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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem Verstellantrieb zum Verstellen einer Komponente, insbesondere einer Heckklappe, wobei der Verstellantrieb ein Abtriebselement aufweist, das sich konzentrisch um eine Abtriebsachse erstreckt und um die Abtriebsachse in und gegen eine Drehrichtung drehbar ist, und mit einem Scharnier, das einen ersten Scharnierarm und einen gegenüber dem ersten Scharnierarm um eine Scharnierachse drehbaren zweiten Scharnierarm aufweist, wobei der Verstellantrieb zum Drehen des zweiten Scharnierarms vorgesehen ist, und wobei die Scharnierachse und die Abtriebsachse fluchtend zueinander angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem einen Heckklappenantrieb unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung.
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Antriebsanordnungen sind zum Verstellen von Komponenten, beispielsweise von Klappen, insbesondere zum Verschwenken der Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, bekannt. Mit ihnen sind Klappen mit großem Gewicht und großen Ausmaßen verstellbar.
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1 zeigt eine solche Antriebsanordnung 10 nach dem Stand der Technik. Die Antriebsanordnung 10 weist einen Verstellantrieb 1 sowie ein Scharnier 4 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verstellantrieb 1 ein Heckklappenantrieb und zum Verschwenken der nicht gezeigten Heckklappe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Der Verstellantrieb 1 weist neben einem im Detail nicht dargestellten Antriebsmotor in Form eines Elektromotors eine Getriebeanordnung zum Untersetzen der Drehzahl des Antriebsmotors auf. Die Getriebeanordnung ist insbesondere in Form eines Planetengetriebes ausgebildet. Die Heckklappe ist mit Hilfe des Scharniers 4 an der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt. Das Scharnier 4 umfasst einen ersten Scharnierarm 6, der ortsfest an der Karosserie festgelegt ist, und einen zweiten Scharnierarm 5, an dem die Heckklappe angeordnet ist, und der gegenüber dem ersten Scharnierarm 6 um eine Scharnierachse 8 in und gegen eine Drehrichtung 81 drehbar ist, wobei die Heckklappe verschwenkt.
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Zum Drehen des zweiten Scharnierarms 5 ist am Verstellantrieb 1 ein Antriebshebel 3 angeordnet, der an einer Abtriebswelle des Verstellantriebs 1, die sich entlang einer Abtriebsachse 2 erstreckt, angeordnet ist. Dafür weist die Abtriebswelle eine Mitnahme beispielsweise mit einer Außenverzahnung, auf, wobei der Antriebshebel 3 eine Gegenmitnahme mit einem Innengewinde aufweist, das mit der Mitnahme formschlüssig zusammenwirkt. Der Antriebshebel 3 ist daher um der Abtriebsachse 2 drehbar.
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Um Systemtoleranzen ausgleichen zu können, ist der Antriebshebel 3 um einen Verstellweg (nicht gezeigt) entlang der Abtriebsachse 2 axial verschiebbar vorgesehen. Der axiale Verstellweg ist beispielsweise mittels eines Sicherungselementes 22 begrenzt, welches auch als Transportsicherung dient. Der zweite Scharnierarm 5 ist mittels eines Verbindungsbolzens 33 am Antriebshebel 3 angeordnet. Er ist beispielsweise mit einer Schraube 34 am Verbindungsbolzen 33 befestigt. Zum Ausgleich weiterer Systemtoleranzen durchsetzt ein zylindrisch ausgebildetes Ende (nicht gezeigt) des Verbindungsbolzens 33 ein in dem Antriebshebel 3 vorgesehenes Langloch (nicht gezeigt), welches sich in eine Längsrichtung 35 des Antriebshebels 3 erstreckt. Der Verbindungsbolzen 33 ist daher im Rahmen einer Montage der Antriebsanordnung 10 in Längsrichtung 35 des Antriebshebels 3 verschiebbar.
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Das zylindrisch ausgebildete Ende ist mit einer Wellfeder 32 und einer Scheibe 31 auf den Antriebshebel 3 montiert, und der Verbindungsbolzen 33 dann taumelgenietet. Anstelle der Taumelnietung ist beispielsweise auch die Verwendung eines Sicherungsringes möglich. Aufgrund der federnden Befestigung ist ein Axialspiel zwischen dem zweiten Scharnierarm 5 und dem Antriebshebel 3 gering und die Befestigung geräuscharm.
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Der zweite Scharnierarm 5 ist zudem drehbar um die Scharnierachse 8 gelagert. Dabei sind die Scharnierachse 8 und die Abtriebsachse 2 fluchtend zueinander angeordnet.
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Dazu weist der erste Scharnierarm 6 eine feststehende Achse 60 auf, die sich konzentrisch zur Scharnierachse 8 erstreckt und drehfest und axial fixiert ist. Ein Zapfenende (nicht gezeigt) der feststehenden Achse 60 taucht in eine zentrale Lagerbuchse (nicht gezeigt) der Abtriebswelle des Verstellantriebs 1 ein. Durch das Eintauchen des Zapfenendes der feststehenden Achse 60 in die Lagerbuchse wird eine für diese Antriebsanordnung 10 zwingend erforderliche Stützlagerfunktion erreicht.
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Die um die Scharnierachse 8 drehbare Lagerung des zweiten Scharnierarms 5 erfolgt hier mittels zweier Bundbuchsen (nicht gezeigt), die konzentrisch zur Scharnierachse 8 angeordnet sind, und sowohl die Radiallagerung des zweiten Scharnierarms 5 auf der feststehenden Achse 60, als auch die Axiallagerung und -abstützung des zweiten Scharnierarms 5 zum ersten Scharnierarm 6 sicherstellen.
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Ein beim Drehen des zweiten Scharnierarms 5 relativ zum ersten Scharnierarm 6 auftretendes Drehmoment, das vom Verstellantrieb 1 über den Antriebshebel 3 und den Verbindungsbolzen 33 auf den zweiten Scharnierarm 5 übertragen wird, wird über eine Drehmomentstütze 11, die fest am Verstellantrieb 1 angeordnet ist, am ersten Scharnierarm 6 abgestützt. Dafür ist an der Drehmomentstütze 11 ein Stützbolzen 12 vorgesehen, der den ersten Scharnierarm 6 mit der Drehmomentstütze 11 verbindet.
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Der erste Scharnierarm 6 ist beispielsweise über Schrauben (nicht gezeigt) an der Karosserie festgeschraubt, oder er wird mit dieser verschweißt. Beispielhaft ist hier eine Durchgangsbohrung 62 zum Festschrauben des ersten Scharnierarms 6 an der Karosserie gezeigt.
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Weiterhin ist es aus der nachveröffentlichten
DE 10 2014 217 513 A1 der Anmelderin bekannt, bei einer Antriebsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zwischen dem zweiten Scharnierarm und einer Abtriebswelle eine formschlüssige Verbindung auszubilden, die eine an dem zweiten Scharnierarm angeordnete Mitnahme umfasst, die mit einer Gegenmitnahme an der Abtriebswelle zusammenwirkt. Wesentlich dabei ist, dass hierzu die Abtriebswelle eine Außenverzahnung, und die Mitnahme an dem zweiten Scharnierarm eine Innenverzahnung aufweist. Die Abtriebswelle ist in der Praxis Bestandteil eines Planetengetriebes und in dem die Verzahnung aufweisenden Bereich als Planetenträger ausgebildet. Ein derartiger Planetenträger ist aus Gründen der Reduzierung der Herstellkosten als Sinterbauteil ausgebildet. Nachteilig bei der zuletzt genannten Schrift mit der an der Abtriebswelle ausgebildeten Außenverzahnung ist es, dass der Planetenträger (Sinterbauteil) ein relativ komplex gestaltetes Bauteil darstellt, das insbesondere unterschiedlich dicke Wandbereiche aufweist. Um ein derartiges Sinterbauteil mit der benötigten Genauigkeit sowie zur Erzielung der benötigten Festigkeit gewünschten Eigenschaften herstellen zu können, hat es sich in der Praxis herausgestellt, dass der Planetenträger im Bereich seiner Lagerung spanend bearbeitet werden muss. Diese zusätzliche Bearbeitung bedeutet einen nicht unerheblichen zusätzlichen Aufwand mit entsprechenden Kostennachteilen.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Antriebsanordnung zum Verstellen einer Komponente, insbesondere einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, zu schaffen, die weniger systembedingte Toleranzen, die durch Maßnahmen ausgeglichen werden müssen, aufweist, weniger Bauraum einnimmt und kostengünstiger herstellbar ist. Weiterhin soll die Antriebsanordnung die Übertragung hoher Drehmomente bei kinematisch günstiger Ausgestaltung des Abtriebselements ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass an dem zweiten Scharnierarm eine Mitnahme angeordnet ist, die mit einer Gegenmitnahme des Abtriebselements formschlüssig zusammenwirkt und drehfest verbunden ist, und dass die Gegenaufnahme im Abtriebselement in Form einer Innenverzahnung und die Mitnahme am zweiten Scharnierarm in Form einer Außenverzahnung ausgebildet ist. Eine derartige erfindungsgemäße Ausgestaltung der Antriebsanordnung ermöglicht es, gegenüber dem Stand der Technik auf den zum Drehen des zweiten Scharnierarms genutzten Antriebshebel verzichten zu können. Dadurch entfallen nicht nur der Antriebshebel, sondern zudem der Verbindungsbolzen, die Wellfeder, die Schraube und die Scheibe. Auch das Sicherungselement für den Hebel entfällt. Aufgrund der geringeren Bauteilezahl ist die Antriebsanordnung kostengünstiger herstellbar und leichter und schneller montierbar. Weiterhin müssen weniger Systemtoleranzen ausgeglichen werden. Zudem ist sie kompakter ausgebildet. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Das Abtriebselement ist insbesondere als Teil eines Planetengetriebes ausgebildet. In einer konstruktiv bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es insbesondere vorgesehen, dass die Innenverzahnung vom Abtriebselement an einem Planetenträger eines Planetengetriebes des Verstellantriebs ausgebildet ist. Ein derartiges Planetengetriebe hat insbesondere den Vorteil eines besonders kompakten Aufbaus. Dadurch, dass die Innenverzahnung an dem Planetenträger ausgebildet ist, ist es nicht erforderlich, dass der Planetenträger (wie beim Stand der Technik) bzw. das Abtriebselement aus dem Antriebsmotor bzw. dem Getriebe des Antriebsmotors herausragt. Zudem wird der Vorteil erzielt, dass die Kraftübertragung in Höhe der Lagerung des Planetenträgers im Getriebegehäuse erfolgt, so dass die Tendenz zur Verkippung des Planetenträgers verringert ist.
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Ein besonders einfach gestalteter und hinsichtlich seines Gewichtes leicht ausgebildeter Planetenträger lässt sich dadurch erzielen, dass der Planetenträger des Planetengetriebes ringförmig ausgebildet ist. Eine derartige ringförmige Ausbildung ermöglicht es darüber hinaus, den gesamten Planetenträger innerhalb des Gehäuses des Getriebes anzuordnen, so dass die axiale Baulänge des Planetenträgers gegenüber dem eingangs erwähnten Stand der Technik besonders kurz ist.
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In herstellungstechnisch besonders bevorzugter Ausgestaltung des Planetenträgers ist dieser als Sinterbauteil ausgebildet. Die Ausbildung als Sinterbauteil ermöglicht insbesondere eine relativ kostengünstige Fertigung des Planetenträgers. Durch die insbesondere scheiben- bzw. ringartige Form des Planetenträgers kann im ganzen Bauteil eine gleichmäßig hohe Dichte und damit darüber hinaus eine gleichmäßig hohe Festigkeit erzielt werden.
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Zur Reduzierung der Lagerkräfte ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn der Planetenträger vorzugsweise im Bereich seines größten Durchmessers eine Lagerfläche zur radialen Lagerung in dem Verstellantrieb aufweist.
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Von ganz besonderem Vorteil ist es weiterhin, wenn der Planetenträger zumindest im Bereich der Lagerfläche, bevorzugt zusätzlich im Bereich von Aufnahmen für Planetenräder und im Bereich der Innenverzahnung, mechanisch unbearbeitet ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der als Sinterbauteil ausgebildete Planetenträger ohne weitere mechanische Nachbearbeitungen unmittelbar zur Montage mit den übrigen Bestandteilen des Planetengetriebes verwendet werden kann. Insbesondere erübrigen sich dadurch relativ aufwändige mechanische spanende Nachbearbeitungen im Bereich der Lagerfläche, wie sie ansonsten in der Praxis beim Stand der Technik erforderlich sind.
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Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Zähne der Innenverzahnung im Bereich von Aufnahmen für Planetenräder angeordnet sind. Dadurch lässt sich in radialer Richtung betrachtet ein kompaktes Planetengetriebe verwirklichen, da durch die erhöhte Wanddicke zwischen den Aufnahmen und der Innenverzahnung relativ hohe Drehmomente übertragbar sind.
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Eine in axialer Richtung betrachtet besonders kompakte Bauweise sowie ein guter Schutz des Abtriebselements im Planetengetriebe lässt sich dadurch erzielen, dass der Planetenträger auf der der Mitnahme zugewandten Seite zumindest nahezu bündig mit der Stirnseite eines Gehäuses des Verstellantriebs abschließt.
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Um eine axiale Positionierung bzw. Sicherung des Planetenträgers ohne zusätzliche, die Herstellkosten erhöhenden Bauteile zu ermöglichen, kann es vorgesehen sein, dass der Planetenträger eine Durchmesserstufe als Axialanschlag aufweist, über die der Planetenträger im Verstellantrieb axial positioniert ist.
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Obwohl die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung grundsätzlich für unterschiedlichste Verstellantriebe bzw. zum Verstellen unterschiedlicher Komponenten in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann, umfasst die Erfindung insbesondere einen Heckklappenantrieb mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung. Ein derartiger Heckklappenantrieb mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung zeichnet sich insbesondere durch die Möglichkeit der Übertragung relativ hoher Drehmomente aus, ist kompakt aufgebaut und lässt sich leicht montieren.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 eine Antriebseinrichtung nach dem Stand der Technik in einer perspektivischen Darstellung,
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2 eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung während der Montage, ebenfalls in perspektivischer Darstellung und
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3 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Planetengetriebes, wie es bei einem Verstellantrieb gemäß der 2 verwendet wird.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Die 1 zeigt die oben beschriebene Antriebsanordnung 10 gemäß dem Stand der Technik.
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2 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 10 mit einem Scharnier 4 und einem Verstellantrieb 1 während der Montage. Der Verstellantrieb 1 ist zum Verstellen einer im Einzelnen nicht dargestellten Komponente eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Komponente um eine Heckklappe. In dieser Ausführungsform ist der Verstellantrieb 1 ein Heckklappenantrieb 100 und die Antriebsanordnung 10 eine Heckklappenantriebsanordnung. Die Antriebsanordnung 10 eignet sich jedoch grundsätzlich auch zum Verstellen anderer Komponenten, insbesondere von Klappen.
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Der Verstellantrieb 1 weist einen in der 2 lediglich abschnittsweise dargestellten Elektromotor 15 auf, der in Wirkverbindung mit einem in der 3 ausschnittsweise dargestellten Planetengetriebe 51 angeordnet ist. Das Planetengetriebe 51 weist ein Abtriebselement 52 in Form eines Planetenträgers 53 auf. Das Abtriebselement 52 wirkt formschlüssig mit einer Mitnahme 50 zusammen. Die Mitnahme 50 ist auf der dem Verstellantrieb 1 zugewandten Seite im Wesentlichen stift- bzw. zapfenförmig ausgebildet und in zwei parallel zueinander angeordneten Haltearmen 631, 632 drehbar gelagert.
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Die Halteplatten 631, 632 sind starr mit einem ersten Scharnierarm 6 verbunden, welcher seinerseits beispielhaft über eine Schraubverbindung 64 mit der Karosserie des Fahrzeugs verbindbar ist.
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Das Scharnier 4 weist zusätzlich zum ersten Scharnierarm 6 einen zweiten, relativ zum ersten Scharnierarm 6 um eine Scharnierachse 8 in und gegen eine Drehrichtung 81 drehbaren zweiten Scharnierarm 5 auf. Die Komponente (Heckklappe) ist am zweiten Scharnierarm 5 angeordnet. Dafür sind am zweiten Scharnierarm 5 Befestigungsmittel 65 vorgesehen. Beispielhaft ist hier eine Bohrung als Befestigungsmittel 65 gezeigt. Beim Drehen des zweiten Scharnierarms 5 wird die Komponente (Heckklappe) daher verschwenkt.
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Der Verstellantrieb 1 ist zum Antrieb des Scharniers 4 vorgesehen. Dafür wird er in axialer Richtung 80 auf das Scharnier 4 aufgeschoben, so dass die Scharnierachse 8 und die Abtriebsachse 2 fluchtend zueinander angeordnet sind. Anschließend wird der Verstellantrieb 1 mittels eines Stützbolzens 12 insbesondere am ersten Scharnierarm 6 befestigt. Hierzu ist am ersten Scharnierarm 6 eine Aufnahmeöffnung 61 für den Stützbolzen 12 vorgesehen. In montiertem Zustand sind der Verstellantrieb 1 und das Scharnier 4 drehfest miteinander verbunden. Die Mitnahme 50 weist auf der dem Verstellantrieb 1 zugewandten Seite eine Außenverzahnung 72 auf. Die Außenverzahnung 72 wirkt formschlüssig mit einer in dem Planetenträger 53 im Bereich einer Durchgangsbohrung 54 ausgebildeten Innenverzahnung 55 zusammen (3).
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Erfindungswesentlich ist der konstruktive Aufbau des in der 3 dargestellten Planetengetriebes 51. Insbesondere ist anhand der 3 erkennbar, dass der Planetenträger 53 in Form einer ringförmigen Platte ausgebildet ist. Auf der der Mitnahme 50 abgewandten Seite weist der Planetenträger 53 auf einem Teilkreisdurchmesser um die Abtriebsachse 2 mehrere Durchgangsöffnungen 66 zur Aufnahme von Lagerbolzen 67 für miteinander kämmende Planetenräder 68 auf, wobei aufgrund des Schnittverlaufs der 3 lediglich eine Durchgangsöffnung 66 bzw. ein Lagerbolzen 67 erkennbar ist. Die Zähne 69 der Innenverzahnung 55 sind im Bereich der Durchgangsöffnungen 66 bzw. der Lagerbolzen 67 angeordnet. Ferner ist anhand der 3 das den Planetenträger 53 umschließende Getriebegehäuse 73 erkennbar. Die Drehmomentstütze 11 ist mit dem Getriebegehäuse 73 beispielhaft mittels mehrerer Zylinderstifte 74 verbunden.
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Der Planetenträger 53 ist innerhalb des Getriebegehäuses 73 an seinem Außenumfang im Bereich seines größten Durchmessers über eine Lagerfläche 75 in einer entsprechenden Lagerbohrung des Getriebegehäuses 73 gelagert. Die Lagerfläche 75 ist ebenfalls konzentrisch zur Abtriebsachse 2 angeordnet. Weiterhin weist der Planetenträger 53 auf der der Drehmomentstütze 11 zugewandten Seite eine Durchmesserstufe 76 auf, die axial an einer gegengleichen Durchmesserstufe 77 des Getriebegehäuses 73 anliegt und somit die axiale Bewegung des Planetenträgers 53 in Richtung der Drehmomentstütze 11 begrenzt. Die der Drehmomentstütze 11 zugewandte Stirnfläche des Planetenträgers 53 schließt zumindest in etwa bündig mit der entsprechenden Stirnfläche des Getriebegehäuses 73 ab.
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Erfindungswesentlich ist, dass der als Sinterbauteil ausgebildete Planetenträger 53 keinerlei mechanische bzw. spanende Nacharbeit erfordert, um über die Lagerfläche 75 in dem Getriebegehäuse 73 zu lagern. Insbesondere muss die Lagerfläche 75 mechanisch bzw. spanend nicht bearbeitet werden. Durch die erfindungsgemäße scheibenartige Form des Planetenträgers 53 kann im ganzen Bauteil eine gleichmäßig hohe Dichte und damit eine gleichmäßig hohe Festigkeit erzielt werden.
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Der soweit beschriebene Verstellantrieb 1 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014217513 A1 [0012]
