DE102010019344B3

DE102010019344B3 - Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102010019344B3
Application number: DE102010019344A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Reif
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2010-05-05
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2030-05-06
Also published as: US20110271776A1; US9021905B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung, insbesondere für eine Klappe eines Fahrzeugs, mit einem mit einem feststehenden Basisteil (1) oder mit einem bewegbaren Bauteil (3) verbindbaren ersten Gehäuseteil (7), einem mit dem jeweils anderen Teil, dem bewegbaren Bauteil (3) oder dem feststehenden Basisteil (1), verbindbaren zweiten Gehäuseteil (28), einem Spindeltrieb (17), durch den erstes und zweites Gehäuseteil axial relativ zueinander bewegbar sind, einem den Spindeltrieb (17) drehbar antreibenden und einen Motor (12) und ein in einem Getriebegehäuse (13) untergebrachten Getriebe umfassenden Drehantrieb (11) und einer Bremsvorrichtung, wobei der Spindeltrieb (17) eine Gewindespindel (18) umfasst, die einen ersten Spindelabschnitt (20) und eine auf dem ersten Spindelabschnitt (20) axial bewegbare Bremsspindelmutter (22) sowie einen zweiten Spindelabschnitt (21) und eine auf dem zweiten Spindelabschnitt (21) axial bewegbare Arbeitsspindelmutter (22) aufweist, wobei die Bremsspindelmutter (22) mit einer Bremsvorrichtung (36) zum Aufbringen einer Haltekraft auf den Spindeltrieb (17) zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung insbesondere für eine Klappe eines Fahrzeugs, mit einem mit einem feststehenden Basisteil oder mit einem bewegbaren Bauteil verbindbaren ersten Gehäuseteil, einem mit dem jeweils anderen Teil, dem bewegbaren Bauteil oder dem feststehenden Basisteil, verbindbaren zweiten Gehäuseteil, einem Spindeltrieb, durch den erstes und zweites Gehäuseteil axial relativ zueinander bewegbar sind, einem den Spindeltrieb drehbar antreibenden und einen Motor und ein in einem Getriebegehäuse untergebrachten Getriebe umfassenden Drehantrieb und einer Bremsvorrichtung.
Derartige Antriebseinrichtungen sind in der Praxis beispielsweise 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.
Alternativ kommen Antriebssysteme zum Einsatz, welche die Klappen nur auf einer Seite elektromechanisch in Öffnungs- und Schließrichtung 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.
Es können jedoch auch Antriebssysteme zum Einsatzkommen, welche die Klappen nur auf einer Seite elektromechanisch in Öffnungs- und Schließrichtung antreiben.
Aus der DE 10 2007 029 591 A1 ist eine Antriebseinrichtung bekannt, deren Offenhaltekraft mittels einer Fliehkraftbremse erhöht wird. Die Bremsvorrichtung wirkt immer dann, wenn der Drehantrieb nicht im Betrieb ist. Jedoch besteht auch Bedarf an Antriebseinrichtungen, bei denen die Bremseinrichtung in Abhängigkeit des Hubs wirksam ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die in Spindelantrieben aufgebrachte Bremsfunktion zur Erhöhung der Offenhaltekraft hubabhängig ein- oder auszuschalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Spindeltrieb eine Gewindespindel umfasst, die einen ersten Spindelabschnitt und eine auf dem ersten Spindelabschnitt axial bewegbare Bremsspindelmutter sowie einen zweiten Spindelabschnitt und eine auf dem zweiten Spindelabschnitt axial bewegbare Arbeitsspindelmutter aufweist, wobei die Bremsspindelmutter mit einer Bremsvorrichtung zum Aufbringen einer Haltekraft auf den Spindeltrieb zusammenwirkt.
In weiterer Ausgestaltung umfasst die Bremsvorrichtung zwei Federelemente, die in Axialrichtung gegeneinander vorgespannt sind und zwischen sich ein ringförmiges Bremselement aufnehmen.
Vorteilhafterweise weist das Bremselement an seiner zur Mittellängslinie gelegenen Seite einen hülsenförmigen Abschnitt aufweist.
An dem hülsenförmigen Abschnitt ist ein Freilauf angeordnet ist, der die Gewindespindel in einem bestimmten Abstand ringförmig umgibt.
Die Gewindespindel ragt koaxial in ein Führungsrohr hinein, das sich wiederum koaxial an der dem Bodenstück des ersten Gehäuseteils gegenüberliegenden Seite aus dem ersten Gehäuseteil erstreckt und mit diesem verdrehsicher verbunden ist, wobei in dem Führungsrohr wenigstens eine Axialnut vorgesehen ist, in die ein radialer Vorsprung an der Arbeitsspindelmutter und ein radialer Vorsprung an der Bremsspindelmutter eingreift, wodurch ein Bauraum sparender Aufbau erzielt wird.
In weiterer Ausgestaltung schließt sich an den radialen Vorsprung der Bremsspindelmutter in Richtung Bodenstück des ersten Gehäuseteils ein Spindelmutterabschnitt mit verringertem Außendurchmesser an, der von einem konusförmigen Spindelmutterabschnitt begrenzt wird, der den Übergang zu einem Spindelmutterabschnitt bildet, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Spindelabschnitts.
Ein besonders effektiver und Bauraum sparender Aufbau wird erreicht, wenn die Längen und Gewindesteigungen der beiden Spindelabschnitte in der ausgefahrenen Position der Antriebseinrichtung die Arbeitsspindelmutter wenigstens nahezu am freien Ende des zweiten Spindelabschnitts und die Gewindegänge der Bremsspindelmutter am Ende des ersten Spindelabschnitts positioniert sind und in der geschlossenen Position der Antriebseinrichtung das jeweils untere Ende, d h. dem Getriebegehäuse zugewandte Ende der entsprechenden Spindelabschnitte erreicht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit schwenkbar angetriebener Heckklappe
2 die Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung im Schnitt in ausgefahrener Position
3 die Darstellung der in 2 gezeigten Antriebseinrichtung im Schnitt in eingefahrener Position
Die 1 zeigt die Prinzipskizze eines Kraftfahrzeuges mit einer Karosserie als Basisteil 1 und einem eine Öffnung 2 des Basisteils 1 verschließenden oder öffnenden, bewegbaren Bauteil 3 in der Ausführung als Heckklappe.
Es sei bemerkt, dass es sich bei dem relativ zum Basisteil 1 bewegbaren Bauteil 3 auch um eine Front- oder Motorhaube, eine Fahrzeugtür oder eine entsprechende Anwendung handeln kann.
Das bewegbare Bauteil 3 ist in einer quer zum Fahrzeug verlaufenden horizontalen Schwenkachse 4 gelagert. An einer Seite des bewegbaren Bauteils 3 ist eine erste Antriebseinrichtung 5, an der gegenüberliegenden Seite des bewegbaren Bauteils 3 eine zweite Antriebseinrichtung 6 angeordnet.
Die 2 zeigt eine vereinfacht dargestellte Ausführungsform einer der beiden Antriebseinrichtungen in Form einer elektromechanischen Antriebseinrichtung, die in der nachstehenden Beschreibung der Einfachheit wegen der ersten Antriebseinrichtung 5 zugeordnet wird.
Die erste Antriebseinrichtung 5 besitzt ein rohrförmiges erstes Gehäuseteil 7, das an einem Ende durch ein Bodenstück 8 verschlossen ist. Das Bodenstück 8 weist einen Gewindezapfen 9 auf, auf den ein Anschlusselement 10 geschraubt ist.
Im Inneren des Gehäuseteils 7 ist ein Drehantrieb 11 angeordnet. Der Drehantrieb 11 umfasst einen Elektromotor 12 und ein in einem Getriebegehäuse 13 untergebrachtes, jedoch nicht detailliert dargestelltes Getriebe. Der Elektromotor 12 stützt sich an dem durch das Bodenstück 8 verschlossenen Ende des Gehäuseteils 7 ab. An der dem Bodenstück 8 gegenüberliegenden Seite des Elektromotors 12 erstreckt sich eine Motorwelle 14 in das Getriebegehäuse 13 und an der der Motorwelle 14 gegenüberliegenden Seite des Getriebegehäuses 13 erstreckt sich eine Getriebewelle 15 aus dem Getriebegehäuse 13 durch ein Lager 16, welche die Getriebewelle 15 führt.
Das Ende der Getriebewelle 15 ist mit einem Spindeltrieb 17 verbunden. Die Getriebewelle 15 ist dabei über ein nicht dargestelltes Adapterelement oder einstückig mit einer Gewindespindel 18 verbunden.
Die Gewindespindel 18 ragt koaxial in ein Führungsrohr 19 hinein, das sich wiederum koaxial an der dem Bodenstück 8 gegenüberliegenden Seite aus dem Gehäuseteil 7 erstreckt und mit diesem verdrehsicher verbunden ist. Die Gewindespindel 18 weist nahe der Getriebewelle 15 einen ersten Spindelabschnitt 20 mit wenigstens einem ersten Gewindegang und einen sich an dem ersten Spindelabschnitt 20 anschließenden zweiten Spindelabschnitt 21 mit wenigstens einem zweiten Gewindegang auf, wobei der wenigstens eine erste Gewindegang eine geringere Steigung als der wenigstens eine zweite Gewindegang aufweist.
Auf dem ersten Spindelabschnitt 20 ist eine Spindelmutter, nachstehend Bremsspindelmutter 22 genannt, und auf dem zweiten Spindelabschnitt 21 eine weitere Spindelmutter, im Folgenden Arbeitsspindelmutter 23 genannt, angeordnet.
Mit der Arbeitsspindelmutter 23 wird ein Spindelrohr 24 in dem Führungsrohr 19 axial beweglich geführt, wobei sich das Spindelrohr 24 mit einem Ende an der Arbeitsspindelmutter 23 abstützt und mit seinem anderen Ende, das mittels eines Verschlusselements 25, an dem wiederum ein Gewindezapfen 26 angeordnet ist, an einem Bodenstück 27 eines zweiten Gehäuseteils 28 angebracht ist. Die Fixierung von Bodenstück 27 und Spindelrohr 24 erfolgt durch Aufschrauben eines Anschlusselements 29 auf den sich durch das Bodenstück 27 erstreckenden Gewindezapfen 26.
Bei den Anschlusselementen 10 und 29 kann es sich 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 ausgebildeten bewegbaren Bauteil 3 des Kraftfahrzeugs gelenkig verbindbar ist.
In dem Führungsrohr 19 ist wenigstens eine Axialnut 30 vorgesehen, die mit einem Nutgrund versehen oder als Langloch ausgebildet sein kann. Ein radialer Vorsprung 31 an der Arbeitsspindelmutter 23 greift in die Axialnut 30 ein, wodurch die Arbeitsspindelmutter 23 in Bezug auf das Führungsrohr 19 drehsicher geführt wird.
Die Bremsspindelmutter 22 weist an der der Arbeitsspindel 23 zugewandten Seite ebenfalls wenigstens einen radialen Vorsprung 32 auf, der in die Axialnut 30 eingreift und somit die Bremsspindelmutter 22 in Bezug auf das Führungsrohr 19 drehsicher aber axial bewegbar führt.
An den radialen Vorsprung 32 schließt sich in Richtung Bodenstück 8 des ersten Gehäuseteils 7 ein zylindrischer Spindelmutterabschnitt 33 mit verringertem Außendurchmesser an, der von einem konusförmigen Spindelmutterabschnitt 34 begrenzt wird, der den Übergang zu einem ebenfalls zylindrischen Spindelabschnitt 35 bildet, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Spindelabschnitts 33.
In dem ersten Gehäuseteil 7, nahe dem Führungsrohr 19, ist eine Bremsvorrichtung 36 angeordnet, deren nicht dargestelltes Gehäuse an der Innenwand des Gehäuseteils 7 der Antriebseinrichtung 5 angebracht ist, derart, dass das Gehäuse der Bremsvorrichtung 36 bezüglich des Gehäuseteils 7 drehgesichert und in axialer Richtung fixiert gehalten wird.
Die Bremsvorrichtung umfasst zwei Federelemente 37, 38, die in Axialrichtung gegeneinander vorgespannt sind und zwischen sich ein ringförmiges Bremselement 39 aufnehmen. Das Bremselement 39 weist an seiner zur Mittellängslinie A gelegenen Seite einen hülsenförmigen Abschnitt 40 auf, sodass sich in der Schnittansicht ein T-förmiges Profil für das Bremselement 39 zeigt. Zusätzlich ist an dem hülsenförmigen Abschnitt 40 ein Freilauf 41 angeordnet, der die Gewindespindel 18 in einem bestimmten Abstand ringförmig umgibt. Der Innendurchmesser des Freilaufs 41 entspricht dem Außendurchmesser des Spindelmutterabschnitts 35 oder ist etwas geringer.
Wird die Antriebseinrichtung 5 aus ihrer eingefahrenen Position in die in der 2 gezeigte ausgefahrene Position gebracht, was der in der 1 gezeigten geöffneten Klappe 3 entspricht, befindet sich die Arbeitsspindelmutter 23 nahezu am Ende des zweiten Spindelabschnitts 21 und die Gewindegänge der Bremsspindelmutter 22 am Ende des ersten Spindelabschnitts 20. Gleichzeitig befindet sich der Spindelmutterabschnitt 35 mit seinem relativ großen Außendurchmesser in dem Freilauf 41. Jetzt wird in Sperrrichtung des Freilaufs 41 die Bremskraft aufgebracht und vergrößert das passive Bewegungsmoment des Spindelantriebs. Dadurch kann erreicht werden, dass die Offenhaltekraft für das bewegbare Bauteil 3 im oberen Bereich des Klappenöffnungswinkels um das Bremsmoment erhöht wird, um ein sicheres Offenhalten des bewegbaren Bauteils 3 zu ermöglichen.
Wird die Antriebseinrichtung 5 aus ihrer ausgefahrenen Position in die in der 3 gezeigte eingefahrene Position gebracht, was einer geschlossenen Klappe 3 entspricht, befindet sich die Arbeitsspindelmutter 23 am Ende des zweiten Spindelabschnitts 21, wo dieser an den ersten Spindelabschnitt 20 angrenzt. Die Gewindegänge der Bremsspindelmutter 22 sind wenigstens nahezu am Ende des ersten Spindelabschnitts 20, wo dieser an die Getriebewelle 15 angrenzt. Dabei befindet sich der Spindelmutterabschnitt 33 mit seinem relativ kleinen Außendurchmesser in dem Freilauf 41, wobei der Freilauf 41 ohne Wirkung ist.
Die Bremsspindelmutter 22 ist vorzugsweise so gestaltet, dass im ausgefahrenen Zustand der Antriebseinrichtung 5 der oder die Gewindegänge der Bremsspindelmutter 22 das Ende des Spindelabschnitts 20 am Übergang zum zweiten Spindelabschnitts 21 erreicht haben und wenigstens der Spindelmutterabschnitt 33 über den zweiten Spindelabschnitt 21 bewegt wird, ohne mit diesem zusammenzuwirken.
Vorteilhafterweise sind die Längen und Gewindesteigungen des ersten und zweiten Spindelabschnitts so gewählt, dass in der ausgefahrenen Position des Antriebs 5 die Arbeitsspindelmutter 23 nahezu am freien Ende des zweiten Spindelabschnitts 21 und die Gewindegänge der Bremsspindelmutter 22 am Ende des ersten Spindelabschnitts 20 positioniert sind und in der geschlossenen Position des Antriebs 5 das jeweils untere Ende, d h. dem Getriebegehäuse 13 zugewandte Ende der entsprechenden Spindelabschnitte erreicht wird, wobei sich für eine bestmögliche Bauraumausnutzung die Arbeitsspindelmutter 23 und Bremsspindelmutter 22 wenigstens beinahe berühren.
Es ist ersichtlich, dass für andere Haltepositionen des bewegbaren Bauteils 3, an denen der Freilauf 41 wirksam sein soll, die axialen Längen der Spindelmutterabschnitte 33 und 35 oder deren Durchmesser geändert werden können.
Ferner ist es möglich, die Drehrichtung des Freilaufs zu ändern, um so ein unerwünschtes eigenständiges Auflaufen des bewegbaren Bauteil 3 bzw. der Klappe im oberen Klappenöffnungswinkel oder, bei entsprechend geänderter Ausgestaltung der Bremsspindelmutter, ein zu schnelles Schließen der Klappe 3, beispielsweise im Schlossbereich, durch die Bremse zu verhindern.
Bezugszeichenliste

1: Basisteil
2: Öffnung
3: bewegbares Bauteil, Klappe
4: Schwenkachse
5: erste Antriebseinrichtung
6: zweite Antriebseinrichtung
7: erstes Gehäuseteil
8: Bodenstück
9: Gewindezapfen
10: Anschlusselement
11: Drehantrieb
12: Elektromotor
13: Getriebegehäuse
14: Motorwelle
15: Getriebewelle
16: Lager
17: Spindeltrieb
18: Gewindespindel
19: Führungsrohr
20: erster Spindelabschnitt
21: zweiter Spindelabschnitt
22: Bremsspindelmutter
23: Arbeitsspindelmutter
24: Spindelrohr
25: Verschlusselement
26: Gewindezapfen
27: Bodenstück
28: zweites Gehäuseteil
29: Anschlusselement
30: Axialnut
31: Vorsprung
32: Vorsprung
33: Spindelmutterabschnitt
34: Spindelmutterabschnitt
35: Spindelmutterabschnitt
36: Bremsvorrichtung
37: Federelement
38: Federelement
39: Bremselement
40: hülsenförmiger Abschnitt
41: Freilauf

Claims

Antriebseinrichtung insbesondere für eine Klappe eines Fahrzeugs, mit einem mit einem feststehenden Basisteil oder mit einem bewegbaren Bauteil verbindbaren ersten Gehäuseteil, einem mit dem jeweils anderen Teil, dem bewegbaren Bauteil oder dem feststehenden Basisteil, verbindbaren zweiten Gehäuseteil, einem Spindeltrieb, durch den erstes und zweites Gehäuseteil axial relativ zueinander bewegbar sind, einem den Spindeltrieb drehbar antreibenden und einen Motor und ein in einem Getriebegehäuse untergebrachten Getriebe umfassenden Drehantrieb und einer Bremsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb (17) eine Gewindespindel (18) umfasst, die einen ersten Spindelabschnitt (20) und eine auf dem ersten Spindelabschnitt (20) axial bewegbare Bremsspindelmutter (22) sowie einen zweiten Spindelabschnitt (21) und eine auf dem zweiten Spindelabschnitt (21) axial bewegbare Arbeitsspindelmutter (23) aufweist, wobei die Bremsspindelmutter (22) mit einer Bremsvorrichtung (36) zum Aufbringen einer Haltekraft auf den Spindeltrieb (17) zusammenwirkt.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (36) zwei Federelemente (37, 38) umfasst, die in Axialrichtung gegeneinander vorgespannt sind und zwischen sich ein ringförmiges Bremselement (39) aufnehmen.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (39) an seiner zur Mittellängslinie (A) gelegenen Seite einen hülsenförmigen Abschnitt (40) aufweist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem hülsenförmigen Abschnitt (40) ein Freilauf (41) angeordnet ist, der die Gewindespindel (18) in einem bestimmten Abstand ringförmig umgibt.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (18) koaxial in ein Führungsrohr (19) hineinragt, das sich wiederum koaxial an der dem Bodenstück (8) gegenüberliegenden Seite aus dem Gehäuseteil (7) erstreckt und mit diesem verdrehsicher verbunden ist, wobei in dem Führungsrohr (19) wenigstens eine Axialnut (30) vorgesehen ist, in die ein radialer Vorsprung (31) an der Arbeitsspindelmutter (23) und ein radialer Vorsprung (32) an der Bremsspindelmutter (22) eingreift.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den radialen Vorsprung (32) der Bremsspindelmutter (22) in Richtung Bodenstück (8) des ersten Gehäuseteils (7) ein Spindelmutterabschnitt (33) mit verringertem Außendurchmesser anschließt, der von einem konusförmigen Spindelmutterabschnitt (34) begrenzt wird, der den Übergang zu einem Spindelmutterabschnitt (35) bildet, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Spindelabschnitts (33).
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen und Gewindesteigungen der beiden Spindelabschnitte in der ausgefahrenen Position der Antriebseinrichtung (5) die Arbeitsspindelmutter (23) wenigstens nahezu am freien Ende des zweiten Spindelabschnitts (21) und die Gewindegänge der Bremsspindelmutter (22) am Ende des ersten Spindelabschnitts (20) positioniert sind und in der geschlossenen Position der Antriebseinrichtung (5) das jeweils untere Ende, d h. dem Getriebegehäuse (13) zugewandte Ende der entsprechenden Spindelabschnitte (20, 21) erreicht wird.