DE102018118127A1

DE102018118127A1 - Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung einer Klappe eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018118127A1
Application number: DE102018118127.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Wittelsbürger; Matthias Seidl; Andreas Gutgesell; Sascha Bergner
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2020-01-30
Also published as: WO2020020987A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung einer Klappe (2), insbesondere eines Heckdeckels, eines Fahrzeugs, wobei die Antriebsanordnung (1) im montierten Zustand zur motorischen Verstellung an der Klappe (2) oder an einer der Klappe (2) zugeordneten Schwinge (3) angreift, wobei die Antriebsanordnung (1) eine Antriebseinheit (4) mit einem Antrieb (5) aufweist und wobei der Antrieb (5) eine rotatorische Motoreinheit (6) mit einer Abtriebswelle (7) und ein der Motoreinheit (6) nachgeschaltetes, eine Spindel (9) und eine damit in kämmendem Eingriff stehende Spindelmutter (10) aufweisendes Spindel-Spindelmuttergetriebe (8) zur Erzeugung von Antriebsbewegungen entlang der geometrischen Spindelachse (X) der Spindel (9) aufweist, und wobei die Motoreinheit (6) und das Spindel-Spindelmuttergetriebe (8) in einem Antriebsstrang der Antriebsanordnung (1) angeordnet sind. Es wird vorgeschlagen, dass das Spindel-Spindelmuttergetriebe (8) bei einer Antriebsbewegung in eine erste Richtung entlang der geometrischen Spindelachse (X) einen anderen Wirkungsgrad als bei einer Antriebsbewegung in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung einer Klappe, insbesondere eines Heckdeckels, eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Scharnieranordnung mit einer solchen Antriebsanordnung gemäß Anspruch 12 sowie eine Klappenanordnung mit einer solchen Scharnieranordnung gemäß Anspruch 13.
Im Rahmen der Komfortsteigerung bei Kraftfahrzeugen kommt der motorischen Verstellung von Klappen besondere Bedeutung zu. Bei der Klappe handelt es sich beispielsweise um einen Heckdeckel. Andere Arten von Klappen in diesem Sinne sind beispielsweise Heckklappen, Fronthauben, Türen, insbesondere Seiten- oder Hecktüren, oder dergleichen.
Bei der in Rede stehenden Antriebsanordnung ergeben sich verschiedene Randbedingungen, die zumindest zum Teil einander zuwiderlaufen. Eine Randbedingung ist eine hohe Robustheit selbst bei missbräuchlicher Bedienung, in der die Antriebsanordnung ggf. hohe klappenseitig einwirkende Kräfte unbeschadet überstehen muss. Gleichzeitig besteht aber die Randbedingung einer kostengünstigen Realisierung, so dass die hohe Robustheit mit geringem Materialeinsatz gefordert ist. Schließlich wird eine optimale Bauraumausnutzung gefordert, so dass die Antriebsanordnung den für den Bediener nutzbaren Raum, insbesondere den Gepäckraum, nicht spürbar beeinträchtigt.
Die bekannte Antriebsanordnung ( DE 10 001 054 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, dient der motorischen Verstellung eine Heckklappe oder Fronthaube eines Kraftfahrzeugs. Die Antriebsanordnung weist eine Antriebseinheit mit einem Antrieb auf, der eine rotatorische Motoreinheit und ein der Motoreinheit nachgeschaltetes Spindel-Spindelmuttergetriebe zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen aufweist. Bauraumbedingt ist zwischen die Motoreinheit und das Spindel-Spindelmuttergetriebe eine Schneckengetriebestufe geschaltet, so dass sich die Motoreinheit quer zu dem Spindel-Spindelmuttergetriebe erstreckt. Zur Übertragung eines Drehmoments zwischen Motoreinheit und Spindel-Spindelmuttergetriebe weist die Schneckengetriebestufe eine motorseitig angetriebene Schnecke und ein damit kämmendes Schneckenrad auf, das reibschlüssig auf die Spindelmutter aufgesetzt ist.
Die bekannte Antriebsanordnung hat den Nachteil, dass ein Halten der Heckklappe oder Fronthaube in einer Offenstellung von dem Antriebsmotor bewerkstelligt werden muss, indem er ein entsprechendes Drehmoment erzeugt.
Aus einem anderen Stand der Technik ( DE 10 2016 118 687 A1 ), ist es für eine Antriebsanordnung bekannt, eine zusätzliche Bremseinrichtung im Antriebsstrang vorzusehen, welche eine Bremsung einer Drehung der Spindel gegenüber der Spindelmutter erlaubt. Dazu ist in einer Ausführungsform ein Reibelement an der Spindelmutter befestigt und wirkt unter Erzeugung eines Reibmoments bremsend auf die Spindel, wodurch eine Klappe eines Kraftfahrzeugs auch in ihrer Offenstellung oder Zwischenstellungen gehalten werden kann. Eine solche Bremseinrichtung bzw. entsprechende Reibelemente können aber über den Produktlebenszyklus verschleißbedingt an Bremsmoment verlieren und unter Umständen keine ausreichende Haltefunktion mehr erfüllen, die ein Selbstschließen der Klappe verhindern soll.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Antriebsanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass über den Produktlebenszyklus ein ausreichend großes Bremsmoment zum Halten der Klappe in ihrer Offenstellung gewährleistet werden kann.
Das obige Problem wird bei einer Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, den Gewindeeingriff zwischen Spindel und Spindelmutter des Spindel-Spindelmuttergetriebes asymmetrisch auszulegen, so dass abhängig von der Drehrichtung der Spindelmutter relativ zur Spindel und somit abhängig von der Richtung der Antriebsbewegung unterschiedliche Widerstände zu überwinden sind. Der jeweils zu überwindende Widerstand resultiert aus der Reibkraft zwischen Spindelmutter und Spindel bzw. zwischen Spindelmuttergewinde und Spindelgewinde bei einer Drehbewegung der beiden Gewindepartner relativ zueinander. Entsprechend liegt vorschlagsgemäß ein richtungsabhängiger Wirkungsgrad im Spindel-Spindelmuttergetriebe vor. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, den jeweiligen Widerstand bzw. Wirkungsgrad für die unterschiedlichen Richtungen so auszulegen, dass eine Bewegung der Klappe in Schließrichtung erschwert wird und die Klappe dadurch in eine Offenstellung und/oder Zwischenstellung zwischen der Offenstellung und der Schließstellung gehalten wird, in der entgegengesetzten Richtung die Antriebsanordnung der Öffnungsbewegung aber einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzt. Auf diese Weise kann eine Klappe im geöffneten Zustand sicher gehalten werden, dennoch aber, beispielsweise in einer Notsituation, von einem Fahrzeuginsassen im Innern des Fahrzeugs ohne Weiteres manuell geöffnet werden.
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass das Spindel-Spindelmuttergetriebe bei einer Antriebsbewegung in eine erste Richtung entlang der geometrischen Spindelachse einen anderen Wirkungsgrad als bei einer Antriebsbewegung in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung aufweist. Insbesondere wird einer Drehbewegung der Spindelmutter relativ zur Spindel in einer ersten Drehrichtung ein anderer, insbesondere höherer, Widerstand als in der anderen Drehrichtung entgegengesetzt. Der Wirkungsgrad des Spindel-Spindelmuttergetriebes ist also vorschlagsgemäß richtungsabhängig.
Nach der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 ist der Wirkungsgrad, d.h. die reibungsbedingte Bremswirkung, des Spindel-Spindelmuttergetriebes für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe in ihre Öffnungsrichtung größer als für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe in ihre Schließrichtung. Grundsätzlich kann für bestimmte Anwendungsfälle aber auch eine umgekehrte Auslegung vorgesehen sein. Der Unterschied im Wirkungsgrad zwischen der einen Richtung und der anderen Richtung lässt sich insbesondere über richtungsabhängige Teilflankenwinkel des jeweiligen Gewindes erreichen, was im Weiteren noch erläutert wird.
Anspruch 3 definiert eine Ausgestaltung, bei der in einer Richtung, insbesondere in der Öffnungsrichtung der Klappe, die Antriebsanordnung und insbesondere das Spindel-Spindelmuttergetriebe nicht-selbsthemmend ausgestaltet ist, wohingegen die Antriebsanordnung bzw. das Spindel-Spindelmuttergetriebe in der entgegengesetzten Richtung selbsthemmend ausgestaltet ist. Ist das Spindel-Spindelmuttergetriebe beispielsweise in Schließrichtung der Klappe selbsthemmend ausgestaltet, ist vorzugsweise keine weitere Bremseinrichtung notwendig, um die Klappe in ihrer Öffnungsstellung oder einer Zwischenstellung zu halten.
Entsprechend ist nach der Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 keine weitere Bremseinrichtung im Antriebsstrang vorgesehen. Die einzige Bremswirkung im Antriebsstrang wird dann von der Reibung zwischen Spindel und Spindelmutter und der systembedingten, aber vernachlässigbaren inneren Reibung der Antriebsanordnung bewirkt. Grundsätzlich kann aber auch eine weitere Bremseinrichtung im Antriebsstrang vorgesehen sein, die eine reibungsbedingte Bremswirkung in beiden Verstellrichtungen der Klappe, also in der Öffnungsrichtung und in der Schließrichtung, bereitstellt. Es ist aber auch denkbar, eine Bremseinrichtung vorzusehen, die so ausgestaltet ist, dass sie nur in einer Richtung bremst, bevorzugt nur in der Richtung, in der keine Selbsthemmung gegeben ist.
Anspruch 6 definiert bevorzugte Bereiche für den Flankenwinkel des Gewindes der Spindel und/oder des Gewindes der Spindelmutter. Mit dem Flankenwinkel ist der Winkel zwischen den Flanken des jeweiligen Gewindeganges gemeint.
Um den beschriebenen richtungsabhängigen Unterschied im Wirkungsgrad des Spindel-Spindelmuttergetriebes zu erreichen, ist nach der Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 ein erster Teilflankenwinkel des jeweiligen Gewindes kleiner als der zweite Teilflankenwinkel des Gewindes. Mit einem Teilflankenwinkel ist der Winkel zwischen der jeweiligen Flanke und der radialen Richtung, also der Richtung orthogonal zur Spindelachse, gemeint. Der kleinere der beiden Teilflankenwinkel kann dabei positiv sein, null sein oder negativ sein. Ein negativer Teilflankenwinkel bedeutet, dass der Gewindegang einen Hinterschnitt bereitstellt.
Die Ansprüche 8 bis 11 definieren besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Gewindes der Spindel und/oder des Gewindes der Spindelmutter. Da es sich bei den Gewinden von Spindel und Spindelmutter um Bewegungsgewinde handelt, ist es besonders bevorzugt, wenn die Gewindegänge einander im Querschnitt, also in einem Schnitt entlang der Spindelachse, im Wesentlichen oder vollständig entsprechen.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 12, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Scharnieranordnung für eine Klappe, insbesondere einen Heckdeckel, eines Kraftfahrzeugs als solche beansprucht. Die vorschlagsgemäße Scharnieranordnung weist ein Scharnier und eine dem Scharnier zugeordnete Scharnier-Schwenkachse auf. Mit dem Scharnier ist eine Schwinge gekoppelt, die im montierten Zustand mit der Klappe verbunden ist.
Wesentlich nach der weiteren Lehre ist, dass eine vorschlagsgemäße Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung der Klappe an der Schwinge angreift. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung darf verwiesen werden. Die Schwinge kann dabei zwischen der Scharnier-Schwenkachse und der Klappe als, insbesondere kreisabschnittsförmig, gebogen verlaufender Bogenabschnitt ausgestaltet sein. Dies ermöglicht die Verlagerung des Antriebsanschlusses, der die Antriebseinheit mit dem Kraftfahrzeug im Übrigen verbindet, in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs gesehen nach vorne, ohne dass der zwischen Heckscheibe und Heckdeckel befindliche Querträger eine Klappenbewegung blockiert. Bevorzugt wird die von dem Bogenabschnitt der Schwinge aufgespannte geometrische Fläche bauraumtechnisch von der Antriebseinheit genutzt, so dass sich eine insgesamt besonders kompakte Anordnung ergibt.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 13, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Klappenanordnung als solche beansprucht, die eine Klappe und eine vorschlagsgemäße Scharnieranordnung aufweist, wobei die Klappe mit der Schwinge der Scharnieranordnung verbunden ist. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung sowie zu der vorschlagsgemäßen Scharnieranordnung verwiesen werden. Es ergibt sich eine hohe konstruktive Flexibilität vorzugsweise dadurch, dass eine der Klappe zugeordnete Federanordnung zumindest zum Teil separat und räumlich getrennt von der Antriebsanordnung vorgesehen ist. Die Bauraumausnutzung kann weiter verbessern werden, indem die Abtriebsachse der Motoreinheit und damit die Motoreinheit insgesamt waagerecht ausgerichtet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer vorschlagsgemäßen Klappenanordnung, die mit einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung sowie mit einer vorschlagsgemäßen Scharnieranordnung ausgestattet ist,
2 die Antriebsanordnung gemäß 1 in einer ausschnittsweisen Darstellung und
3 eine Schnittansicht des Antriebs der Antriebsanordnung gemäß 2 mit vergrößerten Detailansichten der Gewinde von Spindel und Spindelmutter.

Die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 dient der motorischen Verstellung einer Klappe 2 eines Kraftfahrzeugs. Die Klappe 2 ist mittels der Antriebsanordnung 1 in Öffnungsrichtung und/oder in Schließrichtung der Klappe 2 verstellbar.
Bei der Klappe 2 handelt es sich hier und vorzugsweise um einen Heckdeckel des Kraftfahrzeugs. Der Anwendungsfall „Heckdeckel“ ist für die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 besonders vorteilhaft, da der dort vorhandene Bauraum mit der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 besonders gut ausgenutzt werden kann. Dies wird weiter unten noch im Detail erläutert.
Grundsätzlich lässt sich die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 aber auch auf andere Arten von Klappen 2 eines Kraftfahrzeugs anwenden. Hierunter fallen Heckklappen, Fronthauben, Türen, insbesondere Seiten- oder Hecktüren oder dergleichen. Auch Schiebetüren lassen sich zumindest über einen Verstellbereich von der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 motorisch verstellen.
Eine Zusammenschau der 1 und 2 zeigt, dass die Antriebsanordnung 1 im montierten Zustand an einer der Klappe 2 zugeordneten Schwinge 3 angreift.
Grundsätzlich kann die Antriebsanordnung 1 auch unmittelbar an der Klappe 2 angreifen.
Die Antriebsanordnung 1 weist eine Antriebseinheit 4 mit einem Antrieb 5 auf. Der Antrieb 5 als solcher ist in der Schnittdarstellung gemäß 3 vergrößert dargestellt. Hier und vorzugsweise ist der Klappe 2 nur eine einzige Antriebseinheit 4 zugeordnet. Grundsätzlich können der Klappe 2 aber auch zwei Antriebseinheiten 4 zugeordnet sein, die jeweils an einer von zwei an gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeug-Kofferraums angeordneten Schwingen angreifen. Die beiden Antriebseinheiten 4 sind dann vorzugsweise identisch zueinander oder spiegelbildlich zueinander ausgestaltet.
Der Antrieb 5 kann eine rotatorische Motoreinheit 6 mit einer Abtriebswelle 7 aufweisen. Der Begriff „rotatorisch“ bedeutet vorliegend, dass die Motoreinheit 6 über die Abtriebswelle 7 rotatorische Antriebsbewegungen ausleitet. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Abtriebswelle 7 um die Motorwelle der Motoreinheit 6. Grundsätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass die Motoreinheit 6 neben einem Antriebsmotor auch ein nachgeschaltetes Zwischengetriebe aufweist, so dass die Abtriebswelle 7 entsprechend Bestandteil des Zwischengetriebes ist.
3 zeigt weiter, dass der Motoreinheit 6 ein Spindel-Spindelmuttergetriebe 8 zur Erzeugung von, hier und vorzugsweise linearen, Antriebsbewegungen nachgeschaltet ist. Das Spindel-Spindelmuttergetriebe 8 weist eine Spindel 9 auf, die in an sich üblicher Weise mit einer Spindelmutter 10 kämmt.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass zwischen die Motoreinheit 6 und das Spindel-Spindelmuttergetriebe 8 eine Schneckengetriebestufe 11 geschaltet ist. Die Schneckengetriebestufe 11 weist eine mit der Abtriebswelle 7 gekoppelte Schnecke 12 und ein mit der Schnecke 12 in ebenfalls an sich üblicher Weise kämmendes Schneckenrad 13, das mit der Spindelmutter 10 verbunden ist, auf.
Die Schnecke 12 ist dabei um eine erste Getriebeachse und das damit kämmende Schneckenrad 13 um eine zweite Getriebeachse, die quer und insbesondere orthogonal zur ersten Getriebeachse verläuft, drehbar.
Die Motoreinheit 6, die Schneckengetriebestufe 11 und das Spindel-Spindelmuttergetriebe 8 sind in einem Antriebsstrang der Antriebsanordnung 1 angeordnet, der zur Drehmomentübertragung von der Motoreinheit 6 zur Spindel 9 dient, die dadurch linear verfahrbar ist und zwei Antriebsanschlüsse der Antriebsanordnung 1 auf diese Weise relativ zueinander verfährt. Der eine Antriebsanschluss verbindet die Spindel 9 schwenkbar mit der Klappe 2 oder, wie dies in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fall ist, mit der der Klappe 2 zugeordneten Schwinge 3, während der andere Antriebsanschluss die Antriebseinheit 4, insbesondere über ein Antriebsgehäuse 15, mit dem Kraftfahrzeug im Übrigen schwenkbar verbindet.
Wesentlich ist nun, dass das Spindel-Spindelmuttergetriebe 8 bei einer Antriebsbewegung in eine erste Richtung entlang der geometrischen Spindelachse X einen anderen Wirkungsgrad als bei einer Antriebsbewegung in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung aufweist. Der Gewindeeingriff zwischen Spindel 9 und Spindelmutter 10 ist also so ausgelegt, dass der Wirkungsgrad des Spindel-Spindelmuttergetriebes 8 richtungsabhängig ist. Auf diese Weise kann die Antriebsanordnung 1 zur motorischen Verstellung der Klappe 2 in einer Richtung, nämlich insbesondere in Schließrichtung der Klappe 2, selbsthemmend ausgelegt werden, ohne dass zwangsläufig auch in die andere Richtung eine Selbsthemmung vorliegt. Eine Klappe 2 kann auf diese Weise sicher in ihrer Öffnungsstellung und/oder auch in Zwischenstellungen gehalten werden, während insbesondere in einer Notsituation ohne Weiteres ein manuelles Öffnen der Klappe 2, insbesondere vom Fahrzeuginnenraum heraus, möglich ist.
Bei der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 kann der Wirkungsgrad des Spindel-Spindelmuttergetriebes 8 abhängig vom Anwendungsfall in die eine oder andere Richtung größer sein. Hier und vorzugsweise ist der Wirkungsgrad des Spindel-Spindelmuttergetriebes 8 für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe 2 in ihre Öffnungsrichtung größer als für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe 2 in ihre Schließrichtung.
Wie gesagt kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 in einer Richtung, insbesondere in einer der Schließrichtung der Klappe 2 entsprechenden Bewegungsrichtung, selbsthemmend ausgestaltet sein. Die selbsthemmende Ausgestaltung wird besonders bevorzugt allein durch das Spindel-Spindelmuttergetriebe 8 erreicht. Entsprechend ist hier und vorzugsweise die Antriebsanordnung 1 und besonders bevorzugt das Spindel-Spindelmuttergetriebe 8, für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe 2 in ihre Öffnungsrichtung nicht-selbsthemmend und für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe 2 in ihre Schließrichtung selbsthemmend ausgestaltet. Bei bestimmten Anwendungsfällen kann dies aber auch umgekehrt sein, d.h., für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe 2 in ihre Schließrichtung ist eine Nicht-Selbsthemmung und für eine Antriebsbewegung der Klappe 2 in ihre Öffnungsrichtung eine Selbsthemmung vorgesehen.
Wie gesagt ist es grundsätzlich denkbar, dass allein die Ausgestaltung des Spindel-Spindelmuttergetriebes 8, d.h. die Ausgestaltung von Spindel 9 und Spindelmutter 10, für das Vorliegen unterschiedlicher Wirkungsgrade für die Bewegungsrichtungen und auch für die ggf. vorhandene Selbsthemmung in der einen Bewegungsrichtung maßgeblich ist. Entsprechend ist es gemäß einer Ausgestaltung denkbar, dass die Antriebsanordnung 1 keine weitere Bremseinrichtung im Antriebsstrang aufweist. Die einzige Bremswirkung im Antriebsstrang, mit Ausnahme der vernachlässigbaren inneren Reibung in der Antriebsanordnung 1, wird dann durch das Spindel-Spindelmuttergetriebe 8 bewirkt, d.h. durch die zwischen Spindel 9 und Spindelmutter 10 auftretende Reibung.
Eine Alternative dazu zeigt 3, wonach die Antriebsanordnung 1 eine Bremseinrichtung 14 aufweist, die hier und vorzugsweise eine Drehung des Schneckenrads 13 dauerhaft bremst. Die Bremswirkung wird dabei sowohl in der einen Drehrichtung des Schneckenrads 13, die einem Öffnen der Klappe 2 entspricht, als auch in der entgegengesetzten Drehrichtung, die einem Schließen der Klappe 2 entspricht, erzielt. Bei der Bremseinrichtung 14 handelt es sich hier um eine Permanentbremse, die hier als Reibbremse ausgebildet ist. Grundsätzlich kann die Bremseinrichtung 14 auch eine Wirbelstrombremse oder Magnetbremse sein.
Die Bremseinrichtung 14 umfasst mindestens ein Reibflächenpaar, hier und vorzugsweise mehrere Reibflächenpaare, die hier und vorzugsweise aus einer Reibfläche 14a, die mit dem Antriebsgehäuse 15 drehfest verbunden ist, und einer Reibfläche 14b, die mit der Spindelmutter 10 drehfest verbunden ist. Die jeweiligen Reibflächen 14a, 14b können dabei an insbesondere rotationssymmetrischen Bauteilen wie einem Bremsbelag oder einer Bremsscheibe vorgesehen sein. Die Reibflächenpaare liegen dabei reibschlüssig aneinander an und erzeugen in dem Fall, dass sie sich relativ zueinander verdrehen, jeweils eine Reibkraft, die die Bremswirkung erzeugt.
Eine Federanordnung 16 gewährleistet dabei, dass die Reibflächen 14a, 14b zur Erzielung der Bremswirkung aufeinander, hier axial aufeinander, vorgespannt sind. Unter einer Federanordnung ist hier ganz allgemein eine ein- oder mehrteilige Einheit mit einem federnden und/oder elastischen Element zu verstehen. Hier und vorzugsweise weist die Federanordnung 16 ein zylinderförmiges Element aus einem elastischen Material, beispielweise Gummi, auf. Grundsätzlich können aber auch Federn, beispielsweise eine um die Spindel 9 umlaufende Wellenfeder, und/oder eine oder mehrere Schraubenfedern vorgesehen sein.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, als separate Bremseinrichtung eine solche vorzusehen, die nur eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe 2 in ihre Öffnungsrichtung bremst, wobei in diesem Fall vorzugsweise die Antriebsanordnung 1, insbesondere das Spindel-Spindelmuttergetriebe 8, für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe 2 in ihre Schließrichtung selbsthemmend ausgestaltet ist. Es ist aber auch der umgekehrte Fall denkbar, bei dem eine separate Bremseinrichtung vorgesehen ist, die nur eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe 2 in ihre Schließrichtung bremst, wobei in diesem Fall vorzugsweise die Antriebsanordnung 1, insbesondere das Spindel-Spindelmuttergetriebe 8, für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe 2 in ihre Öffnungsrichtung selbsthemmend ausgestaltet ist.
Wie in den oberen drei Detailansichten von 3, die jeweils alternative Ausgestaltungen darstellen, gezeigt ist, können der erste Teilflankenwinkel α₁ , der zweite Teilflankenwinkel α₂ und der Flankenwinkel β, der die Summe der beiden Teilflankenwinkel α₁ , α₂ bildet, unterschiedlich gewählt werden. Alle drei dargestellten Varianten haben aber gemein, dass der Wirkungsgrad des Spindel-Spindelmuttergetriebes 8 richtungsabhängig ist und hier und vorzugsweise für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe 2 in ihre Schließrichtung das Spindel-Spindelmuttergetriebe 8 selbsthemmend ausgestaltet ist.
Vorschlagsgemäß kann der Flankenwinkel β des Gewindes der Spindel 9 und/oder der Spindelmutter 10 in einem Bereich von 30-60°, vorzugsweise von 35-55°, weiter vorzugsweise von 40-50°, liegen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 beträgt der Flankenwinkel β beispielsweise bei der Variante oben links 50°, bei der Variante oben in der Mitte 45° und bei der Variante oben rechts 40°.
Bei allen drei Varianten ist der erste Teilflankenwinkel α₁ immer kleiner als der zweite Teilflankenwinkel α₂ . Dabei kann der erste Teilflankenwinkel α₁ positiv sein (3, oben links), null sein (3, oben in der Mitte) oder negativ sein (3, oben rechts). Beispielsweise beträgt der erste Teilflankenwinkel α₁ bei der Variante oben links 5°, bei der Variante oben in der Mitte 0° und bei der Variante oben rechts -5°. Der zweite, größere Teilflankenwinkel α₂ beträgt hier bei allen Varianten 45°. Grundsätzlich kann bei der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 der erste Teilflankenwinkel α₁ des Gewindes der Spindel 9 und/oder Spindelmutter 10 in einem Bereich von -5-15°, vorzugsweise von 0-10°, weiter vorzugsweise von 3-5°, liegen, und/oder, der zweite Teilflankenwinkel α₂ des Gewindes der Spindel 9 und/oder der Spindelmutter 10 kann in einem Bereich von 30-60°, vorzugsweise von 35-55°, weiter vorzugsweise von 40-50°, liegen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist das Gewinde der Spindel 9 und/oder der Spindelmutter 10 ein mehrgängiges Gewinde, d.h., das jeweilige Gewinde weist mehrere Gewindegänge auf. Insbesondere weist das jeweilige Gewinde eine Gangzahl in einem Bereich von 2-10, vorzugsweise von 4-8, weiter vorzugsweise von 5-7, auf. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Gangzahl 6.
Die Steigung (Ganghöhe) des Gewindes der Spindel 9 und/oder der Spindelmutter 10 kann vorschlagsgemäß in einem Bereich von 10 bis 25mm, vorzugsweise von 15-20mm, weiter vorzugsweise von 16-18mm, liegen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Steigung der Gewinde beispielsweise 18mm.
Bei der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 kann das Gewinde der Spindel 9 und/oder der Spindelmutter 10 ferner einen Steigungswinkel γ in einem Bereich von 20-50°, vorzugsweise von 25-45°, weiter vorzugsweise von 30-40°, aufweisen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Steigungswinkel γ beispielsweise 30°.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Scharnieranordnung 17 für eine Klappe 2, insbesondere einen Heckdeckel, eines Kraftfahrzeugs, als solche beansprucht. Die Scharnieranordnung 17 ist mit einem Scharnier 18, mit einer dem Scharnier 18 zugeordneten Scharnier-Schwenkachse 19, mit einer mit dem Scharnier 18 gekoppelten Schwinge 3, die im montierten Zustand mit der Klappe 2 verbunden ist, und mit einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1, die in obiger Weise an der Schwinge 3 angreift, ausgestattet. Insoweit darf auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 verwiesen werden.
Die Schwinge 3 ist zwischen der Scharnier-Schwenkachse 19 und der Klappe 2 als, hier und vorzugsweise kreisabschnittsförmig, gebogen verlaufender Bogenabschnitt 20 ausgestaltet. Die bogenartige Schwinge 3 erlaubt eine Positionierung der Scharnier-Schwenkachse 19 an der in 1 dargestellten Position, ohne dass die Schwinge 3 mit einem Karosserieteil, hier Querträger, der sich zwischen der Heckscheibe 21 und der Klappe 2 befindet, kollidiert.
Es lässt sich der Darstellung gemäß 2 entnehmen, dass die Antriebsanordnung 1 zumindest bei geschlossener Klappe 2, hier und vorzugsweise sowohl bei geschlossener Klappe 2 als auch bei geöffneter Klappe 2, in der Projektion in Richtung der Scharnier-Schwenkachse 19 gesehen, innerhalb der von dem Bogenabschnitt 20 der Schwinge 3 aufgespannten geometrischen Fläche 22 angeordnet ist. Die vorschlagsgemäße Antriebsanordnung 1 ist also in einem Bauraum untergebracht, der üblicherweise ungenutzt ist. Entsprechend ergibt sich mit der vorschlagsgemäßen Scharnieranordnung 17 eine besonders gute Bauraumausnutzung.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Klappenanordnung 23 mit einer Klappe 2, insbesondere einem Heckdeckel, und mit einer vorschlagsgemäßen Scharnieranordnung 17 beansprucht. Vorschlagsgemäß ist mit der Schwinge 3 der Scharnieranordnung 17 die Klappe 2 verbunden. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Scharnieranordnung 17 einerseits und zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung 1 andererseits darf verwiesen werden.
Interessant bei der dargestellten Klappenanordnung 23 ist die Tatsache, dass die Klappenanordnung 23 eine Federanordnung 24 zur Federvorspannung der Klappe 2 aufweist, wobei die Federanordnung 24 zum Teil, hier und vorzugsweise vollständig, separat und räumlich getrennt von der Antriebsanordnung 1 vorgesehen ist. Dies führt zu einem besonders hohen Freiheitsgrad bei der konstruktiven Auslegung der vorschlagsgemäßen Klappenanordnung 23.
Eine Zusammenschau der 1 und 2 zeigt schließlich, dass die Abtriebswelle 7 der Motoreinheit 6 im eingebauten Zustand waagerecht ausgerichtet ist. Dies bedeutet zwar, dass ein Teil der Motoreinheit 6, insbesondere eine Spulenanordnung der Motoreinheit 6, trägheitsbedingte Drehmomente auf die Schneckengetriebestufe 11 bzw. auf das Spindel-Spindelmuttergetriebe 8 ausübt. Dies kann allerdings in Kauf genommen werden, da mit der waagerechten Ausrichtung der Abtriebswelle 7 der Motoreinheit 6 bei geeigneter Auslegung eine besonders gute Bauraumausnutzung einhergeht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10001054 A1 [0004]
DE 102016118687 A1 [0006]

Claims

Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung einer Klappe (2), insbesondere eines Heckdeckels, eines Fahrzeugs, wobei die Antriebsanordnung (1) im montierten Zustand zur motorischen Verstellung an der Klappe (2) oder an einer der Klappe (2) zugeordneten Schwinge (3) angreift, wobei die Antriebsanordnung (1) eine Antriebseinheit (4) mit einem Antrieb (5) aufweist und wobei der Antrieb (5) eine rotatorische Motoreinheit (6) mit einer Abtriebswelle (7) und ein der Motoreinheit (6) nachgeschaltetes, eine Spindel (9) und eine damit in kämmendem Eingriff stehende Spindelmutter (10) aufweisendes Spindel-Spindelmuttergetriebe (8) zur Erzeugung von Antriebsbewegungen entlang der geometrischen Spindelachse (X) der Spindel (9) aufweist, und wobei die Motoreinheit (6) und das Spindel-Spindelmuttergetriebe (8) in einem Antriebsstrang der Antriebsanordnung (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindel-Spindelmuttergetriebe (8) bei einer Antriebsbewegung in eine erste Richtung entlang der geometrischen Spindelachse (X) einen anderen Wirkungsgrad als bei einer Antriebsbewegung in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkungsgrad des Spindel-Spindelmuttergetriebes (8) für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Öffnungsrichtung größer als für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Schließrichtung ist, oder, dass der Wirkungsgrad des Spindel-Spindelmuttergetriebes (8) für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Öffnungsrichtung kleiner als für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Schließrichtung ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordung (1), insbesondere das Spindel-Spindelmuttergetriebe (8), für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Öffnungsrichtung nicht-selbsthemmend und für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe in ihre Schließrichtung selbsthemmend ausgestaltet ist, oder, dass die Antriebsanordnung (1), insbesondere das Spindel-Spindelmuttergetriebe (8), für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Öffnungsrichtung selbsthemmend und für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Schließrichtung nicht-selbsthemmend ausgestaltet ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (1) keine weitere Bremseinrichtung (14) im Antriebsstrang aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (1) eine zusätzliche Bremseinrichtung (14) im Antriebsstrang aufweist, die sowohl eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Öffnungsrichtung als auch eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Schließrichtung bremst, oder, dass die Antriebsanordnung (1) eine zusätzliche Bremseinrichtung (14) im Antriebsstrang aufweist, die nur eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Öffnungsrichtung bremst, wobei vorzugsweise die Antriebsanordnung (1), insbesondere das Spindel-Spindelmuttergetriebe (8), für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Schließrichtung selbsthemmend ausgestaltet ist, oder, dass die Antriebsanordnung (1) eine zusätzliche Bremseinrichtung (14) im Antriebsstrang aufweist, die nur eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Schließrichtung bremst, wobei vorzugsweise die Antriebsanordnung (1), insbesondere das Spindel-Spindelmuttergetriebe (8), für eine Antriebsbewegung zur Verstellung der Klappe (2) in ihre Öffnungsrichtung selbsthemmend ausgestaltet ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde der Spindel (9) und/oder der Spindelmutter (10) einen Flankenwinkel (β) aufweist, der in einem Bereich von 30-60°, vorzugsweise von 35-55°, weiter vorzugsweise von 40-50°, liegt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde der Spindel (9) und/oder der Spindelmutter (10) einen ersten Teilflankenwinkel (α₁) und einen zweiten Teilflankenwinkel (α₂) aufweist, wobei der erste Teilflankenwinkel (α₁) kleiner als der zweite Teilflankenwinkel (α₂) ist, vorzugsweise, dass der erste Teilflankenwinkel (α₁) positiv ist, null ist oder negativ ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilflankenwinkel (α₁) des Gewindes der Spindel (9) und/oder der Spindelmutter (10) in einem Bereich von -5-15°, vorzugsweise von 0-10°, weiter vorzugsweise von 3-5°, liegt, und/oder, dass der zweite Teilflankenwinkel (α₂) der Spindel (9) und/oder der Spindelmutter (10) in einem Bereich von 30-60°, vorzugsweise von 35-55°, weiter vorzugsweise von 40-50°, liegt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde der Spindel (9) und/oder Spindelmutter (10) ein mehrgängiges Gewinde ist, vorzugsweise, dass das Gewinde eine Gangzahl in einem Bereich von 2-10, vorzugsweise von 4-8, weiter vorzugsweise von 5-7, aufweist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde der Spindel (9) und/oder der Spindelmutter (10) eine Steigung in einem Bereich von 10-25mm, vorzugsweise von 15-20mm, weiter vorzugsweise von 16-18mm, aufweist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde der Spindel (9) und/oder der Spindelmutter (10) einen Steigungswinkel (γ) in einem Bereich von 20-50°, vorzugsweise von 25-45°, weiter vorzugsweise von 30-40°, aufweist.
Scharnieranordnung für eine Klappe (2), insbesondere einen Heckdeckel, eines Kraftfahrzeugs, mit einem Scharnier (18) und einer dem Scharnier (18) zugeordneten Scharnier-Schwenkachse (19), mit einer mit dem Scharnier (18) gekoppelten Schwinge (3), die im montierten Zustand mit der Klappe (2) verbunden ist, und mit einer Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die an der Schwinge (3) angreift.
Klappenanordnung mit einer Klappe (2) und mit einer Scharnieranordnung (17) nach Anspruch 12, mit deren Schwinge (3) die Klappe (2) verbunden ist.