DE10330176B4

DE10330176B4 - Längenverstellbares Betätigungselement

Info

Publication number: DE10330176B4
Application number: DE10330176A
Authority: DE
Inventors: Herbert Müller; Markus Happich
Original assignee: Suspa Holding GmbH
Current assignee: Suspa GmbH
Priority date: 2002-11-02
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2023-07-05
Also published as: DE20321712U1; DE20321710U1; DE10330176A1

Abstract

Längenverstellbares Betätigungselement
– mit einem als Gasfeder ausgebildeten Kraftspeicher (15),
– mit einem mit Druckgas gefüllten, zylindrischen Gehäuse (2), das an einem Ende mit einem Boden (3) und am entgegengesetzten Ende mittels einer Kolbenstangen-Führung (8) abgedichtet verschlossen ist,
– mit einer durch die Kolbenstangen-Führung (8) aus dem Gehäuse (2) herausgeführten und gegenüber diesem verschiebbaren, mit einem Hohlraum (14) versehenen Kolbenstange (9, 9'),
– mit einer den Innenraum (10) des Gehäuses (2) gegenüber der Kolbenstange (9, 9') abdichtenden Dichtung (11),
– mit einem ersten Befestigungselement (4, 33) an dem Boden (3) des Gehäuses (2),
– mit einem zweiten Befestigungselement (22) am äußeren Ende der Kolbenstange (9, 9'),
– mit einem Kolben (12), der an dem im Innenraum (10) liegenden Ende der Kolbenstange (9, 9') axial fest und drehfest angebracht und gegenüber dem Gehäuse (2) nicht abgedichtet ist,
– mit einem in den Kraftspeicher...

Description

Die Erfindung betrifft ein längenverstellbares Betätigungselement.
Es gibt zahlreiche Anwendungsfälle, wo längenverstellbare Betätigungselemente benötigt werden, deren eines Ende festgehalten wird, während deren anderes Ende relativ zum ersten Ende beweglich ist, um irgendwelche beweglichen Teile gegeneinander zu verstellen. Es kann sich hierbei um Kofferraum-Deckel in Personen-Kraftfahrzeugen oder um schwerere Deckel über Laderäumen handeln. Weiterhin kommt in Betracht das Anheben von Tischplatten oder Arbeitsplatten an Werkbänken.
Aus der DE 199 59 512 A1 ist ein längenverstellbares Betätigungselement mit einem als Gasfeder ausgebildeten Kraftspeicher bekannt, das an einem Ende mit einem Boden und am entgegengesetzten Ende mittels eines Verschluss-Stopfens abgedichtet verschlossen ist. Durch den Verschluss-Stopfen ist eine Gewinde-Spindel nach außen heraus geführt, die mit einem Außen-Gewinde in einem Innen-Gewinde des Verschluss-Stopfens geführt ist. Die Gewinde-Spindel ist im Innenraum des Gehäuses in einem Gleitrohr angeordnet, in dem ein Gleitkolben abgedichtet geführt ist, der wiederum über ein Axial-Lager gegen die innere Stirnseite der Gewinde-Spindel abgestützt ist. Die der Gewinde-Spindel abgewandte Seite des Gleitkolbens wird von dem im Innenraum des Gehäuses befindlichen Druckgas beaufschlagt. Außerhalb des Gehäuses ist ein Spindel-Trieb vorgesehen, der eine Antriebs-Welle aufweist, die mit der Gewinde-Spindel in Drehantriebs-Verbindung steht. Dieses bekannte Betätigungselement ist außerordentlich schwer abzudichten und fertigungstechnisch sehr aufwändig.
Aus der DE 100 18 811 A1 ist eine Längen-Verstell-Vorrichtung bekannt, die zwei relativ zueinander verstellbare Traversen aufweist. Zwischen den Traversen ist ein relativ zu diesen verschiebbarer Tragschlitten vorgesehen, auf dem ein Elektro-Motor angeordnet ist. Mittels des Motors werden paarweise ausgebildete Spindeltriebe angetrieben, und zwar jeweils zwei Spindeltriebe über nur ein gemeinsames Antriebs-Getriebe. Die Spindeltriebe dienen zur Abstandsverstellung der Traversen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein längenverstellbares Betätigungselement zu schaffen, das kompakt aufgebaut und in einfacher Weise zuverlässig abgedichtet ist und das mit relativ kleinen Antriebskräften bzw. -drehmomenten auskommt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Integration des Spindel-Triebs in den Kraftspeicher wird eine sehr kompakte Bauweise geschaffen. Dadurch, dass der Kraftspeicher die Betätigungsbewegung in einer Richtung – in der Regel in Ausschubrichtung der Kolbenstange – unterstützt, kann der für die Erzeugung des Drehantriebs erforderliche Antrieb – in der Regel ein Elektro-Motor – entsprechend klein ausgebildet werden. Grundsätzlich ist aber auch eine manuelle Betätigung möglich. Dadurch, dass die Abdichtung auf der Außenseite der Kolbenstange erfolgt, ist in sehr einfacher Weise eine zuverlässige Abdichtung möglich.
Anspruch 2 gibt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Drehantriebs-Verbindung zwischen der Antriebs-Welle und der Kolbenstange wieder.
Die Ansprüche 3 und 4 beinhalten jeweils eine vorteilhafte Ausgestaltung der Getriebe. Die Ansprüche 5, 6 und 9 beinhalten vorteilhafte Anordnungen der Getriebe.
In den Ansprüchen 7 und 8 sind vorteilhafte Ausgestaltungen niedergelegt, die einen Überlastschutz gewähren, und Anspruch 10 betrifft die Verbindung der Antriebs-Welle mit einem Motor.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigt
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines längenverstellbaren Betätigungselementes in zusammengefahrenem Zustand im Längsschnitt,
2 das Betätigungselement nach 1 in ausgefahrenem Zustand,
3 eine Teildarstellung eines Betätigungselementes nach den 1 und 2 mit einer Überlastsicherung im Längsschnitt und
4 in Kraftfahrzeug mit Betätigungselementen gemäß den Ausführungsbeispielen nach 1, 2, 3.
Das in den 1 und 2 dargestellte Betätigungselement 1 weist ein zylindrisches Gehäuse 2 auf, an dessen mittels eines Bodens 3 verschlossenem Ende ein Befestigungselement 4 angebracht ist. Konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse 5 des Gehäuses 2 ist am Boden 3 eine Gewinde-Spindel 6 mit einem Außen-Gewinde 7 angebracht.
An dem dem Boden 3 entgegengesetzten Ende des Gehäuses 2 ist dieses mittels einer Kolbenstangen-Führung 8 abgedichtet verschlossen. Durch diese Führung 8 ist ebenfalls konzentrisch zur Achse 5 eine Kolbenstange 9 aus dem Gehäuse 2 herausgeführt. Der mit Druckgas gefüllte Innenraum 10 des Gehäuses 2 ist mittels einer Dichtung 11 nach außen abgedichtet, die gegen die Führung 8 anliegt und gegenüber der Kolbenstange 9 abdichtet. An dem im Innenraum 10 liegenden Ende der Kolbenstange 9 ist an dieser ein gegenüber dem Gehäuse 2 nicht abgedichteter Kolben 12 axial fest und drehfest angebracht. Der Kolben 12 weist ein Innen-Gewinde 13 auf, das das Außen-Gewinde 7 der Spindel 6 aufnimmt. Weiterhin ist die Kolbenstange 9 mit einem Hohlraum 14 versehen, der so ausgebildet ist, dass er bei vollständig in das Gehäuse 2 eingefahrener Kolbenstange 9 (siehe 1) die Spindel 6 aufnehmen kann. Die Kolbenstange 9 könnte auch mit dem Kolben 12 einstückig ausgebildet sein. In diesem Fall wäre dann das Innen-Gewinde 13 in der Innenwand des Kolbens 12, also in dessen Hohlraum 14 ausgebildet. Bei der bisher beschriebenen Einheit handelt es sich also um eine Gasfeder 15, deren Kolbenstange 9 sich bei einer Einschub-Bewegung oder einer Ausschub-Bewegung relativ zum Gehäuse 2 dreht.
An dem außerhalb des Gehäuses 2 befindlichen Ende der Kolbenstange 9 ist ein Schnecken-Getriebe 16 vorgesehen, dessen Schneckenrad 17 drehfest mit der Kolbenstange 9 verbunden ist. Das Getriebe 16 weist ein Getriebe-Gehäuse 18 auf, das aus einem topfartigen Gehäuseteil 19 und einem deckelartigen Gehäuseteil 20 besteht, die fest, beispielsweise durch Verpressen, miteinander verbunden sind. Das Getriebe-Gehäuse 18 ist drehbar mittels Radial-Lagern 21 auf der Kolbenstange 9 angeordnet und mittels Axial-Lagern 21a gegenüber dem Schneckenrad 17 abgestützt. Am deckel artigen Gehäuseteil 20 ist weiterhin ein Befestigungselement 22 angebracht.
Im topfartigen Gehäuseteil 19 ist eine in das Schneckenrad 17 eingreifende Schnecke 23 drehbar gelagert, die beispielsweise mit einer biegsamen Welle 24 drehfest verbunden ist. Das andere Ende der Welle 24 ist mit einem beispielsweise als Untersetzungs-Getriebe 25 ausgebildeten Abtrieb eines Elektro-Motors 26 drehfest gekoppelt. Je nach baulichen Verhältnissen kann die Welle 24 naturgemäß auch starr ausgebildet sein.
Wenn der Motor 26 angetrieben wird, dann wird über die biegsame Welle 24 und das Schnecken-Getriebe 16 die Kolbenstange 9 mit dem Kolben 12 drehangetrieben mit der Konsequenz, dass sie – je nach Drehrichtung – auf der Spindel 6 in das Gehäuse 2 hineinbewegt oder aus diesem ausgefahren werden. Aufgrund des auf den Querschnitt der Kolbenstange 9 wirkenden Gasdruckes wird die Ausfahrbewegung der Kolbenstange 9 unterstützt.
Bevorzugt ist die Gewindeverbindung zwischen der Gewinde-Spindel 6 und dem Innen-Gewinde 13 des Kolbens 12 nicht selbsthemmend. Wenn darüber hinaus das Schnecken-Getriebe 16 und der Motor 26 nicht selbsthemmend ausgebildet sind, kann bei einer Überlast auf das Betätigungselement in Zug- oder Druckrichtung die Kolbenstange 9 relativ zum Gehäuse 2 bewegt werden.
Grundsätzlich ist es möglich, die Gewindeverbindung und die Drehmoment-Anbindung an den Motor 26 selbsthemmend auszubilden. In einem solchen Fall ist es zweckmäßig, eine Rutschkupplung vorzusehen. Für ein Betätigungselement, wie es in den 1 und 2 dargestellt ist, ist eine Variante in 3 dargestellt. Dieses Betätigungselement 1' unterscheidet sich durch die Ausgestaltung des Schnecken-Getriebes 16' von dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2. Soweit identische Teile vorhanden sind, werden deshalb dieselben Bezugsziffern wie in den 1 und 2 verwendet; soweit funktionell gleiche, aber konstruktiv anders ausgebildete Teile vorhanden sind, werden dieselben Bezugsziffern verwendet, die jedoch mit einem hochgesetzten Strich versehen sind. Das Getriebe-Gehäuse 18' besteht aus zwei Gehäuseteilen 19', 20', die drehfest miteinander verbunden sind und gegenüber denen die Kolbenstange 9' drehbar ist. Das Getriebe-Gehäuse 18' ist mittels zweier Axial-Wälz-Lager 57 drehbar aber axial fest mit der Kolbenstange 9' verbunden.
Das Schneckenrad 17' ist nicht unmittelbar drehfest mit der Kolbenstange 9' verbunden, sondern – abweichend von der Ausführung nach den 1 und 2 – mit der Kolbenstange 9' über eine Rutsch-Kupplung 58 verbunden. Diese weist zwei beiderseits des Schneckenrades 17' angeordnete Kupplungs-Scheiben 59, 60 auf, von denen die eine Kupplungs-Scheibe 60, die den Lager 57 und der Gasfeder 15 zugewandt ist, gegenüber der Kolbenstange 9' in Richtung zur Gasfeder 15 axial fest angeordnet ist. Beide Kupplungs-Scheiben 59, 60 sind drehfest mit der Kolbenstange 9' verbunden; die dem deckelartigen Gehäuseteil 20' zugewandte Kupplungs-Scheibe 59 und das Schneckenrad 17' sind in Richtung der Achse 5 gegenüber der Kolbenstange 9' verschiebbar. Die zuletzt erwähnte Kupplungs-Scheibe 59 ist mittels einer vorgespannten Teller-Feder 61 belastet, die sich gegen ein an der Kolbenstange 9' angebrachtes Widerlager 62 abstützt.
Die Funktion des Betätigungselementes 1' nach 3 entspricht weitgehend dem nach 1 und 2. Die Drehmomentübertragung erfolgt vom Schneckenrad 17' nicht – wie bei den 1 und 2 – mittels Formschlusses direkt auf die Kolbenstange 9, sondern mittels Kraftschlusses über die Rutsch-Kupplung 58 auf die Kolbenstange 9'. Wenn auf die Rutsch-Kupplung 58 ein Drehmoment einwirkt, das größer ist, als es durch die Vorspannung der Teller-Feder 61 und die Reibverhältnisse zwischen dem Schneckenrad 17' und den Kupplungs-Scheiben 59, 60 vorgegeben ist, dann wird diese kraftschlüssige Verbindung gelöst und die Kolbenstange 9' kann sich gegenüber dem Schneckenrad 17' drehen und somit einer Überlast ausweichen. Am unteren Gehäuseteil 19' ist ein Schutzrohr 2a angebracht.
In 4 ist ein Einbaubeispiel für die Betätigungselemente 1, 1' dargestellt. Die Verwendung erfolgt in Kraftfahrzeugen 63, die sich über Räder 64 auf dem Boden abstützen und die eine Personen-Kabine 65 und einen mittels eines Deckels 66 verschließbaren Laderaum 67 aufweisen. Es kann sich hierbei um Personen-Kraftfahrzeuge mit einem Kofferraum oder auch um kleinere Lastfahrzeuge oder dergleichen handeln.
Bei der Ausführung nach 4 sind Betätigungselemente 1 oder 1' vorgesehen, die über einen am Deckel 66 angebrachten gemeinsamen Motor 26 angetrieben werden. Die Gehäuse 2 sind hierbei mittels der Befestigungselemente 4 an der jeweiligen Seitenwand 68 des Laderaums 67 angelenkt, während die Befestigungselemente 22 am Deckel 66 angelenkt sind. Selbstverständlich kann der Einbau umgekehrt erfolgen, so dass der Motor 26 bzw. zwei Motoren 26 an einer beliebigen Stelle des Fahrzeugs untergebracht werden können.

Claims

Längenverstellbares Betätigungselement – mit einem als Gasfeder ausgebildeten Kraftspeicher (15), – mit einem mit Druckgas gefüllten, zylindrischen Gehäuse (2), das an einem Ende mit einem Boden (3) und am entgegengesetzten Ende mittels einer Kolbenstangen-Führung (8) abgedichtet verschlossen ist, – mit einer durch die Kolbenstangen-Führung (8) aus dem Gehäuse (2) herausgeführten und gegenüber diesem verschiebbaren, mit einem Hohlraum (14) versehenen Kolbenstange (9, 9'), – mit einer den Innenraum (10) des Gehäuses (2) gegenüber der Kolbenstange (9, 9') abdichtenden Dichtung (11), – mit einem ersten Befestigungselement (4, 33) an dem Boden (3) des Gehäuses (2), – mit einem zweiten Befestigungselement (22) am äußeren Ende der Kolbenstange (9, 9'), – mit einem Kolben (12), der an dem im Innenraum (10) liegenden Ende der Kolbenstange (9, 9') axial fest und drehfest angebracht und gegenüber dem Gehäuse (2) nicht abgedichtet ist, – mit einem in den Kraftspeicher (15) integrierten Spindel-Trieb zwischen dem Gehäuse (2) und der Kolbenstange (9, 9'), der eine am Boden (3) angebrachte, von dem Hohlraum (14) aufgenommene Gewinde-Spindel (6) mit einem Außen-Gewinde (7) aufweist, das von einem im Kolben (12) ausgebildeten Innen-Gewinde (13) aufgenommen ist, und – mit einer Antriebs-Welle (24), die mit der Kolbenstange (9, 9') in Drehantriebs-Verbindung steht.
Längenverstellbares Betätigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebs-Welle (24) und der Kolbenstange (9, 9') ein Getriebe (16, 16') vorgesehen ist.
Längenverstellbares Betätigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Schnecken-Getriebe (16, 16') ausgebildet ist.
Längenverstellbares Betätigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Zahnrad-Getriebe ausgebildet ist.
Längenverstellbares Betätigungselement nach einem Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (16, 16') mit der Kolbenstange (9, 9') axial fest verbunden ist.
Längenverstellbares Betätigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindel-Trieb und/oder das Getriebe (16, 16') selbsthemmend ausgebildet sind.
Längenverstellbares Betätigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Drehantriebs-Verbindung eine Überlast-Kupplung vorgesehen ist.
Längenverstellbares Betätigungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlast-Kupplung als Rutsch-Kupplung (58) ausgebildet ist.
Längenverstellbares Betätigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindel-Trieb und das Getriebe (16, 16') nicht selbsthemmend ausgebildet sind.
Längenverstellbares Betätigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs-Welle (24) mit einem Motor (26) verbindbar ist.