DE202023104258U1

DE202023104258U1 - Stellvorrichtung

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Publication number: DE202023104258U1
Application number: DE202023104258.9U
Authority: DE
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2023-07-28
Filing date: 2023-07-28
Publication date: 2023-08-30
Anticipated expiration: 2033-07-29

Abstract

Stellvorrichtung (10) für ein relativ zu einer Karosserie (34) eines Fahrzeugs (30) bewegbares Fahrzeugteil (32), insbesondere eine Fahrzeugtür oder eine Fahrzeugklappe, umfassend:
eine Antriebsanordnung (12) mit einer Antriebseinheit und
ein als Spindel ausgebildetes Stellelement (16), welches mittels der Antriebseinheit relativ zur Antriebsanordnung (12) verlagerbar ist,
wobei die Spindel (16) zur Verbindung mit dem Fahrzeugteil (32) an einem dem Fahrzeugteil (32) zugewandten Ende ein Verbindungselement (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (18) aus Kunststoff hergestellt und durch Umspritzen eines Endbereiches (24) an der Spindel (16) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für ein relativ zu einer Karosserie eines Fahrzeugs bewegbares Fahrzeugteil, insbesondere für eine Fahrzeugtür oder eine Fahrzeugklappe, umfassend eine Antriebsanordnung mit einer Antriebseinheit und ein als Spindel ausgebildetes Stellelement, welches mittels der Antriebseinheit relativ zur Antriebsanordnung verlagerbar ist, wobei die Spindel zur Verbindung mit dem Fahrzeugteil an einem dem Fahrzeugteil zugewandten Ende ein Verbindungselement aufweist.
Derartige Stellvorrichtungen sind allgemein bekannt. Sie werden beispielswiese zum selbsttätigen Öffnen und Schließen von Türen und/oder Heckklappen von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, eingesetzt. Hierzu kann in an sich bekannter Weise die Antriebsanordnung mit einer Verbindungseinheit zur Verbindung der Antriebsanordnung mit einer übergeordneten, d.h. nicht zur Stellvorrichtung gehörenden, Baugruppe des Fahrzeugs versehen sein, während das Stellelement mit einer weiteren Verbindungseinheit zur Verbindung der Stellvorrichtung mit einer weiteren übergeordneten, d.h. nicht zur Stellvorrichtung gehörenden, Baugruppe des Fahrzeugs versehen sein kann. Dabei kann beispielsweise die eine übergeordnete Baugruppe die Karosserie des Fahrzeugs sein, während die weitere übergeordnete Baugruppe das relativ zur Karosserie bewegbare Fahrzeugteil sein kann. All dies trifft auch auf die erfindungsgemäße Stellvorrichtung zu.
Bei den aus der DE 10 2016 218 226 A1 oder der DE 20 2017 007 582 U1 bekannten gattungsgemäßen Stellvorrichtungen weist die Spindel zur Verbindung mit dem Fahrzeugteile ein Verbindungselement aus einem Zinkdruckguss auf, welches mittels eines Gewindes auf dem Spindelende aufgeschraubt wird. Zusätzlich wird die Schraubverbindung mittels flüssiger Schraubensicherung sowie nachträglichem Sicken durch Umformen des Verbindungselementes formschlüssig an der Spindel fixiert. Die Herstellung dieser Verbindung ist kostenintensiv und fehleranfällig.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stellvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher das Verbindungselement aus Kunststoff hergestellt und durch Umspritzen eines Endbereiches an der Spindel befestigt ist. Durch das Umspritzen wird die Montage des Verbindungselements wesentlich vereinfacht. Die Herstellung und Bereitstellung eines Gelenkauges aus Zinkdruckguss sowie die Befestigung an der Spindel mittels mehrerer Prozessschritte entfällt. Insbesondere durch den Entfall der flüssigen Schraubensicherung sowie des Sickens können Prozessfehler ausgeschlossen werden.
Dabei kann die Spindel, welche als Trapezspindel ausgebildet ist, aus Metall vorgesehen sein, wobei die Befestigung des Verbindungselementes mittels eines 2K-Spritzgießverfahrens erfolgt. Die Verbindung des Verbindungselementes mit dem Endbereich der Spindel kann so einfach und kostengünstig mittels eines 2-Komponenten-Spritzgießverfahrens ohne zusätzliche Prozessschritte und Nachbearbeitung hergestellt werden.
Die Anforderungen in Bezug auf Verschleiß und Korrosion sind insbesondere im Automobilbereich sehr hoch, so dass es üblich ist, zur Erfüllung dieser Anforderungen nichtrostende Edelstähle als Spindelmaterial einzusetzen. Ebenso ist es jedoch denkbar, die Spindel aus einem Kohlenstoffstahl herzustellen, welcher mittels wenigstens eines thermochemischen Verfahrens wärmebehandelt ist. Damit können die Rohmaterialkosten deutlich reduziert werden, wobei die Wärmebehandlung der Spindel ermöglicht die Erfüllung der Anforderungen in Bezug auf Korrosion und Verschleiß.
Vorzugsweise ist das Verbindungselement als Gelenkauge ausgebildet, mittels welchem die Spindel über eine Verbindungseinheit an einer übergeordneten, d.h. nicht zur Stellvorrichtung gehörenden, Baugruppe des Fahrzeugs angelenkt ist. Damit kann eine Verschwenkbarkeit der Stellvorrichtung um eine erste, zur Spindellängsachse senkrecht ausgebildete Achse in einfacher Weise gewährleistet werden.
Um die Verbindung des Verbindungselementes mit dem Spindelendbereich bei hohen axialen Belastungskräften sowie gegen hohe Drehmomente ausreichend zu sichern, kann der Endbereich der Spindel Profilierungen zur formschlüssigen Verbindung mit dem Verbindungselement aufweisen.
Dabei können die Profilierungen beispielsweise ein oder mehrere Längsrillen und/oder ein oder mehrere Quernuten umfassen. Durch die Quernut bzw. Quernuten kann eine formschlüssige Axialsicherung des Verbindungselementes bei hohen axialen Kräften erzeugt werden. Dagegen erlauben die Längsrillen eine formschlüssige Verdrehsicherung bei hohen Drehmomenten. Durch die eine unterschiedliche Ausgestaltung kann die Profilierung an unterschiedliche Belastungsfälle angepasst werden.
Vorzugsweise sind die Längsrillen als Kerbverzahnung und die Quernuten als umlaufende Ringnuten ausgebildet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Längsrillen durch wenigstens eine Quernut unterbrochen ausgebildet sind.
Im Zusammenhang mit der gelenkigen Anbindung der Stellvorrichtung an der übergeordneten, nicht zur Stellvorrichtung gehörenden Baugruppe des Fahrzeuges ist es vorteilhaft, wenn die Antriebsanordnung mit einer weiteren Verbindungseinheit zur Verbindung der Antriebsanordnung mit der Baugruppe des Fahrzeugs versehen ist. Die weitere Verbindungseinheit erlaubt eine kardanische Aufhängung um weitere zur Spindellängsachse senkrecht ausgebildete Achsen.
Schließlich betrifft die Erfindung auch noch ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie und einem relativ zu der Karosserie bewegbaren Fahrzeugteil, welches mit einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung ausgerüstet ist, welche hinsichtlich Herstellkosten und Qualität Vorteile bietet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:

1 eine Seitenansicht einer bekannten Stellvorrichtung;
2 eine weitere Seitenansicht der bekannten Stellvorrichtung gemäß 1;
3 eine Seitenansicht einer Spindel einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung;
4 einen vergrößerten Ausschnitt A der in 3 gezeigten Ansicht;
5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der in 3 gezeigten Spindel mit verbundenem Verbindungselement;
6 einen Schnitt A-A der in 3 gezeigten Ansicht und
7 eine perspektivische Darstellung des Spindelendbereiches mit Verbindungselement der 5.

In 1 ist eine bekannte Stellvorrichtung mit 10 bezeichnet. Sie dient zum Bewegen eines Fahrzeugteils 32, beispielsweise einer Fahrzeugtür oder einer Fahrzeugklappe (in 1 und 2 als gestrichelte Linie angedeutet), eines Kraftfahrzeugs 30, beispielsweise eines Personenkraftwagens, relativ zur Karosserie 34 (in 1 und 2 als gestrichelte Linie angedeutet) des Kraftfahrzeugs 30. Die Stellvorrichtung 10 umfasst eine Antriebsanordnung 12 mit einer nicht näher dargestellten Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor, und einem nicht dargestellten Bewegungszustandssensor, beispielsweise einem Hall-Sensor, zum Erfassen des Bewegungszustands der Antriebseinheit. Die Antriebseinheit und der Bewegungszustandssensor sind in einem gemeinsamen Gehäuse 14 aufgenommen. Darüber hinaus kann in dem Gehäuse 14 eine Bremsvorrichtung angeordnet sein, welche eine Bewegung, insbesondere Drehung, der Antriebseinheit zu bremsen vermag.
Die Stellvorrichtung 10 umfasst ferner ein Stellelement 16, das als Spindel ausgebildet ist.
Das Stellelement 16 weist an seinem dem Fahrzeugteil 32 zugewandten Ende ein angeschraubtes Verbindungselement 18 auf, welches mit einer hieran gelenkig verbundenen Verbindungseinheit bzw. Halterung 20 eine Verbindung an dem bewegbaren Fahrzeugteil 32 erlaubt. Die Antriebsanordnung 12 ist zudem mit der Karosserie 34 des Fahrzeugs 30 über eine weitere Verbindungseinheit 22, hier eine kardanische Aufhängung, verbunden. Die von der kardanischen Aufhängung 22 bereitgestellten Bewegungsfreiheitsgrade, nämlich deren Verschwenkbarkeit um die Achsen C und D (siehe 1 und 2), die Schwenkbarkeit der Halterung 20 um die Achse B und die Verdrehbarkeit der Spindel 16 relativ zur Antriebsanordnung 12 um eine Achse A der Spindel 16 verhindern ein Verkanten der Stellvorrichtung 10 zuverlässig. Der weitere Aufbau einer bekannten Stellvorrichtung ist beispielhaft der DE 10 2016 218 226 A1 oder der DE 20 2017 007 582 U1 zu entnehmen, auf welche verwiesen wird.
Grundsätzlich ist zur Steuerung des Betriebs der Antriebseinheit der Antriebsanordnung 12 ferner eine Steuereinheit zugeordnet, welcher über einen Signaleingang Ausgangssignale des Bewegungszustandssensors zugeführt werden können. Ferner können der Steuereinheit die Ausgangssignale eines Hinderniserfassungssensors zugeführt werden.
Im Folgenden ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Stellvorrichtung 10 mit einem als Spindel ausgebildetem Stellelement 16 gemäß den 3 bis 7 beschreiben. Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung 10 unterscheidet sich zur vorstehend beschriebenen Stellvorrichtung nach gemäß den 1 und 2 leidglich in der Ausgestaltung der Spindel 16 und des damit verbundenen Verbindungselements 18, so dass in der nachfolgenden Beschreibung ausschließlich auf die Unterschiede eingegangen wird. Die Anwendung der Erfindung ist allerdings nicht auf eine Stellvorrichtung gemäß den 1 und 2 beschränkt und kann ebenso in anderen Spindelantrieben mit einer Spindel-Gelenkaugen-Verbindung eingesetzt werden. Ferner ist die Erfindung auch nicht auf ein Gelenkauge als Verbindungselement 18beschränkt. Im Rahmen der Erfindung sind diverse Ausführungen des Verbindungselementes denkbar.
3 zeigt eine Seitenansicht einer Spindel 16 als Stellelement der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung 10. An einem dem Fahrzeugteil 32 (hier nicht dargestellt) zugewandten Ende weist die Spindel 16 einen Endbereich 24 auf, welcher zur Verbindung mit dem aus Kunststoff hergestellten Verbindungselement 18, hier konkret ein Gelenkauge, vorgesehen ist. Das in den 5 und 7 gezeigte Verbindungselement 18 ist ab der Spindel 16 durch Umspritzen dieses Endbereiches 24 befestigt. Durch das Umspritzen des Spindelendbereiches kann das Montageverfahren der Spindel 16 und des Verbindungselements 18 wesentlich vereinfacht werden. Aufwendige Herstellungsschritte, die Bereitstellung eines Gelenkauges sowie die Befestigung an der Spindel mittels mehrerer Prozessschritte entfallen. Die Herstellung der Stellvorrichtung 10 wird insgesamt kostengünstiger.
Dabei ist die Spindel 16, welche beispielsweise als Trapezspindel ausgebildet sein kann, aus Metall vorgesehen, wobei die Befestigung des Verbindungselementes 18 mittels eines 2K-Spritzgießverfahrens erfolgt, so dass zusätzliche Prozess- und Nachbearbeitungsschritte entfallen können. Aufgrund der im Automobilbereich sehr hohen Anforderungen in Bezug auf Verschleiß und Korrosion werden in der Regel nichtrostende Edelstähle als Spindelmaterial eingesetzt. Ebenso ist es jedoch denkbar, die Spindel 16 aus einem Kohlenstoffstahl herzustellen, welcher mittels wenigstens eines thermochemischen Verfahrens wärmebehandelt ist, wodurch es möglich ist, die Rohmaterialkosten deutlich zu reduzieren. Eine Wärmebehandlung der Spindel 16 ermöglicht in diesem Fall die Erfüllung der Anforderungen in Bezug auf Korrosion und Verschleiß. Als thermochemische Wärmebehandlungen, welche die Verschleiß- und Korrosionseigenschaften der Spindel verbessern können, kommen dabei beispielsweise Verfahren wie Aufkohlen, Borieren, Carbonitrieren, Nitrieren, Nitrocarburieren, Oxidieren, Silicieren oder Vanadieren in Frage. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist die Spindel 16 wenigstens mittels eines Nitrierprozesses wärmebehandelt, so dass diese eine verschleißbeständige Randschicht aufweist. Der Nitrierprozess ist ein Verfahren zur Oberflächenhärtung. Der Kern des Bauteils bleibt dabei unverändert und behält seine Festigkeit, so dass das Verschleiß- und das Korrosionsverhalten der Spindel ohne Auswirkungen auf die Kerneigenschaften verbessert werden kann. Nitrierverfahren wie Nitrocarburieren im Gas oder im Salzbad haben sich dabei als besonders vorteilhaft insbesondere hinsichtlich der Kosten herausgestellt.
Zusätzlich kann die Spindel 16 oxidiert vorgesehen sein, so dass diese eine dunkle Oberfläche aufweist. Die Oxidation kann sich dabei vorteilhafterweise an ein Nitrocarburier-Verfahren im Gas oder im Salzbad anschließen.
Im Allgemeinen können die thermochemische Behandlungen Carbonitrieren, Nitrieren und Oxidieren Bestandteil der Wärmebehandlung sein. Es sind jedoch auch andere thermochemische Verfahren zur Gewährleistung der Korrosionsanforderungen und der verschleißfesten Randschichteigenschaften möglich.
Durch eine Nachoxidation kann auf der beim Nitrieren entstehende Verbindungsschicht eine zusätzliche dünne Oxidschicht aufgebracht werden, welche die Korrosionsbeständigkeit zusätzlich verbessert.
Das als Gelenkauge ausgebildete Verbindungselement 18, mittels welchem die Spindel 16 über die Verbindungseinheit 20 an der Baugruppe 32 des Fahrzeugs angelenkt ist, gewährleistet, wie bereits zu den 1 und 2 beschrieben, eine Verschwenkbarkeit der Stellvorrichtung 10 um eine erste, zur Spindellängsachse A senkrecht ausgebildete Achse B in einfacher Weise.
Um die Verbindung des Verbindungselementes 18 mit dem Spindelendbereich auch bei hohen axialen Belastungskräften sowie gegen hohe Drehmomente ausreichend zu sichern, weist der Endbereich 24 Profilierungen zur formschlüssigen Verbindung mit dem Verbindungselement auf. 4 zeigt den Endbereich 24 in einem vergrößerten Ausschnitt der in 3 abschnittsweise gezeigten Spindel 16.
Die Profilierungen umfassen im gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere als Kerbverzahnung ausgebildete Längsrillen 26 sowie zwei umlaufende Ringnuten ausgebildete Quernuten 28, wobei eine der Quernuten 28 die Längsrillen 26 unterbricht. Eine weitere Quernut 28 ist am Ende der Kerbverzahnung angeordnet. Durch die Quernuten 28 kann eine formschlüssige Axialsicherung des Verbindungselementes18, die deutlich im geschnittenen Bereich von 5 zu erkennen ist, bei hohen axialen Kräften erzeugt werden. Dagegen erlauben die Längsrillen 26 eine formschlüssige Verdrehsicherung bei hohen Drehmomenten. 6 zeigt einen Schnitt A-A durch den Bereich der Längsrillen 26. Hier ist deutlich die formschlüssige Verbindung zwischen dem Endbereich 24 der Spindel 16 und dem Verbindungselement 18 zu erkennen. Durch die eine unterschiedliche Ausgestaltung kann die Profilierung an unterschiedliche Belastungsfälle angepasst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016218226 A1 [0003, 0017]
DE 202017007582 U1 [0003, 0017]

Claims

Stellvorrichtung (10) für ein relativ zu einer Karosserie (34) eines Fahrzeugs (30) bewegbares Fahrzeugteil (32), insbesondere eine Fahrzeugtür oder eine Fahrzeugklappe, umfassend: eine Antriebsanordnung (12) mit einer Antriebseinheit und ein als Spindel ausgebildetes Stellelement (16), welches mittels der Antriebseinheit relativ zur Antriebsanordnung (12) verlagerbar ist, wobei die Spindel (16) zur Verbindung mit dem Fahrzeugteil (32) an einem dem Fahrzeugteil (32) zugewandten Ende ein Verbindungselement (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (18) aus Kunststoff hergestellt und durch Umspritzen eines Endbereiches (24) an der Spindel (16) befestigt ist.
Stellvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (10) aus Metall vorgesehen ist, wobei die Befestigung des Verbindungselementes (18) mittels eines 2K-Spritzgießverfahrens erfolgt.
Stellvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (18) als Gelenkauge ausgebildet ist, mittels welchem die Spindel (16) über eine Verbindungseinheit (20) an einer übergeordneten, d.h. nicht zur Stellvorrichtung (10) gehörenden, Baugruppe (32) des Fahrzeugs (30) angelenkt ist.
Stellvorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (24) der Spindel (16) Profilierungen zur formschlüssigen Verbindung mit dem Verbindungselement (18) aufweist.
Stellvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen ein oder mehrere Längsrillen (26) und/oder ein oder mehrere Quernuten (28) umfassen.
Stellvorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrillen (26) als Kerbverzahnung und die Quernuten (28) als umlaufende Ringnuten ausgebildet sind.
Stellvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrillen (26) durch wenigstens eine Quernut (28) unterbrochen ausgebildet sind.
Stellvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (12) mit einer weiteren Verbindungseinheit (22) zur Verbindung der Antriebsanordnung (12) mit einer übergeordneten, d.h. nicht zur Stellvorrichtung (10) gehörenden, Baugruppe (34) des Fahrzeugs (30) versehen ist.
Kraftfahrzeug (30) mit einer Karosserie (34) und einem relativ zu der Karosserie (34) bewegbaren Fahrzeugteil (32), welches mit einer Stellvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgerüstet ist.