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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, umfassend eine Motorantriebswelle, welche Antriebskraft eines Motors bereitstellt, eine Arbeitswelle, über welche die Antriebsanordnung Drehkraft abgibt und empfängt, eine Kopplung, welche dafür eingerichtet ist, Drehkraft von der Motorantriebswelle zur Arbeitswelle und von der Arbeitswelle zur Motorantriebswelle zu übertragen, und eine Bremsanordnung, welche einer Drehbewegung der Arbeitswelle eine Bremskraft entgegensetzt Ferner betrifft die Erfindung eine Klappensteuerung mit einer um eine Schwenkachse schwenkbar gelagerten Klappe, einem Motor und einer Antriebsanordnung der genannten Art.
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Im Stand der Technik sind Antriebsanordnungen insbesondere zur elektromechanischen Ansteuerung von Türen oder Klappen bekannt, beispielsweise Vorrichtungen zum elektromechanischen Öffnen beziehungsweise Schließen von Fahrzeugklappen. Dabei wird die Kraft des Elektromotors durch eine Kopplung auf eine die Klappe tragende Arbeitswelle übertragen. Je nach Anwendungsgebiet kommt es bei der Verwendung bekannter Vorrichtungen zwangsläufig auch zu Situationen, in denen von Seiten der Arbeitswelle ein Drehmoment in die Antriebsanordnung eingegeben wird. Insbesondere bei sich vertikal bewegenden Klappen wird durch die Gewichtskraft der Klappe Drehkraft in die Antriebswelle eingeleitet. Ferner kann im Gebrauch der Antriebsanordnung durch manuellen Bewegung der Klappe durch den Nutzer ein Drehmoment in die Antriebswelle eingegeben werden.
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Um eine übermäßige Belastung des Motors bei einer Drehkraftübertragung von der Arbeitswelle zur Motorantriebswelle zu vermeiden oder ein unbeabsichtigtes Verstellen der Klappe (zum Beispiel durch Schwerkrafteinfluss) bei ausgeschaltetem Motor zu verhindern, weisen bekannte Antriebsanordnungen vereinzelt Bremsanordnungen auf, welche der Drehung der Wellen der Antriebsanordnung einen vorbestimmten Widerstand entgegensetzen. Im Falle von sich in vertikaler Richtung bewegenden Klappen ist die Bremskraft der Bremsanordnung so bemessen, dass bei stillstehendem Motor eine eigenständige Abwärtsbewegung der Klappe verhindert wird, sodass die eingestellte Schwenkposition der Klappe gehalten wird. Darüber hinaus sind Bremsanordnungen bekannt, welche eine bestimmte Drehstellung zwischen Arbeitswelle und Motorantriebswelle bei stillstehendem Motor feststellen, um eine manuelle Drehung des Motors durch den Benutzer und damit eine mögliche Überlastung des Motors zu verhindern.
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Bei Antriebsanordnungen mit Bremsanordnung der vorstehend genannten Art ergibt sich der Nachteil, dass die Bremswirkung der Bremsanordnung bei Betrieb der Antriebsanordnung von dem Motor überwunden werden muss, um die Arbeitswelle in Drehung zu versetzen. Der vorstehend beschriebene Nutzen einer Bremsanordnung geht somit auf Kosten der Energieeffizienz beim Betreiben der Antriebsanordnung.
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Vor dem Hintergrund dieser Problematik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsanordnung sowie eine Klappensteuerung bereitzustellen, welche einen hohen Funktionsumfang aufweisen und gleichzeitig mit hoher Energieeffizienz arbeiten.
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Nach einem ersten Aspekt wird die vorstehende Erfingungsaufgabe gelöst durch eine Antriebsanordnung, umfassend eine Motorantriebswelle, welche Antriebskraft eines Motors bereitstellt, eine Arbeitswelle, über welche die Antriebsanordnung Drehkraft abgibt und empfängt, eine Kopplung, welche dafür eingerichtet ist, Drehkraft von der Motorantriebswelle zur Arbeitswelle und von der Arbeitswelle zur Motorantriebswelle zu übertragen, und eine Bremsanordnung, welche einer Drehbewegung der Arbeitswelle eine Bremskraft entgegensetzt, wobei die Bremsanordnung bei Übertragung einer Drehkraft von der Arbeitswelle zur Motorantriebswelle der Drehbewegung eine erste Bremskraft entgegensetzt und wobei die Bremsanordnung bei Übertragung einer Drehkraft von der Motorantriebswelle zur Arbeitswelle der Drehbewegung eine zweite Bremskraft entgegensetzt, die kleiner ist als die erste Bremskraft, oder im Wesentlichen keine Bremskraft entgegensetzt.
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Nach einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung des ersten Aspekts ist die von einer Bremsanordnung erzeugte Bremskraft im Falle einer Übertragung von Drehkraft von der Arbeitswelle zur Motorantriebswelle größer als im Falle einer Übertragung von Drehkraft von der Motorantriebswelle zur Arbeitswelle, wobei vorzugsweise im letzteren Falle die Bremsanordnung im Wesentlichen überhaupt keine Bremskraft entfaltet. Abhängig von der Richtung der Drehkraftübertragung (von der Arbeitswelle zur Motorantriebswelle oder in entgegengesetzter Richtung) ändert die Bremsanordnung somit ihre Bremskraft beziehungsweise ihre Bremswirkung. Im Ergebnis ist die Bremsanordnung in gewünschter Stärke wirksam, wenn an der Arbeitswelle eine Drehkraft eingegeben wird, beispielsweise aufgrund der Schwerkraft einer an der Arbeitswelle angeschlossenen Klappe oder aufgrund der Eingabe eines Drehmoments von einem Nutzer, während im Falle der Kraftübertragung ausgehend vom Motor die Bremsanordnung in einen reduzierten Bremsmodus oder einen Modus mit gelöster Bremse geschaltet ist, sodass der Motor beim Antreiben der Arbeitswelle nur eine reduzierte Bremskraft oder vorzugsweise im Wesentlichen überhaupt keine Bremskraft überwinden muss. Demzufolge kann die Motorleistung effizienter genutzt werden und die Energieeffizienz der Antriebsanordnung kann gesteigert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kopplung zur Übertragung von Drehkraft in beide Drehrichtungen eingerichtet, das heißt bei Übertragung von Drehkraft von der Motorantriebswelle zur Arbeitswelle kann die Arbeitswelle durch Motorkraft in beide Drehrichtungen gedreht werden oder/und die Antriebsanordnung ist dafür eingerichtet, eine Drehbewegung von der Arbeitswelle in beiden Drehrichtungen zu empfangen und entweder abzubremsen oder zuzulassen. Auf diese Weise wird der Funktionsumfang der Antriebsanordnung erhöht. Im Falle der Übertragung von Drehkraft von der Arbeitswelle zur Motorantriebswelle kann in einer Variante der Erfindung die Bremsanordnung in einer zweiten Drehrichtung eine erste Bremskraft erzeugen, die der Drehbewegung entgegengesetzt wird, wobei die Bremsanordnung bei Übertragung der Drehkraft von der Arbeitswelle zur Motorantriebswelle in einer der zweiten Drehrichtung entgegengesetzten ersten Drehrichtung eine dritte Bremskraft erzeugt und der Drehbewegung entgegensetzt, welche kleiner ist als die erste Bremskraft, oder im Wesentlichen keine Bremskraft entgegensetzt. Bei der Übertragung von Drehkraft von der Arbeitswelle zur Motorantriebswelle kann die Bremsanordnung somit drehrichtungsabhängig arbeiten, sodass sie in einer Drehrichtung die erste Bremskraft erzeugt und in der anderen Drehrichtung eine kleinere dritte Bremskraft oder gar keine Bremskraft erzeugt. Eine Antriebsanordnung dieser Variante ist beispielsweise von besonderem Vorteil, wenn die Arbeitswelle mit einer vertikaler Richtung bewegbaren Klappe verbunden ist und die Bremsanordnung bei einer Abwärtsbewegung der Klappe die erste (höhere) Bremskraft aufbringt, um die Klappe auch bei stillstehendem Motor in der eingestellten Position zu halten und gleichzeitig eine manuelle Aufwärtsbewegung der Klappe durch den Nutzer zuzulassen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kopplung ein erstes Kopplungsbauteil aufweist, welches an einem Element aus Arbeitswelle und Motorantriebswelle angeordnet oder ausgebildet ist, und dass die Kopplung ein zweites Kopplungsbauteil aufweist, welches an dem anderen Element aus Arbeitswelle und Motorantriebswelle angeordnet oder ausgebildet ist, wobei die beiden Kopplungsbauteile zur Übertragung von Drehkraft miteinander gekoppelt oder koppelbar sind. Das erste Kopplungsbauteil kann dabei einen ersten Anschlag aufweisen, welcher in Bezug auf die Drehachse in Umfangsrichtung an einem zweiten Anschlag des zweiten Kopplungsbauteils anschlägt, um den zweiten Anschlag bei einer Drehung in einer ersten Drehrichtung mitzunehmen und Drehkraft auf das zweite Kopplungsbauteil in der ersten Drehrichtung zu übertragen. Derartige Drehanschläge ermöglichen eine formschlüssige Kopplung zwischen Kopplungsbauteilen und somit eine zuverlässige Mitnahme der Drehbewegung in einer relativ einfachen mechanischen Anordnung.
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Bei Verwendung einer Kopplung mit Drehanschlägen der vorstehend genannten Art wird ferner bevorzugt, dass das erste Kopplungsbauteil einen dritten Anschlag aufweist, welcher in Bezug auf die Drehachse in Umfangsrichtung an einem vierten Anschlag des zweiten Kopplungsbauteils anschlägt, um den vierten Anschlag bei einer Drehung in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung mitzunehmen und Drehkraft auf das zweite Kopplungsbauteil in der zweiten Drehrichtung zu übertragen, wobei dann, wenn der dritte Anschlag an dem vierten Anschlag anschlägt, der erste Anschlag im Abstand von dem zweiten Anschlag angeordnet ist, so dass ein vorbestimmter Leerlaufwinkel zwischen den Kopplungsbauteilen vorhanden ist Die Bereitstellung des Leerlaufwinkels kann vorteilhaft dafür ausgenutzt werden zu erkennen, in welcher Richtung die Übertragung der Drehkraft erfolgt, das heißt von der Arbeitswelle zur Motorantriebswelle oder von der Motorantriebswelle zur Arbeitswelle. Genauer gesagt kann durch Bereitstellung des Leerlaufwinkels ein Winkelbereich geschaffen werden, innerhalb welchem sich die beiden Kopplungsbauteile zueinander verdrehen können ohne einander sofort mitzunehmen, sodass eine innerhalb des Leerlaufwinkels angeordnete Umschalteinrichtung erkennen kann, ob der Drehantrieb vom ersten Kopplungsbauteil oder vom zweiten Kopplungsbauteil ausgeht, das heißt, ob die Drehkraft von der Motorantriebswelle her eingegeben wird oder von der Arbeitswelle her eingegeben wird. Ein Teil der Bremsanordnung ist somit in Form der genannten Umschalteinrichtung vorzugsweise dann wirksam, wenn sich die beiden Kopplungsbauteile innerhalb des Leerlaufwinkels relativ zueinander drehen.
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Vorzugsweise umfasst die Bremsanordnung einen mit der Arbeitswelle oder mit der Motorantriebswelle (gegebenenfalls mit dem jeweils zugeordneten Kopplungsbauteil) bewegten Bremskörper, welcher im Bremsfall gegen eine relativ zur Arbeitswelle und zur Motorantriebswelle festgehaltene Bremsfläche gedrückt wird. Dies ermöglicht eine reibschlüssige Bremswirkung und somit eine gewisse Abdämpfung des Bremsvorgangs zur Schonung von Material und Reduzierung von Geräuschen. Der Bremskörper kann dabei ein Wälzkörper sein, um Verschleiß der Bremsanordnung zu reduzieren. Die Bremsfläche kann die Drehachse ringförmig umlaufen, wodurch sich eine einfache Integration der Bremsanordnung ergibt.
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Eine zuverlässige und gleichzeitig mechanisch relativ einfache Bremsanordnung beziehungsweise Kopplung kann erreicht werden, wenn der Bremskörper an einer Steuerfläche des ersten Kopplungsbauteils entlang einer Verlaufsrichtung der Steuerfläche abrollt oder abgleitet, wobei die Verlaufsrichtung der Steuerfläche orthogonal zu Drehachse und in einem Winkel zur Radialrichtung, vorzugsweise zumindest abschnittsweise orthogonal zur Radialrichtung, orientiert ist, oder/und wobei die Steuerfläche durch eine lokale Vertiefung oder Abflachung an einem zylindrischen Außenumfang des ersten Kopplungsbauteils gebildet ist. In dieser oder auch in anderen Varianten, die einen Bremskörper verwenden, ist es vorteilhaft, eine Mehrzahl von Bremskörpern zu nutzen, die vorteilhaft in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander um die Drehachse herum verteilt sind. Auf diese Weise ergibt sich eine ausgewogene mechanische Belastung der Antriebsanordnung im Bremsfall und eine Beanspruchung der Drehachsen in Richtungen quer zur Drehachse wird weitestgehend vermieden.
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Ein Bremskörper einer Bremsanordnung kann zur Realisierung der vorliegenden Erfindung in besonders einfacher Weise richtungsabhängig gesteuert werden, indem bei einer Übertragung einer Drehkraft von der Arbeitswelle zur Motorantriebswelle in einer vorbestimmten Drehrichtung der Bremskörper durch das erste Kopplungsbauteil gegen die Bremsfläche gedrückt wird, und bei einer Übertragung einer Drehkraft von der Motorantriebswelle zur Arbeitswelle in der vorbestimmten Drehrichtung der Bremskörper durch das zweite Kopplungsbauteil in eine Richtung zum Lösen des Eingriffs mit der Bremsfläche bewegt wird. Abhängig davon, von welchem Bauteil die Drehkraft eingeleitet wird (der Arbeitswelle oder der Motorantriebswelle) bewegt das diesem Element jeweils zugeordnete Kopplungsbauteil den Bremskörper dann entweder zu der Bremsfläche hin oder von der Bremsfläche weg. Abhängig von der Kraftfluss-Richtung wird die Drehung somit durch Anlage des Bremskörpers an der Bremsfläche abgebremst (bei Eingabe einer Drehkraft in die Arbeitswelle) oder der Bremskörper wird von der Bremsfläche weggedrückt und die Bremswirkung wird aufgehoben (bei Eingabe der Drehkraft über die Motorantriebswelle).
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Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wir die oben genannte Erfindungsaufgabe gelöst durch eine Klappensteuerung, umfassend eine um eine Schwenkachse schwenkbar gelagerte Klappe, einen Motor und eine Antriebsanordnung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei die Motorachse die Antriebskraft des Motors bereitstellt und wobei die Arbeitsachse die Schwenkachse bewegt, um die Klappe in einer Öffnungsrichtung und einer Schließrichtung zu betätigen. Mit einer Klappensteuerung des zweiten Aspekts der Erfindung können die vorstehend im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung erläuterten Vorteile und Funktionen für die Ansteuerung der Bewegung einer Klappe, beispielsweise im Fahrzeugbau bei einer Heckklappe eines Fahrzeugs, ausgenutzt werden. Alternativ kann die Klappensteuerung zum Verschwenken von Türen oder anderen Bauteilen eingesetzt werden, die um einen vorbestimmten Winkelbereich elektromechanischen zu verschwenken sind.
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Zur Ermöglichung einer kompakten Anordnung ist vorzugsweise die Schwenkachse koaxial zur Arbeitsachse angeordnet oder ist durch die Arbeitsachse gebildet. Die Klappensteuerung kann dann insbesondere auch optisch unauffällig und bauraumsparend in eine Scharnieranordnung der Klappe integriert werden und weist somit insbesondere Vorteile gegenüber einer bekannten Dreiecks-Konfiguration mit einem teleskopierbaren Zylinder zwischen Klappe und Rahmen auf.
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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung, insbesondere der richtungsabhängigen Bremsanordnung, kommen insbesondere zum Tragen, wenn die Klappe in der Schließrichtung abgesenkt wird und die Bremsanordnung einer Bewegung der Klappe in der Schließrichtung die erste (höhere) Bremskraft entgegensetzt. Die erste Bremskraft kann dann zum Halten der Klappe bei stillstehendem Motor genutzt werden, während bei einer motorgesteuerten Aufwärtsbewegung der Klappe eine geringere oder keine Bremskraft wirkt, sodass der Motor seine Leistung in effektiver Weise zur Überwindung der Schwerkraft der Klappe einsetzen kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1: Eine Gesamtansicht der Antriebsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Schnitt entlang der Drehachse,
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2: Eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus 1 im Bereich ein Kopplung der Antriebsanordnung,
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3: Eine perspektivische Explosionsdarstellung der Kopplung der Antriebsanordnung,
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4: Eine weitere perspektivische Explosionsdarstellung der Kopplung der Antriebsanordnung,
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5a: Eine Schnittansicht der Kopplung gemäß einer Schnittlinie A-A in 2 bei Motorantrieb in einer ersten Drehrichtung,
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5b: Eine Schnittansicht gemäß einer Schnittlinie B-B in 2 bei Motorantrieb in der ersten Drehrichtung,
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6a und 6b: Ansichten gemäß 5a und 5b, jedoch für einen Motorantrieb in einer zweiten Drehrichtung,
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7a und 7b: Ansichten gemäß 5a und 5b, jedoch für einen klappenseitigen Antrieb in der ersten Drehrichtung, und
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8a und 8b: Ansichten gemäß 5a und 5b, jedoch für einen klappenseitigen Antrieb in der zweiten Drehrichtung,
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9: Eine Ansicht analog 5b, jedoch für eine Antriebseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Eine Antriebsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 1 bis 8 allgemein mit 10 bezeichnet und umfasst eine Motorantriebswelle 12, welche Antriebskraft eines in den Zeichnungen nicht dargestellten Motors bereitstellt, eine Arbeitswelle 14, welche an ein damit verbundenes Arbeitselement (ebenfalls nicht dargestellt) Drehkraft abgibt oder von diesem Arbeitselement Drehkraft aufnimmt, sowie eine zwischen Motorantriebswelle 12 und Arbeitswelle 14 angeordnete Kopplung 16, um Drehkraft von der Motorantriebswelle 12 zur Arbeitswelle 14 oder von der Arbeitswelle 14 zur Motorantriebswelle 12 zu übertragen. Motorantriebswelle 12 und Antriebswelle 14 sind vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet. Die genannten Bauteile der Antriebsanordnung sind in einem Gehäuse 18 untergebracht und insbesondere in dem Gehäuse 18 um eine Drehachse R drehbar gelagert. Das Gehäuse kann dementsprechend insbesondere eine zylindrische Form mit der Drehachse R als Zylinderachse aufweisen.
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Wie insbesondere in 2 zu sehen ist, ist die Motorantriebswelle 12 (oder Motorausgangswelle) drehfest mit einem Rotor 20 eines nicht weiter illustrierten Motors, insbesondere Elektromotors, verbunden, um Drehkraft des Motors in die Antriebsanordnung 10 einzugeben. Der Motor ist vorzugsweise in dem Gehäuse 18 untergebracht und in diesem befestigt. Die Arbeitswelle 14 ist an einem Lager 22 drehbar im Gehäuse 18 gelagert. Einander zugewandte Enden der Motorantriebswelle 12 und der Arbeitswelle 14 sind drehfest mit zugeordneten Kopplungsbauteilen der Kopplung 16 verbunden, wie im Folgenden näher auszuführen ist.
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Unter Bezugnahme auf 2 bis 4 wird der Aufbau der Kopplung 16 näher erläutert. Die Kopplung 16 umfasst ein drehfest mit der Arbeitswelle 14 verbundenes erster Kopplungsbauteil 24 sowie ein drehfest mit der Motorantriebswelle 12 verbundenes zweites Kopplungsbauteil 26. Die Kopplungsbauteile 24, 26 können formschlüssig miteinander in Eingriff gebracht sein, um Drehkraft aufeinander zu übertragen. Der Formschluss kann durch mindesten einen Vorsprung 28 realisiert sein, der von einem der beiden Kopplungsbauteile 24, 26 aus vorsteht und in eine zugeordnete Vertiefung 30 des anderen der beiden Kopplungsbauteile 24, 26 eingreift. Bei Drehung der Kopplungsbauteile 24, 26 relativ zueinander können sich dann Vorsprung 28 und Vertiefung 30 in Umfangsrichtung einander mitnehmen. Im illustrierten Ausführungsbeispiel sind in Umfangsrichtung verteilt eine Mehrzahl von Vorsprüngen 28 (z. B. vier Vorsprünge) vorgesehen, die in eine entsprechende Anzahl von Vertiefungen 30 eingreifen, sodass die Kopplungsbauteile 24, 26 in der Art einer Verzahnung miteinander in Eingriff sind.
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In den 5a, 6a, 7a und 8a sind die Vorsprünge 28 und die Vertiefungen 30 im Schnitt dargestellt. Zu erkennen ist in 6a, dass ein Vorsprung 28 des ersten Kopplungsbauteils 24 sich über eine Umfangslänge L1 erstreckt, welche vorzugsweise kleiner ist als eine Umfangslänge L2 einer zugeordneten Vertiefung 30, sodass zwischen Vorsprung 28 und Vertiefung 30 in Umfangsrichtung ein Spalt 32 verbleibt. Der Spalt 32 entspricht einem Leerlaufwinkel W, innerhalb dessen sich die beiden Kopplungsbauteile 24, 26 frei gegeneinander verdrehen können.
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Die Antriebsanordnung 10 umfasst ferner eine Bremsanordnung 34, welche vorzugsweise im Bereich der Kopplung 16 angeordnet ist. Im illustrierten Ausführungsbeispiel umfasst die Bremsanordnung 34 einen Bremszylinder 36 sowie mindestens einen Bremskörper 38, der zwischen einer inneren zylindrischen Bremsfläche 40 des Bremszylinders 36 und einer Steuerfläche 42 des ersten Kopplungsbauteils 24 aufgenommen ist. Der Bremskörper 38 ist als Wälzkörper, insbesondere als zylindrische Walze, ausgebildet und rollt in einer die Steuerfläche 42 ausbildenden Vertiefung oder Abflachung am Außenumfang des ersten Kopplungsbauteils 24 beziehungsweise an der inneren Bremsfläche 40 des Bremszylinders 36. Ein Paar von Bremskörper-Anschlagsflächen 44, 46 begrenzen die Bewegung des Bremskörpers 38 in Umfangsrichtung in beiden Richtungen.
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Besonders platzsparend kann die Bremsanordnung 34 ohne signifikante Vergrößerung des Bauraums der Kopplung 16 in diese integriert werden. Hierzu kann, wie im illustrierten Ausführungsbeispiel verwirklicht, die Steuerfläche 42 an einem zylindrischen Vorsprung 48 des ersten Kopplungsbauteils 24 vorgesehen sein, welcher in axialer Richtung der Drehachse R in das zweite Kopplungsbauteil 26 eingeschoben ist. In einem der Steuerfläche 42 zugeordneten Umfangsabschnitt des zweiten Kopplungsbauteils 26 ist eine Durchgangsöffnung 50 ausgebildet, in welcher der Bremskörper 38 angeordnet ist und welche durch ihre inneren Ränder die Anschläge 44, 46 für den Bremskörper 38 bildet. Eine Wandstärke einer zylindrischen Wandung 52 des zweiten Kopplungsbauteils 26 ist in dem Bereich, der den zylindrischen Vorsprung 48 des ersten Kopplungsbauteils 24 aufnimmt, kleiner als ein Durchmesser des Bremskörpers 38, sodass der auf der Steuerfläche 42 des ersten Kopplungsbauteils 24 aufliegende Bremskörper 38 die Durchgangsöffnung 50 durchsetzt und bis zu einer Außenfläche der zylindrischen Wandung 52 oder darüber hinaus reicht. Daher kann der Bremskörper 38 die innere Bremsfläche 40 des Bremszylinders 36, welcher passend über die Wandung 52 des zweiten Kopplungsbauteils geschoben ist, kontaktieren.
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Wie insbesondere in 5b, 6b, 7b und 8b zu erkennen ist, ist die Steuerfläche 42 vorzugsweise von solcher Form, dass sie an mindestens einem ersten Ende 54 in Umfangsrichtung (das heißt in Rollrichtung des Bremskörpers 38) einen größeren radialen Abstand von der Drehachse R aufweist als in einem mittleren Abschnitt 56. Im mittleren Abstand 56 ist der radiale Abstand zwischen Steuerfläche 42 und der inneren Bremsfläche 40 des Bremszylinders 36 gleich oder größer dem Durchmesser des Bremskörpers 38, sodass der Bremskörper 38 zwischen Steuerfläche 42 und Bremsfläche 40 des Bremszylinders 36 beweglich ist oder gar mit Spiel aufgenommen ist. Im Bereich des ersten Endes 54 der Steuerfläche 42, das heißt entfernt von dem mittleren Abschnitt 56, ist der radiale Abstand zwischen Steuerfläche 42 und Bremszylinder 36 kleiner als der Durchmesser des Bremskörpers 38. Im Ergebnis wird der Bremskörper 38 bei seiner Bewegung vom mittleren Abschnitt 56 zum Ende 54 der Steuerfläche 42 hin in dem Spalt zwischen der Steuerfläche 42 und Bremszylinder 36 eingeklemmt, sodass eine Relativbewegung zwischen dem ersten Kopplungsbauteil 24 und dem Bremszylinder 36 blockiert ist und sich die Bremsanordnung 34 im Bremszustand befindet. Ist der Bremskörper 38 dagegen im mittleren Abschnitt 56 der Steuerfläche 42 angeordnet, so sind das erste Kopplungsbauteil 24 und der Bremszylinder 36 relativ zueinander verdrehbar.
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Der Bremszylinder 36 kann grundsätzlich unmittelbar mit dem Gehäuse 18 fest verbunden sein beziehungsweise sogar von der Innenwandung des Gehäuses 18 gebildet sein. Vorzugsweise ist der Bremszylinder 36 jedoch über eine elastische Einrichtung mit dem Gehäuse 18 gekoppelt, damit es beim Ansprechen der Bremse nicht zu einer schlagartigen Blockierung der Rotation der Arbeitswelle 14 und damit einer möglichen Beschädigung der Antriebsanordnung 10 oder daran angeschlossener Komponenten kommt. Im Ausführungsbeispiel ist die elastische Einrichtung durch eine Schlingfeder 58 realisiert, welche als Torsionsfeder wirkt und an ihrem einen Ende 60 mit dem Bremszylinder 36 verbunden ist und mit ihrem anderen Ende 62 gehäusefest gehalten ist, insbesondere mit einem am Gehäuse 18 befestigten Halteelement 64 verbunden ist.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 5a bis 8b die Funktionsweise der Antriebsanordnung 10 des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert.
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In einem in den 5a und 5b gezeigten ersten Motorbetrieb treibt der nicht dargestellte Motor die Motorantriebswelle 12 und damit das zweite Kopplungsbauteil 26 in einer durch einen Pfeil M1 dargestellten ersten Drehrichtung (in den Zeichnungen entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn) an. Im Ergebnis schlägt ein erster Anschlag 64 der Vertiefung 30 des zweiten Kopplungsbauteils 26 (gegebenenfalls nach Durchlaufen eines Teils des Leerlaufwinkels W) in Umfangsrichtung an einem ersten Anschlag 66 des Vorsprungs 28 des ersten Kopplungsbauteils 24 an und nimmt dann bei seiner Drehung das zweite Kopplungsbauteil 24 in Richtung M1 mit (5a). Wie in 5b zu erkennen ist, wird in dieser Drehstellung der beiden Kopplungsbauteile 24, 26 der Bremskörper 38 durch den Anschlag 44 am inneren Rand der Öffnung 50 im Bereich des mittleren Abschnitts 56 der Steuerfläche 42 gehalten, sodass er aus dem Klemmeingriff mit dem Bremszylinder 36 gelöst ist. Die Drehung des Motors wird somit in eine Drehung des zweiten Kopplungsbauteils 24 und damit der Arbeitswelle 14 in Drehrichtung M1 umgesetzt.
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Wird die Drehrichtung des Motors umgekehrt, sodass sich das zweite Kopplungsbauteil 26, wie in 6a gezeigt, in einer der ersten Drehrichtung M1 entgegengesetzten zweiten Drehrichtung M2 (in den Zeichnungen im Uhrzeigersinn) dreht, so schlägt ein dem ersten Anschlag 64 der Vertiefung 30 gegenüberliegender zweiter Anschlag 68 der Vertiefung 30 gegen einen dem ersten Anschlag 66 des Vorsprungs 28 gegenüberliegenden zweiten Anschlag 70 des Vorsprungs 28 (gegebenenfalls nach Durchlaufen zumindest eines Teils des Leerlaufwinkels W), sodass das zweite Kopplungsbauteil 26 das erste Kopplungsbauteil 24 in der zweiten Drehrichtung M2 mitnimmt. Wie in 6b zu erkennen ist, liegt in dieser Drehstellung der zweite Anschlag 46 am Innenrand der Öffnung 50 des zweiten Kopplungsbauteils 26 am Bremskörper 38 an und hält den Bremskörper im mittleren Abschnitt 56 der Steuerfläche 42, sodass auch bei Drehung in der zweiten Drehrichtung der Bremskörper 38 nicht in Klemmeingriff mit dem Bremszylinder 36 ist und die gemeinsame Drehung der Kopplungsbauteile 24, 26 relativ zum Bremszylinder 36 nicht behindert. Im Ergebnis wird die Drehkraft der Motorantriebswelle 12 in der zweiten Drehrichtung M2 auf die Arbeitswelle 14 übertragen.
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Die 7a und 7b zeigen den Fall, dass eine Drehkraft in der ersten Drehrichtung M1 in die Arbeitswelle 14 eingegeben wird und dementsprechend das erste Kopplungsbauteil 24 in der ersten Drehrichtung M1 gedreht wird. Das erste Kopplungsbauteil 24 gelangt dann mit dem zweiten Anschlag 70 des Vorsprungs 28 in Anlage am zweiten Anschlag 68 der Vertiefung 30 und nimmt somit das zweite Kopplungsbauteil 26 in der ersten Drehrichtung M1 mit. Wie in 7b dargestellt, weist die Steuerfläche 42 des erste Kopplungsbauteils 24 eine solche Kontur auf, dass der Bremskörper 38 auch weiterhin aus dem Eingriff mit dem Bremszylinder 36 gelöst ist, wenngleich er sich etwas von dem mittleren Abschnitt 56 entfernt und zu einem dem ersten Ende 54 der Steuerfläche 42 entgegengesetzten, zweiten Ende 55 hin bewegt hat. Aus dem Vergleich der 6b und 7b ist zu sehen, dass im ersten Ausführungsbeispiel die Steuerfläche 42 so gebildet ist, dass dann, wenn der zweite Anschlag 68 des zweiten Kopplungsbauteils 26 am zweiten Anschlag 70 des ersten Kopplungsbauteils 24 anschlägt, der Bremskörper 38 sich frei zwischen den gegenüberliegenden Rändern 44, 46 der Durchgangsöffnung 50 bewegen kann, ohne Bremswirkung mit dem Bremszylinder 36 zu entfalten. Bei einer Einleitung einer Drehkraft in die Arbeitswelle 14 in der ersten Drehrichtung M1 wird die Drehbewegung somit im Wesentlichen ohne Wirkung einer Bremskraft auf die Motorantriebswelle 12 übertragen.
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Wirkt auf die Arbeitswelle 14 eine Drehkraft in der zweiten Drehrichtung M2 (8A und 8b), so gelangt wiederum der erste Anschlag 66 des Vorsprungs 28 in Anlage gegen den ersten Anschlag 64 der Vertiefung 30, sodass Drehkraft in der zweiten Drehrichtung M2 von dem ersten Kopplungsbauteil 24 auf das zweite Kopplungsbauteil 26 übertragen wird. Wie in 8b gezeigt ist, rollt jedoch bei der Drehung des ersten Kopplungsbauteils 24 in der zweiten Drehrichtung M2 der Bremskörper 38 an der Steuerfläche 42 ausgehend von dem mittleren Abschnitt 56 zum Ende 54 der Steuerfläche 42 hin ab. Da an dem Ende 54 der zweiten Steuerfläche 42 der radiale Abstand zwischen der Steuerfläche 42 und der Bremsfläche 40 des Bremszylinders 36 kleiner wird, drückt die zweite Steuerfläche 42 den Bremskörper 38 dabei zunehmend in Richtung des Bremszylinders 36, bis der Bremskörper 38 schließlich zwischen Bremszylinder 36 und Steuerfläche 42 eingeklemmt ist. Die Drehkraft des ersten Kopplungsbauteils 24 wird somit in den Bremszylinder 36 eingeleitet, welcher fest oder über die Federanordnung 58 mit dem Gehäuse 18 verbunden ist. Die Drehung des ersten Kopplungsbauteils 24 wird somit abgebremst beziehungsweise vollständig blockiert und somit nur gebremst beziehungsweise überhaupt nicht in eine Drehbewegung der Motorantriebswelle 12 umgesetzt.
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Die vorstehend beschrieben Antriebsanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorteilhaft als Teil einer Klappensteuerung verwendet werden, in welcher an der Arbeitswelle 14 eine Klappe, beispielsweise eine Tür eines Kraftfahrzeugs, eine Gebäudetür oder dergleichen, montiert ist, sodass die Klappe durch einen mit der Motorantriebswelle 12 gekoppelten Motor elektromechanisch geöffnet und geschlossen werden kann. Beispielsweise kann dann die Drehrichtung M1 eine Richtung zum Öffnen der Klappe sein und die Drehrichtung M2, die der ersten Drehrichtung M1 entgegengesetzt ist, kann eine Richtung zum Schließen der Klappe sein. Gemäß dem oben beschriebenen Betrieb der 5a, 5b, 6a, 6b ist der Motor dann zum Öffnen beziehungsweise Schließen der Klappe betreibbar, während bei Ausübung einer Kraft auf die Klappe durch einen Benutzer oder aufgrund der Schwerkraft oder aufgrund anderer äußerer Einflüsse, Drehkraft in die Arbeitswelle 14 in Öffnungsrichtung (7a und 7b) oder in Schließrichtung (8a und 8b) eingegeben werden kann. Im illustrierten ersten Ausführungsbeispiel wird dann eine Öffnungsbewegung der Klappe, beispielsweise durch manuelle Betätigung durch einen Nutzer, ermöglicht, während eine Schließbewegung der Klappe gebremst beziehungsweise blockiert wird. Eine solche Klappensteuerung ist beispielsweise von Vorteil im Falle einer in vertikaler Richtung verschwenkbaren Klappe (zum Beispiel Heckklappe eines Fahrzeugs), bei welcher bei nicht angetriebenem Motor die Schließbewegung der Klappe aufgrund der Schwerkraft verhindert werden soll, das heißt die Klappe in der angefahrenen Stellposition festgehalten oder festgestellt werden soll.
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In 9 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel eingegangen und im Übrigen vollständig auf die vorstehende Beschreibung und die Zeichnungen des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen.
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Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel durch die Form der Steuerfläche 142. Ein mittlerer Abschnitt 156 der Steuerfläche 142 weist von der Innenseite des Bremszylinders 136 einen Abstand auf, der gleich oder größer ist als der Durchmesser eines dazwischen angeordneten Bremskörpers 138, sodass sich der Bremskörper 138 im mittleren Abschnitt 156 rollend oder frei oder mit Spiel bewegen kann. Mit zunehmender Entfernung vom mittleren Abschnitt 156, und hier im zweiten Ausführungsbeispiel in beiden Richtungen zu einem ersten Ende 154 und zu einem zweiten Ende 155 hin, nimmt der Abstand der Steuerfläche 142 vom Bremszylinder 136 ab. Somit wird der Bremskörper 138 bei seiner Bewegung sowohl in Richtung der ersten Drehrichtung M1 als auch in Richtung der zweiten Drehrichtung M2 vom mittleren Abschnitt 156 weg jeweils zwischen Steuerfläche 142 und Bremszylinder 136 eingeklemmt und blockiert eine Drehbewegung zwischen den Kopplungsbauteilen und dem Bremszylinder 138 und somit eine Drehung der Motorantriebswelle und der Arbeitswelle relativ zum Gehäuse.
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Die Antriebsanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels erlaubt auf diese Weise eine Übertragung von Drehkraft von der Motorantriebswelle zur Arbeitswelle in beiden Drehrichtungen M1 und M2 und bremst beziehungsweise blockiert eine Drehbewegung, die auf Einleitung eines Drehmoments von Seiten der Arbeitswelle 14 zurückgeht, in beiden Drehrichtungen M1 und M2. Bei Anwendung einer solchen Antriebsanordnung in einer Klappensteuerung der vorstehend beschriebenen Art wäre die Klappe dann in jeder durch den Motor eingestellten Position in beiden Richtungen festgestellt, das heißt lässt sich dann weder durch Schwerkraft noch durch manuelle Benutzung weiter verschwenken.
