DE102006042023A1

DE102006042023A1 - Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102006042023A1
Application number: DE102006042023A
Authority: DE
Inventors: Marian Bochen; Rolf Mintgen; Christian Schindlatz
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2008-03-27
Also published as: US20080060273A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für eine Klappe eines Fahrzeugs, mit einem mit einem feststehenden Bauteil oder einem bewegbaren Bauteil verbindbaren ersten Befestigungselement und mit einem an dem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende axial relativ dazu bewegbaren Gehäuserohr 1, das an seinem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende ein mit dem bewegbaren Bauteil oder dem feststehenden Bauteil befestigbares zweites Befestigungselement aufweist. Ein Spindeltrieb weist eine Gewindespindel 8 und eine auf der Gewindespindel 8 angeordnete Spindelmutter 9 auf, wobei durch den Spindeltrieb das erste Befestigungselement und das Gehäuserohr 1 axial relativ zueinander bewegbar antreibbar sind. Dabei ist der Spindeltrieb von einem Elektromotor 21 drehbar antreibbar, durch dessen Ausgangswelle die Gewindespindel 8 oder ein Kupplungsbauteil einer Kupplung drehbar antreibbar ist. Der Elektromotor 21 ist in dem Gehäuserohr 1 angeordnet, wobei an der Innenwand des Gehäuserohres 1, einen Stator 22 bildend, radial umlaufend gleichmäßig verteilt zwei oder mehr Feldmagnete angeordnet sind, die eine dazu koaxiale, drehbar gelagerte Rotorwelle 19 umschließen, auf der, einen Rotor 23 bildend, Spulen 25 angeordnet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung insbesondere für eine Klappe eines Fahrzeugs, mit einem mit einem feststehenden Bauteil oder einem bewegbaren Bauteil verbindbaren ersten Befestigungselement und mit einem an dem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende axial relativ dazu bewegbaren Gehäuserohr, das an seinem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende ein mit dem bewegbaren Bauteil oder dem feststehenden Bauteil befestigbares zweites Befestigungselement aufweist, mit einem eine Gewindespindel und eine auf der Gewindespindel angeordneten Spindelmutter aufweisenden Spindeltrieb, durch den das erste Befestigungselement und das Gehäuserohr axial relativ zueinander bewegbar antreibbar sind, wobei der Spindeltrieb von einem Elektromotor drehbar antreibbar ist, durch dessen Ausgangswelle die Gewindespindel oder ein Kupplungsbauteil einer Kupplung drehbar antreibbar ist.
Bei derartigen Antriebseinrichtungen ist es bekannt den Elektromotor als vollständig eigenständige Einheit mit eigenem Motorgehäuse herzustellen und in das Gehäuserohr einzubauen.
Dies erfordert nicht nur viele Bauteile sondern auch eine besondere Sorgfalt bei der Montage des Elektromotors, um diesen koaxial zur Gewindespindel oder einer Kupplung im Gehäuserohr anzuordnen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine geringe Anzahl Bauteile aufweist und eine einfache Montage ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektromotor in dem Gehäuserohr angeordnet ist, wobei an der Innenwand des Gehäuserohres einen Stator bildend radial umlaufend gleichmäßig verteilt zwei oder mehr Feldmagnete oder Spulen angeordnet sind, die eine dazu koaxiale drehbar gelagerte Rotorwelle umschließen, auf der einen Rotor bildend Spulen oder radial umlaufend gleichmäßig verteilt zwei oder mehr Feldmagnete angeordnet sind.
Durch diese Ausbildung kann auf ein eigenes Motorgehäuse verzichtet werden, was die Anzahl der erforderlichen Bauteile reduziert und auch eine Ausbildung der Antriebseinheit mit einem geringen Durchmesser ermöglicht.
Das Gehäuserohr erfüllt somit eine Doppelfunktion.
Da die Rotorwelle des Elektromotors so, wie auch die Gewindespindel oder ein Kupplungsbauteil in dem Gehäuse unmittelbar lagerbar ist, kommt es nicht zu einem Achsversatz dieser Teile.
Die Feldmagnete können dabei entweder Dauermagnete oder aber auch Elektromagnete sein.
Bei an dem Rotor angeordneten Spulen ist vorzugsweise auf der Rotorwelle ein mit den Spulen verbundener Kollektor angeordnet, an dem feststehende Schleifkontakte in Anlage sind.
Die Gewindespindel kann mit ihrem einen Ende an dem Gehäuserohr drehbar gelagert und gegenüber dem Gehäuserohr axial feststehend angeordnet sowie von dem Elektromotor drehbar antreibbar sein und die mit dem ersten Befestigungselement verbundene Spindelmutter kann gegenüber dem Gehäuserohr verdrehgesichert sein.
Diese Ausbildung führt dazu, daß das Spindelmuttermoment innerhalb der Antriebseinrichtung abgestützt wird und nicht über die Befestigungselemente an dem bewegbaren Bauteil und dem feststehenden Bauteil abgestützt werden muß.
Dies ermöglicht es die Antriebseinrichtung in einer beliebigen Ausrichtung an dem bewegbaren Bauteil und dem feststehenden Bauteil zu befestigen, wodurch sich die Montierbarkeit der Antriebseinrichtung erheblich vereinfacht.
In einfacher und leicht herstellbarer Weise kann das Gehäuserohr ein durch Umformen wie z.B. Tiefziehen hergestelltes Metallbauteil oder durch Spritzgießen hergestelltes Kunststoffteil sein.
In einfacher Weise kann die Spindelmutter mit einem Ende eines die Gewindespindel koaxial umschließenden Spindelrohres verbunden sein, an dessen anderem Ende das erste Befestigungselement fest angeordnet ist.
Auch das Spindelrohr kann ein durch Umformen wie z.B. Tiefziehen hergestelltes Metallbauteil oder durch Spritzgießen hergestelltes Kunststoffteil sein.
Zur Reduzierung der Drehzahl und Erhöhung des Drehmomentes kann der Spindeltrieb über ein Getriebe von dem Elektromotor drehbar antreibbar sein.
Ist das Getriebe ein Stirnradgetriebe und/oder ein Umlaufgetriebe, so entsteht nur eine geringe Geräuschemission, die noch weiter minimiert wird, wenn die drehantriebsnahen Stufen des Getriebes als schrägverzahnte Stufen ausgebildet sind.
Zu einer einfachen und in beliebiger Drehlage zur Längsachse der Antriebseinrichtung montierbaren Ausführung führt es, wenn eines oder beide der Befestigungselemente ein Kugelkopf oder eine Kugelpfanne eines Kugelgelenks sind.
Zur Kraftunterstützung der Antriebseinrichtung und damit einem Klappengewichtsausgleich sowie zu einer geringen Dimensionierung des Drehantriebs führt es, wenn das erste Befestigungselement von einer Federkraft in Ausfahrrichtung von dem Gehäuserohr weg beaufschlagt oder beaufschlagbar ist.
Dies kann über dem gesamten Verstellhub oder auch nur über einen Teil des Verstellhubes erfolgen.
Dazu ist in einfacher Ausbildung das erste Befestigungselement von einer an dem Gehäuserohr abgestützten Druckfeder, insbesondere einer Schraubendruckfeder beaufschlagt.
Alternativ oder ergänzend dazu kann auch das erste Befestigungselement von einem Gasdruck beaufschlagt sein.
Die Kraft, die benötigt wird die Spindel manuell zu bewegen, wird vorzugsweise genau so gewählt, daß die Klappe in Zwischenpositionen bei deaktiviertem Drehantrieb gehalten werden kann. Somit ist bei elektromotorischem Drehantrieb eine stromlose Stop-Position problemlos realisierbar.
Zur Entkopplung des Elektromotors von dem Spindeltrieb kann der Spindeltrieb über eine öffenbare Kupplung von dem Elektromotor drehbar antreibbar sein.
Diese Kupplung kann eine formschlüssige oder eine reibschlüssige Kupplung sein.
Zum Ein- und Auskuppeln kann die Kupplung eine schaltbare Kupplung, insbesondere eine schaltbare Magnetkupplung sein.
Auf einen besonderen Kupplungsantrieb kann aber verzichtet werden, wenn die Kupplung eine bei unbelasteter oder in Ausfahrrichtung belasteter Antriebseinrichtung offene und durch Belastung der Antriebseinrichtung in Einfahrrichtung schließbare Kupplung ist.
Dies führt auf einfache Weise zu einer manuellen Bewegbarkeit mit komfortablen Handkräften in Zugrichtung der Antriebsvorrichtung, da dann der Elektromotor und ggf. das Getriebe nicht hemmend auf die Spindel wirken können.
Da keine Zugkräfte übertragen werden können, ergibt sich weiterhin eine optimale Hinderniserkennung und Hindernisausschaltung beim Schließen der Klappe.
Der Klappengewichtsausgleich ist vorzugsweise so ausgelegt, daß immer ein resultierendes Moment in Schließrichtung wirkt. Das bedeutet, daß die Antriebseinrichtung die Klappe immer motorisch öffnen können muß. Zum Schließen muß die Klappe nur mit einer definierten Geschwindigkeit abgelassen werden.
An dem Gehäuserohr kann ein das Spindelrohr mit Abstand umschließendes Führungsrohr angeordnet sein.
Umschließt dabei die Schraubendruckfeder das Führungsrohr mit Abstand und ist ebenfalls mit Abstand von einem mit dem ersten Befestigungselement verbundenen Überrohr umschlossen, so ist die Schraubendruckfeder sowohl geführt als auch radial nach innen und außen geschützt.
Ein Schutz der Bauteile der Antriebseinrichtung gegen Verschmutzung und Beschädigung wird dadurch erreicht, daß das Gehäuserohr und das Überrohr teleskopartig ineinander verschiebbar sind.
Zur leichten manuellen Bedienbarkeit mit gutem Wirkungsgrad ist die Gewindespindel eine mehrgängige Spindel mit vorzugsweise einer Steigung zwischen etwa 10 mm und 24 mm.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine erstes Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung
2 eine zweites Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung
3 eine drittes Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung.
Die in den Figuren dargestellten Antriebseinrichtungen besitzen ein Gehäuserohr 1 aus einem leitfähigen Werkstoff wie z.B. aus Stahl, an dem ein Überrohr 2 teleskopisch verschiebbar geführt ist.
An dem dem Gehäuserohr 1 entgegengesetzten Ende des Überrohres 2 ist eine erste Kugelpfanne 3 und an dem dem Überrohr 2 entgegengesetzten Ende des Gehäuserohres 1 eine zweite Kugelpfanne 4 angeordnet, mittels derer die Antriebseinrichtung an einem feststehenden Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeuges und an einem als Klappe ausgebildeten bewegbaren Bauteil des Kraftfahrzeuges gelenkig verbindbar ist.
In dem dem Überrohr 2 zugewandten Endbereich des Gehäuserohres 1 ist ein erstes Lagerteil 5 fest eingesetzt, in dem ein erstes Kupplungsteil 6 einer reibschlüssigen Kupplung 7 drehbar gelagert ist, das fest auf einem Ende einer in das Überrohr 2 ragenden Gewindespindel 8 sitzt. Auf der Gewindespindel 8 ist eine Spindelmutter 9 gegenüber dem Gehäuserohr 1 drehfest angeordnet.
Die Spindelmutter 9 ist mit einem Ende eines die Gewindespindel 8 koaxial umschließenden Spindelrohres 11 verbunden, an dessen anderem Ende die erste Kugelpfanne 3 fest angeordnet ist.
Die Spindelmutter 9 ist in einem das Spindelrohr 11 umschließenden Führungsrohr 10 axial verschiebbar geführt, das mit dem Gehäuserohr 1 fest verbunden ist.
In dem Ringspalt zwischen dem Führungsrohr 10 und dem dieses mit Abstand umschließenden Überrohr 2 ist eine Schraubendruckfeder 12 angeordnet, die mit ihrem einen Ende an dem Überrohr 2 im Bereich der ersten Kugelpfanne 3 und mit ihrem anderen Ende an dem Gehäuserohr 1 abgestützt ist.
Die Gewindespindel 8 trägt an ihrem dem ersten Kupplungsteil 6 abgewandten Ende eine Führungshülse 13, mit deren zylindrischer Mantelfläche die Gewindespindel 8 in dem Spindelrohr 11 axial verschiebbar geführt ist.
Das Führungsrohr 10 besitzt gleichmäßig am Umfang verteilt drei Axialschlitze 14, die sich weitgehend über dessen Länge erstrecken.
Entsprechend der Axialschlitze 14 sind an der Spindelmutter 9 radial hervorstehende Abstützzapfen 15 angeordnet, die in die Axialschlitze 14 hineinragen und für eine Verdrehsicherung der Spindelmutter 9 gegenüber dem Führungsrohr 10 sorgen.
Dem ersten Kupplungsteil 6 koaxial gegenüberliegend ist in dem Gehäuserohr 1 ein zweites Kupplungsteil 16 angeordnet, wobei sich zwischen den beiden Kupplungsteilen 6 und 16 ein ringförmiger Reibbelag befinden kann.
Über ein Axiallager 17 ist das zweite Kupplungsteil 16 mit seiner dem ersten Kupplungsteil 6 abgewandten Seite axial an einem in dem Gehäuserohr 1 fest angeordneten Widerlagerteil 18 abgestützt.
Das erste Kupplungsteil 6 und das zweite Kupplungsteil 16 weisen zwischen sich ein derartiges Bewegungsspiel auf, daß sie sich eine reibschlüssige Verbindung lösend axial voneinander wegbewegen können.
Eine Rotorwelle 19 eines Elektromotors 21 ist drehbar antreibbar und mit dem zweiten Kupplungsteil 16 formschlüssig drehfest verbunden.
Der Elektromotor 21 weist in den 1 und 2 Feldmagnete auf, die radial umlaufend gleichmäßig verteilt an der Innenwand des Gehäuserohres 1 angeordnet sind und einen Stator 22 des Elektromotors 21 bilden.
Von den Feldmagneten umschlossen sind auf der Rotorwelle 19 Spulen 25 angeordnet, die zusammen mit der Rotorwelle 19 einen Rotor 23 des Elektromotors 21 bilden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 sind die Feldmagnete Dauermagnete 20 während in dem Ausführungsbeispiel der 2 die Feldmagnete Elektromagnete 24 sind.
In 3 sind die als Dauermagnete 20 ausgebildeten Feldmagnete den Rotor 23 bildend auf der Rotorwelle 19 und die Spulen 25 sind den Stator 22 bildend an der Innenwand des Gehäuserohres 1 angeordnet.
Bei allen drei Ausführungsbeispielen ist die Rotorwelle 19 an ihrem der Kupplung 7 abgewandten Ende in einem Axialwälzlager 26 gelagert, das in das Gehäuserohr 1 eingesetzt ist.

1: Gehäuserohr
2: Überrohr
3: erste Kugelpfanne
4: zweite Kugelpfanne
5: Lagerteil
6: erstes Kupplungsteil
7: Kupplung
8: Gewindespindel
9: Spindelmutter
10: Führungsrohr
11: Spindelrohr
12: Schraubendruckfeder
13: Führungshülse
14: Axialschlitze
15: Abstützzapfen
16: zweites Kupplungsteil
17: Axiallager
18: Widerlagerteil
19: Rotorwelle
20: Dauermagnete
21: Elektromotor
22: Stator
23: Rotor
24: Elektromagnete
25: Spulen
26: Axialwälzlager

Claims

Antriebseinrichtung insbesondere für eine Klappe eines Fahrzeugs, mit einem mit einem feststehenden Bauteil oder einem bewegbaren Bauteil verbindbaren ersten Befestigungselement und mit einem an dem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende axial relativ dazu bewegbaren Gehäuserohr aus einem leitfähigen Material, das an seinem dem ersten Befestigungselement entgegengesetzten Ende ein mit dem bewegbaren Bauteil oder dem feststehenden Bauteil befestigbares zweites Befestigungselement aufweist, mit einem eine Gewindespindel und eine auf der Gewindespindel angeordneten Spindelmutter aufweisenden Spindeltrieb, durch den das erste Befestigungselement und das Gehäuserohr axial relativ zueinander bewegbar antreibbar sind, wobei der Spindeltrieb von einem Elektromotor drehbar antreibbar ist, durch dessen Ausgangswelle die Gewindespindel oder ein Kupplungsbauteil einer Kupplung drehbar antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (21) in dem Gehäuserohr (1) angeordnet ist, wobei an der Innenwand des Gehäuserohres (1) einen Stator (22) bildend radial umlaufend gleichmäßig verteilt zwei oder mehr Feldmagnete oder Spulen angeordnet sind, die eine dazu koaxiale drehbar gelagerte Rotorwelle (19) umschließen, auf der einen Rotor (23) bildend radial umlaufend gleichmäßig verteilt Spulen oder zwei oder mehr Feldmagnete angeordnet sind.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldmagnete Dauermagnete (20) sind.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldmagnete Elektromagnete (24) sind.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rotorwelle (19) ein mit den Spulen verbundener Kollektor angeordnet ist, an dem feststehende Schleifkontakte in Anlage sind.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (8) mit ihrem einen Ende an dem Gehäuserohr (1) drehbar gelagert und gegenüber dem Gehäuserohr (1) axial feststehend angeordnet sowie von dem Elektromotor (21) drehbar antreibbar ist und daß die mit dem ersten Befestigungselement verbundene Spindelmutter (9) gegenüber dem Gehäuserohr (1) verdrehgesichert ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (9) mit einem Ende eines die Gewindespindel (8) koaxial umschließenden Spindelrohres (11) verbunden ist, an dessen anderem Ende das erste Befestigungselement fest angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchh gekennzeichnet, daß der Spindeltrieb über ein Getriebe von dem Elektromotor drehbar antreibbar ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die drehantriebsnahen Stufen des Getriebes als schrägverzahnte Stufen ausgebildet sind.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder beide der Befestigungselemente ein Kugelkopf oder eine Kugelpfanne (3, 4) eines Kugelgelenks sind,
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Befestigungselement von einer Federkraft in Ausfahrrichtung von dem Gehäuserohr (1) weg beaufschlagt oder beaufschlagbar ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Befestigungselement von einer an dem Gehäuserohr (1) abgestützten Druckfeder, insbesondere einer Schraubendruckfeder (12) beaufschlagt ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindeltrieb über eine öffenbare Kupplung (7) von dem Elektromotor (21) drehbar antreibbar ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) eine formschlüssige oder eine reibschlüssige Kupplung ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine schaltbare Kupplung, insbesondere eine schaltbare Magnetkupplung ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) eine bei unbelasteter oder in Ausfahrrichtung belasteter Antriebseinrichtung offene und durch Belastung der Antriebseinrichtung in Einfahrrichtung schließbare Kupplung ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuserohr (1) ein das Spindelrohr (11) mit Abstand umschließendes Führungsrohr (10) angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubendruckfeder (12) das Führungsrohr (10) mit Abstand umschließt und ebenfalls mit Abstand von einem mit dem ersten Befestigungselement verbundenen Überrohr (2) umschlossen ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuserohr und das Überrohr teleskopartig ineinander verschiebbar sind.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel eine mehrgängige Spindel ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel eine Steigung zwischen etwa 10 mm und 24 mm besitzt.