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Die Erfindung betrifft ein Spindelantrieb-Baukastensystem zur Herstellung von Spindelantrieben sowie einen Spindelantrieb bestehend aus einem Typ von Spindeltrieb und einer Motorbaugruppe aus einem Spindelantrieb-Baukastensystem.
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Spindelantriebe werden beispielsweise an Kraftfahrzeugen verwendet, um eine Fahrzeugklappe zu öffnen oder zu schließen, beispielsweise eine Heckklappe.
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Üblicherweise weist ein Spindelantrieb zwei Baugruppen auf: einen Spindeltrieb mit einer darin verbauten Druckfeder und eine Motorbaugruppe. Die Motorbaugruppe stellt die Antriebsleistung bereit, und der Spindeltrieb setzt die Drehbewegung der Motorbaugruppe in eine Translationsbewegung um, mit der die zu bewegende Fahrzeugklappe verstellt wird.
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Durch verschiedene Fahrzeugvarianten mit jeweils unterschiedlichen Heckklappen ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an den Spindeltrieb, insbesondere durch die Heckklappengröße und das Heckklappengewicht. Daraus resultiert eine hohe Varianz an benötigten Federstärken und die damit verbundenen Druckfederdurchmesser, um die unterschiedlich hohen Lasten oder unterschiedlichen Hublängen an den Heckklappen bewegen zu können.
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Aus dem Stand der Technik sind mehrteilige Gehäuse bei Spindelantrieben bekannt, die aus einem Spindelantrieb-Baukastensystem stammen. Diese ermöglichen die Kombination unterschiedlicher Spindelantriebe, die sich durch deren Hublänge unterscheiden sowie unterschiedliche Motorbaugruppen, die sich durch deren Drehantriebsleistung unterscheiden. Lediglich beispielhaft wird hier die Druckschrift
EP 2 679 865 A1 genannt.
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Des Weiteren sind Gehäuse von Spindelantrieben bekannt, die für jeden unterschiedlich dimensionierten Spindelantrieb angepasst werden müssen.
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Im Bereich der Herstellung und Lagerung von Spindelantrieben wird darauf geachtet, die Teilevielfalt und somit die Produktions- und Lagerkosten möglichst gering zu halten. Allerdings stehen diesem Ziel die unterschiedlichen Anforderungen an die Spindelantriebe entgegen, beispielsweise das Bewegen unterschiedlicher Lasten bedingt durch die verschiedenen Fahrzeugheckklappen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, das Problem der beschriebenen Teilevielfalt zu lösen und damit die Produktions- und Lagerkosten zu senken.
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Die Aufgabe wird durch ein Spindelantrieb-Baukastensystem zur Herstellung von Spindelantrieben mit unterschiedlichen Typen von Spindeltrieben und mindestens einem Typ von Motorbaugruppe, wobei jeder Typ Spindeltrieb mit dem mindestens einem Typ Motorbaugruppe mittels einer einheitlichen Schnittstelle verbindbar ist, gelöst. Durch die einheitliche Schnittstelle lassen sich unterschiedlich dimensionierte Spindeltriebe und Motorbaugruppen beliebig kombinieren, sodass trotz einer vergleichsweise geringen Anzahl an unterschiedlichen Spindeltrieben und Motorbaugruppen eine große Anzahl an unterschiedlichen Spindelantrieben herstellbar ist.
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Dabei kann die einheitliche Schnittstelle durch eine Steckaufnahme und einen Steckfortsatz gebildet sein. Durch die Steckaufnahme und den Steckfortsatz werden der Spindeltrieb und die Motorbaugruppe zentriert, wodurch nur noch ein rotatorischer und ein translatorischer Freiheitsgrad in Richtung der gemeinsamen Mittellinie verbleibt. Diese Steckverbindung vereinfacht die Montage besonders stark.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steckaufnahme an der Motorbaugruppe vorgesehen und der Steckfortsatz am Spindeltrieb. Dies hat den Vorteil, dass die Steckaufnahme außenliegend ausgeführt werden kann und sich nahtlos ein außenliegendes Bauteil des Spindeltriebs an die Steckaufnahme der Motorbaugruppe anschließen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steckaufnahme an einem Gehäuse der Motorbaugruppe gebildet und der Steckfortsatz Teil einer Führungshülse des Spindeltriebs. Dies ermöglicht eine kompakte und einfache Bauform des Spindelantriebs, da der Steckfortsatz bereits durch die Führungshülse gebildet wird und die größer auszubildende Steckaufnahme am Gehäuse der Motorbaugruppe angebracht werden kann.
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Ferner kann der Spindeltrieb eine Abdeckung aufweisen, die sich an einer Anlageschulter abstützt, die an der Führungshülse vorgesehen ist, wobei zwischen der Anlageschulter, der Abdeckung und der Motorbaugruppe ein Wasserabführkanal vorgesehen ist. Durch das Anbringen einer Abdeckung ist die darunterliegende Druckfeder vor Schmutz geschützt. Der Wasserkanal sorgt dafür, dass Wasser abfließen kann, das eventuell zwischen einem starren und relativ dazu beweglichen Teil der Abdeckung eintritt.
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Bevorzugt sind mindestens zwei Typen von Spindeltrieben vorgesehen, die sich hinsichtlich ihres Außendurchmessers unterscheiden. Dadurch lassen sich die unterschiedlich großen und somit auch starken Druckfedern in den verschiedenen modularen Typen des Spindelantriebs unterbringen.
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Vorteilhafterweise sind mindestens zwei Motorbaugruppen vorgesehen, die sich hinsichtlich ihrer Länge unterscheiden. Dadurch lassen sich unterschiedliche Typen von Motorbaugruppen generieren, wobei optionale Komponenten, beispielsweise eine Überlastkupplung, ein Überlastkupplungsadapter oder eine elektromagnetische Reibungsbremse, in Längsrichtung in die Motorbaugruppe verbaut werden können, wodurch sich äußerlich lediglich die Länge der Motorbaugruppe ändert.
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Bevorzugt weist der Spindeltrieb eine Spindel mit einem Wellenfortsatz und die Motorbaugruppe eine Nabe auf, wobei der Wellenfortsatz und die Nabe eine steckbare Welle-Nabe-Verbindung bilden. Durch diese Welle-Nabe-Verbindung wird eine Drehmomentübertragung von der Nabe hin zur Spindel ermöglicht, wobei dieses Drehmoment von einer nachfolgenden Spindelmutter, die auf der Spindel sitzt, aufgenommen und in eine Vorschubkraft umgewandelt wird. Die Welle-Nabe-Verbindung kann bei der Montage besonders leicht gefügt werden, insbesondere, wenn sie in axialer Richtung nicht verriegelt werden muss.
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine Rastgestaltung vorgesehen, mittels der die Motorbaugruppe relativ zum Spindeltrieb drehfest ausgerichtet ist. Durch die Rastgestaltung wird eine Ausrichtung von Anschlagmittel oder Kugelpfannen, die an Spindeltrieb und Motorbaugruppe angebracht sind, zueinander ermöglicht.
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Gemäß einer Variante wird der Spindelantrieb aus einem Typ von Spindeltrieb und einer Motorbaugruppe aus einem Spindelantrieb-Baukastensystem gebildet, wobei der Steckfortsatz in die Steckaufnahme eingesetzt ist und mindestens eine Verschweißung vorgesehen ist, mittels der die beiden Bauteile fest miteinander verbunden sind. Dadurch werden dem Steckfortsatz alle Freiheitsgrade genommen, wodurch Drehmomente und Kräfte der Spindeleinheit auf das Gehäuse der Motorbaugruppe übertragen werden können.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:
- - 1 in einer perspektivischen Ansicht einen Spindelantrieb gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- - 2 in einer perspektivischen Ansicht einen Spindelantrieb gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
- - 3 in einer perspektivischen Ansicht den Spindelantrieb von 2 ohne Gehäuse der Motorbaugruppe und Abdeckung des Spindeltriebes,
- - 4 den Spindelantrieb von 2 in einer Schnittansicht entlang der Ebene IV-IV von 2,
- - 5 das Detail V von 2,
- - 6 das Detail VI von 4,
- - 7a eine Führungshülse des Spindelantriebes von 2 in einer perspektivischen Ansicht,
- - 7b die Führungshülse von 7a in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
- - 8 in einer perspektivischen Ansicht einen Spindelantrieb gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber das Gehäuse der Motorbaugruppe und die Abdeckung des Spindeltriebes nicht dargestellt sind,
- - 9 in einer Ansicht ähnlich zu derjenigen von 6 ein Detail des Spindelantriebs von 8,
- - 10a die Führungshülse des Spindelantriebes von 8 in einer perspektivischen Ansicht,
- - 10b die Führungshülse von 10a in einer weiteren perspektivischen Ansicht.
- - 11a und 11b jeweils eine Schnittansicht eines Wasserabführkanals.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform eines Spindelantriebs 1 gezeigt, der mit Komponenten aus einem Spindelantrieb-Baukastensystem aufgebaut ist.
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Dieser Spindelantrieb 1 umfasst einen Spindeltrieb 10 und eine Motorbaugruppe 20, die sich entlang einer Spindelantriebsachse M erstrecken. Der Spindeltrieb 10 und die Motorbaugruppe 20 sind mittels einer dazwischenliegenden einheitlichen Schnittstelle 30 miteinander verbunden. Die einheitliche Schnittstelle 30 zeichnet sich dadurch aus, dass sie es ermöglicht, unterschiedliche Spindeltriebe 10 und unterschiedliche Motorbaugruppen 20 unmittelbar miteinander zu kombinieren, ohne dass ein individueller Adapter erforderlich ist.
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Der Spindeltrieb 10 weist eine Abdeckung 11 auf, die hier die innenliegenden Bauteile vor Schmutz schützt. Diese Bauteile werden später mit Bezug auf andere Ausführungsformen erläutert.
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Die Motorbaugruppe 20 weist ein Gehäuse 22 auf. Das Gehäuse 22 dient wie die Abdeckung 11 zum Schutz vor Schmutz, hat jedoch zusätzlich eine tragende Funktion. Insbesondere werden die auf die Motorbaugruppe wirkenden Axiallasten vom Gehäuse 22 aufgenommen und weitergeleitet.
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In den 2 bis 7b ist eine zweite Ausführungsform eines Spindelantriebs gezeigt. Dieser Spindelantrieb wurde mit Komponenten aus demselben Spindelantrieb-Baukastensystem aufgebaut, aus dem auch der Spindelantrieb gemäß der ersten Ausführungsform aufgebaut wurde.
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Bei der zweiten Ausführungsform wird die gleiche Motorbaugruppe 20 wie bei der ersten Ausführungsform verwendet, jedoch ein anderer Spindeltrieb 10. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform eine kleinere Druckfeder 14 im Spindeltrieb verbaut ist, weshalb der Außendurchmesser der Abdeckung 11 des Spindeltriebes ebenfalls kleiner ausgebildet ist (vergleiche insbesondere die 1 und 2).
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Da die Ausgestaltung der Schnittstelle 30 der beiden Ausführungsformen identisch ist, können die unterschiedlichen Spindeltriebe 10 der beiden Ausführungsformen mit derselben Motobaugruppe 20 problemlos verbunden werden.
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Details des Aufbaus des Spindelantriebs 1 werden nachfolgend anhand der 3 bis 7b beschrieben.
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Die Motorbaugruppe 20 umfasst einen elektrischen Spindelantriebsmotor sowie ein mit diesem gekoppelten Getriebe mit einer Nabe an der Ausgangswelle. Zusätzlich kann sie optional auch eine Bremse, einen oder mehrere Sensoren und/oder eine Überlastsicherung umfassen. Der Spindelantriebsmotor stützt sich am Gehäuse der Motorbaugruppe 20 ab.
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Der Spindeltrieb 10 umfasst eine Spindel 18 und eine Spindelmutter 16, die auf der Spindel 18 sitzt und in Richtung der Spindelantriebsachse M translatorisch verstellbar ist.
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Der Spindeltrieb 10 enthält weiterhin eine Druckfeder 14 und eine Führungshülse 12.
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Die Spindel 18 übernimmt die Funktion einer Welle und überträgt das Antriebsdrehmoment auf die Spindelmutter 16, die das Drehmoment in eine Vorschubkraft umwandelt. Damit sich die Spindelmutter 16 nicht mit dreht, wird diese durch die Führungshülse 12 drehfest, aber translatorisch in Richtung der Spindelantriebsachse M verstellbar geführt.
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Die Schnittstelle 30, mittels der der Spindeltriebs 10 mit der Motorbaugruppe 20 verbunden werden kann, wird durch eine Steckaufnahme 23 und einen Steckfortsatz 13 gebildet, wobei die Steckaufnahme 23 am Gehäuse 22 der Motorbaugruppe 20 gebildet ist und der Steckfortsatz 13 Teil einer Führungshülse 12 des Spindeltriebs 10 ist. Bei der Montage wird der Steckfortsatz 13 in die Steckaufnahme 23 gesteckt, und danach werden die beiden Kontaktflächen in Umfangsrichtung miteinander verschweißt. Diese Führungshülse 12 weist Ausnehmungen 15 an einem Ende der Steckaufnahme 23 auf, die auf entfernte Angusskanal zurückzuführen sind.
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Zusätzlich weist die in 8 und 9 gezeigte Ausführungsform eine Rastgestaltung am Gehäuse 22 im Bereich der Steckaufnahme 23 auf. Durch die Rastgestaltung wird der Spindeltrieb 10 relativ zur Motorbaugruppe 20 in Umfangsrichtung positioniert, bevor die Steckaufnahme 23 mit dem Steckfortsatz 13 verschweißt wird. Dadurch wird eine korrekte Ausrichtung von an den axialen Enden des Spindelantriebs 1 angebrachten Kugelpfannen erreicht.
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Zur Übertragung des Drohmoments von der Nabe 32 der Motorbaugruppe 20 zum Wellenfortsatz 34 des Spindeltriebs 10 ist eine Welle-Nabe-Verbindung vorgesehen, die in den gezeigten Ausführungsformen beispielhaft als Keilwelle ausgebildet ist. Der Wellenfortsatz 34 ist dazu lediglich in die Nabe gesteckt und bedarf keiner axialen Sicherung.
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Der Wasserablauf wird beispielhaft durch zwei Ausführungsformen gezeigt, wobei die 11a die erste Ausführungsform darstellt. Der Wasserablauf wird durch einen Wasserabführkanal 36 mit einer ringförmigen Auslassöffnung 37 umgesetzt, wobei sich diese durch Ausnehmungen im Bereich der Steckaufnahme 23 und durch die Abdeckung 11 bildet. Durch diesen Wasserabführungskanal kann Wasser, das beispielsweise zwischen dem festen und beweglichen Teil der Abdeckung 11 in den Hohlraum, der zwischen der Führungshülse 12 und der Abdeckung 11 liegt, eingetreten ist, wieder abfließen.
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Die 11b zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform des Wasserablaufs der zuvor gezeigten Ausführungsform, die eine Geometrieänderung am Gehäuse 22, der Abdeckung 11 und an der Führungshülse 12 aufweist. Das Gehäuse 22 kann z. B. ein oder bevorzugt mehrere Auslassöffnungen 37 aufweisen. Durch die Führung des gezeigten Wasserabführkanals 36 wird eine besonders gute Wasserabführung gewährleistet. Die dazu konstruierte Führungshülse 12 ist in 10a und 10b mit deren Steckfortsatz 13 zu sehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spindelantrieb
- 10
- Spindeltrieb
- 11
- Abdeckung
- 12
- Führungshülse
- 13
- Steckfortsatz
- 14
- Druckfeder
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Spindelmutter
- 18
- Spindel
- 20
- Motorbaugruppe
- 22
- Gehäuse
- 23
- Steckaufnahme
- 30
- Schnittstelle
- 32
- Nabe
- 34
- Wellenfortsatz
- 36
- Wasserabführkanal
- 37
- Auslassöffnung
- M
- Spindelantriebsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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