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Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Antriebs zur motorischen Verstellung eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Antrieb für die motorische Verstellung eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Antriebsstrang gemäß Anspruch 14 sowie eine Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Antrieb gemäß Anspruch 15.
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Der in Rede stehende Antriebsstrang eines Antriebs findet Anwendung im Rahmen der motorischen Verstellung eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs. Bei solchen Verschlusselementen kann es sich beispielsweise um Türen, insbesondere Schiebetüren, oder um Klappen, insbesondere Heckklappen, Heckdeckel, Motorhauben, Laderaumböden oder dergleichen, eines Kraftfahrzeugs handeln. Insoweit ist der Begriff „Verschlusselement“ vorliegend weit zu verstehen.
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Der in Rede stehende Antriebsstrang dient der Führung des Kraftflusses der von einem Antriebsmotor des Antriebs erzeugten Antriebskraft. Entsprechend kann der Antriebsstrang Antriebskomponenten wie Wellen, Getriebe, Kupplungen, Bremsen oder dergleichen aufweisen.
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Der bekannte Antriebsstrang (
DE 10 2017 101 325 A1 ), von dem die Erfindung ausgeht, ist Bestandteil eines Spindelantriebs zur motorischen Verstellung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs. Dem Antriebsstrang ist ein Kupplungsmechanismus zugeordnet, der als Überlastkupplung ausgestaltet ist. Der Kupplungsmechanismus ist zwischen zwei Antriebskomponenten geschaltet, von denen eine eine motorseitige Getriebewelle eines Zwischengetriebes des Antriebsstrangs und von denen die andere eine Spindel eines motorabgewandten Spindel-Spindelmuttergetriebes ist. Der Kupplungsmechanismus weist einen Reibschlussmechanismus auf, der einerseits ein sicheres Halten der Heckklappe in Zwischenstellungen und andererseits eine manuelle Verstellung der Heckklappe nach Überwindung eines Losbrechmoments des Reibschlussmechanismus erlaubt. Das „Losbrechmoment“ ist das maximal aufzubringende Drehmoment, das notwendig ist, um eine zwischen zwei relativ zueinander verdrehbaren Bauteilen bestehende, durch Haftreibung bewirkte Haftverbindung zu trennen, wobei die Haftreibung bei Erreichen des Losbrechmoments in Gleitreibung übergeht.
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Der konstruktive Aufbau des bekannten Antriebsstrangs gewährleistet grundsätzlich eine relativ hohe Betriebssicherheit und im Hinblick auf die manuelle Verstellbarkeit einen hohen Benutzungskomfort. Allerdings nimmt der Kupplungsmechanismus in Richtung der Antriebsachse des Antriebsstrangs vergleichsweise viel Bauraum ein. So ist ein separater Andrückmechanismus mit axial wirkenden, also entlang der Antriebsachse wirkenden, Schraubendruckfedem vorgesehen, die die Reibschlusselemente axial gegeneinander vorspannen. Dies erhöht die technische Länge des Antriebsstrangs und somit des Antriebs.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den bekannten Antriebsstrang derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die technische Länge des Antriebs verringert wird.
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Das obige Problem wird bei einem Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Wesentlich ist zum einen die grundsätzliche Überlegung, anstelle eines axialen einen radialen Reibeingriff zwischen den Reibschlusselementen eines Reibschlussmechanismus, der Bestandteil eines Kupplungsmechanismus des Antriebsstrangs ist, vorzusehen. Auf diese Weise wirkt die das Reibmoment erzeugende Normalkraft radial, also orthogonal zur Antriebsachse, und nicht entlang der Antriebsachse. Ein in axialer Richtung wirkender Andrückmechanismus ist somit nicht mehr erforderlich, was die technische Länge und somit den axial notwendigen Bauraum entsprechend verringert.
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Weiter ist wesentlich, dass in radialer Richtung drei Reibschlusselemente miteinander zusammenwirken, von denen das mittlere ein Toleranzring ist. Ein „Toleranzring“ ist ein radiales, ring- oder hülsenförmiges Zwischenelement, das in einem Spalt zwischen zwei konzentrisch zueinander ausgerichteten Bauteilen, hier zwei Reibschlusselementen, angeordnet wird, um einen Reibschluss zwischen den beiden konzentrisch zueinander ausgerichteten Bauteilen zu erzeugen, der eine Drehmomentübertragung erlaubt. Zu diesem Zweck weist ein Toleranzring in Umfangsrichtung, also um seine Mittelachse herum, eine ungleichmäßige, d.h. nicht vollständig zylindrische, Außen- und/oder Innenkontur auf, womit der Toleranzring eine definierte Federkraft in radialer Richtung bereitstellt. Da ein Toleranzring in radialer Richtung eine relativ geringe Dicke aufweist, nimmt dieser in radialer Richtung auch im Vergleich zu Schraubendruckfedern relativ wenig Bauraum ein. Vorzugsweise hat ein Toleranzring eine Dicke von höchstens 5 mm, vorzugsweise von höchstens 3 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 2 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 1,5 mm. Mit der „Dicke“ ist dabei die Differenz zwischen dem maximalen Außenradius und dem minimalen Innenradius des Toleranzrings gemeint.
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Im Einzelnen wird nun vorgeschlagen, dass die Reibschlusselemente zumindest abschnittsweise konzentrisch zueinander angeordnet sind und dass das mittlere Reibschlusselement ein Toleranzring ist und zur Bereitstellung einer reibschlüssigen Verbindung zwischen den zwei weiteren der Reibschlusselemente radial verklemmt ist. Die Anordnung der Reibschlusselemente des Reibschlussmechanismus, der Bestandteil des Kupplungsmechanismus ist, ist also insbesondere so getroffen, dass das eine mit dem mittleren Reibschlusselement in Reibeingriff stehende Reibschlusselement radial innerhalb des mittleren Reibschlusselements angeordnet ist und radial außenseitig mit dem mittleren Reibschlusselement in Reibeingriff steht. Zusätzlich oder alternativ ist entsprechend vorgesehen, dass das andere mit dem mittleren Reibschlusselement in Reibeingriff stehende Reibschlusselement radial außerhalb des mittleren Reibschlusselements angeordnet ist und radial innenseitig mit dem mittleren Reibschlusselement in Reibeingriff steht. Zwischen jeweils miteinander reibschlüssig zusammenwirkenden Reibschlusselementen wird also ein radialer Reibeingriff, vorzugsweise ausschließlich ein radialer Reibeingriff, erzeugt. Das verklemmte mittlere Reibschlusselement, das vorschlagsgemäß von einem Toleranzring gebildet wird, erzeugt eine radiale Klemmkraft, insbesondere eine radiale Federkraft, die den Reibschluss bewirkt. Ein separater Andrückmechanismus für die Erzeugung einer Andrückkraft der Reibschlusselemente aufeinander zu ist somit nicht erforderlich. Die Andrückkraft wird durch die radiale Verklemmung bzw. Federkraft bewirkt.
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Die Ansprüche 2 und 3 definieren eine besondere Ausgestaltung des mittleren Reibschlusselements, insbesondere Toleranzrings, mit mehreren radialen Erhebungen. Diese stehen in radialer Richtung gegenüber den Seitenkanten und insbesondere einem die Seitenkanten bildenden, umlaufenden flachen Rand des mittleren Reibschlusselements und/oder gegenüber dem mittleren Reibschlusselement im Übrigen radial hervor. Die Abschnitte in Umfangsrichtung zwischen den radialen Erhebungen erstrecken sich vorzugsweise zylindrisch um die Antriebsachse, verlaufen also auf einem Zylindermantel eines Kreiszylinders mit einer zur Antriebsachse koaxialen Zylinderachse. Die radialen Erhebungen sind vorzugsweise Ausprägungen, sind also durch Prägen erzeugt worden, so dass auf der anderen radialen Seite entsprechende Vertiefungen bzw. Sicken ausgebildet sind. Die Erhebungen und somit die radial am weitesten vorstehenden Stellen des mittleren Reibschlusselements bilden dann vorzugsweise die eine Reibfläche des mittleren Reibschlusselements, während die andere radiale Seite die andere Reibfläche des mittleren Reibschlusselements bildet. Letztere Reibfläche ist insbesondere vollständig zylindrisch, also flach ausgebildet.
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Die Ansprüche 4 und 5 betreffen besonders bevorzugte Anwendungsfälle des Kupplungsmechanismus. Dieser ist gemäß Anspruch 4 vorzugsweise als Überlastkupplung ausgestaltet. Gemäß Anspruch 5 ist ein Losbrechmoment zwischen zwei der in Reibeingriff stehenden Reibschlusselemente größer als das der beiden anderen miteinander in Reibeingriff stehenden Reibschlusselemente, so dass im Überlastfall zwischen dem einen Reibschlusselementepaar bzw. dem zugeordneten Reibflächenpaar weiterhin Haftreibung besteht, also weiterhin eine drehfeste Verbindung verbleibt, wohingegen auf der radial anderen Seite Gleitreibung entsteht und die drehfeste Verbindung aufgehoben wird. Die in diesem Überlastfall auf der einen Seite weiterhin bestehende drehfeste Verbindung wird vorzugsweise dadurch gewährleistet, dass bei der Montage das mittlere Reibschlusselement bzw. der Toleranzring insbesondere mit den Erhebungen in eines der beiden Reibschlusselemente eingepresst, insbesondere radial nach innen eingepresst, wird. Die Erhebungen graben sich dadurch in das Material des damit in Reibeingriff stehenden Reibschlusselements ein. Insbesondere wird das mittlere Reibschlusselement mittels einer Presspassung an dem einen der Reibschlusselemente, insbesondere an demjenigen der Reibschlusselemente, zu dem die Erhebungen weisen, montiert.
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Ein solcher Überlastfall tritt beispielsweise bei einer manuellen Verstellung der Heckklappe ein. Indem der Reibschlussmechanismus dann durchrutschen kann, werden Beschädigungen am Antrieb verhindert.
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Die Ansprüche 6 bis 12 betreffen besonders bevorzugte Ausgestaltungen der einzelnen Reibschlusselemente. Anspruch 6 definiert insbesondere das bevorzugte Material mindestens einer der Reibflächen, vorzugsweise aller Reibflächen, der Reibschlusselemente. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um Metall. Weiter betreffen die Ansprüche 7 und 8 besondere Ausgestaltungen des mittleren Reibschlusselements bzw. Toleranzrings und die Ansprüche 9 bis 12 besonders bevorzugte Ausgestaltungen der anderen beiden Reibschlusselemente.
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Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 13 ist der Kupplungsmechanismus mit der motorseitigen Antriebskomponente und/oder der motorabgewandten Antriebskomponente durch eine Steckverbindung gekoppelt. Die Steckverbindung wird insbesondere von einer Klauenkupplung gebildet. Auf diese Weise ist der Kupplungsmechanismus als vormontierte Einheit herstellbar und auf besonders einfache Weise mit der jeweiligen Antriebskomponente verbindbar.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 14, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Antrieb für die motorische Verstellung eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs beansprucht, der einen vorschlagsgemäßen Antriebsstrang aufweist. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Antriebsstrang darf verwiesen werden, soweit diese geeignet sind, den Antrieb zu erläutern. Der Antrieb ist besonders bevorzugt als Spindelantrieb ausgestaltet, wobei der Kupplungsmechanismus und/oder Reibschlussmechanismus des vorschlagsgemäßen Antriebsstrangs vorzugsweise zwischen einen Antriebsmotor und ein Spindel-Spindelmuttergetriebe des Antriebs geschaltet ist.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 15, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einem mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verstellbar gekoppelten Verschlusselement und mit mindestens einem vorschlagsgemäßen Antrieb für die motorische Verstellung des Verschlusselements beansprucht. Wiederum darf auf die vorangehenden Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Antriebsstrang sowie dem vorschlagsgemäßen Antrieb verwiesen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 in einer ganz schematischen Darstellung den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer vorschlagsgemäßen Verschlusselementanordnung, die vorschlagsgemäße Antriebe mit jeweils einem vorschlagsgemäßen Antriebsstrang aufweist,
- 2 in einem Längsschnitt einen der Antriebe gemäß 1 im eingefahrenen Zustand mit einem Kupplungsmechanismus,
- 3 in einer perspektivischen Ansicht a) eine Explosionsdarstellung einzelner Reibschlusselemente einer ersten Ausführungsform des Kupplungsmechanismus, b) eine Explosionsdarstellung des Kupplungsmechanismus, c) den Kupplungsmechanismus schräg von oben im zusammengebauten Zustand und d) den Kupplungsmechanismus schräg von unten im zusammengebauten Zustand,
- 4 den Kupplungsmechanismus gemäß 3 in unterschiedlichen Schnittansichten,
- 5 in einer perspektivischen Ansicht a) eine Explosionsdarstellung einzeiner Reibschlusselemente einer zweiten Ausführungsform des Kupplungsmechanismus, b) eine Explosionsdarstellung des Kupplungsmechanismus, c) den Kupplungsmechanismus schräg von oben im zusammengebauten Zustand und d) den Kupplungsmechanismus schräg von unten im zusammengebauten Zustand und
- 6 den Kupplungsmechanismus gemäß 5 in unterschiedlichen Schnittansichten.
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Der in der Zeichnung dargestellte Antriebsstrang 1 ist einem Antrieb 2 zur motorischen Verstellung eines Verschlusselements 3, hier einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, zugeordnet. Der Antriebsstrang 1 dient der Führung des Kraftflusses der von einem Antriebsmotor 4 des Antriebs 2 erzeugten Antriebskraft.
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Der Anwendungsfall des als Heckklappe ausgestalteten Verschlusselements 3 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.
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Der in 1 dargestellten Heckklappe 3 sind insgesamt zwei Antriebe 2 zugeordnet, die an den beiden Seitenrändern einer Heckklappenöffnung 5 und an der Heckklappe 3 selbst angreifen. Dem hier jeweils als Spindelantrieb ausgestalteten Antrieb 2 sind endseitig Kugelpfannen 2a, 2b zugeordnet, die mit entsprechenden Kugelköpfen an dem jeweiligen Seitenrand der Heckklappenöffnung 5 und an der Heckklappe 3 in Eingriff stehen. Im Folgenden ist lediglich von dem in 1 sichtbaren Antrieb 2 die Rede. Alle Ausführungen gelten für den in 1 nicht sichtbaren, dahinterliegenden Antrieb sowie für eine Anordnung mit nur einem einzigen Antrieb 2 entsprechend.
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Der Antriebsstrang 1 des Antriebs 2 ist mit einem Reibschlussmechanismus 6 zur Bereitstellung eines Reibmoments ausgestattet. Der Reibschlussmechanismus 6 ist Bestandteil eines Kupplungsmechanismus 7 des Antriebsstrangs 1, der zur Drehmomentübertragung dient. Die 3 und 4 zeigen eine erste Ausführungsform des Kupplungsmechanismus 7, die 5 und 6 eine zweite Ausführungsform. Der vorschlagsgemäß vorgesehene Kupplungsmechanismus 7 eignet sich am besten für eine Anordnung, bei der der Antrieb 2 selbsthemmend, also nicht rücktreibbar, ausgestaltet ist. Um dennoch eine manuelle Verstellbarkeit der Heckklappe 3 zu ermöglichen, ist der Kupplungsmechanismus 7 als Rutschkupplung ausgestaltet, so dass nach Überwindung einer Reibkraft eine entsprechende manuelle Verstellung der Heckklappe 3 möglich ist.
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In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform kann der Antriebsstrang 1 ferner einen Bremsmechanismus aufweisen, der auch in den Kupplungsmechanismus 7 integriert sein kann oder jedenfalls in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem Kupplungsmechanismus 7 angeordnet sein kann. Ein solcher Bremsmechanismus dient dem vorzugsweise dauernden Bremsen des Antriebsstrangs 1, um die Heckklappe 3 besonders sicher in Zwischenstellungen zu halten. Vorzugsweise ist ein solcher Bremsmechanismus nach Art einer Scheibenbremse oder nach Art einer Trommelbremse ausgestaltet.
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Der Kupplungsmechanismus 7 weist mehrere um eine Antriebsachse X rotierbare, koaxial zueinander angeordnete Reibschlusselemente 8, 9, 10 auf, die den Reibschlussmechanismus 6 bilden. Hier und vorzugsweise sind genau drei Reibschlusselemente 8, 9, 10 vorgesehen. Ein mittleres Reibschlusselement 8, also ein zwischen den beiden weiteren Reibschlusselementen 9, 10 angeordnetes Reibschlusselement 8, steht jeweils mit diesen in Reibeingriff.
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Der Kupplungsmechanismus 7 weist ferner ein motorseitiges Kupplungsstück 7a und ein motorabgewandtes Kupplungsstück 7b auf. Über das motorseitige Kupplungsstück 7a ist der Kupplungsmechanismus 7 mit einer motorseitigen Antriebskomponente 11 und über das motorabgewandte Kupplungsstück 7b mit einer motorabgewandten Antriebskomponente 12 drehfest gekoppelt. Drehfest gekoppelt heißt hier, dass ein Formschluss in Umfangsrichtung U, d.h. in Richtung um die Antriebsachse X, besteht, der vorzugsweise auch, insbesondere durch eine axiale Relativbewegung zwischen Kupplungsmechanismus 7 und jeweiliger Antriebskomponente 11, 12, lösbar ist. Das motorseitige Kupplungsstück 7a ist hier und vorzugsweise mit einem davon separaten, diesem zugeordneten Kupplungsgegenstück 11 a der motorseitigen Antriebskomponente 11 und das motorabgewandte Kupplungsstück 7b mit einem davon separaten, diesem zugeordneten Kupplungsgegenstück 12a der motorabgewandten Antriebskomponente 12 in Umfangsrichtung U formschlüssig gekoppelt. Der Kupplungsmechanismus 7 ist hier und vorzugsweise in einem eigenen Gehäuse 7c angeordnet.
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Wesentlich ist nun zum einen, dass die Reibschlusselemente 8, 9, 10 zumindest abschnittsweise konzentrisch zueinander angeordnet sind, also ein inneres Reibschlusselement 9 von einem weiteren Reibschlusselement 8 radial umgeben ist, das wiederum von einem dritten Reibschlusselement 10 radial umgeben ist.
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„Zumindest abschnittsweise konzentrisch“ meint, dass zumindest die die Reibflächen der jeweiligen Reibschlusselement 8, 9, 10 bildenden Abschnitte, also die miteinander jeweils in Reibeingriff stehenden Flächen der Reibschlusselemente 8, 9, 10, konzentrisch zueinander angeordnet sind.
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Zum anderen ist auch wesentlich, dass das mittlere Reibschlusselement 8 ein Toleranzring 13 ist und zur Bereitstellung einer reibschlüssigen Verbindung zwischen den zwei weiteren Reibschlusselementen 9, 10 radial verklemmt ist. „Radial verklemmt“ bedeutet, dass eine radial ausgerichtete Normalkraft zwischen den beiden jeweils reibschlüssig aneinander anliegenden Reibschlusselementen 8, 9 einerseits und 8, 10 andererseits vorgesehen ist. Der Toleranzring 13 ist dabei so ausgestaltet, dass er hier und vorzugsweise auch eine radiale Federkraft erzeugt.
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Hier und vorzugsweise ist das eine mit dem mittleren Reibschlusselement 8 in Reibeingriff stehende Reibschlusselement 9 radial innerhalb des mittleren Reibschlusselements 8 angeordnet. Dieses radial innere Reibschlusselement 9 steht radial außenseitig mit dem mittleren Reibschlusselement 8 in Reibeingriff. Hier und vorzugsweise ist das andere mit dem mittleren Reibschlusselement 8 in Reibeingriff stehende Reibschlusselement 10 radial außerhalb des mittleren Reibschlusselements 8 angeordnet. Dieses radial äußere Reibschlusselement 10 steht radial innenseitig mit dem mittleren Reibschlusselement 8 in Reibeingriff. Durch die Anordnung des Toleranzrings 13 zwischen den beiden Reibschlusselementen 9, 10 wird also eine radiale Klemmkraft und hier auch eine radiale Federkraft erzeugt, die eine den jeweiligen Reibschluss definierende Normalkraft bildet.
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Im Folgenden sollen nun anhand der 3 und 4 eine erste Ausführungsform des Antriebsstrangs 1 bzw. des Kupplungsmechanismus 7 und anhand der 5 und 6 eine zweite Ausführungsform des Antriebsstrangs 1 bzw. des Kupplungsmechanismus 7 im Detail beschrieben werden.
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Die Ausführungsformen haben zunächst gemein, dass das mittlere Reibschlusselement 8, also der Toleranzring 13, in Umfangsrichtung U mehrere radiale Erhebungen 14 aufweist. Die radialen Erhebungen 14 stehen hier gegenüber den Seitenkanten 13a, 13b des Toleranzrings 13 und/oder gegenüber hier und vorzugsweise flachen Abschnitten 15 des Toleranzrings 13 radial hervor. „Flach“ bedeutet in diesem Sinne, dass die Abschnitte 15, die in Umfangsrichtung U zwischen den radialen Erhebungen 14 vorgesehen sind, zylindrisch um die Antriebsachse X verlaufen, also auf einem Zylindermantel eines Kreiszylinders mit einer zur Antriebsachse X koaxialen Zylinderachse liegen. Bei den Erhebungen 14 handelt es sich hier und vorzugsweise um Ausprägungen, wodurch auf der den radialen Erhebungen 14 entgegengesetzten radialen Seite des Toleranzrings 13 den Erhebungen 14 jeweils entsprechende Vertiefungen 16 ausgebildet sind. Die Vertiefungen 16 haben hier wie die Erhebungen 14 eine längliche, parallel zur Antriebsachse X verlaufende Erstreckung. Entsprechende Vertiefungen 16 werden auch als Sicken bezeichnet. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, einen Toleranzring vorzusehen, der keine Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist und der insbesondere flach, d.h. in Umfangsrichtung vollständig zylindrisch, ist.
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Die beiden dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsformen unterscheiden sich dadurch, dass die radialen Erhebungen 14 des mittleren Reibschlusselements 8 in einem Fall radial nach innen weisen (3 und 4) und in dem anderen Fall radial nach außen weisen (5 und 6). Grundsätzlich ist auch eine Kombination denkbar, d.h., einige radiale Erhebungen weisen radial nach innen, andere radial nach außen.
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Bei der Ausführung gemäß der 3 und 4 bilden die radial nach innen weisenden Erhebungen 14 eine radial innenseitige Reibfläche 8a des mittleren Reibschlusselements 8, die mit einer vom radial inneren Reibschlusselement 9 gebildeten Reibfläche 9a in Reibeingriff steht. Dabei bilden die in Umfangsrichtung U zwischen den Erhebungen 14 liegenden Abschnitte15 eine radial außenseitige Reibfläche 8b des mittleren Reibschlusselements 8, die mit der vom radial äußeren Reibschlusselement 10 gebildeten Reibfläche 10a in Reibeingriff steht.
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Bei der in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsform bilden die Erhebungen 14 die radial außenseitige Reibfläche 8b, die mit der vom äußeren Reibschlusselement 10 gebildeten Reibfläche 10a in Reibeingriff steht. Hier bilden dann die in Umfangsrichtung U zwischen den Erhebungen 14 liegenden Abschnitte 15 die radial innenseitige Reibfläche 8a des mittleren Reibschlusselements 8, die mit der vom radial inneren Reibschlusselement 9 gebildeten Reibfläche 9a in Reibeingriff steht.
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Bei dem Kupplungsmechanismus 7, der zum drehfesten Koppeln der zwei Antriebskomponenten 11, 12 des Antriebsstrangs 1 dient, handelt es sich in beiden Ausführungsformen jeweils um eine zwischen die Antriebskomponenten 11, 12 geschaltete Überlastkupplung.
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Die beiden Ausführungsformen unterscheiden sich jedoch in den zwischen den jeweiligen Reibflächen definierten Losbrechmomenten. So ist bei der Ausführungsform in den 3 und 4 ein Losbrechmoment zwischen dem mittleren Reibschlusselement 8 und dem inneren Reibschlusselement 9, hier und vorzugsweise aufgrund der Erhebungen 14, größer als ein Losbrechmoment zwischen dem mittleren Reibschlusselement 8 und dem äußeren Reibschlusselement 10. Bei der in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist es dagegen so, dass ein Losbrechmoment zwischen dem mittleren Reibschlusselement 8 und dem äußeren Reibschlusselement 10, hier und vorzugsweise aufgrund der Erhebungen 14, größer ist als ein Losbrechmoment zwischen dem mittleren Reibschlusselement 8 und dem inneren Reibschlusselement 9. Das höhere Losbrechmoment wird insbesondere durch ein Eingraben der Erhebungen 14 in die Reibfläche des jeweils zugeordneten Reibschlusselements 9, 10 erreicht.
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Einzelne oder alle Reibflächen 8a, 8b, 9a, 10a sind vorzugsweise als Metallflächen ausgebildet. Hier und vorzugsweise ist jede der Reibflächen eine Metallfläche. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass einzelne oder alle Reibflächen von einem Kunststoffmaterial gebildet werden.
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Das mittlere Reibschlusselement 8, das von dem Toleranzring 13 gebildet wird, besteht zumindest teilweise, hier und vorzugsweise vollständig, aus Metall. Hierbei handelt es sich um einen in Umfangsrichtung U unterbrochenen, d.h. geschlitzten, Metallring. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, einen durchgehenden, d.h. in Umfangsrichtung U unterbrechungsfreien, Metallring vorzusehen. Hier und vorzugsweise wird der Toleranzring 13 von einem gebogenen Metallband mit zwei Bandenden gebildet, die sich im montierten Zustand in Umfangsrichtung U gegenüberliegen und voneinander in Umfangsrichtung U beabstandet sind oder einander berühren.
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Das mittlere Reibschlusselement 8 bzw. der Toleranzring 13 ist hier und vorzugswese so ausgestaltet, dass das Verhältnis des maximalen Außenradius des mittleren Reibschlusselements 8 zu seiner axialen Länge mindestens 1, vorzugsweise mindestens 1,2, weiter vorzugsweise mindestens 1,4 und hier und vorzugsweise mindestens 1,6 beträgt. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis des minimalen Innenradius des mittleren Reibschlusselements 8 zu dessen axialer Länge mindestens 1,8, vorzugsweise mindestens 2,2, weiter vorzugsweise mindestens 2,6 und hier und vorzugsweise mindestens 3 beträgt. Der maximale Außenradius ist dabei der Abstand der Mittelachse des mittleren Reibschlusselements 8 zu der radial am weitesten außen liegenden Stelle des Reibschlusselements 8, die insbesondere durch einen Abschnitt 15, der zwischen zwei radialen Erhebungen 14 liegt, definiert ist (3 und 4) oder der durch eine radial nach außen weisende Erhebung 14 definiert ist (5 und 6). Der minimale Innenradius ist entsprechend der Abstand der Mittelachse des mittleren Reibschlusselements 8 zu der radial am weitesten innen liegenden Stelle des Reibschlusselements 8, die insbesondere durch eine radial nach innen weisende Erhebung 14 (3 und 4) oder durch einen Abschnitt 15 zwischen zwei radialen Erhebungen 14 (5 und 6) definiert ist.
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In den 3 und 5 ist der Aufbau des Kupplungsmechanismus 7 und insbesondere des radial inneren Reibschlusselements 9 und radial äußeren Reibschlusselements 10 dargestellt.
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So kann das radial innere Reibschlusselement 9 und/oder das radial äußere Reibschlusselement 10 mehrteilig sein, also aus mehreren, insbesondere zwei oder mehr, separaten Bauteilen zusammengesetzt sein. Wie die 3a) und 5a) zeigen, sind hier beide Reibschlusselemente 9, 10 mehrteilig und bestehen hier insbesondere aus zwei Teilen 9b, 9c bzw. 10b, 10c.
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Hier und vorzugsweise sind das erste Teil 9b, 10b des jeweiligen Reibschlusselements 9, 10 und das zweite Teil 9c, 10c des jeweiligen Reibschlusselements 9, 10 miteinander in Umfangsrichtung U und/oder axial formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden. Ein Formschluss zwischen den beiden Teilen 9b, 9c bzw. 10b, 10c kann insbesondere durch Verstiften, Verrasten oder Verpressen hergestellt sein. Durch ein Verpressen lässt sich auch ein Kraftschluss zwischen den beiden Teilen 9b, 9c bzw. 10b, 10c erzeugen. Ein Stoffschluss zwischen den beiden Teilen 9b, 9c bzw. 10b, 10c kann insbesondere durch Verkleben, Reib- oder Laserschweißen, chemisches Ätzen oder Umspritzen hergestellt sein. Besonders bevorzugt ist das radial innere Reibschlusselement 9 und/oder das radial äußere Reibschlusselement 10 ein Mehrkomponenten-Spritzgussteil, insbesondere ein Zweikomponenten-Spritzgussteil.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 3 und 4 handelt es sich sowohl bei dem Reibschlusselement 9 als auch bei dem Reibschlusselemente 10 um ein Zweikomponenten-Spritzgussteil. Hier und vorzugsweise besteht das erste Teil 9b des radial inneren Reibschlusselements 9 aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, und das zweite Teil 9c aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem Duroplast. Letzteres hat den Vorteil, dass es vorzugsweise dämpfende Eigenschaften hat. Das erste Teil 9b, das vorzugsweise hülsenförmig ausgestaltet ist, bildet hier die Reibfläche 9a des Reibschlusselements 9. Das Metall des ersten Teils 9b ist insbesondere ein weicheres Metall als das des mittleren Reibschlusselements 8, um ein Eingraben der Erhebungen 14 des Reibschlusselements 8 in das Reibschlusselement 9 zu begünstigen. Weiter besteht hier und vorzugsweise das erste Teil 10b des radial äußeren Reibschlusselements 10 ebenfalls aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, und das zweite Teil 10c aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem Duroplast. Das erste Teil 10b, das vorzugsweise ebenfalls hülsenförmig ausgestaltet ist, bildet hier die Reibfläche 10a des Reibschlusselements 10.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 5 und 6 handelt es sich bei dem Reibschlusselement 9 ebenfalls um ein Zweikomponenten-Spritzgussteil. Bei dem Reibschlusselement 10 sind dagegen die beiden Teile 10b und 10c axial formschlüssig ineinandergesteckt und miteinander verklebt, verschweißt oder dergleichen. Im Übrigen entspricht der Aufbau und das Material der Reibschlusselemente 9, 10 dem gemäß den 3 und 4, allerdings mit der Ausnahme, dass hier das Metall des ersten Teils 10b des äußeren Reibschlusselements 10 insbesondere ein weicheres Metall als das des mittleren Reibschlusselements 8 aufweist, um ein Eingraben der Erhebungen 14 des Reibschlusselements 8 hier in das Reibschlusselement 10 zu begünstigen.
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Alternativ und hier nicht dargestellt kann auch vorgesehen sein, dass das gesamte radial innere Reibschlusselement 9 aus Metall, insbesondere aus einem weicheren Metall als das mittlere Reibschlusselement 8, oder aus einem Kunststoffmaterial besteht. Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das gesamte radial äußere Reibschlusselement 10 aus Metall, insbesondere aus einem weicheren Metall als das mittlere Reibschlusselement 8, oder aus einem Kunststoffmaterial besteht.
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In dem hier nicht dargestellten Fall, dass zusätzlich ein Bremsmechanismus vorgesehen ist, kann ein Reibelement des Bremsmechanismus, insbesondere eine Bremsscheibe, drehfest und insbesondere axialfest am Reibschlusselement 10 angeordnet sein und mit einem drehfest am Gehäuse 7c angeordneten Gegenreibelement bremsend, insbesondere dauernd bremsend, zusammenwirken.
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Wie insbesondere die Schnittdarstellungen in den 4 und 6 zeigen, kann im montierten Zustand des Kupplungsmechanismus 7 das radial innere Reibschlusselement 9 mit dem radial äußeren Reibschlusselement 10 axial verrastet sein. Dies erfolgt hier und vorzugsweise bei beiden Ausführungsbeispielen durch eine Verrastung eines zentrischen Rastpilzes des radial äußeren Reibschlusselements 10 in einem zentrischen Loch im radial inneren Reibschlusselement 9. Wie in 4 gestrichelt dargestellt ist, kann zusätzlich oder alternativ auch eine Verrastung über konzentrische Rastnasen des radial äußeren Reibschlusselements 10 am radial inneren Reibschlusselement 9 erfolgen. Bei beiden Varianten erfolgt die Verrastung vorzugsweise mit einem axialen Spiel, um eine Drehbewegung des radial inneren Reibschlusselements 9 relativ zum radial äußeren Reibschlusselement 10 zu gewährleisten. Auch andere Verbindungsarten sind denkbar, durch die die Reibschlusselemente 9, 10 miteinander axial formschlüssig, insbesondere mit axialem Spiel, gekoppelt sein können.
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Weiter ist in den 4 und 6 dargestellt, dass hier und vorzugsweise das radial innere Reibschlusselement 9 das motorseitige Kupplungsstück 7a des Kupplungsmechanismus 7 und das radial äußere Reibschlusselement 10 das motorabgewandte Kupplungsstück 7b des Kupplungsmechanismus 7 bereitstellt. In einer hier nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform wäre aber auch denkbar, dass das radial innere Reibschlusselement 9 das motorabgewandte Kupplungsstück 7b des Kupplungsmechanismus 7 und das radial äußere Reibschlusselement 10 das motorseitige Kupplungsstück 7a des Kupplungsmechanismus 7 bereitstellt.
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Wie insbesondere die 3c) und d) einerseits und die 5c) und d) andererseits veranschaulichen, ist das motorseitige Kupplungsstück 7a des Kupplungsmechanismus 7 mit der motorseitigen Antriebskomponente 11 und/oder das motorabgewandte Kupplungsstück 7b des Kupplungsmechanismus 7 mit der motorabgewandten Antriebskomponente 12 jeweils durch eine Steckverbindung 17a, 17b gekoppelt. Bei der Ausführungsform in den 3 und 4 handelt es sich sowohl bei der motorseitigen Steckverbindung 17a als auch bei der motorabgewandten Steckverbindung 17b jeweils um eine Klauenkupplung. Bei der Ausführungsform in den 5 und 6 handelt es sich bei der motorseitigen Steckverbindung 17a ebenfalls um eine Klauenkupplung, bei der motorabgewandten Steckverbindung 17b jedoch um eine Vielzahn-Verbindung. Grundsätzlich sind auch noch andere Verbindungsarten denkbar, beispielsweise mittels eines Keilwellenprofils, eines Mehrkantprofils, insbesondere Sechskantprofils, eines Sternprofils (Torx-Profil) oder dergleichen.
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Wie eine Zusammenschau der 3b) bis d) einerseits und der 5b) bis d) andererseits für die jeweilige Ausführungsform zeigt, ist es denkbar, den Kupplungsmechanismus 7 zunächst als vormontierte Einheit bereitzustellen und anschließend über besagte Steckverbindung 17a, 17b mit der jeweiligen Antriebskomponente 11, 12 formschlüssig zu koppeln.
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Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird der obige Antrieb 2 als solcher beansprucht. Der vorschlagsgemäße Antrieb 2 dient entsprechend der motorischen Verstellung eines Verschlusselements 3 eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Antriebsstrang 1 vorgesehen ist, der gemäß der erstgenannten Lehre ausgestaltet ist. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Antriebsstrang 1 darf verwiesen werden.
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In besonders bevorzugter und in 2 dargestellter Ausgestaltung handelt es sich bei dem Antrieb 2 um einen Spindelantrieb. Der Antrieb 2 weist einen Antriebsmotor 4 und ein dem Antriebsmotor 4 nachgeschaltetes Spindel-Spindelmuttergetriebe 18 mit einer Spindel 19 und einer zugeordneten Spindelmutter 20 zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen auf. In 2 angedeutet ist die Tatsache, dass bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Kupplungsmechanismus 7 des Antriebs 2 zwischen den Antriebsmotor 4 und das Spindel-Spindelmuttergetriebe 18 geschaltet ist. Hier und vorzugsweise handelt es sich entsprechend bei der motorseitigen Antriebskomponente 11 um eine Antriebswelle, beispielsweise in Form einer Motorwelle des Antriebsmotors 4 oder in Form einer Getriebewelle eines optional zwischen Antriebsmotor 4 und Kupplungsmechanismus 7 geschalteten Zwischengetriebes 21. Bei der motorabgewandten Antriebskomponente 12 handelt es sich hier und vorzugsweise entsprechend um eine Getriebekomponente des Spindel-Spindelmuttergetriebes 18, hier und vorzugsweise die Spindel 19.
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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 22 des Kraftfahrzeugs verstellbar gekoppeltes Verschlusselement 3 sowie mindestens einen vorschlagsgemäßen Antrieb 2 für die motorische Verstellung des Verschlusselements 3 auf. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Antrieb 2 darf verwiesen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017101325 A1 [0004]
