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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spindelanordnung für ein Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Der bekannte Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, betrifft eine Spindelanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Der Begriff „Verschlusselement“ ist vorliegend weit zu verstehen. Er umfasst beispielsweise eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Motorhaube, eine Seitentür, eine Laderaumklappe, eine Fensterscheibe, ein Hubdach oder dergleichen eines Kraftfahrzeugs. Im Folgenden steht der Anwendungsbereich der Verstellung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs im Vordergrund.
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Die bekannte Spindelanordnung (
DE 10 2010 039 213 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, weist ein Spindel-Spindelmuttergetriebe mit einer Spindel und einer Spindelmutter zum Ausleiten von Verstellbewegungen entlang einer geometrischen Spindelachse zwischen einem spindelseitigen Anschluss und einem spindelmutterseitigen Anschluss auf. Die Spindel ist axialfest mit dem spindelseitigen Anschluss gekoppelt. Die Spindelmutter ist über ein separates Koppelelement mit dem spindelmutterseitigen Anschluss gekoppelt. Das Koppelelement ist lösbar mit der Spindelmutter verbunden und ist durch eine äußere Krafteinwirkung, die nicht über das Spindel-Spindelmuttergetriebe erfolgt, von der Spindelmutter lösbar. Um ein ungewolltes Lösen der Spindelmutter von dem Koppelelement zu verhindern, weist die Spindelmutter eine Ausnehmung auf, in die ein mit dem Koppelelement verbundenes, federvorgespanntes Rastelement eingreift, durch das eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Koppelelement und der Spindelmutter erzielt wird. Die bekannte Spindelanordnung weist grundsätzlich eine hohe Betriebssicherheit auf. Allerdings weist die Spindelanordnung einen komplizierten Aufbau mit einem hohen Bauraumbedarf auf, wodurch hohe Kosten entstehen.
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Es ist dabei eine Herausforderung, den bekannten Stand der Technik zu verbessern.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Spindelanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass hinsichtlich der genannten Herausforderung eine weitere Optimierung erreicht wird.
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Das obige Problem wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass auch ein selbsthemmendes Spindel-Spindelmuttergetriebe verwendet werden kann, solange das Verschlusselement mit geringem Kraftaufwand manuell geöffnet werden kann. Es ist dazu ausreichend, wenn der spindelmutterseitige Anschluss in einer axialen Richtung relativ zur Spindelmutter lösbar ausgebildet ist, wodurch eine besonders einfache und kostensparende, lösbare Verbindung zwischen der Spindelmutter und dem spindelmutterseitigen Anschluss realisierbar ist. Der Einsatz eines selbsthemmenden Spindel-Spindelmuttergetriebes ist besonders vorteilhaft, da auf eine Bremseinrichtung zum Halten des Verschlusselements in einer geöffneten Position verzichtet werden kann, wodurch der Bauraum der Spindelanordnung insgesamt verringert und Kosteneinsparungen erzielt werden können. Es ist interessanter Weise entdeckt worden, dass eine lösbare Verbindung zwischen der Spindelmutter und dem spindelmutterseitigen Anschluss zusätzlich als Einklemmschutz dienen kann, wodurch die Betriebssicherheit auf einfache Weise in besonderem Maße verbessert werden kann.
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Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Spindelmutter derart lösbar mit dem spindelmutterseitigen Anschluss in Eingriff steht, dass die Spindelmutter den spindelmutterseitigen Anschluss entlang der geometrischen Spindelachse in Richtung der Einfahrstellung axialfest hält und dass der spindelmutterseitige Anschluss entlang der geometrischen Spindelachse in Richtung der Ausfahrstellung relativ zur Spindelmutter bewegbar ist.
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Anspruch 2 definiert einen Grenz-Schwellenwert einer auf den spindelmutterseitigen Anschluss wirkenden Kraft, die zur Lösung der Verbindung zwischen der Spindelmutter und dem spindelmutterseitigen Anschluss erforderlich ist, wodurch definierte Lösebedingungen definiert sind.
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Eine besonders einfache und kostengünstige lösbare Verbindung zwischen der Spindelmutter und dem spindelmutterseitigen Anschluss ist in Anspruch 3 durch eine lösbare Verbindung zwischen der Spindelmutter und dem Spindelführungsrohr realisiert.
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Nach der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 ist eine Federanordnung vorgesehen, die eine Verstellung des Spindel-Spindelmuttergetriebes wenigstens abschnittsweise unterstützt, um den Öffnungsvorgang des Verschluss-elements zu erleichtern, wodurch der Benutzungskomfort weiter gesteigert wird.
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Nach der weiteren Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 weist die Spindelanordnung eine Notstellung auf, aus der heraus ein weiteres Verstellen des spindelseitigen Anschlusses und des spindelmutterseitigen Anschlusses in entgegengesetzte Richtungen nicht möglich ist, wodurch die Betriebssicherheit der Spindelanordnung erhöht wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 in einer schematischen Darstellung den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer Heckklappe, der eine vorschlagsgemäße Spindelanordnung 1 zugeordnet ist und
- 2 die Spindelanordnung gemäß 1 in einem Längsschnitt in a) einer Einfahrstellung, b) einer Ausfahrstellung im Normalbetrieb und c) einer Ausfahrstellung in einem Notbetrieb.
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Die in der Zeichnung dargestellten Spindelanordnungen 1 dienen der Verstellung eines Verschlusselements 2 eines Kraftfahrzeugs 3, wobei es sich bei der beispielhaft in 2 dargestellten Spindelanordnung 1 um eine motorisch betriebene Spindelanordnung 1 handelt, die insoweit die Aktivseite der in 1 gezeigten Verschlusselementanordnung 4 ausbildet. Es ist auch möglich, dass es sich bei der in 2 dargestellten Spindelanordnung 1 um eine antriebsmotorlose Spindelanordnung 1, d. h. eine nicht motorisch betriebene Spindelanordnung 1, und insoweit die Passivseite der in 1 dargestellten Verschlusselementanordnung 4 handeln kann.
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Hinsichtlich des weiteren Verständnisses des Begriffs „Verschlusselement“ 2 darf auf den einleitenden Teil der Beschreibung verwiesen werden. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines als Heckklappe ausgestalteten Verschlusselements 2 erläutert.
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Die in 2 im Einzelnen gezeigte Spindelanordnung 1 weist ein, hier und vorzugsweise selbsthemmendes, Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 mit einer Spindelmutter 6 und einer darin geführten Spindel 7 auf. Die Spindelanordnung 1 ist zur Ausführung linearer Verstellbewegungen zwischen einem spindelseitigen Anschluss 8 und einem spindelmutterseitigen Anschluss 9 ausgebildet. Hierzu steht die Spindelmutter 6 derart mit der Spindel 7 in Eingriff, dass sich die Spindel 7 bei einer Verstellbewegung der Spindelanordnung 1 entlang einer axial verlaufenden geometrischen Spindelachse A durch die Spindelmutter 6 bewegt. Der Begriff „axial“ ist vorliegend immer auf die geometrische Spindelachse A bezogen.
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Folglich ist auch der Begriff „radial“ vorliegend immer auf die geometrische Spindelachse A bezogen.
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Die Spindelanordnung 1 ist über das Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 linear von einer in 2a) gezeigten Einfahrstellung, in der das Verschlusselement 2 eine Öffnung des Kraftfahrzeugschlosses 3 verschließt, in eine in 2b) gezeigte Ausfahrstellung, in der das Verschlusselement 2 die entsprechende Öffnung des Kraftfahrzeugschlosses 3 wenigstens teilweise freigibt, verstellbar. Es ist auch eine Anordnung denkbar, bei der das Verschlusselement 2 eine Öffnung des Kraftfahrzeugs 3 verschließt, wenn sich die Spindelanordnung 1 in ihrer Ausfahrstellung befindet und die Öffnung wenigstens teilweise freigibt, wenn sich die Spindelanordnung 1 in ihrer Einfahrstellung befindet.
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Wie 2 zeigt, ist die Spindel 7 axialfest mit dem spindelseitigen Anschluss 8 gekoppelt. Die Spindelanordnung 1 weist des Weiteren ein Spindelführungsrohr 10 auf, das axialfest und insbesondere drehfest mit dem spindelmutterseitigen Anschluss 9 gekoppelt ist. Die Spindel 7 ist in axialer Richtung innerhalb des Spindelführungsrohrs 10 geführt, wodurch besonders vorteilhafte kinematische Eigenschaften der Spindelanordnung 1 realisiert sind.
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Beansprucht wird eine Spindelanordnung 1 für ein Verschlusselement 2 eines Kraftfahrzeugs 3, wobei die Spindelanordnung 1 ein, insbesondere selbsthemmendes, Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 aufweist, das eine Spindelmutter 6 und eine darin geführte Spindel 7 zum Ausführen linearer Verstellbewegungen entlang einer geometrischen Spindelachse A zwischen einem spindelseitigen Anschluss 8 und einem spindelmutterseitigen Anschluss 9 von einer Einfahrstellung in eine Ausfahrstellung aufweist, wobei die Spindel 7 axialfest mit dem spindelseitigen Anschluss 8 gekoppelt ist, wobei die Spindelanordnung 1 ein axialfest und insbesondere drehfest mit dem spindelmutterseitigen Anschluss 9 gekoppeltes Spindelführungsrohr 10 aufweist, in dem die Spindel 7 entlang der geometrischen Spindelachse A geführt ist.
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Wesentlich ist nun, dass die Spindelmutter 6 derart lösbar mit dem spindelmutterseitigen Anschluss 9 in Eingriff steht, dass die Spindelmutter 6 den spindelmutterseitigen Anschluss 9 entlang der geometrischen Spindelachse A in Richtung der Einfahrstellung axialfest hält und dass der spindelmutterseitige Anschluss 9 entlang der geometrischen Spindelachse A in Richtung der Ausfahrstellung relativ zur Spindelmutter 6 bewegbar ist.
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Unter dem Begriff „in Richtung der Einfahrstellung“ ist vorliegend zu verstehen, dass der Abstand zwischen dem spindelseitigen Anschluss 8 und dem spindelmutterseitigen Anschluss 9 verringert wird. Folglich kann die sich zwischen der Einfahrstellung und der Ausfahrstellung befindliche Spindelanordnung 1 ausschließlich über eine axiale Verstellung der Spindelmutter 6 relativ zur Spindel 7 in ihre Einfahrstellung verstellt werden. Gleichzeitig ist es möglich, die Spindelanordnung 1 unabhängig von dem Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 in ihre Ausfahrstellung und wieder zurück zu verstellen, wie im Folgenden noch erläutert wird.
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Unter dem Begriff „in Richtung der Ausfahrstellung“ ist vorliegend zu verstehen, dass der Abstand zwischen dem spindelseitigen Anschluss 8 und dem spindelmutterseitigen Anschluss 9 vergrößert wird und umfasst auch, dass der Abstand zwischen dem spindelseitigen Anschluss 8 und dem spindelmutterseitigen Anschluss 9 konstant gehalten wird, während sich die Spindelmutter 6 in Richtung des spindelseitigen Anschlusses 8 relativ zum spindelmutterseitigen Anschluss 9 bewegt.
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Es ist somit möglich, selbsthemmende Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 einzusetzen und gleichzeitig auf einfache Weise sicherzustellen, dass das Verschlusselement 2 in einem nicht verriegelten Zustand manuell geöffnet werden kann. Durch den Einsatz von selbsthemmenden Spindel-Spindelmuttergetrieben können die Kosten gesenkt und ein einfacher Aufbau der Spindelanordnung 1 realisiert werden. Es ist jedoch alternativ auch möglich, nicht selbsthemmende Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 zu verwenden.
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Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Spindelmutter 6 in einem Normalbetrieb axialfest mit dem spindelmutterseitigen Anschluss 9 gekoppelt ist und dass in einem Notbetrieb der spindelmutterseitige Anschluss 9 relativ zur Spindelmutter 6 axial in Richtung der Ausfahrstellung bewegbar ist. Unter dem Begriff „Normalbetrieb“ ist der bestimmungsgemäße Gebrauch der Spindelanordnung 1 zu verstehen.
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Unter dem Begriff „Notbetrieb“ ist ein nicht bestimmungsgemäßer Gebrauch der Spindelanordnung 1 zu verstehen, beispielsweise wenn das Verschlusselement 2 bei einer relativ zur Spindel 7 festgesetzten Spindelmutter 6 geöffnet werden muss. Es ist dann möglich, das Verschlusselement 2 auf manuellem Wege zu öffnen. Dabei ist der spindelmutterseitige Anschluss 9 relativ zur Spindelmutter 6 verstellbar bis die Spindelanordnung 1 beispielsweise ihre in 2c) gezeigte Ausfahrstellung erreicht hat. Wird das Verschlusselement 2 wieder freigegeben, wird die Spindelanordnung 1 aufgrund der Gewichtskraft des Verschlusselements 2 in Richtung ihrer Einfahrstellung verstellt, bis die Spindelmutter 6 mit dem Spindelführungsrohr 10 in Eingriff kommt.
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Die Spindelanordnung 1 stellt darüber hinaus einen besonders einfachen und zuverlässigen Einklemmschutz bereit. Zum Überführen der Spindelanordnung 1 von seiner Ausfahrstellung in seine Einfahrstellung, ist es notwendig, das Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 zu verstellen, wie oben bereits erläutert worden ist. Kommt es dabei zu einem Einklemmen, beispielsweise einer Hand, eines Gegenstandes oder dergleichen zwischen dem Verschlusselement 2 und dem Kraftfahrzeug 3, kann die Spindelmutter 6 weiter axial in Richtung des spindelseitigen Anschlusses 8 verstellt werden, wohingegen der spindelmutterseitige Anschluss 9 in seiner Position verbleibt, so dass die Spindelmutter 6 relativ zum spindelmutterseitigen Anschluss 9 bewegt wird. Somit lastet dann auf dem eingeklemmten Gegenstand lediglich die Gewichtskraft des Verschlusselements 2. Gleichzeitig kann das Verschlusselement 2 manuell geöffnet und die Spindelanordnung 1 in Richtung ihrer Ausfahrstellung verstellt werden, um den eingeklemmten Gegenstand zu befreien.
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In der in den Figuren gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Eingriff zwischen der Spindelmutter 6 und dem spindelmutterseitigen Anschluss 9 bei Überschreiten eines Grenz-Schwellenwertes einer axialen in Richtung der Ausfahrstellung auf den spindelmutterseitigen Anschluss 9 wirkenden Kraft lösbar ist.
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Wird der Grenz-Schwellenwert überschritten, löst sich der Eingriff zwischen der Spindelmutter 6 und dem spindelmutterseitigen Anschluss 9 und der spindelmutterseitige Anschluss 9 kann relativ zur Spindelmutter 6 axial in Richtung der Ausfahrstellung verstellt werden. Alternativ ist es auch möglich, dass der spindelmutterseitige Anschluss 9 nicht relativ zum spindelseitigen Anschluss 8 verstellt wird, jedoch gleichzeitig die Spindelmutter 6 relativ zum spindelmutterseitigen Anschluss 9 verstellt wird.
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In der in den Figuren gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Spindelmutter 6 ein Anschlagelement 11 mit einer, insbesondere quer zur geometrischen Spindelachse A ausgerichteten, Auflagefläche 12 aufweist, dass das Spindelführungsrohr 10 ein zum Anschlagelement 11 im Wesentlichen komplementär ausgebildetes Kontaktelement 13 aufweist und dass das Anschlagelement 11 und das Kontaktelement 13 lösbar miteinander in Eingriff bringbar sind.
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Wie in 2a) gezeigt ist, liegt das Kontaktelement 13 im Normalbetrieb gegen das Anschlagelement 11 an, wodurch eine Verstellung des Spindelführungsrohr 10 in Richtung zum spindelseitigen Anschluss 8 relativ zur Spindelmutter 6 unterbunden ist. Gleichzeitig ist eine Verstellung des Spindelführungsrohr 10 relativ zur Spindelmutter 6 in die entgegengesetzte Richtung möglich.
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Hier und vorzugsweise werden von der Spindelmutter 6 keine Zugkräfte auf das Spindelführungsrohr 10 übertragen und umgekehrt.
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Die axialfeste Kopplung zwischen der Spindelmutter 6 und dem spindelmutterseitigen Anschluss 9 kann, wie bereits beschrieben worden ist, allein durch die Gewichtskraft des Verschlusselements 2 realisiert sein, so dass der spindelmutterseitige Anschluss 9 über das Spindelführungsrohr 10 gegen die Spindelmutter 6 anliegt, wie in 2a) und 2b) gezeigt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der spindelmutterseitige Anschluss 9 kraft- und/oder formschlüssig im Normalbetrieb mit der Spindelmutter 6 gekoppelt sein. So kann beispielsweise eine reibschlüssige und/oder eine formschlüssige, lösbare Verbindung zwischen der Spindelmutter 6 und dem Spindelführungsrohr 10 im Normalbetrieb der Spindelanordnung 1 vorgesehen sein, beispielsweise eine Schnappverbindung.
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Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Spindelanordnung 1 eine Federanordnung 14 mit wenigstens einem Federelement 15, insbesondere einer, vorzugsweise spiralförmigen, Druckfeder, aufweist und dass die Federanordnung 14 den spindelseitigen Anschluss 8 gegen den spindelmutterseitigen Anschluss 9, insbesondere in Richtung der Ausfahrstellung der Spindelanordnung 1, wenigstens abschnittsweise vorspannt.
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Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Spindelanordnung 1 eine Federanordnung 14 mit wenigstens einem Federelement 15, insbesondere einer, vorzugsweise spiralförmigen, Druckfeder, aufweist und dass die Federanordnung 14 den spindelseitigen Anschluss 8 gegen die Spindelmutter 6, insbesondere in Richtung der Ausfahrstellung der Spindelanordnung 1, wenigstens abschnittsweise vorspannt.
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In der in den Figuren gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsform spannt das Federelement 15 den spindelseitigen Anschluss 8 gegen die Spindelmutter 6 in Richtung der Ausfahrstellung der Spindelanordnung 1 abschnittsweise vor. Hier und vorzugsweise übt das Federelement 15 ausgehend aus der Einfahrstellung über maximal 50% des Verstellweges der Spindelanordnung 1 eine Kraft auf die Spindelmutter 6 aus, vorzugsweise über maximal 35% des Verstellweges der Spindelanordnung 1, bevorzugt über maximal 20% des Verstellweges der Spindelanordnung 1. Mit Hilfe der Federanordnung 14 ist es möglich, das Verschlusselement 2 nach dem Entriegeln eines gegebenenfalls vorhandenen Kraftfahrzeugschlosses 3 automatisch in eine teilweise geöffnete Position zu verstellen, ohne einen motorischen Antrieb verwenden zu müssen, wodurch der Benutzerkomfort gesteigert werden kann.
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Die Spindelanordnung 1 weist eine hohe Betriebssicherheit auf, wie bereits erläutert worden ist. Die Betriebssicherheit kann weiter verbessert werden, wenn das Spindelführungsrohr 10 ein Sicherungselement 16 aufweist, das mit einem Gegensicherungselement 17 der Spindel 7 derart in Eingriff bringbar ist, dass eine Relativbewegung des Spindelführungsrohrs 10 relativ zur Spindel 7 in Richtung der Ausfahrstellung in einer Notstellung begrenzt ist.
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In 2c) ist die Spindelanordnung 1 in ihrer Ausfahrstellung im Notbetrieb gezeigt. Eine weitere axiale Bewegung des spindelmutterseitigen Anschlusses 9 und des spindelseitigen Anschlusses 8 in entgegengesetzte Richtungen führt dazu, dass das Sicherungselement 16 mit dem Gegensicherungselement 17 in Eingriff kommt, wodurch der spindelseitige Anschluss 8 und der spindelmutterseitige Anschluss 9 nicht mehr weiter in jeweils entgegengesetzte Richtungen verstellt werden können. Die Spindelanordnung 1 befindet sich dann in ihrer Notstellung. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Spindel 7 außer Eingriff mit dem Spindelführungsrohr 10 kommt, wodurch die Funktionalität der Spindelanordnung 1 beeinträchtig werden könnte.
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Es ist möglich und bevorzugt, dass die Spindelanordnung 1 antriebsmotorlos ausgebildet ist, so dass die Verstellbewegungen ausschließlich durch die Federanordnung 14 und/oder von außen über den spindelseitigen Anschluss 8 und den spindelmutterseitigen Anschluss 9 in das Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 einbringbar sind. Hierfür ist das Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 nicht selbsthemmend ausgebildet.
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In der in 2 gezeigten und insoweit bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Spindelanordnung 1 eine Antriebseinheit 18 mit einem Antriebsmotor 19 aufweist, die die Spindel 7 rotatorisch antreibt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 nicht selbsthemmend ausgebildet ist. Hier und vorzugsweise ist dem Antriebsmotor 19 antriebstechnisch ein Untersetzungsgetriebe 20 nachgeschaltet. Die Spindelanordnung 1 eignet sich somit im gleichen Maße sowohl als Aktivseite als auch als Passivseite einer Verschlusselementanordnung 4. Der Einklemmschutz kann zusätzlich verbessert werden, wenn die Verschlusselementanordnung 4 einen Einklemmsensor aufweist, der derart mit dem Antriebsmotor 19 steuerungstechnisch gekoppelt ist, dass bei einem Einklemmen eines Gegenstandes der Antriebsmotor 19 gestoppt und/oder in die entgegengesetzte Richtung betrieben wird.
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Die in 1 gezeigte Verschlusselementanordnung 4 weist hier und vorzugsweise eine vorschlagsgemäße Spindelanordnung 1 mit einer Antriebseinheit 18 mit einem selbsthemmenden Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 als Aktivseite und eine vorschlagsgemäße motorlose Spindelanordnung 1 mit einem nicht selbsthemmenden Spindel-Spindelmuttergetriebe 5 als Passivseite auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010039213 A1 [0004]
