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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zum Antreiben eines bewegbaren Bauelements eines Kraftwagens. Die Antriebsanordnung umfasst einen Motor und eine Umsetzungseinrichtung zum Umsetzen einer Drehbewegung des Motors in eine lineare Bewegung eines Anbindungsteils.
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Die
DE 10 2007 048 928 A1 beschreibt einen Spindelantrieb zum Antreiben eines bewegbaren Bauelements eines Kraftwagens, etwa einer Tür, einer Klappe, eines Deckels oder dergleichen. Eine Spindel wird zum Bewegen der Klappe unter Vermittlung eines Getriebes durch einen Motor angetrieben. Zwischen dem Motor und der Spindel ist eine Überlastkupplung angeordnet, und zwar hinter dem Motor und vor dem Getriebe. Die Überlastkupplung dient dazu, in einem Missbrauchsfall die auf die Komponenten des Antriebs wirkenden Kräfte zu begrenzen. Ein solcher Missbrauchsfall liegt etwa vor bei einer schlagartigen Bewegung der Klappe entgegen der durch den Antrieb bewirkten Bewegungsrichtung oder bei einem Einklemmen eines Gegenstands in einer mittels der Klappe verschließbaren Öffnung im Kraftwagen.
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Alternativ kann der Rohbau, an welchem der Antrieb befestigt ist, verstärkt werden, sodass der Rohbau die im Missbrauchsfall auf diesen einwirkenden Kräfte aufnehmen kann. Dies ist jedoch aufwändig und führt zu einem erhöhten Gewicht des Rohbaus.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auf einfache und kostengünstige Weise im Missbrauchsfall zu einer besonders geringen Krafteinleitung in den Rohbau führt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung zum Antreiben eines bewegbaren Bauelements eines Kraftwagens, insbesondere einer bewegbaren Tür, einer Klappe oder eines Deckels, umfasst einen Motor und eine Umsetzungseinrichtung zum Umsetzen einer Drehbewegung des Motors in eine lineare Bewegung eines Anbindungsteils. Hierbei ist die Umsetzungseinrichtung ein Zahnradgetriebe. Ein solches Zahnradgetriebe ist besonders leicht in Antriebsrichtung und in eine der momentanen Antriebsrichtung entgegengesetzte Richtung antreibbar. Wenn das Zahnradgetriebe das bewegbare Bauelement motorisch in eine Richtung bewegt, kann also und ein Fahrzeugnutzer das Bauelement entgegen dieser Bewegungsrichtung, insbesondere rasch, bewegen. Eine solche, auch abrupte Umkehr der Antriebsrichtung des Getriebes führt bei dem Zahnradgetriebe in vorteilhafter Weise zu einer lediglich geringen Krafteinleitung in den Motor. Dadurch erfolgt im Missbrauchsfall auch nur eine geringe Krafteinleitung in den Rohbau.
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Das Zahnradgetriebe weist einen besonders hohen Wirkungsgrad in beide Richtungen auf, nämlich sowohl wenn der Antrieb für das Bewegen des bewegbaren Bauelements sorgt, als auch wenn durch das, insbesondere manuelle, oder durch ein Hindernis bewirktes Bewegen des Bauelements in eine entgegengesetzte Antriebsrichtung des Zahnradgetriebes erfolgt. Durch diese leichte Rücktreibbarkeit würde eine Kraftspitze, welche insbesondere im Missbrauchsfall auftreten könnte, besonders gering gehalten. Zudem kann auf eine Überlastkupplung verzichtet werden, sodass sich durch die Verwendung des Zahnradgetriebes eine Kosteneinsparung und eine Gewichtseinsparung erreichen lassen. Dadurch, dass auf den Rohbau im Missbrauchsfall lediglich geringe Kräfte einwirken, braucht auch der Rohbau nicht gesondert verstärkt zu werden, sodass sich auch Vorteile im Hinblick auf das Gewicht und die Kosten für den Rohbau ergeben.
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Mit Vorteil weist das Zahnradgetriebe ein mit dem bewegbaren Bauelement zusammenwirkendes Verzahnungselement sowie ein mit diesem in Eingriff stehendes, von dem Motor antreibbares Zahnrad auf. Die Drehbewegung des von dem Motor angetriebenen Zahnrades wird dabei in die translatorische Bewegung des Verzahnungselements umgesetzt, das wiederum mit dem zu bewegenden Bauteil zusammenwirkt.
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Weiter mit Vorteil weist die Antriebsanordnung eine Einrichtung zum Anhalten einer Bewegung des bewegbaren Bauelements auf. Dadurch ist es möglich, das Bauelement in einer beliebigen Zwischenstellung auf einem Weg von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung anzuhalten und in dieser Position zu sichern. Dies ist insbesondere sinnvoll, wenn es sich bei dem bewegbaren Bauelement um eine Klappe oder ähnliches handelt, bei der die gewünschte Position gegen die Gewichtskraft der Klappe selbst gehalten werden muss. Aufgrund der Leichtgängigkeit der Umsetzeinrichtung, mit der das Einleiten von Kraftspitzen in den Rohbau verhindert ist, wäre ohne eine entsprechende Halte- oder Bremseinrichtung eine Bewegung der Klappe oder ähnlichem allein durch die Gravitationswirkung möglich.
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Dabei ist ein Zusammenwirken der Einrichtung zum Anhalten der Bewegung des bewegbaren Bauelements mit dem Verzahnungselement sinnvoll. Auf diese Weise ist die Positionswahl der Einrichtung weitgehend frei und nicht an die Position des Motors gebunden. In Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung einen Freilauf auf, mit dem eine freie Bewegbarkeit des Verzahnungselements hergestellt werden kann, wobei mit Vorteil die Einrichtung zum Anhalten einer Bewegung des bewegbaren Bauelements ansteuerbar ist, um alternativ die Haltefunktion oder den Freilauf aktivieren zu können.
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Mit Vorteil ist die Einrichtung zum Anhalten der Bewegung des bewegbaren Bauelements eine Bremseinrichtung. Mit dieser Bremseinrichtung kann an dem Verzahnungselement, an dem mit dem Verzahnungselement zusammenwirkenden Zahnrad, an dem Motor oder an dem Getriebe zwischen Motor und Zahnrad auf die Bewegung der Klappe oder ähnlichem eingewirkt werden. Die wenigstens eine Bremseinrichtung kann insbesondere zum Unterbinden einer Bewegung des Verzahnungselements ausgelegt sein. Eine solche, dem Zahnstangenantrieb zugeordnete Bremseinrichtung ermöglicht eine besonders kompakte Ausbildung des Zahnstangenantriebs.
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Ergänzend oder alternativ kann die Bremseinrichtung bzw. die Einrichtung zum Anhalten der Bewegung des bewegbaren Bauelements auch mit einer zwischen dem Motor und dem Verzahnungselement angeordneten Getriebeeinheit zusammenwirkend ausgebildet sein.
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Ebenfalls ergänzend oder alternativ kann es sich bei der Bremseinrichtung bzw. bei der Einrichtung zum Anhalten der Bewegung des bewegbaren Bauelements auch um eine Feder- und/oder Gasdruckeinrichtung oder ähnliches handeln, an der das bewegbare Bauelement am Rohbau des Kraftfahrzeugs abgestützt ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verzahnungselement eine Zahnstange, die über ein mit dieser in Eingriff stehendes Zahnrad über ein Getriebe mit dem Motor gekoppelt ist. Eine Zahnstange ist ein einfaches und wenig kostenintensives Bauteil, das auch leicht und genau geführt werden kann. Durch die Auslegung des Getriebes kann ebenfalls darauf hingewirkt werden, dass im Missbrauchsfall lediglich geringe Reaktionskräfte in den Motor eingeleitet werden, welche dann über den Motor auf den Rohbau übertragen werden.
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Wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Zahnstange in deren Längserstreckungsrichtung gesehen zumindest bereichsweise einen gekrümmten Verlauf aufweist, lässt sich ein gewünschter Bewegungsablauf bei der Bewegung des Bauelements mittels des Zahnstangenantriebs besonders gut einstellen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Zahnsegmentstange handeln, wobei bei dieser Anwendung das Zahnradgetriebe als ein Kegelradgetriebe ausgebildet ist.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 in einer Draufsicht eine Antriebsanordnung zum Bewegen einer Klappe eines Kraftwagens; und
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2 die Antriebsanordnung gemäß 1 in einer Seitenansicht.
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3 die Antriebsanordnung in einer alternatives Ausführung in perspektivischer Draufsicht
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Eine Antriebsanordnung 10 zum Bewegen eines bewegbaren Bauelements eines Kraftwagens, etwa einer Klappe oder einer Tür oder eines Deckels, umfasst einen elektrischen angetriebenen Motor 12, an dessen Ausgangsseite ein Getriebe 14 angeordnet ist. Das Getriebe 14 treibt ein Zahnrad 16 an, das Teil eines Zahnradgetriebes 17 ist, mit dem die rotatorische Bewegung des Motors 12 in eine translatorische Bewegung zur Betätigung des nicht gezeigten Bauelements umgewandelt werden kann. Hierzu steht das Zahnrad 16 in Eingriff mit einem als Zahnstange ausgebildeten Verzahnungselement 18.
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Zahnrad 16 und die das Verzahnungselement bildende Zahnstange 18 bilden das Zahnradgetriebe 17. Im Zusammenwirken das Zahnrads 16 mit der Zahnstange 18 wird die Drehbewegung des Motors 12 in eine lineare Bewegung eines Anbindungsteils 20 umgesetzt, über welches der Zahnstangenantrieb an die (nicht gezeigte) Klappe oder an ein Scharnier angebunden ist. Der Motor 12 ist an einen (ebenfalls nicht gezeigten) Rohbau des Kraftwagens angebunden.
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Wenn nun das Zahnrad 16 die Zahnstange 18 in eine Richtung bewegt, um die Klappe motorisch zu öffnen, so wirken über den Motor 12 Kräfte auf den Rohbau ein. In einem Missbrauchsfall kann es vorkommen, dass die Klappe entgegen der beim motorischen Bewegen sich einstellenden Bewegungsrichtung bewegt wird, etwa weil ein Fahrzeugnutzer die sich öffnende Klappe manuell zu schließen versucht.
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Aufgrund des Zahnradgetriebes 17 kann die Zahnstange 18 mit geringem Kraftaufwand in beide Richtungen bewegt werden, sodass auch eine leichte Rücktreibbarkeit des Antriebs gegeben ist. Mit dieser leichten Rücktreibbarkeit wird sichergestellt, dass auf den Motor 12 und somit auf den Rohbau auch im Missbrauchsfall nur vergleichsweise geringe Kräfte wirken. Dadurch braucht der Rohbau im Anbindungsbereich des Motors 12 an diesen nicht mit gesonderten Verstärkungselementen versehen werden, sodass der Rohbau vergleichsweise kostengünstig und gewichtsarm ausgeführt werden kann.
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Um beispielsweise die Klappe in einer beliebigen Zwischenstellung auf ihrem Weg von einer geschlossenen Endstellung in eine vollständig geöffnete Endstellung und umgekehrt halten zu können, ist in 1 eine Einrichtung 22 zum Anhalten der Bewegung des nicht gezeigten bewegbaren Bauelements dargestellt. Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 22 als Bremse ausgebildet.
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Die Anordnung der Bremse 22 in baulicher Nähe zu dem Zahnradgetriebe 17 ermöglicht eine kompakte Bauform der Antriebsanordnung 10. Auch führt das Vorsehen der Bremse 22 an einer solchen Stelle zu einer allenfalls geringfügig größeren Länge der Zahnstange 18 als sie allein zum Erreichen eines gewünschten Verfahrwegs der Klappe vorzusehen wäre.
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Die Bremse 22 kann in einer Bewegungsrichtung der durch den Motor 12 bewegten Zahnstange 18 einen Freilauf aufweisen, sodass die Bremse 22 inaktiv ist und durchrutscht, wenn die Klappe motorisch angetrieben wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann auch eine ansteuerbare Bremse 22 vorgesehen sein, deren Bremswirkung durch das Ansteuern aufhebbar ist. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass die Bremse 22 dann bestromt und somit geöffnet wird, wenn auch der Motor 22 mit elektrischen Strom beaufschlagt wird.
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Wenn das Bewegen der Klappe durch ein Federelement, beispielsweise durch eine Gasfeder unterstützt wird, kann eine Bremseinrichtung Halten oder zum Unterbinden der Bewegung der Klappe auch in das Federelement integriert sein. Hierfür kann in einem Kolben des Federelements ein Ventil vorgesehen sein, welches über eine Federsteuerung so lange in einer Geschlossenstellung bleibt, bis ein definierter Überdruck, etwa aufgrund einer auf die Klappe wirkenden zusätzlichen Kraft, das Ventil öffnet.
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Wie aus 2 hervorgeht, ist die Zahnstange 18 im Bereich des Zahnrads 16 an einem Gegenlager 23 abgestützt und geführt, welches dafür sorgt, dass das Zahnrad 16 stets in gutem Eingriff mit der Zahnstange 18 steht.
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In 3 ist eine Variante der Antriebsanordnung 10 gezeigt. Die Antriebsanordnung 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als eine kompakte Baueinheit 24 ausgebildet, die Teil des Rohbaus oder fest mit diesem verbunden ist, und an der der Motor 12, das Getriebe 14 und das Zahnrad anordnet sind und an dem die Zahnstange 18 in einer entsprechenden Führung 26 geführt ist. Die Führung 26 ist dabei als Nut ausgebildet, in der die Zahnstange aufgenommen ist translatorisch bewegt werden kann.
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Die Baueinheit 24 ist U-förmig ausgebildet, mit einer Grundplatte 24a, in der die Nut 26 ausgebildet ist und mit zwei an der Grundplatte 24a angeordneten, sich parallel erstreckenden Schenkeln 24b, 24c.
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Das Zahnradgetriebe 17 besteht wiederum aus einer Zahnstange 18 und einem Zahnrad 16, wobei letzteres über ein Getriebe 14 von einem Motor 12 antreibbar ist. Das Getriebe 14 wirkt dabei über eine zusätzliche diskrete Getriebestufe 28 mit dem Zahnrad 16 des Zahnradantriebs 17 zusammen. Die zusätzliche Getriebestufe 28 weist mehrere zusammenwirkende Zahnräder auf, die an dem Schenkel 24c der Baueinheit 24 gehaltert sind, während der Motor 12 und das motorintegrierte Getriebe 14 an dem Schenkel 24b gehaltert sind. Mit dieser Bauweise sind das Getriebe 14 und die zusätzliche Getriebestufe 28 die Zahnstange 18 übergreifend und damit platzsparend und kompakt angeordnet.
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Mit der zusätzlichen Getriebestufe 28 ist auch die Belastung des motorintegrierten Getriebes 14 minimiert.
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Bei dieser Ausführungsform kann die Brems- bzw. Halteeinrichtung auch als rotatorisches Reibungselement an einem der Zahnräder der als Übersetzung dienenden zusätzlichen Getriebestufe 28 ausgebildet sein. Sinnvollerweise wirkt das nicht gezeigte Reibungselement dabei mit dem Zahnrad mit der höchsten Drehfrequenz zusammen.
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Während die linear ausgebildete Zahnstange 18 über den Motor 12, das Getriebe 14 und die zusätzliche Getriebestufe 28 antreibbar ist, ist einem Ende der Zahnstange das Anbindungsteil 20 angelenkt, das an seinem entgegengesetzten Ende mit der zu betätigenden Klappe oder ähnlichem angeordnet ist.
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In einer figürlich nicht dargestellten Alternative kann das Verzahnungselement auch als Zahnsegment ausgebildet sein, an dem das Anbindungsteil angeordnet ist und das mit dem entsprechend ausgestalteten Zahnrad des rotatorischen Antriebs zusammenwirkt und ein als Kegelradgetriebe arbeitendes Zahnradgetriebe bildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007048928 A1 [0002]
