DE102017115464A1

DE102017115464A1 - Überlastkupplung für einen Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102017115464A1
Application number: DE102017115464.7A
Authority: DE
Inventors: Lars Klimentew
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2019-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung (1) für einen Antriebsstrang (2) eines Antriebs (3) zur motorischen Verstellung eines Verschlusselements (5) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Überlastkupplung (1) einen Kupplungsmechanismus (7) mit zueinander benachbarten, jeweils um eine geometrische Kupplungsachse (8) drehbaren Kupplungselementen (14, 15, 16) aufweist, die zur Übertragung von um die geometrische Kupplungsachse wirkenden Kupplungsmomenten zwischen einem ersten Anschlusselement (9) und einem zweiten Anschlusselement (10) des Antriebsstrangs in kuppelndem Eingriff miteinander stehen. Es wird vorgeschlagen, dass ein erstes (14) und/oder mindestens ein weiteres der Kupplungselemente (15, 16) des Kupplungsmechanismus (7) eine oder mehrere elastische Mitnehmerfedern (17) aufweist, die sich von dem jeweiligen Kupplungselement (14, 15, 16) zu dem jeweils benachbarten Kupplungselement (14, 15, 16) erstrecken und mit diesem in reibschlüssigem und/oder formschlüssigem Kontakt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung für einen Antriebsstrang eines Antriebs zur motorischen Verstellung eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Antrieb gemäß Anspruch 14 sowie eine Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 15.
Die in Rede stehende Überlastkupplung findet Anwendung im Rahmen der motorischen Verstellung eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs. Bei solchen Verschlusselementen kann es sich beispielsweise um Türen, insbesondere Schiebetüren, Klappen, insbesondere Heckklappen, Heckdeckel, Motorhauben, Laderaumböden oder dergleichen eines Kraftfahrzeugs handeln. Insoweit ist der Begriff „Verschlusselement“ vorliegend weit zu verstehen.
Die bekannte Überlastkupplung ( DE 10 2014 100 125 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, ist Bestandteil eines Spindelantriebs zur motorischen Verstellung der Heckklappe eines Kraftfahrzeugs. Der Spindelantrieb ist mit einem Antriebsmotor ausgestattet, der über ein Zwischengetriebe und einen in Axialrichtung federkraftbeaufschlagten Kupplungsmechanismus mit einem Spindel-Spindelmutter-Getriebe gekoppelt ist. Bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Auslöse-Kupplungsmoments kommt es zu einem Durchrutschen zweier in kuppelndem Eingriff miteinander stehender Kupplungselemente des Kupplungsmechanismus, der hier als Überlastkupplung arbeitet.
Um die Kupplungselemente gegeneinander vorzuspannen, sind um die geometrische Kupplungsachse herum mehrere axial wirkende Schraubendruckfedern in einer entsprechenden umlaufenden Federkammer angeordnet.
Mit dem obigen, strukturellen Aufbau der Überlastkupplung lässt sich eine kompakte Bauform des Spindelantriebs nur bis zu einem gewissen Grad erreichen. Hinsichtlich der Kompaktheit des Spindelantriebs besteht entsprechend Optimierungspotential.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Überlastkupplung für einen Antriebsstrang eines Antriebs derart auszugestalten und weiterzubilden, dass sich eine besonders kompakte Bauform des Antriebs realisieren lässt.
Das obige Problem wird bei einer Überlastkupplung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, die Kupplungselemente zumindest abschnittsweise elastisch auszubilden, um während Drehbewegungen benachbarter Kupplungselemente relativ zueinander immer einen kuppelnden Eingriff zwischen den Kupplungselementen zu gewährleisten, ohne dass zu diesem Zweck eine zusätzliche Federvorspannung in Axialrichtung durch separate Federn, beispielsweise Schraubendruckfedern, aufgebracht werden muss. Auf entsprechende separate Federelemente kann entsprechend bei der vorschlagsgemäßen Überlastkupplung verzichtet werden, wodurch auch der Bauraum für eine separate Federkammer eingespart werden kann. Die Überlastkupplung und somit auch der gesamte Spindelantrieb kann auf diese Weise besonders kompakt ausgebildet werden.
Im Detail wird vorgeschlagen, bei einer Überlastkupplung mit zueinander benachbarten, jeweils um eine geometrische Kupplungsachse drehbaren Kupplungselementen, die im kuppelnden Eingriff miteinander stehen, zumindest eines der Kupplungselemente mit einer oder mehreren elastischen Mitnehmerfedern auszustatten, die sich von dem jeweiligen Kupplungselement zu dem jeweils benachbarten Kupplungselement erstrecken und mit diesem in reibschlüssigem und/oder formschlüssigem Kontakt sind. Hierbei besteht ein Reibschluss und/oder Formschluss in Drehrichtung der Kupplungselemente relativ zueinander, wobei es insbesondere zwei Drehrichtungen gibt, wobei bei einem Verdrehen der Kupplungselemente relativ zueinander in einer ersten Drehrichtung eine, insbesondere unlösbare, Kupplungsverbindung hergestellt und bei einem Verdrehen in die entgegengesetzte Drehrichtung bei Überschreiten eines vorbestimmten Auslöse-Kupplungsmoments gelöst wird. Wird zwischen zwei Kupplungselementen noch ein weiteres Kupplungselement als Zwischenelement eingesetzt, das zu beiden äußeren Kupplungselementen drehbar gelagert ist, werden zwei wie zuvor beschriebene Kupplungselementpaare gebildet, wobei innerhalb jedes einzelnen dieser beiden Kupplungselementpaare in einer Drehrichtung eine Kupplungsverbindung hergestellt und in der entgegengesetzten Drehrichtung bei Überschreiten eines Auslöse-Kupplungsmoments gelöst werden kann. Eine solche Anordnung mit drei Kupplungselementen erlaubt es, in jeder Drehrichtung bei Überschreiten eines vorbestimmten Auslöse-Kupplungsmoments eine Kupplungsverbindung zu lösen und damit eine Überlastkupplung in beiden Drehrichtungen zu realisieren. Die Ansprüche 2 bis 4 betreffen verschiedene Möglichkeiten, die Kupplungselemente des Kupplungsmechanismus innerhalb des Antriebsstrangs anzuordnen.
Die Ansprüche 5 und 6 betreffen Ausgestaltungen von Kupplungselementen, mit denen auf besonders effektive Weise der zuvor beschriebene Reib- und/oder Formschluss in Drehrichtung der Kupplungselemente relativ zueinander erzeugt werden kann. Insbesondere können an mindestens einem der Kupplungselemente Vorsprünge und/oder Vertiefungen vorgesehen sein, an denen die Mitnehmerfedern des jeweils benachbarten Kupplungselements im weitesten Sinne Halt finden, um dadurch den Reib- und/oder Formschluss zu bilden.
Anspruch 7 definiert eine bevorzugte Ausgestaltung mit einem Kupplungsmechanismus, der ein zwischen zwei Kupplungselementen angeordnetes Zwischenelement als zusätzliches Kupplungselement aufweist.
Anspruch 8 betrifft Möglichkeiten der Verbindung der jeweiligen Mitnehmerfeder oder Mitnehmerfedern mit dem übrigen Kupplungselement, auch Grundkörper des Kupplungselements genannt. So können die Mitnehmerfedern mit dem Grundkörper einstückig ausgeführt sein oder mit diesem formschlüssig und insbesondere schwenkbar verbunden sein.
In den Ansprüchen 9 bis 12 sind bevorzugte Anordnungen der jeweiligen Mitnehmerfeder oder Mitnehmerfedern relativ zum übrigen Kupplungselement bzw. Grundkörper sowie verschiedene mögliche Verläufe der Mitnehmerfeder bzw. Mitnehmerfedern beschrieben.
Anspruch 13 definiert eine Ausgestaltung, bei der der kuppelnde Eingriff zwischen benachbarten Kupplungselementen in einer Drehrichtung bei Überschreiten eines vorbestimmten Auslöse-Kupplungsmoments lösbar ist und vorzugsweise in der entgegengesetzten Richtung nicht lösbar ist. In letztgenannter Richtung ist also ein Durchrutschen zwischen den beiden benachbarten Kupplungselementen nicht möglich. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass auch in der ersten Drehrichtung, in der bei Überschreiten des Auslöse-Kupplungsmoments die Kupplungsverbindung gelöst wird, bei einem Kupplungsmoment, das kleiner als das Auslöse-Kupplungsmoment ist, weiterhin ein kuppelnder Eingriff zwischen den beiden benachbarten Kupplungselementen besteht, der insbesondere zumindest größtenteils, vorzugsweise vollständig, durch einen Reibschluss zwischen den Kupplungselementen erreicht wird.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 14, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Antrieb für die motorische Verstellung eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs, dessen Antriebsstrang eine vorschlagsgemäße Überlastkupplung aufweist, beansprucht.
Durch den oben beschriebenen, platzsparenden Aufbau der Überlastkupplung und insbesondere des Kupplungsmechanismus lässt sich der Antrieb insgesamt besonders kompakt aufbauen. Die mit der vorschlagsgemäßen Überlastkupplung erzielbare Kompaktheit zeigt sich besonders bei einer Ausgestaltung des Antriebs als Spindelantrieb. Hier sind die geometrische Spindelachse der Spindel und die geometrische Kupplungsachse der Überlastkupplung insbesondere aufeinander ausgerichtet, so dass sich eine insgesamt schlanke Bauform des Antriebs ergibt.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 15, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einem motorisch verstellbaren Verschlusselement beansprucht.
Wesentlich nach der weiteren Lehre ist, dass mindestens ein obiger, vorschlagsgemäßer Antrieb für die motorische Verstellung des Verschlusselements vorgesehen ist. Durch die oben angesprochene Kompaktheit des Antriebs ergibt sich auch für die Verschlusselementanordnung insgesamt ein besonders kompakter Aufbau.
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 einer vorschlagsgemäßen Überlastkupplung aufweist,
2 den Antrieb gemäß 1 im eingefahrenen Zustand in einem Längsschnitt,
3 in a) eine geschnittene Detailansicht der Überlastkupplung und in b) eine Explosionsdarstellung der Überlastkupplung,
4 die Funktionsweise der Überlastkupplung anhand eines ersten Ausführungsbeispiels,
5 die Funktionsweise der Überlastkupplung anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels,
6 die Funktionsweise der Überlastkupplung anhand zweier weiterer Ausführungsbeispiele und
7 weitere Ausführungsbeispiele von Kupplungselementen für die Überlastkupplung.

Die in der Zeichnung dargestellte Überlastkupplung 1 ist einem Antriebsstrang 2 eines motorischen Antriebs 3 zugeordnet. Der Antrieb 3 dient der motorischen Verstellung eines Verschlusselements 5, hier einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs. Der Anwendungsfall des als Heckklappe ausgestalteten Verschlusselements 5 steht hier im Vordergrund. Allerdings ist die vorschlagsgemäße Lösung auf alle anderen Arten von Verschlusselementen ebenfalls anwendbar. Auf die beispielhafte Aufzählung im einleitenden Teil der Beschreibung darf verwiesen werden.
Der in 1 dargestellten Heckklappe 5 sind insgesamt zwei Antriebe 3 zugeordnet, die an den beiden Seitenrändern einer Heckklappenöffnung 6 und an der Heckklappe 5 selbst angreifen. Den hier jeweils als Spindelantrieb ausgestalteten Antrieben 3 sind endseitig Kugelpfannen 4a, 4b zugeordnet, die mit entsprechenden Kugelköpfen an dem jeweiligen Seitenrand der Heckklappenöffnung 6 und an der Heckklappe 5 in Eingriff stehen. Im Folgenden ist lediglich von dem in 1 sichtbaren Antrieb 3 die Rede. Alle Ausführungen gelten für den in 1 nicht sichtbaren, dahinterliegenden Antrieb entsprechend.
Die Überlastkupplung 1 ist mit einem Kupplungsmechanismus 7 ausgestattet, der zur Übertragung von um eine geometrische Kupplungsachse 8 wirkenden Kupplungsmomenten zwischen einem ersten Anschlusselement 9 und einem zweiten Anschlusselement 10 eine Kupplungsverbindung herstellt. Die Anschlusselemente 9, 10 sind hier als Antriebsklauen ausgestaltet. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Überlastkupplung 1 so montiert, dass im Antriebsstrang 2 das erste Anschlusselement 9 motorseitig und das zweite Anschlusselement 10 spindelseitig gelegen ist. Insbesondere ist dabei das erste Anschlusselement 9 mit einem Antriebskomponentenabschnitt 11a, beispielsweise einem Antriebswellenabschnitt 11a, einer Antriebskomponente 12, beispielsweise einer Antriebswelle 12, des Antriebsstrangs 2 drehfest gekoppelt. Das zweite Anschlusselement 10 kann entsprechend mit einem zweiten Antriebskomponentenabschnitt 11b, insbesondere einem weiteren Antriebswellenabschnitt 11b, der Antriebskomponente 12 des Antriebsstrangs 2 drehfest gekoppelt sein.
Im Überlastfall, also bei Überschreiten eines vorbestimmten Auslöse-Kupplungsmoments, löst die Kupplungsverbindung in noch zu erläuternder Weise, so dass die Überlastkupplung 1 die Anschlusselemente 9 und 10 voneinander trennt. Der Ausdruck „Lösen der Kupplungsverbindung“ ist vorliegend weit zu verstehen. Er umfasst nicht nur eine ideale Trennung der beiden Anschlusselemente 9, 10, sondern auch eine solche Trennung, bei der eine gewisse Reibung zwischen den beiden Anschlusselementen 9, 10 verbleibt. Der Begriff „Kupplungsmoment“ umfasst alle Drehmomente, die in die Überlastkupplung 1 eingeleitet werden, und zwar unabhängig davon, von welchem Teil des Antriebsstrangs 2 ausgehend die Drehmomente eingeleitet werden. Wie aus den folgenden Ausführungen deutlich wird, kann es sich hier um motorseitig entsprechend motorisch aufgebrachte Drehmomente, oder um spindelseitig entsprechend manuell aufgebrachte Drehmomente handeln. Vorliegend stehen die manuell aufgebrachten Drehmomente im Vordergrund. Die Überlastkupplung 1 stellt sicher, dass bei einer übermäßigen manuellen Verstellung des Verschlusselements 5 eine Beschädigung des Antriebsstrangs 2 des Antriebs 3 und des Karosserieblechs ausbleibt.
Wesentlich ist nun, dass der Kupplungsmechanismus 7 ein oder mehrere Paare 13a, 13b, insbesondere zwei Paare 13a, 13b, von um die geometrische Kupplungsachse 8 drehbaren Kupplungselementen 14, 15, 16 aufweist, von denen mindestens eines eine oder mehrere elastische Mitnehmerfedern 17 aufweist. Der Begriff „elastische Mitnehmerfedern“ ist hier weit zu verstehen und umfasst jegliche Form von nachgiebigen Elementen, die geeignet sind, eine Mitnehmerfunktion zu erfüllen, also einen damit in Kontakt stehendes (in Eingriff stehendes) benachbartes Element mit zu bewegen. Die Mitnehmerelemente bzw. Mitnehmerfedern können aus einem elastischen Material, beispielsweise Metall und/oder Kunststoff, bestehen und/oder ein nachgiebiges Verbindungsmittel, beispielsweise Gelenk, zur Befestigung an dem übrigen Teil des Kupplungselements 14, 15, 16 aufweisen.
In dem nun eines oder mehrere der Kupplungselemente 14, 15, 16 nachgiebige bzw. federnde Elemente aufweist, die sich von dem jeweiligen Kupplungselement 14, 15, 16 zu dem jeweils benachbarten Kupplungselement 14, 15, 16 erstrecken und mit diesem in reibschlüssigem und/oder formschlüssigem Kontakt sind, kann auf eine separate Einrichtung zur Vorspannung der Kupplungselemente 14, 15, 16 aufeinander zu verzichtet werden. Dadurch kann die Kompaktheit der Überlastkupplung 1 und entsprechend des Antriebs 3 erhöht werden, so dass der Antrieb 3 einen geringeren Bauraum einnimmt.
Die dargestellte Überlastkupplung 1 weist ein rohrartiges Gehäuse 18 auf, das hier und vorzugsweise den Kupplungsmechanismus 7 und weitere Komponenten des Antriebsstrangs 2, die im Weiteren noch näher erläutert werden, aufnimmt.
Es sei nun zunächst einmal auf die Ausführungsbeispiele in den 3 bis 5 eingegangen, welche gemein haben, dass der Kupplungsmechanismus 7 zwei Kupplungselementpaare 13a, 13b aufweist, wobei das eine Kupplungselementpaar 13a die Kupplungselemente 14 und 15 und das andere Kupplungselementpaar 13b die Kupplungselemente 14 und 16 aufweist. Mit anderen Worten ist das Kupplungselement 14 hier Bestandteil beider Kupplungselementpaare 13a, 13b.
Das erste Kupplungselement 14 ist hier ein Zwischenelement 14, das zwischen den beiden weiteren Kupplungselementen 15, 16 angeordnet ist, denen wiederum eines der Anschlagselemente 9, 10 zugeordnet ist. Die Kupplungselemente 15 und 16 sind mit dem jeweiligen Anschlusselement 9 bzw. 10 jeweils drehfest und axialfest gekoppelt und sind hier und vorzugsweise Bestandteil des jeweiligen Anschlusselements 9 bzw. 10, dass heißt einstückig mit diesem ausgeführt.
Ein Kupplungsmechanismus 7, wie er in den 3 bis 5 dargestellt ist, hat den Vorteil, dass für beide Drehrichtungen der Anschlusselemente 9 und 10 relativ zueinander eine Überschreitung eines vorbestimmten Auslöse-Kupplungsmoments eine Kupplungsverbindung löst. So wirken die Kupplungselemente 14 und 15 einerseits und die Kupplungselemente 14 und 16 andererseits derart zusammen, dass in dem Fall, dass das zweite Anschlusselement 10 still steht bzw. blockiert ist, das erste Anschlusselement 9, insbesondere über den Antriebskomponentenabschnitt 11a, sowohl entgegen dem Uhrzeigersinn (Drehrichtung X₁ ) als auch im Uhrzeigersinn (Drehrichtung X₂ ) gedreht werden kann. Bei einer Drehung des ersten Anschlusselements 9 in der Drehrichtung X₁ im Uhrzeigersinn wird eine nicht lösbare Kupplungsverbindung, insbesondere überwiegend oder vollständig formschlüssige Kupplungsverbindung, zwischen den Kupplungselementen 14 und 16 hergestellt, wohingegen eine Kupplungsverbindung, insbesondere überwiegend oder vollständig reibschlüssige Kupplungsverbindung, zwischen den Kupplungselementen 14 und 15 gelöst wird, sobald ein vorbestimmtes Auslöse-Kupplungsmoment überschritten wird. Wird dagegen das Anschlusselement 9, insbesondere über den Antriebskomponentenabschnitt 11a, in der Drehrichtung X₂ im Uhrzeigersinn gedreht, wird zwischen den Kupplungselementen 14 und 15 eine nicht lösbare, insbesondere überwiegend oder vollständig formschlüssige, Kupplungsverbindung hergestellt, wohingegen eine Kupplungsverbindung, insbesondere eine überwiegend oder vollständig reibschlüssige Kupplungsverbindung, zwischen den Kupplungselementen 14 und 16 gelöst wird, sobald hier ein entsprechend vorbestimmtes Auslöse-Kupplungsmoment überschritten wird. Es sei darauf hingewiesen, dass das zu überschreitende Auslöse-Kupplungsmoment zwischen den Kupplungselementen 14 und 15 von dem zu überschreitenden Auslöse-Kupplungsmoment zwischen den Kupplungselementen 14 und 16 gleich groß ist, grundsätzlich aber auch verschieden sein kann.
Um den vorangehenden Effekt, nämlich das Durchrutschen des Kupplungsmechanismus 7 sowohl im Fall einer Relativdrehbewegung in die Drehrichtung X₁ als auch im Fall einer Relativdrehbewegung in die entgegengesetzte Drehrichtung X₂ , zu erreichen, ist das mittlere Kupplungselement bzw. Zwischenelement 14 hier und vorzugsweise, in einem Schnitt in Umfangsrichtung, fischgrätenähnlich ausgebildet, was schematisch in 4 dargestellt ist. „Fischgrätenähnlich“ bedeutet, dass sich die elastischen Mitnehmerfedern 17 zu beiden Seiten des übrigen Kupplungselements 14, dass heißt zu beiden Seiten des Grundkörpers 19, geneigt zur Drehrichtung X₁ und X₂ erstrecken. Dabei haben die jeweiligen Mitnehmerfedern 17 hier und vorzugsweise, wie 4a) zeigt, im unbelasteten Zustand einen von ihrem inneren Ende 17a zu ihrem äußeren Ende 17b vollständig geraden Verlauf. Die Mitnehmerfedern 17 sind hier im Wesentlich lamellenförmig ausgebildet.
Die zum Zwischenelement 14 benachbart angeordneten Kupplungselemente 15 und 16 weisen jeweils Vertiefungen 20 auf, die jeweils eine Aufnahme für eine der Mitnehmerfedern 17 bilden.
In 4b) ist eine Drehbewegung in die Richtung X₂ dargestellt, bei der die Kupplungselemente 14 und 15 in formschlüssigem Eingriff und die Kupplungselemente 14 und 16 in reibschlüssigem Eingriff stehen. Bis zum Überschreiten eines vorbestimmten Auslöse-Kupplungsmoments besteht also eine reibschlüssige Kupplungsverbindung zwischen den Kupplungselementen 14 und 16. Bei Überschreiten des vorbestimmten Auslöse-Kupplungsmoments wird die reibschlüssige Kupplungsverbindung gelöst und die Kupplungselemente 14 und 16 rutschen durch. 4c) zeigt das Zusammenwirken der Kupplungselemente 14, 15, 16 für die entgegengesetzte Drehrichtung X₁ .
In 5 ist ein ähnliches Prinzip wie in 4 dargestellt, mit dem Unterschied, dass hier das Zwischenelement 14 mit Vertiefungen 20 zur Aufnahme der Mitnehmerfedern 17 der benachbarten Kupplungselemente 15 und 16 versehen ist und insbesondere keine eigenen Mitnehmerfedern 17 aufweist, wohingegen die Kupplungselemente 15 und 16 mit entsprechenden Mitnehmerfedern 17 versehen sind und insbesondere keine Vertiefungen 20 zur Aufnahme von Mitnehmerfedern 17 aufweisen.
In 6 ist im Unterschied zu den 4 und 5 nur ein einzelnes Kupplungselementpaar 13a dargestellt, welches entweder das einzige Kupplungselementpaar 13a eines Kupplungsmechanismus 7 oder eines von zwei Kupplungselementpaaren 13a, 13b eines Kupplungsmechanismus 7 bildet. Die zu dem Kupplungselementpaar 13a, das die Kupplungselemente 14 und 15 umfasst, gemachten Ausführungen können auch auf das beschriebene andere Kupplungselementpaar 13b zutreffen. Auch können die zu dem Kupplungselement 14 gemachten Ausführungen auf das Kupplungselement 15 zutreffen und umgekehrt.
Bei dem Ausführungsbeispiel in 6a) weist das erste Kupplungselement 14 elastische Mitnehmerfedern 17 auf, die von ihrem inneren Ende 17 a zu ihrem äußeren Ende 17b einen vollständig geraden Verlauf haben. Bei dem hier gezeigten, unbelasteten Zustand der Mitnehmerfedern 17 ist auch erkennbar, dass diese gegenüber der Drehrichtung X₁ bzw. X₂ orthogonal verlaufen und nicht geneigt sind. Das zweite Kupplungselement 15 weist hier und vorzugsweise Vorsprünge 21 auf, die, bezogen auf die jeweilige Drehrichtung X₁ bzw. X₂ , einen Anschlag für die Mitnehmerfedern 17 des jeweils benachbarten Kupplungselements 14 bilden. Die Vorsprünge 21 sind hier relativ kurz, können grundsätzlich aber auch länger ausfallen und bilden dann insbesondere ebenfalls elastische Mitnehmerfedern 17, können aber auch nicht-elastische Mitnehmerelemente bilden. Die orthogonale Ausrichtung der Mitnehmerelemente 17 in 6a) hat den Vorteil, dass das Kupplungselementpaar 13a sowohl in der Drehrichtung X₁ als auch der Drehrichtung X₂ , wie in 6b) dargestellt, eine Kupplungsverbindung zwischen den Kupplungselementen 14 und 15 erlaubt. Die Kupplungsverbindung ist bei geringen Kupplungsmomenten eine überwiegend formschlüssige Kupplungsverbindung, ändert sich aber mit zunehmendem Kupplungsmoment zu einer reibschlüssigen Kupplungsverbindung, die sich bei Überschreiten eines vorbestimmten Auslöse-Kupplungsmoments löst.
Bei dem Ausführungsbeispiel in den 6c) und d) weisen beide Kupplungselemente 14 und 15 jeweils Mitnehmerfedern 17 auf, die sämtlich im unbelasteten Zustand bezogen auf die Drehrichtung X₁ bzw. X₂ geneigt sind. Auch hier besteht bei relativ kleinen Kupplungsmomenten zunächst eine überwiegend formschlüssige Kupplungsverbindung, die sich aber mit zunehmendem Kupplungsmoment zu einer reibschlüssigen Kupplungsverbindung ändert und sich bei Überschreiten eines vorbestimmten Auslöse-Kupplungsmoments löst.
Die zuvor genannten Wirkprinzipien gelten nicht nur in dem Fall, dass wie in 3 die jeweiligen Mitnehmerfedern 17 axial zu dem übrigen Kupplungselement 14, 15, 16 angeordnet sind, also axial an den jeweiligen Grundkörper 19 des Kupplungselements anschließen, sondern auch in dem Fall, dass die Mitnehmerfedern 17 radial zu dem übrigen Kupplungselement 14, 15, 16 bzw. zu dem entsprechenden Grundkörper 19 verlaufen. Letzteres ist beispielhaft in den 7a) bis c) anhand verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt. 7a) zeigt ein Kupplungselement 14, das auch ein Zwischenelement sein kann, wobei in diesem Fall ein weiteres Kupplungselement (nicht dargestellt) mit dem axial oberen Abschnitt 14a des Kupplungselements 14 eine Kupplungsverbindung bilden kann und noch ein weiteres Kupplungselement (nicht dargestellt) entsprechend mit dem axial unteren Abschnitt 14b des Kupplungselements 14 eine Kupplungsverbindung bilden kann. Die Kupplungselementabschnitte 14a und 14b sind hier drehfest miteinander verbunden und insbesondere einstückig ausgeführt, wobei die Mitnehmerfedern 17 am oberen Abschnitt 14a in eine andere Richtung als die Mitnehmerfedern 17 im unteren Abschnitt 14b geneigt sind. Weiterhin ist hier vorzugsweise vorgesehen, dass die Mitnehmerfedern 17 von ihrem inneren Ende 17a zu ihrem äußeren Ende 17b im unbelasteten Zustand einen gebogenen Verlauf haben.
In 7b) ist ein Ausführungsbeispiel für ein Kupplungselement 14 dargestellt, welches ebenfalls als Zwischenelement eingesetzt werden kann, wobei in diesem Fall ein weiteres Kupplungselement (nicht dargestellt) radial innerhalb des ersten Kupplungselements 14 und noch ein weiteres Kupplungselement (nicht dargestellt) radial außerhalb des ersten Kupplungselements 14 angeordnet sein kann, wobei auch hier die Kupplungselemente nach dem vorangehend beschriebenen Prinzip zusammenwirken.
In 7c) ist schließlich ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Mitnehmerfedern 17 ebenfalls radial zu dem übrigen Kupplungselement 14 bzw. Grundkörper 19 angeordnet sind, wobei die Mitnehmerelemente 17 hier aber schwenkbar mit dem übrigen Kupplungselement 14 bzw. Grundkörper 19 verbunden sind. Dabei sind die Mitnehmerelemente 17 als Schenkelfedern ausgebildet, deren innerer Schenkel festgelegt ist und deren äußerer Schenkel und/oder deren Federwicklung die zuvor im Detail beschriebene Elastizität bzw. Nachgiebigkeit bewirkt, indem der äußere Schenkel um den Drehpunkt der Schenkelfeder (Wicklungsachse) schwenkbar ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der äußere Schenkel der Mitnehmerfedern 17 im Ausführungsbeispiel der 7c) vorzugsweise elastisch ist, also in sich gebogen werden kann, grundsätzlich aber auch starr sein kann.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird der obige Antrieb 3 als solcher beansprucht. Der vorschlagsgemäße Antrieb 3 dient entsprechend der motorischen Verstellung eines Verschlusselements 5 eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Antriebsstrang 2 vorgesehen ist, der eine vorschlagsgemäße Überlastkupplung 1 aufweist. Ein solcher vorschlagsgemäßer Antrieb 3 ist der Darstellung gemäß 2 zu entnehmen. Der Darstellung gemäß 2 ist ferner zu entnehmen, dass die in 3 beispielhaft gezeigte und oben im Detail erläuterte Überlastkupplung 1 in den Antriebsstrang 2 geschaltet ist. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Überlastkupplung 1 darf verwiesen werden.
In besonders bevorzugter und in 2 dargestellter Ausgestaltung handelt es sich bei dem Antrieb 3 um einen Spindelantrieb. Der Antrieb 3 weist einen Antriebsmotor 22 und ein dem Antriebsmotor 22 nachgeschaltetes Spindel-Spindelmutter-Getriebe 23 mit einer Spindel 24 und einer zugeordneten Spindelmutter 25 zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen auf. In 2 angedeutet ist die Tatsache, dass bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel die Überlastkupplung 1 im Antriebsstrang 2 des Antriebs 3 zwischen dem Antriebsmotor 22 und das Spindel-Spindelmutter-Getriebe 23 geschaltet ist. Dabei sind im Sinne einer schlanken Bauform die geometrische Spindelachse 26 und die geometrische Kupplungsachse 8 aufeinander ausgerichtet. Eine weitere Steigerung der Schlankheit des Antriebs 3 ergibt sich zusätzlich dadurch, dass der Antriebsmotor 22, die Überlastkupplung 1 und die Spindel 24 entlang der geometrischen Spindelachse 26 hintereinander angeordnet sind. Die Außenfläche des Antriebs 3 ist durch die hohe resultierende Kompaktheit der Antriebskomponenten weitgehend zylindrisch.
In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, dass hier zwischen dem Antriebsmotor 22 und die Überlastkupplung 1 ein Zwischengetriebe 27 geschaltet ist, auf das bei bestimmten Auslegungsvarianten auch verzichtet werden kann.
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 des Kraftfahrzeugs verstellbar gekoppeltes Verschlusselement 5 sowie mindestens einen vorschlagsgemäßen Antrieb 3 für die motorische Verstellung des Verschlusselements 5 auf. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Antrieb 3 darf verwiesen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014100125 A1 [0003]

Claims

Überlastkupplung für einen Antriebsstrang (2) eines Antriebs (3) zur motorischen Verstellung eines Verschlusselements (5) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Überlastkupplung einen Kupplungsmechanismus (7) mit zueinander benachbarten, jeweils um eine geometrische Kupplungsachse (8) drehbaren Kupplungselementen (14, 15, 16) aufweist, die zur Übertragung von um die geometrische Kupplungsachse wirkenden Kupplungsmomenten zwischen einem ersten Anschlusselement (9) und einem zweiten Anschlusselement (10) des Antriebsstrangs (2) in kuppelndem Eingriff miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes (14) und/oder mindestens ein weiteres der Kupplungselemente (15, 16) des Kupplungsmechanismus (7) eine oder mehrere elastische Mitnehmerfedern (17) aufweist, die sich von dem jeweiligen Kupplungselement (14, 15, 16) zu dem jeweils benachbarten Kupplungselement (14, 15, 16) erstrecken und mit diesem in reibschlüssigem und/oder formschlüssigem Kontakt sind.
Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Kupplungselement (14) das erste Anschlusselement (9) und dem weiteren Kupplungselement (15, 16) das zweite Anschlusselement (10) zugeordnet ist, und/oder, dass einem der weiteren Kupplungselemente (15, 16) das erste Anschlusselement (9) und einem anderen der weiteren Kupplungselemente (15, 16) das zweite Anschlusselement (10) zugeordnet ist, vorzugsweise, dass das erste Kupplungselement (14) und/oder das mindestens eine weitere Kupplungselement (15, 16) axialfest mit dem zugeordneten Anschlusselement (9, 10) gekoppelt ist.
Überlastkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (14) Bestandteil des ersten Anschlusselements (9) ist, oder, dass das erste Kupplungselement (14) ein Zwischenelement ist, das zwischen zwei weiteren Kupplungselementen (15, 16) angeordnet ist.
Überlastkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine weitere Kupplungselement (15, 16) jeweils Bestandteil des ersten Anschlusselements (9) oder des zweiten Anschlusselements (10) ist.
Überlastkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (14) und/oder das mindestens eine weitere Kupplungselement (15, 16) einen oder mehrere Vorsprünge (21) aufweist, die einen Anschlag für die Mitnehmerfeder(n) (17) des jeweils benachbarten Kupplungselements (14, 15, 16) bilden, vorzugsweise, dass der oder die Vorsprünge (21) jeweils von einer elastischen Mitnehmerfeder (17) gebildet wird/werden, die sich von dem jeweiligen Kupplungselement (14, 15, 16) zu dem jeweils benachbarten Kupplungselement (14, 15, 16) erstreckt.
Überlastkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (14) und/oder das mindestens eine weitere Kupplungselement (15, 16) eine oder mehrere Vertiefungen (20) aufweist, die eine Aufnahme für die Mitnehmerfeder(n) (17) des jeweils benachbarten Kupplungselements (14, 15, 16) bilden.
Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (14) an beiden zum jeweils benachbarten Kupplungselement (14, 15, 16) weisenden Seiten eine oder mehrere der elastischen Mitnehmerfedern (17) und/oder eine oder mehrere der Vertiefungen (20) aufweist.
Überlastkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerfeder (17) oder eine oder mehrere der Mitnehmerfedern (17) jeweils einstückig mit dem übrigen Kupplungselement (14, 15, 16) verbunden ist/sind, und/oder, dass die Mitnehmerfeder (17) oder eine oder mehrere der Mitnehmerfedern (17) formschlüssig und insbesondere schwenkbar mit dem übrigen Kupplungselement (14, 15, 16) verbunden ist/sind.
Überlastkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mitnehmerfeder (17) oder eine oder mehrere der Mitnehmerfedern (17) jeweils von einem inneren Ende (17a), mit dem die jeweilige Mitnehmerfeder (17) mit dem übrigen Kupplungselement (14, 15, 16) verbunden ist, zu einem äußeren Ende (17b), das zu dem jeweils benachbarten Kupplungselement (14, 15, 16) weist, erstreckt/erstrecken.
Überlastkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Mitnehmerfeder (17) im unbelasteten Zustand von ihrem inneren Ende (17a) zu ihrem äußeren Ende (17b) einen zumindest abschnittsweise geraden und/oder einen zumindest abschnittsweise gebogenen Verlauf hat.
Übertastkupplung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Mitnehmerfeder (17) im unbelasteten Zustand orthogonal oder geneigt zur Drehrichtung (X₁, X₂) verläuft.
Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Mitnehmerfeder (17) axial und/oder radial zu dem übrigen Kupplungselement (14, 15, 16) angeordnet ist.
Überlastkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kuppelnde Eingriff zwischen den zueinander benachbarten Kupplungselementen (14, 15, 16) in einer ersten Drehrichtung (X₁) bei Überschreiten eines vorbestimmten Auslöse-Kupplungsmoments gelöst wird, vorzugsweise, dass der kuppelnde Eingriff zwischen den zueinander benachbarten Kupplungselementen (14, 15, 16) in einer zur ersten Drehrichtung (X₁) entgegengesetzten Drehrichtung (X₂) nicht lösbar ist.
Antrieb für die motorische Verstellung eines Verschlusselements (5) eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Antriebsstrang (2) vorgesehen ist, der eine Überlastkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeugs, mit einem mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verstellbar gekoppelten Verschlusselement (5) und mit mindestens einem Antrieb (3) für die motorische Verstellung des Verschlusselements (5) nach Anspruch 14.