DE102022101308A1

DE102022101308A1 - Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102022101308A1
Application number: DE102022101308.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Gutgesell
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2022-01-20
Filing date: 2022-01-20
Publication date: 2023-07-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit zum motorischen Verstellen eines Verschlusselements (3) eines Kraftfahrzeugs (4) mit mechanischen Antriebsanschlüssen (5, 6), wobei die Antriebseinheit (1) einen mit den Antriebsanschlüssen (5, 6) gekoppelten Antriebsstrang (7) mit einem elektrischen Antriebsmotor (8) mit Motorwelle (9) und einem Motorgehäuse (10) und einem dem elektrischen Antriebsmotor (8) antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe aufweist, wobei die Antriebseinheit (1) eine Bremseinrichtung (14) zum Bremsen der Motorwelle (9) mit einer geometrischen Bremseinrichtungsachse (B) aufweist, wobei die Bremseinrichtung (14) eine Magnetanordnung (15) und ein axial zur Magnetanordnung (15) benachbartes ferromagnetisches Bremselement (16) aufweist, wobei die Magnetanordnung (15) mit dem ferromagnetischen Bremselement (16) zusammenwirkt. Es wird vorgeschlagen, dass die Bremseinrichtung (14) als vormontierte Funktionseinheit ausgebildet ist, dass die als vormontierte Funktionseinheit ausgebildete Bremseinrichtung (14) im Rahmen der Montage der Antriebseinheit (1) durch eine Montagebewegung von einem Montagezustand, in dem ein erster Abstand (a) in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) vorliegt, in einen montierten Zustand, in dem ein vom ersten Abstand (a) verschiedener zweiter Abstand (b) in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) vorliegt, bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit zum motorischen Verstellen eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Antriebseinheit zum motorischen Verstellen eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15, ein Verfahren zur Montage einer Antriebseinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 16 sowie eine Verschlusselementanordnung gemäß Anspruch 17.
Die in Rede stehende Antriebseinheit wird im Rahmen der Verstellung eines Verschlusselementes eines Kraftfahrzeugs genutzt. Eine solche Antriebseinheit kann beispielsweise Bestandteil eines Antriebs für eine Heckklappe, einen Deckel, eine Haube, eine Seitentür, eine Schiebetür, ein Schiebedach oder dergleichen eines Kraftfahrzeugs sein. Insoweit ist der Begriff „Verschlusselement“ vorliegend weit zu verstehen.
Die bekannte Antriebseinheit ( WO 2019/105694 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, ist zur motorischen Verstellung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs mittels eines Antriebsmotors vorgesehen. Die Motordrehzahl wird von einer Antriebssteuerung geregelt. Der Antriebsmotor weist in üblicher Weise ein Motorgehäuse und darin angeordnet einen Stator und einen Rotor mit einer Motorwelle auf. Die Antriebseinheit weist ferner eine Bremseinrichtung mit einer Zusatzbremsfunktion auf, wobei die Motorwelle drehfest mit einer Magnetanordnung verbunden ist. Der Motorwelle ist ferner ein ferromagnetisches Bremselement zugeordnet, das drehfest zum Antriebsmotor angeordnet ist und mit der Magnetanordnung nach Art einer Hysteresebremse zusammenwirkt, wodurch eine dauerhaft auf die Motorwelle wirkende Bremskraft erzeugt wird. Dabei ist das ferromagnetische Bremselement in axialer Richtung entlang der Motorwelle von der Magnetanordnung beabstandet, so dass die Bremseinrichtung nach Art einer axialen Hysteresebremse ausgebildet ist. Die Bremseinrichtung dient dazu, eine unbeabsichtigte Verstellung der Heckklappe aus ihrem geöffneten Zustand in Richtung ihres geschlossenen Zustandes zu verhindern.
Die bekannte Antriebseinheit mit der Bremseinrichtung ermöglicht grundsätzlich eine individuelle Anpassung der Bremswirkung an den jeweiligen Einsatzzweck. Eine Herausforderung besteht darin, einen Kontakt zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement bei der Montage oder während des Betriebs der Antriebseinheit zu verhindern, um eine Beschädigung der Magnetanordnung oder dem ferromagnetischen Bremselement zu verhindern, wodurch die Bremswirkung der Bremseinrichtung beeinflusst und die Kinematik der Heckklappe verändert werden kann.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Antriebseinheit derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Betriebssicherheit der Antriebseinheit verbessert wird.
Das obige Problem wird bei einer Antriebseinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, die Bremseinrichtung als vormontierte Funktionseinheit auszugestalten, bei der ein vorgegebener Abstand zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement vorgesehen ist. Des Weiteren wird im Rahmen der Montage der Antriebseinheit mittels einer Montagebewegung der Abstand zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement verändert, so dass die Bremseinrichtung einen für die Benutzung bestimmungsgemäßen montierten Zustand erreicht, in dem die Bremseinrichtung ein definiertes Bremsmoment bereitstellt. Durch die vorgenannten Abstände zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement wird eine Beschädigung der beiden vorgenannten Komponenten verhindert, wodurch die Betriebssicherheit der Antriebseinheit erhöht wird. Darüber hinaus kann mittels der Montagebewegung auf besonders einfache Weise ein definierter Abstand zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement eingestellt werden.
Im Einzelnen wird ganz allgemein vorgeschlagen, dass die Bremseinrichtung als vormontierte Funktionseinheit ausgebildet ist, dass die als vormontierte Funktionseinheit ausgebildete Bremseinrichtung im Rahmen der Montage der Antriebseinheit durch eine Montagebewegung von einem Montagezustand, in dem ein erster Abstand in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement vorliegt, in einen montierten Zustand, in dem ein vom ersten Abstand verschiedener zweiter Abstand in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement vorliegt, bringbar ist.
Nach einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 ist der zweite Abstand größer als der erste Abstand, so dass einer weiteren Vergrößerung des Abstandes die magnetische Anziehungskraft zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement in vorteilhafter Weise entgegenwirkt.
Die Einstellung des zweiten Abstandes ist in besonders einfacher Weise möglich, wenn nach der Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 die Montagebewegung ausschließlich in axialer Richtung erfolgt.
Die weitere Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 definiert bevorzugte Anordnungen der Magnetanordnung und des ferromagnetischen Bremselements relativ zum rohrartigen Gehäuse und zur Motorwelle.
Die Ansprüche 5 und 6 definieren besonders bevorzugte Anordnungen der Bremseinrichtung innerhalb des Antriebsstranges.
Nach der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 ist in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement ein Distanzelement angeordnet, gegen das die Magnetanordnung und das ferromagnetische Bremselement im Montagezustand der Bremseinrichtung anliegen. Der erste Abstand wird somit auf einfache Weise durch das Distanzelement vorgegeben.
Gemäß Anspruch 8 ist die drehfest mit der Motorwelle verbundenen Komponenten aus Magnetanordnung und ferromagnetischem Bremselement über ein Trägerelement, insbesondere aus Kunststoff, mit der Motorwelle unmittelbar gekoppelt. Das Trägerelement dient in bevorzugter Weise als Dämpfungselement zwischen der Motorwelle und der drehfest mit der Motorwelle verbundenen Komponente aus Magnetanordnung und ferromagnetischen Bremselement.
Ein besonders einfacher Aufbau der Bremseinrichtung kann erzielt werden, wenn gemäß Anspruch 9 das Distanzelement mit dem Trägerelement dreh- und axialfest verbunden oder das Distanzelement durch das Trägerelement gebildet ist.
Die weitere Ausgestaltung gemäß Anspruch 10 definiert eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Bremseinrichtung, bei der eine Komponente aus Magnetanordnung und ferromagnetischem Bremselement dreh- und axialfest mit einem Gehäusedeckel des Untersetzungsgetriebes verbunden ist.
Nach der Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 ist das Distanzelement als Multifunktionsteil ausgebildet, das nicht nur den ersten Abstand zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement vorgibt, sondern auch das auf die Motorwelle wirkende Bremsmoment beeinflussen kann. Das Distanzelement übernimmt somit eine weitere Funktion, wodurch der Bauraumbedarf verringert werden kann und eine hohe Funktionsdichte geschaffen wird.
Nach der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 12 bildet das Distanzelement mit einer Komponente aus Magnetanordnung und ferromagnetischem Bremselement eine Zusatzbremse nach Art einer Reibbremse zur Erzeugung eines zusätzlichen Bremsmoments aus, wenn der Abstand zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement einen Grenz-Schwellenwert erreicht und/oder unterschreitet. Anspruch 13 definiert bevorzugte Werte des Bremsmoments der Zusatzbremse.
Nach der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 14 ist das Distanzelement derart ausgebildet, dass im Notbetrieb das Bremsmoment der Zusatzbremse bei abnehmendem Abstand zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement wenigstens abschnittsweise zunimmt und/oder wenigstens abschnittsweise abnimmt. Das Bremsmoment der Zusatzbremse kann somit auf einfache Weise an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 15, der eigenständige Bedeutung zukommt, ist eine Antriebseinheit zum motorischen Verstellen eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs mit mechanischen Antriebsanschlüssen, die linear relativ zueinander verstellbar sind, beansprucht, wobei die Antriebseinheit einen mit den Antriebsanschlüssen gekoppelten, insbesondere rücktreibbaren, Antriebsstrang mit einem elektrischen Antriebsmotor mit einer um eine geometrische Motorwellenachse rotierbaren Motorwelle und einem Motorgehäuse und einem dem elektrischen Antriebsmotor antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe, insbesondere Spindel-Spindelmuttergetriebe, aufweist, wobei die Antriebseinheit eine Bremseinrichtung zum Bremsen der Motorwelle mit einer geometrischen Bremseinrichtungsachse aufweist, wobei die Bremseinrichtung eine Magnetanordnung und ein axial zur Magnetanordnung benachbartes, insbesondere beabstandet angeordnetes, ferromagnetisches Bremselement aufweist, wobei die Magnetanordnung mit dem ferromagnetischen Bremselement insbesondere nach Art einer Hysteresebremse zusammenwirkt, und wobei die Antriebseinheit insbesondere ein rohrartiges Gehäuse aufweist, innerhalb dem der Antriebsstrang angeordnet ist. Auf alle Ausführungen zur vorschlagsgemäßen Antriebseinheit darf insoweit verwiesen werden.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, der Abnahme des Bremsmomentes der Bremseinrichtung, die auftritt, wenn der Abstand zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement einen Grenz-Schwellenwert erreicht und/oder unterschreitet, entgegenzuwirken, indem in einem solchen Falle eine Zusatzbremse aktiviert wird. Der Abnahme des Bremsmoments der Bremseinrichtung kann auf dieser Weise entgegengewirkt werden. Es ist somit möglich, die Abnahme des Bremsmoments wenigstens teilweise auszugleichen. Die Abnahme des oben genannten Abstandes kann aus dem Verschleiß eines Motorwellenlagers der Motorwelle resultieren. Auf diese Weise kann die Sicherheit beim Betrieb der Antriebseinheit in vorteilhafter Weise erhöht werden. Gleichzeitig kann der Verschleiß des Motorwellenlagers auf diese Weise bei Erreichen und/oder Unterschreiten des Grenz-Schwellenwertes verringert werden.
Im Einzelnen wird ganz allgemein vorgeschlagen, dass zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement ein axialer Abstand vorgesehen ist, dass in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement ein Distanzelement angeordnet ist, das mit einer Komponente aus Magnetanordnung und ferromagnetischem Bremselement dreh- und axialfest gekoppelt ist, dass in einem Notbetrieb, in dem der Abstand zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement einen Grenz-Schwellenwert erreicht und/oder unterschreitet, das Distanzelement derart mit der anderen Komponente aus Magnetanordnung und ferromagnetischem Bremselement in Eingriff kommt, dass das Distanzelement und diese andere Komponente eine Zusatzbremse nach Art einer Reibbremse ausbilden, durch die ein zusätzliches Bremsmoment auf die Motorwelle ausgeübt wird.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 16, der eigenständige Bedeutung zukommt, ist ein Verfahren zur Montage einer Antriebseinheit zum motorischen Verstellen eines Verschlusselements eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer vorschlagsgemäßen Antriebseinheit gemäß der ersten oder der zweiten Lehre, beansprucht, wobei die Antriebseinheit im montierten Zustand mechanische Antriebsanschlüsse, die linear relativ zueinander verstellbar sind, und einen mit den Antriebsanschlüssen gekoppelten, insbesondere rücktreibbaren, Antriebsstrang mit einem elektrischen Antriebsmotor mit einer um eine geometrische Motorwellenachse rotierbaren Motorwelle und einem Motorgehäuse und einem dem elektrischen Antriebsmotor antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe, insbesondere Spindel-Spindelmuttergetriebe, aufweist, wobei die Antriebseinheit eine Bremseinrichtung zum Bremsen der Motorwelle mit einer geometrischen Bremseinrichtungsachse aufweist, wobei die Bremseinrichtung eine Magnetanordnung und ein axial zur Magnetanordnung benachbartes, insbesondere beabstandet angeordnetes, ferromagnetisches Bremselement aufweist, wobei die Magnetanordnung mit dem ferromagnetischen Bremselement insbesondere nach Art einer Hysteresebremse zusammenwirkt, wobei die Antriebseinheit im montierten Zustand insbesondere ein rohrartiges Gehäuse aufweist, innerhalb dem der Antriebsstrang angeordnet ist. Auf alle Ausführungen zur vorschlagsgemäßen Antriebseinheit gemäß der ersten und gemäß der zweiten Lehre darf insoweit verwiesen werden.
Im Einzelnen wird ganz allgemein vorgeschlagen, dass die Bremseinrichtung in einem Montagezustand einen ersten Abstand zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement aufweist und dass im Rahmen der Montage der Antriebseinheit durch eine Montagebewegung der Abstand zwischen der Magnetanordnung und dem ferromagnetischen Bremselement verändert wird.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 17, der eigenständige Bedeutung zukommt, ist eine Verschlusselementanordnung mit einem Verschlusselement, dem eine vorschlagsgemäße Antriebseinheit gemäß der ersten oder der zweiten Lehre zugeordnet ist, beansprucht. Auf alle Ausführungen zur vorschlagsgemäßen Antriebseinheit gemäß der ersten und gemäß der zweiten Lehre sowie zum vorschlagsgemäßen Verfahren gemäß der dritten Lehre darf insoweit verwiesen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer vorschlagsgemäßen Antriebseinheit zur motorischen Verstellung des dortigen Verschlusselements,
2 eine Querschnittsansicht der Antriebseinheit aus 1 in a) der Einfahrstellung und b) der Ausfahrstellung,
3 eine Detailansicht einer Bremseinrichtung der Antriebseinheit aus 2 in a) einer Explosionsansicht, b) vor dem Verbinden mit einem Untersetzungsgetriebe der Antriebseinheit aus 2 und c) im mit dem Untersetzungsgetriebe verbundenen Zustand,
4 eine Detailansicht einer Bremseinrichtung der Antriebseinheit aus 2 mit a) einem Distanzelement in einer ersten Ausführungsform, b) einem Distanzelement in einer zweiten Ausführungsform, c) einem Distanzelement in einer dritten Ausführungsform, d) einem Distanzelement in einer vierten Ausführungsform, e) einem Distanzelement in einer fünften Ausführungsform und
5 einen Verlauf des Bremsmoments der Bremseinrichtung aus 2 in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der Magnetanordnung und dem Bremselement der Bremseinrichtung.

Die vorschlagsgemäße Antriebseinheit 1 ist einer Verschlusselementanordnung 2, beispielsweise einer Heckklappenanordnung, zugeordnet, die wiederum mit einem Verschlusselement 3, hier einer Heckklappe, ausgestattet ist. Die Verschlusselementanordnung 2 ist einem Kraftfahrzeug 4 zugeordnet (1).
Die Antriebseinheit 1 weist einen ersten mechanischen Antriebsanschluss 5, der mit dem Kraftfahrzeug 4 gekoppelt ist, und einen zweiten mechanischen Antriebsanschluss 6 auf, der mit dem Verschlusselement 3, hier und vorzugsweise der Heckklappe, gekoppelt ist. Die mechanischen Antriebsanschlüsse 5, 6 sind linear relativ zueinander verstellbar, wodurch der Abstand zwischen den Antriebsanschlüssen 5, 6 verändert werden kann. Durch ein lineares Verstellen der Antriebsanschlüsse 5, 6 kann das Verschlusselement 3 relativ zum Kraftfahrzeug 4 verstellt werden.
Die Antriebsanschlüsse 5, 6 sind mit einem Antriebsstrang 7 der Antriebseinheit 1 gekoppelt, wie 2 zeigt. Der Antriebsstrang 7 weist einen elektrischen Antriebsmotor 8 mit einer um eine geometrische Motorwellenachse A rotierbaren Motorwelle 9 und einem Motorgehäuse 10 und ein dem elektrischen Antriebsmotor 8 antriebstechnisch nachgeschaltetes Vorschubgetriebe, hier in Form eines Spindel-Spindelmuttergetriebes 11, auf. Der Antriebsstrang 7 ist hier und vorzugsweise rücktreibbar ausgebildet.
Das Spindel-Spindelmuttergetriebe 11, das in an sich üblicher Weise eine Spindel 12 und eine damit kämmende Spindelmutter 13 aufweist, ist zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen entlang einer geometrischen Spindelachse zwischen einer Einfahrstellung und einer Ausfahrstellung der Antriebseinheit 1 vorgesehen (2). Die geometrischen Spindelachse ist hier und vorzugsweise im montierten Zustand der Antriebseinheit koaxial zur geometrischen Motorwellenachse A angeordnet. Die Spindel 12 ist hier über den elektrischen Antriebsmotor 8 mit dem einen der beiden mechanischen Antriebsanschlüssen 5, 6 und die Spindelmutter 13 mit dem anderen der beiden mechanischen Antriebsanschlüssen 5, 6 gekoppelt. Das Spindel-Spindelmuttergetriebe 11 bewirkt somit das lineare Verstellen der Antriebsanschlüsse 5, 6.
Die Antriebseinheit 1 weist darüber hinaus eine Bremseinrichtung 14 zum Bremsen der Motorwelle 9 mit einer geometrischen Bremseinrichtungsachse B auf. Die Bremseinrichtung 14 weist eine Magnetanordnung 15 zur Erzeugung eines Magnetfeldes auf, die hier und vorzugsweise durch wenigstens einen Permanentmagneten gebildet wird. Der Permanentmagnet kann insbesondere aus einer Aluminium-Nickel-Cobalt-Legierung ausgebildet sein. Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Magnetanordnung 15 einen Elektromagneten aufweist oder durch einen Elektromagneten gebildet ist. Der Magnetanordnung 15 ist ein benachbartes, hier axial beabstandetes, ferromagnetisches Bremselement 16 zugeordnet, das mit der Magnetanordnung 15, hier und vorzugsweise nach Art einer axialen Hysteresebremse, zusammenwirkt und eine Bremskraft auf die Motorwelle 9 ausübt. Der Begriff „axial“ ist vorliegend immer auf die geometrische Bremseinrichtungsachse B bezogen. Folglich ist auch der Begriff „radial“ vorliegend immer auf die geometrische Bremseinrichtungsachse B bezogen. Alternativ und hier nicht dargestellt ist es auch denkbar, dass die Magnetanordnung 15 und das ferromagnetisches Bremselement 16 nach Art einer Reibbremsanordnung zusammenwirken, bei der die Reib- und somit Bremskraft insbesondere durch Änderung des Magnetfeldes, variiert werden kann.
Wie 2 zeigt, sind hier und vorzugsweise die geometrische Motorwellenachse A und die geometrische Bremseinrichtungsachse B im montierten Zustand der Antriebseinheit 1 koaxial zueinander angeordnet.
Eine Hysteresebremse beruht auf dem Prinzip der Ummagnetisierung. Eine bewegliche, insbesondere drehbare, ferromagnetische Komponente wird dabei von einem Magnetfeld, insbesondere des permanenten oder des vom Elektromagneten erzeugten Magnetfeldes, derart beeinflusst, dass diese Komponente wiederholt ummagnetisiert wird. Durch die wiederholte Ummagnetisierung des Materials entsteht ein Energieverlust, durch den die bewegliche Komponente gebremst wird. Die Anordnung der ferromagnetischen Komponente und der das Magnetfeld erzeugenden Komponente kann auch gegenteilig ausgebildet sein, nämlich derart, dass die ferromagnetische Komponente beweglich, insbesondere drehbar, und die jeweils andere Komponente feststehend ausgebildet ist.
Wie in 2 gezeigt ist, weist die Antriebseinheit 1 hier und vorzugsweise ein rohrartiges Gehäuse 17 auf, innerhalb dem der Antriebsstrang 7 derart angeordnet ist, dass der Antriebsmotor 8 drehfest mit dem rohrartigen Gehäuse 17 gekoppelt ist.
Wesentlich ist nun, dass die Bremseinrichtung 14 als vormontierte Funktionseinheit ausgebildet ist, dass die als vormontierte Funktionseinheit ausgebildete Bremseinrichtung 14 im Rahmen der Montage der Antriebseinheit 1 durch eine Montagebewegung von einem Montagezustand (3b) und 3c)), in dem ein in axialer Richtung erster Abstand a zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 vorliegt, in einen montierten Zustand (2), in dem ein vom ersten Abstand a verschiedener zweiter Abstand b in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 vorliegt, bringbar ist.
Der Montagezustand liegt hier und vorzugsweise vor, sobald die Bremseinrichtung 14 zu einer Funktionseinheit vormontiert worden ist, also als die besagte vormontierte Funktionseinheit ausgebildet ist, und sich die Bremseinrichtung noch nicht in ihrem endmontierten Zustand innerhalb der Antriebseinheit 1 befindet. Bei dem ersten Abstand a handelt es sich hier und vorzugsweise um einen vorgegebenen, definierten Abstand. Der montierte Zustand liegt hier und vorzugsweise vor, wenn die Bremseinrichtung 14 ihren endmontierten Zustand innerhalb der Antriebseinheit 1 erreicht hat und ein definiertes Bremsmoment bereitstellt.
Im Zuge der Montage der Antriebseinheit 1 wird somit auf einfache Weise der Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 verändert und ein zweiter Abstand eingestellt, bei dem im montierten Zustand der Bremseinrichtung 14 eine definierte Bremswirkung auf die Motorwelle 9 erzielt wird. Die Einstellung des zweiten Abstandes b ist dabei besonders genau reproduzierbar. Eine manuelle Einstellung des zweiten Abstandes b zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 der Bremseinrichtung 14 ist dann weder im Montagezustand noch im montierten Zustand notwendig. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass im montierten Zustand der Antriebseinheit ein optimales Bremsmoment auf die Motorwelle 9 wirkt, wodurch die Sicherheit der Antriebseinheit 1 erhöht wird.
Wie die Zusammenschau aus 2 und 3 zeigt, ist hier und vorzugsweise der zweite Abstand b größer als der erste Abstand a. Die Montagebewegung bewirkt somit eine Zunahme des Abstandes zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16. Die Bremseinrichtung 14 weist dann insbesondere im Montagezustand einen besonders geringen Bauraumbedarf auf, wodurch ihre Handhabbarkeit vereinfacht wird.
Wie 2 zeigt, ist die Bremseinrichtung 14 als Bestandteil des Antriebsstrangs 7 im montierten Zustand der Antriebseinheit 1 innerhalb des rohrartigen Gehäuses 17 angeordnet. Es ist im Rahmen der Montage der Antriebseinheit 1 vorzugsweise vorgesehen, dass die Montagebewegung ausschließlich in axialer Richtung erfolgt, wodurch eine besonders einfache Einstellung des Abstandes zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 erzielt wird.
Es ist in besonders vorteilhafter Weise vorgesehen, dass im montierten Zustand eine Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16 drehfest und insbesondere axialfest zum rohrartigen Gehäuse 17 angeordnet ist und dass die andere Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16 drehfest und insbesondere axialfest mit der Motorwelle verbunden ist. In der in den Figuren gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsform ist die Magnetanordnung 15 drehfest und insbesondere axialfest zum rohrartigen Gehäuse 17 angeordnet und das ferromagnetische Bremselement 16 ist mit der Motorwelle 9 verbunden. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da das ferromagnetische Bremselement 16 in der Regel eine geringere Masse als die Magnetanordnung 15 zur Erzielung eines maximalen Bremsmoments aufweist, so dass die mit der Motorwelle 9 rotierende Masse besonders geringgehalten werden kann.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Bremseinrichtung 14 antriebstechnisch zwischen dem Antriebsmotor 8 und dem Vorschubgetriebe angeordnet ist. Hier und vorzugsweise ist dem Antriebsmotor 8 ein Untersetzungsgetriebe 18 antriebstechnisch nachgeschaltet und die Bremseinrichtung 14 ist antriebstechnisch zwischen dem Antriebsmotor 8 und dem Untersetzungsgetriebe 18 angeordnet, wie insbesondere 2 zeigt. Es ist dann sichergestellt, dass das Bremsmoment der Bremseinrichtung 14 unmittelbar auf die Motorwelle 9 einwirkt, wodurch eine besonders gute Bremswirkung der Motorwelle 9 erreicht wird.
Zur Kostenreduktion ist eine einfache und schnelle Montage der Antriebseinheit 1 in besonderem Maße erstrebenswert. Die Montage kann besonders einfach erfolgen, wenn das Untersetzungsgetriebe 18 als vormontierte Funktionseinheit mit einem Getriebegehäuse 19 ausgestaltet ist, wenn der Antriebsmotor 8 als vormontierte Funktionseinheit ausgestaltet ist, wenn die Bremseinrichtung 14 integraler Bestandteil des vormontierten Untersetzungsgetriebes 19 oder integraler Bestandteil des vormontierten Antriebsmotors 8 ist und wenn die Montagebewegung durch Aufschieben des vormontierte Antriebsmotors 8 entlang der geometrischen Motorwellenachse A auf das vormontierte Untersetzungsgetriebe 18 bewirkbar ist. Die Einstellung des optimalen zweiten Abstandes b zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 erfolgt dann durch einfaches Aufschieben des vormontierten Antriebsmotors 8 auf das vormontierte Untersetzungsgetriebe 18. Dabei wird eine Vergrößerung des ersten Abstandes a zum Abstand b bewirkt, indem vorzugsweise die mit der Motorwelle 9 verbundene Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16 in axialer Richtung verschoben wird, während die andere der beiden Komponenten axialfest angeordnet bleibt.
Wie eine Zusammenschau der 2 mit 3 verdeutlicht, ist es hier und vorzugsweise vorgesehen, dass der vormontierte Antriebsmotor 8 und das vormontierte Untersetzungsgetriebe 18 in das rohrartige Gehäuse 17 einschiebbar sind. Das vormontierte Untersetzungsgetriebe 18 weist hierzu eine geometrische Untersetzungsgetriebeachse C auf und ist entlang dieser in das rohrartige Gehäuse 17 einschiebbar. Im montierten Zustand ist die geometrische Untersetzungsgetriebeachse C hier und vorzugsweise koaxial zur geometrischen Motorwellenachse A und zur geometrischen Bremseinrichtungsachse B angeordnet. Der vormontierte Antriebsmotor 8 ist entlang der geometrischen Motorwellenachse A in das rohrartige Gehäuse 17 einschiebbar und kann auf diese Weise auf das Untersetzungsgetriebe 18 aufgeschoben werden. Im Rahmen der Montage der Antriebseinheit 1 wird somit zunächst das vormontierte Untersetzungsgetriebe 18 und anschließend der vormontierte Antriebsmotor 8 in das rohartige Gehäuse 17 eingeschoben.
Wie 3 zeigt, ist vorzugsweise vorgesehen, dass im Montagezustand, insbesondere auch im montierten Zustand, in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 ein Distanzelement 20 angeordnet ist und dass im Montagezustand der Bremseinrichtung 14 die Magnetanordnung 15 und das ferromagnetische Bremselement 16 gegen das Distanzelement 20 derart anliegen, dass die axiale Erstreckung des Distanzelements 20 zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 den ersten Abstand a festlegt. Der erste Abstand a kann somit auf einfache Weise eingestellt werden, indem die axiale Erstreckung des Distanzelements 20 entsprechend angepasst wird. Aufgrund der Anziehungskraft zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 besteht die Gefahr, dass die Magnetanordnung 15 und das ferromagnetische Bremselement 16 unkontrolliert miteinander in unmittelbaren Kontakt kommen und auf diese Weise beschädigt werden. Das Distanzelement 20 ist in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 angeordnet und verhindert auf diese Weise, dass die Magnetanordnung 15 mit dem ferromagnetischen Bremselement 16 in mechanischen Eingriff kommt, wodurch Beschädigungen der beiden vorgenannten Komponenten wirkungsvoll vermieden werden können.
Wie 3 des Weiteren zeigt, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Distanzelement 20 im Montagezustand die Magnetanordnung 15 und das ferromagnetische Bremselement 16 radial zueinander zentriert. Hierfür dient das Distanzelement 20 in radialer Richtung als Anschlag für die Magnetanordnung 15 und das ferromagnetische Bremselement 16. Das Distanzelement 20 kann ein geringfügiges radiales Spiel zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 derart zulassen, dass die Montage der Antriebseinheit 1 auf einfache Weise sichergestellt ist.
In der in 2 und 3 gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsform ist die Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16, die drehfest mit der Motorwelle 9 verbunden ist, drehfest und axialfest, mit einem Trägerelement 21, insbesondere aus Kunststoff, verbunden, das drehfest und insbesondere axialfest mit der Motorwelle 9 gekoppelt ist. Unter dem Begriff „verbunden“ ist vorliegend eine kraft-, form-, und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerelement 21 und der entsprechenden Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16 zu verstehen und schließt insbesondere eine einstückige Ausbildung des Trägerelements 21 mit der entsprechenden Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16 ein. Die mit der Motorwelle 9 rotierende Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16 ist somit nicht unmittelbar mit der Motorwelle 9 verbunden. Die Ausbildung des Trägerelements 21 aus Kunststoff führt aufgrund der geringen Dichte von Kunststoff zu einer besonders geringen mit der Motorwelle 9 rotierenden Masse. Gleichzeitig wird durch die Ausbildung des Trägerelements 21 aus Kunststoff eine Dämpfung zwischen der Motorwelle 9 und der mit der Motorwelle 9 rotierenden Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16 erreicht.
Hier und vorzugsweise ist das Trägerelement 21 mit dem ferromagnetischen Bremselement 16 verbunden, wie in den Figuren gezeigt ist. Wie oben bereits dargelegt worden ist, weist das ferromagnetische Bremselement 16 in der Regel eine geringere Masse als die Magnetanordnung 15 auf, wodurch eine besonders gute Kinematik der Antriebseinheit 1 realisiert wird. Durch die Ausbildung des Trägerelements 21 aus Kunststoff kann eine besonders stabile kraftschlüssige Verbindung mit dem ferromagnetischen Bremselement 16 erzielt werden.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Distanzelement 20 durch das Trägerelement 21 gebildet ist, wodurch die Komponentenanzahl der Bremseinrichtung 14 reduziert werden kann. Alternativ ist es auch möglich, dass das Distanzelement 20 drehfest und axialfest mit dem Trägerelement 21 verbunden ist. Unter dem Begriff „verbunden“ ist vorliegend eine kraft-, form-, und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerelement 21 und dem Distanzelement 20 zu verstehen und schließt insbesondere eine einstückige Ausbildung des Trägerelements 21 mit dem Distanzelement 20 ein.
In der in den Figuren gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsform ist die Magnetanordnung 15 dreh- und axialfest zum rohrartigen Gehäuse 17 angeordnet und das ferromagnetische Bremselement 16 ist über das Trägerelement 21 mit der Motorwelle 9 dreh- und axialfest verbunden. Wie 3 zeigt, liegen im Montagezustand der Bremseinrichtung 14 sowohl die Magnetanordnung 15 als auch das ferromagnetische Bremselement 16 von entgegengesetzten Seiten gegen das Distanzelement 20 an. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im montierten Zustand der Bremseinrichtung 14 das ferromagnetische Bremselement 16 nicht jedoch die Magnetanordnung 15 gegen das Distanzelement 20 anliegt. Insofern kann das mit dem Trägerelement 21 verbundene Distanzelement 20 auch als axiale Begrenzung des ferromagnetischen Bremselements 16 in eine axiale Richtung dienen.
Bei der Montage der Antriebseinheit 1, wird, wie oben bereits beschrieben worden ist, der vormontierte Antriebsmotor 8 auf das vormontierte Untersetzungsgetriebe 18 aufgeschoben, wodurch die Montagebewegung bewirkt wird. Dabei kommt ein Anschlagselement 22 des Antriebsmotors 8, insbesondere der Motorwelle 9, in Eingriff mit dem Trägerelement 21, wodurch das Trägerelement 21 entlang der Montagebewegung in axialer Richtung von der Magnetanordnung 15 wegbewegt wird. Da das ferromagnetische Bremselement 16 axialfest mit dem Trägerelement 21 verbunden ist, wird auf diese Weise der Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 vergrößert und der zweite Abstand b eingestellt, wie der oberen Detailansicht der 2 zu entnehmen ist. Das Anschlagselement 22 kann insbesondere Bestandteil der Motorwelle 9 oder Bestandteil eines mit der Motorwelle 9 verbundenen Motorwellenaufsatzes sein.
Für eine einfache Handhabung der Bremseinrichtung 14 ist es vorteilhaft, wenn die Magnetanordnung 15, das ferromagnetische Bremselement 16 und das Distanzelement 20 eine vormontierte Funktionseinheit ausbilden, die durch die magnetische Anziehungskraft zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 zusammengehalten wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Getriebegehäuse 19 ein rohrartiges Gehäuseteil 23 und einen Gehäusedeckel 24 aufweist und dass eine Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16, insbesondere die Magnetanordnung 15, dreh- und axialfest mit dem Gehäusedeckel 24 verbunden ist. Hier und vorzugsweise sind das rohrartige Gehäuseteil 23 und der Gehäusedeckel 24 dreh- und axialfest miteinander in Eingriff bringbar. Wie 3 zeigt, kann die Bremseinrichtung 14 in einfacher Weise im Montagezustand mit dem Gehäusedeckel 24 verbunden werden. Es ist ausreichend, wenn, wie in 3a) gezeigt ist, die Magnetanordnung 15 dreh- und axialfest mit dem Gehäusedeckel 24 verbunden wird. Das ferromagnetische Bremselement 16 ist dann durch die Anziehungskraft zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 an der Magnetanordnung 15 gehalten und gegen eine Verschiebung relativ zur Magnetanordnung 15, insbesondere in axialer Richtung, gesichert. Im Folgenden muss lediglich der Gehäusedeckel 24 mit dem rohrartigen Gehäuseteil 23 in Eingriff gebracht werden, um das Untersetzungsgetriebe 18 als vormontierte Einheit mit integrierter Bremseinrichtung 14 zu erhalten, wie im Ablauf der 3a) bis 3c) gezeigt ist.
Das Distanzelement 20 ist hier und vorzugsweise als Multifunktionsteil ausgebildet, das neben der Festlegung des ersten Abstands a zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischem Bremselement 16 als weitere Funktion eine Beeinflussung des auf die Motorwelle 9 wirkenden Bremsmoments bewirken kann. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass in einem Notbetrieb, in dem der Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 einen Grenz-Schwellenwert GS erreicht und/oder unterschreitet, das Distanzelement 20 mit der drehfest und insbesondere axialfest zum rohrartigen Gehäuse 17 angeordneten Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16 derart in Eingriff kommt, dass das Distanzelement 20 und die vorgenannte Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16 eine Zusatzbremse 25 nach Art einer Reibbremse ausbilden, durch die ein zusätzliches Bremsmoment auf die Motorwelle 9 ausgeübt wird. Der Notbetrieb ist in 4 gezeigt.
In 5 ist das Bremsmoment der Bremseinrichtung 14 in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 in einem Diagramm in durchgezogener Linie k gezeigt. Dabei zeigt sich, dass das Bremsmoment in einem Betriebsbereich 27 über ein entsprechendes Abstandsintervall im Wesentlichen konstant bleibt. Innerhalb des Betriebsbereichs 27 wird somit eine konstante und optimale Bremswirkung auf die Motorwelle 9 sichergestellt. Wird der Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 über den Betriebsbereich 27 hinaus vergrößert, nimmt das Bremsmoment innerhalb eines Abnahmebereichs 28 mit zunehmendem Abstand stark ab. Wird der Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 über den Betriebsbereich 27 hinaus verkleinert, lässt sich eine stetige Abnahme des Bremsmoments mit abnehmendem Abstand innerhalb eines Notbereichs 29 beobachten. Der erste Abstand a und der zweite Abstand b sind beispielhaft in 5 gezeigt, wobei der erste Abstand a vorzugsweise innerhalb des Notbereichs 29 und der zweite Abstand innerhalb des Betriebsbereichs 28 liegt.
Die Motorwelle 9 ist über ein Motorwellenlager im Antriebsmotorgehäuse 10 radial und axial gelagert. Kommt es beim Betrieb der Antriebseinheit 1 zu Verschleißerscheinungen des Motorwellenlagers führt dies dazu, dass die Motorwelle 9 aufgrund der auf die Motorwelle wirkenden Axialkraft entlang der geometrischen Motorwellenachse A in Richtung des zweiten mechanischen Antriebsanschlusses 6 bewegt wird, wodurch der Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 reduziert wird. Bei Erreichen und/oder Unterschreiten eines Grenz-Schwellenwertes GS des Abstandes zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 wird die Zusatzbremse 25 aktiviert, wodurch das zusätzliche Bremsmoment auf die Motorwelle 9 einwirkt. Die Abnahme des Bremsmomentes der Bremseinrichtung 14 kann auf diese Weise wenigstens teilweise durch die Zusatzbremse 25 ausgeglichen werden. Der Grenz-Schwellenwert GS entspricht hier und vorzugsweise dem ersten Abstand a, wie im Diagramm der 5 gezeigt ist. Dem Grenz-Schwellenwert GS ist somit ein von der Bremseinrichtung 14 erzeugtes Bremsmoment zugeordnet, wie in 5 gezeigt ist.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das zusätzliche Bremsmoment der Zusatzbremse 25, wie in den gezeigten Ausführungsbeispielen, 0,5 Nmm bis 5 Nmm, vorzugsweise 1 Nmm bis 4 Nmm, weiter vorzugsweise 2 Nmm bis 3 Nmm, beträgt.
Um das zusätzliche Bremsmoment der Zusatzbremse 25 an die Anforderungen der Antriebseinheit 1 anzupassen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Distanzelement 20 wenigstens eine zur drehfest und insbesondere axialfest zum rohrartigen Gehäuse 17 angeordneten Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16 gerichtete Reibkontur 26 aufweist, wie in 4 a) bis 4e) gezeigt ist. Die Reibkontur 26 erstreckt sich wenigstens abschnittsweise in Umfangsrichtung um die geometrische Bremseinrichtungsachse B. Durch die Auswahl, Anzahl und Anordnung der Reibkontur 26 kann das zusätzliche Bremsmoment in einem weiten Rahmen eingestellt werden. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Reibkontur derart ausgebildet ist, dass im Notbetrieb bei abnehmendem Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 das zusätzliche Bremsmoment der Zusatzbremse 25 wenigstens abschnittsweise zunimmt. Ein solches zusätzliches Bremsmoment ist im Diagramm in 5 durch die Linie f dargestellt.
So weist die Reibkontur 26 in 4a) ein im Querschnitt dreieckiges Bremselement 30 auf, dessen Spitze zur mit dem rohartigen Gehäuse 17 verbundenen Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischen Element 16, in 4 der Magnetanordnung 15, zeigt. Beim Erreichen und/oder Unterschreiten des Grenz-Schwellenwertes kommt somit das Bremselement 30 mit der Magnetanordnung 15 in Eingriff. Dies führt zum einen dazu, dass der Verschleiß des Motorwellenlagers verlangsamt wird, da von nun an das Motorwellenlager und das Bremselement 30 einen identischen Verschleiß aufweisen müssen und die auf die Motorwelle 9 einwirkende Axialkraft durch das Motorwellenlager und die Zusatzbremse 25 aufgenommen wird. Zum anderen führt ein weitergehendes Unterschreiten des Grenz-Schwellenwertes GS dazu, dass die Auflagefläche zwischen dem Bremselement 30 und der Magnetanordnung 15 vergrößert wird, wodurch das zusätzliche Bremsmoment der Zusatzbremse 25 zunimmt. Durch eine Vergrößerung des Abstandes zwischen der geometrischen Bremseinrichtungsachse B und dem Bremselement 30 kann das zusätzliche Bremsmoment vergrößert werden. Alternativ kann durch eine Verkleinerung dieses Abstandes das zusätzliche Bremsmoment verringert werden.
Das zusätzliche Bremsmoment kann weiter erhöht werden, indem ein zweites Bremselement 31 vorgesehen ist. In 4b) weist die Reibkontur 26 zwei Bremselemente 30, 31 auf, die eine unterschiedliche axiale Erstreckung aufweisen. Beim Erreichen und/oder Unterschreiten des Grenz-Schwellenwertes kommt zunächst das erste Bremselement 30 mit der Magnetanordnung 15 in Eingriff. Das erste Bremselement 30 weist einen ersten Radius R₁ ausgehend von der geometrischen Bremseinrichtungsachse B auf. Wird der Grenz-Schwellenwert GS um einen bestimmten Betrag unterschritten, kommt auch das zweite Bremselement 31 mit der Magnetanordnung 15 in Eingriff, wodurch das zusätzliche Bremsmoment weiter erhöht wird. In 4b) weist das zweite Bremselement 31 einen zweiten Radius R₂ auf, der größer ist als der erste Radius R₁.
In der in 4e) gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsform weist das Bremselement 30 einen mit zunehmender Unterschreitung des Grenz-Schwellenwertes GS zunehmendem Radius R₁ auf, wodurch das zusätzliche Bremsmoment mit zunehmender Unterschreitung des Grenz-Schwellenwertes GS zunimmt.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Reibkontur 26 derart ausgebildet ist, dass im Notbetrieb bei abnehmendem Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 das zusätzliche Bremsmoment der Zusatzbremse 25 wenigstens abschnittsweise konstant bleibt. Der Verlauf eines solchen Bremsmoments ist im Diagramm der 5 durch die Linie m dargestellt. In der 4d) ist das Bremselement 30 im Querschnitt quaderförmig ausgebildet, wodurch das zusätzliche Bremsmoment konstant bleibt.
In 4c) weist das Bremselement eine abgerundete Spitze und einen sich anschließenden im Querschnitt quaderförmigen Abschnitt auf. Zunächst nimmt das zusätzliche Bremsmoment folglich mit zunehmendem Unterschreiten des Grenz-Schwellenwertes zu, bis der quaderförmige Abschnitt des Bremselements 30 mit der Magnetanordnung 15 in Eingriff kommt und ein konstantes zusätzliches Bremsmoment ausgebildet wird.
Es ist auch denkbar, die Reibkontur 26 derart auszubilden, dass im Notbetrieb bei abnehmendem Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 das zusätzliche Bremsmoment der Zusatzbremse 25 wenigstens abschnittsweise abnimmt. Der Verlauf eines solchen Bremsmoments ist im Diagramm der 5 durch die Linie n dargestellt.
In der in den Figuren gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsform ist auf der vom Bremselement 16 abgewandten Seite der Magnetanordnung 15 ein, insbesondere scheibenförmiges, Rückflusselement 32 angeordnet. Unter einem „Rückflusselement“ ist ein ferromagnetisches Element zu verstehen, das magnetisch abschirmend wirkt, wodurch die magnetische Feldstärke von der Magnetanordnung 15 in die dem Rückflusselement 32 abgewandte Richtung verstärkt wird. Gleichzeitig dient das Rückflusselement 32 als magnetische Abschirmung in die entgegengesetzte Richtung.
Gemäß einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, ist eine Antriebseinheit 1 zum motorischen Verstellen eines Verschlusselements 3 eines Kraftfahrzeugs 4 mit mechanischen Antriebsanschlüssen 5, 6, die linear relativ zueinander verstellbar sind, vorgesehen, wobei die Antriebseinheit 1 einen mit den Antriebsanschlüssen 5, 6 gekoppelten, insbesondere rücktreibbaren, Antriebsstrang 7 mit einem elektrischen Antriebsmotor 8 mit einer um eine geometrische Motorwellenachse A rotierbaren Motorwelle 9 und einem Motorgehäuse 10 und einem dem elektrischen Antriebsmotor 8 antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe, insbesondere Spindel-Spindelmuttergetriebe 11, aufweist, wobei die Antriebseinheit 1 eine Bremseinrichtung 14 zum Bremsen der Motorwelle 9 mit einer geometrischen Bremseinrichtungsachse B aufweist, wobei die Bremseinrichtung 14 eine Magnetanordnung 15 und ein axial zur Magnetanordnung 15 benachbartes, insbesondere beabstandet angeordnetes, ferromagnetisches Bremselement 16 aufweist, wobei die Magnetanordnung 15 mit dem ferromagnetischen Bremselement 16 insbesondere nach Art einer Hysteresebremse zusammenwirkt, und wobei die Antriebseinheit 1 insbesondere ein rohrartiges Gehäuse 17 aufweist, innerhalb dem der Antriebsstrang 7 angeordnet ist. Auf alle Ausführungen zur vorschlagsgemäßen Antriebseinheit 1 gemäß der ersten Lehre, darf insoweit verwiesen werden.
Wesentlich ist nun, dass zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 ein axialer Abstand vorgesehen ist, dass zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 ein Distanzelement 20 angeordnet ist, das mit einer Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement dreh- und axialfest gekoppelt ist, dass in einem Notbetrieb, in dem der Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 einen Grenz-Schwellenwert GS erreicht und/oder unterschreitet, das Distanzelement 20 derart mit der anderen Komponente aus Magnetanordnung 15 und ferromagnetischem Bremselement 16 in Eingriff kommt, dass das Distanzelement 20 und diese andere Komponente eine Zusatzbremse 23 nach Art einer Reibbremse ausbilden, durch die ein zusätzliches Bremsmoment auf die Motorwelle 9 ausgeübt wird.
Gemäß einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Montage einer Antriebseinheit 1 zum motorischen Verstellen eines Verschlusselements 3 eines Kraftfahrzeugs 4, insbesondere einer vorschlagsgemäßen Antriebseinheit 1 gemäß der ersten oder der zweiten Lehre, vorgeschlagen, wobei die Antriebseinheit 1 im montierten Zustand mechanische Antriebsanschlüsse 5, 6, die linear relativ zueinander verstellbar sind, und einen mit den Antriebsanschlüssen 5, 6 gekoppelten, insbesondere rücktreibbaren, Antriebsstrang 7 mit einem elektrischen Antriebsmotor 8 mit einer um eine geometrische Motorwellenachse A rotierbaren Motorwelle 9 und einem Motorgehäuse 10 und einem dem elektrischen Antriebsmotor 8 antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe, insbesondere Spindel-Spindelmuttergetriebe 11, aufweist, wobei die Antriebseinheit 1 eine Bremseinrichtung 14 zum Bremsen der Motorwelle 9 mit einer geometrischen Bremseinrichtungsachse B aufweist, wobei die Bremseinrichtung 14 eine Magnetanordnung 15 und ein axial zur Magnetanordnung 15 benachbartes, insbesondere beabstandet angeordnetes, ferromagnetisches Bremselement 16 aufweist, wobei die Magnetanordnung 15 mit dem ferromagnetischen Bremselement 16 insbesondere nach Art einer Hysteresebremse zusammenwirkt, und wobei die Antriebseinheit 1 im montierten Zustand insbesondere ein rohrartiges Gehäuse 17 aufweist, innerhalb dem der Antriebsstrang 7 angeordnet ist. Auf alle Ausführungen zur vorschlagsgemäßen Antriebseinheit 1 gemäß der ersten Lehre und gemäß der zweiten Lehre, darf insoweit verwiesen werden.
Wesentlich ist nun, dass die Bremseinrichtung 14 in einem Montagezustand einen Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 aufweist und dass im Rahmen der Montage der Antriebseinheit 1 durch eine Montagebewegung der Abstand zwischen der Magnetanordnung 15 und dem ferromagnetischen Bremselement 16 verändert wird.
Gemäß einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Verschlusselementanordnung 2 mit einem Verschlusselement 3, dem eine vorschlagsgemäße Antriebseinheit 1 gemäß der ersten Lehre oder gemäß der zweiten Lehre zugeordnet ist, vorgeschlagen. Auf alle Ausführungen zur vorschlagsgemäßen Antriebseinheit 1 gemäß der ersten Lehre und gemäß der zweiten Lehre sowie zum vorschlagsgemäßen Verfahren gemäß der dritten Lehre darf insoweit verwiesen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2019/105694 A1 [0003]

Claims

Antriebseinheit zum motorischen Verstellen eines Verschlusselements (3) eines Kraftfahrzeugs (4) mit mechanischen Antriebsanschlüssen (5, 6), die linear relativ zueinander verstellbar sind, wobei die Antriebseinheit (1) einen mit den Antriebsanschlüssen (5, 6) gekoppelten, insbesondere rücktreibbaren, Antriebsstrang (7) mit einem elektrischen Antriebsmotor (8) mit einer um eine geometrische Motorwellenachse (A) rotierbaren Motorwelle (9) und einem Motorgehäuse (10) und einem dem elektrischen Antriebsmotor (8) antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe, insbesondere Spindel-Spindelmuttergetriebe (11), aufweist, wobei die Antriebseinheit (1) eine Bremseinrichtung (14) zum Bremsen der Motorwelle (9) mit einer geometrischen Bremseinrichtungsachse (B) aufweist, wobei die Bremseinrichtung (14) eine Magnetanordnung (15) und ein axial zur Magnetanordnung (15) benachbartes, insbesondere beabstandet angeordnetes, ferromagnetisches Bremselement (16) aufweist, wobei die Magnetanordnung (15) mit dem ferromagnetischen Bremselement (16) insbesondere nach Art einer Hysteresebremse zusammenwirkt, und wobei die Antriebseinheit (1) insbesondere ein rohrartiges Gehäuse (17) aufweist, innerhalb dem der Antriebsstrang (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (14) als vormontierte Funktionseinheit ausgebildet ist, dass die als vormontierte Funktionseinheit ausgebildete Bremseinrichtung (14) im Rahmen der Montage der Antriebseinheit (1) durch eine Montagebewegung von einem Montagezustand, in dem ein erster Abstand (a) in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) vorliegt, in einen montierten Zustand, in dem ein vom ersten Abstand (a) verschiedener zweiter Abstand (b) in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) vorliegt, bringbar ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abstand (b) größer als der erste Abstand (a) ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagebewegung ausschließlich in axialer Richtung erfolgt.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand eine Komponente aus Magnetanordnung (15) und ferromagnetischem Bremselement (16) drehfest und insbesondere axialfest zum rohrartigen Gehäuse (17) angeordnet ist, dass die andere Komponente aus Magnetanordnung (15) und ferromagnetischem Bremselement (16) drehfest und insbesondere axialfest mit der Motorwelle (9) verbunden ist, vorzugsweise, dass die Magnetanordnung (15) drehfest und insbesondere axialfest zum rohrartigen Gehäuse (17) angeordnet und das ferromagnetische Bremselement (16) mit der Motorwelle (9) verbunden ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (14) antriebstechnisch zwischen dem Antriebsmotor (8) und dem Vorschubgetriebe angeordnet ist, vorzugsweise, dass dem Antriebsmotor (8) ein Untersetzungsgetriebe (18) antriebstechnisch nachgeschaltet ist und dass die Bremseinrichtung (14) antriebstechnisch zwischen dem Antriebsmotor (8) und dem Untersetzungsgetriebe (18) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (18) als vormontierte Funktionseinheit mit einem Getriebegehäuse (19) ausgestaltet ist, dass der Antriebsmotor (8) als vormontierte Funktionseinheit ausgestaltet ist, dass die Bremseinrichtung (14) integraler Bestandteil des vormontierten Untersetzungsgetriebes (18) oder integraler Bestandteil des vormontierten Antriebsmotors (8) ist und dass die Montagebewegung durch Aufschieben des vormontierten Antriebsmotors (8) entlang der geometrischen Motorwellenachse (A) auf das vormontierte Untersetzungsgetriebe (18) bewirkbar ist, vorzugsweise, dass der vormontierte Antriebsmotor (8) und das vormontierte Untersetzungsgetriebe (18) in das rohrartige Gehäuse (17) einschiebbar sind.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Montagezustand, insbesondere auch im montierten Zustand, in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) wenigstens abschnittsweise ein Distanzelement (20) angeordnet ist und dass im Montagezustand die Magnetanordnung (15) und das ferromagnetische Bremselement (16) gegen das Distanzelement (20) derart anliegen, dass die axiale Erstreckung des Distanzelements (20) zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) den ersten Abstand (a) festlegt, vorzugsweise, dass das Distanzelement (20) im Montagezustand die Magnetanordnung (15) und das ferromagnetische Bremselement (16) radial zueinander zentriert.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente aus Magnetanordnung (15) und ferromagnetischem Bremselement (16), die drehfest mit der Motorwelle (9) verbunden ist, drehfest und axialfest, mit einem Trägerelement (21), insbesondere aus Kunststoff, verbunden ist, das drehfest und insbesondere axialfest mit der Motorwelle (9) gekoppelt ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 7 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement (20) durch das Trägerelement (21) gebildet ist, oder, dass das Distanzelement (20) drehfest und axialfest mit dem Trägerelement (21) verbunden ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 6 und gegebenenfalls nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (19) ein rohrartiges Gehäuseteil (23) und einen Gehäusedeckel (24) aufweist und dass eine Komponente aus Magnetanordnung (15) und ferromagnetischem Bremselement (16), insbesondere die Magnetanordnung (15), dreh- und axialfest mit dem Gehäusedeckel (24) verbunden ist, vorzugsweise, dass das rohrartige Gehäuseteil (23) und der Gehäusedeckel (24) im Rahmen einer Vormontagebewegung dreh- und axialfest miteinander in Eingriff bringbar sind.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement (20) als Multifunktionsteil ausgebildet ist, das neben der Festlegung des ersten Abstands (a) zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischem Bremselement (16) im Montagezustand der Bremseinrichtung (14) als weitere Funktion eine Beeinflussung des auf die Motorwelle (9) wirkenden Bremsmoments bewirken kann.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Notbetrieb, in dem der Abstand zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) einen Grenz-Schwellenwert (GS) erreicht und/oder unterschreitet, das Distanzelement (20) mit der drehfest und insbesondere axialfest zum rohrartigen Gehäuse (17) angeordneten Komponente aus Magnetanordnung (15) und ferromagnetischem Bremselement (16) derart in Eingriff kommt, dass das Distanzelement (20) und die vorgenannte Komponente aus Magnetanordnung (15) und ferromagnetischem Bremselement (16) eine Zusatzbremse (25) nach Art einer Reibbremse ausbilden, durch die ein zusätzliches Bremsmoment auf die Motorwelle (9) ausgeübt wird.
Antriebseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Bremsmoment der Zusatzbremse (25) 0,5 Nmm bis 5 Nmm, vorzugsweise 1 Nmm bis 4 Nmm, weiter vorzugsweise 2 Nmm bis 3 Nmm, beträgt.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement (20) wenigstens eine zur drehfest und insbesondere axialfest zum rohrartigen Gehäuse (17) angeordneten Komponente aus Magnetanordnung (15) und ferromagnetischem Bremselement (16) gerichtete Reibkontur (26) aufweist, dass die Reibkontur (26) derart ausgebildet ist, dass im Notbetrieb bei abnehmendem Abstand zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) das Bremsmoment der Zusatzbremse (25) wenigstens abschnittsweise zunimmt, und/oder, dass die Reibkontur (26) derart ausgebildet ist, dass im Notbetrieb bei abnehmendem Abstand zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) das Bremsmoment der Zusatzbremse (25) wenigstens abschnittsweise konstant bleibt.
Antriebseinheit zum motorischen Verstellen eines Verschlusselements (3) eines Kraftfahrzeugs (4) mit mechanischen Antriebsanschlüssen (5, 6), die linear relativ zueinander verstellbar sind, wobei die Antriebseinheit (1) einen mit den Antriebsanschlüssen (5, 6) gekoppelten, insbesondere rücktreibbaren, Antriebsstrang (7) mit einem elektrischen Antriebsmotor (8) mit einer um eine geometrische Motorwellenachse (A) rotierbaren Motorwelle (9) und einem Motorgehäuse (10) und einem dem elektrischen Antriebsmotor (8) antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe, insbesondere Spindel-Spindelmuttergetriebe (11), aufweist, wobei die Antriebseinheit (1) eine Bremseinrichtung (14) zum Bremsen der Motorwelle (9) mit einer geometrischen Bremseinrichtungsachse (B) aufweist, wobei die Bremseinrichtung (14) eine Magnetanordnung (15) und ein axial zur Magnetanordnung (15) benachbartes, insbesondere beabstandet angeordnetes, ferromagnetisches Bremselement (16) aufweist, wobei die Magnetanordnung (15) mit dem ferromagnetischen Bremselement (16) insbesondere nach Art einer Hysteresebremse zusammenwirkt, wobei die Antriebseinheit (1) insbesondere ein rohrartiges Gehäuse (17) aufweist, innerhalb dem der Antriebsstrang (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) ein axialer Abstand vorgesehen ist, dass in axialer Richtung zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) ein Distanzelement (20) angeordnet ist, das mit einer Komponente aus Magnetanordnung (15) und ferromagnetischem Bremselement (16) dreh- und axialfest gekoppelt ist, dass in einem Notbetrieb, in dem der Abstand zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) einen Grenz-Schwellenwert (GS) erreicht und/oder unterschreitet, das Distanzelement (20) derart mit der anderen Komponente aus Magnetanordnung (15) und ferromagnetischem Bremselement (16) in Eingriff kommt, dass das Distanzelement (20) und diese andere Komponente eine Zusatzbremse (22) nach Art einer Reibbremse ausbilden, durch die ein zusätzliches Bremsmoment auf die Motorwelle (9) ausgeübt wird.
Verfahren zur Montage einer Antriebseinheit zum motorischen Verstellen eines Verschlusselements (3) eines Kraftfahrzeugs (4), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Antriebseinheit (1) im montierten Zustand mechanische Antriebsanschlüsse (5, 6), die linear relativ zueinander verstellbar sind, und einen mit den Antriebsanschlüssen (5, 6) gekoppelten, insbesondere rücktreibbaren, Antriebsstrang (7) mit einem elektrischen Antriebsmotor (8) mit einer um eine geometrische Motorwellenachse (A) rotierbaren Motorwelle (9) und einem Motorgehäuse (10) und einem dem elektrischen Antriebsmotor (8) antriebstechnisch nachgeschalteten Vorschubgetriebe, insbesondere Spindel-Spindelmuttergetriebe (11), aufweist, wobei die Antriebseinheit (1) eine Bremseinrichtung (14) zum Bremsen der Motorwelle (9) mit einer geometrischen Bremseinrichtungsachse (B) aufweist, wobei die Bremseinrichtung (14) eine Magnetanordnung (15) und ein axial zur Magnetanordnung (15) benachbartes, insbesondere beabstandet angeordnetes, ferromagnetisches Bremselement (16) aufweist, wobei die Magnetanordnung (15) mit dem ferromagnetischen Bremselement (16) insbesondere nach Art einer Hysteresebremse zusammenwirkt, und wobei die Antriebseinheit (1) im montierten Zustand insbesondere ein rohrartiges Gehäuse (17) aufweist, innerhalb dem der Antriebsstrang (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (14) in einem Montagezustand einen ersten Abstand (a) zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) aufweist und dass im Rahmen der Montage der Antriebseinheit (1) durch eine Montagebewegung der Bremseinrichtung (14) der Abstand zwischen der Magnetanordnung (15) und dem ferromagnetischen Bremselement (16) verändert wird.
Verschlusselementanordnung mit einem Verschlusselement (3), dem eine Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zugeordnet ist.