DE102016103800A1

DE102016103800A1 - Antriebsanordnung einer Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016103800A1
Application number: DE102016103800.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Wittelsbürger; Harald Krüger; Michael Buchheim; Matthias Seidl; Christoph Belz
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-09-07
Also published as: KR20180118761A; CN109072658B; CN109072658A; JP2019508610A; WO2017149132A1; US20190024427A1; KR102300553B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung einer Klappenanordnung (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Klappenanordnung (2) eine Klappe (3) aufweist, die zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist, wobei die Antriebsanordnung (1) zwei mechanische Antriebsanschlüsse (4, 5) für den antriebstechnischen Anschluss der Antriebsanordnung (1) und eine Schraubenfederanordnung (8) zur Erzeugung einer Gesamtfederkraft (9) zwischen den beiden Antriebsanschlüssen (4, 5) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Schraubenfederanordnung (8) mindestens ein einstückiges Schraubenfederelement (10), insbesondere ein Schraubendruckfederelement, mit einer Schraubenfederachse (11) aufweist, dass eine Verstellung, insbesondere eine Schließverstellung, der Klappe (3) mit einem Einfedern des Schraubenfederelements (10) einhergeht und dass zur Erzeugung des unterschiedliche Kurvensteigungen aufweisenden Kurvenverlaufs der Gesamtfederkraft (9) das Schraubenfederelement (10) zumindest über einen Einfederabschnitt ein progressives Federverhalten aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung einer Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer solchen Antriebsanordnung gemäß Anspruch 15.
Angesichts der insbesondere bei Kombifahrzeugen hohen Gewichte von Heckklappen kommt der Unterstützung des Benutzers bei der Verstellung der Klappe gegen deren Gewichtskraft zunehmende Bedeutung zu. Dabei ist der Begriff „Klappe” weit zu verstehen. Er umfasst insbesondere eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Motorhaube, eine Seitentür, eine Laderaumklappe, ein Hubdach o. dgl. eines Kraftfahrzeugs.
Die in Rede stehende Antriebsanordnung dient der Unterstützung des Benutzers bei der Verstellung der Klappe. Die Antriebsanordnung kann rein federgetrieben, oder aber motorgetrieben sein.
Die bekannte Antriebsanordnung ( DE 100 01 054 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, ist mit einem Antriebsmotor für die motorische Verstellung der Klappe ausgestattet. Zusätzlich weist die Antriebsanordnung eine Federanordnung zur Erzeugung einer Federkraft zwischen zwei Antriebsanschlüssen auf, Die Federanordnung ist mit zwei voneinander separaten Federelementen ausgestattet, die in Abhängigkeit von der Verstellung der Klappe jeweils eine Federkraft auf die Antriebsanschlüsse ausüben. Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass bei einer Schließverstellung zunächst das eine Federelement wirksam ist und erst im Bereich der Schließstellung der Klappe das zweite Federelement wirksam ist. Durch dieses „Hinzuschalten” des weiteren Federelements im Bereich der Schließstellung der Klappe ergibt sich ein unstetiger Kurvenverlauf der auf die Antriebsanschlüse wirkenden Gesamtfederkraft über eine Verstellung der Antriebsanordnung. Zwar ist mit dieser Antriebsanordnung eine in erster Näherung gezielte Einstellung der Gesamtfederkraft zwischen den Antriebsanschlüssen möglich. Beispielsweise kann das weitere Federelement so ausgelegt sein, dass eine besonders hohe Federkraft zum Aufdrücken der Klappe aus der Schließstellung heraus bereitgestellt wird. Allerdings ist die resultierende Antriebsanordnung durch die Notwendigkeit mehrerer Federelemente mechanisch aufwendig.
Ferner ergeben sich durch das plötzliche Einkoppeln der weiteren Feder mit der Antriebsanordnung im Übrigen ungewünschte Eingriffsgeräusche und ein optisch wenig ansprechender Verstellvorgang. Der letztgenannte Aspekt wird regelmäßig als Komforteinbuße gesehen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Antriebsanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass mit einfachen konstruktiven Mitteln eine flexible Einstellbarkeit der auf die Antriebsanschlüsse wirkenden Federkraft möglich ist.
Das obige Problem wird bei einer Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Vorschlagsgemäß ist erkannt worden, dass sich die jeweils geforderten Kurvensteigungen im Kurvenverlauf der Gesamtfederkraft auf besonders einfache Weise durch die Verwendung eines Schraubenfederelements mit progressivem Federverhalten realisieren lässt. Der Begriff „progressives Federverhalten” ist dabei weit zu verstehen und bedeutet ganz allgemein, dass sich die Kurvensteigung des Kurvenverlaufs der von dem Schraubenfederelement erzeugten Schraubenfederkraft über das Einfedern des Schraubenfederelements erhöht. Dieses Erhöhen der Kurvensteigung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich über das Einfedern des Schraubenfederelements erfolgen. Insbesondere ist hiervon ein Kurvenverlauf der von dem Schraubenfederelement aufgebrachten Schraubenfederkraft über das Einfedern des Schraubenfederelements umfasst, der sich aus zwei linearen Kurvenabschnitten zusammensetzt, die an einer mehr oder weniger scharfen Knickstelle ineinander übergehen.
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Schraubenfederanordnung, die für die Erzeugung der Gesamtfederkraft zwischen den beiden Antriebsanschlüssen zuständig ist, mindestens ein einstückiges Schraubenfederelement aufweist, das ein obiges, progressives Federverhalten aufweist. Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass eine Verstellung, hier insbesondere eine Schließverstellung, der Klappe mit einem Einfedern des Schraubenfederelements einhergeht. Entsprechend leistet das Schraubenfederelement mit seinem progressiven Federverhalten einen Anteil für die Erzeugung der unterschiedlichen Kurvensteigungen in der Gesamtfederkraft.
Mit der vorschlagsgemäßen Lösung lassen sich verschiedene Kurvenverläufe der Gesamtfederkraft mit geringem konstruktiven Aufwand realisieren. Grundsätzlich ist es sogar denkbar, dass auf den Einsatz mehrerer Federelemente, die bislang stets erforderlich waren, verzichtet werden kann.
Mit der vorschlagsgemäßen Verwendung einer Schraubenfederanordnung mit progressivem Federverhalten lassen sich unterschiedliche Kurvenabschnitte des Kurvenverlaufs der Gesamtfederkraft über eine Verstellung der Antriebsanordnung realisieren, ohne dass der Übergang zwischen den Kurvenabschnitten mit dem Einkoppeln eines zusätzlichen Federelements verbunden ist. Damit kann der Übergang weicher und weitgehend geräuschlos von statten gehen.
Grundsätzlich kann es sich bei dem Schraubenfederelement um ein Schraubenzugfederelement handeln. Besonders bevorzugt ist vorliegend allerdings die Verwendung eines Schraubendruckfederelements, dessen progressives Federverhalten mechanisch besonders leicht erzeugbar ist.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 ergibt sich das progressive Federverhalten des Schraubenfederelements dadurch, dass das Schraubenfederelement entlang der Schraubenfederachse eine sich verändernde Federkonfiguration aufweist. Diese Federkonfiguration kann abschnittsweise oder kontinuierlich vorgesehen sein, was sich entsprechend in einem unstetigen progressiven Federverhalten oder in einem stetigen progressiven Federverhalten äußert (Anspruch 3).
Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 5 und 6 betreffen Möglichkeiten der Veränderung der Federkonfiguration entlang der Schraubenfederachse. Dabei kommt vorliegend eine Veränderung der Windungssteigung des Schraubenfederelements entlang der Schraubenfederachse besondere Bedeutung zu, da dies einerseits mechanisch leicht umsetzbar ist und andererseits die Geometrie des Schraubenfederelements umfangseitig nicht beeinflusst, so dass die vorschlagsgemäße Lösung keine zusätzlichen bauraumbedingten Probleme aufwirft.
Insbesondere mit einer sich verändernden Windungssteigung entlang der Schraubenfederachse lässt sich die bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 leicht realisieren, bei der ein Einfedern des Schraubenfederelements dazu führt, dass sich Federwindungen des Schraubenfederelements anlegen und die federnde Windungszahl abnimmt. Ganz allgemein ist es dabei so, dass eine Verstellung der Klappe zunächst mit einem Einfedern und einem Anlegen der „weichen” Federwindungen einhergeht, so dass für das anschließende Einfedern nur noch die „harten” Federwindungen verbleiben. Dies liegt daran, dass ein Anlegen der Federwindungen im obigen Sinne bedeutet, dass die betreffenden Federwindungen bis zum Anschlag einfedern, so dass ein weiteres Einfedern durch die jeweils benachbarte Federwindung blockiert ist.
Grundsätzlich ist es gemäß einer ersten Alternative von Anspruch 8 denkbar, dass das Schraubenfederelement einen Federabschnitt mit „weichen” Federwindungen aufweist, die sich gleichzeitig, also abschnittsweise, anlegen. Denkbar ist nach einer weiteren Alternative von Anspruch 8 aber auch, dass sich die Federwindungen bei einer Verstellung der Klappe sukzessive anlegen.
Insbesondere für den Fall, dass ein obiges Anlegen der Federwindungen vorgesehen ist, kann es vorteilhaft sein, die betreffenden Federwindungen einer Oberflächenbehandlung zu unterziehen. Diese Oberflächenbehandlung dient einer Reduzierung von Geräuschen, die eventuell mit dem Anlegen der Federwindungen verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächenbehandlung auch der Verschleißreduzierung dienen.
Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 ist ein Anstieg in der Gesamtfederkraft im letzten Abschnitt der Schließverstellung der Klappe vorgesehen. Dies bedeutet, dass bei geschlossener Klappe das Schließfederelement mit hoher Kraft vorgespannt ist, so dass eine Öffnungsverstellung der Klappe zumindest anfänglich mit einer hohen Gesamtfederkraft unterstützt wird. Dies entspricht der Funktion einer weitläufig als „Push-up-Feder” bekannten Anordnung.
Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 12 ist es zusätzlich so, dass im letzten Abschnitt der Schließverstellung der Klappe auch ein Anstieg in der Kurvensteigung des Kurvenverlaufs der Gesamtfederkraft vorgesehen ist. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass im Sinne der Funktion einer obengenannten Push-up-Feder ein hohes Vorspannen des Schraubenfederelements über einen geringen Verstellbereich der Klappe gewünscht ist.
Grundsätzlich kann die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung über die Schraubenfederanordnung rein federgetrieben sein. Bei den besonders bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 13 und 14 ist die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung allerdings motorgetrieben. Die Kombination eines Spindel-Spindelmuttergetriebes gemäß Anspruch 14 mit der vorschlagsgemäßen Schraubenfederanordnung erlaubt bei geeigneter Auslegung eine besonders kompakte Ausgestaltung, insbesondere wenn die Schraubenfederachse und die Spindelachse koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 15, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Klappenanordnung, welcher die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung zugeordnet ist, als solche beansprucht.
Die vorschlagsgemäße Klappenanordnung weist eine oben genannte Klappe auf, die zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist, wobei sich die Klappe mittels der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung verstellen lässt. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung darf verwiesen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs, das eine vorschlagsgemäße Klappenanordnung mit einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung aufweist,
2 die Antriebsanordnung gemäß 1 in einem Längsschnitt, und
3 das Federelement der Antriebsanordnung gemäß 2 in einem ganz schematischen Längsschnitt mit dazugehörigem Kurvenverlauf der Gesamtfederkraft a) bei in der Offenstellung befindlicher Klappe, b) bei in einer Zwischenstellung befindlicher Klappe und c) bei in der Schließstellung befindlicher Klappe.
Die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 ist einer Klappenanordnung 2 eines Kraftfahrzeugs zugeordnet. Die Klappenanordnung 2 weist eine Klappe 3 auf, die zwischen einer Offenstellung (in 1 in durchgezogener Linie dargestellt) und einer Schließstellung (in 1 in gestrichelter Linie dargestellt) verstellbar ist. Der Begriff „Klappe” ist vorliegend weit zu verstehen. Insoweit darf auf den einleitenden Teil der Beschreibung verwiesen werden.
Die Antriebsanordnung 1 weist zwei mechanische Antriebsanschlüsse 4,5 für den antriebstechnischen Anschluss der Antriebsanordnung 1 auf. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Antriebsanschluss 4 mit der Karosserie 6 des Kraftfahrzeugs und der Antriebsanschluss 5 mit der Klappe 3 antriebstechnisch gekoppelt.
Die Antriebsanordnung 1 kann in einer ersten Ausführungsform lediglich der Kompensation der Gewichtskraft der Klappe 3 dienen. In diesem Fall ist die Antriebsanordnung 1 rein federgetrieben. Hier und vorzugsweise ist es allerdings so, dass die Antriebsanordnung 1 der motorischen Verstellung der Klappe 3 zwischen der Offenstellung und der Schließstellung dient. Bei der Schließstellung kann es sich um eine Vorschließstellung handeln, die der Stellung der vollständig geschlossenen Klappe 3 geringfügig vorgelagert ist. In einem solchen Fall ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein an der Klappe 3 angeordnetes Kraftfahrzeugschloss 7 eine Zuziehfunktion bereitstellt, um die Klappe 3 von der Vorschließstellung in die vollständig geschlossene Stellung zu überführen.
Die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 weist eine Schraubenfederanordnung 8 auf, die in 2 zu erkennen ist. Die Schraubenfederanordnung 8 dient der Erzeugung einer Gesamtfederkraft 9 zwischen den beiden Antriebsanschlüssen 4, 5. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel drückt die Schraubenfederanordnung 8 die Antriebsanschlüsse 4, 5 auseinander. Dies kann auch umgekehrt vorgesehen sein.
Um den kinematischen Randbedingungen der Klappe 3 und insbesondere dem Einfluss der Gewichtskraft der Klappe 3 gerecht zu werden, ist ein spezieller Kurvenverlauf der Gesamtfederkraft 9 zwischen den beiden Antriebsanschlüssen 4, 5 über eine Verstellung der Antriebsanordnung 1, also über eine Verstellung der Antriebsanschlüsse 4, 5 relativ zueinander, vorgesehen. Dabei kommt der Realisierung unterschiedlicher Kurvensteigungen in Abhängigkeit von der Antriebsstellung, also der Stellung der Antriebsanschlüsse 4, 5 relativ zueinander, besondere Bedeutung zu. Dies wurde im Zusammenhang mit der Funktion einer Push-up-Feder beispielhaft erläutert.
Wesentlich ist nun, dass die Schraubenfederanordnung 8 mindestens ein einstückiges Schraubenfederelement 10 aufweist, bei dem es sich hier und vorzugsweise um ein Schraubendruckfederelement handelt. Grundsätzlich kann es sich bei dem Schraubenfederelement 10 aber auch um ein Schraubenzugfederelement handeln. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Schraubenfederelement 10 um das einzige Schraubenfederelement der Schraubenfederanordnung 8.
Das Schraubenfederelement 10 ist vorzugsweise als zylindrische Schraubenfeder ausgestaltet. Es sind auch andere Gestaltungen, beispielsweise eine Gestaltung nach Art einer Tonnenfeder o. dgl. möglich. Dem Schraubenfederelement 10 ist eine Schraubenfederachse 11 zugeordnet, welche die Längserstreckung des Schraubenfederelements 10 beschreibt. Hier und vorzugsweise verläuft die Schraubenfederachse 11 durch die beiden Antriebsanschlüsse 4, 5.
Eine Verstellung der Antriebsanschlüsse 4, 5 aufeinander zu ist bei dem in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einem Einfedern des Schraubenfederelements 10 verbunden. Dies liegt daran, dass eine Anlagefläche 12a für das Schraubenfederelement 10 mit dem Antriebsanschluss 4 und die andere Anlagefläche 12b für das Schraubenfederelement 10 mit dem Antriebsanschluss 5 verbunden ist. Insoweit stellt die Antriebsanordnung 1 einen teleskopierbaren Linearantrieb bereit, wie weiter unten erläutert wird.
Es ergibt sich aus einer Zusammenschau der 1 und 2, dass eine Verstellung, hier eine Schließverstellung, der Klappe 3 wiederum mit einem Einfedern des Schraubenfederelements 10 einhergeht. Zur Erzeugung des unterschiedliche Kurvensteigungen aufweisenden Kurvenverlaufs der Gesamtfederkraft 9 weist das Schraubenfederelement 10 ein im obigen Sinne progressives Federverhalten auf. Dabei reicht es grundsätzlich aus, dass dieses progressive Federverhalten über einen beschränkten Einfederabschnitt vorgesehen ist.
In 3 ist jeweils auf der rechten Seite der Kurvenverlauf einer Kraft F, nämlich der Gesamtfederkraft 9 über eine Verstellung der Antriebsanordnung 1 dargestellt. Der Pfeil P beschreibt dabei den Zustand, der in 3 jeweils auf der linken Seite dargestellt ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt der Kurvenverlauf der Gesamtfederkraft 9 in erster Näherung auch den Kurvenverlauf der von dem Schraubenfederelement 10 als solchem erzeugten Schraubenfederkraft 13, da es sich bei dem Schraubenfederelement 10 um das einzige auf die Antriebsanschlüsse 4,5 wirkende Federelement handelt und da alle weiteren noch zu erläuternden Antriebskomponenten nicht selbsthemmend sind. Die von dem Schraubenfederelement 10 erzeugte Schraubenfederkraft 13 entspricht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel also in erster Näherung der Gesamtfederkraft 9.
Die Darstellung gemäß 3 zeigt die Gesamtfederkraft 9 bzw. die Schraubenfederkraft 13 über der Stellung S des Schraubenfederelements 10, die jeweils einer Stellung der Antriebsanschlüsse 4, 5 relativ zueinander und damit einer Stellung der Klappe 3 entspricht. Entsprechend zeigt 2 das Schraubenfederelement 10 in der Stellung S_s, die der Schließstellung der Klappe 3 entspricht. Die in 2 lediglich angedeutete Stellung S_o des Schraubenfederelements 10 entspricht der Offenstellung der Klappe 3. Während der Schließverstellung der Klappe 3 durchläuft das Schraubenfederelement 10 also die in 3 dargestellten Stellungen S_o, S_k und S_s. Der Kurvenverlauf der Gesamtfederkraft 9 zeigt zwischen den Stellungen des Schraubenfederelements 10 S_o und S_k eine relativ geringe Kurvensteigung, die sich in dem Knickpunkt S_k deutlich erhöht. Diese deutliche Erhöhung der Kurvensteigung des Kurvenverlaufs der Gesamtfederkraft 9 entspricht der oben angesprochenen Funktion einer Push-up-Feder. Hier zeigt sich bereits ein Vorteil der vorschlagsgemäßen Lösung, nach der die Funktion einer Push-up-Feder realisierbar ist, ohne dass hierfür ein separates Federelement vorgesehen sein muss.
Hier und vorzugsweise ist es so, dass sich das vorschlagsgemäße progressive Federverhalten des Schraubenfederelements 10 dadurch ergibt, dass das Schraubenfederelement 10 entlang der Schraubenfederachse 11 eine sich verändernde Federkonfiguration aufweist. Der Begriff „Federkonfiguration” umfasst vorliegend alle Parameter, welche die Federkennlinie des Schraubenfederelements 10 beeinflussen. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Schraubenfederelement 10 entlang der Schraubenfederachse 11 eine sich abschnittsweise verändernde Federkonfiguration auf. Dies führt zu einer in 3 dargestellten und oben angesprochenen Knickstelle S_k in der Federkennlinie des Schraubenfederelements 10. In Abhängigkeit von der Auslegung des Schraubenfederelements 10 kann diese Knickstelle S_k in der Kennliniendarstellung mehr oder weniger abgerundet sein und zu einem mehr oder weniger weichen Übergang zwischen den Kurvenabschnitten mitführen.
Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass eine sich kontinuierlich verändernde Federkonfiguration vorgesehen ist, so dass sich ein stetiges, progressives Federverhalten zeigt, das keine Knickstelle, sondern einen kontinuierlichen Anstieg der Kurvensteigung aufweist.
Eine Zusammenschau der 2 und 3 zeigt, dass das Schraubenfederelement 10 einen Federabschnitt 14 mit einer ersten Federkonfiguration und ein Federabschnitt 15 mit einer zweiten Federkonfiguration aufweist. Der Federabschnitt 14 mit der ersten Federkonfiguration weist eine vergleichsweise kleine Windungssteigung φ₁ auf, während der Federabschnitt 15 mit der zweiten Federkonfiguration eine vergleichsweise große Windungssteigung φ₂ aufweist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass grundsätzlich mehrere Federabschnitte 14 mit der ersten Federkonfiguration und mehrere Federabschnitte 5 mit der zweiten Federkonfiguration vorgesehen sein können. Ferner ist es denkbar, dass mindestens eine weitere Federkonfiguration vorgesehen ist, die entsprechend mindestens einem Federabschnitt zugeordnet ist.
Ganz allgemein ist es bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Schraubenfederelement 10 vorgesehen, dass sich die unterschiedlichen Federkonfigurationen des Schraubenfederelements 10 in der Federgeometrie unterscheiden. Im Einzelnen ist es, wie oben angesprochen, weiter vorgesehen, dass sich die unterschiedlichen Federkonfigurationen des Schraubenfederelements 10 in der Windungssteigung φ₁, φ₂ unterscheiden. Die Windungssteigung ist in 3a für die Stellung S₀ mit den Winkeln φ₁ und φ₂ angedeutet.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass sich die unterschiedlichen Federkonfigurationen des Schraubenfederelements 10 im Windungsdurchmesser unterscheiden. Dies kann sogar vorteilhaft sein, um das Schraubenfederelement 10 an die jeweiligen, bauraumtechnischen Randbedingungen anzupassen. Alternativ oder zusätzlich kann es weiter vorgesehen sein, dass sich die unterschiedlichen Federkonfigurationen des Schraubenfederelements 10 im Federdrahtdurchmesser unterscheiden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn von der ursprünglichen, insbesondere zylinderförmigen, Formgestaltung des Schraubenfederelements 10 nicht abgewichen werden soll. Gleiches gilt für die ebenfalls bevorzugte Ausgestaltung, die wiederum alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein kann, bei der sich die unterschiedlichen Federkonfigurationen in den Materialparametern des Schraubenfedermaterials unterscheiden. Die Materialparameter können insbesondere die Steifigkeit des Schraubenfedermaterials betreffen.
Die oben angesprochenen, unterschiedlichen Windungssteigungen φ₁, φ₂ führen, wie in 3 dargestellt, zu unterschiedlichen Windungsabständen d₁, d₂ in den beiden Federabschnitten 14, 15.
Insgesamt ist die Anordnung so getroffen, dass die entlang der Schraubenfederachse 11 sich verändernde Federkonfiguration des Schraubenfederelements 10 bewirkt, dass sich bei einer Verstellung, hier und vorzugsweise einer Schließverstellung, der Klappe 3 zumindest in einem Verstellbereich der Klappe 3 Federwindungen des Schraubenfederelements 10 beim Einfedern anlegen und die federnde Windungszahl abnimmt. Die Schließverstellung der Klappe 3 ergibt sich aus der Sequenz der 3a, b, c. Der Übergang von 3a auf 3b zeigt, dass sich im Knickpunkt s_k die Windungen w₁, w₂, w₃, w₄ angelegt haben. Ausgehend von der Knickstelle S_k, die in 3b dargestellt ist, sind also nur noch die Windungen w₅, w₆, w₇, w₈ federnd aktiv. Die Windungen w₁, w₂, w₃, w₄ sind angelegt und damit blockiert. Dadurch, dass die Federwindungen w₅, w₆, w₇, w₈ bei ansonsten gleicher Federkonfiguration eine größere Windungssteigung als die Federwindungen w₁, w₂, w₃, w₄ aufweisen, ergibt sich zwischen der Stellung S_k und der Stellung S_s eine höhere Kurvensteigung im Kurvenverlauf der Gesamtfederkraft 9. Dies ist eine besonders einfache und mechanisch robuste Lösung, um das vorschlagsgemäße, progressive Federverhalten des Schraubenfederelements 10 zu erzeugen.
Wie oben erläutert, legen sich die Federwindungen des Schraubenfederelements 10 abschnittsweise, hier in dem Federabschnitt 14 mit der ersten Federkonfiguration, an. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass sich die Federwindungen bei einer Verstellung der Klappe 3 sukzessive anlegen, so dass sich, wie ebenfalls oben erläutert, ein stetiger progressiver Federverlauf ergibt. Mit „sukzessive anlegen” ist gemeint, dass sich die Federwindungen bei der Verstellung der Klappe 3 einzeln nacheinander anlegen.
Je nach Auslegung des Schraubenfederelements 10 kann das Anlegen der Federwindungen zu einem gewissen Verschleiß oder zu Geräuschen führen. Vor diesem Hintergrund ist es vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest die sich anlegenden Federwindungen oberflächenbehandelt sind. Ein Beispiel hierfür ist eine Beflockung der Federwindungen, um die Reibung zwischen den in Eingriff kommenden Federwindungen zu reduzieren.
Eine besonders einfache Auslegung des Schraubenfederelements 10 ergibt sich dadurch, dass die Federabschnitte 14, 15 des Schraubenfederelements 10 hier jeweils für sich genommen eine im Wesentlichen lineare Federkennlinie aufweisen. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die beiden Federabschnitte 14, 15 jeweils für sich genommen wiederum ein progressives Federverhalten aufweisen.
Besondere Bedeutung kommt vorliegend der Auslegung der Schraubenfederanordnung 8 im Hinblick auf die Verstellung der Klappe 3 zu. Vorzugsweise ist es so, dass erst in der zweiten Hälfte, vorzugsweise im letzten Drittel weiter vorzugsweise im letzten Viertel der Schließverstellung der Klappe 3 die Schraubenfederanordnung 8 einen Anstieg in der Gesamtfederkraft 9 bewirkt.
Weiter vorzugsweise ist es so, dass erst in der zweiten Hälfte, vorzugsweise im letzten Drittel, weiter vorzugsweise im letzten Viertel, der Schließverstellung der Klappe 3 das progressive Federverhalten des Schraubenfederelements 10 einen Anstieg in der Kurvensteigung des Kurvenverlaufs der Gesamtfederkraft 9 bewirkt.
Die beiden letztgenannten, bevorzugten Auslegungsvarianten betreffend den Anstieg der Gesamtfederkraft 9 einerseits sowie betreffend den Anstieg in der Kurvensteigung des Kurvenverlaufs der Gesamtfederkraft 9 erlauben grundsätzlich die Realisierung der Funktion einer Push-up-Feder, ohne hierfür ein separates Federelement vorsehen zu müssen.
Die vorschlagsgemäße Lösung lässt sich mit dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf besonders einfache konstruktive Weise umsetzen. Hier ist es vorgesehen, dass die Antriebsanordnung 1 einen Antriebsmotor 16 und ein dem Antriebsmotor 16, ggf. über ein Zwischengetriebe 17, nachgeschaltetes Vorschubgetriebe 18 zur Erzeugung von Antriebsbewegungen aufweist, die über die Antriebsanschlüsse 4, 5 ausleitbar sind. Das Vorschubgetriebe 18 ist hier und vorzugsweise als Lineargetriebe zur Erzeugung von linearen Antriebsbewegungen entlang einer Antriebsachse ausgestaltet, wobei die Antriebsachse bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Schraubenfederachse 11 entspricht. Eine besonders kompakte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass das Lineargetriebe als Spindel-Spindelmuttergetriebe ausgestaltet ist, wobei das Schraubenfederelement 10 vorzugsweise entlang der Antriebsachse, weiter vorzugsweise koaxial zu der Antriebsachse ausgerichtet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umgibt das Schraubenfederelement 10 das als Spindel-Spindelmutter-Getriebe ausgestaltete Vorschubgetriebe 18, was die Kompaktheit der Anordnung weiter erhöht.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass die in 2 dargestellte Antriebsanordnung 1 ein Antriebsgehäuse 19 aufweist, das mit einer Verstellung der Antriebsanschlüsse 4, 5 teleskopierbar ist. Alle Antriebskomponenten, insbesondere die Schraubenfederanordnung 8, sind in dem Gehäuse 19 angeordnet. Grundsätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass die Antriebsanordnung 1 mit seinen Antriebskomponenten an der Klappe 3 verteilt angeordnet sind. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Schraubenfederanordnung 8, insbesondere das Schraubenfederelement 10, außerhalb des Gehäuses 19 angeordnet ist.
Weiter darf darauf hingewiesen werden, dass die Schraubenfederanordnung 8 neben dem Schraubenfederelement 10 weitere Schraubenfederelemente aufweisen kann, um den jeweils gewünschten Kurvenverlauf der Gesamtfederkraft 9 über eine Verstellung der Antriebsanordnung 1 zu erreichen.
Hinsichtlich der grundsätzlichen Funktionsweise der Antriebsanordnung 1 bei der Erzeugung von motorischen Antriebsbewegungen darf auf das deutsche Gebrauchsmuster DE 20 2010 016 474 U1 verwiesen werden, dass auf die Anmelderin zurückgeht und deren Inhalt insoweit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die obige Klappenanordnung 2 eines Kraftfahrzeugs als solche beansprucht.
Die beanspruchte Klappenanordnung 2 weist die Klappe 3 auf, die zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist. Die beanspruchte Klappenanordnung 2 weist ferner eine der Klappe 3 zugeordnete, vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 auf. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1, die geeignet sind, die Klappenanordnung 2 als solche zu beschreiben, darf verwiesen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10001054 A1 [0004]
DE 202010016474 U1 [0055]

Claims

Antriebsanordnung einer Klappenanordnung (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Klappenanordnung (2) eine Klappe (3) aufweist, die zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist, wobei die Antriebsanordnung (1) zwei mechanische Antriebsanschlüsse (4, 5) für den antriebstechnischen Anschluss der Antriebsanordnung (1) und eine Schraubenfederanordnung (8) zur Erzeugung einer Gesamtfederkraft (9) zwischen den beiden Antriebsanschlüssen (4, 5) aufweist, wobei der Kurvenverlauf der Gesamtfederkraft (9) zwischen den beiden Antriebsanschlüssen (4, 5) über eine Verstellung der Antriebsanordnung (1) in Abhängigkeit von der Antriebsstellung unterschiedliche Kurvensteigungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfederanordnung (8) mindestens ein einstückiges Schraubenfederelement (10), insbesondere ein Schraubendruckfederelement, mit einer Schraubenfederachse (11) aufweist, dass eine Verstellung, insbesondere eine Schließverstellung, der Klappe (3) mit einem Einfedern des Schraubenfederelements (10) einhergeht und dass zur Erzeugung des unterschiedliche Kurvensteigungen aufweisenden Kurvenverlaufs der Gesamtfederkraft (9) das Schraubenfederelement (10) zumindest über einen Einfederabschnitt ein progressives Federverhalten aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das progressive Federverhalten dadurch ergibt, dass das Schraubenfederelement (10) entlang der Schraubenfederachse (11) eine sich verändernde Federkonfiguration aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubenfederelement (10) entlang der Schraubenfederachse (11) eine sich abschnittsweise oder kontinuierlich verändernde Federkonfiguration aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2 und ggf. nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubenfederelement (10) mindestens einen Federabschnitt (14) mit einer ersten Federkonfiguration und mindestens einen Federabschnitt (15) mit einer zweiten Federkonfiguration aufweist, vorzugsweise, dass das Schraubenfederelement (10) mindestens einen Federabschnitt mit mindestens einer weiteren Federkonfiguration aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2 und ggf. nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die unterschiedlichen Federkonfigurationen des Schraubenfederelements (10) in der Federgeometrie unterscheiden, vorzugsweise, dass sich die unterschiedlichen Federkonfigurationen des Schraubenfederelements (10) in der Windungssteigung unterscheiden, und/oder, dass sich die unterschiedlichen Federkonfigurationen des Schraubenfederelements (10) im Windungsdurchmesser unterscheiden, und/oder, dass sich die unterschiedlichen Federkonfigurationen des Schraubenfederelements (10) im Federdrahtdurchmesser unterscheiden,
Antriebsanordnung nach Anspruch 2 und ggf. nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die unterschiedlichen Federkonfigurationen des Schraubenfederelements (10) in den Materialparametern des Schraubenfedermaterials unterscheiden.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2 und ggf. nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die entlang der Schraubenfederachse (11) sich verändernde Federkonfiguration des Schraubenfederelements (10) bewirkt, dass sich bei einer Verstellung, insbesondere einer Schließverstellung, der Klappe (3) zumindest in einem Verstellbereich der Klappe (3) Federwindungen (w₁–w₄) des Schraubenfederelements (10) beim Einfedern anlegen und die federnde Windungszahl abnimmt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Federwindungen (w₁–w₄) des Schraubenfederelements (10) abschnittsweise anlegen, oder, dass sich die Federwindungen (w₁–w₄) bei einer Verstellung der Klappe (3) sukzessive anlegen.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die sich anlegenden Federwindungen (w₁–w₄) oberflächenbehandelt, insbesondere beflockt, sind.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Federabschnitte (14,15) des Schraubenfederelements jeweils für sich genommen eine im Wesentlichen lineare Federkennlinie aufweisen.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Hälfte, vorzugsweise im letzten Drittel, weiter vorzugsweise im letzten Viertel, der Schließverstellung der Klappe (3) die Schraubenfederanordnung (10) einen Anstieg in der Gesamtfederkraft (9) bewirkt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Hälfte, vorzugsweise im letzten Drittel, weiter vorzugsweise im letzten Viertel, der Schließverstellung der Klappe (3) das progressive Federverhalten des Schraubenfederelements (10) einen Anstieg in der Kurvensteigung des Kurvenverlaufs der Gesamtfederkraft (9) über die Verstellung der Antriebsanordnung (1) bewirkt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (1) einen Antriebsmotor (16) und ein dem Antriebsmotor (16) nachgeschaltetes Vorschubgetriebe (18) zur Erzeugung von Antriebsbewegungen aufweist, die über die Antriebsanschlüsse (4,5) ausleitbar sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschubgetriebe (18) als Lineargetriebe zur Erzeugung von Antriebsbewegungen entlang einer Antriebsachse, insbesondere als Spindel-Spindelmutter-Getriebe, ausgestaltet ist, vorzugsweise, dass das Schraubenfederelement (10) entlang der Antriebsachse, weiter vorzugsweise koaxial zu der Antriebsachse, ausgerichtet ist.
Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Klappe (3), die zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist, und einer der Klappe (3) zugeordneten Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.