DE102017101325A1

DE102017101325A1 - Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102017101325A1
Application number: DE102017101325.3A
Authority: DE
Inventors: Renee Dietzel
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-07-26
Also published as: WO2018137847A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (1) eines Antriebs (2) zur motorischen Verstellung eines Verschlusselements (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei mindestens ein Reibschlussmechanismus (5, 5') zur Bereitstellung einer Reibkraft oder eines Reibmoments vorgesehen ist, wobei der Reibschlussmechanismus (5, 5') Bestandteil eines Bremsmechanismus (6) oder Kupplungsmechanismus (7) des Antriebsstrangs (1) ist, wobei der Reibschlussmechanismus (5, 5') zwei miteinander in Reibeingriff stehende oder bringbare Reibschlusselemente (8, 9; 8, 9') und einen Andrückmechanismus (10) für die Erzeugung einer Andrückkraft (F) der Reibschlusselemente (8, 9; 8, 9') aufeinander zu aufweist, und wobei sich die Reibkraft aus der Andrückkraft (F) und dem Reibungskoeffizienten zwischen den Reibschlusselementen (8, 9; 8, 9') bzw. das Reibmoment aus der Andrückkraft (F), dem mittleren Reibradius (R, R') und dem Reibungskoeffizienten zwischen den Reibschlusselementen (8, 9; 8, 9') ergibt. Es wird vorgeschlagen, dass mindestens eines der Reibschlusselemente (8, 9, 9') derart konfiguriert ist, dass der Einfluss einer Abnahme seiner Dicke (H) auf die resultierende Reibkraft oder das resultierende Reibmoment zumindest zum Teil kompensiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Antriebs zur motorischen Verstellung eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Antrieb für die motorische Verstellung eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Antriebsstrang gemäß Anspruch 12 sowie eine Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Antrieb gemäß Anspruch 14.
Der in Rede stehende Antriebsstrang eines Antriebs findet Anwendung im Rahmen der motorischen Verstellung eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs. Bei solchen Verschlusselementen kann es sich beispielsweise um Türen, insbesondere Schiebetüren, oder um Klappen, insbesondere Heckklappen, Heckdeckel, Motorhauben, Laderaumböden o. dgl., eines Kraftfahrzeugs handeln. Insoweit ist der Begriff „Verschlusselement“ vorliegend weit zu verstehen.
Der in Rede stehende Antriebsstrang dient der Führung des Kraftflusses der von einem Antriebsmotor des Antriebs erzeugten Antriebskraft. Entsprechend kann der Antriebsstrang Antriebskomponenten wie Wellen, Getriebe, Kupplungen, Bremsen o. dgl. aufweisen.
Der bekannte Antriebsstrang ( DE 10 2014 114 617 A1 ), von dem die Erfindung ausgeht, ist Bestandteil eines Spindelantriebs zur motorischen Verstellung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs. Dem Antriebsstrang ist ein als Bremsmechanismus oder als Kupplungsmechanismus ausgestalteter Reibschlussmechanismus zugeordnet, der einerseits ein sicheres Halten der Heckklappe in Zwischenstellungen und andererseits eine manuelle Verstellung der Heckklappe nach Überwindung der Bremskraft des Bremsmechanismus erlaubt.
Der konstruktive Aufbau des bekannten Antriebsstrangs gewährleistet grundsätzlich eine relativ hohe Betriebssicherheit und im Hinblick auf die manuelle Verstellbarkeit einen hohen Benutzungskomfort. Eine Herausforderung im Hinblick auf die Betriebssicherheit stellt allerdings die Tatsache dar, dass die von dem Reibschlussmechanismus bereitgestellte Reibkraft im Laufe der Zeit verschleißbedingt nachlässt. So sind bei dem bekannten Antriebsstrang jeweils zwei Anschlusselemente des Antriebsstrangs miteinander zur Übertragung einer Drehbewegung gekoppelt, wobei eines der Anschlusselemente ein erstes Reibschlusselement aufweist, das mit einem zweiten Reibschlusselement in Reibeingriff steht. Dabei ist das zweite Reibschlusselement über einen Andrückmechanismus, der mindestens ein Federelement aufweist, gegen das erste Reibschlusselement vorgespannt. Im Laufe der Zeit verringert sich verschleißbedingt die Dicke zumindest eines der beiden Reibschlusselemente, was dazu führt, dass die Länge des oder der (eingespannten) Federelemente zunimmt. Mit zunehmender Länge des jeweiligen Federelements nimmt aber gleichzeitig die Federkraft und entsprechend die Andrückkraft, auch Normalkraft genannt, ab. Dies wiederum resultiert in einer im Laufe der Zeit abnehmenden Reibkraft bzw. einem im Laufe der Zeit abnehmenden Reibmoment.
Dies kann zur Folge haben, dass die Reibkraft bzw. das Reibmoment nach einiger Zeit nicht mehr ausreicht, um die Heckklappe o. dgl. auch in Zwischenpositionen zu halten. Dies führt zu einer Beeinträchtigung der Betriebssicherheit.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den bekannten Antriebsstrang derart auszugestalten und weiterzubilden, dass einer verschleißbedingten Beeinträchtigung der Betriebssicherheit entgegengewirkt wird.
Das obige Problem wird bei einem Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass durch eine besondere Gestalt, insbesondere eine besondere geometrische Form und/oder ein besonderes Material bzw. einen besonderen Materialaufbau (Anspruch 2), des sich im Laufe der Zeit abnutzenden Reibschlusselements eine dadurch bedingte nachlassende Federkraft bzw. Andrückkraft in einem Reibschlussmechanismus zumindest teilweise ausgeglichen werden kann. Da mit abnehmender Dicke des jeweiligen Reibschlusselements die Länge der eingespannten Feder oder Federn, z.B. Wellenringfeder bzw. -federn, des Andrückmechanismus zunimmt und die Andrückkraft entsprechend abnimmt, wird vorschlagsgemäß, um die Reibkraft bzw. das Reibmoment möglichst konstant zu halten, mindestens ein anderer die Reibkraft bzw. das Reibmoment beeinflussender Parameter (Reibungskoeffizient und/oder Reibradius) automatisch verändert.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass zumindest eines der Reibschlusselemente um eine in einer axialen Richtung verlaufende Drehachse drehbar ist und die Andrückkraft bezogen auf die Drehachse axial oder radial wirkt. Im ersten Fall kann durch die vorschlagsgemäße Lösung das resultierende Reibmoment und im letzteren Fall die resultierende Reibkraft über die Lebensdauer des Reibschlusselements innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs gehalten werden, in welchem eine ausreichende Betriebssicherheit eines Antriebsstrangs, eines entsprechenden Antriebs und einer entsprechenden Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeugs gewährleistet ist. Insbesondere lässt sich der Einfluss einer Abnahme der Dicke des sich abnutzenden Reibschlusselements auf die resultierende Reibkraft oder das resultierende Reibmoment zu mindestens 20 %, vorzugsweise zu mindestens 50 %, weiter vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, kompensieren (Anspruch 3).
In einer bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 ist die Querschnittsform (bei einem axialen Schnitt) des mindestens einen der Reibschlusselemente derart konfiguriert, dass der mittlere Reibradius der mit dem jeweiligen anderen Reibschlusselement in Reibeingriff stehenden oder bringbaren Oberfläche (Reibfläche) mit abnehmender Dicke des mindestens einen der Reibschlusselemente zunimmt. Mit dem „mittleren Reibradius“ ist der mittlere Abstand der Reibfläche zur Drehachse gemeint. Vorschlagsgemäß kann also die geometrische Form des jeweiligen Reibschlusselements so ausgebildet sein, dass sich der mittlere Reibradius bei bestimmungsgemäßer Abnutzung des Reibschlusselements vergrößert.
Die besonders bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 5 und 6 betreffen Möglichkeiten, wie sich die geometrische Form des jeweiligen Reibschlusselements gestalten lässt, damit sich bei dessen Abnutzung der mittlere Reibradius automatisch vergrößert.
Bei der Ausgestaltung gemäß den Ansprüchen 7 und 8 verfügt der Antriebsstrang über mindestens drei, vorzugsweise genau drei, Reibschlusselemente, die in axialer Richtung übereinander angeordnet sind, das heißt, dass ein mittleres Reibschlusselement unterseitig mit einem ersten äußeren Reibschlusselement und oberseitig mit einem zweiten äußeren Reibschlusselement in Reibeingriff steht oder bringbar ist. In diesem Fall sind dann mindestens zwei Reibschlussmechanismen vorgesehen, nämlich ein erster Reibschlussmechanismus, der das mittlere Reibschlusselement und das erste äußere Reibschlusselement umfasst, und ein zweiter Reibschlussmechanismus, der das mittlere Reibschlusselement und das zweite äußere Reibschlusselement umfasst. Hier ist insbesondere das mittlere Reibschlusselement dasjenige, dessen Dicke im Laufe der Zeit verschleißbedingt besonders stark abnimmt, was durch die vorschlagsgemäße Lösung derart kompensiert werden kann, dass die resultierende Reibkraft oder das resultierende Reibmoment zumindest zum Teil kompensiert wird.
Wie bereits zuvor angedeutet, kann auch ein besonderer Materialaufbau des sich abnutzenden Reibschlusselements dazu dienen, den Einfluss einer Abnahme der Dicke des Reibschlusselements auf die resultierende Reibkraft oder das resultierende Reibmoment zumindest zum Teil zu kompensieren.
Die weiteren bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 9 und 10 betreffen unterschiedliche Anwendungsfälle des Reibschlussmechanismus. So kann dieser Bestandteil eines Bremsmechanismus oder Bestandteil eines Kupplungsmechanismus sein.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 11, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Antrieb für die motorische Verstellung eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs beansprucht, der einen vorschlagsgemäßen Antriebsstrang aufweist. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Antriebsstrang darf verwiesen werden, soweit diese geeignet sind, den Antrieb zu erläutern.
Eine besonders schlanke Ausgestaltung zeigt sich bei einer Konstruktion des Antriebs gemäß Anspruch 12, bei der der Antrieb als Spindelantrieb ausgestaltet ist. Weiter bevorzugt können die geometrische Spindelachse der Spindel und die Antriebswelle des dem Antrieb zugeordneten Antriebsmotors aufeinander ausgerichtet sein.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 13, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einem mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verstellbar gekoppelten Verschlusselement und mit mindestens einem vorschlagsgemäßen Antrieb für die motorische Verstellung des Verschlusselements beansprucht. Wiederum darf auf die vorangehenden Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Antriebsstrang sowie dem vorschlagsgemäßen Antrieb verwiesen werden. Insbesondere ist der Antrieb nicht selbsthemmend ausgestaltet und der als Bremsmechanismus ausgestaltete Reibschlussmechanismus hält das Verschlusselement bei abgeschaltetem Antrieb in Zwischenstellungen, wobei das Verschlusselement bei abgeschaltetem Antrieb vorzugsweise manuell gegen die Bremswirkung des Bremsmechanismus verstellbar ist (Anspruch 14).
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 in einer ganz schematischen Darstellung den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer vorschlagsgemäßen Verschlusselementanordnung, die vorschlagsgemäße Antriebe mit jeweils einem vorschlagsgemäßen Antriebsstrang aufweist,
2 einen der Antriebe gemäß 1 im eingefahrenen Zustand in einem Längsschnitt,
3 einen Bremsmechanismus einer ersten Ausführungsform des Antriebs gemäß 2 im Längsschnitt,
4 einen Kupplungsmechanismus einer zweiten Ausführungsform des Antriebs gemäß 2 im Längsschnitt,
5 in den Darstellungen a) und b) eine Detailansicht des Kupplungsmechanismus aus 4 jeweils mit unterschiedlichen Verschleißgraden und
6 in den Darstellungen a) und b) eine 5 entsprechende Detailansicht einer anderen Ausführungsform des Kupplungsmechanismus jeweils mit unterschiedlichen Verschleißgraden.

Der in der Zeichnung dargestellte Antriebsstrang 1 ist einem Antrieb 2 zur motorischen Verstellung eines Verschlusselements 3, hier einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, zugeordnet. Der Antriebsstrang 1 dient der Führung des Kraftflusses der von einem Antriebsmotor 15 des Antriebs 2 erzeugten Antriebskraft.
Der Anwendungsfall des als Heckklappe ausgestalteten Verschlusselements 3 steht hier im Vordergrund. Allerdings ist die vorschlagsgemäße Lösung auf alle anderen Arten von Verschlusselementen anwendbar. Auf die beispielhafte Aufzählung im einleitenden Teil der Beschreibung darf verwiesen werden.
Der in 1 dargestellten Heckklappe 3 sind insgesamt zwei Antriebe 2 zugeordnet, die an den beiden Seitenrändern einer Heckklappenöffnung 4 und an der Heckklappe 3 selbst angreifen. Dem hier jeweils als Spindelantrieb ausgestalteten Antrieb 2 sind endseitig Kugelpfannen 2a, 2b zugeordnet, die mit entsprechenden Kugelköpfen an dem jeweiligen Seitenrand der Heckklappenöffnung 4 und an der Heckklappe 3 in Eingriff stehen. Im Folgenden ist lediglich von dem in 1 sichtbaren Antrieb 2 die Rede. Alle Ausführungen gelten für den in 1 nicht sichtbaren, dahinterliegenden Antrieb sowie für eine Anordnung mit nur einem einzigen Antrieb 2 entsprechend.
Der Antriebsstrang 1 des Antriebs 2 ist mit einem Reibschlussmechanismus 5 (3 bis 5) bzw. mehreren, vorzugsweise zwei, Reibschlussmechanismen 5 und 5' (6) zur Bereitstellung einer Reibkraft ausgestattet. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ist der Reibschlussmechanismus 5 Bestandteil eines Bremsmechanismus 6. Bei den in den 4 bis 6 gezeigten Ausführungsformen ist der jeweilige Reibschlussmechanismus 5 bzw. 5' Bestandteil eines Kupplungsmechanismus 7.
Der in 3 dargestellte Bremsmechanismus 6 dient dem vorzugsweise dauernden Bremsen des Antriebsstrangs 1, um die Heckklappe 3 in Zwischenstellungen zu halten. Um zusätzlich eine manuelle Verstellung zu ermöglichen, ist der Antrieb 2 hier und vorzugsweise nicht selbsthemmend, also rücktreibbar, ausgestaltet, sodass nach Überwindung der Bremskraft eine entsprechende Verstellung der Heckklappe 3 möglich ist.
Der in den 4 bis 6 dargestellte Kupplungsmechanismus 7 eignet sich am besten für eine Anordnung, bei der der Antrieb 2 selbsthemmend, also nicht rücktreibbar, ausgestaltet ist. Um dennoch eine manuelle Verstellbarkeit der Heckklappe 3 zu ermöglichen, ist der Kupplungsmechanismus 7 als Rutschkupplung ausgestaltet, sodass nach Überwindung der Reibkraft eine entsprechende Verstellung der Heckklappe 3 möglich ist.
Bei allen dargestellten Ausführungsformen weist der jeweilige Reibschlussmechanismus 5 bzw. 5' mindestens zwei, hier und vorzugsweise genau zwei, miteinander in Reibeingriff stehende oder bringbare Reibschlusselemente 8, 9 bzw. 8, 9', sowie einen Andrückmechanismus 10 für die Erzeugung einer Andrückkraft F der Reibschlusselemente 8, 9 bzw. 8, 9' aufeinander zu auf. Dabei kann es grundsätzlich vorgesehen sein, dass der Andrückmechanismus 10 einen Bestandteil zumindest eines der Reibschlusselemente 8, 9, 9' bildet. Bei den Ausführungsformen in den 3 bis 5 wird der einzelne Reibschlussmechanismus 5 von der Paarung aus den Reibschlusselementen 8, 9 gebildet, wohingegen bei der Ausführungsform in 6 der eine Reibschlussmechanismus 5 von der Paarung aus den Reibschlusselementen 8, 9 und der weitere Reibschlussmechanismus 5' von der Paarung aus den Reibschlusselementen 8, 9' gebildet wird. In letzterem Fall ist der Andrückmechanismus 10 Bestandteil beider Reibschlussmechanismen 5, 5'.
In den hier und vorzugsweise beschriebenen Ausführungsformen erzeugt der jeweilige Reibschlussmechanismus 5 bzw. 5' ein Reibmoment, das sich aus der hier bezogen auf die Drehachse 20 axial wirkenden Andrückkraft F, aus dem betreffenden Reibungskoeffizienten zwischen den Reibschlusselementen 8, 9 bzw. 8, 9' und aus dem jeweiligen Reibradius R_m bzw. R_m' ergibt. In einer hier nicht dargestellten Variante kann bei Vorsehen einer bezogen auf die Drehachse radial wirkenden Andrückkraft auch eine Reibkraft anstelle eines Reibmoments erzeugt werden, die sich dann aus der Andrückkraft und aus dem betreffenden Reibungskoeffizienten zwischen den Reibschlusselementen ergibt.
Im Einzelnen ist das Reibmoment proportional zu dem betreffenden Reibungskoeffizienten sowie dem Betrag der jeweiligen Andrückkraft F und dem Betrag des jeweiligen Reibradius R_m bzw. R_m' gemäß folgender Gleichung: $M_{Reib} = μ \times F \times (R_{m} bzw {. R}_{m}'),$
wobei M_Reib das Reibmoment und µ der Reibungskoeffizient ist. Bei dem Reibungskoeffizienten kann es sich je nach Anwendungsfall um einen Haftreibungskoeffizienten oder einen Gleitreibungskoeffizienten zwischen den Reibschlusselementen 8, 9 bzw. 8, 9' handeln. In den hier beschriebenen Ausführungsformen sind beide Reibungskoeffizienten relevant, da in allen hier gezeigten Anwendungsfällen sowohl Haftreibung als auch Gleitreibung auftritt.
Wesentlich ist nun die Erkenntnis, was auch aus der vorgenannten Gleichung ersichtlich ist, dass eine im Laufe der Zeit abnehmende Andrückkraft F eine Reduzierung des Reibmoments zur Folge hätte, wenn dieser Effekt nicht ausgeglichen würde. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für die hier nicht dargestellte Variante einer Reibkraft, die sich aus einer radial wirkenden Andrückkraft und dem jeweiligen Reibungskoeffizienten ergibt.
Um das Reibmoment möglichst konstant zu halten, wird vorschlagsgemäß der Reibungskoeffizient zwischen den Reibschlusselementen 8, 9 bzw. 8, 9' und/oder der Reibradius R_m bzw. R_m' erhöht. Soll gemäß der hier nicht dargestellten Variante eine Reibkraft möglichst konstant gehalten werden, würde bei nachlassender Andrückkraft vorschlagsgemäß allein der Reibungskoeffizient erhöht werden. Eine Erhöhung des Reibungskoeffizienten lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass das hier in Rede stehende Reibschlusselement mehrschichtig aufgebaut ist, wobei das Material jeder Schicht einen anderen Reibungskoeffizienten bewirkt. Mit zunehmendem Verschleiß erhöht sich dann mit jeder abgetragenen Schicht der Reibungskoeffizient automatisch. Bei den Schichten muss es sich dabei nicht zwingend um klar abgegrenzte Schichten handeln, sondern es ist auch denkbar, dass jeweils benachbarte Schichten ineinander übergehen.
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass mindestens eines der Reibschlusselemente 8, 9, 9' derart konfiguriert ist, dass der Einfluss einer Abnahme seiner Dicke H_R, das heißt einer Abnahme seiner Abmessung in Richtung der Andrückkraft F, auf die resultierende Reibkraft bzw. das resultierende Reibmoment zumindest zum Teil kompensiert wird. Die Kompensation erfolgt zu mindestens 20 %, vorzugsweise zu mindestens 50 %, weiter vorzugsweise im Wesentlichen vollständig. Um die in Rede stehende Kompensation zu erreichen, kann die Querschnittsform und/oder das Material zumindest eines der Reibschlusselemente 8, 9, 9', insbesondere zumindest oder ausschließlich des Reibschlusselements 8 mit dem höchsten Verschleiß, in besonderer Weise ausgestaltet sein.
Die Querschnittsform kann vorschlagsgemäß derart konfiguriert sein, dass der mittlere Reibradius R_m' der mit dem jeweiligen anderen Reibschlusselement 9 bzw. 9' in Reibeingriff stehenden oder bringbaren Oberfläche 11 bzw. 11' (Reibfläche) mit abnehmender Dicke H_R des Reibschlusselements 8 zunimmt. Eine mit abnehmender Dicke H_R des Reibschlusselements 8 einhergehende Zunahme des mittleren Reibradius R_m ist für eine erste alternative Ausführungsform in den 5a) und b) und für eine zweite alternative Ausfiihrungsform in den 6a) und b) dargestellt, wobei die 5a) und 6a) jeweils das Reibschlusselement 8 ohne Verschleiß oder mit nur einem relativ geringen Verschleißgrad zeigen, wohingegen die 5b) und 6b) dasselbe Reibschlusselement 8 nach einem im Laufe der Zeit gegenüber den 5a) und 6a) höheren Verschleißgrad zeigen.
Bei der in den 5a) und b) gezeigten Ausführungsform ist das Reibschlusselement 8 so geformt, dass der Querschnitt (Schnurquerschnitt) des Reibschlusselements 8 parallelogrammförmig ist, wobei der Innenradius R_i und der Außenradius R_a der Reibfläche 11 des Reibschlusselements 8 mit abnehmender Dicke H_R des Reibschlusselements 8 zunimmt. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass entweder nur der Innenradius R_i oder nur der Außenradius R_a mit abnehmender Dicke H_R zunimmt. Insbesondere ist das Reibschlusselement 8 hier und vorzugsweise so geformt, dass die radiale Innenseite 12 und die radiale Außenseite 13 des gesamten Reibschlusselements 8 einen schrägen Verlauf relativ zu der Reibfläche 11 hat, wobei hier und vorzugsweise die radiale Innenseite 12 und die radiale Außenseite 13 parallel zueinander und gerade verlaufen.
Bei der Ausführungsform in 6 ist das hauptsächlich dem Verschleiß unterliegende Reibschlusselement 8 sowohl mit einer unterseitigen Reibfläche 11 als auch mit einer oberseitigen Reibfläche 11' mit einem jeweils angrenzenden Reibschlusselement 9 bzw. 9' in Reibeingriff stehend oder bringbar. Das mittlere Reibschlusselement 8 hat hier, da es sich sowohl axial oberseitig als auch axial unterseitig abnutzt, radial außenseitig eine im Wesentlichen konvexe oder pfeilförmige Kontur und radial innenseitig eine im Wesentlichen konkave oder negativ-pfeilförmige Kontur. Auch hier nimmt der Innenradius R_i bzw. R_i' und der Außenradius R_a bzw. R_a' der jeweiligen Reibfläche 11 bzw. 11' mit abnehmender Dicke H_R des Reibschlusselements 8 zu. Das Reibschlusselement 8 weist dazu einen unteren axialen Endabschnitt 14 und einen oberen axialen Endabschnitt 14' auf, wobei der untere axiale Endabschnitt 14 wie das Reibschlusselement 8 in den 5a) und b) geformt ist und der obere axiale Endabschnitt 14' dazu spiegelbildlich geformt ist, bezogen auf eine Ebene, die sich radial und orthogonal zur Drehachse 20 erstreckt.
Insbesondere hat gemäß 6a) und b) das mittlere Reibschlusselement 8 einen unteren axialen Endabschnitt 14 und einen oberen axialen Endabschnitt 14', dessen radiale Innenseite 12 bzw. 12' und dessen radiale Außenseite 13 bzw. 13' jeweils einen schrägen Verlauf relativ zu der Reibfläche 11 bzw. 11' des jeweiligen Endabschnitts 14 bzw. 14' hat, wobei, ausgehend von der jeweiligen Reibfläche 11 bzw. 11', die radialen Innenseiten 12 und 12' beider Endabschnitte 14 und 14' aufeinander zu und die radialen Außenseiten 13 und 13' der beiden Endabschnitte 14 und 14' voneinander weg verlaufen.
Die zuvor beschriebene geometrische Form des jeweiligen Reibschlusselements 8 führt bei Verschleiß dazu, dass der mittlere Reibradius R_m im Laufe der Zeit mit zunehmenden Verschleiß zunimmt. Auf diese Weise lässt sich eine mit zunehmenden Verschleiß einhergehende Abnahme der Andrückkraft F des Andrückmechanismus 10 so ausgleichen, dass das resultierende Reibmoment im Wesentlichen konstant bleibt.
Um das Reibmoment bei abnehmender Andrückkraft F möglichst konstant zu halten oder um gemäß der nicht dargestellten Variante eine Reibkraft bei radialer Andrückkraft möglichst konstant zu halten, kann, wie erwähnt, auch der Reibungskoeffizient zwischen benachbarten Reibschlusselementen 8, 9 bzw. 8, 9' erhöht werden.
Im Folgenden werden die in den 3 bis 6 dargestellten Brems- bzw. Kupplungsmechanismen 6, 7 erläutert, die jeweils mit einem vorschlagsgemäßen Reibschlussmechanismus 5 bzw. 5' ausgestattet sind.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform ist mindestens ein Reibschlusselement 8 feststehend angeordnet, während über den Reibschluss eine Bremskraft übertragbar ist. Bei den in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungsformen ist es dagegen so, dass die Reibschlusselemente 8, 9 bzw. 8, 9' jeweils drehbar sind und rotatorische Antriebsbewegungen über den Reibschluss übertragbar sind.
Entsprechend ist es so, dass bei der in 3 gezeigten Ausführungsform der Reibschlussmechanismus 5 Bestandteil eines Bremsmechanismus 6 ist, der auf eine Antriebskomponente des Antriebsstrangs 1, hier auf eine mehrteilige Antriebswelle 21, 22 des Antriebsstrangs 1, wirkt. Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform ist der Bremsmechanismus 6 jeweils nach Art einer Scheibenbremse ausgestaltet.
Der in 3 gezeigte Bremsmechanismus 6 weist zwei Anschlusselemente 23, 24 auf, die über eine bezogen auf die Drehachse 20 drehfeste, jedoch axial verschiebliche Führung 25 miteinander gekoppelt sind. Das Reibschlusselement 8 ist hier und vorzugsweise Bestandteil des Anschlusselements 23. Das andere Reibschlusselement 9 ist dabei bezogen auf die Drehachse 20 drehfest, jedoch axial verschieblich an einem Bremsgehäuse 26 gelagert. Die beiden Anschlusselemente 23, 24 sind jeweils an einem Antriebswellenabschnitt 21, 22 befestigt, wie in 3 angedeutet ist.
Alternativ kann der Reibschlussmechanismus 5 ein Bestandteil eines Kupplungsmechanismus 7 sein, wie weiter oben angesprochen worden ist. Dies ist in 4 dargestellt. Der Kupplungsmechanismus 7 ist zwischen zwei Antriebskomponenten 21, 22, hier zwei Antriebswellenabschnitte 21, 22, des Antriebsstrangs 1 geschaltet. Dabei ist der Kupplungsmechanismus 7 hier und vorzugsweise als zwischen die beiden Antriebskomponenten 21, 22 des Antriebsstrangs 1 geschaltete Überlastkupplung ausgestaltet.
Auch bei den in den 4 bis 6 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsformen sind jeweils zwei Anschlusselemente 23, 24 vorgesehen, die hinsichtlich der Drehachse 20 über den Reibschluss des Reibschlussmechanismus 5 drehfest miteinander gekoppelt sind. Hierfür ist das Reibschlusselement 9 bezogen auf die Drehachse 20 drehfest, jedoch axial verschieblich über die Führung 27 am Anschlusselement 24 gelagert. Das Reibschlusselement 8 ist gemäß der Ausführungsform in 5a) bzw. 5b) Bestandteil des Anschlusselements 23 und gemäß der Ausführungsform in 6a) bzw. 6b) ein separates Bauteil, das zu beiden Anschlusselementen 23 und 24 bewegbar, hier drehbar, gelagert ist. Das Kupplungsgehäuse 26 dient hier lediglich der Lagerung des Anschlusselements 24.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird der obige Antrieb 2 als solcher beansprucht. Der vorschlagsgemäße Antrieb 2 dient entsprechend der motorischen Verstellung eines Verschlusselements 3 eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Antriebsstrang 1 vorgesehen ist, der gemäß der erstgenannten Lehre ausgestaltet ist. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Antriebsstrang 1 darf verwiesen werden.
In besonders bevorzugter und in 2 dargestellter Ausgestaltung handelt es sich bei dem Antrieb 2 um einen Spindelantrieb. Der Antrieb 2 weist einen Antriebsmotor 15 und ein dem Antriebsmotor 15 nachgeschaltetes Spindel-Spindelmuttergetriebe 16 mit einer Spindel 17 und einer zugeordneten Spindelmutter 18 zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen auf. In 2 angedeutet ist die Tatsache, dass bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Reibschlussmechanismus 5 des Antriebs 2 zwischen den Antriebsmotor 15 und das Spindel-Spindelmuttergetriebe 16 geschaltet ist.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine in 1 dargestellte Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeugs als solche beansprucht. Die vorschlagsgemäße Verschlusselementanordnung weist ein mit der Karosserie 19 des Kraftfahrzeugs verstellbar gekoppeltes Verschlusselement 3 sowie mindestens einen vorschlagsgemäßen Antrieb 2 für die motorische Verstellung des Verschlusselements 3 auf. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Antrieb 2 darf verwiesen werden.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es so, dass der Antrieb 2 nicht selbsthemmend, also rücktreibbar, ausgestaltet ist und dass der als Bremsmechanismus 6 ausgestaltete Reibschlussmechanismus 5 das Verschlusselement 3 bei abgeschaltetem Antrieb 2 in Zwischenstellungen, vorzugsweise in jeder Zwischenstellung, hält. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist das Verschlusselement 3 bei abgeschaltetem Antrieb 2 manuell gegen die Bremswirkung des Bremsmechanismus 6 verstellbar. Von besonderer Bedeutung in diesem Zusammenhang ist die Tatsache, dass die Anordnung insgesamt so getroffen ist, dass der Bremsmechanismus 6 das Verschlusselement 3 bei abgeschaltetem Antrieb 2 in Zwischenstellungen hält, insbesondere im Hinblick auf die Gewichtskraft des Verschlusselements 3 und eventuelle auf das Verschlusselement 3 wirkende Federanordnungen. Bei solchen Federanordnungen kann es sich beispielsweise um Gasfederanordnungen o. dgl. handeln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014114617 A1 [0004]

Claims

Antriebsstrang eines Antriebs (2) zur motorischen Verstellung eines Verschlusselements (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei mindestens ein Reibschlussmechanismus (5, 5') zur Bereitstellung einer Reibkraft oder eines Reibmoments vorgesehen ist, wobei der Reibschlussmechanismus (5, 5') Bestandteil eines Bremsmechanismus (6) oder Kupplungsmechanismus (7) des Antriebsstrangs (1) ist, wobei der Reibschlussmechanismus (5, 5') zwei miteinander in Reibeingriff stehende oder bringbare Reibschlusselemente (8, 9; 8, 9') und einen Andrückmechanismus (10) für die Erzeugung einer Andrückkraft (F) der Reibschlusselemente (8, 9; 8, 9') aufeinander zu aufweist, und wobei sich die Reibkraft aus der Andrückkraft (F) und dem Reibungskoeffizienten zwischen den Reibschlusselementen (8, 9; 8, 9') bzw. das Reibmoment aus der Andrückkraft (F), dem mittleren Reibradius (R_m, R_m') und dem Reibungskoeffizienten zwischen den Reibschlusselementen (8, 9; 8, 9') ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Reibschlusselemente (8, 9, 9') derart konfiguriert ist, dass der Einfluss einer Abnahme seiner Dicke (H_R) auf die resultierende Reibkraft oder das resultierende Reibmoment zumindest zum Teil kompensiert wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform und/oder das Material des mindestens einen der Reibschlusselemente (8, 9, 9') derart konfiguriert ist, dass der Einfluss einer Abnahme seiner Dicke (H_R) auf die resultierende Reibkraft oder das resultierende Reibmoment zumindest zum Teil kompensiert wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine der Reibschlusselemente (8, 9, 9') oder dessen Querschnittsform und/oder Material derart konfiguriert ist, dass der Einfluss einer Abnahme seiner Dicke (H_R) auf die resultierende Reibkraft oder das resultierende Reibmoment zu mindestens 20 %, vorzugsweise zu mindestens 50 %, weiter vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, kompensiert wird.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform derart konfiguriert ist, dass der mittlere Reibradius (R_m, R_m') der mit dem jeweiligen anderen Reibschlusselement (8, 9, 9') in Reibeingriff stehenden oder bringbaren Oberfläche (11, 11') mit abnehmender Dicke (H_R) des mindestens einen der Reibschlusselemente (8, 9, 9') zunimmt.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenradius (R_i, R_i') und/oder Außenradius (R_a, R_a') der mit dem jeweiligen anderen Reibschlusselement (8, 9, 9') in Reibeingriff stehenden oder bringbaren Oberfläche (11, 11') mit abnehmender Dicke (H_R) des mindestens einen der Reibschlusselemente (8, 9, 9') zunimmt.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Innenseite (12, 12') und/oder radiale Außenseite (13, 13') mindestens eines axialen Endabschnitts (14, 14') des mindestens einen der Reibschlusselemente (8, 9, 9') einen schrägen Verlauf relativ zu der mit dem jeweiligen anderen Reibschlusselement (8, 9, 9') in Reibeingriff stehenden oder bringbaren Oberfläche (11, 11') hat, vorzugsweise, dass die radiale Innenseite (12, 12') und radiale Außenseite (13, 13') parallel zueinander und/oder gerade verlaufen.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Reibschlusselemente (8, 9, 9') vorgesehen sind, von denen ein mittleres Reibschlusselement (8) unterseitig mit einem ersten äußeren Reibschlusselement (9) und oberseitig mit einem zweiten äußeren Reibschlusselement (9') in Reibeingriff steht oder bringbar ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Reibschlusselement (8) einen unteren axialen Endabschnitt (14) und einen oberen axialen Endabschnitt (14') aufweist, dessen radiale Innenseite (12, 12') und/oder radiale Außenseite (13, 13') jeweils einen schrägen Verlauf relativ zu der mit dem jeweiligen anderen Reibschlusselement (9, 9') in Reibeingriff stehenden oder bringbaren Oberfläche (11, 11') des jeweiligen Endabschnitts (14, 14') hat, vorzugsweise, dass, jeweils ausgehend von der mit dem jeweiligen anderen Reibschlusselement (9, 9') in Reibeingriff stehenden oder bringbaren Oberfläche (11, 11'), die radialen Innenseiten (12, 12') der Endabschnitte (14, 14') aufeinander zu und/oder die radialen Außenseiten (13, 13') der Endabschnitte (14, 14') voneinander weg verlaufen.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibschlussmechanismus (5, 5') Bestandteil eines Bremsmechanismus (6) ist, der auf eine Antriebskomponente des Antriebsstrangs (1) wirkt, vorzugsweise, dass der Bremsmechanismus (6) nach Art einer Scheibenbremse oder nach Art einer Trommelbremse ausgestaltet ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibschlussmechanismus (5, 5') Bestandteil eines Kupplungsmechanismus (7) ist, der zwischen zwei Antriebskomponenten des Antriebsstrangs (1) geschaltet ist, vorzugsweise, dass der Kupplungsmechanismus (7) als zwischen zwei Antriebskomponenten des Antriebsstrangs (1) geschaltete Überlastkupplung ausgestaltet ist.
Antrieb für die motorische Verstellung eines Verschlusselements (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist.
Antrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (2) als Spindelantrieb ausgestaltet ist und einen Antriebsmotor (15) und ein dem Antriebsmotor (15) nachgeschaltetes Spindel-Spindelmuttergetriebe (16) mit einer Spindel (17) und einer zugeordneten Spindelmutter (18) zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen aufweist, vorzugsweise, dass der Reibschlussmechanismus (5, 5') des Antriebsstrangs (1) zwischen den Antriebsmotor (15) und das Spindel-Spindelmuttergetriebe (16) geschaltet ist.
Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einem mit der Karosserie (19) des Kraftfahrzeugs verstellbar gekoppelten Verschlusselement (3) und mit mindestens einem Antrieb (2) für die motorische Verstellung des Verschlusselements (3) nach Anspruch 11 oder 12.
Verschlusselementanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (2) nicht selbsthemmend ausgestaltet ist und der als Bremsmechanismus (6) ausgestaltete Reibschlussmechanismus (5) das Verschlusselement (3) bei abgeschaltetem Antrieb (2) in Zwischenstellungen hält, vorzugsweise, dass das Verschlusselement (3) bei abgeschaltetem Antrieb (2) manuell gegen die Bremswirkung des Bremsmechanismus (6) verstellbar ist.