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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überlastschutz-Vorrichtung zur Anordnung zwischen einem ersten und einem zweiten rotierenden Bauteil, welche um eine gemeinsame Drehachse rotieren, insbesondere zwischen Wellenabschnitten eines Drehantriebs eines Radspoilers oder einer KFZ-Luftklappenanordnung, wobei die Überlastschutz-Vorrichtung umfasst:
- – ein erstes Vorrichtungsbauteil, welches eine erste Kopplungsformation aufweist, um das erste Vorrichtungsbauteil zur gemeinsamen Drehung mit dem ersten rotierenden Bauteil zu koppeln,
- – ein vom ersten gesondert ausgebildetes zweites Vorrichtungsbauteil, welches eine zweite Kopplungsformation aufweist, um das zweite Vorrichtungsbauteil zur gemeinsamen Drehung mit dem zweiten rotierenden Bauteil zu koppeln, und
- – ein Federbauteil, welches mit einem ersten Federbauteilabschnitt am ersten Vorrichtungsbauteil abgestützt ist und welches mit einem vom ersten verschiedenen zweiten Federbauteilabschnitt am zweiten Vorrichtungsbauteil abgestützt ist.
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Formal ist eine Vorrichtung dieser Art aus der
DE 2 700 929 03 bekannt, welche eine sogenannte Schlingkupplung offenbart, bei der zwei rotierende Bauteile durch eine gemeinsame Schraubenfeder umgeben sind. Abhängig vom Drehsinn der Schraubenfeder kann durch die so gebildete Schlingkupplung ein Drehmoment in einer Drehrichtung übertragen werden, in der entgegengesetzten Richtung jedoch nicht.
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Aufgrund von Trägheit und zu überwindenden Reibungswiderständen auf der Abtriebsseite der bekannten Schlingkupplung muss ein minimales Drehmoment über die Schlingkupplung hinweg von der Antriebs- zur Abtriebsseite übertragen werden, damit auch die Abtriebsseite in Drehung versetzt wird. Bei Drehung der Antriebsseite in dem Drehsinn, welcher eine Drehmomentübertragung ermöglicht, wird aufgrund einer einsetzenden Relativverdrehung der Antriebsseite relativ zur Abtriebsseite bis zum Einsetzen der Drehmomentübertragung der Durchmesser der Schraubenfeder aufgrund von Torsion derselben um die Drehachse verringert, so dass sich der Druck der Schraubenfeder auf den von ihr umgebenen abtriebsseitigen Wellenstumpf erhöht und sich damit das von der Schraubenfeder auf den abtriebsseitigen Wellenstumpf übertragbare Drehmoment erhöht.
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Wird dagegen der Antrieb im entgegengesetzten Drehsinn zur Drehung angetrieben, wird durch Torsion der Schraubenfeder deren Durchmesser nicht verringert, sondern vielmehr vergrößert, so dass auf der Abtriebsseite genau der gegenteilige Effekt zu dem oben beschriebenen eintritt: Der von der Schraubenfeder auf den von ihr umgebenen Wellenstumpf ausgeübte Druck wird aufgrund des sich zunehmend vergrößernden Federdurchmessers verringert, bis es zum Durchrutschen der Schraubenfeder am antriebs- oder/und abtriebsseitigen Wellenstumpf kommt. Entsprechendes kann auch geschehen, wenn unerwünschterweise auf der Abtriebsseite ein Drehmoment in einem Sinne eingeleitet wird, welcher zu einer Vergrößerung des Schraubenfederdurchmessers führt.
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Somit kann die bekannte Schlingkupplung auch als Überlastschutz-Vorrichtung in Drehantriebssträngen verwendet werden. Nachteilig an der bekannten Schlingkupplung ist allerdings ihr vergleichsweise unpräzises Ansprechverhalten, da es in der Antriebsdrehrichtung in der Regel nicht zu einer schlupffreien Übertragung von Drehmoment auf die Abtriebsseite kommt.
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Eine weitere formal gattungsgemäße Überlastschutz-Vorrichtung ist aus
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EP 0 987 471 A2 bekannt. Die bezeichnete Figur der Druckschrift offenbart ein erstes Vorrichtungsbauteil, welches über eine spiralförmige Torsionsfeder mit einem zweiten Vorrichtungsbauteil drehmomentübertragend gekoppelt ist. Die aus
9 der
EP 0 987 471 A2 bekannte Überlastschutz-Vorrichtung kann Drehmoment in zwei entgegengesetzten Drehrichtungen übertragen, jedoch stets nur nach vorheriger Anfangsverformung der spiralförmigen Torsionsfeder, weshalb es auch bei der Drehmomentübertragung der aus
9 der
EP 0 987 471 A2 bekannten Überlastschutz-Vorrichtung nicht zu einer schlupffreien bzw. verzögerungsfreien Übertragung von Drehmoment von der Antriebsseite auf die Abtriebsseite kommt.
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Die zuletzt diskutierte Überlastschutz-Vorrichtung dient der Abdämpfung von Drehmomentstößen, die durch Verformung und Entspannung der spiralförmigen Torsionsfeder zeitlich gestreckt und somit in ihrem Spitzenwert reduziert werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Überlastschutz-Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie bei ausreichendem Schutz der Antriebsseite vor unerwünschterweise abtriebsseitig eingeleiteten Drehmomenten und insbesondere Drehmomentstößen einen präzisen Antrieb der Abtriebsseite bietet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine gattungsgemäße Überlastschutz-Vorrichtung, bei welcher das erste Vorrichtungsbauteil eine Anlagefläche aufweist, deren Normalenvektor zumindest eine Komponente in Umfangsrichtung um die gemeinsame Drehachse des ersten und des zweiten Vorrichtungsbauteils besitzt, und bei welcher das zweite Vorrichtungsbauteil eine Gegenanlagefläche aufweist, deren Normalenvektor ebenfalls wenigstens eine Komponente in Umfangsrichtung um die gemeinsame Drehachse besitzt, wobei Anlagefläche und Gegenanlagefläche zur wenigstens vorübergehenden Anlage aneinander ausgebildet sind, und wobei das Federbauteil das erste und das zweite Vorrichtungsbauteil mit einer Kraftwirkung in Umfangsrichtung um die gemeinsame Drehachse relativ zu einander derart spannt, dass Anlagefläche und Gegenanlagefläche ohne Einwirkung weiterer äußerer Kräfte und Momente in Anlage aneinander sind und gegen die Spannkraft des Federbauteils in Umfangsrichtung um die gemeinsame Drehachse voneinander trennbar sind.
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Durch die Bereitstellung von Anlagefläche und Gegenanlagefläche an den beiden Vorrichtungsbauteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und durch Sicherstellung von deren Anlageeingriff kann in einer Drehrichtung Drehmoment formschlüssig von der Antriebs- auf die Abtriebsseite übertragen werden, so dass das im Drehmomentübertragungsweg zwischen dem ersten und dem zweiten Vorrichtungsbauteil angeordnete Federbauteil in diesem Antriebsdrehsinn keine Drehmomentübertragungsfunktion zu übernehmen braucht. Eine Drehung des Antriebs in der betreffenden Drehrichtung führt aufgrund des mechanischen Anlageeingriffs von Anlagefläche und Gegenanlagefläche unter Vernachlässigung der Materialelastizitäten der beteiligen Vorrichtungsbauteile im Wesentlichen instantan zur Übertragung des vollen Antriebsdrehmoments auch auf die Abtriebsseite.
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Da das Federbauteil mit seinem ersten und seinem zweiten Federbauteilabschnitt am ersten bzw. am zweiten Vorrichtungsbauteil derart abgestützt ist, dass es die Anlagefläche und die Gegenanlagefläche zur Anlage aneinander vorspannt, steht der Anlageeingriff bei nicht betätigtem Antrieb jederzeit bereit, so dass das Drehmoment in der den Anlageeingriff verstärkenden Drehrichtung bei Anlaufen des Antriebs sofort übertragen werden kann, ohne dass zuvor ein Spiel zwischen Anlagefläche und Gegenanlagefläche überwunden werden müsste.
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Im Gegensatz zur bekannten Schlingkupplung kann die erfindungsgemäße Überlastschutz-Vorrichtung ein Drehmoment auch in der vorgenannten entgegengesetzten Drehrichtungen übertragen, wenngleich die Übertragung von Drehmoment in der zur vorgenannten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung nicht mehr über den Anlageeingriff von Anlagefläche und Gegenanlagefläche, sondern im Wesentlichen über das Federbauteil erfolgt.
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Abhängig von der Drehrichtung des antriebsseitigen Vorrichtungsbauteils erfolgt die Drehmomentübertragung also in einer Drehrichtung über den Anlageeingriff der Anlagefläche mit der Gegenanlagefläche und in der entgegengesetzten Drehrichtung über das Federbauteil.
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Ein unerwünschterweise auf das abtriebsseitige Vorrichtungsbauteil in einem Überlastschutz-Drehsinn wirkendes Drehmoment, genauer: ein auf das abtriebsseitige Vorrichtungsbauteil wirkender Drehmomentstoß, führt dann zum Abheben der Anlagefläche und der Gegenanlagefläche voneinander, also zur Auflösung des Anlageeingriffs, unter zunehmender Spannung des Federbauteils. Ein abtriebsseitig in entsprechender Wirkungsrichtung einwirkender Drehmomentstoß schlägt somit nicht als Drehmomentstoß auf die Antriebsseite durch, sondern führt zu einer Relativbewegung des ersten und des zweiten Vorrichtungsbauteils gegen die Spannkraft des Federbauteils, bis die stoßinduzierte kinematische Energie vollständig in Federenergie umgewandelt wurde, und führt dann unter Abbau der gespeicherten Federenergie zu einer Rückstellung des einen Vorrichtungsbauteils zum jeweils anderen, bis wieder ein Anlageeingriff zwischen Anlagefläche und Gegenanlagefläche erreicht ist. Während dieses Vorgangs wird Stoßenergie am Federbauteil und an den Vorrichtungsbauteilen dissipiert und der Drehmomentstoß überdies zeitlich „verschmiert”. Die antriebsseitig auftretenden Drehmoment- bzw. Kraftspitzen sind somit erheblich geringer, als wenn eine starre Verbindung zwischen Antriebs- und Abtriebsseite oder, was gleichbedeutend ist, zwischen erstem und zweitem Vorrichtungsbauteil vorhanden wäre.
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Wenngleich eingangs der vorliegenden Anmeldung von einer gemeinsamen Drehachse des ersten und des zweiten rotierenden Bauteils die Rede ist, so ist diese gemeinsame Drehachse der rotierenden Bauteile unter Vernachlässigung von fertigungs- und montageüblichen Toleranzen auch die gemeinsame Drehachse der Überlastschutz-Vorrichtung. Diese gemeinsame Drehachse der Überlastschutz-Vorrichtung ist als solche an der Vorrichtung selbst erkennbar. Der Bezug auf das erste und das zweite rotierende Bauteil, zwischen welchen die Überlastschutz-Vorrichtung angeordnet wird, dient lediglich der näheren Erläuterung des Einsatzzwecks der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ohne dass die genannten rotierenden Bauteile Teil der Überlastschutz-Vorrichtung sein müssen.
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Durch das Vorsehen der ersten und der zweiten Kopplungsformation kann vielmehr das erste bzw. das zweite Vorrichtungsbauteil an beliebigen rotierenden Bauteilen angeordnet werden, so dass es auf die Gestalt der rotierenden Bauteile für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht ankommt.
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Die erste oder/und die zweite Kopplungsformation kann in beliebiger Weise zur Kopplung mit dem jeweils zugeordneten rotierenden Bauteil ausgebildet sein. Beispielweise kann die jeweilige Kopplungsformation mit dem rotierenden Bauteil verklebt, reibschlüssig verbunden oder auf dieses aufgeschrumpft werden. Bevorzugt, weil für die Übertragung möglichst großer Drehmomente vorteilhaft, ist die Kopplungsformation zur formschlüssigen Kopplung des jeweiligen Vorrichtungsbauteils mit dem ihm zugeordneten rotierenden Bauteil ausgebildet. Beispielsweise kann die Kopplungsformation ein Keilwellenprofil oder eine entsprechende Verzahnung aufweisen. Bevorzugt ist die Kopplungsformation zum Aufstecken auf das jeweilige rotierende Bauteil ausgebildet, so dass die Kopplungsformation bevorzugt eine Ausnehmung umfasst, deren Umfangsrand nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Eine aufsteckbare Kopplungsformation ermöglicht zum einen die Verwendung von rotierenden Standardbauteilen, wie etwa Keilwellen, und erleichtert die Montage erheblich.
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Das oben zur Kopplungsformation Gesagte gilt für die erste Kopplungsformation oder/und für die zweite Kopplungsformation.
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Der erste und der zweite Federbauteilabschnitt sind dauerhaft am ersten Vorrichtungsbauteil bzw. am zweiten Vorrichtungsbauteil abgestützt, so dass es für die Erzielung einer ausreichenden Spannwirkung des Federbauteils zur Herstellung eines Anlageeingriffs zwischen Anlagefläche und Gegenanlagefläche nicht auf einen bestimmten Betriebszustand der Überlastschutz-Vorrichtung ankommt.
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Vorteilhafterweise weist ein Vorrichtungsbauteil aus dem ersten und dem zweiten Vorrichtungsbauteil einen Axialvorsprung auf. Dieser steht bevorzugt längs der gemeinsamen Drehachse der Überlastschutz-Vorrichtung von dem einen Vorrichtungsbauteil zum jeweils anderen hin vor. Der Axialvorsprung ist besonders bevorzugt symmetrisch, insbesondere rotationssymmetrisch zur gemeinsamen Drehachse ausgebildet.
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Mit diesem Axialvorsprung lassen sich unabhängig voneinander drei Vorteile erzielen, die einzeln realisierbar sind, von welchen aber auch zwei oder sogar alle drei Vorteile gleichzeitig verwirklichbar sind.
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Zum einen kann der Axialvorsprung als Abstandshalter dienen und ein gewünschtes axiales Abstandsmaß des ersten Vorrichtungsbauteils vom zweiten Vorrichtungsbauteil mechanisch vorgeben, etwa durch Anlageeingriff.
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Weiter kann der Axialvorsprung als Aufnahme des Federbauteils dienen. In diesem Fall ist bevorzugt vorgesehen, dass das Federbauteil einen Halterungsabschnitt aufweist, mit welchem das Federbauteil an dem Axialvorsprung gehaltert ist. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung des Halterungsabschnitts als Wendelabschnitt, welcher den Axialvorsprung umgibt. Dadurch kann das Federbauteil verliersicher an dem den Axialvorsprung aufweisenden Vorrichtungsbauteil angeordnet sein.
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Als dritter Vorteil kann der Axialvorsprung zur Lagesicherung der beiden Vorrichtungsbauteile relativ zueinander in radialer Richtung bezogen auf die gemeinsame Drehachse der Überlastschutz-Vorrichtung verwendet werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das jeweils andere Vorrichtungsbauteil eine Axialausnehmung aufweist, in welche der Axialvorsprung im montierten Zustand der Überlastschutz-Vorrichtung eingreift. Durch Eingreifen des Axialvorsprungs in eine entsprechende Axialausnehmung am jeweils anderen Vorrichtungsbauteil kann somit die für einen möglichst verlustfreien Betrieb wichtige Koaxialität von erstem und zweitem Vorrichtungsbauteil gewährleistet werden.
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Um zu vermeiden, dass es am Anlageeingriff zwischen Anlagefläche und Gegenanlagefläche unter der vom Federbauteil ausgeübten Spannkraft in Umfangsrichtung oder unter der Einwirkung eines Antriebsdrehmoments zu Axialkräften kommt, welche die beiden Vorrichtungsbauteile in axialer Richtung aufeinander zu oder voneinander weg bewegen, kann vorgesehen sein, dass die Anlagefläche oder/und die Gegenanlagefläche parallel zur gemeinsamen Drehachse der Überlastschutz-Vorrichtung verläuft bzw. verlaufen.
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Ebenso kann zusätzlich oder alternativ zur Vermeidung von an der Stelle des Anlageeingriffs auftretenden Radialkräften von der gemeinsamen Drehachse weg oder zu dieser hin vorgesehen sein, dass die Anlagefläche oder/und die Gegenanlagefläche im Wesentlichen eben ist bzw. sind und dass die jeweilige Ebene der Anlagefläche oder/und der Gegenanlagefläche die gemeinsame Drehachse der Überlastschutz-Vorrichtung enthält.
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Zur Ausbildung der Anlagefläche am ersten Vorrichtungsbauteil kann an diesem ein Umfangswandabschnitt vorgesehen sein, welchen die Anlagefläche in Umfangsrichtung begrenzt. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Gegenanlagefläche einen am zweiten Vorrichtungsbauteil vorgesehenen zweiten Umfangswandabschnitt in Umfangsrichtung begrenzen.
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Der erste und der zweite Umfangswandabschnitt können zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, die gleiche Entfernung von der gemeinsamen Drehachse aufweisen, so dass die Anlagefläche und die Gegenanlagefläche sicher in Anlageeingriff miteinander bringbar sind.
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Eine in axiale Richtung weisende Endfläche des ersten oder/und des zweiten Umfangswandabschnitts kann darüber hinaus als Gleitanlagefläche zur Anlage am jeweils anderen Vorrichtungsbauteil ausgebildet sein, so dass die Umfangswandabschnitte nicht nur zur Bereitstellung des Anlageeingriffs, sondern auch zur Anbringung der beiden Vorrichtungsbauteile in korrekter axialer Anordnungsbeziehung dienen können. Darüber hinaus kann der Gleitanlageeingriff des Umfangswandabschnitts des einen Vorrichtungsbauteils am jeweils anderen Vorrichtungsbauteil gewährleisten, dass auch bei wiederholter Relativbewegung der beiden Vorrichtungsbauteile relativ zueinander um die gemeinsame Drehachse die einmal bei der Montage eingerichtete Anordnungsbeziehung erhalten bleibt. Somit kann die axiale Endfläche eines Umfangswandabschnitts in Gleitanlageeingriff mit dem jeweils anderen Vorrichtungsbauteil beispielsweise einer Verkippung der beiden Vorrichtungsbauteile relativ zueinander um eine zur gemeinsamen Drehachse orthogonale Kippachse entgegenwirken.
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Da die Überlastschutz-Vorrichtung zur Drehung um die gemeinsame Drehachse ausgebildet ist – sei es als Relativdrehung der beiden Vorrichtungsbauteile zueinander oder sei es als Drehung der Überlastschutz-Vorrichtung als Ganzes – bietet es sich an, auch die Überlastschutz-Vorrichtung im Hinblick auf die Drehung um die gemeinsame Drehachse hin vorteilhaft auszugestalten. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der erste oder/und der zweite Umfangswandabschnitt teilzylindrisch bezüglich der gemeinsamen Drehachse als Zylinderachse ausgebildet ist bzw. sind. Dabei kann die Teilzylindrizität zumindest an ihrer radial nach außen von der gemeinsamen Drehachse weg weisenden äußeren Mantelfläche realisiert sein, wobei die entgegengesetzte radial nach innen zur gemeinsamen Drehachse hin weisende innere Mantelfläche abweichend von einem Teilzylinder ausgestaltet sein kann. Um jedoch dem Federbauteil ausreichend Montageraum in radialer Nähe zur gemeinsamen Drehachse bereitstellen zu können, ist es vorteilhaft, auch die radial innere Mantelfläche des ersten oder/und des zweiten Umfangswandabschnitts teilzylindrisch auszubilden.
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Bevorzugt erstrecken sich in fertig montiertem Zustand der Überlastschutz-Vorrichtung der erste und der zweite Umfangswandabschnitt über einen gemeinsamen Axialbereich der Überlastschutz-Vorrichtung, besonders bevorzugt erstreckt sich auch der oben genannte Axialvorsprung in dem gemeinsamen Axialerstreckungsbereich der beiden Umfangswandabschnitte.
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Weiter kann der Umfangswandabschnitt eines Vorrichtungsbauteils auch zur Abstützung eines Federbauteilabschnitts dienen.
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In Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann daher daran gedacht sein, dass der erste Umfangswandabschnitt an seinem zur Anlagefläche in Umfangsrichtung entgegengesetzten Ende eine Abstützfläche zur Abstützung des ersten Federbauteilabschnitts daran aufweist oder/und dass der zweite Umfangswandabschnitt an seinem zur Gegenanlagefläche in Umfangsrichtung entgegengesetzten Ende eine Stützfläche zur Abstützung des zweiten Federbauteilabschnitts daran aufweist. Somit kann ein und dasselbe Bauteil zum einen den eingangs genannten Anlageeingriff und zum anderen die Abstützung des ersten oder/und zweiten Federbauteilabschnitts am ersten bzw. zweiten Vorrichtungsbauteil bereitstellen. Da dies, wie oben beschrieben, an unterschiedlichen Flächen des jeweiligen Umfangswandabschnitts geschehen kann, kann jede Funktion bereitgestellt werden, ohne durch ihre Bereitstellung die jeweils andere Funktion zu beeinträchtigen.
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Auch die Abstützfläche oder/und die Stützfläche können entsprechend der Anlagefläche und der Gegenanlagefläche eben ausgebildet sein, wobei bevorzugt die gemeinsame Drehachse der Überlastschutz-Vorrichtung im fertig montierten Zustand in der virtuellen Ebene der Abstützfläche oder/und der Stützfläche gelegen ist. Der Umfangswandabschnitt erstreckt sich hauptsächlich in axialer Richtung und in Umfangsrichtung, was bedeuten soll, dass in einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung die Abmessungen eines Umfangswandabschnitts in axialer Richtung und in Umfangsrichtung erheblich größer sind als in radialer Richtung, also wenigstens um das Doppelte größer sind.
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Ebenso kann zur Kopplung eines Vorrichtungsbauteils zur gemeinsamen Drehung mit einem rotierenden Bauteil einer die Überlastschutz-Vorrichtung tragenden Struktur vorgesehen sein, dass das erste Vorrichtungsbauteil einen sich bezogen auf die gemeinsame Drehachse hauptsächlich radial und in Umfangsrichtung erstreckenden ersten Scheibenabschnitt, vorzugsweise in axialer Ansicht kreisförmigen Scheibenabschnitt, aufweist, an welchem die erste Kopplungsformation ausgebildet ist oder/und dass das zweite Vorrichtungsbauteil einen sich bezogen auf die gemeinsame Drehachse hauptsächlich radial und in Umfangsrichtung erstreckenden zweiten Scheibenabschnitt, vorzugsweise in axialer Ansicht kreisförmigen Scheibenabschnitt, aufweist, an welchem die zweite Kopplungsformation ausgebildet ist. Wiederum soll „hauptsächlich radial und in Umfangsrichtung erstreckend” bedeuten, dass die Abmessungen des Scheibenabschnitts in radialer Richtung und in Umfangsrichtung erheblich größer, also wenigstens mehr als doppelt so groß sind, als die axiale Abmessung des Scheibenabschnitts.
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Vorzugsweise ist an dem den Axialvorsprung tragenden Vorrichtungsbauteil die Kopplungsformation auf einer ersten axialen Seite des Scheibenabschnitts ausgebildet, während der Axialvorsprung auf der entgegengesetzten Axialseite desselben Scheibenabschnitts vorgesehen ist.
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Zur Erleichterung der Montage kann weiter vorgesehen sein, dass das Federbauteil bezogen auf eine zur gemeinsamen Drehachse orthogonale Symmetrieebene spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.
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Um die Abstützung des ersten und des zweiten Federbauteilabschnitts an den unterschiedlichen Vorrichtungsbauteilen der Überlastschutz-Vorrichtung zu erleichtern, kann gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung daran gedacht sein, dass der erste Federbauteilabschnitt zu einer Seite des Halterungsabschnitts vom Federbauteil absteht und dass der zweite Federbauteilabschnitt zur jeweils anderen Seite des Halterungsabschnitts vom Federbauteil absteht.
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Um ein derartig ausgestaltetes Federbauteil kippmomentenfrei an unterschiedlichen Vorrichtungsbauteilen abstützen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der oben genannte Halterungsabschnitt in wenigstens zwei Teilabschnitten ausgeführt ist, wobei ein Federbauteilabschnitt aus erstem und zweitem Federbauteilabschnitt axial zwischen den beiden Halterungsteilabschnitten gelegen ist und wobei der jeweils andere Federbauteilabschnitt in zwei Teilabschnitten ausgebildet ist, von welchen jeder an einem freien Ende eines der Halterungsteilabschnitte gelegen ist.
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Dann kann überdies vorgesehen sein, dass ein Federbauteilabschnitt aus erstem und zweitem Federbauteilabschnitt in Form eines Federbügels ausgebildet ist und dass der jeweils andere Federbauteilabschnitt zwei in axialer Richtung mit Abstand voneinander angeordnete freie Federenden umfasst. Der in Form eines Federbügels ausgebildete Federbauteilabschnitt ist bevorzugt zwischen den Halterungsteilabschnitten angeordnet und verbindet diese miteinander. Die beiden Federenden bilden jeweils einen Teilabschnitt des anderen Federbauteilabschnitts, so dass das Federbauteil über eine Drei-Punkt-Auflage oder eine Vier-Punkt-Auflage an den beiden Vorrichtungsbauteilen abgestützt ist.
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Das Federbauteil ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Das erste oder/und das zweite Vorrichtungsbauteil ist bzw. sind vorzugsweise einstöckig ausgebildet, etwa durch Spritzgießen.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umgeben die oben genannten Umfangswandabschnitte im fertig montierten Zustand der Überlastschutz-Vorrichtung den Halterungsabschnitt des Federbauteils radial außen und bieten so einen gewissen Schutz vor äußeren Einflüssen.
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Bevorzugt wird die Überlastschutz-Vorrichtung im Drehantrieb von KFZ-Radspoilern oder auch von KFZ-Luftklappenanordnungen eingesetzt, etwa um einen Drehantrieb der Radspoiler oder/und Luftklappenanordnung von abtriebsseitig unerwünschterweise eingeleiteten Drehmomentstößen zu entkoppeln, welche im Fahrbetrieb des KFZ durch Anströmung oder durch auftreffende Gegenstände verursacht werden. In diesem Anwendungsbeispiel ist eines der Vorrichtungsbauteile mit dem Drehantrieb verbunden (antriebsseitiges Vorrichtungsbauteil) und ist das jeweils andere Vorrichtungsbauteil abtriebsseitig mit einem Radspoiler oder mit einer oder mehreren Luftklappen verbunden (abtriebsseitiges Vorrichtungsbauteil). Vorzugsweise erfolgt der Drehantrieb in Anstellrichtung, also von einer Inaktivstellung des Radspoilers oder der Luftklappe, in welcher der Radspoiler weniger gegen eine ihn umströmende Luftströmung angestellt ist oder in welcher ein Durchströmungsquerschnitt einer die Luftklappe aufnehmenden Luftdurchlassöffnung größer ist, zu einer Aktivstellung hin, in welcher der Anstellwinkel größer oder der Durchströmungsquerschnitt kleiner ist, über den Anlageeingriff von Anlagefläche und Gegenanlagefläche, wohingegen eine Verstellung von der Aktivstellung in die Inaktivstellung im Wesentlichen über das Federbauteil erfolgt. Vorzugsweise kragt der Radspoiler oder die Luftklappe von ihrer Verdrehachse ausgehend in radialer Richtung nur in einer Richtung aus, so dass auf den angestellten Radspoiler oder die geschlossene Luftklappe auftreffende Gegenstände oder diese anströmender Fahrtwind stets Drehmomentstöße und -belastungen nur in ein und derselben Richtung bewirken, die an der Überlastschutz-Vorrichtung in Richtung auf ein Lösen des Anlageeingriffs und ein Abheben der Anlagefläche von der Gegenanlagefläche wirken.
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Ganz grundsätzlich kann eines der Vorrichtungsbauteile, welches dann bevorzugt als antriebsseitiges Vorrichtungsbauteil eingesetzt wird, einen Drehanschlag zur Begrenzung des Verdrehwegs um die gemeinsame Drehachse aufweisen, welcher in Anlageeingriff mit einem Gegendrehanschlag an einer die Überlastschutz-Vorrichtung oder/und die rotierenden Bauteile aufnehmenden Struktur ausgebildet sein kann. In diesem Falle sorgt die Überlastschutz-Vorrichtung dann, wenn der Drehanschlag am Gegendrehanschlag anliegt, dafür, dass Drehmomentstöße und -belastungen auf der Abtriebsseite nicht stoßartig auf den Drehanschlag und Gegendrehanschlag durchschlagen können.
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Die vorliegende Erfindung ist aufgrund ihrer besonders bevorzugten Anwendung auch gerichtet auf eine Radspoilervorrichtung oder eine Luftklappenvorrichtung mit einer zuvor beschriebenen Überlastschutz-Vorrichtung und mit einem Drehantrieb, dessen Drehantriebswelle das oben genannte erste rotierende Bauteil bildet, und mit wenigstens einem Radspoiler bzw. einer Luftklappe, dessen bzw. deren Abtriebswelle das oben genannte zweite rotierende Bauteil bildet. Die Wellenenden von Antriebswelle und Abtriebswelle können dann mit dem ersten bzw. dem zweiten Vorrichtungsbauteil zur gemeinsamen Drehung um die gemeinsame Drehachse koppelbar sein. Die genannten Wellen können axial kurz, also als Wellenstümpfe ausgebildet sein.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
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1 eine perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Überlastschutz-Vorrichtung in beispielhafter Anwendung an einem KFZ-Radspoiler,
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2 die Überlastschutz-Vorrichtung von 1 in einer Frontalansicht und
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3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von 2.
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In den 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Überlastschutz-Vorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Diese umfasst ein erstes Vorrichtungsbauteil 12 und ein zweites Vorrichtungsbauteil 14, welche koaxial bezüglich einer gemeinsamen Drehachse D der Überlastschutz-Vorrichtung 10 angeordnet sind.
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Im vorliegenden Beispiel ist das erste Vorrichtungsbauteil 12 über eine Kopplungsformation 16 mit beispielsweise negativ-prismatischer polyedrischer Berandung mit einer Abtriebswelle 18 koppelbar, welche zur gemeinsamen Drehung mit einem Radspoiler 20 verbunden sein kann. Die Abtriebswelle 18 kann eine zur Kopplungsformation 16 nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip passende positiv-prismatische polyedrische Umrandung aufweisen, so dass das erste Vorrichtungsbauteil 12 einfach axial mit der Kopplungsformation 16 auf das freie Ende der Antriebswelle 18 aufgesteckt werden kann, um mit diesem in Formschlusseingriff zur gemeinsamen Drehung um die gemeinsame Drehachse D verbunden zu werden.
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Entsprechendes gilt für die in den Figuren nicht dargestellte Kopplungsformation des zweiten Vorrichtungsbauteils 14. Diese kann in analoger Weise mit einer Antriebswelle 22 durch axiales Zusammenstecken formschlüssig gekoppelt sein.
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Das zweite Vorrichtungsbauteil 14, welches im vorliegenden Beispiel das antriebsseitige Vorrichtungsbauteil ist, kann überdies einen Drehanschlag 24 aufweisen, welcher zur Begrenzung der Drehbeweglichkeit des zweiten Vorrichtungsbauteils mit einem in den Figuren nicht dargestellten gehäuseseitigen Gegendrehanschlag an einem die Überlastschutz-Vorrichtung tragenden, in den Figuren ebenfalls nicht dargestellten Gehäuse zusammenwirken kann.
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Beispielsweise kann der Drehanschlag 24 sowohl in einer Inaktivstellung, in welcher der Radspoiler 20 einen geringeren Anstellwinkel mit der Strömungsrichtung der ihn umströmenden Luftströmung aufweist, insbesondere minimal ist, wie auch in einer Aktivstellung, in welcher der Anstellwinkel des Radspoilers 20 größer, insbesondere maximal ist, an je einem Gegendrehanschlag anliegen.
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In dem in den 1 bis 3 gezeigten Beispiel weist das zweite Vorrichtungsbauteil 14 einen Axialvorsprung 26 auf. Dieser kann von einem Scheibenabschnitt 28 des zweiten Vorrichtungsbauteils 14 aus in axialer Richtung auskragen. Vorzugsweise ist der Axialvorsprung 26 rotationssymmetrisch bezüglich der gemeinsamen Drehachse D der Überlastschutz-Vorrichtung ausgebildet. Der Scheibenabschnitt 28 weist vorzugsweise auf seiner einen axialen Seite den Axialvorsprung 26 auf und weist auf seiner entgegengesetzten axialen Seite einen Fortsatz 30 mit der nicht dargestellten Kopplungsformation zur Kopplung mit der Antriebswelle 22 auf. Der Axialvorsprung 26 kann jedoch ebenso gut am ersten Vorrichtungsbauteil 12 angeordnet sein.
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Weiterhin kann auch das erste Vorrichtungsbauteil 12 einen Scheibenabschnitt 32 aufweisen.
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Bevorzugt weisen beide Vorrichtungsbauteile 12 und 14 je einen Umfangswandabschnitt 34 bzw. 36 auf. Zur besseren Unterscheidung soll der Umfangswandabschnitt 34 des ersten Vorrichtungsbauteils 12 im Folgenden als erster Umfangswandabschnitt 34 bezeichnet werden. Entsprechend soll der Umfangswandabschnitt 36 des zweiten Vorrichtungsbauteils 14 als zweiter Umfangswandabschnitt 36 bezeichnet werden.
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Beide Umfangswandabschnitte 34 bzw. 36 sind bevorzugt teilzylinderschalenförmig ausgebildet, d. h. sie sind sowohl an ihrer radial äußeren Mantelfläche 34a bzw. 36a, als auch an ihrer radial inneren Mantelfläche 34b bzw. 36b teilzylindrisch bezogen auf die gemeinsame Drehachse D ausgestaltet.
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Der erste Umfangswandabschnitt 34 kann eine in Umfangsrichtung weisende Anlagefläche 38 aufweisen, welcher mit einer in Umfangsrichtung – allerdings verglichen mit der Anlagefläche 38 in entgegengesetzte Richtung um die Drehachse D herum – weisende Gegenanlagefläche 40 am zweiten Umfangswandabschnitt 36 in Anlageeingriff bringbar ist. An den entgegengesetzten Umfangsenden der Umfangswandabschnitte 34 bzw. 36 sind Flächen zur Abstützung eines Federbauteils 42 vorgesehen, auf welches weiter unten näher eingegangen werden wird.
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Der erste Umfangswandabschnitt 34 weist hierzu eine Abstützfläche 44 auf (siehe 2), wohingegen der zweite Umfangswandabschnitt 36 eine Stützfläche 46 aufweist.
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Die Anlagefläche 38 und die Gegenanlagefläche 40 sind im vorliegenden Beispiel bevorzugt eben ausgebildet, um eine möglichst große Anlagefläche für einen Anlageeingriff aneinander zu bieten. Hierdurch wird die beim Anlageeingriff maximal erreichbare Flächenpressung gering gehalten. Bevorzugt – aber nicht notwendigerweise – sind die Ebenen der Anlagefläche 38 und der Gegenanlagefläche 40 derart orientiert, dass sie die gemeinsame Drehachse D enthalten.
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Gleiches gilt bevorzugt für die Abstützfläche 44 und die Stützfläche 46, wenngleich es hier mangels fehlenden unmittelbaren Anlageeingriffs miteinander weniger auf eine ebene Ausbildung dieser Flächen ankommt als bei der Anlagefläche 38 und der Gegenanlagefläche 40.
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Die zum jeweils anderen Vorrichtungsbauteil hin weisenden freien axialen Stirnflächen 48 bzw. 50 des ersten bzw. des zweiten Umfangswandabschnitts 34 bzw. 36 sind vorteilhaft als Gleitanlageflächen zur gleitenden Anlage auf der axialen Stirnseite des Scheibenabschnitts 28 bzw. 32 ausgebildet. Dadurch können die Vorrichtungsbauteile 12 bzw. 14 in axialer Richtung stabil aneinander abgestützt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Axialvorsprung 26 in einer entsprechenden Ausnehmung am jeweils anderen Vorrichtungsbauteil, hier dem ersten Vorrichtungsbauteil 12, durch Einstecken seines freien Längsendes in eine in den Figuren nicht dargestellte entsprechende rotationssymmetrische Ausnehmung gegen Radialverlagerung gesichert sein, so dass die Vorrichtungsbauteile 12 und 14 sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung aneinander stabil abgestützt sein können.
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Das Federbauteil 42 spannt das erste und das zweite Vorrichtungsbauteil 12 bzw. 14 in einen Anlageeingriff der Anlagefläche 38 mit der Gegenanlagefläche 40 vor.
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Hierzu weist das Federbauteil 42 einen Halterungsabschnitt 52 auf, welcher vorteilhafterweise in zwei axial entfernt voneinander gelegene Halterungsteilabschnitte 52a und 52b unterteilt ist.
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Weiter weist das Federbauteil 42 einen ersten Federbauteilabschnitt 54 auf, welcher in zwei Teilabschnitte 54a und 54b unterteilt sein kann, die sich jeweils auf der Abstützfläche 44 abstützen.
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Ein vorzugsweise als Federbügel ausgestalteter zweiter Federbauteilabschnitt 56 kann die beiden Halterungsteilabschnitte 52a und 52b miteinander verbinden und gleichzeitig zur Abstützung an der Stützfläche 46 dienen.
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Der erste Federbauteilabschnitt 54a und 54b ist im vorliegenden Beispiel an den voneinander weg weisenden axialen Längsenden der Halterungsteilabschnitte 52a und 52b ausgebildet, wohingegen der zweite Federbauteilabschnitt 56 an den aufeinander zu weisenden Längsenden der Halterungsteilabschnitte 52a und 52b ausgebildet ist.
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Bevorzugt ist das Federbauteil 42 bezüglich der in 2 erkennbaren Schnittebene III-III spiegelsymmetrisch ausgebildet.
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Der Drehsinn A in 1 gibt den Antriebsdrehsinn an, in welchem die Antriebswelle 22 gedreht werden muss, um den Radspoiler 20 in dem dargestellten Beispiel von der Inaktivstellung in die Aktivstellung zu verstellen. Hier erfolgt die Drehmomentübertragung über den Anlageeingriff zwischen Anlagefläche 38 und Gegenanlagefläche 40, welcher durch das Federbauteil 42 durch entsprechende Vorspannung sichergestellt ist.
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Wenn in der Aktivstellung auf den Radspoiler 20, etwa durch einen auftreffenden Fremdkörper, ein stoßartiges Drehmoment in Antriebsrichtung A aufgebracht wird, schlägt dieses durch die zwischenangeordnete Überlastschutz-Vorrichtung 10 nicht ungedämpft auf die Antriebsseite durch, sondern führt gegen zunehmende Verspannung des Federbauteils 42 zu einer Relativverdrehung des ersten Vorrichtungsbauteils 12 relativ zum zweiten Vorrichtungsbauteil 14 unter Aufhebung des Anlageeingriffs und unter Entfernung der Anlagefläche 38 von der Gegenanlagefläche 40 in Umfangsrichtung voneinander. Nach Abbau der unerwünschten Krafteinwirkung von außen stellt das Federbauteil 42 den Radspoiler 20 in die gewünschte Stellung zurück und stellt den Anlageeingriff zwischen Anlagefläche 38 und Gegenanlagefläche 40 wieder her. Die Drehmomentübertragung zur Verstellung des Radspoilers 20 in die Inaktivstellung erfolgt im Gegensatz zur Verstellung in die Aktivstellung nicht über den oben genannten Anlageeingriff, sondern vielmehr über das Federbauteil 42.
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Durch axiale Zwischenanordnung der erfindungsgemäßen Überlastschutz-Vorrichtung 10 können somit Drehmomentstöße von der Antriebsseite zur Antriebsseite hin gedämpft und in ihrer Spitzenwirkung abgeschwächt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 270092903 [0002]
- EP 0987471 A2 [0006, 0006, 0006]
