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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Befestigungsvorrichtungen mit Kugelgelenk werden insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt, und zwar beispielsweise im Bereich motorisch angetriebener Öffnungs- und Schließvorrichtungen von schwenkbaren Klappen, vorzugsweise Heckklappen, Türen oder dergleichen. Die Öffnungs- und Schließkraft wird dabei von einer motorisch längenveränderbaren Antriebseinrichtung bereitgestellt, die beispielsweise eine Motor-Getriebe-Baugruppe umfasst sowie eine Spindel-Baugruppe, die eine Drehbewegung um die Längsachse der Antriebseinrichtung in eine axiale Verlängerungs- bzw. Verkürzungsbewegung umsetzt. An einem Ende, vorzugsweise an beiden Enden, der Antriebseinrichtung ist eine ein Kugelgelenk umfassende Befestigungsvorrichtung vorgesehen, wobei die Achse des Bolzenschafts des Kugelbolzens zur Schwenkachse der schwenkbaren Klappe im Wesentlichen parallel verläuft. Grundsätzlich könnte man zwar auch herkömmliche Scharniere einsetzen, die eine Befestigungsplatte mit einer Bohrung aufweisen, welche von einem Scharnierbolzen durchsetzt wird, wie dies beispielsweise aus der
DE 10 2004 040 170 A1 bekannt ist. Der Einsatz von Kugelgelenken hat jedoch den Vorteil einer hohen Toleranz gegenüber Bewegungsanteilen, die von der strengen Schwenkbewegung um die Schwenkachse abweichen und beispielsweise konstruktionsbedingt sind oder infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien auftreten.
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Weiterhin sei auf die
DE 20 2006 006 792 U1 verwiesen, welche eine gattungsgemäße Befestigungsvorrichtung lehrt, sowie der Vollständigkeit halber auf die
WO 2008/132 219 A1 .
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Bei motorisch längenveränderbaren Antriebseinrichtungen mit einer Motor-Getriebe-Baugruppe und einer Spindel-Baugruppe muss das vom Motor erzeugte und auf die Spindel oder die Spindelmutter übertragene Drehmoment abgestützt werden, damit das jeweils andere Bauteil der Spindel-Baugruppe, nämlich die Spindelmutter oder die Spindel, sich nicht frei mitdreht, sondern bezüglich eines die Motor-Getriebe-Baugruppe aufnehmenden Gehäuses drehfest verbleibt, so dass sich die gewünschte Axialbewegung ergibt. Diese Drehmomentabstützung nimmt radialen Bauraum ein und vergrößert somit den für die Antriebseinrichtung erforderlichen Bauraum.
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Im Hinblick auf die stetige Forderung nach einer raumsparenderen Konstruktion der Antriebseinrichtungen bei zumindest gleichbleibenden Leistungsdaten besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Drehmomentabstützung raumsparender auszubilden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei besteht der erfindungswesentliche Gedanke darin, die Drehmomentabstützung außerhalb der eigentlichen Antriebseinrichtung vorzunehmen, und insbesondere in die Befestigungsvorrichtung zu verlagern. Auch wenn die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung bei motorisch längenveränderbaren Antriebseinrichtungen in vorteilhafter Weise eingesetzt werden können, kann sie auch losgelöst von diesem Anwendungsgebiet mit Vorteil eingesetzt werden, beispielsweise als Scharnier, das ein gewisses Spiel quer zur Bewegungsrichtung der Scharnierhebel erlaubt. Daher wird für sie auch unabhängig von diesem Anwendungsgebiet Schutz angestrebt.
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Erfindungsgemäß ist in dem Spalt zwischen den Anlageabschnitten und dem Bolzenschaft ein elastisches Pufferelement, vorzugsweise ein Gummipuffer angeordnet. Diese bauliche Maßnahme führt zu einer Geräuschreduzierung beim Betätigen der Befestigungsvorrichtung.
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Das Pufferelement kann ferner so ausgebildet sein, dass es den Spalt zwischen den Anlageabschnitten und dem Bolzenschaft im Wesentlichen vollständig überbrückt. Durch die hiermit erreichte ständige Anlage des Pufferelements sowohl am Bolzenschaft als auch an der Halterung kann verhindert werden, dass sich nach häufiger Betätigung eine mechanische Hysterese einstellt. Außerdem würden stoßartige Belastungen, wie sie bei Beginn der Betätigungsbewegung bei einem vorhandenen Spiel zwischen Bolzenschaft und Halterung auftreten könnten, vermieden oder wenigstens reduziert. Je nach Härte des elastischen Elements hätte der Bolzenschaft hierbei ein gewisses Spiel bezüglich Bewegung quer zur vorgesehenen Schwenkachse.
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Insbesondere kann das Pufferelement dem Bolzenschaft zugeordnet sein. Dies erlaubt aufgrund der Zylindersymmetrie eine besonders einfache Herstellung. Das Pufferelement kann beispielsweise in Form eines O-Rings ausgeführt sein, der in eine Umfangsnut des Bolzenschafts eingelegt ist. Alternativ zur Ausführung als O-Ring kann das Pufferelement jedoch beispielsweise auch von einer auf den Bolzenschaft aufvulkanisierten Gummilage gebildet sein.
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Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass das Pufferelement der Halterung zugeordnet ist.
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Gemäß einer zur ersten Weiterbildungsform alternativen zweiten Weiterbildungsform kann die Befestigungsvorrichtung so ausgebildet sein, dass die beiden Anlageabschnitte spielfrei an dem Bolzenschaft anliegen. Auch durch diese bauliche Maßnahme kann das Auftreten einer mechanischen Hysterese nach häufiger Betätigung verhindert werden. Im Vergleich zur Verwendung von einem elastischen Pufferelement kann hiermit eine absolut spielfreie Fixierung bezüglich Bewegung quer zur Schwenkachse erreicht werden.
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In Weiterbildung der gesamten Erfindung kann die Vorrichtung derart ausgeführt sein, dass die Achse der Halterung zur Achse des Bolzenschafts im Wesentlichen orthogonal verläuft und gleichzeitig die beiden Anlageabschnitte einander in einer Richtung diametral gegenüberliegen, die sowohl zur Achse der Halterung, als auch zur Achse des Bolzenschafts im Wesentlichen orthogonal verläuft. Durch diese geometrische Orientierung ist es einerseits möglich, Drehmomente, die um die Achse der Halterung herum erzeugt werden, beispielsweise Drehmomente, die vom Spindeltrieb einer motorisch längenveränderbaren Antriebseinrichtung hervorgerufen werden, effektiv abstützen zu können, während andererseits eine Schwenkbewegung um die Richtung, in der sich die Anlageflächen gegenüberliegen in einem definierten Winkelbereich möglich bleibt.
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Ferner können die beiden Anlageabschnitte Teil einer Ringanlagefläche sein, mit der die Halterung den Bolzenschaft über dessen gesamten Umfang umgibt. In dieser Ausführungsform sind dem Bolzen folglich nur noch Drehbewegungen um seine eigene Längsachse möglich. Das Zulassen weiterer Bewegungskomponenten würde hier beispielsweise ein Pufferelement zwischen Bolzenschaft und Ringanlagefläche erfordern.
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Um die Montage der Befestigungseinrichtung vereinfachen zu können, ist es möglich, die Anlageabschnitte bzw. die Ringanlagefläche so auszubilden, dass sie einen Durchmesser aufweist, der größer oder gleich dem Durchmesser des Kugelkopfs ist. Somit kann der Kugelkopf einfach in die Kugelpfanne eingeschoben werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es stellt dar:
- 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen längenveränderbaren Antriebseinrichtung, die an jedem ihrer Längsenden mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ausgestattet ist;
- 2 und 3 Schnittdarstellungen eines Vergleichsbeispiels einer Befestigungsvorrichtung im montierten Zustand (2) und im nicht montierten Zustand (3) des Kugelbolzens, wobei die Schnittebene orthogonal zu der Längsachse der längenveränderbaren Antriebseinrichtung gemäß 1 verläuft;
- 4 eine perspektivische Ansicht der Befestigungsvorrichtung gemäß 3;
- 5 und 6 Ansichten ähnlich 2 und 3 einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung; und
- 7 eine Ansicht ähnlich 2 eines weiteren Vergleichsbeispiels einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße längenveränderbare Antriebseinrichtung ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Derartige längenveränderbare Antriebseinrichtungen werden beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich zum motorischen Öffnen und Schließen von Türen und Klappen, beispielsweise Heckklappen, eingesetzt. Das längenveränderbare Aggregat 10 umfasst ein Gehäuserohr 12 mit einer Achse A, in dem eine Motorbaugruppe 14 mit einem Elektromotor 16 und einem Getriebe 18 aufgenommen ist. In dem Gehäuserohr 12 ist ferner ein Spindeltrieb 20 aufgenommen. Der Spindeltrieb 20 umfasst eine Gewindespindel 22, welche relativ zum Gehäuserohr 12 axial fest, von der Motorbaugruppe 14 jedoch relativ zum Gehäuserohr 12 drehantreibbar ist, und eine Gewindemutter 24, welche relativ zum Gehäuserohr 12 drehfest, durch den Gewindeeingriff 22/24 mit der Gewindespindel 22 jedoch relativ zum Gehäuserohr 12 axial verlagerbar ist. Mit der Gewindemutter 24 ist ein Spindelrohr 26 verbunden, dessen freies Ende mit einem Führungsrohr 28 verbunden ist, welches in dem Gehäuserohr 12 geführt ist. In dem zwischen dem Spindelrohr 26 und dem Führungsrohr 28 vorgesehenen Raum 30 ist eine Schraubendruckfeder 32 vorgesehen, die sich einenends an einer Verbindungsplatte 34 von Spindelrohr 26 und Führungsrohr 28 und andernends an einem mit dem Gehäuserohr 12 verbundenen Vorsprung 36 abstützt. Schließlich sind an den beiden Längsenden der Antriebseinrichtung 10 Befestigungsvorrichtungen 40, 42 vorgesehen, die zur Anlenkung der Antriebseinrichtung 10 an übergeordneten Baueinheiten bestimmt sind, beispielsweise zur Anlenkung einenends an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs und andernends an einer Tür bzw. Klappe des Kraftfahrzeugs. Die Befestigungsvorrichtungen 40, 42 umfassen dabei jeweils eine Kugelpfanneneinheit 44 bzw. 46 und einen Kugelbolzen 48 bzw. 50, wobei die Kugelpfanneneinheit 44 der Befestigungsvorrichtung 40 an der Verbindungsplatte 34 befestigt ist, während die Kugelpfanneneinheit 46 der Befestigungsvorrichtung 42 mit dem Gehäuserohr 12 einstückig verbunden ist, und wobei die Kugelbolzen 48 und 50 an den übergeordneten Baueinheiten befestigt sind.
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Im Unterschied zu herkömmlichen längenveränderbaren Antriebseinrichtungen wird die Drehmomentabstützung, welche verhindert, dass sich die Gewindemutter 24 bei einer Drehung der Gewindespindel 22 einfach mitdreht, und somit die axiale Verlängerungs- bzw. Verkürzungsbewegung der Antriebseinrichtung 10 erst ermöglicht, von einer der beiden oder von beiden Befestigungsvorrichtungen 40, 42 bereitgestellt. Bei herkömmlichen längenveränderbaren Antriebseinrichtungen erfolgt die Drehmomentabstützung üblicherweise zwischen dem Führungsrohr 28 und dem Gehäuserohr 12, und zwar beispielsweise dadurch, dass wenigstens ein Vorsprung des einen Rohrs, Führungsrohr 28 oder Gehäuserohr 12, in eine zugeordnete Axialnut des jeweils anderen Rohrs, Gehäuserohr 12 oder Führungsrohr 28, eingreift. Unabhängig davon, in welchem Rohr die Axialnut ausgebildet ist, vergrößert sich hierdurch der Durchmesser der gesamten Antriebseinrichtung 10, und zwar umso mehr je größer das zu übertragende Drehmoment ist.
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Der für die Drehmomentabstützung erforderliche erfindungsgemäße Aufbau der Befestigungsvorrichtung 40 und/oder der Befestigungsvorrichtung 42 wird nachstehend beispielhaft anhand von drei Ausführungsformen der Befestigungsvorrichtung 40 mit Bezug auf die 2 bis 7 näher erläutert werden.
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In den 2 bis 4 ist ein Vergleichsbeispiel der Befestigungsvorrichtung 40 dargestellt. Wie bereits beschrieben umfasst die Befestigungsvorrichtung 40 eine Kugelpfanneneinheit 44 und einen von dieser gesondert ausgebildeten, mit dieser aber in Kugelgelenkeingriff stehenden Kugelbolzen 48. Ein Grundkörper 52 (siehe 1 und 4) der Kugelpfanneneinheit 44 ist auf einem mit der Verbindungsplatte 34 einstückig ausgebildeten Bolzen 54 befestigt, der sich in Richtung der Achse A erstreckt. Ferner ist in dem Grundkörper 52 eine seitliche Ausnehmung 56 ausgebildet, an deren Ende die Kugelpfanne 58 ausgebildet ist (siehe 3). In diese Ausnehmung 56 greift der Kugelbolzen 48 mit seinem Kugelende 60 derart ein, dass es zu dem Kugelgelenkeingriff zwischen der am Kugelende 60 vorgesehenen Kugel 62 und der Kugelpfanne 58 kommt. Ein mit der Kugel 62 einstückig ausgebildeter Schaft 64 des Kugelbolzens 48 ragt mit seinem Bolzenende 66 aus der Ausnehmung 56 heraus, und zwar in Richtung einer Bolzenachse B, die zur Achse A im Wesentlichen orthogonal verläuft.
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In der sowohl zur Achse A als auch zur Achse B im Wesentlichen orthogonal verlaufenden Querrichtung Q sind dem Schaft 64 des Kugelbolzens 48 benachbart zwei Anlageabschnitte 68, 70 des Grundkörpers der Kugelpfanneneinheit 44 vorgesehen, die einander bezüglich der Bolzenachse B diametral gegenüberliegen. Dabei sind der Schaft 64 des Kugelbolzens 48 und die Anlageabschnitte 68, 70 derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass dann, wenn der eine Anlageabschnitt, beispielsweise der Anlageabschnitt 68, an dem Schaft 64 anliegt, der jeweils andere Anlageabschnitt, beispielsweise der Anlageabschnitt 70 vom Schaft 64 einen Abstand aufweist, der höchstens 1 mm beträgt, vorzugsweise höchstens 0,5 mm, noch bevorzugter sogar höchstens 0,1 mm.
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Wie in 2 zu erkennen ist, liegen die Anlageabschnitte 68, 70 in dem dort dargestellten Ausführungsbeispiel im montierten Zustand der Befestigungsvorrichtung 40 beide mit ihren unteren und inneren Rändern 68a, 70a an einem umlaufenden Kragen 74 des Schafts 64 an. Wird die Gewindespindel 22 durch den Elektromotor 16 um die Achse A gedreht und versucht, die Gewindemutter 24 und dadurch in der Folge auch das Spindelrohr 26 und die Verbindungsplatte 34 um die Achse A zu drehen, so wird das hierdurch erzeugte Drehmoment um die Achse A je nach Drehrichtung entweder durch Zusammenwirken des Anlageabschnitts 68 oder des Anlageabschnitts 70 mit dem Kragen 74 des Schaft 64 des Kugelbolzens 48 im Wesentlichen spielfrei abgestützt. Lediglich durch eine zeitweise elastische Verformung der Anlageabschnitte 68, 70, insbesondere zu Beginn der jeweiligen Drehbewegung der Gewindespindel 22, kann es vorübergehend dazu kommen, dass der für die Drehmomentabstützung jeweils nicht benötigte Anlageabschnitt 68 bzw. 70 einen geringen Abstand vom Schaft 64 aufweist. Durch diese elastische Verformung kann eine gewisse Dämpfung bereitgestellt werden.
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In den 5 und 6 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung dargestellt, die im Wesentlichen dem Vergleichsbeispiel gemäß 2 bis 4 entspricht. Daher sind in 5 und 6 analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in 2 bis 4, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Darüber hinaus wird die Befestigungsvorrichtung 140 gemäß 5 und 6 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden als sie sich von der Befestigungsvorrichtung 40 gemäß 2 bis 4 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
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Bei der Befestigungsvorrichtung 140 sind die Anlageabschnitte 168, 170 des Grundkörpers 152 des Kugelbolzens 148 kürzer ausgebildet als bei der Befestigungsvorrichtung 40, so dass sie nicht mit dem Kragen 174 in Kontakt treten können. Vielmehr weisen die Anlageabschnitte 168, 170 in der in 5 dargestellten, bezüglich des Kugelbolzens 148 symmetrischen Anordnung beide vom Schaft 164 des Kugelbolzens 148 einen Abstand d auf, d.h. bei Anlage des einen Anlageabschnitts am Schaft 164 hat der Abstand des anderen Anlageabschnitts vom Schaft 164 den Wert 2d.
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Sofern die hierdurch hervorgerufene mechanische Hysterese bei Änderung des Drehsinns der Gewindespindel unerwünscht ist, beispielsweise weil sie zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen könnte, kann in dem Spalt 176 ein elastisches Pufferelement 178 angeordnet sein, das den Spalt 176 vorzugsweise vollständig ausfüllt. Der Elastizitätsmodul des Materials des Pufferelements 178 weist dabei vorzugsweise einen Wert auf, der kleiner ist als jener des Elastizitätsmoduls des Materials der Anlageabschnitte 168, 170, um für eine ausreichende Dämpfung sorgen zu können.
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Wie 6 zu entnehmen ist, ist das Pufferelement 178 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel dem Kugelbolzen 148, insbesondere dessen Schaft 164, zugeordnet, vorzugsweise mit diesem verbunden, beispielsweise durch Verkleben, Vulkanisieren oder dergleichen.
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6 ist ferner zu entnehmen, dass die beiden Anlageabschnitte 168, 170 Teil einer Ringanlagefläche 180 sein können, die den Kugelbolzen 148 über dessen gesamten Umfang umgibt.
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In 7 ist ein weiteres Vergleichsbeispiel einer Befestigungsvorrichtung dargestellt, die im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 5 und 6 entspricht. Daher sind in 7 analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in 5 und 6, jedoch vermehrt um die Zahl 100, d.h. verglichen mit den 2 bis 4 vermehrt um die Zahl 200. Darüber hinaus wird die Befestigungsvorrichtung 240 gemäß 7 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden als sie sich von der Befestigungsvorrichtung 140 gemäß 5 und 6 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei, und zwar einschließlich der Bezugnahmen auf die Beschreibung der 2 bis 4.
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Die Befestigungsvorrichtung 240 unterscheidet sich von der Befestigungsvorrichtung 140 lediglich dadurch, dass kein dem Spalt 176 entsprechender Spalt vorhanden ist, sondern die Anlageabschnitte 268, 270 mit ihrer Innenfläche 268b, 270b vollflächig und im Wesentlichen spielfrei am Schaft 264 anliegen. Insofern entspricht die 7 eher der Vorrichtung der 2 bis 4, bei der die Anlageabschnitte 68, 70 mit ihrem unteren und inneren Rändern 68a, 70a im Wesentlichen spielfrei an dem Kragen 74 anliegen. Ferner erkennt man in 7 zumindest ansatzweise die Ringanlagefläche 280, die den Kugelbolzen 248 über dessen gesamten Umfang umgibt.
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Zu allen drei Vorrichtungen ist noch nachzutragen, dass der Durchmesser D der Kugel 62 bzw. 162 bzw. 262 einen kleineren Wert aufweist als der Durchmesser S des Schafts 64 bzw. 264 bzw. als der Durchmesser des Schafts 164 einschließlich des Pufferelements 178 (siehe beispielhaft 3). Hierdurch kann die Kugel 62, 162, 262 in einfacher Weise problemlos an den Anlageabschnitten 68, 70 bzw. 168, 170 bzw. 268, 270 vorbei in die Kugelpfanne 58 bzw. 158 bzw. 258 eingeführt werden.
