DE102018103225B3

DE102018103225B3 - Linearaktuator

Info

Publication number: DE102018103225B3
Application number: DE102018103225.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wöllner; Benjamin Wübbolt-Gorbatenko
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2038-02-15

Abstract

Linearaktuator (1) umfassend zwei teleskopisch in- und auseinander bewegbare Rohre (2, 3), die über ein im inneren Rohr (3) angeordnetes Federelement (4) miteinander gekoppelt sind, sowie einen Stellmotor, über den die beiden Rohre (2, 3) gegeneinander verschiebbar sind, sowie eine die beiden Rohre (2, 3) in der jeweiligen Relativposition zueinander festlegende Bremseinrichtung (13), wobei der Stellmotor ein Linearmotor (7) ist, und dass eine zwischen einer Freigabestellung bei Betrieb des Linearmotors (7) und einer Bremsstellung bei stehendem Linearmotors (7) schaltbare Bremseinrichtung (12) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearaktuator umfassend zwei teleskopisch in- und auseinanderbewegbare Rohre, die über ein im inneren Rohr angeordnetes Federelement miteinander gekoppelt sind, sowie einen Stellmotor, über den die beiden Rohre gegeneinander verschiebbar sind, sowie eine die beiden Rohre in der jeweiligen Relativposition zueinander festlegende Bremseinrichtung.
Derartige Linearaktuatoren kommen in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz. Ein Beispiel ist die Verwendung als Heckklappenaktuator. Ein solcher Heckklappenaktuator dient dazu, die Heckklappe eines Kraftfahrzeugs automatisch zu öffnen und zu schließen. Ein solcher Linearaktuator umfasst üblicherweise zwei teleskopisch in- und auseinanderbewegbare Rohre. Im inneren Rohr befindet sich üblicherweise ein Federelement, zumeist eine Schraubenfeder, über die die beiden Rohre miteinander gekoppelt sind, das heißt, dass sie üblicherweise gegen das Federelement ineinander schiebbar sind, sich also eine Rückstellkraft aufbaut, und mit Unterstützung des Federelements auseinander bewegbar sind. Die eigentliche Rohrverschiebung erfolgt über einen Stellmotor mit rotierendem Abtrieb in Verbindung mit einem Gewindespindeltrieb, dessen Mutter mit dem zweiten Rohr gekoppelt ist, so dass durch eine längs der Gewindespindel erfolgende Mutterbewegung das zweite Rohr relativ zum ersten Rohr bewegt werden kann. Die Auslegung ist dabei derart, dass die Federkraft und die Gewichtskraft der Heckklappe sich nahezu ausgleichen, so dass zum Aufstellen und Absenken der Heckklappe eine relativ geringe Motorleistung erforderlich ist.
Durch Bauraumanforderungen an den Heckklappenaktuator muss dieser möglichst klein im Durchmesser und in seiner Länge ausgelegt werden. Um dennoch die nötige Stellkraft zu erreichen, lässt man den dann auch zwangsläufig klein dimensionierten Motor im Betrieb relativ schnell laufen und erreicht über ein nachgeschaltetes Getriebe eine entsprechende hohe Stellkraft. Zur Festlegung der beiden Rohre in der jeweiligen Stellposition ist eine Bremseinrichtung vorgesehen, die rotativ arbeitet und bei einem Betrieb des Stellmotors und damit des Spindeltriebs mechanisch gelöst wird und bei Erreichen der Zielposition mechanisch schließt und bremst.
Durch die vorstehend beschriebene hohe Drehzahl des Stellmotors entstehen durch die Anbindung des Aktuators beispielsweise an die Fahrzeugkarosserie, die einen Resonanzkörper darstellt, relativ laute, starke Geräusche, was unerwünscht ist.
Die DE 692 25 972 T2 zeigt eine elektromagnetische Kolben- und Zylindervorrichtung mit einer Zylinderbaugruppe mit einem länglichen Zylinder aus magnetischen Material und einem Mittel zum Erzeugen eines Zylinder-Magnetfeldmusters, umfassend eine Reihe von wechselnden, radialgerichteten Magnetpolen über die Länge des Zylinders, ein Kolbenelement, das in der Zylinderbaugruppe montiert ist und ein Mittel zum Erzeugen eines radialen Magnetfeldmusters zum Zusammenwirken mit dem Zylinder-Magnetfeldmuster aufweist, so dass sich die Magnetfelder in dem Zylinder befinden, und ein Steuermittel zum Modulieren der Stärke und Polarität von wenigstens einem der Zylinder- oder Kolben-Magnetfeldmuster, um auf diese Weise einen relativen Linearschub zwischen der Zylinderbaugruppe und dem Kolbenelement zu bewirken, wobei das Mittel zum Erzeugen des Zylinder Magnetfeldmusters ein Mittel zum Erzeugen radialer Magnetfelder im Inneren des Zylinders umfasst, wobei das Kolbenelement eine kürzere axiale Länge hat als der Zylinder, dadurch, dass der Zylinder an beiden Enden durch Endelemente verschlossen ist, wobei das Kolbenelement mit einer Antriebsstange versehen ist, die durch eines der Endelemente verläuft, und dass das Innere des Zylinders mit einem Fluidreservoir in Verbindung steht.
Die DE 20 2005 002 585 U1 zeigt einen elektromotorischen Linearantrieb mit einer aus einem Antriebsmotor und einem Drehzahlreduziergetriebe gebildeten Antriebseinheit zum Antrieb einer Spindel, auf die eine in Längsrichtung der Spindel drehrichtungsabhängig verfahrbare Spindelmutter aufgesetzt ist, die mit einem synchron bewegbaren Hubrohr in einer Verstellfunktion steht, auf dessen freies, der Antriebseinheit abgewandten Ende ein Anschlussteil aufgesetzt ist, und dass mittels einer mit einem Brems- und Übertragungsmittel ausgerüsteten Bremsanordnung die lineare Geschwindigkeitskomponente des Hubrohres zumindest bei abgeschaltetem Antriebsmotor regelbar ist.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen demgegenüber verbesserten Linearaktuator anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Stellmotor ein Linearmotor ist, und dass eine zwischen einer Freigabestellung bei Betrieb des Linearmotors und einer Bremsstellung bei stehendem Linearmotor schaltbare Bremseinrichtung vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß wird als Stellmotor ein nahezu geräuschlos arbeitender Linearmotor vorgesehen, der, anders als ein rotierend arbeitender Stellmotor, die Rohrverstellung über eine reine Translationsbewegung wirkt. Er umfasst in an sich bekannter Weise einen beweglichen Teil, den Läufer, der bevorzugt mit dem inneren Rohr gekoppelt ist, sowie einen feststehenden Teil, den sogenannten Stator, der positionsfest mit dem äußeren Rohr und dem unteren Ende des Federelements respektive einer dieses tragenden Platte oder dergleichen verbunden ist. Wird der Läufer längs des Stators linear verschoben, wird das innere Rohr aus dem äußeren Rohr herausgeschoben, wobei dies durch das sich entspannende Federelement unterstützt wird, das heißt, dass die Federkraft die Anhebebewegung der Heckklappe unterstützt. Wird der Läufer in die entgegengesetzte Richtung bewegt, so wird das innere Rohr in das äußere Rohr wieder eingezogen, gleichzeitig wird das Federelement unter Aufbau einer Rückstellkraft komprimiert. Durch die Integration des Linearmotors kann folglich der Linearaktuator nahezu geräuschlos betrieben werden.
Da der Linearmotor keine Selbsthemmung besitzt, ist die Integration einer Bremseinrichtung erforderlich. Erfindungsgemäß handelt es sich vorliegend um eine aktiv schaltbare Bremseinrichtung, die also definiert zwischen einer Freigabestellung bei Betrieb des Linearmotors, wenn also die Rohrverschiebung erfolgen soll, und einer Bremsstellung bei stehendem Linearmotor, wenn also die Zielposition eingenommen ist, geschaltet werden kann, mithin also über ein entsprechendes Schalt- oder Steuersignal der Betriebsmodus der Bremseinrichtung verändert werden kann. Sie wird also gezielt bestromt oder nicht bestromt, um die Bremseinrichtung zwischen der Freigabe und der Bremsstellung zu schalten.
Durch die erfindungsgemäße Integration einer solchen aktiv und definiert schaltbaren Bremseinrichtung ist daher trotz Integration eines nicht selbsthemmend wirkenden Linearmotors eine Sicherung der eingenommenen Zielposition in jeder Betriebsstellung möglich.
Damit lässt der erfindungsgemäße Aktuator einen nahezu geräuschlosen, gleichzeitig aber auch die jeweilige Zielposition sichernden Betrieb zu.
Die Bremseinrichtung weist bevorzugt ein bestrombares Schalt- oder Stellelement auf, wobei durch Variation der Bestromung die Bremseinrichtung zwischen der Freigabe- und der Bremsstellung schaltbar ist. Ein solches Schalt- oder Stellelement kann beispielsweise ein Stellzylinder oder ein Hubmagnet oder Ähnliches sein, mithin also ein Schalt- oder Stellelement, das eine gewisse aktive Stellbewegung durchführt, um die Bremswirkung zu erwirken oder selbige zu lösen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Bremseinrichtung im bestromten Zustand in die Freigabestellung und im unbestromten Zustand in die Bremsstellung schaltbar ist. Das heißt, dass die Funktion der Bremseinrichtung mit dem Bestromungszustand des Linearmotors einhergeht, da auch dieser zu bestromen ist, um ihn zu betreiben, mithin also den Läufer relativ zum Stator zu verfahren. In der Zielposition kann der Linearmotor sodann wieder entregt werden. Dies ermöglicht es mit besonderem Vorteil, dass die Bremseinrichtung und der Linearmotor synchron bestrombar sind. Zur Steuerung des gesamten Betriebs ist beispielsweise eine gemeinsame Steuerungseinrichtung vorgesehen, die den Bestromungsbetrieb sowohl des Linearmotors als auch der Bremseinrichtung steuert. Über diese Steuerungseinrichtung kann synchron ein Steuersignal an den Linearmotor wie auch an die Bremseinrichtung gegeben werden, das eine, um den Linearmotor zu bestromen und folglich den Läufer relativ zum Stator zu bewegen, das andere, um die geschlossene Bremseinrichtung in die Freigabestellung zu schalten und in dieser zu halten. Ist die Zielposition erreicht, wird der Linearmotor entregt, gleichzeitig wird auch die Bremseinrichtung entregt, mithin also nicht mehr bestromt, so dass sie sich unmittelbar schließt.
Erfindungsgemäß ist die Bremseinrichtung als Rutschkupplung ausgeführt. Diese Rutschkupplung ermöglicht es, einerseits die Relativposition zwischen den Rohren in einem klemmenden Kupplungszustand zu arretieren und andererseits in einem Lösezustand die Verstellung zu erlauben. Dies geschieht, indem innerhalb der Rutschkupplung miteinander klemmend koppelbare Teile vorhanden sind, die in der Klemmstellung klemmend miteinander zusammenwirken und in der Lösestellung voneinander getrennt sind, so dass sie auch innerhalb der Rutschkupplung relativ zueinander bewegbar sind, damit einhergehend aber auch die beiden Rohre.
Die Rutschkupplung kann hierzu zweckmäßigerweise eine Bremseinheit aufweisen, die wenigstens ein durch das Schalt- oder Stellelement zwischen einer Klemm- und einer Lösestellung bewegbares Bremselement aufweist, wobei ferner wenigstens ein mit dem Inneren Rohr verbundenes längliches Kupplungsteil vorgesehen ist, das durch die Bremseinheit geführt ist und mit dem das Bremselement in der Klemmstellung in Wirkverbindung steht. Am inneren Rohr ist demzufolge ein längliches Kupplungsteil, beispielsweise ein flacher Stab oder dergleichen, angeordnet, das heißt, er ist am geschlossenen, äußeren Ende des inneren Rohrers befestigt und erstreckt sich durch das innere Rohr respektive durch das an diesem Ende ebenfalls festgelegte Federelement hin zu der Bremseinheit und in jedem Fall durch diese hindurch. In der Bremseinheit ist wenigstens ein bewegliches Bremselement vorgesehen, das zwischen einer Klemmstellung, in der es klemmend, also mit festem Reibschluss an dem Kupplungsteil, also dem Flachstab oder dergleichen, anliegt, und einer Lösestellung, in der diese Verklemmung gelöst ist, bewegbar ist. Diese Bremselementbewegung erfolgt initiiert über das Schalt- oder Stellelement, das entsprechend bestromt wird, um diese Bremselementverstellung und damit das Schalten der Rutschkupplung zu ermöglichen. Während das wenigstens eine Kupplungsteil fest mit dem inneren Rohr verbunden ist, ist die Bremseinheit positionsfest relativ zum äußeren Rohr angeordnet.
Bevorzugt sind, nicht zuletzt aus Symmetriegründen, zwei parallel laufende längliche Kupplungsteile vorgesehen, die beide durch die Bremseinheit laufen, und denen zwei separate, jedoch simultan über ein gemeinsames Schalt- oder Stellelement zwischen der Klemm- und der Lösestellung verstellbare Bremselement zugeordnet sind. Demgemäß erfolgt also eine Doppelklemmung, indem seitens der Bremseinheit zwei definierte Klemmpositionen an den beiden länglichen Kupplungsteilen, also den Flachstäben etc. in der Klemmstellung gegeben sind.
Zur Betätigung des oder der Bremselemente, um diese also in eine feste Klemmanlage oder aus dieser zu bringen ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein dem oder den Bremselementen zugeordnetes Keilelement zugeordnet, das über das Schalt- oder Stellelement verstellbar ist und über das das oder die Bremselemente zwischen der Klemm- und der Lösestellung verstellbar sind. Die Bremseinheit umfasst also ein solches Keilelement, das über das Schalt- oder Stellelement, wenn dieses also bestromt und damit angesteuert wird, axial verstellt werden kann, so dass das oder die mit ihm über die entsprechenden Schrägflächen des Keilelements gekoppelten Bremselemente dementsprechend seitlich respektive radial verschoben werden können. Sie können bei gegen das eine oder zwischen die beiden Bremselemente gedrücktem Keilelement radial nach außen in die Klemmstellung gedrückt werden. Wird das Keilelement aus dieser Position axial zurückgezogen, wird das oder werden die Bremselemente entlastet, die Verklemmung wird gelöst. Hierüber kann ein sicheres und einfaches Schalten der Verklemmung respektive Lösen derselben erreicht werden.
Bevorzugt ist das Keilelement gegen die Rückstellkraft eines Federelements aus der Stellung, in der das oder die Bremselemente an dem oder den Kupplungsteilen klemmend angreifen, bewegbar. Dies ermöglicht es sicherzustellen, dass im unbetätigten Zustand, wenn also das Schalt- oder Stellelement nicht angesteuert respektive bestromt wird, wenn also gleichzeitig auch der Linearmotor nicht aktiv ist, das Keilelement stets in der Klemmstellung ist, mithin also auch zwangsläufig das oder die Bremselemente in die Klemmstellung an das oder die Kupplungsteile gedrückt sind.
Das Schalt- oder Stellelement selbst ist bevorzugt ein Stellzylinder, der mit dem Keilelement gekoppelt ist. Der elektrisch ansteuer- respektive betätigbare Stellzylinder weist beispielsweise eine linear bewegliche Kolbenstange auf, mit der das Keilelement gekoppelt ist, so dass das Keilelement durch Ein- und Ausfahren der Kolbenstange axial verstellt und damit die Bremseinheit entsprechend angesteuert werden kann. Zur Kopplung des Stellzylinders mit dem Keilelement kann beispielsweise am Stellzylinder eine Verbindungsstange angeordnet sein, die mit dem Keilelement verbunden ist, das heißt, dass in diesem Fall das Keilelement ein separates Bauteil ist, das an der Verbindungsstange befestigt ist. Denkbar ist es aber auch, dass das Keilelement direkt am Ende der Verbindungsstange selbst ausgebildet ist, dass also die Verbindungsstange selbst keilförmig ausgeführt ist.
Der Stellzylinder selbst ist bevorzugt mit dem positionsfest mit dem äußeren Rohr verbundenen Teil des Linearmotors verbunden, an dem direkt oder mittelbar auch das Federelement abgestützt ist. Mit dem äußeren Rohr ist vorliegend der Stator verbunden, auf dem der mit dem ausschiebbaren inneren Rohr verbundene Läufer linear bewegbar ist. Der Stellzylinder ist nun am freien Ende des Stators befestigt, wozu eine entsprechende Halte- oder Befestigungsgeometrie am Statorende vorgesehen ist, an der der Stellzylinder entweder direkt oder unter Verwendung eines Befestigungsadapters oder dergleichen positionsfest fixiert ist. An diesem positionsfesten Linearmotorteil respektive, bevorzugt, diesem Halte- oder Befestigungsbauteil oder -adapter ist auch das im Inneren des inneren Rohres angeordnete Federelement mit seinem einen Ende abgestützt, wobei der Stellzylinder in das Federelement, wie beschrieben als Schraubenfeder ausgeführt, eingreift. Die Verbindungsstange erstreckt sich durch das Federelement hin zur Bremseinheit, die ebenfalls innerhalb des Federelements aufgenommen ist, ebenso wie das oder die Kupplungsteile, die durch die Bremseinheit laufen. Auf diese Weise ergibt sich eine klein bauende, kompakte Ausgestaltung der Bremseinrichtung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Linearaktuators mit in das äußere Rohr eingefahrenen inneren Rohr, in einer Schnittdarstellung,
2 der Linearaktuator in der ausgefahrenen Stellung,
3 eine vergrößerte Teilansicht des Linearaktuators aus 2 unter Darstellung der Bremseinheit, geschnitten,
4 eine Prinzipdarstellung der Bremseinheit in der Klemmstellung, und
5 eine Prinzipdarstellung der Bremseinheit aus 4 in der Lösestellung.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Linearaktuator 1, umfassend ein äußeres Rohr 2 sowie ein innerhalb des äußeren Rohrs 2 geführtes, teleskopierbares inneres Rohr 3, in dem ein Federelement 4 in Form einer Schraubenfeder aufgenommen ist. Über dieses Federelement 4 sind die beiden Rohre 2, 3 relativ zueinander verspannt. Der Linearaktuator 1 dient beispielsweise zum Öffnen und Schließen einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, er ist über den Befestigungspunkt 5 beispielsweise karosserieseitig positionsfest angeordnet und über den Befestigungspunkt 6 an der Heckklappe, so dass durch Ausfahren des inneren Rohres 3 die Heckklappe geöffnet und durch Einfahren wieder geschlossen werden kann. In 1 ist der Linearaktuator in der eingefahrenen Position gezeigt, das heißt, dass das innere Rohr 3 in das äußere Rohr 2 maximal eingefahren ist.
Zur Bewegung dient ein Linearmotor 7, umfassend ein positionsfestes Teil in Form eines Stators 8, auf dem in an sich bekannter Weise ein linear bewegliches Teil in Form eines Läufers 9 längsbeweglich ist. Der Stator 8 ist positionsfest im äußeren Rohr 2 aufgenommen, während der Läufer 9 mit dem inneren Rohr 3 verbunden ist, so dass bei einer Linearbewegung des Läufers 9 zwangsläufig das innere Rohr 3 relativ zum äußeren Rohr 2 bewegt wird.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das äußere Rohr 2 einen Längsschlitz 10 auf, durch den der Läufer 9, der auch als Schlitten bezeichnet werden kann, greift.
Das Federelement 4 ist mit einem Ende an den geschlossenen Boden 11 des inneren Rohres 3 abgestützt, das andere Ende ist an einem Halte- oder Befestigungsbauteil 12, das am Stator 8 befestigt ist, abgestützt, das heißt, dass die beiden Federenden relativ zueinander bewegbar sind.
Damit aufgrund der fehlenden Selbsthemmung des Linearmotors 7 eine eingenommene Relativposition der Rohre 2, 3 zueinander fixiert werden kann, ist eine Bremseinrichtung 13 vorgesehen, die hier als Rutschkupplung ausgeführt ist. Sie umfasst zunächst im gezeigten Beispiel zwei längliche Kupplungsteile 14, beispielsweise in Form von flachen Stäben oder dergleichen, die mit einem Ende an einer Halterung 15 am Boden 11 des Rohrs 3 angeordnet sind. Sie erstrecken sich innerhalb des als Schraubenfeder ausgeführten Federelements 4 und laufen durch eine Bremseinheit 16, die relativ zum äußeren Rohr 2 positionsfest angeordnet ist. Diese Bremseinheit 16, die nachfolgend noch im Detail beschrieben wird, dient dazu, eine lösbare Klemmverbindung zu den Kupplungsteilen 15 zu erwirken, um die Relativposition der beiden Rohre 2, 3 zueinander zu fixieren respektive, wenn über den Linearmotor eine Rohrverstellung erfolgen soll, diese Arretierung zu lösen.
Um diese gesteuert schaltbare Arretierung erwirken respektive lösen zu können, ist ein Schalt- oder Stellelement 17 in Form eines Stellzylinders 18, gegebenenfalls in Form eines Hubmagneten vorgesehen, der elektrisch arbeitet und über eine entsprechende Steuerungseinrichtung 38 angesteuert respektive bestromt werden kann. Diese in 1 lediglich exemplarisch dargestellte Steuerungseinrichtung 38 dient gleichzeitig aber auch zum Ansteuern des Linearmotors 7. Die Funktion ist bevorzugt derart, dass die Verklemmung der Bremseinheit 16 an den Kupplungsteilen 15 im stromlosen, also unbetätigten Zustand des Schalt- oder Stellelements 17 automatisch gegeben ist, erst bei einer Bestromung des Schalt- oder Stellelements 17 wird die Verklemmung aufgehoben, so dass beide Rohre 2, 3 relativ zueinander beweglich sind. Da hierfür auch eine Bestromung des Linearmotors erforderlich ist, werden folglich Schalt- oder Stellelement 17 und Linearmotor 7 synchron bestromt respektive, wenn eine eingenommene Position arretiert werden soll, synchron entregt, also nicht länger bestromt.
Der Stellzylinder 17 ist, wie die 1 und 2 zeigen, an dem Halte- oder Befestigungsbauteil 12 befestigt respektive abgestützt, mithin also positionsfest relativ zum äußeren Rohr 2 angeordnet. Eine Verbindungsstange 19 ist an dem Stellzylinder 18 befestigt, im gezeigten Beispiel an einer linear aus- und einfahrbaren Kolbenstange 20. Diese Verbindungsstange 19 läuft zu der Bremseinheit 16. Sie dient dazu, ein Keilelement 21 axial zu bewegen, um hierüber die Verklemmung der Bremseinheit 16 an den Kupplungsteilen 14 zu erwirken oder zu lösen. Die Axialbewegung hierfür ist sehr gering, das heißt, dass der Hub des Stellzylinders 18 sehr gering ausgelegt werden kann.
3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die Bremseinheit 16, in die ersichtlich die Verbindungsstange 19 einläuft. Mit ihr gekoppelt ist das Keilelement 21, das in einem gehäuseartigen Bauteil 22 aufgenommen ist, in dem ein Federelement 23 angeordnet ist, gegen das das Keilelement 21 axial bewegbar ist. Bei einer Bewegung der Verbindungsstange 19 im gezeigten Beispiel nach rechts wird das Keilelement 21 ebenfalls nach rechts gegen das Federelement 23 gezogen, dieses wird darüber komprimiert, baut eine Rückstellkraft auf. Wird die Verbindungsstange 19 wieder nach links bewegt, so drückt das Federelement 23 das Keilelement 21 mit in die entsprechend andere Endposition.
Die Bremseinheit 20 umfasst des Weiteren zwei Bremselemente 24, 25, durch die die beiden Kupplungsteile 14 geführt sind. Die Bremselemente 24, 25 umfassen im gezeigten Beispiel jeweils zwei Bremsbacken 26, 27, die die Verklemmung erwirken.
Den Bremselementen 24, 25 zugeordnet sind entsprechende Druckstücke 28, 29, die entsprechende Schrägflächen aufweisen, die mit dem Keilelement 21 zusammenwirken. Wird das Keilelement im gezeigten Beispiel nach links gedrückt, so werden die Druckstücke 28, 29 radial nach außen gedrückt. An ihnen liegen an respektive mit ihnen gekoppelt sind die inneren Teile der Bremselemente 24, 25, also die innenliegenden Bremsbacken 26, 27, die dann gegen das jeweils benachbarte Kupplungsteil 14 drücken, so dass diese zwischen den beiden Bremsbacken 26 respektive 27 verklemmt wird. Zum Lösen wird das Keilelement 21 nach rechts bewegt, die Druckstücke 28, 29 werden entlastet, die Verklemmung wird aufgehoben.
Zusammengehalten wird die Bremseinheit 16 über eine zentrale Halteschraube 30, die sich mit ihrem Schraubenkopf 31 am unteren Bremsbacken 27 abstützt und die mit ihrem Gewindeschaft in eine Gewindeplatte 32 eingeschraubt ist, die am gegenüberliegenden äußeren Bremsbacken 26 anliegt.
Die 4 und 5 zeigen zwei Prinzipdarstellungen der Funktion der Bremseinheit 16. Gezeigt ist lediglich exemplarisch der Stellzylinder 18 sowie die Verbindungsstange 19, die in das gehäuseartige Bauteil 22 eingreift. In der in 4 gezeigten Position hat, wie durch den Pfeil P1 dargestellt, der Stellzylinder 18 das Keilelement 21 in die Klemmposition gedrückt. Das Keilelement 21 gleitet mit seinen Keilflächen 33 auf den entsprechenden Keilflächen 34, 35 der beiden Druckstücke 28, 29 ab und drückt diese hierbei radial nach außen. Die Radialführung erfolgt über die Verbindungsschraube 30. Die radial nach außen gedrückten Druckstücke 28, 29 drücken die beiden inneren Klemmbacken 26, 27 gegen das jeweilige Kupplungsteil 14 und dieses wiederum gegen die äußeren Klemmbacken 26, 27, die beide gegen den Schraubenkopf 31 respektive die Gewindeplatte 32 gelagert sind. Es kommt zu einer festen Verklemmung der Kupplungsteile 14 in der Bremseinheit 16 und damit zu einer Arretierung der beiden Rohre 2, 3 zueinander. Denn wie beschrieben sind die Kupplungsteile 14 fest mit dem inneren Rohr 3 verbunden, während die Bremseinheit 16 über die Verbindungsstangen 19, den Stellzylinder 18 sowie das Halte- oder Befestigungsbauteil 12 und den positionsfesten Stator 8 fest mit dem äußeren Rohr 2 verbunden ist.
Die Verklemmung wird noch dadurch vergrößert, dass im gezeigten Beispiel zwischen das Druckstück 29 und den inneren Bremsbacken 27 eine Tellerfeder 36, die an einer am Klemmbacken 27 aufgelagerten Scheibe 37 abgestützt ist, angeordnet ist. Diese Tellerfeder 36 wird während der Verklemmung komprimiert, baut also eine Rückstellkraft auf.
Soll nun die Arretierung gelöst werden, weil eine Rohrverstellung erforderlich ist, so wird, wie durch den Pfeil P2 dargestellt ist, über den Stellzylinder 18 das Keilelement 21 axial nach rechts verschoben. Ersichtlich ändert er seine axiale Relativposition zu den beiden Druckstücken 28, 29, diese gleiten wiederum auf den Keilflächen 33 ab und werden radial nach innen bewegt und entlastet, unterstützt durch die Tellerfeder 36. Die Klemmbacken 26, 27 werden entlastet, so dass die feste Verklemmung der Kupplungsteile 14 gelöst wird. Diese können durch die Bremseinheit 16 hindurch bewegt werden respektive durchrutschen. Dies erfolgt auch, nachdem bevorzugt synchron mit der Ansteuerung des Stellzylinders 18, der anzusteuern ist, um aktiv das Keilelement 21 aus der Arretierstellung gemäß 4 in die Lösestellung gemäß 5 zu bringen, auch der Linearmotor 7 angesteuert wird, so dass der Läufer 9 längs des Stators 8 läuft und damit zwangsläufig das innere Rohr 3 relativ zum äußeren Rohr 2 verschoben wird. Befindet sich der Läufer 9 in der in 1 gezeigten rechten Endposition, in der der Linearaktuator 1 eingefahren respektive zusammengefahren ist, so wird das innere Rohr 3 aus dem äußeren Rohr 2 ausgefahren. Diese Bewegung wird durch die in dieser Position hinreichend stark komprimierte Federelement 4 unterstützt, dieses entspannt sich hierbei. Dabei ist die Auslegung derart, dass die Federkraft des Federelements 4 nahezu gleich der Gewichtskraft der aufzuschwenkenden Heckklappe ist, so dass quasi ein Kraft- oder Momentenausgleich gegeben ist. Dies führt dazu, dass vom Linearmotor 7 nur ein relativ geringes Motormoment zu erwirken ist, um die Verschwenkung zu ermöglichen. Dieser Kraft- oder Momentenausgleich zwischen Federelement 4 und Heckklappe ist auch dahingehend zweckmäßig, als hierdurch sichergestellt ist, dass durch Bewegen des Keilelements 21 aus der in 4 gezeigten Schließstellung in die in 5 gezeigte Lösestellung die Bremseinheit 16 respektive die Verklemmung soweit entlastet wird, dass die beiden Kupplungsteile 14 durch die Bremseinheit 16 hindurchgeschoben oder hindurchgezogen werden können, mithin also durchrutschen können. Es verbleibt eine geringe Reibanlage der Bremsbacken 26, 27 an den Kupplungsteilen 14, die jedoch so gering ist, dass eine Linearverschiebung möglich ist. Erst wenn das Keilelement 21 wieder zwischen die Druckstücke 28, 29 gedrückt wird, wenn also der Stellzylinder 18 entregt wird und die zuvor komprimierte Feder 23 das Keilelement 21 wieder fest zwischen die Druckstücke 28, 29 drückt, wird wieder die feste Verklemmung erreicht.
Die Verschiebung erfolgt solange, bis beispielsweise die in 2 gezeigte zweite Endposition bei geöffneter Heckklappe erreicht ist. In diesem Fall wird der Linearmotor 7 nicht mehr bestromt, also entregt. Simultan dazu wird auch der Stellzylinder 18 nicht mehr bestromt, also ebenfalls entregt. Dies führt wie beschrieben dazu, dass automatisch über die Feder 23 das Keilelement 21 wieder in die Klemmposition gebracht wird und damit die Bremseinheit 16 automatisch wieder die Kupplungsteile 14 verklemmt. Das Federelement 14 ist gelängt, wie 2 zeigt. Es unterstützt die vorangegangene Ausschiebebewegung.
Soll nun die Heckklappe wieder geschlossen werden, so erfolgt wiederum die Bestromung des Stellzylinders 18 und des Linearmotors 7, der Läufer 9 wandert wieder nach rechts und nimmt dabei das innere Rohr 3 unter Komprimierung des Federelements 4 mit, unterstützt durch die Gewichtskraft der Heckklappe. Auch hier ist nur ein geringes Motormoment zu liefern, da wie ausgeführt die Gewichtskraft der Heckklappe und die abstützende Federkraft des Federelements nahezu ausgeglichen sind.
Bezugszeichenliste

1: Linearaktuator
2: äußeres Rohr
3: inneres Rohr
4: Federelement
5: Befestigungspunkt
6: Befestigungspunkt
7: Linearmotor
8: Stator
9: Läufer
10: Längsschlitz
11: Boden
12: Befestigungsbauteil
13: Bremseinrichtung
14: Kupplungsteile
15: Halterung
16: Bremseinheit
17: Schalt- oder Stellelement
18: Stellzylinder
19: Verbindungsstange
20: Kolbenstange
21: Keilelement
22: Bauteil
23: Federelement
24: Bremselement
25: Bremselement
26: Bremsbacke
27: Bremsbacke
28: Druckstück
29: Druckstück
30: Halteschraube
31: Schraubenkopf
32: Gewindeplatte
33: Keilfläche
34: Keilfläche
35: Keilfläche
36: Tellerfeder
37: Scheibe
38: Steuerungseinrichtung

Claims

Linearaktuator (1), umfassend zwei teleskopisch in- und auseinander bewegbare Rohre (2, 3), die über ein im inneren Rohr (3) angeordnetes Federelement (4) miteinander gekoppelt sind, sowie einen Stellmotor, über den die beiden Rohre (2, 3) gegeneinander verschiebbar sind, sowie eine die beiden Rohre (2, 3) in der jeweiligen Relativposition zueinander festlegende Bremseinrichtung (13), wobei der Stellmotor ein Linearmotor (7) ist, und dass eine zwischen einer Freigabestellung bei Betrieb des Linearmotors (7) und einer Bremsstellung bei stehendem Linearmotors (7) schaltbare Bremseinrichtung (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (13) als Rutschkupplung ausgeführt ist, wobei die Rutschkupplung eine Bremseinheit (16) aufweist, die wenigstens ein durch das Schalt- oder Stellelement (17) zwischen einer Klemm- und einer Lösestellung bewegbares Bremselement (24, 25) aufweist, und dass wenigstens ein mit dem inneren Rohr (3) verbundenes längliches Kupplungsteil (14) vorgesehen ist, das durch die Bremseinheit (16) geführt ist und mit dem das Bremselement (24, 25) in der Klemmstellung in Wirkverbindung steht.
Linearaktuator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (13) wenigstens ein bestrombares Schalt- oder Stellelement (16) aufweist, wobei durch Variation der Bestromung die Bremseinrichtung (13) zwischen der Freigabe- und der Bremsstellung schaltbar ist.
Linearaktuator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel laufende längliche Kupplungsteile (14) vorgesehen sind, die beide durch die Bremseinheit (16) laufen, denen zwei separate, jedoch simultan über ein gemeinsames Schalt- oder Stellelement (17) zwischen der Klemm- und der Lösestellung verstellbare Bremselemente (24, 25) zugeordnet sind.
Linearaktuator (1) nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem oder den Bremselementen (24, 25) zugeordnetes Keilelement (21) vorgesehen ist, das über das Schalt- oder Stellelement (17) verstellbar ist und über das das oder die Bremselemente (24, 25) zwischen der Klemm- und der Lösestellung verstellbar sind.
Linearaktuator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement (21) gegen die Rückstellkraft eines Federelements (23) aus der Stellung, in der das oder die Bremselemente (24, 25) an dem oder den Kupplungsteilen (14) klemmend angreifen, bewegbar ist.
Linearaktuator (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalt- oder Stellelement (17) ein Stellzylinder (18) ist, der mit dem Keilelement (21) gekoppelt ist.
Linearaktuator (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Stellzylinder (18) eine Verbindungsstange (19) angeordnet ist, die mit dem Keilelement (21) verbunden ist oder an deren Ende das Keilelement (21) ausgebildet ist.
Linearaktuator (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellzylinder (18) an dem positionsfest mit dem äußeren Rohr (2) verbundenen Teil des Linearmotors (7) gekoppelt ist, an dem direkt oder mittelbar auch das Federelement (4) abgestützt ist.