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Die
Erfindung betrifft eine Bewegungseinrichtung für ein bewegliches Karosserieteil
eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches
1.
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Eine
derartige Bewegungseinrichtung ist aus der
DE 103 48 284 A1 bekannt
und dient zum Verstellen eines ein Karosserieteil darstellenden
Spoilerblatts einer Lufteinrichtung eines Kraftfahrzeuges. Diese
Bewegungseinrichtung umfasst einen Antriebsmotor, der über ein
Untersetzungsgetriebe mit einem Spindeltrieb verbunden ist. Der
Spindeltrieb ist derart ausgebildet, dass eine in axialer Richtung
fixierte und drehbar gelagerte Spindelmutter mittels einer Antriebswelle
angetrieben wird, welche mit dem Untersetzungsgetriebe in Verbindung
steht, so dass eine drehfest gelagerte Spindel bei Betätigung des Elektromotors
einen axialen Versatz erfährt.
Durch den axialen Versatz der Spindel erfährt das mit der Spindel verbundene
Spoilerblatt einen linearen Versatz gegenüber dem Fahrzeugaufbau, so
dass es entweder zur Nutzung als Luftleiteinrichtung ausgefahren
oder in seine Ruhestellung eingefahren werden kann. Mittels der
aus der
DE 103 48
284 A1 bekannten Bewegungseinrichtung kann keine Schwenkbewegung
des Spoilerblattes ausgelöst werden.
Dies ist aber häufig
erwünscht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bewegungseinrichtung
für ein
Karosserieteil zu schaffen, mit der das Karosserieteil je nach Bedarf entweder
nur linear verschoben oder verschwenkt werden kann.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die
Bewegungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Der
Kern der Erfindung besteht mithin darin, dass das Getriebe als Differentialgetriebe
ausgebildet ist, das mit zwei Antriebsmotoren gekoppelt ist, von
denen einer einer linearen Verschiebebewegung des Karosserieteils
und der andere einer Neigebewegung des Karosserieteils zugeordnet
sein kann. Die Verzahnungselemente des Getriebes sind derart miteinander
gekoppelt, dass eine Betätigung
des ersten Antriebsmotors, der mit dem ersten Verzahnungselement
und dem ersten Stellelement verbunden ist, durch Zusammenwirken
mit dem zweiten, von dem zweiten Antriebsmotor angetriebenen Verzahnungselement
die Betätigung
des zweiten Stellelement steuert, welches an das dritte Verzahnungselement abtriebsseitig
angebunden ist. Durch das zweite Stellelement kann beispielsweise
eine Neigebewegung des Karosserieteils gesteuert werden. Mit dem
Differentialgetriebe der Bewegungseinrichtung nach der Erfindung
ist es nicht erforderlich, eine Synchronisationseinrichtung für die beiden
Stellelemente bzw. einzelner Antriebe der beiden Stellelemente vorzusehen,
wenn die beiden Stellelemente mit gleichen Geschwindigkeiten bzw.
Drehzahlen betätigt
werden sollen. Vielmehr erfolgt diese Steuerung durch eine entsprechende
Auslegung des Getriebes, das antriebseitig mit den beiden Antriebsmotoren
und abtriebseitig mit den beiden Stellelementen verbunden ist.
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Die
Bewegungseinrichtung nach der Erfindung eignet sich insbesondere
als Stelleinrichtung für
ein das Karosserieteil darstellendes Spoilerblatt eines Kraftfahrzeuges.
Denkbar ist es aber auch, andere bewegliche Karosserieelemente eines
Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise Verdeckgestängeklappen oder Heckklappen
eines Kraftfahrzeuges mit einer im Sinne der Erfindung ausgebildeten
Bewegungseinrichtung zu steuern.
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Bei
einer speziellen Ausführungsform
der Bewegungseinrichtung nach der Erfindung ist das Getriebe ein
Planetengetriebe, dessen Sonnenrad das erste Verzahnungselement
bildet und dessen Planetenrädereinheit
oder dessen Hohlrad das zweite Verzahnungselement bildet. Das Sonnenrad
ist dann also insbesondere drehfest mit dem dann rotierend angetriebenen
ersten Stellelement für
das Karosserieteil verbunden und wird mittels eines Antriebsmotors
des Stellantriebs angetrieben. Das Hohlrad oder die Planetenrädereinheit
wird mittels des zweiten Antriebsmotors des Stellantriebs angetrieben
und steht in Eingriff mit einem Zahnrad, das mit dem zweiten Stellelement
für das
Karosserieteil in Verbindung steht. Wenn nun beispielsweise das Hohlrad
das zweite Verzahnungselement ist, das mit dem zweiten Antriebsmotor
antreibbar ist, wird bei einem Stillstand des Hohlrads und einer
Rotation des Sonnenrades durch den ersten Antriebsmotor sowohl das
erste Stellelement als auch das zweite Stellelement für das Karosserieteil
rotierend angetrieben. Dadurch kann beispielsweise eine Hubbewegung
in das Karosserieelement eingeleitet werden. Wenn nun auch das Hohlrad
angetrieben wird, lässt
sich die Drehzahl des zweiten Stellelements derart abweichend von
der Drehzahl des ersten Stellelements steuern, dass eine Neigebewegung
in das Karosserieteil eingeleitet wird.
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Bei
einer Ausbildung des Getriebes als Planetengetriebe sind die Stellelemente
bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Bewegungseinrichtung nach der Erfindung jeweils von einer Gewindespindel gebildet,
auf der eine Hubmutter sitzt, die mit dem Karosserieteil verbunden
ist. Die Drehzahlen der Gewindespinden lassen sich durch die Betätigung der beiden
Antriebsmotoren und durch eine entsprechende Auslegung der Übersetzungen
zwischen den einzelnen Verzahnungselementen des Planetengetriebes
steuern. Die Gewindespindeln können
gleiche oder unterschiedliche Steigungen haben.
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Um
die beiden Spindeln der Bewegungseinrichtung allein durch Betätigung des
ersten Antriebsmotors zuverlässig
mit der gleichen Drehzahl antreiben zu können, ist es zweckmäßig, wenn
zwischen dem zweiten, einen Differentialantrieb darstellenden Antriebsmotor
und dem zweiten Verzahnungselement ein selbsthemmender Antrieb vorgesehen
ist. Beispielsweise erfolgt die Selbsthemmung durch einen Schneckentrieb
zwischen dem zweiten Antriebsmotor und dem zweiten, beispielsweise
das Hohlrad darstellenden Verzahnungselement. Alternativ kann die
Selbsthemmung auch durch eine Haltekraft des zweiten Antriebsmotors
erreicht werden, so dass eine Bewegung des das erste Verzahnungselement darstellenden
Sonnenrades keine Bewegung des von dem zweiten Antriebsmotor angetriebenen
zweiten Verzahnungselements auslöst.
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Die
Planetenräder
der Planetenrädereinheit sind
vorzugsweise an einem Planetenträger
gelagert, an dem eine Außenverzahnung
ausgebildet ist, die das zweite Stellelement antreibt.
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Entsprechend
ist vorzugsweise an dem Hohlrad ebenfalls eine Außenverzahnung
ausgebildet, die mit einem Antriebsrad des Differtialantriebs in Eingriff
steht.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
der Bewegungseinrichtung nach der Erfindung sind das erste und das
zweite Verzahnungselement jeweils von einer Zahnstange gebildet,
wobei die beiden Zahnstangen über
eine das dritte Verzahnungselement bildende Zahnradeinheit miteinander
verbunden sind. Die beiden Zahnstangen sind jeweils mit einem Linearantrieb
gekoppelt, wobei die das erste Verzahnungselement bildende erste
Zahnstange abtriebseitig mit einem ersten Stellelement für das Karosserieteil
und die das dritte Verzahnungselement bildende Zahnradeinheit, die
zwischen den beiden Zahnstangen angeordnet ist, abtriebseitig mit
dem zweiten Stellelement für
das Karosserieteil in Verbindung steht. In Abhängigkeit von der Betätigung der beiden
Zahnstangen kann damit die Bewegung der zwischen diesen beiden angeordneten
Zahnradeinheit gesteuert werden.
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Das
Karosserieteil stellt insbesondere einen Spoiler dar, der bezogen
auf eine Fahrzeuglängsmittelebene
beidseits ein Spindelpaar der vorstehend beschriebenen Art aufweist,
das insbesondere über ein
Planetengetriebe angetrieben ist, welches die drei Verzahnungselemente
aufweist und von dem Antriebsmotorpaar angetrieben ist. Denkbar
ist es auch, für
die beiden Spindelpaare ein gemeinsames Antriebsmotorpaar bereitzustellen,
das beispielsweise über
flexible Wellen mit den beidseits angeordneten Planetengetrieben
verbunden ist.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung
sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Zwei
Ausführungsbeispiele
einer Bewegungseinrichtung nach der Erfindung sind in der Zeichnung
schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigt
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1 eine
perspektivische Teilansicht eines Heckspoilers eines Kraftfahrzeuges
mit einer Bewegungs- bzw. Verstelleinrichtung;
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2 ein
Differentialgetriebe der Verstelleinrichtung des Heckspoilers nach 1;
und
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3 eine
alternative Ausführungsform
einer Verstelleinrichtung.
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In 1 ist
ein in Fahrtrichtung links angeordneter Teilbereich einer als Heckspoiler
eines Kraftfahrzeugs ausgebildeten Luftleiteinrichtung 10 dargestellt,
die im Heckbereich eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges
unterhalb einer Heckscheibe angeordnet werden kann und zur Verbesserung
der Straßenlage
des betreffenden Kraftfahrzeuges beispielsweise geschwindigkeitsabhängig in
verschiedene Ausstellpositionen verfahren werden kann. Alternative
oder zusätzlich
kann eine entsprechende Luftleiteinrichtung auch in anderen Bereichen
eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise oberhalb einer Heckscheibe
oder auch im Frontbereich angeordnet sein.
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Die
Luftleiteinrichtung 10 umfasst ein Spoilerblatt 12,
das die Wirkfläche
der Luftleiteinrichtung bildet und das mittels einer Bewegungseinrichtung 14 zwischen
einer eingefahrenen Ruhestellung und verschiedenen, ausgefahrenen
Aktivierungsstellungen verstellbar ist, und zwar hinsichtlich seiner
vertikalen Lage und seiner Neigestellung gegenüber dem Fahrzeugaufbau.
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Die
Luftleiteinrichtung 10 ist bezogen auf eine Fahrzeuglängsmittelebene
symmetrisch ausgebildet und umfasst beidseits eine Bewegungseinrichtung 14 der
in 1 dargestellten Art. Auf die Beschreibung der
in Fahrtrichtung rechts angeordneten und nicht dargestellten Bewegungseinrichtung
wird daher verzichtet.
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Die
Bewegungseinrichtung 14 umfasst einen ersten Antriebsmotor 16 und
einen zweiten, als Differentialantrieb dienenden Antriebsmotor 18.
Die beiden Antriebsmoto ren 16 und 18 sind mit
einem Differentialgetriebe 20 gekoppelt, das abtriebsseitig
mit einer ein erstes Stellelement darstellenden Gewindespindel 22 und
einer ein zweites Stellelement darstellenden Gewindespindel 24 verbunden
ist. Auf den Gewindespindeln 22 und 24 sitzen
so genannte Hubmuttern 26 und 28, die jeweils über einen
Verbindungsarm 30 bzw. 32 mit einer drehbaren
Lagerung 34 bzw. 36 verbunden sind, welche an
einem an der Unterseite des Spoilerblattes 12 ausgebildeten
Trägersockel 38 angeordnet
ist.
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Wie
bereits oben ausgeführt,
ist das Spoilerblatt 12 mittels der Bewegungseinrichtung 14 sowohl in
linearer Richtung als auch hinsichtlich seiner Neigung gegenüber dem
Fahrzeugaufbau verstellbar. Bei einer rein linearen Verstellung
des Spoilerblattes 12 werden die beiden Hubmuttern 26 und 28 mit
gleichen Geschwindigkeiten entlang den Gewindespindeln 22 und 24 verfahren.
Wenn die Neigung des Spoilerblattes 12 verstellt werden
soll, sind die Verfahrgeschwindigkeiten der Hubmuttern 26 und 28 an den
Gewindespindeln 22 und 24 unterschiedlich. Angetrieben
werden die Gewindespindeln 22 und 24 über das
Differentialgetriebe 20, welches antriebsseitig mit den
beiden Antriebsmotoren 16 und 18 verbunden ist.
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Das
Differentialgetriebe 20 ist als Planetengetriebe ausgebildet
und umfasst eine mittels des Antriebsmotors 16 angetriebene
Antriebswelle 40, die drehfest mit einem Sonnenrad 42 des
Planetengetriebes verbunden ist. Abtriebsseitig ist das Sonnenrad 42 drehfest
mit der Gewindespindel 22 verbunden, auf der die Hubmutter 26 sitzt.
Die von dem Antriebsmotor 16 für die Antriebswelle 40 vorgegebene
Drehzahl entspricht mithin der Drehzahl der Gewindespindel 22.
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Des
Weiteren umfasst das Differentialgetriebe 20 ein Hohlrad 44,
das über
eine Außenverzahnung
mit einem Antriebsritzel 46 in Eingriff steht, und zwar über einen
selbsthemmenden Schneckentrieb. Das Antriebsritzel 46 ist
mittels des Antriebsmotors 18 über eine Antriebswelle 48 antreibbar.
Die Drehzahl des Hohlrads 44 wird mithin durch die von
dem Antriebsmotor 18 vorgegebene Drehzahl der Antriebswelle 48 und
das Übersetzungsverhältnis zwischen
dem Antriebsritzel 46 und der Außenverzahnung des Hohlrades 44 vorgegeben.
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Zwischen
dem Hohlrad 44 und dem Sonnenrad 42 sind, wie
bei einem Planetengetriebe üblich, Planetenräder 50 angeordnet,
die eine Planetenradeinheit bilden und jeweils drehbar an einem
Planetenträger
bzw. Planetensteg 52 gelagert sind, so dass die Drehzahl
der Planetenräder 50 um
die von dem Sonnenrad 42 gebildete Achse die Drehzahl des Planetenstegs 52 vorgibt.
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Der
Planetensteg 52 ist ebenfalls mit einer Außenverzahnung
versehen, die mit einem Ritzel 54 in Eingriff steht, welches
drehfest mit der zweiten Spindel 24 verbunden ist, auf
der die Hubmutter 28 sitzt. Die Drehzahl der Spindel 24 ist
als abhängig von
der Drehzahl des Planetenstegs 52 bzw. des von diesem gebildeten
Stegabtriebs und dem Übersetzungsverhältnis zwischen
der Außenverzahnung
des Planetenstegs 52 und dem Ritzel 54.
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Das
Differentialgetriebe 20 ist mithin aus einem Planetengetriebe
mit einer zusätzlichen
Abtriebsgetriebestufe am Planetensteg 52 und einem separaten
Antrieb für
das Hohlrad 44 gebildet.
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Die
vorstehend beschriebene Verstell- bzw. Bewegungseinrichtung für das Spoilerblatt 12 arbeitet
in nachfolgend beschriebener Weise.
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Wenn
nun ausgehend von einer abgesenkten Ruhestellung das Spoilerblatt 12 angehoben
oder abgesenkt werden soll und keine Verstellung des Anstellwinkels
des Spoilerblattes 12 gegenüber dem Fahrzeugaufbau erfolgen
soll, wird der Antriebsmotor 16 betätigt, wohingegen der den Differentialantrieb darstellende
Antriebsmotor 18 still steht. Damit wird das Hohlrad 44 aufgrund
des zwischen dem Antriebsritzel 46 und dem Hohlrad 44 angeordneten Schneckentriebs
und der hieraus folgenden Selbsthemmung festgehalten. Über die
Antriebswelle 40 wird in diesem Betriebsmodus das Sonnenrad 42 und damit
in direkter Weise die Gewindespindel 22 angetrieben. Über das
Sonnenrad 42 wird des Weiteren über die mit diesem in Eingriff
stehenden Planetenräder 50 die
Planetenradeinheit angetrieben, so dass der Planetensteg 52 angetrieben
wird, der über
seine Außenverzahnung
mit dem Ritzel 54 in Eingriff steht und über den Abtrieb
des Planetenstegs 52 die Gewindespindel 24 mit
der gleichen Drehzahl wie die Gewindespindel 22 angetreibt.
Um dies zu gewährleisten,
ist das Übersetzungsverhältnis zwischen dem
Ritzel 54 und der Außenverzahnung
des Planetenstegs 52 so zu wählen, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen
dem Sonnenrad 42 und dem Planetensteg 52 ausgeglichen
wird. Solange das Hohlrad 44 festgehalten wird, erfolgt
also ausschließlich eine
Hubbewegung des Spoilerblattes 12. Eine Neigebewegung erfolgt
nicht.
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Wenn
zusätzlich
zu der Hubbewegung eine Neigebewegung des Spoilerblatts 12 ausgeführt werden
soll, wird zusätzlich
zu der Antriebswelle 40 die Antriebswelle 48 für das Antriebsritzel 46 angetrieben,
so dass auch das Hohlrad 44 angetrieben wird. Dadurch wird
der durch das Sonnenrad 42 erfolgende Antrieb der Gewindespindel 24 überlagert,
so dass sich die Drehzahlen der Gewindespindeln 22 und 24 unterscheiden.
Hieraus resultiert eine Neigebewegung des Spoilerblattes 12,
die solange erfolgt, bis das Hohlrad 44 angehalten und
festgehalten wird.
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Wenn
nur eine Neigebewegung des Spoilerblattes 12 erfolgen soll,
wird der Antriebsmotor 16 festgehalten und nur der den
Differentialantrieb darstellende Antriebsmotor 18 betätigt. Dadurch
wird nur die Gewindespindel 24 gedreht, wohingegen die
Gewindespindel 22 festgehalten wird.
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Durch
die Bewegungseinrichtung 14 ist es möglich, die Hubbewegung des
Spoilerblattes 12 von dessen Neigebewegung antriebsseitig
zu trennen. Für
die Hubbewegung kann ein drehmomentstarker Antriebsmotor 16 eingesetzt
werden. Als Differentialantrieb kann ein entsprechend kleiner dimensionierter
Antriebsmotor 18 verwendet werden, der für die Neigebewegung
des Spoilerblattes 12 verantwortlich ist. Bei einem etwaigen
Ausfall des für
die Neigebewegung zuständigen
Antriebsmotors 18 kann die Hubbewegung allein durch den
Antriebsmotor 16 weiter ausgeführt werden.
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In 3 ist
eine alternative Ausführungsform einer
Bewegungseinrichtung 60 zum Antrieb eines Karosserieelements
eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Die Bewegungseinrichtung 60 umfasst
eine erste Zahnstange 62, die antriebsseitig mit einem
Linearantrieb 64 verbunden ist. Abtriebseitig ist die Zahnstange 62 mit
einem Stellelement 66 verbunden, welches wiederum mit dem
betreffenden Karosserieteil verbunden ist.
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Die
Bewegungseinrichtung 60 umfasst des Weiteren eine zweite
Zahnstange 68, die antriebsseitig ebenfalls mit einem Linearantrieb 70 verbunden ist,
der einen Differentialantrieb darstellt.
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Zwischen
den beiden Zahnstangen 62 und 68 ist eine Zahnradeinheit 72 angeordnet,
die zwei an einem Träger 74 drehbar
gelagerte Zahnräder 76A und 76B umfasst,
die jeweils mit den beiden Zahnstangen 62 und 68 in
Eingriff stehen. Der Träger 74 ist
wiederum abtriebsseitig mit einem zweiten Stellelement 78 für das Karosserieteil
verbunden.
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Durch
die in 3 dargestellte Anordnung einer Bewegungseinrichtung 60 ist
es möglich,
die beiden Stellelemente 66 und 78 für das Karosserieteil so
zu bewegen, dass in Abhängigkeit
von der Betätigung
der beiden Linearantriebe 64 und 70 entweder die
beiden Stellelemente 66 und 78 mit der gleichen Verstellgeschwindigkeit
oder mit unterschiedlichen Verstellgeschwindigkeiten gesteuert werden.
Wird beispielsweise nur die Zahnstange 62 betätigt und die
Zahnstange 68 festgehalten, wird das Stellelement 66 mit
einer höheren
Geschwindigkeit als das Stellelement 78 verstellt. Bei
einem Betätigen
der Zahnstangen 62 und 68 mit gleicher Geschwindigkeit erfahren
auch die Stellelemente 66 und 78 gleiche Verstellgeschwindigkeiten.
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Auch
das mittels der Bewegungseinrichtung 60 verstellbare Karosserieteil
ist beispielsweise ein Spoilerblatt einer Luftleiteinrichtung eines
Kraftfahrzeuges. Das Spoilerblatt kann mittels der Bewegungseinrichtung 60 linear
verschoben und/oder verschwenkt werden.
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- 10
- Luftleiteinrichtung
- 12
- Spoilerblatt
- 14
- Bewegungseinrichtung
- 16
- Antriebsmotor
- 18
- Antriebsmotor
- 20
- Differentialgetriebe
- 22
- Gewindespindel
- 24
- Gewindespindel
- 26
- Hubmutter
- 28
- Hubmutter
- 30
- Verbindungsarm
- 32
- Verbindungsarm
- 34
- Drehbare
Lagerung
- 36
- Drehbare
Lagerung
- 38
- Trägersockel
- 40
- Antriebswelle
- 42
- Sonnenrad
- 44
- Hohlrad
- 46
- Antriebsritzel
- 48
- Antriebswelle
- 50
- Planetenräder
- 52
- Planetensteg
- 54
- Ritzel
- 60
- Bewegungseinrichtung
- 62
- Zahnstange
- 64
- Linearantrieb
- 66
- Stellelement
- 68
- Zahnstange
- 70
- Linearantrieb
- 72
- Zahnradeinheit
- 74
- Träger
- 76A,
B
- Zahnräder
- 78
- Stellelement