DE10142134A1

DE10142134A1 - Stellantrieb

Info

Publication number: DE10142134A1
Application number: DE10142134A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Torkowski
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-03-20

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Stellantrieb, insbesondere elektromotorischer Stellantrieb für ein Tankklappenschloss eines Kraftfahrzeuges. Dieser Stellantrieb verfügt in seinem grundsätzlichen Aufbau über einen Motor (2), z. B. Elektromotor (2), und eine Spindel (3). Die Spindel (3) verfährt im Zuge ihrer Stellbewegungen ein Stellelement (1, 4, 5), bei welchem es sich um eine Tankklappe (1) handeln mag. Erfindungsgemäß beaufschlagt die Spindel (3) sowohl bei ihrer Vorwärtsbewegung als auch bei ihrer Rückwärtsbewegung das Stellelement (1, 4, 5) im Sinne eines einheitlichen Bewegungsvorganges, z. B. einer Öffnung der Tankklappe (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb, insbesondere elektromotorischen Stellantrieb für ein Tankklappenschloss eines Kraftfahrzeuges, mit einem Motor, z. B. Elektromotor, und mit einer Spindel, welche im Zuge ihrer Stellbewegungen ein Stellelement, z. B. eine Tankklappe verfährt. - Bei den Stellbewegungen handelt es sich zumeist um Linearbewegungen der Spindel. Grundsätzlich kann der beschriebene Stellantrieb auch in Kombination mit einem Kraftfahrzeugtürverschluss eingesetzt werden.
Stellantriebe des eingangs beschriebenen Aufbaus sind vielfältig bekannt, wozu nur beispielhaft auf die EP 0 764 751 A1, die EP 0 400 209 A2, die DE 36 31 043 C1 und die DE 86 21 592 U1 verwiesen sei.
In der Regel werden solche Stellantriebe genutzt, um beispielsweise einen jeweiligen Zentralverriegelungshebel eines Kraftfahrzeugtürverschlusses im Sinne einer Zentralverriegelung zu ent- bzw. verriegeln. Zu diesem Zweck überstreicht die betreffende Spindel bzw. Schubstange einen nicht unbeträchtlichen Verstellweg. Aus diesem Grund muss auch der zugehörige Motor entsprechend kräftig ausgelegt sein.
Daneben kommen Stellantriebe im Kraftfahrzeug ferner zum Einsatz, wenn es darum geht, Klappen, Türen etc. so weit auszustellen, dass diese bequem von Hand seitens eines Bedieners geöffnet werden können. Das ist beispielsweise bei einer Heckklappe oder einem Kofferraumdeckel der Fall, die sich vom Fahrzeuginnenraum per Knopfdruck und daran anschließender Betätigung des Stellantriebes ausstellen lassen. Ebenso gehören hierzu Stellantriebe für Tankklappen bzw. Tankklappenschlösser, die dafür sorgen, dass nach einer Entriegelung (zumeist per Knopfdruck vom Fahrgastraum aus) der Stellantrieb die Tankklappe freigibt, die dann beispielsweise federunterstützt aufspringt. Genauso gut kann der Stellantrieb auch dafür sorgen, dass die Tankklappe ausgestellt wird, damit ein Bediener diese problemlos weiter öffnen kann.
Insbesondere Stellantriebe der zuletzt erwähnten Bauform haben bisher keine spezifische Anpassung an den Einsatzzweck erfahren. - Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen Stellantrieb der eingangs beschriebenen Gestaltung so weiter zu entwickeln, dass er für den Einsatz insbesondere in Kombination mit dem Ausstellen von Türen, Klappen oder Tankklappen besonders prädestiniert ist.
Zur Lösung dieses technischen Problems schlägt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Stellantrieb vor, dass die Spindel sowohl bei ihrer Vorwärtsbewegung als auch bei ihrer (anschließenden) Rückwärtsbewegung das Stellelement im Sinne eines einheitlichen Bewegungsvorganges, z. B. einer Öffnung der Tankklappe, beaufschlagt. Mit anderen Worten nutzt der erfindungsgemäße Stellantrieb sowohl die Vorwärtsbewegung als auch die Rückwärtsbewegung der Spindel zum Verfahren des Stellelementes. Derartiges war bisher unbekannt, weil die vorbeschriebenen Stellantriebe letztlich nur immer in einer Richtung das Stellelement im Sinne eines Bewegungsvorganges beaufschlagt haben.
So sorgt ein Stellantrieb bei einer Zentralverriegelung in der Regel dafür, dass eine Schubbewegung der Spindel den Zentralverriegelungshebel beispielsweise in seine Position "entriegelt" überführt, während eine Zugbewegung zur "Verriegelung" des zugehörigen Kraftfahrzeugtürverschlusses führt.
Daneben kennt man Stellantriebe, die mit einer durch eine Drehbewegung spannbaren Feder ausgerüstet sind. Diese Feder wird beim Ausfahren oder Einfahren des Stellelementes durch den Motor gespannt und bewegt das Stellelement nach Ausschalten des Elektromotors zurück (vgl. DE 86 21 592 U1). Das heißt, diese Rückdreheinrichtung sorgt dafür, dass die Spindel (mit dem Stellelement) nach jedem Verstellvorgang wieder in ihre Ausgangslage zurücküberführt wird, damit beispielsweise ein über die Zentralverriegelungsanlage verriegelter Kraftfahrzeugtürverschluss vom Fahrzeuginnern her von Hand geöffnet werden kann.
So oder so ist beim Stand der Technik die jeweilige Bewegung der Spindel (Rückwärtsbewegung oder Vorwärtsbewegung) immer nur mit einem einheitlichen Bewegungsvorgang, z. B. dem Verriegeln eines zugehörigen Kraftfahrzeugtürverschlusses, verbunden. Dagegen nutzt der Anmeldungsgegenstand zum ersten Mal sowohl die Vorwärtsbewegung als auch die Rückwärtsbewegung für einen einzigen einheitlichen Bewegungsvorgang, beispielsweise das Öffnen der Tankklappe.
Das erreicht die vorliegende Innovation bevorzugt dadurch, dass die Spindel eine Anlaufschräge für eine Nase oder einen vergleichbaren Ansatz am Stellelement aufweist, wobei die Anlaufschräge die Nase und damit das Stellelement im Zuge der Vorwärtsbewegung der Spindel um einen ersten Hub ausstellt. Wenn nun noch die Spindel einen bei ihrer Rückwärtsbewegung mit ihr in Eingriff kommenden Zapfen des Stellelementes beaufschlagt, lässt sich auf diese Weise das Stellelement um einen zweiten Hub weiter ausstellen.
Das heißt, das Stellelement vollführt bei der Vorwärtsbewegung der Spindel den ersten Hub und bei der Rückwärtsbewegung der Spindel den zweiten Hub in gleicher Richtung. Der einheitliche Bewegungsvorgang des Stellelementes wird also in zwei Hübe in einer Richtung unterteilt, wobei die Spindel mit der Anlaufschräge und der Nase bei ihrer Vorwärtsbewegung für den ersten Hub sorgt, während im Zuge der Rückwärtsbewegung der nun mit der Spindel in Eingriff kommende Zapfen des Stellelementes beaufschlagt wird und so den zweiten Hub des Stellelementes in gleicher Richtung realisiert.
Damit der Zapfen des Stellelementes die Spindel problemlos passieren kann, verfügt diese über eine Ausnehmung. Dabei passiert der Zapfen diese Ausnehmung des Stellelementes, sobald sich die Spindel in ausgezogener Stellung befindet, also am Ende ihrer Vorwärtsbewegung.
Die Ausnehmung wird von einer Anschlagkante für den Zapfen begrenzt, wobei die Anschlagkante den Zapfen bei der Rückwärtsbewegung der Spindel im Sinne des zweiten Hubs beauf- schlagt. Am Ende der Rückwärtsbewegung der Spindel befindet sich diese in ihrer zurückgezogenen Stellung.
Um das Stellelement bzw. die Tankklappe verriegeln zu können, lässt sich die Spindel um ihre Stellachse bzw. Spindelachse rotativ gegen Federkraft bewegen. Das geschieht bevorzugt in der zurückgezogenen Stellung der Spindel. Damit in dieser zurückgezogenen Stellung der Spindel das verfahrene Stellelement wieder seine Anfangsstellung erreichen kann, verdreht der Zapfen, bzw. ein weiterer Ansatz am Stellelement die Spindel gegen die Federkraft, so dass der Zapfen bei eingenommener Anfangsstellung des Stellelementes hinter die dann zurückdrehende Spindel schnappt.
Dieser Vorgang wird meist manuell vollzogen, indem ein zugehöriger Bediener das Stellelement bzw. die Tankklappe entsprechend gegen die Federkraft beaufschlagt. Das heißt, das Stellelement bzw. die Tankklappe wird zwar motorisch ausgestellt, erreicht jedoch ihre regelmäßig mit der Karosserieaußenhaut bündig abschließende Anfangsstellung nur dann, wenn ein Bediener manuell die Spindel um ihre Spindelachse gegen die Federkraft rotiert, so dass bei eingenommener Anfangsstellung der Zapfen am Stellelement hinter die zurückdrehende Spindel schnappen kann und somit die Tankklappe bzw. das Stellelement verriegelt ist.
Damit der Motor die beschriebenen linearen Stellbewegungen der Spindel vollführen kann, handelt es sich üblicherweise um einen reversierenden Linearantrieb. Das kann ein Hubmagnetantrieb sein, bei welchem die Spindel durch magnetische Kräfte zwischen beispielsweise (Elektro-)Magneten vor- und zurückgezogen wird. Ebenso ist es denkbar, einen Drehantrieb mit Zahnstangeneingriff an der Spindel zu realisieren. Auch andere vergleichbare reversierende Linearantriebe sind denkbar und werden vom Erfindungsgedanken umfasst.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Stellantrieb in perspektivischer Ansicht und
Fig. 2a bis 2c den Stellantrieb nach Fig. 1 reduziert auf die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Bestandteile in verschiedenen Funktionsstellungen.
In den Figuren ist ein Stellantrieb, nach dem Ausführungsbeispiel ein elektromotorischer Stellantrieb für eine Tankklappe 1 bzw. ein Tankklappenschloss eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Dieser Stellantrieb verfügt über einen Motor 2, bei welchem es sich um einen Elektromotor 2 handelt. Ferner gehört zum grundsätzlichen Aufbau eine Spindel 3, welche im Zuge ihrer linearen Stellbewegungen ein Stellelement 1, 4, 5 verfährt.
Bei dem Stellelement 1, 4, 5 handelt es sich im Rahmen der dargestellten Version um die Tankklappe 1, welche mit einer Nase 4 und einem Zapfen 5 ausgerüstet ist, die jeweils an die Tankklappe 1 angeformt sind. Wie bereits ausgeführt, ist die Spindel 3 in der Lage, lineare Stellbewegungen zu vollführen, die in der Fig. 1 durch einen Doppelpfeil angedeutet sind. Demzufolge kann die Spindel 3 einerseits eine zurückgezogene Stellung einnehmen, wie sie in der Fig. 2a gezeigt ist und andererseits eine ausgefahrene bzw. ausgezogene Position, welche Gegenstand der Fig. 2b ist. Zwischen diesen beiden Extremstellungen bewegt sich die Spindel 3 hin und her, wobei der gesamte Hub lediglich ca. 10 mm beträgt.
Um diese linearen Stellbewegungen der Spindel 3 darstellen zu können, mag der Motor 2 im Detail so aufgebaut sein, wie dies im eingangs bereits angeführten deutschen Gebrauchsmuster DE 86 21 592 U1 beschrieben ist. Dem Motor 2 ist also eine nicht ausdrücklich dargestellte Rückdreheinrichtung zugeordnet, welche im Wesentlichen über eine spannbare Feder verfügt. Diese Feder wird im Rahmen des Ausführungsbeispiels beim Ausfahren der Spindel 3, das heißt beim Übergang von ihrer zurückgezogenen Stellung nach Fig. 2a zur ausgezogenen Position gemäß Fig. 2b mit Hilfe des Elektromotors 2 gespannt. Nachdem die ausgefahrene Endposition gemäß Fig. 2b erreicht worden ist, entspannt sich die Feder und überführt die Spindel 3 zunächst in die Position nach Fig. 2c und schließlich in die zurückgezogene Stellung nach Fig. 2a.
Erfindungsgemäß beaufschlagt die Spindel 3 nun sowohl bei ihrer Vorwärtsbewegung (vgl. den Übergang von Fig. 2a zur Fig. 2b) als auch bei ihrer anschließenden Rückwärtsbewegung (vgl. den Übergang von der Fig. 2b über die Fig. 2c und schließlich wieder zur Fig. 2a) das Stellelement 1, 4, 5 im Sinne eines einheitlichen Bewegungsvorganges. Bei diesem einheitlichen Bewegungsvorgang handelt es sich vorliegend um das Öffnen der Tankklappe 1 (unter Rückgriff auf die Nase 4 sowie den Zapfen 5).
Das geschieht im Einzelnen wie folgt:
Dadurch, dass die Spindel 3 mit einer Anlaufschräge 6 für die Nase 4 am Stellelement 1, 4, 5 ausgerüstet ist, stellt die Anlaufschräge 6 die Nase 4 und damit das Stellelement 1, 4, 5 im Ganzen im Zuge der Vorwärtsbewegung der Spindel (vgl. den Übergang von Fig. 2a zur Fig. 2b) um einen bestimmten ersten Hub H₁ aus. Dieser erste Hub H₁ mag vorliegend ca. 5 mm betragen.
Man erkennt, dass die Anlaufschräge 6 an einem gegenüber einer Spindelachse 7 schräg gestellten prismatischen Körper 8 ausgebildet ist, dessen Neigung α gegenüber der Spindelachse 7 die gleichgerichtete Neigung α der Anlaufschräge 6 gegenüber der Spindelachse 7 festlegt. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels mag α Werte von ca. 10 bis 60°, vorliegend ca. 30°, einnehmen. Das hängt letztlich von der Gestaltung der Nase 4 und den zu erwartenden Reibungsverhältnissen zwischen der Anlaufschräge 6 und einer zugehörigen Anlagefläche 9 an der Nase 4 ab. Denkbar ist es hier, reibungsvermindernde Beschichtungen sowohl auf der Anlagefläche 9 als auch auf der Anlaufschräge 6 vorzusehen. Das ist jedoch nicht zwingend.
Bei der Rückwärtsbewegung der Spindel 3 (vgl. den Übergang von Fig. 2b über Fig. 2c zu Fig. 2a), kommt mit der Spindel 3 der Zapfen 5 des Stellelementes 1, 4, 5 in Eingriff. Auf diese Weise ist die Spindel 3 in der Lage, den Zapfen 5 zu beaufschlagen, was dazu führt, dass das Stellelement 1, 4, 5 um einen zweiten Hub H₂ in gleicher Richtung weiter ausgestellt wird. Der erste Hub H₁ mag ebenso wie der zweite Hub ca. 5 mm betragen, so dass sich ein Gesamthub H von H₁ + H₂ ca. 10 mm ergibt, und das bei einem Verstellweg der Spindel 3 von ebenfalls ca. 10 mm. Derartiges vermag der Stand der Technik nicht zu liefern, weil an dieser Stelle für einen einheitlichen Bewegungsvorgang entweder nur die Vorwärtsbewegung oder nur die Rückwärtsbewegung einer zugehörigen Schubstange genutzt wird.
Die Spindel 3 verfügt im Detail über eine Ausnehmung 10, welche von einer Anschlagkante 11 für den Zapfen 5 begrenzt wird. Diese Ausnehmung 10 wird von dem Zapfen 5 des Stellelementes 1, 4, 5 passiert, sobald sich die Spindel 3 in ihrer ausgezogenen Stellung gemäß Fig. 2b befindet. Das deuten entsprechende Bewegungspfeile an.
Tatsächlich ist nämlich der Zapfen 5 bei ausgezogener Spindel 3 in der Lage, diese Spindel 3 nunmehr durch die Ausnehmung 10 hindurch zu passieren, weil weder die Anschlagkante 11 noch der prismatische Körper 8 mit der Anlaufschräge 6 im Wege sind.
Durch diesen Kunstgriff erreicht die Erfindung, dass bei der Rückwärtsbewegung der Spindel 3 - ausgehend von der ausgefahrenen Position nach Fig. 2b - eine Kante 12 des prismatischen Körpers 8 bzw. der Anschlagkante 11 an einer bogenförmigen Führungsfläche 13 des Zapfens 5 zur Anlage kommt. Dadurch, dass die Spindel 3 federunterstützt in ihre zurückgezogene Position nach Fig. 2a beaufschlagt ist, wandert die Kante 12 an der Führungsfläche 13 entlang und drückt auf diese Weise den Zapfen 5 nach außen, so dass der zweite Hub H₂ überstrichen wird. Am Ende dieser Bewegung ist das Stellelement 1, 4, 5 ausgestellt, und zwar unter Berücksichtigung des Gesamthubes H = H₁ + H₂. Die Tankklappe 1 kann nun problemlos manuell vollständig geöffnet werden.
Um nun die Tankklappe 1 bzw. das Stellelement 1, 4, 5 wieder zu schließen, ist es lediglich erforderlich, die Tankklappe 1 manuell in Pfeilrichtung F gemäß Fig. 2a (vgl. die strichpunktierte Darstellung) zu beaufschlagen, so dass die Tankklappe 1 um ihre Drehachse D verschwenkt wird und schließlich die in Fig. 2a durchgezogen dargestellte Anfangsstellung (wieder) einnimmt. Um nun diese Anfangsstellung des betreffenden Stellelementes 1, 4, 5 erreichen zu können, wird die Spindel 3 in ihrer zurückgezogenen Stellung nach Fig. 2a um ihre Spindelachse 7 verdreht, und zwar gegen die Kraft einer in Fig. 1 dargestellten Feder 14. Das ist durch einen Pfeil in Fig. 2a angedeutet. Dieser Drehvorgang der Spindel 3 wird dadurch initiiert, dass der Zapfen 5 am prismatischen Körper 8 bzw. der Anschlagkante 11 anliegt und solchermaßen für die Drehbewegung sorgt.
Nachdem der Zapfen 5 auf diese Weise die Spindel 3 um ihre Spindelachse 7 verdreht hat, kann der Zapfen 5 den prismatischen Körper 8 bzw. die Anschlagkante 11 passieren, so dass die Spindel 3 durch die Kraft der Feder 14 nach ihrer in etwa 90°-Drehung wieder zurückgedreht wird. Das hat zur Folge, dass nun der Zapfen 5 die Position gemäß Fig. 2a einnimmt und die Tankklappe 1 in dieser Stellung nicht geöffnet werden kann, weil ansonsten der Zapfen 5 gegen den prismatischen Körper 8 bzw. die Spindel 3 schlagen würde. Anders ausgedrückt blockiert die Spindel 3 in dieser Stellung den Zapfen 5 und damit das Stellelement 1, 4, 5 im Ganzen bzw. die Tankklappe 1.

Claims

1. Stellantrieb, insbesondere elektromotorischer Stellantrieb für ein Tankklappenschloss eines Kraftfahrzeuges, mit einem Motor (2), z. B. Elektromotor (2), und mit einer Spindel (3), welche im Zuge ihrer Stellbewegungen ein Stellelement (1, 4, 5), z. B. eine Tankklappe (1), verfährt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (3) sowohl bei ihrer Vorwärtsbewegung als auch bei ihrer Rückwärtsbewegung das Stellelement (1, 4, 5) im Sinne eines einheitlichen Bewegungsvorganges, z. B. einer Öffnung der Tankklappe (1), beaufschlagt.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (3) eine Anlaufschräge (6) für eine Nase (4) am Stellelement (1, 4, 5) aufweist, wobei die Anlaufschräge (6) die Nase (4) und damit das Stellelement (1, 4, 5) im Zuge der Vorwärtsbewegung der Spindel (3) um einen ersten Hub (H₁) ausstellt.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (3) einen bei ihrer Rückwärtsbewegung in Eingriff kommenden Zapfen (5) des Stellelementes (1, 4, 5) beaufschlagt und auf diese Weise das Stellelement (1, 4, 5) um einen zweiten Hub (H₂) weiter ausstellt.

4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (3) eine Ausnehmung (10) aufweist, welche der Zapfen (5) des Stellelementes (1, 4, 5) passiert, sobald sich die Spindel (5) in ausgezogener Stellung befindet.

5. Stellantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (10) von einer Anschlagkante (11) für den Zapfen (5) begrenzt wird, wobei die Anschlagkante (11) den Zapfen (5) bei der Rückwärtsbewegung der Spindel (3) im Sinne des zweiten Hubs (H₂) beaufschlagt.

6. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (3) um ihre Spindelachse (7) gegen Federkraft rotativ bewegbar ist.

7. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (5) zum Erreichen einer Anfangsstellung des Stellelementes (1, 4, 5) die Spindel (3) in ihrer zurückgezogenen Stellung gegen die Federkraft verdreht und bei eingenommener Anfangsstellung hinter die zurückdrehende Spindel (3) schnappt.

8. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (2) als reversierender Linearantrieb, Hubmagnetantrieb, Drehantrieb mit Zahnstangeneingriff an der Spindel (3) etc. ausgebildet ist.