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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spindelantrieb für ein Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einem Verschlusselement gemäß Anspruch 15.
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Der in Rede stehende Spindelantrieb findet Anwendung im Rahmen der, insbesondere motorischen, Verstellung jedweder Verschlusselemente eines Kraftfahrzeugs. Bei solchen Verschlusselementen kann es sich beispielsweise um Heckklappen, Heckdeckel, Motorhauben, Laderaumböden, aber auch um Türen, insbesondere Schiebetüren, eines Kraftfahrzeugs handeln. Insoweit ist der Begriff „Verschlusselement“ vorliegend weit zu verstehen.
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Der bekannte Spindelantrieb (
WO 2014/079593 A1 ), von dem die Erfindung ausgeht, dient zur motorischen Verstellung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs. Der Spindelantrieb weist eine elektrische Antriebseinheit und ein der elektrischen Antriebseinheit antriebstechnisch nachgeschaltetes Spindel-Spindelmuttergetriebe auf, mit dem lineare Antriebsbewegungen eines spindelseitigen Antriebsanschlusses relativ zu einem spindelmutterseitigen Antriebsanschluss des Spindelantriebs zum Öffnen und Schließen des Verschlusselements erzeugt werden. In der Offenstellung des Verschlusselements, in dem dieses maximal geöffnet ist, befindet sich der Spindelantrieb entsprechend in seiner Ausfahrstellung, wohingegen sich der Spindelantrieb in der Schließstellung des Verschlusselements in seiner Einfahrstellung befindet.
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Zur antriebstechnischen Kopplung der Spindel mit der Spindelmutter weist die Spindel einen Spindel-Eingriffsabschnitt mit ein Außengewinde bildenden Eingriffselementen und die Spindelmutter ein einen Spindelmutter-Eingriffsabschnitt mit ein Innengewinde bildenden Eingriffselementen auf. Über die ineinandergreifenden Eingriffselemente der beiden Eingriffsabschnitte, also hier das Außengewinde und das Innengewinde, stehen die Spindel und die Spindelmutter miteinander unmittelbar in kämmendem Eingriff. Der Spindelantrieb weist außerdem ein mit dem spindelmutterseitigen Antriebsanschluss axialfest gekoppeltes Abtriebsrohr und ein darin teleskopartig geführtes, mit dem spindelseitigen Antriebsanschluss axialfest gekoppeltes Antriebsrohr auf, die zusammen ein Gehäuse des Spindelantriebs bilden. Das Abtriebsrohr bildet dabei gleichzeitig die mit der Spindel kämmende Spindelmutter.
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Besonders vorteilhaft bei dem bekannten Spindelantrieb ist die Tatsache, dass dieser eine vergleichsweise geringe technische Länge aufweist und dadurch sehr kompakt ist. Es ist allerdings eine Herausforderung, eine Balance zwischen einer optimalen Rücktreibbarkeit des Spindelantriebs und einer optimalen Ausnutzung der Motorleistung des Antriebsmotors vorzusehen. So ist der bekannte Spindelantrieb zwar mit geringem Kraftaufwand rücktreibbar, wenn die Gewindesteigung der Spindel und Spindelmutter vergleichsweise hoch ist. In diesem Fall führt das Spindel-Spindelmuttergetriebe allerdings mit jeder Umdrehung einen entsprechend großen axialen Hub aus, weshalb der Antriebsmotor zur Erzeugung der linearen Antriebsbewegungen mit einer vergleichsweise geringen Drehzahl und in einem dadurch ungünstigen Leistungsbereich betrieben werden muss. Umgekehrt kann, wenn die Gewindesteigung der Spindel und Spindelmutter vergleichsweise gering ist, der Antriebsmotor zur Erzeugung der linearen Antriebsbewegungen bei gleicher Hubgeschwindigkeit mit einer vergleichsweise hohen Drehzahl und in einem dadurch günstigeren Leistungsbereich betrieben werden. In diesem Fall ist der Spindelantrieb aber nur mit entsprechend hohem Kraftaufwand oder, wenn eine Selbsthemmung auftritt, überhaupt nicht mehr rücktreibbar.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den bekannten Spindelantrieb derart auszugestalten und weiterzubilden, dass dieser hinsichtlich der Rücktreibbarkeit und Ausnutzung der Motorleistung weiter optimiert wird.
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Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, in einem Spindelantrieb ein Spindel-Spindelmuttergetriebe, also ein Vorschubgetriebe mit einer Spindel und einer mit der Spindel antriebstechnisch gekoppelten Spindelmutter, vorzusehen, bei dem die Spindel ein motorseitig erzeugtes Drehmoment nicht unmittelbar auf die Spindelmutter überträgt, sondern die Drehmomentübertragung über zwischengeschaltete, insbesondere schrägverzahnte, Übertragungsräder, ähnlich einem Planetengetriebe, erfolgt. Die Spindel, bei der es sich insbesondere um eine im Weiteren noch näher erläuterte Kurzspindel handelt, ist also antriebstechnisch mit der Spindelmutter nicht unmittelbar, sondern über separate Übertragungsräder gekoppelt. Das Drehmoment wird also zunächst von der Spindel auf die Übertragungsräder übertragen und von diesen dann auf die Spindelmutter. Die Spindelmutter ist insbesondere gegen ein Mitdrehen gesichert, weshalb sich diese durch das von den Übertragungsrädern auf sie ausgeübte Drehmoment entlang der Spindelachse translatorisch verlagert.
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Indem die Spindel antriebstechnisch mit der Spindelmutter über separate Übertragungsräder gekoppelt ist, sind die wirksamen Außendurchmesser der rotierenden Getriebekomponenten des Spindel-Spindelmuttergetriebes kleiner als in dem Fall, dass die Spindel mit der Spindelmutter unmittelbar antriebstechnisch gekoppelt ist, also in dem Fall, dass das Spindel-Außengewinde und das Spindelmutter-Innengewinde unmittelbar ineinandergreifen. Mit dem „wirksamen Außendurchmesser“, auch als Teilkreisdurchmesser bezeichnet, ist der gedachte Durchmesser eines Zahnrades, auf dem der Teilkreis des damit kämmenden Getriebepartners abrollt, gemeint. Beide hälftigen Durchmesser addiert ergeben den Achsabstand von Zahnrad und zugeordnetem Getriebepartner.
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Die wirksamen Außendurchmesser von Spindel und Übertragungsrädern sind insbesondere gleich groß, wodurch diese dann nur der Hälfte des wirksamen Außendurchmessers einer Spindel entsprechen, die mit der Spindelmutter unmittelbar antriebstechnisch gekoppelt ist. Durch die kleineren wirksamen Außendurchmesser wird eine Rücktreibbarkeit besser erreicht. Gleichzeitig kann ein, insbesondere elektrischer, Antriebsmotor des Spindelantriebs mit einer höheren Drehzahl und dadurch in einem günstigeren Leistungsbereich betrieben werden. Die Motorleistung kann dadurch besser ausgenutzt werden.
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Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass das Spindel-Spindelmuttergetriebe mehrere Übertragungsräder aufweist, die jeweils einen axialen Übertragungsrad-Eingriffsabschnitt, der von radial außenseitigen Eingriffselementen gebildet wird, aufweisen, und dass die Übertragungsräder zur Übertragung eines Drehmoments von der Spindel auf die Spindelmutter jeweils antriebstechnisch mit sowohl der Spindel als auch der Spindelmutter gekoppelt sind.
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Mit einem „Eingriffsabschnitt“ ist ein axialer Abschnitt der jeweiligen Getriebekomponente des Spindel-Spindelmuttergetriebes gemeint, der über Eingriffselemente einen Eingriff, insbesondere formschlüssigen Eingriff, mit Eingriffselementen eines zugeordneten Eingriffsabschnitts des jeweiligen Getriebepartners ermöglicht. Ein Eingriffsabschnitt weist insbesondere eine Verzahnung und/oder ein Gewinde auf. Bei einer Verzahnung sind die Eingriffselemente die einzelnen Zähne der Verzahnung. Bei einem Gewinde, beispielsweise dem Spindel-Außengewinde, sind die Eingriffselemente die in einem axialen Längsschnitt zwischen den Gewindeflanken ausgebildeten Zähne (Profilspitzen) des Gewindes.
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Anspruch 2 definiert bevorzugte Möglichkeiten des Zusammenwirkens der Eingriffsabschnitte der einzelnen Getriebekomponenten des Spindel-Spindelmuttergetriebes, das heißt von Spindel, Übertragungsrädern und Spindelmutter.
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Besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Eingriffselemente bzw. Eingriffsabschnitte der einzelnen Getriebekomponenten des Spindel-Spindelmuttergetriebes sind in den Ansprüchen 3 bis 6 angegeben. Vorzugsweise weisen die Spindel und/oder die Übertragungsräder jeweils eine Schrägverzahnung auf, wobei diese insbesondere, nämlich durch die schraubenlinienförmig umlaufende Erstreckung der Zähne, ein Außengewinde bilden. Der Begriff „Schrägverzahnung“ umfasst Verzahnungen mit einem oder mehreren Gewindegängen, insbesondere auch eine Schneckenverzahnung oder Evoloid-Verzahnung und ist insoweit weit zu verstehen. Auch die Spindelmutter weist vorzugsweise eine Schrägverzahnung auf, die insbesondere ein Innengewinde bildet. Die Schrägverzahnung bzw. das Innengewinde kann in Umfangsrichtung durchgehend oder unterbrochen sein. In letzterem Fall weist die Spindelmutter radial innenseitig vorzugsweise mehrere Umfangssegmente in Form von Zahnstangen auf, die jeweils eine Schrägverzahnung aufweisen. Die Bezeichnungen „schräg“ und „radial“ sind dabei immer bezogen auf den Verlauf der Axialrichtung, in der sich die Spindelachse erstreckt.
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Die Ansprüche 7 bis 10 betreffen besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Anordnungen der Übertragungsräder des Spindel-Spindelmuttergetriebes. Gemäß Anspruch 11 sind mindestens zwei Übertragungsräder, vorzugsweise mindestens drei Übertragungsräder, weiter vorzugsweise genau drei Übertragungsräder, vorgesehen.
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In Anspruch 12 sind besonders bevorzugte axiale Abmessungen der Eingriffsabschnitte der einzelnen Getriebekomponenten des Spindel-Spindelmuttergetriebes, das heißt von Spindel, Übertragungsrädern und Spindelmutter, angegeben.
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Nach der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 13 umschließt der axiale Spindelmutter-Eingriffsabschnitt zumindest in der Einfahrstellung zumindest einen Teil der Antriebseinheit in radial Richtung. Vorzugsweise werden dabei zumindest zum Teil der Antriebsmotor und/oder ein Zwischengetriebe und/oder eine Zusatzkomponente wie eine Überlastkupplung und/oder eine Bremse der Antriebseinheit radial umschlossen.
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Anspruch 14 betrifft eine optionale Federanordnung, die den spindelseitigen Antriebsanschluss und den spindelmutterseitigen Antriebsanschluss gegeneinander in die Ausfahrstellung des Spindelantriebs vorspannt.
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Darüber hinaus wird das vorstehend beschriebene Problem durch eine Verschlusselementanordnung eines Kraftfahrzeuges gemäß Anspruch 15 gelöst. Dieser weiteren Lehre kommt eigenständige Bedeutung zu. Bei der vorschlagsgemäßen Verschlusselementanordnung werden dieselben Vorteile wie vorstehen im Zusammenhang mit dem vorschlagsgemäßen Spindelantrieb erreicht. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Spindelantrieb darf insoweit verwiesen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einem vorschlagsgemäßen Spindelantrieb für die dortige Klappenanordnung,
- 2 eine seitliche Schnittansicht des Spindelantriebs gemäß 1 im a) eingefahrenen Zustand und b) teilweise ausgefahrenen Zustand,
- 3 eine Detailansicht des Spindelantriebs gemäß 2b) in einem Längsschnitt und in einem Querschnitt und
- 4 eine perspektivische Ansicht des Spindelantriebs gemäß 1 im teilweise demontierten Zustand.
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Der vorschlagsgemäße Spindelantrieb 1 ist einer Verschlusselementanordnung 2, in 1 beispielsweise einer Heckklappenanordnung, zugeordnet, die wiederum mit einem Verschlusselement 3, hier einer Heckklappe, ausgestattet ist. Die Verschlusselementanordnung 2 ist einem Kraftfahrzeug 4 zugeordnet.
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Bei dem Verschlusselement 3 kann es sich wie eingangs erwähnt auch um ein anderes Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs 4, insbesondere einen Heckdeckel, aber auch eine Seiten- oder Schiebetür handeln. Alle Ausführungen gelten für andere Verschlusselemente entsprechend.
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1 zeigt, dass zum Öffnen und Schließen des Verschlusselements 3 der Spindelantrieb 1 der Verschlusselementanordnung 2 eines Kraftfahrzeugs 4 eine Antriebseinheit 5 aufweist. Die Antriebseinheit 5 umfasst, wie insbesondere die 2 zeigt, eine Mehrzahl an Komponenten 6, 7, 8, die in axialer Richtung X hintereinander angeordnet sind und drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Diese Antriebseinheitskomponenten 6, 7, 8, die im Weiteren noch näher beschrieben werden, sind in einem Antriebseinheitsgehäuse 9 der Antriebseinheit 5 axialfest gelagert. Das Antriebseinheitsgehäuse 9 ist dabei entweder ein separates Bauteil, das zur Aufnahme allein der Antriebseinheitskomponenten 6, 7, 8 dient und mit einem Gehäuseteil 10a, 10b eines Gehäuses 10 des Spindelantriebs 1 axialfest und insbesondere drehfest gekoppelt ist, oder das Antriebseinheitsgehäuse 9 wird von einem Gehäuseteil 10a, 10b des Gehäuses 10 des Spindelantriebs 1 gebildet und ist insoweit mit dem jeweiligen Gehäuseteil 10a, 10b im Übrigen insbesondere einstückig ausgebildet.
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Der Antriebseinheit 5 antriebstechnisch nachgeschaltet ist ein Spindel-Spindelmuttergetriebe 11 mit in axialer Richtung X verlaufender geometrischer Spindelachse A zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen eines spindelseitigen Antriebsanschlusses 12a relativ zu einem spindelmutterseitigen Antriebsanschluss 12b des Spindelantriebs 1 zwischen einer Einfahrstellung und einer Ausfahrstellung des Spindelantriebs 1. 2a) zeigt hier die Einfahrstellung und 2b) eine Zwischenstellung zwischen der Einfahrstellung und der Ausfahrstellung. Eine Antriebsbewegung in Richtung der Einfahrstellung entspricht dabei insbesondere einem Schließen des Verschlusselements 3 und eine Antriebsbewegung in Richtung der Ausfahrstellung entspricht insbesondere einem Öffnen des Verschlusselements 3.
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Das Spindel-Spindelmuttergetriebe 11 des Spindelantriebs 1 weist als Getriebekomponenten 13, 14 unter anderem eine rotierende Spindel 13 und eine mit der Spindel 13 antriebstechnisch gekoppelte Spindelmutter 14 auf. Zur antriebstechnischen Kopplung der Spindel 13 mit der Spindelmutter 14 weist die Spindel 13 einen axialen Spindel-Eingriffsabschnitt 13a, der von radial außenseitigen Eingriffselementen 15 gebildet wird, und die Spindelmutter 14 einen axialen Spindelmutter-Eingriffsabschnitt 14a, der von radial innenseitigen Eingriffselementen 16 gebildet wird, auf.
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Die Eingriffselemente 15 des Spindel-Eingriffsabschnitts 13a bilden hier und vorzugsweise eine Verzahnung, insbesondere Schrägverzahnung, worunter auch eine Schneckenverzahnung oder Evoloid-Verzahnung zu verstehen ist. Dabei bildet die Verzahnung, insbesondere Schrägverzahnung, vorzugsweise ein Außengewinde, insbesondere ein mehrgängiges Außengewinde, der Spindel 13.
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Die Eingriffselemente 16 des Spindelmutter-Eingriffsabschnitts 14a bilden hier und vorzugsweise ebenfalls eine Verzahnung, insbesondere Schrägverzahnung, worunter auch hier eine Schneckenverzahnung oder Evoloid-Verzahnung zu verstehen ist. Auch hier bildet die Verzahnung, insbesondere Schrägverzahnung, vorzugsweise ein Innengewinde der Spindelmutter 14. Dabei wird, wie insbesondere die 3 und 4 veranschaulichen, der Spindelmutter-Eingriffsabschnitt 14a hier und vorzugsweise von mehreren, insbesondere in Umfangsrichtung U voneinander beabstandeten, Umfangssegmenten 23 gebildet. Ein jedes der Umfangssegmente 23 weist besagte Eingriffselemente 16 auf, die hier und vorzugsweise jeweils eine Verzahnung, insbesondere Schrägverzahnung, bilden. Bei den Umfangssegmenten 23 handelt es sich hier und vorzugsweise jeweils um eine Zahnstange mit entsprechender Schrägverzahnung. Die Umfangssegmente 23 bzw. Zahnstangen, von denen hier beispielhaft drei vorgesehen sind, wobei aber auch mehr oder weniger vorgesehen sein können, sind hier in Umfangsrichtung formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig an der Spindelmutter 14 im Übrigen, und zwar radial innenseitig, angeordnet. Hier haben die Umfangssegmente 23 bzw. Zahnstangen alle denselben Winkelabstand, hier 120°, zueinander. Grundsätzlich können die Umfangssegmente 23 bzw. Zahnstangen auch einstückig mit dem jeweiligen Gehäuseteil 10b ausgestaltet sein.
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Die Schrägverzahnungen aller Umfangssegmente 23, hier Zahnstangen, zusammen bilden insbesondere ein Innengewinde, nämlich ein in Umfangsrichtung U unterbrochenes Innengewinde. Alternativ kann die Spindelmutter 14 radial innenseitig aber auch ein in Umfangsrichtung U durchgehendes Innengewinde aufweisen.
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Das Spindel-Spindelmuttergetriebe 11 ist insbesondere nicht-selbsthemmend und somit rücktreibbar ausgestaltet, kann aber gemäß einer hier nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform auch selbsthemmend sein. Die Spindel 13 ist mit der Antriebseinheit 5 axialfest gekoppelt und wird durch diese, insbesondere motorisch, angetrieben.
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Die Antriebseinheit 5 und das Spindel-Spindelmuttergetriebe 11 sind in einem Antriebsstrang 17 des Spindelantriebs 1 angeordnet, der sich von dem spindelseitigen Antriebsanschluss 12a zu dem spindelmutterseitigen Antriebsanschluss 12b erstreckt. Der spindelseitige Antriebsanschluss 12a ist hier und vorzugsweise axialfest und insbesondere drehfest mit dem Antriebseinheitsgehäuse 9 und/oder dem zugeordneten Gehäuseteil 10a des Gehäuses 10 des Spindelantriebs 1 verbunden.
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Die Spindel 13 ist über die Antriebseinheit 5 mit dem spindelseitigen Antriebsanschluss 12a, hier axialfest, gekoppelt. Die Spindelmutter 14 ist, hier axialfest, mit dem spindelmutterseitigen Antriebsanschluss 12b, hier ebenfalls axialfest, gekoppelt. Die Spindelmutter 14 ist hier über eine Verdrehsicherung 18 drehfest gehalten, so dass eine Rotationsbewegung der Spindel 13 in eine Translationsbewegung der Spindelmutter 14 umgewandelt wird. Die Verdrehsicherung 18 umfasst hier in Umfangsrichtung U formschlüssig miteinander zusammenwirkende Elemente 18a, 18b an der Spindelmutter 14 einerseits und an einem Gehäuseteil 10a andererseits. Hier und vorzugsweise weist die Spindelmutter 14 radial innenseitig nutförmige Vertiefungen mit Seitenkanten 18a und das Gehäuseteil 10a radial außenseitig stegförmige Abschnitte mit Seitenkanten 18b auf. Die Seitenkanten 18a kommen in Umfangsrichtung U mit den Seitenkanten 18b in Kontakt, wodurch ein Verdrehen der Spindelmutter 14 gegenüber dem Gehäuseteil 10a verhindert wird. Gleichzeitig sind die Seitenkanten 18a, 18b aber in Axialrichtung X relativ zueinander verschiebbar, wodurch eine axiale Führung der Spindelmutter 14 gegenüber dem Gehäuseteil 10a bereitgestellt wird. Entsprechend lassen sich die beiden Antriebsanschlüsse 12a, 12b in axialer Richtung X, das heißt entlang der Spindelachse A, relativ zueinander verstellen.
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Der Spindelantrieb 1 weist, wie bereits zuvor erwähnt, ein hier und vorzugsweise zweiteiliges Gehäuse 10 auf. Dieses ist mit einem Antriebsrohr 10a und einem dazu teleskopartig geführten Abtriebsrohr 10b versehen, wobei das Antriebsrohr 10a mit dem spindelseitigen Antriebsanschluss 12a und das Abtriebsrohr 10b mit dem spindelmutterseitigen Antriebsanschluss 12b jeweils axialfest und insbesondere drehfest gekoppelt ist. Dabei bildet in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel das Abtriebsrohr 10b ein Außenrohr, wobei das Antriebsrohr 10a in diesem als Innenrohr teleskopartig geführt ist. Das Abtriebsrohr 10b wird hier von der Spindelmutter 14 gebildet.
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Das Antriebseinheitsgehäuse 9, das gemäß den 2 bis 4 von dem Antriebsrohr 10a gebildet wird, dient hier und vorzugsweise zur Aufnahme eines Antriebsmotors 6, eines diesem antriebstechnisch nachgeschalteten und mit diesem drehmomentübertragend gekoppelten Zwischengetriebes 7 sowie einer diesem wiederum antriebtechnisch nachgeschalteten und mit diesem drehmomentübertragend gekoppelten Zusatzkomponente 8. Bei dem Zwischengetriebe 7 handelt es sich hier und vorzugsweise um ein Planetengetriebe, wobei aber auch ein Stirnradgetriebe denkbar wäre. Bei der Zusatzkomponente 8 handelt es sich hier und vorzugsweise um eine Überlastkupplung, mit der der Antriebsstrang 17 innerhalb der Antriebseinheit 5 bei Überschreiten eines bestimmten Drehmoments ausgekuppelt wird, und/oder um eine Bremse, mit der der Antriebsstrang 17 innerhalb der Antriebseinheit 5 gebremst wird. Eine Überlastkupplung kann zusätzlich oder alternativ auch im Bereich der Kugelpfanne 12b, insbesondere zwischen dieser und dem Gehäuse 10 oder Gehäuseteil 10b, vorgesehen sein. Außerdem ist es zusätzlich oder alternativ denkbar, dass als Überlastkupplung der Eingriff zwischen dem Spindelmutter-Eingriffsabschnitt 14a und den Übertragungsrad-Eingriffsabschnitten 21a im Überlastfall aufhebbar ist, insbesondere indem sich der Spindelmutter-Eingriffsabschnitt 14a und die Übertragungsrad-Eingriffsabschnitte 21a relativ zueinander radial auseinanderbewegen lassen. Beispielsweise können der Spindelmutter-Eingriffsabschnitt 14a und/oder die Umfangssegmente 23 bzw. Zahnstangen, radial nach außen drückbar und/oder die Übertragungsrad-Eingriffsabschnitte 21a und/oder die gesamten Übertragungsräder 21 radial nach innen drückbar ausgestaltet sein. Eine Bremse, die grundsätzlich als eine Permanentbremse, eine geschaltete Bremse oder eine mit zunehmender Drehzahl weniger bremsende Fliehkraftbremse ausgestaltet sein kann, kann an beliebiger Stelle im Antriebsstrang hinter dem Antriebsmotor 6, insbesondere zwischen dem Antriebsmotor 6 und der Getriebestufe aus Spindel 13 und Übertragungsrädern 21 oder auch an der Spindel 13 und/oder Spindelmutter 14, vorgesehen sein. Grundsätzlich kann die Antriebseinheit 5 auch nur eine oder zwei der genannten Komponenten 6, 7, 8 oder auch mehr Komponenten aufweisen.
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Hier und vorzugweise ist die Spindelmutter 14 derart ausgestaltet und angeordnet, dass der axiale Spindelmutter-Eingriffsabschnitt 14a zumindest in der Einfahrstellung, gegebenenfalls auch in einer oder mehreren Zwischenstellungen zwischen der Einfahrstellung und der Ausfahrstellung, sich in Richtung des spindelseitigen Antriebsanschlusses 12a über den axialen Spindel-Eingriffsabschnitt 13a hinaus erstreckt und insbesondere zumindest einen Teil der Antriebseinheit 5 radial umschließt. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der axiale Spindelmutter-Eingriffsabschnitt 14a zumindest in der Einfahrstellung zumindest einen Teil des Antriebsmotors 6 und/oder zumindest einen Teil des Zwischengetriebes 7 und/oder zumindest einen Teil der Zusatzkomponente 8 radial umschließt.
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Der Spindelantrieb 1 weist hier und vorzugsweise ferner eine optionale Federanordnung 19 auf, die den spindelseitigen Antriebsanschluss 12a und den spindelmutterseitigen Antriebsanschluss 12b gegeneinander in die Ausfahrstellung des Spindelantriebs 1 vorspannt. Die Federanordnung 19 weist insbesondere mindestens ein Federelement 20, insbesondere eine Druck- oder Zugfeder, auf.
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Wesentlich ist nun, dass das Spindel-Spindelmuttergetriebe 11 mehrere Übertragungsräder 21 aufweist, die jeweils einen axialen Übertragungsrad-Eingriffsabschnitt 21a, der von radial außenseitigen Eingriffselementen 22 gebildet wird, aufweisen, und dass die Übertragungsräder 21 zur Übertragung eines Drehmoments von der Spindel 13 auf die Spindelmutter 14 jeweils antriebstechnisch mit sowohl der Spindel 13 als auch der Spindelmutter 14 gekoppelt sind. Die Spindel 13 ist also antriebstechnisch mit der Spindelmutter 14 nicht unmittelbar, sondern über besagte Übertragungsräder 21 gekoppelt. Ein vom Antriebsmotor 6 erzeugtes Drehmoment wird auf diese Weise von der Spindel 13 auf die Übertragungsräder 21 und von diesen auf die Spindelmutter 14 übertragen. Die wirksamen Außendurchmesser von Spindel 13 und Übertragungsrädern 21 sind dadurch vergleichsweise klein, wodurch eine bessere Rücktreibbarkeit erreicht wird und der Antriebsmotor 6 mit einer vergleichsweise hohen Drehzahl und dadurch in einem günstigeren Leistungsbereich betrieben werden kann.
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Bei dem in den Figuren dargestellten und insoweit bevorzugten Spindelantrieb 1 greifen nun die Eingriffselemente 15, 22 des axialen Spindel-Eingriffsabschnitts 13a und der Übertragungsrad-Eingriffsabschnitte 21a ineinander, hier radial ineinander, wodurch die Spindel 13 und die Übertragungsräder 21 miteinander unmittelbar in kämmendem Eingriff stehen. Auch greifen hier die Eingriffselemente 16, 22 des axialen Spindelmutter-Eingriffsabschnitts 14a und der Übertragungsrad-Eingriffsabschnitte 21a ineinander, hier ebenfalls radial ineinander, wodurch die Spindelmutter 14 und die Übertragungsräder 21 miteinander unmittelbar in kämmendem Eingriff stehen.
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Die Eingriffselemente 22 des jeweiligen Übertragungsrad-Eingriffsabschnitts 21a bilden hier und vorzugsweise ebenfalls eine Verzahnung, insbesondere Schrägverzahnung, worunter auch hier eine Schneckenverzahnung oder Evoloid-Verzahnung zu verstehen ist. Dabei bildet die Verzahnung, insbesondere Schrägverzahnung, vorzugsweise ein Außengewinde, insbesondere ein mehrgängiges Außengewinde, der Übertragungsräder 21.
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Zum Zwecke einer Funktionstrennung kann der Übertragungsrad-Eingriffsabschnitt 21 a der Übertragungsräder 21 jeweils auch zwei axiale Abschnitte aufweisen, wobei der erste Abschnitt mit dem axialen Spindel-Eingriffsabschnitts 13a und der zweite Abschnitt mit dem axialen Spindelmutter-Eingriffsabschnitt 14a in kämmendem Eingriff steht. Beide Abschnitte können unterschiedliche Verzahnungen aufweisen, wobei zumindest der zweite Abschnitt vorzugsweise eine Schrägverzahnung aufweist. Der erste Abschnitt und der Spindel-Eingriffsabschnitt 13a können eine Schräg- oder Geradverzahnung aufweisen.
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Hier und vorzugsweise sind mindestens zwei Übertragungsräder 21, vorzugsweise mindestens drei Übertragungsräder 21, hier insbesondere genau drei Übertragungsräder 21, vorgesehen. Wie 3 zeigt, sind die Übertragungsräder 21 hier radial zwischen der Spindel 13 und der Spindelmutter 14 angeordnet sind. Das Zusammenwirken von Spindel 13, Übertragungsrädern 21 und Spindelmutter 14 erfolgt dadurch nach dem Prinzip eines Planetengetriebes, wobei die Spindel 13 einem Sonnenrad, die Übertragungsräder 21 Planetenrädern und die Spindelmutter 14 einem Hohlrad des Planetengetriebes entspricht. Im Unterschied zu einem üblichen Planetengetriebe ist hier und vorzugsweise aber keine Untersetzung und Übersetzung, jedenfalls in der Getriebestufe, die von der Spindel 13 und den Übertragungsrädern 21 gebildet wird, vorgesehen. Vielmehr ist der wirksame Außendurchmesser der Spindel 13 und der Übertragungsräder 21 vorzugsweise identisch, so dass die Spindel 13 und die Übertragungsräder 21 dieselbe Umfangsgeschwindigkeit haben.
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Wie bei einem Planetengetriebe weisen die Übertragungsräder 21 auch bei dem Ausführungsbeispiel jeweils eine zur geometrischen Spindelachse A parallele Rotationsachse R auf, wie dies in 3 veranschaulicht ist. In einer hier nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform kann die Rotationsachse R der Übertragungsräder 21 grundsätzlich auch jeweils geneigt sein.
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Die 3 und 4 zeigen ferner, dass die Übertragungsräder 21 an einem gemeinsamen Übertragungsrad-Träger 24 angeordnet sind. Dieser entspricht insoweit einem Planetenradträger eines üblichen Planetengetriebes. Hier und vorzugsweise ist der Übertragungsrad-Träger 24 drehfest mit der Antriebseinheit 5 verbunden. Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Übertragungsrad-Träger 24 hier zweiteilig ausgestaltet.
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So weist der Übertragungsrad-Träger 24 insbesondere einen dem Antriebsanschluss 12a zugewandten Teil bzw. einen antriebsseitigen Teil auf, der hier und vorzugsweise von dem Gehäuseteil 10a bzw. Antriebsrohr und/oder dem Innenrohr des Gehäuses 10 gebildet wird. Hier ist dieser Teil des Übertragungsrad-Trägers 24 einstückig mit dem Gehäuseteil 10a bzw. Antriebsrohr im Übrigen und/oder mit dem Innenrohr des Gehäuses 10 im Übrigen ausgestaltet. Es ist aber auch denkbar, dass dieser Teil des Übertragungsrad-Trägers 24 ein separates Bauteil ist, dass axial formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Gehäuseteil 10a bzw. Antriebsrohr im Übrigen und/oder mit dem Innenrohr des Gehäuses 10 im Übrigen verbunden ist. Außerdem weist der Übertragungsrad-Träger 24 hier als weiteren Teil einen Deckel 25 auf, der mit dem anderen Teil des Übertragungsrad-Trägers 24 und/oder mit dem Gehäuseteil 10a bzw. Antriebsrohr und/oder mit dem Innenrohr des Gehäuses 10 axial formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschraubt, ist.
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Im Innern des Übertragungsrad-Trägers 24, das heißt im Bereich zwischen dem Deckel 25 und dem anderen Teil des Übertragungsrad-Trägers 24 und/oder dem Gehäuseteil 10a bzw. Antriebsrohr und/oder dem Innenrohr des Gehäuses 10 sind die Übertragungsräder 21 um ihre jeweilige Rotationsachse R rotatorisch gelagert.
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Die Rotationsachsen R der Übertragungsräder 21 sind hier und vorzugsweise in Umfangsrichtung U voneinander beabstandet, insbesondere in gleichen Winkelabständen von hier beispielsweise 120°. Auch die Übertragungsräder 21 als solche sind hier in Umfangsrichtung U voneinander beabstandet.
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Wie bereits zuvor erwähnt, handelt es sich hier und vorzugsweise bei der Spindel 13 um eine Kurzspindel, das heißt eine Spindel, deren axiale Längserstreckung um ein Mehrfaches, vorzugsweise um mindestens das 2-Fache, weiter vorzugsweise um mindestens das 4-Fache, weiter vorzugsweise um mindestens das 6-Fache, kleiner als die axiale Längserstreckung der Spindelmutter 14 ist. Entsprechend ist hier und vorzugsweise die axiale Längserstreckung des Spindelmutter-Eingriffsabschnitt 14a größer, insbesondere ein Mehrfaches, vorzugsweise um mindestens das 2-Fache, weiter vorzugsweise um mindestens das 4-Fache, weiter vorzugsweise um mindestens das 6-Fache, weiter vorzugsweise um mindestens das 8-Fache, größer, als die axiale Längserstreckung des Spindel-Eingriffsabschnitt 13a und/oder die axiale Längserstreckung des Übertragungsrad-Eingriffsabschnitts 21a. Zusätzlich oder alternativ ist, wie im Ausführungsbeispiel vorgesehen, die axiale Längserstreckung des Übertragungsrad-Eingriffsabschnitts 21a hier kleiner als die axiale Längserstreckung des Spindel-Eingriffsabschnitt 13a. Alternativ kann die axiale Längserstreckung des Übertragungsrad-Eingriffsabschnitts 21a auch größer als die axiale Längserstreckung des Spindel-Eingriffsabschnitt 13a oder identisch dazu sein.
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Gemäß einer weiteren Lehre ist eine Verschlusselementanordnung 2 eines Kraftfahrzeugs 4 beansprucht, welche ein mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs 4 verstellbar gekoppeltes Verschlusselement 3 und mindestens einen Spindelantrieb 1 der zuvor beschriebenen Art aufweist. Vorzugsweise sind zwei Spindelantriebe 1 der zuvor beschriebenen Art vorgesehen, welche je auf einer Seite des Verschlusselements 3 angeordnet sind. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, den vorschlagsgemäßen Spindelantrieb 1 als einzigen Spindelantrieb vorzusehen, wobei die andere Seite des Verschlusselementes 3 als Passivseite, also insbesondere mit einer antriebslosen Druck- oder Zugfeder, beispielsweise Gasdruckfeder, ausgestaltet sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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