и того же приводного узла при одновременно особенно малой осевой монтажной ширине. Благодаря этому достигается автоматическое закрытие выставного элемента, в частности автоматический режим для обоих задних выставных окон, в автомобиле при небольшом разнообразии конструктивных элементов.
К тому же вследствие целенаправленного применения зубьев со сравнительно большой шириной зуба ведомого колеса в высоконагруженной области наружного зубчатого венца, т.е. при втягивании выставного стекла в закрывающий уплотнитель, возможно достаточное усилие закрытия при применении электродвигателя даже сравнительно низкой мощности. Кроме того, возможно исполнение ведомого зубчатого колеса из полимерного материала, что по сравнению с металлическим исполнением приводит к уменьшению веса приводного устройства в целом.
Ниже один из примеров осуществления изобретения поясняется более подробно с помощью чертежей. На них показано:
Фиг.1 - изображенное в перспективе электродвигательное приводное устройство, снабженное выдающимся из корпуса выставным рычагом,
Фиг.2 - вид сбоку цилиндрической передачи приводного устройства, показанного на фиг.1, с выставным рычагом, шарнирно соединенным с ведомым колесом с различной осевой шириной зуба,
Фиг.3 - изображенная в перспективе цилиндрическая передача с видом на цилиндрическое колесо и упор в первом положении перестановки (закрытом положении),
Фиг.4 - изображенная в соответствии с фиг.3 цилиндрическая передача с упором во втором положении перестановки (открытом положении),
Фиг.5 - изображенная в перспективе цилиндрическая передача с видом на промежуточное колесо и упор в закрытом положении,
Фиг.6 - изображенная в соответствии с фиг.4 цилиндрическая передача с упором в открытом положении,
Фиг.7 - изображенное в перспективе ведомое колесо с приформованным соединительным рычагом и опорной проушиной, и
Фиг.8 - изображенное в сечении ведомое колесо с зажатым в опорной проушине крепежным пальцем для выставного рычага.
Соответствующие друг другу части на всех чертежах снабжены одинаковыми номерами позиций.
S
O
На фиг.1 показано приводное устройство 1, например, с двухстворчатым замкнутым корпусом в его смонтированном положении в кузове 2 автомобиля, например, в области стойки C или D, на фланцевом участке 3 боковой стенки или дверной рамы в задней части автомобиля. Выставной рычаг 4 приводного устройства 1 проведен через отверстие 5 во фланце наружу к выставному элементу 6, например в виде шарнирно присоединенного с одной стороны к кузову 2 автомобиля выставному (поворотному) окну и там к месту 7 фиксации и/или шарнирного соединения. Приводное устройство 1 включает в себя скрытый на фиг.1 за контуром корпуса электродвигатель 8, который посредством также скрытой многоступенчатой понижающей передачи 9 приводит выставной рычаг 4 в движение между закрытым положением P и открытым положением Pвыставного окна 6.
1
2
На фиг.2 показана цилиндрическая передача 10 и промежуточное колесо (промежуточное зубчатое колесо) 11 понижающей передачи 9 приводного устройства 1. Промежуточное колесо 11 вращается вокруг оси 12 вращения, на которой установлена шестерня или цилиндрическое колесо (цилиндрическое зубчатое колесо) 13 цилиндрической передачи 10. Цилиндрическое колесо 13 жестко соединено с коаксиальным ему промежуточным колесом 11, в частности приформовано к нему. Ведомое колесо (ведомое зубчатое колесо) 14 цилиндрической передачи 10 вращается вокруг оси 15 вращения, которая проходит параллельно оси 12 вращения промежуточного колеса 1 и коаксиального ему цилиндрического колеса 13. Выставной рычаг 4 проходит в плоскости 16 симметрии (по оси зеркальной симметрии) цилиндрической передачи 10, проходящей поперек осей 12 и 15 вращения, и расположен, таким образом, точно в середине ее осевой ширины b передачи. Половина осевой ширины b цилиндрической передачи 10 с левой на этом чертеже стороны плоскости 16 симметрии, таким образом, равна половине осевой ширины b цилиндрической передачи 10 с правой на этом чертеже стороны плоскости 16 симметрии. Промежуточное колесо 11 находится с левой стороны плоскости 16 симметрии, в то время как ведомое колесо 14 находится по существу с правой стороны плоскости 16 симметрии. На обращенной от промежуточного колеса 11 стороне плоскости 16 симметрии ведомое колесо 14 лежит на одной линии с цилиндрическим колесом 13, то есть не выдается за него.
3
4
3
4
Как видно на фиг.3-7, ведомое колесо 14 снабжено наружным зубчатым венцом, включающим в себя два участка 14a и 14b зубчатого венца с различной осевой шириной b или, соответственно, b зуба. При этом первый участок 14a зубчатого венца со сравнительно большой шириной b зуба несколько выдается за плоскость 16 симметрии к промежуточному зубчатому колесу 11 на левой стороне передачи. Второй участок 14b зубчатого венца со сравнительно малой шириной b зуба полностью находится с правой стороны плоскости 16 симметрии. Первый участок 14a зубчатого венца и второй участок 14b зубчатого венца переходят друг в друга через третий участок 14c зубчатого венца, осевая ширина зуба которого от первого участка 14a зубчатого венца непрерывно (линейно) уменьшается в направлении второго участка 14b зубчатого венца.
3
5
На изображениях, показанных на фиг.2, 3 и 5, ведомое колесо 14 своим первым участком 14a зубчатого венца со сравнительно большой осевой шириной bзуба находится в зацеплении с цилиндрическим колесом 13 и входит в зацепление с его наружным зубчатым венцом 17 по меньшей мере приблизительно по всей его осевой ширине b зуба (фиг.3).
4
3
4
В этом положении передачи соединенный с соединительным рычагом 18 ведомого колеса 14 переставной рычаг 4 находится в образовавшемся из-за сравнительно узкой осевой ширины b зуба второго участка 14b зубчатого венца ведомого колеса 14 промежуточном свободном пространстве 19, осевая ширина которого определяется разностью двух значений ширины b и b зуба. Благодаря этому при одновременно зеркально симметричной конструкции цилиндрической передачи 10, и вместе с тем приводного устройства 1, осевая ширина b цилиндрической передачи 10 особенно мала и практически сведена к минимуму. Это, в свою очередь, приводит к особенно малому необходимому конструктивному пространству приводного устройства 1.
A
K
Как сравнительно отчетливо видно из фиг.5-8, соединение выставного рычага 4 с соединительным рычагом 18 осуществляется посредством крепежного пальца 20. Для этого этот палец пронизывает опорную проушину 21 соединительного рычага 18, а также находящуюся на одной линии с ней надлежащим образом выполненную в виде продолговатого отверстия опорную проушину 22 выставного рычага 4. Крепежный палец 20 образует вместе с опорными проушинами 21 и 22 место опоры или соединения между соединительным рычагом 18 и выставным рычагом 4. Радиальное расстояние r от места 20, 21, 22 соединения до оси 15 вращения ведомого колеса 14 больше, чем его радиус r окружности вершин зубьев, так что место 20, 21, 22 соединения и вместе с тем приформованный к ведомому колесу 14 соединительный рычаг 18 по меньшей мере несколько выдаются за ведомое колесо 14 по периметру.
Для крепления выставного рычага 4 или, соответственно, его расположенной на свободном конце опорной головки 23 с опорной проушиной 22 соединительный рычаг 18 образован из первого плеча 18a соединительного рычага и второго плеча 18b соединительного рычага, расположенного на расстоянии напротив него c образованием приемного шлица 24 для выставного рычага 4. Второе плечо 18b при этом по существу приформовано к не имеющему зубьев окружному участку 25 ведомого колеса 15. Первое плечо 18a своим обращенным от опорной проушины 21 фиксирующим концом приформовано к цилиндрическому стакану 26 подшипника для не изображенного опорного вала ведомого колеса 14. Краевая плоскость отодвинутого назад узкого участка 14b зубчатого венца ведомого колеса 14 лежит по существу в той плоскости, которая образует расположенные со стороны шлица стенки соединительного рычага или, соответственно, плеча, приформованного к не имеющему зубьев окружному участку 25 ведомого колеса 14 плеча 18b соединительного рычага 18 (фиг.7). Эта плоскость ограничивает промежуточное свободное пространство 19 на правой на фиг.1 стороне чертежа.
Одно из плеч соединительного рычага, в этом примере осуществления второе плечо 18b соединительного рычага 18, снабжено выемкой 28, образуя зажимной носик или стопорный кулачок 27. В изображенном на фиг.8 застопоренном или, соответственно, защелкнутом (зажатом) состоянии крепежного пальца 20 этот стопорный кулачок 27 входит в кольцевой паз 29 крепежного пальца 20 и захватывает образованный кольцевым пазом 29 уступоподобный или фиксирующий контур 30 крепежного пальца 20. Этот стопорный или зажимной механизм позволяет осуществлять особенно простой монтаж выставного рычага 4 в образованном опорными проушинами 21, 22 и пальцем 20 месте соединения или шарнирного соединения между выставным рычагом 4 и соединительным рычагом 18. Отформованный на конце пальца, расположенном напротив уступоподобного контура 30 кольцевого паза 29, опорный бортик 31 крепежного пальца 20 в своем застопоренном положении прилегает к краю отверстия опорной проушины 21 и образует тем самым, дополнительно к захвату стопорного кулачка 27 на контуре 30 кольцевого паза 29, второе место опоры или место фиксации крепежного пальца 20 в опорной проушине 21 соединительного рычага 18.
O
S
O
S
На фиг.3-6 видны имеющие форму стержня или цилиндра механические демпфирующие элементы 32, 33. Неподвижно установленные на корпусе демпфирующие элементы 32, 33 демпфируют удар соединительного рычага 18, выдающегося в радиальном направлении за ведомое колесо 14, в области задаваемого крепежным пальцем 20 места 20, 21, 22 опоры в открытом положении P и закрытом положении P выставного окна 6. Механические демпфирующие элементы 32, 33, которые, например, состоят из мягкого эластичного полимерного материала, позволяют тем самым обеспечить бесшумный контакт выставного рычага 4 в конечных положениях P и P выставного окна 6.
O
S
Благодаря зеркально симметричной конструкции цилиндрической передачи 10 и промежуточного колеса 11, а также выставного рычага 4 с его положением внутри плоскости 16 симметрии, приводное устройство 1 может монтироваться как с левой, так и с правой стороны автомобиля, чтобы там автоматически приводить в действие соответствующее выставное окно 6. Исполнение опорной проушины 22 выставного рычага 4 в виде продолговатого отверстия позволяет обеспечить, например, компенсацию обусловленного допусками движения во время движения перестановки выставного рычага 4. Его место 20, 21, 22 опоры на соединительном рычаге 18 проходит во время движения перестановки между открытым положением P и закрытым положением P круговую траекторию, перекрывающую диапазон угла от большего или равного 0° до меньшего или равного 200°, предпочтительно приблизительно 180°.
Список ссылочных позиций
1 Приводное устройство
2 Кузов автомобиля
3 Фланцевый участок
4 Выставной рычаг
5 Отверстие во фланце
6 Выставной элемент/окно
7 Место шарнирного соединения
8 Электродвигатель
9 Понижающая передача
10 Цилиндрическая передача
11 Промежуточное колесо
12 Ось вращения
13 Цилиндрическое колесо
14 Ведомое колесо
14a Первый участок зубчатого венца
14b Второй участок зубчатого венца
14c Третий участок зубчатого венца
15 Ось вращения
16 Ось зеркальной симметрии
17 Наружный зубчатый венец
18 Соединительный рычаг
18a Первое зажимное плечо
18b Второе зажимное плечо
19 Промежуточное свободное пространство
20 Крепежный палец
21 Опорная проушина
22 Опорная проушина в виде продолговатого отверстия
23 Опорная головка
24 Приемный шлиц
25 Не имеющий зубьев окружной участок
26 Стакан подшипника
27 Зажимной носик/стопорный кулачок
28 Выемка
29 Кольцевой паз
30 Уступоподобный/фиксирующий контур
31 Опорный бортик
32 Демпфирующий элемент
33 Демпфирующий элемент
b Ширина передачи
1,2
b Половина ширины передачи
3,4,5
b Ширина зуба
O
P Открытое положение
S
P Закрытое положение
A
r Радиальное расстояние
K
r Радиус окружности вершин зубьев