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VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung ist verwandt mit und beansprucht die Priorität der Anmeldung U.S.S.N.
60/963,589, die am 6. August 2007 für Jeffery S. Hamminga et al.
eingereicht wurde, mit dem Titel Vehicle Movable Panel Drive Unit.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Mechanismen zum Steuern beweglicher
Paneele, die an Kraftfahrzeugen mitgeführt werden. Im Besonderen betrifft
die vorliegende Erfindung Motorantriebsmechanismen für Kofferraumklappen-
und Hubtürbaugruppen,
die steuerbar sind, um ein bewegliches Paneel wahlweise zwischen
einer offenen und einer geschlossenen Stellung anzutreiben.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Da
Kraftfahrzeuge, die sich durch ihren Nutzwert auszeichnen, eine
beliebte Produktpalette werden, verlangen Verbraucher gewisse Luxusgegenstände vorwiegend
in Verbindung mit Personenkraftwagen wegen der ihnen eigenen Konstruktion und/oder
Größe. Eine
der Einrichtungen, die von Verbrauchern gewünscht wird, ist die automatisierte
Bewegung solcher Gegenstände,
wie etwa Schiebetüren
und Hubtüren.
Obgleich Einrichtungen, die eine automatisierte Bewegung bieten,
erhältlich
sind, fehlt es den Konstruktionen für Mechanismen, die dazu verwendet
werden, ein manuelles Überbrücken zu ermöglichen,
an Tauglichkeit und Funktionalität.
Darüber
hinaus brauchen die Systeme in dem Kraftfahrzeug Platz, was den
Innenraum weniger effizient und ästhetisch
weniger ansprechend macht.
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Die
andauernde Nachfrage nach erhöhter Bequemlichkeit
und Komfort für
den Fahrgast hat bewirkt, dass Automobilhersteller Motorunterstützungsfunktionen
in die meisten Fahrzeugsysteme, die bewegliche Paneele umfassen,
ausweiten. In den meisten Fällen
wird die Motorunterstützung über einen Elektromotor
und ein Zahnradgetriebe implementiert, das mechanisch mit einem
zugeordneten beweglichen Paneel gekoppelt ist, wodurch der Fahrzeugbediener
das System steuern kann, indem er einfach einen Steuerschalter betätigt.
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Zusätzlich zu
traditionelleren, Lkw-artigen, beweglichen Paneelen umfassen Kraftfahrzeuge
von der Schrägheck-
bzw. Steilheck- und Van- bzw. Kleintransporterkonfiguration typischerweise
eine Zugangsöffnung
am Heck der Fahrzeugkarosserie und eine Hubtür, die die Zugangsöffnung wahlweise öffnet und
schließt.
Die Hubtür
wird typischerweise manuell betätigt
und erfordert speziell manuelle Anstrengung, um die Tür zwischen
der geöffneten
und der geschlossenen Stellung zu bewegen. Es sind verschiedene
Versuche unternommen worden, eine Motorbetätigung für die Hubtür vorzusehen, aber keines der
Motorbetätigungssysteme
aus dem Stand der Technik hat irgendeinen signifikanten Grad an kommerziellen
Erfolg realisiert, da sie entweder übertrieben kompliziert, relativ
teuer oder wartungsbedürftig
waren.
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Es
ist allgemein bekannt, ein Motorantriebssystem zum Antreiben eines
beweglichen Paneels, wie etwa einer Schiebetür, bei einer Bewegung zwi schen
einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung vorzusehen,
wobei die Antriebsanordnung ein Umschalten zwischen manuellem Betrieb und
kraftgetriebenem, motorischem Betrieb des Paneels an jeder beliebigen
Stelle entlang seines Bewegungsweges ermöglicht, während eine Steuereinrichtung,
die auf eine Überlast
anspricht, vorgesehen ist, um die Bewegung des Paneels in dem Fall
zu stoppen, dass ein Objekt durch das sich schließende Paneel
eingefangen wird. Diese Arten von Motorantriebssystemen sind insbesondere
gut zur Verwendung bei der Bedienung der Schiebetür eines
Fahrzeugs vom Kleintransportertyp angepasst. Typischerweise ist
ein Motorantriebssystem in der Lage, ein Abtriebspaneel, das mit
der Tür
gekoppelt ist, anzutreiben, um die Tür in jeder Richtung über einen
relativ langen Arbeitshub anzutreiben. Die Kopplung zwischen dem
Abtriebselement und der Tür
kann die Form einer festen mechanischen Verbindung zwischen dem
Motor und der Tür
annehmen, die in jeder Bewegungsrichtung wie erforderlich bedient
werden kann. Zusätzliche
Probleme können
aufgeworfen werden, wenn das Motorantriebssystem die Schiebetür eines
Fahrzeugs vom Kleintransportertyp motorisch beaufschlagen soll jenseits
der und über
die vorstehenden Erwägungen
hinaus, die auf Schiebetüren
im Allgemeinen anwendbar sind.
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Das
Motorantriebssystem einer Schiebetür in einer Anwendung eines
Fahrzeugs vom Kleintransportertyp ist herkömmlich an jeder sich längs erstreckenden
Seite des Kleintransporters montiert, und das System kann durch
Steuerschalter bedient werden, die vom Fahrersitz aus zugänglich sind.
Es gibt jedoch viele Gelegenheiten, zu denen der Fahrer wünschen kann,
die Tür
manuell zu öffnen
oder zu schließen,
etwa wenn der Fahrer sich außerhalb
des Kleintransporters befindet und Gegenstände durch die Schiebetür einlädt oder
auslädt
und die Steuereinrichtungen außerhalb
der Reichweite sind. Eine fest mechanisch verknüpfte Verbindung zwi schen der
Tür und
der Leistungsquelle wird die manuelle Bedienung der Tür behindern
und kann eine Beziehung zwischen der Tür und dem Antrieb, auf der
sich das Steuersystem stützt,
um die Stellung der Tür
entlang ihres Verfahrweges zu erfassen, stören.
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Das
Umsetzen eines Fahrzeugpaneels erfordert typischerweise einen wirksamen
Satz von Maschinenelementen und Kupplungen, um zuzulassen, dass
das Paneel das System übergehen
kann. Dennoch muss das Antriebssystem effizient antreiben und darf
keinen signifikanten Widerstand bieten, wenn es übergangen wird. Eine weiche
Kopplungseinrichtung kann angewandt werden, um sicherzustellen,
dass Systemlasten in dem Bereich annehmbarer Maschinenelementlasten
bleiben. Eine Kugelmutter ist ein hoch effizientes Maschinenelement, wenn
es mit einer Kugelumlaufspindel verwendet wird. Jedoch ist die Kugelumlaufspindel
starr und teuer, wenn sie in Anwendungen, die ein signifikantes Verfahren
erfordern, benutzt wird, während
sie im Allgemeinen nicht in der Lage ist, eine Bewegung entlang
eines nicht geradlinigen Weges zu ermöglichen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Antriebseinheit für ein bewegliches
Paneel, wie etwa eine Fahrzeugkofferraumklappe, bereit, die ein
drehbares Antriebselement und ein nicht drehbares Antriebselement
umfasst, das mit dem drehbaren Antriebselement für eine gesteuerte, bidirektionale
Verschiebung des Paneels in Gewindeeingriff steht. Eines der oder
beide Antriebselemente ist/sind langgestreckt. Ein Elektromotor
steht antriebstechnisch mit dem drehbaren Antriebselement in Eingriff.
Eine erste Befestigungseinrichtung verbindet das drehbare Antriebselement
schwenkbar mit einem relativ festen Punkt eines Wirtfahrzeugs, wobei
das drehbare Element axial festgehalten ist, sich aber frei um die
Ausdehnungsachse drehen kann. Eine zweite Befestigungseinrichtung
verbindet das nicht drehbare Antriebselement schwenkbar mit dem
beweglichen Paneel, wobei das nicht drehbare Antriebselement sowohl
axial als auch rotatorisch festgehalten ist. Schließlich sind
Mittel vorgesehen, um den Motor mit Energie zu beaufschlagen und
somit eine bidirektionale Steuerung der Antriebseinheit zu bewirken.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung sind Vorspannmittel, wie etwa konzentrische Druck-/Zugschraubenfedern,
vorgesehen, um die Belastung, die durch das bewegliche Paneel auferlegt
wird, auszugleichen. Diese Anordnung hat den Vorteil, zuzulassen,
dass der Motor und bestimmte Antriebseinheitskomponenten kleiner
bemessen werden können.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der Erfindung ist eine Kupplung vorgesehen, die dazu dient,
den Elektromotor in Ansprechen auf das Erfassen übermäßiger Lasten in dem System
vorübergehend
von der zweiten Befestigungseinrichtung zu trennen. System. Diese
Anordnung schützt
das Antriebssystem und das zugehörige
Fahrzeug vor Beschädigung/Ausfall
aufgrund missbräuchlichen
manuellen Überbrückens des
beweglichen Paneels.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der Erfindung ist ein elastischer Dämpfer zwischen
die Motorankerausgangswelle und die konzentrische Schneckenwelle
eingesetzt. Dieses Merkmal hat den Vorteil, vorübergehende Torsionslasten zu
absorbieren, um das Antriebssystem zu schützen.
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Gemäß nochmals
einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein elastischer Dämpfer in
Reihe zwischen die Motorankerausgangswelle und die konzentrische
Schneckenwelle eingesetzt. Dieses Merkmal hat den Vorteil, die Ausgangs-
und Schneckenwellen axial zu isolieren, indem sie ständig axial
auseinander gedrängt
werden, wodurch Rücktriebskräfte von
dem Motoranker isoliert werden.
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Diese
und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden beim Lesen
der folgenden Beschreibung leicht deutlich werden, die, zusammen mit
den Zeichnungen, bevorzugte und alternative Ausführungsformen der Erfindung
im Detail beschreibt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft anhand der begleitenden
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
herausgebrochene Teilansicht einer Fahrzeugkarosserie und eines
Kofferraumklappenscharniers ist, die durch einen Motorlinearaktuator
verbunden sind;
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2A eine
herausgebrochene Detailansicht des Zahnradkastenabschnitts der Motorbaugruppe
des Linearaktuators von 1 in einem vergrößerten Maßstab ist;
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2B eine
herausgebrochene Detailansicht einer alternativen Konstruktion des
Zahnradkastenabschnitts der Motorbaugruppe von 2A ist;
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3 eine
herausgebrochene Teilansicht einer Fahrzeugkarosserie und eines
Kofferraumklappenscharniers ist, die durch einen Motorlinearaktuator
einer ersten alternativen Konstruktion verbunden sind;
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4 eine
herausgebrochene Teilansicht einer Fahrzeugkarosserie und eines
Kofferraumklappenscharniers ist, die durch einen Motorlinearaktuator
einer zweiten alternativen Konstruktion verbunden sind;
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5 eine
herausgebrochene Schnittansicht des Zahnradkastenabschnitts eines
Motorlinearaktuators einer dritten alternativen Konstruktion in einem
vergrößerten Maßstab ist;
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6 eine
herausgebrochene Schnittansicht eines Endbefestigungsabschnitts
eines Motorlinearaktuators einer vierten alternativen Konstruktion ist;
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7 eine
schematische Ansicht eines Motorlinearaktuators einer fünften alternativen
Konstruktion ist, der eine konzentrische Hilfsfeder umfasst; und
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8 eine
Explosionsperspektivansicht des nachgiebigen Motorkopplungsabschnitts
eines Motorlinearaktuators einer sechsten alternativen Konstruktion
ist.
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Obwohl
die Zeichnungen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung darstellen, sind die Zeichnungen nicht
notwendigerweise maßstäblich, und
bestimmte Merkmale können übertrieben
sein, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen und zu erläutern. Die
hierin dargelegte Erläuterung veranschaulicht
eine Ausführungsform
der Erfindung in einer Form, und derartige Erläuterungen sollen nicht als
den Schutzumfang der Erfindung auf irgendeine Weise einschränkend betrachtet
werden.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Fahrzeuge
im Allgemeinen, und im Besonderen Personenkraftfahrzeuge, wie etwa
Automobile, wenden zahlreiche bewegliche Paneele für verschiedene
Anwendungen an, um Öffnungen
bereitzustellen und Zugang in und durch definierte Abschnitte der Fahrzeugkarosserie
vorzusehen. Um die Bequemlichkeit und Sicherheit für den Bediener
zu verbessern, wendet die Automobilindustrie häufig verschiedene Steuersysteme
für solche
Funktionen, wie etwa Heckhubtüren,
Kofferraum- und Motorhaubenklappen, Schiebe- und angelenkte Türen, Sonnendächer, Fensterheber
und dergleichen, an. Ein Hebelarm wird häufig durch Sektor-(Zahnrad-)antriebe,
Seilantriebene Kettenantriebe, Riemenantriebe und Schraubspindelantriebe
bereitgestellt. Derartige Antriebe können manuell, mit Motorunterstützung oder durch
beides betrieben sein. Der Fokus der gegenwärtigen Entwicklung in der Automobilindustrie
liegt weitgehend auf der Verbesserung beliebter Systeme über Gewichts-
und Teilezahlverringerung, Bauraumeffizienz, Systemgeräusch, Rücktriebsaufwand, Kosten
(Teile und Arbeit) und Einfachheit der Montage und der Wartung.
Die vorliegende Erfindung ist auf all diese Probleme gerichtet.
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Der
Klarheit der Beschreibung wegen wird die vorliegende Erfindung hierin
im Kontext einer spezifischen Anwendung, nämlich dem motorunterstützten Öffnen und
Schließen
der Kofferraumklappe (Laderaumklappe) eines herkömmlichen Personenkraftfahrzeugs,
beschrieben. Beim Lesen der vorliegenden Beschreibung wird deutlich
werden, dass die vorliegende Erfindung Erfindung mit Erfolg in zahlreichen
Systemen und Anwendungen angewandt werden kann. Dementsprechend
soll die Anwendung als von beschreibender Natur und nicht als einschränkend betrachtet
werden. Darüber
hinaus sind die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung
in einer quasi schematischen Form gezeigt, um die Beschreibung zu
vereinfachen und zu verkürzen,
ohne von einer vollständigen
und überzeugenden
Darstellung abzuweichen.
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Unter
Bezugnahme auf 1 stellt ein Kraftfahrzeug 10,
das eine Karosserie 12 aufweist, einen hinteren Kofferraum 14 bereit.
Eine Heck- oder Kofferraumklappe 16 ist durch ein Paar
angelenkte Armbaugruppen 18 (nur eine ist veranschaulicht)
zur Bewegung zwischen einer offenen Stellung (gestrichelt), die
einen Zugang zu dem Kofferraum 14 gestattet, und einer
geschlossenen Stellung (in durchgezogenem Linienzug), die einen
Zugang zu dem Kofferraum 14 verschließt, abgestützt.
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Die
angelenkte Armbaugruppe 18, die nicht veranschaulicht ist,
umfasst einen Arm, der ein Ende aufweist, das an der Kofferraumklappe 12 angebracht
ist, und ein Ende, das an der Fahrzeugkarosserie 12 durch
einen Drehstift für
eine Schwenkbewegung um eine Achse herum angelenkt ist, die sich quer
zur Fahrzeugkarosserie 12 erstreckt. Die zweite (veranschaulichte)
angelenkte Armbaugruppe 18 weist einen ähnlichen Arm 20 auf,
der ebenfalls ein Ende 24 aufweist, das an der Fahrzeugkarosserie 12 durch
einen Befestigungsträger 28 für eine Schwenkbewegung
um die gleiche Querachse herum angelenkt ist. Die Heckklappe 16 ist
starr an den beiden Armen 20 an entgegengesetzten Enden 22 befestigt.
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Die
Arme 20 weisen jeweils ein entgegengesetztes Ende 24 auf,
das schwenkbar an dem Körper 12 über einen
Stift 26 und einen Befestigungsträger 28 innerhalb des
hinteren Kofferraums 14 befestigt ist. Die veranschaulichte
angelenkte Armbaugruppe 18 wird häufig als Schwanenhalsscharnier
bezeichnet.
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Ein
Heckklappen-[engl.: deckled]Motorantriebssystem 30 ist
in dem hinteren Kofferraum 14 befestigt und betreibbar,
um den Arm 20 und die Kofferraumklappe 16 um die
Achse des Stifts 26 zwischen der geschlossenen und der
offenen Stellung in Ansprechen auf vom Bediener eingegebene Signale, die
von einem Controller 32 empfangen werden, zu verschwenken.
Das Antriebssystem 30 umfasst ein langgestrecktes, mit
einem Außengewinde
versehenes, drehbares Antriebselement oder eine Schraubspindel 34,
die mit einer mit einem Innengewinde versehenen, konzentrischen
Kunststoffmutter 36 in Gewindeeingriff steht, die fest
an einem zweiten, relativ nicht drehbaren Antriebselement oder einem Schraubspindelführungsrohr 38 getragen
ist. Die Schraubspindel 34 weist eine Spiralzahnradform
mit einem Steigungswinkel auf, der derart gewählt ist, dass sie ohne die
Notwendigkeit für
eine Kupplung rücktreibbar
ist. Das freie Ende (am weitesten rechts wie am weitesten liegende
Ende, wie veranschaulicht) der Schraubspindel 34 trägt eine
Spindelführung 40 in
Gleiteingriff mit der Innendurchmesserfläche des Führungsrohrs 38. Die
Spindelendführung 40 ist
aus Nylon oder einem anderen geeigneten Material gebildet und hat
die Funktion, ein Krümmen
zu verhindern, sowie Systemgeräusch
zu verringern und einen gleichmäßigen gleitenden
Betrieb sicherzustellen.
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Eine
Elektromotorbaugruppe 42 ist durch einen Motorträger 44 getragen,
der wiederum mit der Karosserie 12 durch einen Verbindungsstift 46 und einen
Befestigungsträger 48 verbunden
ist. Die Motorbaugruppe 42 umfasst einen Elektromotor 50 in
einem Schaltkreis mit dem Controller 32 und ein Zahnradgetriebe
oder einen Ausgangsantrieb 52. Der linksseitige Abschnitt
der Schraubspindel 34 erstreckt sich durch den Motorausgangsantrieb 52,
um mit einem nach rechts weisenden Drucklager 54 in Eingriff
zu stehen, das durch den Motorträger 44 gebildet
ist. Der Motorausgangsantrieb 52 steht mit der Schraubspindel 34 für eine gesteuerte, bidirektionale Drehung
um seine Erstreckungsachse in Ansprechen auf Steuersignale von dem
Controller 32 in Eingriff.
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Das
am weitesten rechts liegende Ende des Führungsrohrs 38 endet
in einer Endkappe 56, die mit einem Träger 58 verbunden ist,
der an einem Zwischenabschnitt des Arms 20 durch einen
Verbindungsstift 60 befestigt ist. Der Träger 58 ist
von dem Ende 24 des Arms 20 beabstandet, um einen
geeigneten Hebelarm vorzusehen.
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Wahlweise
kann ein Encoderrad zur Drehung mit der Schraubspindel 34 mitgeführt werden, das
mit einem relativ feststehenden optischen Sensor ausgerichtet ist,
der ausgestaltet ist, um eine Rückkopplung
der Stellung der Schraubspindel für den Controller 32 zu
liefern.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, bilden der Motorträger 44,
der Verbindungsstift 46 und der Befestigungsträger 48 eine
erste Befestigungseinrichtung, die eine axiale Verschiebung der
drehbaren Einrichtung oder Schraubspindel 34 verhindert,
während
sie eine Drehung der Schraubspindel 34 um ihre Achse, die
den Antriebswirkungen der Motorbaugruppe 42 ausgesetzt
ist, gestattet. Darüber
hinaus weisen der Motorträger 44,
die Motorbaugruppe 42 und die Schraubspindel 34 eine
begrenzte Drehungsfreiheit um die Achse des Verbindungsstifts 46 herum
auf. Zusätzlich
bilden die angelenkte Armbaugruppe 18, der Befestigungsträger 58,
der Verbindungsstift 60 und die Endkappe 56 eine
zweite Befestigungseinrichtung, die verhindert, dass die nicht drehbare
Einrichtung oder das Schraubspindelführungsrohr sich axial oder
rotatorisch verschieben, während
sie das Führungsrohr 38 mit
dem beweglichen Paneel oder Kofferraum oder der Kofferraumklappe 16 verbindet. Darüber hinaus
weisen das Führungsrohr 38 und
die Endkappe 58 eine begrenzte Drehungsfreiheit um die
Achse des Verbindungsstifts 60 herum auf.
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Bei
der Anwendung wird der Motor 50 typischerweise von einer
geeigneten Steuereinrichtung betätigt,
auf die von dem Bediener des Fahrzeugs 10 leicht zugegriffen
werden kann, wie etwa beispielsweise ein in der Hand gehaltener
Schlüsselanhänger (nicht
veranschaulicht) von der Art, der angewandt wird, um die Fahrzeugschlüssel mitzuführen. Die Steuereinrichtung
ist derart, dass, wenn die Heckklappe 16 geschlossen ist,
der Betrieb des Motors 50 die Schraubspindel 34 in
einer Richtung dreht, sodass das Führungsrohr 38 axial
weggeschoben wird, was den Trennungsabstand zwischen den Verbindungsstift 46 und 60 an
entgegengesetzten Enden des Antriebssystems 30 erhöht, um die
Kofferraumklappe 16 zu öffnen,
und wenn die Kofferraumklappe 16 offen ist, dreht die Steuereinrichtung
die Schraubspindel 34 umgekehrt, um den Trennungsabstand zwischen
den Verbindungsstiften 46 und 60 zu verkleinern
und somit die Kofferraumklappe 16 zu schließen. Empirische
Testdaten haben gezeigt, dass für
ein typisch ausgestaltetes Fahrzeug 10 ein Nennbereich
einer Umsetzung der Betätigungsachse des
Antriebssystems 30 um Drehstift 46 herum annähernd 10° beträgt. Die
Steigung der Gewindegänge, die
in der Schraubspindel 34 und der Mutter 36 ausgebildet
sind, ist derart gewählt,
dass eine minimale Rücktriebskraft
bewirkt wird, um einen manuellen Überbrückungsbetrieb des Antriebssystems
ohne Gefahr für
den Bediener oder das System zu ermöglichen.
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Im
Betrieb treibt die Elektromotorbaugruppe 42 die Schraubspindelanordnung 34 an.
Infolge einer Drehung der Schraubspindel 34 setzen sich
die Mutter 36 und das Führungsrohr 38 axial
um, um die Gesamtlänge
des Antriebssystems 30 auszudehnen oder zu verringern.
Die Anordnung von 1 bietet eine Anzahl von Vorteilen,
die umfassen: Rücktriebsfähigkeit
ohne die Verwendung eines Kupplungsmechanismus, geringe Masse, kompakter
direkter Antrieb, geringes Geräusch
aufgrund des Fehlens von Hochgeschwindigkeits-Stirnrädern für Zahnradreduktionen,
niedriger Rücktriebsaufwand
aufgrund eines Einstufen-Zahnradkastens, niedrige Kosten mit konstruktiver
Einfachheit, einfache Montage und Flexibilität des Einbaus.
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Unter
Bezugnahme auf 2A ist ein vereinfachtes, schematisches
Detail einer Elektromotorbaugruppe 62 veranschaulicht,
die zur Verwendung in dem Heckklappen-[engl.: deckled]Motorantriebssystem 30 von 1 anwendbar
ist. Der Einfachheit und des Verständnisses halber ist der Zahnradkasten in
dieser Ansicht gelöscht.
Ein Elektromotor 64 weist einen Ausgangsantrieb in der
Form einer Schnecke 66 auf, die um eine mit A-A bezeichnete
Achse rotiert. Die Schnecke 66 ist mit einem charakteristischen
Steigungswinkel α gebildet.
Die Schnecke steht antriebstechnisch mit einem Schrägstirnrad 68 in
Eingriff, das an einer Schraubspindel 70 zur Rotation damit
damit um eine mit X-X bezeichnete Achse befestigt ist. Die Achse
A-A ist senkrecht zur Achse X-X angeordnet.
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Unter
Bezugnahme auf 2B ist ein alternatives, vereinfachtes,
schematisches Detail einer Elektromotorbaugruppe 72 veranschaulicht,
die zur Verwendung in dem Heckklappen-[engl.: deckled]Motorantriebssystem 30 von 1 anwendbar
ist. Der Einfachheit und des Verständnisses halber ist das Zahnradkastengehäuse auch
in dieser Ansicht gelöscht.
Ein Elektromotor 74 weist einen Ausgangsantrieb in der
Form einer Schnecke 76 auf, die um eine mit A'-A' bezeichnete Achse
rotiert. Die Schnecke 76 ist mit einem charakteristischen
Steigungswinkel ω gebildet.
Die Schnecke steht antriebstechnisch mit einem Schrägstirnrad 78 in
Eingriff, das an einer Schraubspindel 80 zur Rotation damit
um eine mit X'-X' bezeichnete Achse
herum fixiert ist. Die Achse A'-A' ist um einen Winkel ω winkelversetzt
zu der Achse X'-X' angeordnet.
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Die
Ausführungsform
von 2B ist im Wesentlichen ähnlich wie die Ausführungsform
von 2A mit der Ausnahme des Motors/Zahnradkastens.
In der Version von 2B ist der Träger um den Steigungswinkel
der Schnecke verringert, anstatt einen Querachsenwinkel von Schnecke/Schrägstirnrad
von 90° zu
besitzen. Dies lässt
zu, dass das Schrägstirnrad 68 durch
ein geradverzahntes Stirnrad 78 ersetzt sein kann.
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Man
geht davon aus, dass der in 2B gezeigte
Zahnradsatz für
einen Motorbetrieb und für
ein manuelles Rücktreiben
der Antriebseinheit 30 effizienter ist. Dies ist der Fall,
weil die Normalkraft, die durch die Schnecke 76 erzeugt
wird, in der gleichen Richtung wie die Drehung des Geradstirnrades 78 erfolgt.
Mit typischen Zahnradkästen
mit einer 90°-Querachse
von Schnecke/Schrägstirnrad
rotiert nur eine Komponente der Normalkraft das Schrägstirnrad 68,
der Rest ist Verlust in der Form von Druckkräften entlang der Achse des
Schrägstirnrades.
Dies führt
dazu, dass mehr Leistung an die Schraubspindel 80 abgegeben
wird, wenn diese motorisch angegeben wird, und dass weniger Kraft
auf die Schraubspindel 80 aufgebracht werden muss, um die
Antriebseinheit 30 rückzutreiben.
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Definitionsgemäß soll ein ”Einstufen-Zahnradkasten” eine Zahnradkraftübertragung
einschließen,
die einen einzigen Zahnradsatz enthält. Die Zahnräder stehen
zusammenwirkend in Eingriff, um Kräfte dazwischen zu übertragen.
Ein angetriebener Eingang ist einem der Zahnräder zugeordnet, und ein treibender
Ausgang ist dem anderen der Zahnräder zugeordnet.
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist eine alternative Ausführungsform
eines Heckklappen-[engl.: deckled]Motorantriebssystems 82 veranschaulicht. Wie
in dem Fall der Ausführungsform
von 1 wird das Antriebssystem 82 mit einem
Kraftfahrzeug 84 angewandt, das eine Karosserie 86 aufweist,
die einen hinteren Kofferraum 88 bereitstellt. Eine Heck- oder
Kofferraumklappe 90 ist durch ein Paar angelenkter Armbaugruppen 92 (nur
eine ist veranschaulicht) für
eine Bewegung zwischen einer offenen Stellung (gestrichelt), die
einen Zugang zu dem Kofferraum 88 gestattet, und einer
geschlossenen Stellung (in durchgezogenem Linienzug), die einen
Zugang zu dem Kofferraum 88 verschließt, abgestützt.
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Außer wie
es hierin beschrieben ist, arbeitet die alternative Ausführungsform
der Erfindung, die in 3 gezeigt ist (sowie andere
alternative Ausführungsformen,
die nachstehend beschrieben werden), im Wesentlichen ähnlich wie
die von 1. Die veranschaulichte angelenkte
Armbaugruppe 92 weist einen Arm 94 auf, der ein
Ende 96 aufweist, das an der Fahrzeugkarosserie 86 durch
einen Befestigungsträger 100 und
einen Stift 102 für
eine Schwenkbewegung um eine Querachse herum angelenkt ist. Die Heckklappe 90 ist
starr an den beiden Armen 94 an entgegengesetzten Enden 98 befestigt.
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Das
Heckklappen-[engl.: deckled]Motorantriebssystem 82 ist
in dem hinteren Kofferraum 88 befestigt und arbeitet, um
den Arm 94 und die Kofferraumklappe 90 über einen
Bereich von etwa 90° um die
Achse des Stifts 102 herum zwischen der geschlossenen und
der offenen Stellung in Ansprechen auf vom Bediener eingegebene
Signale, die von einem Controller (nicht veranschaulicht) empfangen werden,
zu verschwenken. Das Antriebssystem 82 umfasst ein langgestrecktes,
mit einem Außengewinde
versehenes, drehbares Antriebselement oder eine Schraubspindel 104,
die mit einer mit einem Innengewinde versehenen, konzentrischen
Schraubspindelmutter 106 in Gewindeeingriff steht, die
durch den Arm 94 an einer Zwischenstellung dort entlang
relativ nicht drehend fest getragen ist. Die Schraubspindel 104 weist
eine Spiralzahnradform mit einem Stei gungswinkel auf, der derart
gewählt
ist, dass sie ohne die Notwendigkeit einer Kupplung rücktreibbar
ist. Die Schraubspindelmutter 106 ist funktional zur Bewegung
mit dem Mittelabschnitt des Arms 94 durch eine kardanische
Einrichtung 108 verbunden, die ein sich seitlich erstreckendes,
gegenüberliegendes Paar
Drehstifte 110 (parallel zu Stift 102) und ein
sich vertikal verstreckendes, gegenüberliegendes Paar Drehstifte 112 aufweist.
Diese Anordnung bietet die Freiheit einer Relativdrehung in zwei
senkrechten Achsen zwischen der Schraubspindelmutter 106 und dem
benachbarten Abschnitt des zugehörigen
Arms 94. Das freie Ende (das am weitesten rechts liegende Ende,
wie veranschaulicht) der Schraubspindel 104 trägt einen
Endanschlag 114, der dazu dient, einen relativen Hub nach
rechts der Schraubspindelmutter 106 zu begrenzen, wenn
sie axial entlang der entlang der Schraubspindel 104 wandert.
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Eine
Elektromotorbaugruppe 114 ist durch einen Motorträger 116 getragen,
der wiederum mit der Karosserie 86 durch einen Verbindungsstift 118 und
einen Befestigungsträger 120 verbunden
ist. Die Motorbaugruppe 114 umfasst einen Elektromotor 122 in
einem Schaltkreis mit dem Controller und einen Zahnradgetriebe-
oder Ausgangsantrieb 124. Der linksseitige Abschnitt der
Schraubspindel 104 erstreckt sich durch den Motorausgangsantrieb 124, um
mit einem nach rechts weisenden Drucklager 126 in Eingriff
zu stehen, das durch den Motorträger 120 gebildet
ist. Der Motorausgangsantrieb 124 steht mit der Schraubspindel 104 für eine gesteuerte
bidirektionale Drehung um ihre Erstreckungsachse in Ansprechen auf
Steuersignale von dem Controller in Eingriff.
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Ein
Encoderrad 128 kann zur Drehung mit der Schraubspindel 104 mitgeführt werden,
welches mit einem relativ feststehenden optischen Sensor 130 ausgerichtet
ist, der ausgestaltet ist, um eine Rückkopplung der Stellung der
Schraubspindel für den
Controller zu liefern. Optional könnte der Encoder ein magnetisches
Encoderrad mit Hall-Effekt-Sensoren oder andere geeignete Einrichtungen sein.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, bilden der Motorträger 116,
der Verbindungsstift 118 und der Befestigungsträger 120 eine
erste Befestigungseinrichtung, die eine axiale Verschiebung der
drehbaren Einrichtung oder Schraubspindel 104 verhindert,
während sie
eine Drehung der Schraubspindel 104 um ihre Achse, die
den Antriebswirkungen der Motorbaugruppe 114 ausgesetzt
ist, gestattet. Darüber
hinaus weisen der Motorträger 116,
die Motorbaugruppe 114 und die Schraubspindel 104 eine
begrenzte Drehungsfreiheit um die Achse des Verbindungsstifts 118 herum
auf. Zusätzlich
bilden die angelenkte Armbaugruppe 92 und die Kardaneinrichtung 108 eine zweite
Befestigungseinrichtung, die verhindert, dass die nicht drehbare
Einrichtung oder Schraubspindelmutter 6 sich axial oder
rotatorisch verschiebt, und zwar durch eine Verbindung mit dem beweglichen Paneel
oder der Kofferraumklappe 90. Darüber hinaus weist die Schraubspindelmutter
zwei Achsen einer begrenzten Drehungsfreiheit um die Achsen der Verbindungsstifte 110 und 112 herum
auf.
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Die
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 3 gezeigt
ist, arbeitet im Wesentlichen ähnlich
wie die oben beschriebenen Ausführungsformen.
In der Ausführungsform
von 3 ist das Führungsrohr 38 (1)
beseitigt worden, und die Schraubspindelmutter 106 ist
direkt an dem sich bewegenden Paneel oder dem Fahrzeugpaneel 16/Arm 94 Arm 94 angebracht.
Diese Anordnung hat die gleichen Vorteile, wie sie oben aufgeführt wurden. Zusätzlich verringert
die in 3 gezeigte Ausführungsform den erforderlichen
Betrag an Bauraum, wohingegen die Motorbaugruppe 114 in
der Nähe des
Scharniers 92 in seiner geschlossenen Stellung gelegen
sein kann.
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Unter
Bezugnahme auf 4 ist eine zweite alternative
Ausführungsform
eines Heckklappen-[engl.: deckled]Motorantriebssystems 132 veranschaulicht.
Wie in dem Fall der Ausführungsform der 1 und 3 wird
das Antriebssystem 132 mit einem Kraftfahrzeug 134 angewandt,
das eine Karosserie 136 aufweist, die einen hinteren Kofferraum 138 bereitstellt.
Eine Heck- oder Kofferraumklappe 140 ist durch ein Paar
angelenkter Armbaugruppen 142 (nur eine ist veranschaulicht)
für eine Bewegung
zwischen einer offenen Stellung (gestrichelt), die einen Zugang
zu dem Kofferraum 138 gestattet, und einer geschlossenen
Stellung (in durchgezogenem Linienzug), die einen Zugang zu dem Kofferraum 138 verschließt, abgestützt.
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Außer wie
es hierin beschrieben ist, arbeitet die zweite alternative Ausführungsform
der Erfindung, die in 4 veranschaulicht ist, im Wesentlichen ähnlich wie
die der 1 und 3. Die veranschaulichte
angelenkte Armbaugruppe 142 weist einen Arm 144 auf,
der ein Ende 146 besitzt, das an der Fahrzeugkarosserie 136 durch
einen Befestigungsträger 148 und
einen Stift 150 für
eine Schwenkbewegung um eine Querachse herum angelenkt ist. Die Heckklappe 140 ist
starr an den beiden Armen 144 an entgegengesetzten Enden 152 befestigt.
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Das
Heckklappen-[engl.: deckled]Motorantriebssystem 132 ist
in dem hinteren Kofferraum 138 befestigt und arbeitet,
um den Arm 144 und die Kofferraumklappe 140 über einen
Bereich von etwa 90° um
die Achse des Stifts 150 herum zwischen der geschlossenen
und der offenen Stellung in Ansprechen auf vom Bediener eingegebene
Signale, die von einem Controller (nicht veranschaulicht) empfangen werden,
zu verschwenken. Das Antriebssystem 132 umfasst ein langgestrecktes,
mit einem Außengewinde
versehenes, drehfestes Antriebselement oder eine Schraubspindel 154,
die mit einer mit einem Innengewinde versehenen, konzentrischen Schraubspindelmutter
in Eingriff steht, die mit einem Schneckenrad 156 integriert
ist, das in einer Elektromotorbaugruppe 158 getragen ist.
In dieser alternativen Ausführungsform
der Erfindung ist die Schraubspindel 154 durch einen Arm 144 an
einer Zwischenstellung dort entlang relativ nicht drehend getragen.
Genauer ist das rechtsseitige Ende der Schraubspindel 154 geteilt,
um eine Gabel 160 zu bilden, die an einem Zwischenabschnitt
des Arms 144 durch einen Befestigungsträger 162 und einen
Verbindungsstift 164 zur Umsetzung damit befestigt ist.
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Die
Schraubspindel 154 weist eine Spiralzahnradform mit einem
Steigungswinkel auf, der so gewählt
ist, dass sie ohne die Notwendigkeit für eine Kupplung rücktreibbar
ist. Die Motorbaugruppe 158 umfasst einen Elektromotor 166 und
einen Zahnradausgangsantrieb 168, der das Schneckenrad 156 umfasst.
An der Außenumfangsfläche des
Schneckenrads 156 ist ein Geradstirn- oder Schrägzahnrad zum
Antriebseingriff mit einer Schnecke gebildet, die an dem Anker des
Motors gebildet ist (siehe 2A und 2B).
Der zentrale Abschnitt des Schneckenrades 156 weist einen
mit einem Gewinde versehenen Durchgang 170 auf, der sich
axial dort hindurch erstreckt und mit der Gewindeform der Schraubspindel 154 in
Gewindeeingriff steht. Umformuliert bildet der zentrale Abschnitt
des Schneckenrades 156 eine Antriebsmutter, die, wenn sie
antreibend von dem Elektromotor 166 gedreht wird, die Schraubspindel 154 als
Funktion der Drehrichtung des Elektromotors 166 nach rechts
oder nach links verschiebt. Das freie Ende (am weitesten links,
wie veranschaulicht) der Schraubspindel 154 trägt einen
Endanschlag 172, der dazu dient, ein relatives Verfahren
der Schraubspindel 154 nach rechts zu begrenzen, wenn sie
axial entlang durch den Schraubspindelmutterabschnitt des Schneckenrads 156 wandert.
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Die
Elektromotorbaugruppe 158 ist durch einen Schwenkträger 174 getragen,
der wiederum mit der Karosserie 136 durch einen Verbindungsstift 176 und
einen Befestigungsträger 178 verbunden
ist. Die Motorbaugruppe 158 umfasst den Elektromotor 166 in
einem Schaltkreis mit dem Controller (nicht veranschaulicht) und
dem Zahnradgetriebe oder Ausgangsantrieb 168. Der Motorausgangsantrieb 168 steht
mit der Schraubspindel 154 für eine gesteuerte bidirektionale
Drehung um ihre Erstreckungsachse in Ansprechen auf Steuersignale
von dem Controller in Eingriff.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, bilden der Motorträger 174,
der Verbindungsstift 176 und der Befestigungsträger 178 eine
erste Befestigungseinrichtung, die eine axiale Verschiebung der
drehbaren Einrichtung oder des Schneckenrades/der Mutter 156 verhindert,
während
sie eine Drehung des Schneckenrades/der Mutter 156 um ihre
Achse, die den Antriebswirkungen der Motorbaugruppe 158 ausgesetzt
ist, gestattet. Darüber
hinaus weisen der Motorträger 174,
die Motorbaugruppe 158 und das Schneckenrad/die Mutter 156 eine
begrenzte Drehungsfreiheit um die Achse des Verbindungsstifts 176 herum
auf. Zusätzlich
bilden die angelenkte Armbaugruppe 142, der Träger 162 und
der Stift 164 eine zweite Befestigungseinrichtung, die
verhindert, dass die nicht drehbare Einrichtung oder die Schraubspindel 154 durch eine
Verbindung mit dem beweglichen Paneel oder der Kofferraumklappe 140 sich
axial oder rotatorisch verschieben verschieben.
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Die
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 4 gezeigt
ist, arbeitet im Wesentlichen ähnlich
wie die oben beschriebenen Ausführungsformen.
In der Ausführungsform
von 4 kann die Schraubspindel 154 sich insofern
nicht mehr drehen, als sie an dem Scharnierarm 144 schwenkbar
angebracht ist. Die Schraubspindelmutter ist nun in das Schneckenrad 156 des
Zahnradkastens 168 integriert. Wenn sich der Anker des
Motors 166 dreht, dreht die Schnecke das Schrägzahnrad/die
Mutter 156 gemeinsam, um zu bewirken, dass die Schraubspindel 154 durch
die Schraubspindelmutter 156 ”gezogen” und ”geschoben” wird, was bewirkt, dass sich das
Scharnier 142 dreht. Die Anordnung der Ausführungsform
der Erfindung von 4 hat die gleichen Vorteile
wie die oben beschriebenen Ausführungsformen.
Darüber
hinaus verringert die vorliegende Ausführungsform die Gesamtlänge des
Antriebssystems 132. Die charakteristische axiale Länge der
Schraubspindelmutter 156, die als ”toter Raum” anzusehen ist, ist nun in
den ”toten
Raum” des
Motorzahnradkastens 168 gepackt.
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Unter
Bezugnahme auf 5 ist eine dritte alternative
Ausführungsform
eines Heckklappen-[engl.: deckled]Motorantriebssystems 180 veranschaulicht.
Das Antriebssystem 180 ist in den meisten Aspekten ähnlich wie
das Antriebssystem 30 von 1 mit den
einzigen Ausnahmen, die nachstehend beschrieben sind. Das Antriebssystem 180 weist
einen Zahnradausgangsantrieb 182 auf, der durch ein Zahnradkastengehäuse 184 und
ein Endanschlussstück 186 definiert
ist, die durch Gewindebefestigungselemente/Schrauben 188 verbunden sind.
Ein Ausgangszahnrad 190, das zur Drehung in dem Gehäuse 184 getragen
ist, ist durch eine zugehörige
Elektromotorankerschnecke (nicht veranschaulicht) steuerbar angetrieben.
Das Ende der Schraubspindel 192 ist für eine Relativdrehung in dem
Gehäuse 184 durch
eine Lageranordnung 194 abgestützt. Ein Rutschkupplungsmechanismus 196 ist
axial zwischen einem Absatz 198 in der Schraubspindel 192 und
einer Haltemutter 200 und einer Haltescheibe 199 gefangen.
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Die
Rutschkupplung 196 verbindet das Ende der Schraubspindel 192 lösbar mit
dem Ausgangszahnrad 190, wodurch während des normalen Betriebs
das Ausgangszahnrad 190 und die Schraubspindel 192 gemeinsam
während
des motorbeaufschlagten Öffnens
und Schließens
der zugehörigen Kofferraumklappe
rotieren. Wenn hohe Torsionskräfte
auf die Schraubspindel 192 durch Rücktreiben des Antriebssystems 180 in
Ansprechen auf einen missbräuchlichen
manuellen Bedienung der zugehörigen Kofferraumklappe
und des Scharniers aufgebracht werden, löst die Rutschkupplung 196 vorübergehend ihren
wechselseitigen Eingriff zwischen der Schraubspindel 192 und
dem Ausgangszahnrad 190, um eine mechanische Beschädigung an
dem System zu vermeiden. Wenn die transienten Überkräfte aufhören, bringt die Rutschkupplung
die Schraubspindel 192 und das Ausgangszahnrad 190 wieder
in Eingriff. Wenn die Rutschkupplung freibricht, gibt es noch Reibung,
so dass das Paneel nicht frei fallen wird. Alternativ kann auch
eine Freilaufkupplung angewandt werden.
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Unter
Bezugnahme auf 6 ist eine vierte alternative
Ausführungsform
eines Heckklappen-[engl.: deckled]Motorantriebssystem 202 veranschaulicht.
Das Antriebssystem 202 ist in den meisten Aspekten ähnlich wie
das Antriebssystem 30 von 1 mit den
einzigen Ausnahmen, die nachstehend beschrieben sind. Das Antriebssystem 202 weist
eine angetriebene Schraubspindel 204 auf, die mit einer
Antriebsmutter 206 in Gewindeeingriff steht, die an einem
Führungsrohr 108 getragen
ist. Das Ende des Führungsrohrs 208 entgegengesetzt
zu der Antriebsmutter 206 ist mit einem Endanschlussstück 210 verbunden,
das zur Befestigung an einer zugehörigen Fahrzeugkarosserie oder
einem beweglichen Paneel über
einen Gelenkkugelansatz 212 ausgebildet ist. Der Gelenkkugelansatz 212 weist eine
mit Y-Y bezeichnete Symmetrieachse auf, entlang der eine geformte
Ausnehmung 214 des Endanschlussstücks 210 mit dem Ansatz 212 in
Eingriff steht. Der Ansatz 212 ist fest an dem Wirtsfahrzeug befestigt
und befestigt das Führungsrohr 208 starr entlang
seiner Erstre ckungsachse, während
er eine begrenzte Drehungsfreiheit um seine Achse Y-Y gestattet.
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Eine
Rutschkupplungsanordnung 216 verbindet das freie, am weitesten
links liegende Ende des Führungsrohrs 208 und
das Endanschlussstück 210.
Die Rutschkupplungsanordnung 216 umfasst ein inneres Basiselement 218,
das an dem Endanschlussstück 210 befestigt
ist und sich von dort nach rechts erstreckt. Ein äußeres Rutschkupplungsgehäuselement 220 ist
konzentrisch außerhalb
des Basiselements 218 getragen und wird axial in seiner Stellung
durch einen nach rechts weisenden Absatz 222, der in dem
Basiselement 218 ausgebildet ist, und einen gegenüberliegenden
Sprengring 224 festgehalten. Die Außenumfangsfläche des äußeren Kupplungsgehäuses 220 ist
in das hohle Ende des Führungsrohrs 208 eingepasst
und wird durch linke und rechte Stauchungen 226 bzw. 228,
die in dem Führungsrohr
ausgebildet sind, axial in seiner Stellung festgehalten.
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Die
Rutschkupplung 216 verbindet das Ende des Führungsrohrs 208 lösbar mit
dem Endanschlussstück 210,
wodurch während
des normalen Betriebs das Führungsrohr 208 und
das Endanschlussstück
während
des motorisch beaufschlagten Öffnens
und Schließens
der zugehörigen
Kofferraumklappe miteinander verriegelt sind. Wenn hohe Torsionskräfte auf
die Schraubspindel 204 durch Rücktreiben des Antriebssystems 202 in
Ansprechen auf eine missbräuchliche
manuelle Bedienung der zugehörigen
Kofferraumklappe und des Scharniers aufgebracht werden, löst die Rutschkupplung 216 vorübergehend
ihren wechselseitigen Eingriff zwischen dem Führungsrohr 208 und
dem Endanschlussstück, um
eine mechanische Beschädigung
an dem System zu vermeiden. Wenn die transienten Überkräfte aufhören, bringt
die Rutschkupplung 216 das Führungsrohr 208 und
das Endanschlussstück 210 wieder
in Eingriff.
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Beide
Rutschkupplungen 196 und 216 der 5 bzw. 6 werden
jeweils mit missbräuchlichen
Lasten an dem System umgehen und werden eine Überbelastung und Beschädigung an
den Antriebskomponenten verhindern. In dem Fall der Ausführungsform
von 5 wird die Schraubspindel 192 durch den
inneren Abschnitt der Rutschkupplung 196 verlaufen und
mit der Rutschkupplung 196 mittels einer D-förmigen oder
kerbverzahnten Welle 192 in Eingriff stehen. Der äußere Abschnitt
der Rutschkupplung 196 wird an dem Ausgangszahnrad 190 direkt
oder über
ein nachgiebiges Element (das kleinere Aufpralllasten an dem Zahnradstrang
absorbiert) angebracht sein. Wenn eine missbräuchliche Last aufgebracht wird,
wird die Rutschkupplung 196 rutschen (sich drehen), so
dass die Schraubspindel 192 und das Ausgangszahnrad 190 sich
relativ zueinander drehen. In dem Fall der Ausführungsform von 6 wird
das Rutschkupplungsgehäuse 220 axial und
rotatorisch an dem Antriebsrohr 208 befestigt sein. Der
innere Abschnitt 218 der Rutschkupplung 216 wird
an dem Endanschlussstück 210 angebracht sein.
Wenn es dementsprechend eine missbräuchliche Last gibt, wird die
Kupplung 216 das Führungsrohr 208 relativ
zu dem Endanschlussstück 210 rutschen
lassen, was zulassen wird, dass sich die Mutter 206 entlang
der Schraubspindel 204 dreht.
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Unter
Bezugnahme auf 7 umfasst ein Heckklappen-(engl.:
deckled)Motorantriebssystem 229 als ein zusätzliches
Merkmal der vorliegenden Erfindung eine Druck- und/oder Zugfeder 230,
die sich zwischen einer Elektromotorbaugruppe 232 und einem
Endanschlussstück 234 erstreckt.
Die Feder 230 wird als ein Ausgleich für das bewegliche Paneel (nicht
veranschaulicht) wirken, das an der Kofferraumklappen-Scharnierbaugruppe 236 angebracht ist.
Wie bei den anderen Ausführungsformen
ist die Motorbaugruppe 232 mit der Fahrzeugkarosserie 238 durch
einen Schwenkträger 250,
einen festen Träger 252 und
einen Drehstift 254 verbunden. Das Endanschlussstück 234 ist
mit dem Träger 256,
der an einem Kofferraumscharnierarm 258 getragen ist, durch
einen Drehstift 260 verbunden. Ein äußeres Führungsrohr 240 ist
an der Motorbaugruppe 232 durch Baugruppe 232 durch
Schweißen,
eine mechanische Anbringung oder dergleichen befestigt und erstreckt
sich wie ein Ausleger in Richtung des Endanschlussstücks 234 konzentrisch
mit der Feder 230 und einer Schraubspindel 244. Ähnlich ist
ein inneres Führungsrohr 242 an
dem Endanschlussstück 234 durch
Schweißen,
eine mechanische Anbringung oder dergleichen befestigt und erstreckt
sich wie ein Ausleger in Richtung der Motorbaugruppe 232 konzentrisch
mit dem äußeren Führungsrohr 240.
Das innere und das äußere Führungsrohr 242 und 240 sind
teleskopartig gegenübergestellt
und radial derart bemessen, dass sie einen radialen Spalt 243 dazwischen
bereitstellen, um die Feder 230 zu führen, wobei verhindert wird,
dass sie sich krümmt oder
auf andere Weise mit der Schraubspindel 244 oder externen
Mechanismen in Kontakt gelangt. Sollte die Feder 230 als
eine Zugfeder 230 angewandt werden, dienen integrale Rückhaltelaschen 246 und 248,
die an Basiselementen 247 und 249 des inneren bzw.
des äußeren Führungsrohrs 242 bzw. 240 ausgebildet
sind, dazu, die Feder 230 zu jeder Zeit in einer vollständig ausgestreckten
Orientierung zu halten, wobei die Motorbaugruppe 232 ständig in
Richtung des Endanschlussstücks 234 gedrängt wird. Sollte
die Feder als eine Druckfeder 230 angewandt werden, sind
keine Rückhaltelaschen
erforderlich, wobei angenommen wird, dass die Feder 230 ständig mit
Druck belastet ist.
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Unter
Bezugnahme auf 8 ist als ein zusätzliches
Merkmal der vorliegenden Erfindung eine nachgiebige Kopplungseinrichtung
zwischen die Motorankerwelle und die Antriebsschnecke eingesetzt. Mit
dieser Anordnung werden rückgetriebene
Drucklasten von dem Motorgetriebekasten gehäuse absorbiert. Der Motor wird
nur ein Drehmoment an die Schneckenwelle liefern.
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8 zeigt
einen Heckklappen-[engl.: deckled]Motorantriebsaktuator 262,
der in den meisten Aspekten ähnlich
wie der Antriebsaktuator 229 von 7 ist. Der
Antriebsaktuator 262 umfasst eine Elektromotorbaugruppe 264,
die einen Elektromotor 266 und ein Zahnradkastengehäuse 268 enthält. Ein erstes
Endanschlussstück 270 ist
starr an dem Zahnradkastengehäuse 268 befestigt.
Das Endanschlussstück 270 trägt einen
Gelenkkugelansatz 272, der zur Befestigung an einer ersten
Stelle an einem Wirtsfahrzeug ausgebildet ist. Das Ende des Antriebsaktuators 262 entgegengesetzt
zu der Elektromotorbaugruppe 264 weist ein zweites Endanschlussstück 274 auf,
das daran befestigt ist. Das Endanschlussstück 274 trägt einen
Gelenkkugelansatz 276, der zur Befestigung an einer zweiten
Stelle an dem Wirtsfahrzeug ausgebildet ist, die steuerbar von der
ersten Stelle verschiebbar sein soll. Eine Schraubspindel (nicht
veranschaulicht), eine Druckfeder 278 und ein Federführungsrohr 280 sind
konzentrisch zwischen den Endanschlussstücken 270 und 274 angeordnet und
erstrecken sich dazwischen.
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Der
Elektromotor 266 umfasst eine Statoranordnung 282,
die mechanisch mit dem Zahnradkastengehäuse 268 gekoppelt
ist, und einen Anker, der zur Drehung darin angeordnet ist. Der
Anker weist eine Ausgangswelle 284 auf, die axial mit einer Schneckenwelle 286 ausgerichtet
ist, die sich durch das Zahnradkastengehäuse 268 erstreckt,
um mit einem Antriebszahnrad (nicht veranschaulicht) in Eingriff
zu stehen. Siehe 2A und 2B. Die Schneckenwelle 286 ist
an jedem Ende durch ein Lager 288 (nur eines ist veranschaulicht)
zur Drehung in dem Zahnradkastengehäuse 268 gelagert.
Eine erste Kopplungseinrichtungshälfte 290 ist an einer Schlüsselfläche 292 an
dem Ende der Schneckenwelle 286 zur Drehung darin verkeilt.
Eine zweite Kopplungseinrichtungshälfte 294 ist ähnlich an
einer Schlüsselfläche 296 an
der entgegengesetzten Ankerausgangswelle 284 verkeilt.
Die Koppeleinrichtungshälften 290 und 294 weisen
jeweils zusammenwirkende integrale Finger 298 bzw. 300 auf,
die nach der Montage ineinander greifen, um bei der Aufbringung
eines Antriebsdrehmoments durch den Motor 266 selbst miteinander
in Eingriff zu gelangen, während
sie einen geringen Grad einer begrenzten relativen Drehungsfreiheit
zulassen. Die Kopplungseinrichtungshälften 290 und 294 sind
aus einem relativ harten Material, wie etwa Pressmetall, gebildet.
Ein Kreuz 302, das aus elastischem Material, wie etwa Gummi
mit hoher Durometerhärte,
gebildet ist, weist einen ringförmigen
Basisabschnitt 304 und eine Anzahl von integralen, sich
von dort erstreckenden Fingerabschnitten 306 auf.
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Bei
der Montage dient das Kreuz 302 dazu, die gegenüberliegenden
Kopplungseinrichtungshälften
zu beabstanden, wobei der Basisabschnitt 304 eine axiale
Isolation bereitstellt und die Fingerabschnitte 304 zwischen
benachbarten Paaren ineinander greifender Finger 298 und 300 angeordnet
sind, um eine Isolation in Umfangsrichtung vorzusehen.
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Bei
der Anwendung wird vom Motor 282 eingeleitetes Drehmoment
von den Fingern 300 der Kopplungseinrichtungshälfte 294 auf
die Finger 298 der Kopplungseinrichtungshälfte 290 zum
Antreiben der Schneckenwelle 286 übertragen. Transiente oder Torsionsstoßlasten
werden durch vorübergehende Kompression
und Entspannung der Fingerabschnitte 306 des Kreuzes 302 absorbiert.
Die axiale Komponente von Kräften,
die auf die Schneckenwelle 286 von dem Motor 266 übertragen
werden, werden in das Gehäuse 268 hinein
durch eine Buchsenfläche (nicht
veranschaulicht) übertragen.
Der Basisabschnitt 304 des Kreuzes 302 stellt
einen begrenzten axialen Freiheitsgrad der Schneckenwelle 286 in
der Richtung des Motors 266 bereit. Somit werden axiale Stoßlasten,
die aus einem Rücktreiben
des Antriebssystems 262 resultieren, von der Schneckenwelle 286 auf
das Zahnradkastengehäuse 268 übertragen und
darin aufgenommen. Es ist somit kein zusätzlicher Axialschutz für den Motor 266 erforderlich.
Diese Anordnung trennt einiges der Vibration des Motors von der
Schnecke, so dass weniger Vibration durch den Zahnradkasten für eine ruhigere
Antriebseinheit übertragen
wird. Ferner stellt sie eine Modularität für die Konstruktion bereit,
hält die
Kosten niedriger und ermöglicht
ein Auslagern unterschiedlicher Motoren mit unterschiedlichen Motorleistungskennlinien,
um unterschiedliche Leistung von Antriebseinheiten zu erreichen.
Dies hat einen bestimmten Vorteil, dass zugelassen wird, dass Elektromotoren
mit einer Standardkonstruktion bei der vorliegenden Erfindung angewandt
werden können,
was die Systemkosten weiter verringert.
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Es
ist zu verstehen, dass die Erfindung anhand spezifischer Ausführungsformen
und Abwandlungen beschrieben worden ist, um die zuvor beschriebenen
Merkmale und Vorteile vorzusehen, und dass die Ausführungsformen
Gegenstand einer Abwandlung sein können, wie sie Fachleuten deutlich werden
können.
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Darüber hinaus
ist in Betracht zu ziehen, dass viele alternative, übliche,
kostengünstige
Materialien angewandt werden können,
um die zugrunde liegenden Bestandteile zu bauen. Dementsprechend ist
das Vorstehende nicht in einem einschränkenden Sinn aufzufassen.
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Die
Erfindung ist auf eine veranschaulichende Weise beschrieben worden,
und es ist zu verstehen, dass die Terminologie, die verwendet worden ist,
vielmehr die Natur eines beschreibenden Wortlauts haben, statt einschränkend sein
soll.
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Es
ist offensichtlich, dass viele Abwandlungen und Veränderungen
der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren möglich sind.
Beispielsweise könnten
die veranschaulichten Ausführungsformen
an ihren jeweiligen Enden unter Verwendung von Gelenkkugelansätzen angebracht
sein, wie etwa jene, die in Heckklappen-Gasdruckfedern angewandt werden.
Es ist daher zu verstehen, dass innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche, wobei
die Bezugszeichen lediglich zu Darstellungszwecken und der Bequemlichkeit
dienen und in keiner Weise einschränkend sind, die Erfindung,
die durch die folgenden Ansprüche
definiert ist, die gemäß den Grundsätzen des
Patentgesetzes, einschließlich
der Äquivalenzlehre,
zu interpretieren sind, auf andere Weise als speziell beschrieben
praktisch ausgeführt werden
kann.
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Zusammenfassung
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Eine
Vorrichtung zum Öffnen
und Schließen einer
Heckklappe einer Fahrzeugkarosserie umfasst eine Antriebseinheit
vom Schraubspindeltyp mit zwei langgestreckten, relativ drehbaren
Antriebselementen, die für
eine gesteuerte, bidirektionale Verschiebung in Gewindeeingriff
stehen. Ein Elektromotor steht mit dem drehbaren Antriebselement
in Eingriff. Eine erste Befestigungseinrichtung verbindet das drehbare
Antriebselement schwenkbar mit einem relativ festen Punkt an dem
Fahrzeug. Eine zweite Befestigungseinrichtung verbindet das nicht
drehbare Antriebselement schwenkbar mit der Heckklappe, oder umgekehrt.
Der Motor wird mit Energie beaufschlagt, um eine bidirektionale
Steuerung der Antriebseinheit zu bewirken, während ein niedriger Rücktriebsaufwand
ermöglicht
wird. Eine konzentrische Feder wirkt einer Belastung aufgrund des
Gewichts der Heckklappe entgegen.