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Die
Erfindung bezieht auf ein Klappenöffnungs- und -schließsystem,
Klappenöffnungs- und -schließsystem, insbesondere
für ein Kraftfahrzeug, mit einer Klappe, die entlang ihres
einen Randbereichs um eine waagrechte Schwenkachse an einem feststehenden
Bauteil schwenkbar gelagert ist und parallel wirkend durch eine
erste und eine zweite Antriebseinrichtung aus einer Schließlage
in eine Öffnungslage bewegbar antreibbar ist, wobei die
erste Antriebseinrichtung eine elektromechanische Antriebsvorrichtung
und die zweite Antriebseinrichtung eine hydraulische, pneumatische
oder hydropneumatische Antriebsvorrichtung ist.
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Öffnungs-
und Schließsysteme für Fahrzeugklappen sind in
der Praxis für das Öffnen und Schließen
von Heckklappen, Kofferraumdeckeln, Motorhauben und zuweilen auch
von Türen in Kraftfahrzeugen bekannt. Damit sich die Klappen
und Hauben beim Auf- und Zuschwenken nicht verziehen werden oftmals
beide Seiten der Klappen elektromechanisch angetrieben.
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Alternativ
kommen Antriebssysteme zum Einsatz, welche die Klappen nur auf einer
Seite elektromechanisch antreiben, wohingegen an der anderen Seite
der Klappe eine Gasfeder angeordnet ist. Diese Gasfeder gleicht
die Gewichtskraft der Klappe aus und unterstützt im Wesentlichen
nur das Öffnen der Klappe. Ein derartiges Öffnungs-
und Schließsystem ist günstiger als die beidseitig
elektromechanisch angetriebene Variante und wird deshalb bei den meisten
Anwendungen bevorzugt eingebaut.
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Nachteilig
bei den einseitig elektromechanisch angetriebenen Systemen ist jedoch,
dass die elektromechanischen Antriebe mit Druckfedern, vorzugsweise
Schraubendruckfedern, ausgestattet sind, die das Gewicht der Klappe
ausgleichen müssen, damit der Motor für den Fahrzeugbau
vernünftige Abmessungen aufweist, sodass die Klappe auch
in einer nicht vollständig geschlossenen oder in der vollständig
geöffneten Position sicher gehalten werden kann.
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Des
Weiteren hat sich hinsichtlich des Bauraums als nachteilig erwiesen,
dass das Anhalten der Klappe in beliebigen Positionen mit Brems-
und Klemmelementen bewerkstelligt wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher ein Klappenöffnungs- und -schließsystem
der eingangs genannten Art zu schaffen, das die mit einem einfachen und
bauteilarmen sowie bauraumsparenden Aufbau vorstehend beschriebenen
Nachteile überwindet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass die erste Antriebseinrichtung eine nichtselbsthemmende Antriebsvorrichtung
ist und die zweite Antriebsvorrichtung einen mit einem unter Druck
stehenden Fluid gefüllten Zylinder umfasst, der an seinem
geschlossenen ersten Ende, in einem Abstand zur Schwenkachse an
dem feststehenden Bauteil oder der Klappe angelenkt ist und dessen
Innenraum durch einen Kolben in eine erste Arbeitskammer und eine
zweite Arbeitskammer unterteilt ist, wobei eine einseitige Kolbenstange
des Kolbens durch die erste Arbeitskammer und mittels einem Dichtungs-
und Führungspaket abgedichtet aus der ersten Arbeitskammer
nach außen geführt sowie in einem Abstand zur
Schwenkachse an der Klappe oder dem feststehenden Bauteil angelenkt
ist, mit einer Ventilanordnung, durch die eine Strömungsverbindung
zwischen der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer
in einem stationären Betriebszustand der Klappe geschlossen
ist.
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Durch
diese Ausbildung wird bei einer Bewegung der Klappe die Strömungsverbindung
zwischen der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer
geöffnet, so dass ein Fluidausgleich zwischen diesen beiden
Arbeitskammern erfolgen kann.
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Sobald
eine Bewegung der Klappe beendet ist, wird die Strömungsverbindung
geschlossen und die Klappe mangels der Möglichkeit eines
Fluidausgleichs zwischen den beiden Arbeitskammern in der eingenommenen
Position gehalten.
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Vorzugsweise
ist die erste Antriebsvorrichtung an einem ersten und die zweite
Antriebsvorrichtung an einem zweiten zumindest annähernd
rechtwinklig von der Schwenkachse ausgehenden Randbereich der Klappe
angeordnet.
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Dadurch
wird ein Verziehen der Klappe durch ungleichmäßige
Kraftbeaufschlagung vermieden.
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Die
Klappe kann eine Heckklappe, oder ein Kofferraumdeckel oder eine
Motorhaube des Kraftfahrzeugs sein.
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Vorzugsweise
ist die Klappe entlang ihres oberen Randbereichs um die Schwenkachse schwenkbar
gelagert und in der Schließlage im Wesentlichen senkrecht
nach unten sowie in der Öffnungslage im Wesentlichen waagrecht
gerichtet.
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Durch
die Blockierung eines Fluidausgleichs bei geschlossener Strömungsverbindung
bleibt die Klappe selbst bei waagrechter Ausrichtung sicher in ihrer
eingenommenen Position gehalten.
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In
einer besonders bauraumsparenden Weise kann die erste Antriebsvorrichtung
einen von einem Drehantrieb drehbar antreibbaren Spindeltrieb mit
einer Gewindespindel aufweisen, wobei die Gewindespindel mit der
Klappe oder dem feststehenden Bauteil und eine auf der Gewindespindel
angeordnete Spindelmutter mit dem feststehenden Bauteil oder der
Klappe gelenkig verbunden ist.
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Zur
Herabsetzung der Drehzahl des Drehantriebs kann die Gewindespindel über
ein nichtselbsthemmendes Getriebe von dem Drehantrieb drehbar antreibbar
sein.
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Dabei
führt die nichtselbsthemmende Ausbildung des Getriebes
so, wie die nichtselbsthemmende Ausbildung der gesamten Antriebsvorrichtung
zu einer leichten Bewegbarkeit der Klappe von Hand bei nicht aktivierter
erster Antriebsvorrichtung. Vorzugsweise ist der Drehantrieb ein
Elektromotor.
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Sind
Drehantrieb, Gewindespindel und Spindelmutter sowie ggf. das Getriebe
in einem rohrförmigen Gehäuse angeordnet, so wird
eine kompakte, diese Komponenten schützende Baueinheit
erreicht.
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Dabei
kann ein Spindelrohr die Gewindespindel mit Spiel umschließen
und mit seinem dem Drehantrieb näheren axialen Ende mit
der Spindelmutter verbunden sein sowie an seinem dem Drehantrieb
entfernten Ende an dem feststehenden Bauteil oder der Klappe angelenkt
sein.
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Ist
auf dem dem Drehantrieb entfernten Endbereich des rohrförmigen
Gehäuses ein Schutzrohr verschiebbar geführt angeordnet,
das mit der Spindelmutter verbunden und an seinem dem Drehantrieb
entfernten Ende an dem feststehenden Bauteil oder der Klappe angelenkt
ist, so ist auch der teleskopisch zum rohrförmigen Gehäuse
bewegbare Teil des Systems nach außen geschützt.
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Eine
Ausbildungsmöglichkeit der zweiten Antriebsvorrichtung
besteht darin, dass die zweite Antriebsvorrichtung eine Gasfeder
ist und die erste Arbeitskammer sowie die zweite Arbeitskammer mit einem
unter Druck stehende Gas gefüllt ist.
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Dabei
erzeugt das die größere Wirkfläche des
Kolbens beaufschlagende Gas die Ausschubbewegung der Kolbenstange.
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In
weiterer Ausgestaltung erstreckt sich von dem im Zylinder liegenden
Ende der Kolbenstange und dem daran angeordneten Kolben koaxial
zum Zylinder eine Kolbenstangenverlängerung weiter in Richtung
erstes Ende des Zylinders.
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Des
weiteren ist vorteilhafter Weise vorgesehen, dass am Ende der Kolbenstangenverlängerung ein
Kolben angeordnet ist, der spiegelbildlich den gleichen Aufbau und
die gleiche Ausbildung wie der Kolben besitzt.
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Beide
Kolben weisen eine Schließfeder auf, die gleiche oder unterschiedliche
Federkräfte aufweisen.
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In
einer anderen Ausbildung kann der Zylinder der zweiten Antriebsvorrichtung
eine flexible Wand, insbesondere einen im Zylinder abgedichtet axial
verschiebbaren Trennkolben aufweisen, die einen Teilraum zwischen
dem geschlossenen Ende des Zylinders und der zweiten Arbeitskammer
im Zylinder begrenzt, wobei der Teilraum mit einem unter Druck stehenden
Gas und die erste sowie die zweite Arbeitskammer mit einem inkompressiblen
Fluid, insbesondere mit einem Öl gefüllt ist.
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Dabei
wird über die flexible Wand das Fluid in der zweiten Arbeitskammer
durch das unter Druck stehende Gas unter Druck gehalten und erzeugt über die
größere Wirkfläche des Kolbens die Ausschubbewegung
der Kolbenstange.
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Die
Ventilanordnung kann in einer Ausbildung ein Schließventil
mit einem Ventilelement aufweisen, durch das drei Schaltstellungen
einnehmbar sind, wobei durch das Ventilelement von einer mittleren
geschlossenen Schaltstellung aus in die eine Richtung eine erste Öffnungsstellung
und in die andere Richtung eine zweite Öffnungsstellung
einnehmbar ist.
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Zur
weiteren Ausgestaltung dieses Schließventils wird auf die
DE 197 06 919 C1 verwiesen,
die vollinhaltlich Teil der Offenbarung dieser Erfindung ist.
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In
einer weiteren Ausbildung kann weist die Ventilanordnung ein elektrisch
ansteuerbares Magnetventil auf, wobei mit Ansteuerung der ersten
Antriebsvorrichtung zur Klappenverstellung eine die Strömungsverbindung
zwischen der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer öffnende Bestromung
des Magnetventils erfolgen kann.
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Die
Ventilanordnung kann an jeder geeigneten Stelle der zweiten Antriebsvorrichtung
angeordnet sein.
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Besonders
vorteilhaft und bauraumsparend ist es aber, wenn die Ventilanordnung
im oder am Kolben angeordnet ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit schwenkbar angetriebenen
Heckklappe
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2 eine
erfindungsgemäße Ausführungsform eines
elektromechanischen Antriebes
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3 eine
erfindungsgemäße Ausführungsform des
hydropneumatischen Antriebs
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4 eine
weitere Ausführungsform des hydropneumatischen Antriebs
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5 eine
weitere Ausführungsform des hydropneumatischen Antriebs
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6 eine
weitere Ausführungsform des hydropneumatischen Antriebs
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7 eine
weitere Ausführungsform des hydropneumatischen Antriebs
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Die 1 zeigt
die Prinzipskizze eines Kraftfahrzeuges mit einer Karosserie als
Basisteil 1 und einem eine Öffnung 2 des
Basisteils 1 verschließenden oder öffnenden,
beweglichen Teil in der Ausführung als Heckklappe, nachfolgend
Klappe 3 genannt.
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Es
sei bemerkt, dass es sich bei der Klappe auch um eine Front- oder
Motorhaube, eine Fahrzeugtür oder eine entsprechenden Anwendung
handeln kann.
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Die
Klappe 3 ist in einer quer zum Fahrzeug verlaufenden horizontalen
Schwenkachse 4 gelagert. An einer Seite der Klappe 3 ist
eine erste Antriebseinrichtung 5, an der gegenüberliegenden
Seite der Klappe 3 eine zweite Antriebseinrichtung 6 angeordnet.
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Die 2 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform einer der beiden Antriebseinrichtungen
in Form einer elektromechanischen Antriebseinrichtung, die in der
nachstehenden Beschreibung der Einfachheit wegen der ersten Antriebseinrichtung 5 zugeordnet
wird.
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Die
erste Antriebseinrichtung 5 besitzt ein rohrförmiges
Gehäuse 7, das an einem Ende durch ein Bodenstück 8 verschlossen
ist. Das Bodenstück 8 weist ein Gewindezapfen 9 auf,
auf den ein Anschlusselement 10 geschraubt ist.
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Das
Gehäuse 7 weist einen ersten Abschnitt 11,
einen zweiten Abschnitt 12 und einen dritten Abschnitt 13 auf.
Der Abschnitt 11 weist bei gleich bleibendem Außendurchmesser
einem größeren Innendurchmesser als Abschnitt 12 auf.
Abschnitt 13 weist hingegen bei gleich bleibendem Innendurchmesser einem
größeren Außendurchmesser als Abschnitt 12 auf.
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Über
den Abschnitt 13 des Gehäuses 7 ist ein
Schutzrohr 14 angeordnet, dessen Außendurchmesser
im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Abschnitts 12 des
Gehäuses 7 entspricht. Das Schutzrohr 14 ist
an seinem dem Gehäuse 7 abgewandten Ende durch
ein Bodenstück 15 verschlossen. Das Bodenstück 15 weist
ein Gewindezapfen 16 auf, auf den ein Anschlusselement 17 geschraubt
ist.
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Bei
den Anschlusselement 10 und 17 kann es sich, wie
in 2 dargestellt um Kugelpfannen handeln, jedoch
können beispielsweise auch Gelenkaugen angeschlossen werden.
Alternativ kann das Anschlusselement einstückig mit dem
Bodenstück verbunden sein oder durch andere, dem Fachmann bekannte
Verbindungstechniken, beispielsweise Schweißen oder Knautschen
verbunden werden, damit die erste Antriebseinrichtung 5 an
einem feststehenden Karosseriebauteil bzw. Basisteil 1 eines Kraftfahrzeugs
und an einem als Klappe 3 ausgebildeten bewegbaren Bauteil
des Kraftfahrzeugs gelenkig verbindbar ist.
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Im
Inneren des Gehäuses 7 ist im Bereich des Abschnitts 11 ein
Drehantrieb 18 angeordnet. Der Drehantrieb 18 umfasst
einen Elektromotor 19, eine in einem Sensorgehäuse 20 untergebrachte Sensoreinrichtung
und ein in einem Getriebegehäuse 21 untergebrachtes
Getriebe 22. Der Elektromotor 19 stützt
sich über das Sensorgehäuse 20 an dem durch
das Bodenstück 8 verschlossenen Ende des Gehäuses 7 ab. Über
ein Adapterelement 23 stützt sich das Getriebegehäuse 21 an
dem Elektromotor 19 ab. Das in dem Getriebegehäuse 21 angeordnete Getriebe 22 wird
von einer Motorantriebswelle 24 angetrieben. Die Motorantriebswelle 24 ragt
außerdem auf der dem Getriebegehäuse 22 gegenüberliegenden
Seite in das Sensorgehäuse 20. Vom Sensorgehäuse 20 erstrecken
sich die nicht gezeigten, Energieversorgungs- und Steuerleitungen
umfassenden Anschlussleitungen durch das Bodenstück 8 aus dem
Gehäuse 7.
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Das
Getriebegehäuse 21 ist an der dem Elektromotor 19 gegenüberliegenden
Seite durch einen Gehäusedeckel 25 verschlossen,
durch den sich eine Getriebewelle 26 erstreckt. Das Ende
der Getriebewelle ist mit einem Spindeltrieb verbunden. Am Ende
der Getriebewelle 26 befindet sich hierzu ein Adaptereinsatz 27,
an dem ein Spindeladapter 28 angeordnet ist. Mit dem Adaptereinsatz 27 und
dem Spindeladapter 28 wird eine Gewindespindel 29 mit der
Getriebewelle 26 verbunden.
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Der
Spindeladapter 28 ist in einem Lager 30 gelagert.
Das Lager 30 wiederum ist in einer Lagerhülse 31 angeordnet,
die sich einerseits am Getriebegehäuse 22 oder
am Gehäusedeckel 25 abstützt und andererseits
an einer Stufe 32 anliegt, die durch die unterschiedlichen
Innendurchmesser der Abschnitte 11 und 12 gebildet
werden. Somit sind der Drehantrieb 18 zusammen mit dem
Lager 30 der Gewindespindel 29 in axialer Richtung
innerhalb des ersten Abschnitts 11 des Gehäuses 7 fixiert.
Mittels Schrauben 33 oder Knaggen können Teile
des Drehantriebs 18 so mit dem Gehäuse 7 verbunden
werden, dass diese sich gegenüber dem Gehäuse
nicht verdrehen können.
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An
dem Lager 30 oder an der Lagerhülse 31 stützt
sich, im Wesentlichen im zweiten Abschnitt 12 an der Innenwand
des Gehäuses 7 anliegend eine Federhülse 34 ab.
Im Inneren der Federhülse 34 ist eine Wandung 35 mit
einer Bohrung 36 ausgebildet, durch welche die Gewindespindel 29 hindurchragt. Die
Federhülse 34 wird ausgehend vom zweiten Abschnitt 12 des
Gehäuses 7 in Richtung dritter Abschnitt 13 durch
ein Führungsrohr 37 bis zum Ende des Gehäuses 7 verlängert.
Federhülse 34 und Führungsrohr 37 weisen
jeweils an ihren aneinander anliegenden Seiten Vorsprünge 38 und
komplementäre Ausnehmungen 39 auf und sind somit
gegeneinander verdrehgesichert angeordnet. Das Führungsrohr 37 weist
des Weiteren wenigstens eine sich in axialer Richtung erstreckende
Nut 40, die auch als Schlitz ausgebildet sein kann, auf,
in die ein an einer Spindelmutter 41 ausgebildeter Vorsprung 42 hineinragt.
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Eine
die Gewindespindel 29 teilweise umgebende Federeinrichtung 43 erstreckt
sich von der dem Lager 30 abgewandten Seite der Wandung 35 in Richtung
dritter Abschnitt 13 des Gehäuses 7 und kommt
an der auf der Gewindespindel 29 laufenden Spindelmutter 41 zur
Anlage, insbesondere dann, wenn die erste Antriebsrichtung 5 eingeschoben
ist, d. h. sich die Klappe 3 in ihrer nahezu vollständig
geschlossenen Position befindet. Die Federeinrichtung 43 versucht
die Spindelmutter 41 beim Öffnen der Klappe 3 aus
deren vollständig geschlossenen Position von der Wandung 35 wegzudrängen
und unterstützt somit den Drehantrieb 18 wenigstens
die ersten Zentimeter der Klappenöffnungsbewegung.
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Mit
der Spindelmutter 41 wird ein Spindelrohr 44 in
dem Führungsrohr 37 axial beweglich geführt, wobei
sich das Spindelrohr 44 mit einem Ende an der Spindelmutter 41 und
mit seinem anderen Ende an dem Bodenstück 15 des
Schutzrohres 14 angebracht ist. Die Gewindespindel 29 weist
an dem dem Bodenstück 15 nahen Ende ein in dem
Spindelrohr 44 angeordneten Führungsring 45 auf,
wodurch ein radiales Schwingen der Gewindespindel 29 vermieden wird.
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Zwischen
Spindelrohr 44 und dem dem Anschlusselement 17 nahen
Ende des Gehäuses 7 ist ein weiterer Führungsring 46 angeordnet,
der ebenfalls ein radiales Schwingen der teleskopisch ausfahrbaren
Bauteile verhindert und einen stabilen Knickschutz bildet.
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In 3 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel der anderen Antriebseinrichtung
in Form einer Kolben-Zylinderaggregats 47 dargestellt,
die in der nachstehenden Beschreibung der Einfachheit wegen der
zweiten Antriebseinrichtung 6 zugeordnet wird.
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Das
Kolben-Zylinderaggregat 47 ist als Gasfeder ausgebildet
und mit einem gasförmigen und unter Druck stehenden Medium
gefüllt. Das Kolben-Zylinderaggregat 47 umfasst
einen Zylinder 48 mit einem geschlossenen, ersten Ende 49 und
einem dem geschlossenen Ende gegenüberliegenden zweiten Ende 50.
Durch das zweite Ende 50 ist in koaxialer Anordnung zum
Zylinder 48 eine Kolbenstange 51 mittels eines
Dichtungs- und Führungspakets 52 aus dem Zylinder 48 abgedichtet
herausgeführt. Sowohl an dem geschlossenen Ende 49 des
Zylinders als auch an dem außerhalb des Zylinders liegenden Ende
der Kolbenstange 51 ist eine Anschlusseinrichtung 53 bzw. 54 angeordnet.
Die Anschlusseinrichtungen 53, 54 können
nicht dargestellte Anschlusselemente, wie Kugelpfannen oder Gelenkaugen,
aufnehmen.
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An
dem im Zylinder 48 liegenden Ende der Kolbenstange 51 ist
ein Kolben 55 angeordnet, der das Kolben-Zylinderaggregat 47 in
eine erste kolbenstangeseitige Arbeitskammer 56 und eine
zweite kolbenstangenferne Arbeitskammer 57 teilt. Der Kolben 55 umfasst
eine ortsfeste Führungshülse 58, die
endseitig einen umlaufenden Stützrand 59 für
eine Schließfeder 60 aufweist. Die Schließfeder 60 spannt einen
Schieber 61 vor, der sich mit einer Schieberhülse 62 auf
der Führungshülse 58 zentriert. Die Schließfeder 60 greift
an einer kreisringförmigen Schieberfläche 63 an,
deren axialer Auslauf mit einem Dichtring 64 zusammenwirkt.
Der Dichtring 64 bildet ein axial bewegliches Ventilelement,
das auf einem Ventilring 65 verschiedene Schaltstellungen
einnehmen kann.
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Auf
der Mantelfläche des Ventilringes 65 ist eine
Kontur ausgeführt, die drei Schaltstellungen ermöglicht.
Von der Schieberfläche 63 ausgehend betrachtet,
verfügt der Ventilring 65 über eine erste
Ventilsitzfläche in Form einer Schrägfläche 66,
eine zweite Ventilsitzfläche in Form einer Klemmfläche 67 und einer
dritten Ventilfläche in Form einer Schrägfläche 68.
Mittels eines Anschlagringes 69 wird die gesamte Kolbenkonstruktion
des Kolbens 55 verspannt. Eine Ventilringdichtung 70 verhindert
eine Leckage zwischen dem Kolbenstangenzapfen der Kolbenstange 51 und
dem Ventilring 65.
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Damit
ein schnelleres Überströmen des Mediums in dem
Bereich des Zylinders 48 möglich ist, in dem sich
der Kolben 55 befindet, wenn die Klappe 3 nahezu
geschlossenen ist um ein kraftvolleres Anheben aus der geschlossenen
Position der Klappe 3 heraus und ein Fallen ins Klappenschloss
zu gewährleisten, kann im Zylinder eine in axialer Richtung
verlaufende Nut 71 ausgebildet sein.
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Die 4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der zweiten Antriebseinrichtung.
In wesentlichen Teilen entspricht diese Ausführungsform
der in 2 dargestellten Ausführungsform. Deshalb
sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und
werden nicht mehr ausführlich beschrieben.
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Im
Gegensatz zu dem in 2 dargestellten Kolben-Zylinderaggregat 47 unterteilt
ein Trennkolben 72 die kolbenstangenferne zweite Arbeitskammer 57 in
einen ersten, dem ersten Ende 49 des Zylinders 48 nahen
Teilraum 73 und einen zweiten, dem ersten Ende 49 fernen
Teilraum 74. Der erste Teilraum 73 ist mit einem
unter Druck stehendem Gas gefüllt, während die
erste Arbeitskammer 56 und der zweite Teilraum 74 mit Öl
befüllt sind. Ein Dichtring 75, der in eine Nut 76 des
Trennkolbens 72 eingelegt ist, stellt sicher, dass sich Öl
und Gas nicht vermischen können.
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Um
auch bei der in 4 dargestellten Ausführungsform
ein schnelleres Überströmen des Mediums, hier
das Öl in dem Bereich des Zylinders 48 möglich
ist, in dem sich der Kolben 55 befindet, wenn die Klappe 3 nahezu
geschlossenen ist, kann im Zylinder 48 eine sich in axialer
Richtung erstreckende Nut 71 ausgebildet sein, die sich
im Wesentlichen im zweiten Teilraum 73 nahe des Trennkolbens 72 befindet.
Ein ausreichender Abstand ist jedoch gewährleistet, damit
der Trennkolben 72 nicht über diese Nut 71 verschoben
werden kann.
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Die 5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der zweiten Antriebseinrichtung.
In wesentlichen Teilen entspricht diese Ausführungsform
der in 3 dargestellten Ausführungsform. Deshalb
sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und
werden nicht mehr ausführlich beschrieben.
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Von
dem im Zylinder 48 liegenden Ende der Kolbenstange 51 und
dem daran angeordneten Kolben 55 erstreckt sich koaxial
zum Zylinder 48 eine Kolbenstangenverlängerung 51a weiter
in Richtung erstes Ende 49 des Zylinders 48. Am
Ende der Kolbenstangenverlängerung ist ein Kolben 55a angeordnet,
der spiegelbildlich den gleichen Aufbau und die gleiche Ausbildung
wie der Kolben 55 besitzt und die zweite Arbeitskammer 57 nochmals
teilt. Die der Kolbenstangenverlängerung 51a gegenüberliegende dritte
Arbeitskammer ist mit dem Bezugszeichen 57a gekennzeichnet.
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Im
Gegensatz zu dem in 2 dargestellten Kolben-Zylinderaggregat 47 ist
nahe dem ersten Ende 49 ein erster nutfreier Bereich 71a und
nahe dem Dichtungs- und Führungspaket 52 ist ein
zweiter nutfreier Bereich 71b ausgebildet. Dazwischen erstreckt
sich die Nut 71 in Axialrichtung. Die axiale Ausdehnung
der nutfreien Bereiche 71a, 71b bzw. der Nut 71 oder
der Kolbenstangenverlängerung 51a wird der Anwendung
entsprechend festgelegt. Es ist beispielsweise möglich,
dass die Kolbenstangenverlängerung 51a in Axialrichtung
länger ausgebildet ist, als der Hubweg der Kolbenstange 51,
wodurch der Kolben 55 und der Kolben 55a nie den
gleichen Punkt innerhalb des Zylinders 48 erreichen. Ferner kann
der erste nutfreie Bereich 71a so lang ausgebildet sein,
dass der Kolben 55a, wenn die Klappe 3 vollständig
geschlossen ist, nicht bis zum ersten Ende 49 des Zylinders 48 bewegt
werden kann. Weitere Variationen sind selbstverständlich
für den Fachmann ersichtlich.
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Die 6 zeigt
eine weitere Ausgestaltung der zweiten Antriebseinrichtung 6.
Die Ausführungsform umfasst das in den 3 und 4 dargestellte
Kolben-Zylinderaggregat 47. An dem aus dem Zylinder 48 herausragenden
Ende der Kolbenstange 51 ist ein Federaufnahmeteil 77 und
am ersten Ende 49 des Zylinders 48 ist ein weiteres
Federaufnahmeteil 78 angeordnet. Mit den beiden Federaufnahmeteilen 77 und 78 wird
eine Schraubendruckfeder 79 koaxial um den Zylinder 48 fixiert.
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Beim Öffnen
der Klappe 3 aus ihrer vollständig geschlossenen
Position wird mittels des Drehantriebs 18 der ersten Antriebseinrichtung 5 die
Gewindespindel 29 in Drehbewegung versetzt, wodurch die Spindelmutter 41 mit
Unterstützung der Federeinrichtung 43 über
die Gewindespindel derart bewegt wird, dass sich das Gehäuse 7 und
das Schutzrohr 14 teleskopierbar gegeneinander verschieben.
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Gleichzeitig
verschiebt sich der Kolben 55 des in der 3 dargestellten
Kolben-Zylinderaggregats 47 auf Grund der Druckverhältnisse
im Zylinder 48 in Richtung zweites Ende 50, wodurch
die Kolbenstange 51 aus dem Zylinder 48 herausbewegt
wird. Durch die Nut 71 kann relativ viel Medium von der ersten
Arbeitskammer 56 in die zweite Arbeitskammer 57 strömen.
Zusätzlich wird der Dichtring 64 in den Bereich
der Schrägfläche 68 verschoben, wodurch
weitere Strömungsöffnungen freigegeben werden.
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Die
Klappe 3 kann an jedem beliebigen Punkt ihres Schwenkweges
angehalten und der Elektromotor stromlos geschaltet werden. Da der Elektromotor 19 und
das Getriebe 22 nicht selbsthemmend sind, damit die Reibung
gering und ein Bewegen der Heckklappe auch manuell durch Anlegen einer
Handkraft an die Klappe 3 möglich ist, hat die Klappe
aufgrund ihres Eigengewichts das Bestreben sich nach unten in die
geschlossene Stellung zu bewegen. Der Dichtring 64 wird
jedoch aufgrund der im Zylinder 48 herrschenden Druckverhältnisse
auf die Klemmfläche 67 bewegt, sodass das Gas,
vorzugsweise Stickstoff, in dem Zylinder 48 nicht mehr
von der ersten Arbeitskammer 56 in die zweite Arbeitskammer 57 strömen
kann. Die Klappe 3 bewegt sich nicht in Richtung ihrer
vollständig geschlossenen Position.
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Wird
die Klappe 3 nun weiter in Richtung ihrer vollständig
geöffneten Stellung bewegt, sei es durch Anlegen einer
Handkraft oder durch den ersten Antrieb 5, wird der Dichtring 64 wieder
in den Bereich der Schrägfläche 68 verbracht
und das Gas kann wieder von der ersten Arbeitskammer 56 in
die zweite Arbeitskammer 57 strömen.
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Wird
die Klappe 3 jedoch in Richtung ihrer vollständig
geschlossene Stellung bewegt, dabei spielt es wiederum keine Rolle,
ob dies mit Handkraft oder mit der ersten Antriebseinrichtung geschieht, wird
Kolbenstange 51 in den Zylinder 48 eingeschoben,
und der Dichtring 64 stützt sich am Auslauf der Schieberfläche 63 ab.
Der Dichtring 64 wird vom Druck in der zweiten Arbeitskammer 57 und
von der Reibkraft zwischen dem Zylinder 48 und dem Dichtring 64 gegen
den Schieber 61 gedrückt. Ist die Summe aus Reib-
und Druckkraft größer als die Schließkraft
der Schließfeder 60, bewegt sich der Schieber 61 zusammen
mit dem Dichtring 64 in Richtung Anschlusseinrichtung 54.
Das Gas kann aus der zweiten Arbeitskammer 57 durch einen
von der Schrägfläche 66 und dem Dichtring 64 gebildeten Spalt
in die erste Arbeitskammer 56 strömen.
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Wenn
die Kolbenstange 51 nicht weiter eingeschoben wird, wird
der Dichtring 64 durch die im zweiten Zylinder 48 herrschenden
Druckverhältnisse bzw. durch die Schließfeder 60 wieder
auf die Klemmfläche 67 zurückgedrückt.
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Auf ähnliche
Weise funktioniert auch das in der 4 dargestellte
Kolben-Zylinderaggregat 48. Wie weiter vorne schon beschrieben,
ist nur der erste Teilraum 73 der zweiten Arbeitskammer 57 mit
einem unter Druck stehenden Gas gefüllt, die erste Arbeitskammer 56 und
der zweite Teilraum 74 der zweiten Arbeitskammer 57 hingegen
mit einem Öl. Dadurch, dass der erste Teilraum 73 unter
Druck steht und der Trennkolben 72 gegen die Ölsäule
gedrängt wird, hat die Kolbenstange 51 aufgrund
der Druck- und Flächenverhältnisse, das Bestreben
sich in Ausschubrichtung zu bewegen. Die Umschaltung des Dichtrings 64 erfolgt
nach den gleichen Gesetzmäßigkeiten, wie vorstehend
zu dem in 3 beschriebenen Kolben-Zylinderaggregat.
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Bei
der in der 5 gezeigten Ausführungsform
der Antriebseinrichtung 6 befindet sich der Kolben 55 im
geschlossenen Zustand der Klappe 3 im Bereich der Nut 71 und
der Kolben 55a in dem ersten nutfreien Bereich 71a.
Beim Öffnen der Klappe 3 wirkt der Kolben 55a auf
die gleiche Weise, wie zu 3 in Schließrichtung
beschrieben. Der Kolben 55 ist solange wirkungslos, wie
er in Ausschubrichtung bewegt wird. Befindet sich der Kolben. Die
an der Kolbenstange 51 wirkende Kraft Ausschubkraft setzt sich
im ersten nutfreien Bereich 71a zusammen aus der auf die
wirksame Fläche des Kolbens 55a wirkende Gaskraft
und der erzeugten Haltekraft der Schließfeder 60a des
Kolbens 55a. Erreicht der Dichtring 64a des Kolbens 55a die
Nut 71, wird der Dichtring 64a von dem sich im
Inneren des Zylinders 47 befindenden Medium umströmt,
und der Kolben 55a wirkt wie ein herkömmlicher
Kolben und bewirkt eine Unterstützung beim Ausfahren der
Kolbenstange 55 aus dem Zylinder 47.
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In
nahezu vollständig geöffneter Position der Klappe 3 wird
der Kolben 55 in den zweiten nutfreien Bereich 71b verfahren
und funktioniert auf die gleiche Weise, wie zu 3 in Öffnungsrichtung
beschrieben. Wird die Klappe nun angehalten, wird der Dichtring 64 aufgrund
der im Zylinder 48 herrschenden Druckverhältnisse
auf die Klemmfläche 67 bewegt, sodass das Gas
in dem Zylinder 48 nicht mehr von der ersten Arbeitskammer 56 in
die zweite Arbeitskammer 57 strömen kann. Die
Gewichtskraft der Klappe 3 alleine reicht nicht aus, um
sich in Richtung ihrer vollständig geschlossenen Position
zu bewegen. Bei vollständig geöffneter Klappe
befindet sich der Kolben 55a im Bereich der Nut 71 und
der Kolben 55 in dem zweiten nutfreien Bereich 71b.
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Beim
Schließen der Klappe 3, mittels Handkraft oder
durch die erste Antriebseinrichtung 5 wirkt der Kolben 55 auf
die gleiche Weise, wie zu 3 in Schließrichtung
beschrieben. Der Kolben 55a wirkt wie ein herkömmlicher
Kolben, durch den aufgrund der im Zylinder herrschenden Druckverhältnisse
und der wirksamen Fläche des Kolbens 55a die Kolbenstange
gegen die so erzeugte Ausfahrkraft in den Zylinder 47 hineinbewegt
wird. Gelangt der Kolben 55a in den ersten nutfreien Bereich 71a,
wirkt er wie zu 2 in Öffnungsrichtung
der Klappe 3 bzw. Ausfahrrichtung der Kolbenstange 51 beschrieben.
Beim Anhalten der Klappe 3 wird der Dichtring 64a aufgrund
der im Zylinder 48 herrschenden Druckverhältnisse
auf die Klemmfläche 67a bewegt, sodass das Gas
in dem Zylinder 48 nicht mehr von der dritten Arbeitskammer 57a in
die zweite Arbeitskammer 57 strömen kann.
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Die
in den Kolben 55 und 55a eingebauten Schließfedern 60 bzw. 60a können
unterschiedliche oder gleiche Federkräfte aufweisen, um
verschieden Schaltverhalten der Kolben in Ausschub- oder Einschubrichtung
zu erreichen.
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Die
in 6 gezeigte, koaxial um das Kolben-Zylinderaggregat 47 angeordnete
Schraubendruckfeder 79 bietet darüber hinaus noch
die Möglichkeit die Ausschubkraft des Kolben-Zylinderaggregats 47 zu
erhöhen und temperaturabhängige Druckänderungen
innerhalb des Zylinders 48 auszugleichen.
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Die 7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der zweiten Antriebseinrichtung 6,
welche in Teilen der in der 3 dargestellten
Ausführungsform entspricht. Analoge Bauteile sind daher
mit gleichen Bezugszeichen, jedoch um die Zahl 200 vermehrt, versehen.
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Das
Kolben-Zylinderaggregat umfasst einen geschlossenen und mit einem
unter Druck stehenden inkompressiblen Fluid gefüllten Zylinder 248,
dessen Innenraum durch einen in dem Zylinder 248 axial
verschiebbaren Kolben 255 in eine erste Arbeitskammer 256 und
eine zweite Arbeitskammer 257 unterteilt ist, mit einer
einseitig an dem Kolben 255 angeordneten Kolbenstange 251,
die durch die erste Arbeitskammer 256 hindurch und an dem
Ende 250 des Zylinders 248 abgedichtet nach außen
geführt ist, wobei ein von der ersten Arbeitskammer 256 zur
zweiten Arbeitskammer 257 führender Durchlass 80 durch ein
elektrisch ansteuerbares Magnetventil 81 öffenbar
und/oder verschließbar ist.
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Das
in den Zylinder 248 ragende Ende der Kolbenstange 251 ist
mit einer nicht gezeigten koaxialen Gewindebohrung versehen, in
die ein bolzenartiger Spulenkern 82 geringeren Durchmessers
als die Kolbenstange 251 mit seinem einen mit einem Gewinde
versehenen Ende eingeschraubt ist, so dass der Spulekern 82 eine
koaxiale Verlängerung der Kolbenstange 251 bildet.
Es versteht sich, dass auch andere Verbindungsmöglichkeiten
wie z. B. Schweißen denkbar sind.
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Auf
das in den Zylinder 248 hineinragende Ende der Kolbenstange 251 ist
eine Distanzscheibe 83 aus einem elektrisch isolierenden
Werkstoff aufgesteckt, die radial nach Innen das Kolbenstangenende
umgreift. Axial an der Distanzscheibe 83 anliegend ist
auf dem Spulenkern 82 ein Isolierring 84 angeordnet,
gegen den wiederum axial eine ringförmige Scheibe 85 aus
Stahl anliegt, die sich radial nach außen bis nahe zur
Innenwand des Zylinders 248 erstreckt.
-
Auf
der dem Isolierring 84 abgewandten Seite der Scheibe 85 ist
auf dem Spulenkern 82 ein den Spulenkern 82 umschließender
Spulenträger 86 aus einem elektrisch isolierenden
Material wie z. B. Kunststoff angeordnet, der mit einem radialen Flansch 87 axial
an der Scheibe 85 in Anlage ist.
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Zwischen
zwei weiteren im Abstand zueinander angeordneten radialen Flanschen 88 und 89 des Spulenträgers 86 befindet
sich eine strombeaufschlagbare Spule 90.
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Auf
dem der Kolbenstange 251 abgewandten, aus dem Spulenträger 86 herausragenden
Ende des Spulenkerns 82 ist eine Kreisscheibe 91 aus
einem paramagnetischen Werkstoff fest angeordnet, die mit ihrem
einen Ende axial an dem Spulenträger 86 in Anlage
ist und diesen mit seinem Flansch 87 in Anlage an der Scheibe 85 hält.
-
Die
sich radial bis nahe an die Innenwand des Zylinders 248 erstreckende
Kreisscheibe 91 ist mit gleichmäßig verteilt
auf einem konzentrischen Kreis angeordneten durchgehenden Axialöffnungen 92 ausgebildet,
in die die freien Enden entsprechend axial sich erstreckende Zapfen 93 eines
kreiszylindrischen Kolbenteils 94 aus einem paramagnetischen Werkstoff
hineinragen und befestigt sind. Das Kolbenteil 94 ist axial
verschiebbar im Zylinder 248 geführt und weist
an seiner radial umlaufenden Mantelfläche eine Ringnut 95 auf.
-
An
den beiden axialen Enden sind in die Ringnut 95 zwei Führungsringe 96 aus
einem nicht elektrisch leitenden Werkstoff so eingesetzt, dass sie zur
axialen Führung des Kolbenteils 94 sich radial
bis zur Anlage an der Innenwand des Zylinders 248 erstrecken.
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In
dem axial zwischen den beiden Führungsringen 96 gebildeten
Ringraum der Ringnut 95 ist ein Dichtring 97 eingesetzt,
der mit seiner äußeren radial umlaufenden Ringfläche
an der Innenwand des Zylinders 148 in Anlage ist und so
die beiden Arbeitskammern 256 und 257 gegeneinander
abdichtet.
-
In
dem Kolbenteil 94 ist der koaxial durchgehender Durchlass 80 ausgebildet,
dessen dem Spulenkern 82 zugewandte Mündung einen
Ventilsitz 98 bildet.
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Axial
zwischen der Stirnseite des Kolbenteils 94, von der die
Zapfen 93 axial hervorragen, und dem freien Ende des Spulenkerns 82 ist
ein scheibenartiger Anker 99 mit axialem Spiel beweglich
angeordnet, der auf seiner dem Ventilsitz 98 zugewandten Seite
ein als Elastomerteil ausgebildetes Ventilschließglied 100 trägt,
durch das bei axialer Anlage an dem Kolbenteil 94 der Durchlass 80 verschlossen ist.
-
Der
scheibenartige Anker 99, der sich radial bis nahe an die
Innenwand des Zylinders 248 erstreckt, weist entsprechend
der Zapfen 93 Axialausnehmungen 101 auf, durch
die Zapfen 93 hindurchragen.
-
Damit
ist der Anker 99 auf den Zapfen 93 axial verschiebbar
geführt. Durch eine an der Kreisscheibe 91 abgestützte,
als Federring 102 ausgebildete vorgespannte Druckfeder
ist der Anker 99 mit seinem Ventilschließglied 100 axial
gegen den Ventilsitz 98 federbeaufschlagt.
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Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Stromzufuhr
von außen über die Kolbenstange 251 zu
dem ersten Spulenende 103 der Spule 90. Das zweite
Spulenende 104 der Spule 90 führt zu einem
ringförmigen Schleifkontakt 105, der axial zwischen
der Distanzscheibe 83 und dem Isolierring 84 eingeklemmt
ist und mit etwa radial nach außen ragenden Schleifarmen 106 federnd
vorgespannt an der Innenwand des masseleitend ausgebildeten Zylinders 248 in
Anlage ist.
-
Zum
Bewegen der Klappe 3 wird die erste Antriebseinrichtung
derart angesteuert, dass der Drehantrieb 18 Gewindespindel 29 in
Drehung versetzt, wobei sich das Gehäuse 7 und
das Schutzrohr 14 relativ zueinander bewegt werden. Gleichzeitig wird
das Spule 90 der zweiten Antriebseinrichtung 6 bestromt,
wodurch der Durchlass 80 im Kolben 255 freigegeben
wird und der Kolben 255 sich in axialer Richtung bewegen
kann. Soll die Klappe in einer bestimmten Position angehalten werden,
werden beide Antriebseinrichtungen 5 und 6 stromlos
geschaltet. Der Durchlass 80 in der zweiten Antriebseinrichtung 6 wird
geschlossen wodurch Kolben 255 und Kolbenstange 251 nicht
mehr bewegt werden können. Die zweite Antriebseinrichtung 6 hält
dann die Klappe sicher in der eingestellten Position.
-
- 1
- Basisteil
- 2
- Öffnung
- 3
- Klappe
- 4
- Schwenkachse
- 5
- erste
Antriebseinrichtung
- 6
- zweite
Antriebseinrichtung
- 7
- Gehäuse
- 8
- Bodenstück
- 9
- Gewindezapfen
- 10
- Anschlusselement
- 11
- erster
Abschnitt
- 12
- zweiter
Abschnitt
- 13
- dritter
Abschnitt
- 14
- Schutzrohr
- 15
- Bodenstück
- 16
- Gewindezapfen
- 17
- Anschlusselement
- 18
- Drehantrieb
- 19
- Elektromotor
- 20
- Sensorgehäuse
- 21
- Getriebegehäuse
- 22
- Getriebe
- 23
- Adapterelement
- 24
- Motorantriebswelle
- 25
- Gehäusedeckel
- 26
- Getriebewelle
- 27
- Adaptereinsatz
- 28
- Spindeladapter
- 29
- Gewindespindel
- 30
- Lager
- 31
- Lagerhülse
- 32
- Stufe
- 33
- Schraube
- 34
- Federhülse
- 35
- Wandung
- 36
- Bohrung
- 37
- Führungsrohr
- 38
- Vorsprung
- 39
- Ausnehmung
- 40
- Nut
- 41
- Spindelmutter
- 42
- Vorsprung
- 43
- Federeinrichtung
- 44
- Spindelrohr
- 45
- Führungsring
- 46
- Führungsring
- 47
- Kolben-Zylinderaggregat
- 48
- Zylinder
- 49
- erstes
Ende
- 50
- zweites
Ende
- 51
- Kolbenstange
- 51a
- Kolbenstangeverlängerung
- 52
- Dichtungs-
und Führungspaket
- 53
- Anschlusseinrichtung
- 54
- Anschlusseinrichtung
- 55
- Kolben
- 55a
- Kolben
- 56
- erste
Arbeitskammer
- 57
- zweite
Arbeitskammer
- 57a
- dritte
Arbeitskammer
- 58
- Führungshülse
- 59
- Stützrand
- 60
- Schließfeder
- 60a
- Schließfeder
- 61
- Schieber
- 62
- Schieberhülse
- 63
- Schieberfläche
- 64
- Dichtring
- 64a
- Dichtring
- 65
- Ventilring
- 66
- Schrägfläche
- 67
- Klemmfläche
- 67a
- Klemmfläche
- 68
- Schrägfläche
- 69
- Anschlagring
- 70
- Ventilringdichtung
- 71
- Nut
- 71a
- erster
nutfreier Bereich
- 71b
- zweiter
nutfreier Bereich
- 72
- Trennkolben
- 73
- erster
Teilraum
- 74
- zweiter
Teilraum
- 75
- Dichtring
- 76
- Nut
- 77
- Federaufnahmeteil
- 78
- Federaufnahmeteil
- 79
- Schraubendruckfeder
- 80
- Durchlass
- 81
- Magnetventil
- 82
- Spulenkern
- 83
- Distanzscheibe
- 84
- Isolierring
- 85
- Scheibe
- 86
- Spulenträger
- 87
- Flansch
- 88
- Flansch
- 89
- Flansch
- 90
- Spule
- 91
- Kreisscheibe
- 92
- Axialöffnungen
- 93
- Zapfen
- 94
- Kolbenteil
- 95
- Ringnut
- 96
- Führungsringe
- 97
- Dichtring
- 98
- Ventilsitz
- 99
- Anker
- 100
- Ventilschließglied
- 101
- Axialausnehmungen
- 102
- Federring
- 103
- erstes
Spulenende
- 104
- zweites
Spulenende
- 105
- Schleifkontakt
- 106
- Schleifarm
- 248
- Zylinder
- 250
- zweites
Ende
- 251
- Kolbenstange
- 255
- Kolben
- 256
- erste
Arbeitskammer
- 257
- zweite
Arbeitskammer
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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