DE102007048928A1

DE102007048928A1 - Spindelantrieb zum Antreiben eines bewegbaren Bauelements eines Kraftwagens

Info

Publication number: DE102007048928A1
Application number: DE102007048928A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Bohn
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb (1) zum Antreiben eines bewegbaren Bauelements (2), insbesondere einer Tür, einer Klappe, eines Deckels oder dergleichen, eines Kraftwagens, mit einer Spindel (7), welche unter Vermittlung eines Getriebes (5) durch einen Motor (3) antreibbar ist, und mit einer Kupplung (6), insbesondere einer Überlastkupplung, welche zwischen dem Motor (3) und der Spindel (7) angeordnet ist, wobei die Kupplung (6) hinter dem Motor (3) vor dem Getriebe (5) und der Spindel (7) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spindelantrieb zum Antreiben eines bewegbaren Bauelements, insbesondere einer Tür, einer Klappe, eines Deckels oder dergleichen, eines Kraftwagens, mit einer Spindel, welche unter Vermittlung eines Getriebes durch einen Motor antreibbar ist, und mit einer Kupplung, insbesondere einer Überlastkupplung, welche zwischen dem Motor und der Spindel angeordnet ist.
Zum Verstellen von bewegbaren Bauelementen, wie beispielsweise von Türen, Klappen, oder Deckeln, in Kraftfahrzeugen werden üblicherweise Spindelantriebe eingesetzt. Dabei umfassen die herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Spindelantriebe als wesentliches Element einen Motor, der in der Regel an dem Fahrzeugrohbau beziehungsweise auf Seiten des Kraftwagens angeordnet ist und die Aufgabe hat, das bewegbare Bauelement über eine Spindel sowie eine üblicherweise an dem bewegbaren Bauelement angeordnete Spindelmutter anzutreiben. Überdies weisen die Spindelantriebe meist auch Getriebe auf, welche für eine Drehzahl- bzw. Drehmomentübersetzung zwischen dem Motor und der Spindel sorgen. Zur Übertragung von Drehmomenten werden darüber hinaus bei den Spindelantrieben Kupplungen verwendet, die an einer Stelle gewöhnlich zwischen dem Motor und der Spindel angeordnet werden.
In der Regel werden die Spindelantriebe derart ausgelegt, dass sie bei einem Missbrauchsfall bzw. im Falle, dass ein Gegenstand in einen Öffnungsbereich zwischen dem bewegbaren Bauelement und dem Kraftwagen gelangt, relativ hohe Blockierkräfte aufweisen. Deshalb sind aufwändige und komplexe Verstärkungsmaßnahmen im Fahrzeugrohbau erforderlich. Hierbei stellt eine Überlastkupplung eine Abhilfe dar, die zugunsten der Sicherheit die Drehmomentübertragung zwischen dem Motor und der Spindel begrenzt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst anhand von 1 der prinzipielle Aufbau und die Funktionsweise eines Spindelantriebs nach dem Stand der Technik näher erläutert. Der in 1 wiedergegebene Aufbau entspricht somit prinzipiell dem Aufbau eines bekannten Spindelantriebs. Dargestellt ist ein Spindelantrieb 1, der zum Antreiben eines bewegbaren Bauelements 2 eines Kraftwagens ausgebildet ist. Der Spindelantrieb 1 umfasst einen Motor 3, der an dem Fahrzeugrohbau 4 angeordnet ist und unter Vermittlung eines Getriebes 5 und einer Kupplung 6 eine Spindel 7 antreibt. Dabei ist der Spindel 7 eine Spindelmutter 8 zugeordnet, welche mit der Spindel 7 auf Seiten des bewegbaren Bauelements 2 zusammenwirkt. Bei diesem Spindelantrieb 1 wird eine Rotationsbewegung des Motors 3 in eine lineare Bewegung der Spindel 7 und der Spindelmutter 8 relativ zueinander umgewandelt.
Bei dem bekannten Spindelantrieb 1 ist die Kupplung 6 als eine Überlastkupplung ausgebildet, welche zur Drehmomentbegrenzung zwischen dem Getriebe 5 und der Spindel 7 ausgelegt ist. So kann die Kupplung 6 in dieser Funktion als Sicherheitskupplung bezeichnet werden.
Ferner weist der Motor 3 eine relativ hohe Drehzahl und ein relativ geringes Drehmoment auf. Um das bewegbare Bauelement 2 verstellen zu können, ist das Getriebe 5 derart ausgebildet, dass sie ein Drehmomentübersetzungsverhältnis größer 1 bzw. Drehzahlübersetzungsverhältnis kleiner 1 aufweist. Nachteilig an dem aus dem Stand der Technik bekannten Spindelantrieb ist somit der Umstand anzusehen, dass die Kupplung 6 relativ hohe Drehmomente übertragen muss. Deshalb ist sie auch entsprechend aufwändig auszugestalten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spindelantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher verbesserte Bedingungen zur Drehmomentübertragung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spindelantrieb mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Spindelantrieb zum Antreiben eines bewegbaren Bauelements, insbesondere einer Tür, einer Klappe, eines Deckels oder dergleichen, eines Kraftwagens, umfasst eine Spindel, welche unter Vermittlung eines Getriebes durch einen Motor antreibbar ist, und eine Kupplung, insbesondere eine Überlastkupplung, welche zwischen dem Motor und der Spindel angeordnet ist. Dabei ist die Kupplung hinter dem Motor vor dem Getriebe und der Spindel angeordnet.
Mit anderen Worten besteht ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung darin, dass die Kupplung, insbesondere die Überlastkupplung, anders als bei herkömmlichen Spindelantrieben zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist. In vorteilhafter Weise wird durch diese Anordnung erreicht, dass die Kupplung ein deutlich niedrigeres Drehmoment übertragen muss. Hierdurch kann die Kupplung wesentlich einfacher und kostenreduzierter ausgestaltet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Motor ein Elektromotor, wodurch ein kostenreduzierter Spindelantrieb geschaffen wird. Des Weiteren können durch den Elektromotor auf einfache Weise hohe Drehzahlen erzeugt werden, die gegebenenfalls auf hohe Drehmomente besonders einfach übertragen werden können.
Bevorzugt weist das Getriebe ein Drehzahlübersetzungsverhältnis kleiner 1 auf. Insbesondere bei einem Motor, bei welchem größere Drehzahlen und dabei niedrigere Drehmomente erzeugt werden, kann das Getriebe mit dem Drehzahlübersetzungsverhältnis kleiner 1 besonders vorteilhaft eingesetzt werden. So kann die Drehzahl durch das Getriebe untersetzt und dabei das Drehmoment zum Verstellen des bewegbaren Bauelements erhöht werden.
Vorzugsweise ist das Getriebe ohne Selbsthemmung ausgebildet. Insbesondere bei einem Missbrauchsfall bzw. in dem Falle, dass ein Gegenstand in einen Öffnungsbereich zwischen dem bewegbaren Bauelement und dem Kraftwagen gelangt, sorgt das Getriebe ohne Selbsthemmung für einen sicheren Spindelantrieb.
Die Kupplung ist bevorzugt als eine selbsttätig schaltende Überlastkupplung ausgebildet. Somit kann der Schaltvorgang der Kupplung durch einen der Betriebsparameter, Drehzahl und/oder Drehmoment und/oder Drehrichtung ausgelöst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplung eine drehmomentgeschaltete Kupplung. Somit wird eine Drehmomentbegrenzung zwischen dem Motor und dem Getriebe und dadurch eine zuverlässige und sichere Drehmomentsübertragung gewährleistet.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Figuren. Es zeigen:
1 eine Prinzipskizze eines Spindelantriebs zum Antreiben eines bewegbaren Bauelements eines Kraftwagens gemäß dem Stand der Technik; und
2 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Spindelantriebs zum Antreiben eines bewegbaren Bauelements eines Kraftwagens.
Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie oben ausgeführt, ist der prinzipielle Aufbau eines Spindelantriebs nach dem Stand der Technik in 1 dargestellt, wobei der Spindelantrieb 1 zwischen einem Fahrzeugrohbau 4 und dem bewegbaren Bauelement 2 einen Motor 3, ein Getriebe 5, eine Kupplung 6, eine Spindel 7 sowie eine Spindelmutter 8 aufweist.
Zur Reduzierung des an der Kupplung 6 auftretenden Drehmoments wird erfindungsgemäß ein Spindelantrieb 1 mit dem in 2 schematisch wiedergegebenen Aufbau vorgeschlagen, wobei in den Figuren gleiche und funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Auch hier ist der Motor 3, der vorliegend als ein Elektromotor ausgebildet ist, an dem Fahrzeugrohbau 4 angeordnet und treibt unter Vermittlung der Kupplung 6 und des Getriebes 5 die Spindel 7 an. Dabei ist die Kupplung 6 nicht wie bei herkömmlichen Spindelantrieben zwischen dem Getriebe 5 und der Spindel 7, sondern hinter dem Motor 3 vor dem Getriebe 5 angeordnet. Weil der Motor 3 ausgelegt ist, relativ hohe Drehzahlen und dabei geringere Drehmomente zu erzeugen, wird durch die Anordnung der Kupplung 6 direkt hinter dem Motor 3 erreicht, dass die Kupplung 6 keine hohen Drehmomente übertragen muss. Hierzu weist das Getriebe 5 vorliegend ein Drehzahlübersetzungsverhältnis kleiner 1 bzw. Drehmomentübersetzungsverhältnis größer 1 auf, so dass auf die Spindel 7 ein zum Verstellen des bewegbaren Bauelements 2 benötigtes Drehmoment ausgeübt wird. Mit anderen Worten ist das Getriebe 5 derart ausgestaltet, dass das Verhältnis des an der Spindel 7 auftretenden Drehmoments zu dem auf die Kupplung 6 ausgeübten Drehmoment größer 1 beträgt.
Insbesondere bei einem Missbrauchsfall bzw. in dem Falle, dass sich ein Gegenstand im Öffnungsbereich des bewegbaren Bauelements 2 befindet, wenn an dem Spindelantrieb 1 verhältnismäßig hohe Drehmomente auftreten, muss die Kupplung 6 deutlich niedere Drehmomente übertragen. Dies ist durch die Anordnung der Kupplung 6 zwischen dem Motor 3 und dem Getriebe 5 gewährleistet. Vorliegend sei ferner angemerkt, dass das Getriebe 5 ohne Selbsthemmung ausgebildet ist, so dass jegliche Drehmomente von dem Getriebe 5 auf die Überlastkupplung 6 übertragen werden können.
Als eine Überlastkupplung 6 kann hierbei eine selbsttätig schaltende Überlastkupplung eingesetzt werden, so dass die Kupplung 6 als Sicherheitskupplung bezeichnet werden kann. Vorliegend ist die Kupplung 6 als drehmomentgeschaltete Überlastkupplung ausgebildet, wodurch gewährleistet wird, dass der Schaltvorgang der Kupplung 6 durch das darauf ausgeübte Drehmoment ausgelöst wird. Die Kupplung 6 kann beispielsweise als eine Rutschkupplung ausgebildet sein, so dass die Spindel 7 mit dem Motor 3 kraftschlüssig bis zum Erreichen eines definierten übertragenen Drehmoments verbunden ist. Wird dieses Drehmoment überschritten, so rutscht die Kupplung 6 durch.

Claims

Spindelantrieb (1) zum Antreiben eines bewegbaren Bauelements (2), insbesondere einer Tür, einer Klappe, eines Deckels oder dergleichen, eines Kraftwagens, mit einer Spindel (7), welche unter Vermittlung eines Getriebes (5) durch einen Motor (3) antreibbar ist, und mit einer Kupplung (6), insbesondere einer Überlastkupplung, welche zwischen dem Motor (3) und der Spindel (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (6) hinter dem Motor (3) vor dem Getriebe (5) und der Spindel (7) angeordnet ist.
Spindelantrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (3) ein Elektromotor ist.
Spindelantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) ein Drehzahlübersetzungsverhältnis kleiner 1 aufweist.
Spindelantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) ohne Selbsthemmung ausgebildet ist.
Spindelantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (6) als eine selbsttätig schaltende Überlastkupplung ausgebildet ist.
Spindelantrieb (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (6) eine drehmomentgeschaltete Kupplung ist.