EP2226453B1 - Spindelantrieb für ein Verstellelement eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
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- EP2226453B1 EP2226453B1 EP10001968.6A EP10001968A EP2226453B1 EP 2226453 B1 EP2226453 B1 EP 2226453B1 EP 10001968 A EP10001968 A EP 10001968A EP 2226453 B1 EP2226453 B1 EP 2226453B1
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Definitions
- the present invention relates to a spindle drive for an adjusting element of a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
- the spindle drive in question can be used for all possible adjustment elements of a motor vehicle.
- a flap in particular a tailgate, a trunk lid, an engine hood, a side door, a loading space flap, a lifting roof or the like of a motor vehicle.
- a well-known spindle drive ( DE 20 2005 003 466 U1 ), from which the invention is based, is used to adjust a tailgate of a motor vehicle.
- the spindle drive is equipped with a drive motor and a spindle-spindle nut gear connected downstream of the drive motor for generating drive movements.
- two connections are provided which are biased against one another by means of a plurality of one-piece helical compression springs.
- the spindle nut is connected to a guide tube which, on the one hand, serves to guide the spindle projecting through the spindle nut and, on the other hand, serves to guide one of the helical compression springs via a guide sleeve.
- the DE 10 2004 040 170 A1 also shows a spindle drive for adjusting a tailgate of a motor vehicle, this spindle drive also having a drive motor and a spindle-spindle gear mechanism connected downstream of the drive motor for generating drive movements.
- a helical compression spring for preloading the spindle drive has a constant diameter.
- the American patent US 4,318,535 shows a rear wheel suspension for a motorcycle with a hydraulic shock absorber in telescopic design.
- the internal structure of the shock absorber should be suitable to disturb the flow of the oil in the cylinder of the shock absorber as little as possible.
- a flap actuator with a hydraulic cylinder and a spring with decreasing winding diameter. Furthermore, in the DE 20 2006 015 153 U1 a flap drive with a spindle-spindle nut gear and with a spring with a constant winding diameter is shown.
- the invention is based on the problem of designing and developing the known spindle drive in such a way that the interaction between the helical compression spring and the spindle drive is also optimized.
- the helical compression spring can be easily adapted to the geometric conditions prevailing in the spindle drive.
- a complex adaptation of these geometrical conditions, for example through the use of additional guide sleeves or the like, can be eliminated with the proposed solution.
- the above adjustment of the helical compression spring is based on the fact that the helical compression spring has longitudinal sections which at least partially have different mean diameters. This allows the helical compression spring to be designed specifically for the available space.
- the helical compression spring is equipped with guide windings which are in engagement with a guide surface for guiding the helical compression spring or can be brought in, and that the other spring windings are turns which are free from the guide surface.
- guide windings replace guide sleeves in a cost-effective manner, which previously served to adapt the geometrical conditions prevailing in the spindle drive to the coil spring.
- the spindle drive shown in the drawing is used for motorized adjustment of an adjusting element 1 designed as a tailgate. This is advantageous, but should not be understood as limiting. Rather, the proposed spindle drive can be used for all possible adjustment elements of a motor vehicle, as will be explained further below.
- the spindle drive is equipped with a drive motor 2, a spindle-spindle gear 3 connected downstream of the drive motor 2 for generating linear drive movements and with two connections 4, 5 for leading out the drive movements.
- a drive motor 2 a spindle-spindle gear 3 connected downstream of the drive motor 2 for generating linear drive movements and with two connections 4, 5 for leading out the drive movements.
- Between the drive motor 2 and the spindle-spindle nut gear 3 is here and preferably one in particular as a planetary gear configured intermediate gear 6, which plays no role in the proposed solution.
- the spindle drive has a one-piece helical compression spring 8 which is aligned with the longitudinal axis 7 of the spindle and serves to bias the spindle drive here and preferably into the extended position.
- a helical compression spring 8 which is aligned with the longitudinal axis 7 of the spindle and serves to bias the spindle drive here and preferably into the extended position.
- several helical compression springs can also be used here.
- the helical compression spring 8 of the proposed spindle drive is particularly important in the field of motorized tail flap application. It counteracts the weight of the tailgate 1.
- the helical compression spring 8 is preferably designed such that the resulting state comes as close as possible to a state of equilibrium. In the sense of an optimal approximation, as mentioned above, several, in particular different, helical compression springs 8 can be provided. In the following, only a single helical compression spring 8 is used as a representative of possibly several helical compression springs 8.
- the proposed helical compression spring 8 deviates from the usual design insofar as it has spring coils 9 of different diameters. On the one hand, this allows length sections of different diameters to be realized, by means of which the helical compression spring 8 can be adapted to the available installation space. It is also conceivable that the helical compression spring 8 itself can be equipped with geometries for its own guidance. In all cases, it is the case that the helical compression spring 8 is equipped with spring coils 9 of different diameters in order to optimally adapt the helical compression spring 8 to the geometric conditions prevailing in the spindle drive.
- the Fig. 2 and 3rd show that the proposed spindle drive has a housing 10 in which the spindle-spindle nut gear 3, the helical compression spring 8 and the drive motor 2 are arranged.
- the above-mentioned intermediate gear 6 can also be found in the housing 10.
- the drive motor 2 and / or the intermediate gear 6 as well as further drive components and couplings or the like can be arranged outside the housing 10. Possibly. a further housing is then provided for these drive components.
- FIG. 2 shows that the housing 10 has an inner tube 10a connected to one of the two connections 4 and an outer tube 10b connected to the other connection 5 and telescopically displaceable relative to the inner tube 10a.
- the spindle 11 of the spindle-spindle nut transmission 3 is axially fixed and rotatable relative to one of the two connections 4, 5, here and preferably the connection 4 connected to the inner tube 10a.
- the spindle nut 12 of the spindle-spindle nut transmission 3, on the other hand, is connected to the respective other connection 5, here and preferably to the connection 5 connected to the outer tube 10b, via a guide tube 13, with a spindle section outside the guide tube 13 and a depending on the position of the spindle drive Spindle section is located within the guide tube 13.
- the helical compression spring 8 surrounds the spindle 11 and extends essentially over the entire length of the spindle 11. It is conceivable that the helical compression spring 8 also extends only over a longitudinal section of the spindle 11. In the exemplary embodiment shown, this is accompanied by the fact that the helical compression spring 8 also surrounds the guide tube 13 and that the helical compression spring 8 extends over the entire length of the guide tube 13. Here too, it can be provided that the helical compression spring 8 extends only over a longitudinal section of the guide tube 13.
- the guide tube 13 forms an additional guide for the spindle 11 of the spindle-spindle nut transmission 3.
- the spindle 11 is equipped at the end with a sliding element 1 la.
- the outside of the guide tube 13 also serves to guide the helical compression spring 8.
- One can be Synopsis of Fig. 2 and 3rd remove that the guide tube 13 counteracts a buckling of the helical compression spring 8.
- the guide tube 13, as is basically known from the prior art can be surrounded by a guide sleeve, not shown.
- Fig. 2 derive that the spindle nut 12 together with the guide tube 13 forms a radial shoulder 14 directed towards the spindle 11 at the end, which is referred to below as the "spindle nut shoulder". It can also be seen from this illustration that the spindle nut shoulder 14 is exposed to the helical compression spring 8 and that the adjustment of the spindle drive is accompanied by an axial displacement of the spindle nut shoulder 14 relative to the spring turns 9 of the helical compression spring 8.
- the inner tube 10a forms at the end a radial shoulder 15 directed towards the outer tube 10b, which is referred to below as the “housing shoulder”. It is also the case here that the adjustment of the spindle drive is accompanied by an axial displacement of the housing shoulder J.5 relative to the spring windings 9 of the helical pressure spring 8.
- FIG. 2 shows that the inner tube 10a is positively engaged at the end with the outer tube 10b in the sense of an anti-rotation device. This is only addressed here in the sense of a complete presentation and is of no further importance for the proposed teaching.
- the helical compression spring 8 has longitudinal sections 16, 17, 18, which here and preferably all have different average diameters, in such a way that the helical compression spring 8 is free of predetermined parts of the spindle drive, here and preferably of the spindle nut shoulder 14 and the Housing paragraph 15 remains. This will now be explained in detail.
- the screw compression spring 8 has a length section 16 of smaller average diameter, which is referred to below as the "inner section”.
- a length section adjoins the inner section 16 via a transition section 17 18 larger average diameter, which is referred to below as the "outer section”.
- the transition section 17 can also be omitted, so that the transition between the inner section 16 and the outer section 18 then only takes place at a transition point.
- the average diameter of the transition section 17 lies between the average diameter of the inner section 16 and the average diameter of the outer section 18.
- the spindle nut shoulder 14 is located in the transition section 17.
- the spindle nut shoulder 14 is thus already in a longitudinal section of the helical compression spring 8 that is widened with respect to the inner section 16, so that the radial distance between the spindle nut shoulder 14 and the spring windings 9 is correspondingly increased.
- the spindle nut shoulder 14 is even located in the additionally widened outer section 18. This reduces the risk of snagging between the spindle nut shoulder 14 and the spring coils 9.
- the spindle nut shoulder 14 remains free of the helical compression spring 8 even if the helical compression spring 8 bulges out laterally due to the tensioning of the helical compression spring 8.
- the housing shoulder 15 thus remains free of the helical compression spring 8 even if the helical compression spring 8 bulges out laterally due to the tensioning of the helical compression spring 8.
- the different diameters of the spring coils 9 of the helical compression spring 8 can also play an important role in the course of the guidance of the helical compression spring 8, in particular to prevent them from buckling.
- the guide tube 13 then preferably forms a guide surface 19 for the inner section 16 of the helical compression spring 8 and the housing inner wall, here and preferably the inner surface of the inner tube 10a, a guide surface 20 for the outer section (18) of the helical compression spring (8).
- the guidance of the helical compression spring 8 can be influenced in particular by the winding pattern that is implemented in each case.
- Each length section 16, 17, 18 is fundamentally equipped with such a winding pattern. This also applies in the event that the helical compression spring 8 only consists of a single length section.
- the winding pattern describes the course of the diameter of the spring windings 9 over the length of the respective length section 16, 17, 18 or over the length of the helical compression spring 8.
- the transition section 17, for example, has a winding pattern with windings of constant diameter.
- the inner section 16 and the outer section 18 of the helical compression spring 8 have guide windings 9b, 9c, which are or can be brought into engagement with a guide surface 19, 20 for guiding the helical compression spring 8.
- the remaining spring windings 9a of the two sections 16, 18 are designed as free spring windings which are set back radially with respect to the respective guide surface 19, 20 and are therefore disengaged from the respective guide surface 19, 20.
- the free spring turns 9a of the inner section 16 are radially outwards
- the free spring windings 9a of the outer section 18 are set back radially inwards.
- the diameters of the free spring windings 9a of the inner section 16 and the outer section 18 are essentially identical in absolute terms.
- the guide surfaces 19, 20 are here and preferably formed by a housing inner wall, in particular by the inner surface of the inner tube 10a and, alternatively or additionally, by the outer surface of the guide tube 13.
- Other guide surfaces 19, 20 are conceivable depending on the design of the spindle drive.
- the outer section 18 of the helical compression spring 8 now has guide windings 9c and free windings 9a, here and preferably the inner surface of the inner tube 10a providing the guide surface 20 assigned to these guide windings 9c.
- the inner section 16 of the helical compression spring 8 has guide windings 9b and free spring windings 9a, the outer surface of the guide tube 13 providing the guide surface 19 assigned to these guide windings 9b.
- Fig. 5 The guide surfaces 19, 20 provided by the guide tube 13 on the one hand and the inner tube 10a on the other hand are shown schematically. It can be seen from this illustration that the guide windings 9b of the inner section 16 are or can be brought into engagement with the guide surface 19 provided by the guide tube 13 and that the guide windings 9c of the outer section 18 are or can be brought into engagement with the guide surface 20 provided by the inner tube 10a.
- the number of free turns 9a is far greater than the number of guide turns 9b, 9c.
- the ratio of the number of free turns 9a to the number of guide turns 9b, 9c lies in a range between 3: 1 and 5: 4, in particular in a range between 2: 1 and 3: 2. This ensures that a large part of the spring windings 9 does not come into engagement with the guide surfaces 19, 20 at all, which has advantageous effects on the noise development.
- helical compression spring 8 can be adapted to almost any geometries of external guide surfaces 19 and internal guide surfaces 20 by a suitable design of the guide windings 9b, 9c.
- a look at the representation in Fig. 5 also shows that the transition section 17 has not been equipped with guide turns and free turns in the above sense.
- the reason for this is that the potential guide surfaces attributable to the transition section 17 have the spindle nut shoulder 14 in the region of the guide tube 13 and the housing shoulder 15 in the region of the inner wall of the housing in any case when the spindle drive is extended. It was explained further above that engagement of the helical compression spring 8 with these shoulders 14, 15 is to be avoided, so that the transition section 17 preferably has a winding pattern with a constant diameter for all windings.
- the diameter of the spring turns 9a of the transition section 17 preferably corresponds to the diameter of the free turns 9a of the outer section 18 and the inner section 16.
- the proposed spindle drive can be used in all possible adjustment elements 1 of a motor vehicle can.
- the adjusting element 1 is a flap, in particular a tailgate, a boot lid, a door, in particular a side door, a bonnet or the like of a motor vehicle.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spindelantrieb für ein Verstellelement eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
- Der in Rede stehende Spindelantrieb kann für alle möglichen Verstellelemente eines Kraftfahrzeugs Anwendung finden. Beispiele hierfür sind eine Klappe, insbesondere eine Heckklappe, ein Heckdeckel, eine Motorhaube, eine Seitentür, eine Laderaumklappe, ein Hubdach o. dgl. eines Kraftfahrzeugs.
- Ein bekannter Spindelantrieb (
DE 20 2005 003 466 U1 ), von dem die Erfindung ausgeht, dient der Verstellung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs. Der Spindelantrieb ist mit einem Antriebsmotor und einem dem Antriebsmotor nachgeschalteten Spindel-Spindelmuttergetriebe zur Erzeugung von Antriebsbewegungen ausgestattet. Zum Ausleiten der Antriebsbewegungen sind zwei Anschlüsse vorgesehen, die mittels mehrerer einstückiger Schraubendruckfedern gegeneinander vorgespannt sind. - Bei dem bekannten Spindelantrieb ist die Spindelmutter mit einem Führungsrohr verbunden, das einerseits der Führung der durch die Spindelmutter hindurch ragenden Spindel dient und das andererseits über eine Führungshülse der Führung einer der Schraubendruckfedern dient.
- Bei der Verstellung des bekannten Spindelantriebs in die eingefahrene Stellung ist stets ein jedenfalls geringfügiges seitliches Ausbeulen der Schraubendruckfedem zu beobachten, das bei der obigen Schraubendruckfeder über die Führungshülse abgefangen wird. Das Ausbeulen kann grundsätzlich zu Problemen im endseitigen Bereich der Führungshülse fuhren, in dem die Führungshülse zusammen mit dem Führungsrohr und der Spindelmutter einen zu der Spindel hin gerichteten Absatz bildet. Sofern die Schraubendruckfeder durch deren obiges Ausbeulen in Eingriff mit diesem Absatz kommt, kann es zu einem Verhaken und bei der weiteren Verstellung des Spindelantriebs zu knackenden Geräuschen kommen. Diese Geräuschentwicklung wird vom Benutzer als Komforteinbuße gesehen.
- Die
DE 10 2004 040 170 A1 zeigt ebenfalls einen Spindelantrieb zur Verstellung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, wobei auch dieser Spindelantrieb einen Antriebsmotor und einen dem Antriebsmotor nachgeschalteten Spindel-Spindelmuttergetriebe zur Erzeugung von Antriebsbewegungen aufweist. Eine Schraubendruckfeder zur Vorspannung des Spindelantriebs weist einen konstanten Durchmesser auf. - Das amerikanische Patent
US 4,318,535 zeigt eine Hinterradaufhängung für ein Kraftrad mit einem hydraulischen Stoßdämpfer in Teleskopbauweise. Dabei soll der innere Aufbau des Stoßdämpfers dazu geeignet sein, ein Fließen des Öls im Zylinders des Stoßdämpfers möglichst wenig zu stören. - In der
DE 20 2006 015 153 U1 ist ein Klappenantrieb mit einem Hydraulikzylinder und mit einer Feder mit abnehmenden Windungsdurchmesser gezeigt. Ferner ist in derDE 20 2006 015 153 U1 ein Klappenantrieb mit einem Spindel-Spindelmuttergetriebe und mit einer Feder mit konstantem Windungsdurchmesser gezeigt. - Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, den bekannten Spindelantrieb derart auszugestalten und weiterzubilden, dass das Zusammenspiel zwischen der Schraubendruckfeder und dem Spindelantrieb im Übrigen optimiert wird.
- Das obige Problem wird bei einem Spindelantrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
- Wesentlich ist die Erkenntnis, dass durch die Ausstattung der Schraubendruckfeder mit Federwindungen unterschiedlichen Durchmessers auf einfache Weise eine Anpassung der Schraubendruckfeder an die im Spindelantrieb herrschenden geometrischen Gegebenheiten möglich ist. Eine aufwendige Anpassung dieser geometrischen Gegebenheiten, beispielsweise durch die Verwendung zusätzlicher Führungshülsen o. dgl., kann mit der vorschlagsgemäßen Lösung entfallen.
- In besonders bevorzugter Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 geht die obige Anpassung der Schraubendruckfeder darauf zurück, dass die Schraubendruckfeder Längenabschnitte aufweist, die zumindest zum Teil unterschiedliche mittlere Durchmesser aufweisen. Damit kann die Schraubendruckfeder gezielt auf den jeweils freien Bauraum hin ausgelegt werden.
- Bei einer anderen bevorzugten Variante gemäß Anspruch 12 ist es so, dass die Schraubendruckfeder mit Führungswindungen ausgestattet ist, die zur Führung der Schraubendruckfeder in Eingriff mit einer Führungsfläche stehen oder bringbar sind und dass die übrigen Federwindungen von der Führungsfläche freie Windungen sind. Solche Führungswindungen ersetzen auf kostengünstige Weise Führungshülsen, die bislang der Anpassung der im Spindelantrieb herrschenden geometrischen Gegebenheiten an die Schraubenfeder dienten.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- Fig. 1
- in einer ganz schematischen Darstellung den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer Heckklappe, die mit einem vorschlagsgemäßen Spindelantrieb ausgestattet ist,
- Fig. 2
- den Spindelantrieb gemäß
Fig. 1 in der ausgefahrenen Stellung in einer geschnittenen Seitenansicht, - Fig. 3
- den Spindelantrieb gemäß
Fig. 1 in der eingefahrenen Stellung in einer geschnittenen Seitenansicht, - Fig. 4
- die Schraubendruckfeder des Spindelantriebs gemäß
Fig. 1 in einer Seitenansicht, - Fig. 5
- die Schraubendruckfeder gemäß
Fig. 4 in der ausschnittweisen Ansicht A und - Fig. 6
- die Schraubendruckfeder gemäß
Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht. - Der in der Zeichnung dargestellte Spindelantrieb dient der motorischen Verstellung eines als Heckklappe ausgestalteten Verstellelements 1. Dies ist zwar vorteilhaft, aber nicht beschränkend zu verstehen. Vielmehr lässt sich der vorschlagsgemäße Spindelantrieb für alle möglichen Verstellelemente eines Kraftfahrzeugs einsetzen, wie weiter unten noch erläutert wird.
- Der Spindelantrieb ist mit einem Antriebsmotor 2, einem dem Antriebsmotor 2 nachgeschalteten Spindel-Spindelmuttergetriebe 3 zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen und mit zwei Anschlüssen 4, 5 zum Ausleiten der Antriebsbewegungen ausgestattet. Zwischen den Antriebsmotor 2 und das Spindel-Spindelmuttergetriebe 3 ist hier und vorzugsweise ein insbesondere als Planetenradgetriebe ausgestaltetes Zwischengetriebe 6 geschaltet, das für die vorschlagsgemäße Lösung keine Rolle spielt.
- Der Spindelantrieb weist eine auf die Spindellängsachse 7 ausgerichtete, einstückige Schraubendruckfeder 8 auf, die der Vorspannung des Spindelantriebs hier und vorzugsweise in die ausgefahrene Stellung dient. Grundsätzlich können hier auch mehrere Schraubendruckfedem Anwendung finden.
- Der Schraubendruckfeder 8 des vorschlagsgemäßen Spindelantriebs kommt insbesondere im Anwendungsbereich der motorischen Verstellung von Heccklappen besondere Bedeutung zu. Sie wirkt der Gewichtskraft der Heckklappe 1 entgegen. Vorzugsweise ist die Schraubendruckfeder 8 im Hinblick auf die Gewichtskraft der Heckklappe 1 so ausgelegt, dass der resultierende Zustand einem Gleichgewichtszustand so nahe wie möglich kommt. Im Sinne einer optimalen Annäherung können wie oben angesprochen mehrere, insbesondere unterschiedliche Schraubendruckfedem 8 vorgesehen sein. Im Folgenden ist stellvertretend für ggf. mehrere Schraubendruckfedern 8 nur von einer einzigen Schraubendruckfeder 8 die Rede.
- Es lässt sich den Darstellungen in den
Fig. 4 bis 6 entnehmen, dass die vorschlagsgemäße Schraubendruckfeder 8 von der üblichen Ausgestaltung insoweit abweicht, als sie Federwindungen 9 unterschiedlichen Durchmessers aufweist. Damit lassen sich einerseits Längenabschnitte unterschiedlicher Durchmesser realisieren, über die die Schraubendruckfeder 8 an den jeweils verfügbaren Bauraum abgepasst werden kann. Denkbar ist aber auch, dass die Schraubendruckfeder 8 selbst mit Geometrien zu ihrer eigenen Führung ausgestattet werden kann. In allen Fällen ist es so, dass die Ausstattung der Schraubendruckfeder 8 mit Federwindungen 9 unterschiedlichen Durchmessers dazu dient, die Schraubendruckfeder 8 optimal auf die im Spindelantrieb herrschenden geometrischen Gegebenheiten anzupassen. - Um die vorschlagsgemäße Lehre besser darstellen zu können, werden zunächst die oben angesprochenen, im Spindelantrieb herrschenden geometrischen Gegebenheiten erläutert.
- Die
Fig. 2 und3 zeigen, dass der vorschlagsgemäße Spindelantrieb ein Gehäuse 10 aufweist, in dem das Spindel-Spindelmuttergetriebe 3, die Schraubendruckfeder 8 und der Antriebsmotor 2 angeordnet sind. Entsprechend findet sich auch das oben angesprochene Zwischengetriebe 6 im Gehäuse 10. Grundsätzlich können der Antriebsmotor 2 und/oder das Zwischengetriebe 6 sowie weitere Antriebskomponenten sowie Kupplungen o. dgl. außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet sein. Ggf. ist dann ein weiteres Gehäuse für diese Antriebskomponenten vorgesehen. - Die Detaildarstellung in
Fig. 2 zeigt, dass das Gehäuse 10 ein mit einem der beiden Anschlüsse 4 verbundenes Innenrohr 10a und ein mit dem jeweils anderen Anschluss 5 verbundenes, teleskopartig gegenüber dem Innenrohr 10a verschiebbares Außenrohr 10b aufweist. - Die Spindel 11 des Spindel-Spindelmuttergetriebes 3 ist gegenüber einem der beiden Anschlüsse 4, 5, hier und vorzugsweise dem mit dem Innenrohr 10a verbundenen Anschluss 4, axialfest und drehbar gelagert. Die Spindelmutter 12 des Spindel-Spindelmuttergetriebes 3 dagegen ist mit dem jeweils anderen Anschluss 5, hier und vorzugsweise dem mit dem Außenrohr 10b verbundenen Anschluss 5, über ein Führungsrohr 13 verbunden, wobei je nach Stellung des Spindelantriebs ein Spindel abschnitt außerhalb des Führungsrohrs 13 und ein Spindelabschnitt innerhalb des Führungsrohrs 13 gelegen ist.
- Die Schraubendruckfeder 8 umschließt die Spindel 11 und erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Spindel 11. Denkbar ist, dass sich die Schraubendruckfeder 8 auch nur über einen Längenabschnitt der Spindel 11 erstreckt. Bei dem im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel geht damit einher, dass die Schraubendruckfeder 8 auch das Führungsrohr 13 umschließt und dass sich die Schraubendruckfeder 8 über die gesamte Länge des Führungsrohrs 13 erstreckt. Auch hier kann es vorgesehen sein, dass sich die Schraubendruckfeder 8 nur über einen Längenabschnitt des Führungsrohrs 13 erstreckt.
- Das Führungsrohr 13 bildet innenseitig eine zusätzliche Führung für die Spindel 11 des Spindel-Spindelmuttergetriebes 3. Hierfür ist die Spindel 11 endseitig mit einem Gleitelement 1 la ausgestattet. Das Führungsrohr 13 dient darüber hinaus mit seiner Außenseite der Führung der Schraubendruckfeder 8. Es lässt sich einer Zusammenschau der
Fig. 2 und3 entnehmen, dass das Führungsrohr 13 einem Ausknicken der Schraubendruckfeder 8 entgegenwirkt. Hierfür kann das Führungsrohr 13, wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, von einer nicht dargestellten Führungshülse umgeben sein. - Es lässt sich der Detailansicht in
Fig. 2 entnehmen, dass die Spindelmutter 12 zusammen mit dem Führungsrohr 13 endseitig einen radialen, zu der Spindel 11 hin gerichteten Absatz 14 bildet, der im Folgenden als "Spindelmutterabsatz" bezeichnet wird. Es lässt sich dieser Darstellung auch entnehmen, dass der Spindelmutterabsatz 14 zu der Schraubendruckfeder 8 hin exponiert ist und dass mit der Verstellung des Spindelantriebs eine axiale Verlagerung des Spindelmutterabsatzes 14 relativ zu den Federwindungen 9 der Schraubendruckfeder 8 einhergeht. - Zusätzlich zu dem Spindelmutterabsatz 14 bildet das Innenrohr 10a endseitig einen radialen, zum Außenrohr 10b hin gerichteten Absatz 15, der im Folgenden als "Gehäuseabsatz" bezeichnet wird. Auch hier ist es so, dass mit der Verstellung des Spindelantriebs eine axiale Verlagerung des Gehäuseabsatzes J.5 relativ zu den Federwindungen 9 der Schraubendmckfeder 8 einhergeht.
- Die Detailansicht in
Fig. 2 zeigt, dass das Innenrohr 10a endseitig mit dem Au-ßenrohr 10b im Sinne einer Verdrehsicherung formschlüssig in Eingriff steht. Dies wird hier nur im Sinne einer vollständigen Darstellung angesprochen und ist für die vorschlagsgemäße Lehre nicht weiter von Bedeutung. - Wesentlich ist nun, dass die Schraubendruckfeder 8 Längenabschnitte 16, 17, 18 aufweist, die hier und vorzugsweise alle unterschiedliche mittlere Durchmesser aufweisen, und zwar derart, dass die Schraubendruckfeder 8 frei von vorbestimmten Teilen des Spindelantriebs, hier und vorzugsweise von dem Spindelmutterabsatz 14 und dem Gehäuseabsatz 15, bleibt. Dies wird nun im Detail erläutert.
- Es lässt sich am besten den Darstellungen in
Fig. 5 und6 entnehmen, dass die Scbraubendruckfeder 8 einen Längenabschnitt 16 kleineren mittleren Durchmessers aufweist, der im Folgenden als "Innenabschnitt" bezeichnet wird. An den Innenabschnitt 16 schließt sich über einen Übergangsabschnitt 17 ein Längenabschnitt 18 größeren mittleren Durchmessers an, der im Folgenden als "Außenabschnitt" bezeichnet wird. Der Übergangsabschnitt 17 kann grundsätzlich auch entfallen, so dass der Übergang zwischen dem Innenabschnitt 16 und dem Außenabschnitt 18 dann lediglich an einer Übergangsstelle erfolgt. - In besonders bevorzugter Ausgestaltung liegt der mittlere Durchmesser des Übergangsabschnitts 17 zwischen dem mittleren Durchmesser des Innenabschnitts 16 und dem mittleren Durchmesser des Außenabschnitts 18.
- Befindet sich nun der Spindelantrieb in der ausgefahrenen Stellung, in der die Schraubendruckfeder 8 minimal oder gar nicht gespannt ist, so ist der Spindelmutterabsatz 14 im Übergangsabschnitt 17 gelegen. Damit befindet sich der Spindelmutterabsatz 14 bereits in einem gegenüber dem Innenabschnitt 16 aufgeweiteten Längenabschnitt der Schraubendruckfeder 8, so dass der radiale Abstand zwischen dem Spindelmutterabsatz 14 und den Federwindungen 9 entsprechend vergrößert ist. In der in
Fig. 3 dargestellten, eingefahrenen Stellung des Spindelantriebs ist der Spindelmutterabsatz 14 sogar im zusätzlich aufgeweiteten Außenabschnitt 18 gelegen. Dies reduziert die Gefahr des Verhakens zwischen dem Spindelmutterabsatz 14 und den Federwindungen 9. Der Spindelmutterabsatz 14 bleibt auch bei einem auf das Spannen der Schraubendruckfeder 8 zurückgehenden seitlichen Ausbeulen der Schraubendruckfeder 8 frei von der Schraubendruckfeder 8. - Ähnlich gute Ergebnisse lassen sich dadurch erzielen, dass der Spindelmutterabsatz 14 in der ausgefahren Stellung bereits im Außenabschnitt 18 oder, sofern ein Übergangsabschnitt 17 fehlt, im Bereich der entsprechenden Übergangsstelle gelegen ist.
- Das obige Grundprinzip der Vermeidung des Eingriffs zwischen der Schraubendruckfeder 8 und einem Teil des Spindelantriebs lässt sich auch auf den Gehäuseabsatz 15 anwenden. Es lässt wieder der Detailansicht in
Fig. 2 entnehmen, dass der Gehäuseabsatz 15 in der ausgefahrenen Stellung im Übergangsabschnitt 17 gelegen ist und dass der Gehäuseabsatz 15 in der eingefahrenen Stellung (Fig. 3 ) im Innenabschnitt 16 gelegen ist. Auch hiermit wird erreicht, dass der radiale Abstand zwischen dem Gehäuseabsatz 15 und den Federwindungen vergleichsweise groß ist. - Damit bleibt bei geeigneter Auslegung der Gehäuseabsatz 15 auch bei einem auf das Spannen der Schraubendruckfeder 8 zurückgehenden seitlichen Ausbeulen der Schraubendruckfeder 8 frei von der Schraubendruckfeder 8.
- Die unterschiedlichen Durchmesser der Federwindungen 9 der Schraubendruckfeder 8 können auch im Rahmen der Führung der Schraubendruckfeder 8 insbesondere zur Vermeidung deren Ausknickens eine wichtige Rolle spielen. Vorzugsweise bildet das Führungsrohr 13 dann eine Führungsfläche 19 für den Innenabschnitt 16 der Schraubendruckfeder 8 und die Gehäuseinnenwand, hier und vorzugsweise die Innenfläche des Innenrohrs 10a, eine Führungsfläche 20 für den Außenabschnitt (18) der Schraubendruckfeder (8).
- Die Führung der Schraubendruckfeder 8 lässt sich insbesondere durch das jeweils realisierte Windungsmuster beeinflussen. Jeder Längenabschnitt 16, 17, 18 ist grundsätzlich mit einem solchen Windungsmuster ausgestattet. Dies gilt auch für den Fall, dass die Schraubendruckfeder 8 überhaupt nur aus einem einzigen Längenabschnitt besteht.
- Das Windungsmuster beschreibt im vorliegenden Sinne den Verlauf des Durchmessers der Federwindungen 9 über die Länge des jeweiligen Längenabschnitts 16, 17, 18 bzw. über die Länge der Schraubendruckfeder 8.
- Der Übergangsabschnitt 17 beispielsweise weist ein Windungsmuster mit Windungen von konstantem Durchmesser auf. Der Außenabschnitt 18 und der Innenabschnitt 16 dagegen weisen Windungsmuster mit Windungen von periodisch sich abwechselnden unterschiedlichen Durchmessern auf. Der Grund hierfür wird aus den folgenden Erläuterungen deutlich.
- Der Innenabschnitt 16 und der Außenabschnitt 18 der Schraubendruckfeder 8 weisen Führungswindungen 9b, 9c auf, die zur Führung der Schraubendruckfeder 8 in Eingriff mit jeweils einer Führungsfläche 19, 20 stehen oder bringbar sind. Die übrigen Federwindungen 9a der beiden Abschnitte 16, 18 sind als freie Federwindungen ausgestaltet, die im Hinblick auf die jeweilige Führungsfläche 19, 20 radial zurückversetzt sind und damit außer Eingriff von der jeweiligen Führungsfläche 19, 20 stehen. Die freien Federwindungen 9a des Innenabschnitts 16 sind radial nach Außen, die freien Federwindungen 9a des Außenabschnitts 18 sind radial nach Innen zurückversetzt. Dabei sind hier und vorzugsweise die Durchmesser der freien Federwindungen 9a des Innenabschnitts 16 und des Außenabschnitts 18 absolut gesehen im wesentlichen identisch.
- Die Führungsflächen 19, 20 werden hier und vorzugsweise von einer Gehäuseinnenwand, insbesondere von der Innenfläche des Innenrohrs 10a und, alternativ oder zusätzlich, von der Außenfläche des Führungsrohrs 13 gebildet. Andere Führungsflächen 19,20 sind je nach Ausgestaltung des Spindelantriebs denkbar.
- Im Einzelnen weist nun der Außenabschnitt 18 der Schraubendruckfeder 8 Führungswindungen 9c und freie Windungen 9a auf, wobei hier und vorzugsweise die Innenfläche des Innenrohrs 10a die diesen Führungswindungen 9c zugeordnete Führungsfläche 20 bereitstellt.
- Ferner ist es so, dass der Innenabschnitt 16 der Schraubendruckfeder 8 Führungswindungen 9b und freie Federwindungen 9a aufweist, wobei die Außenfläche des Führungsrohrs 13 die diesen Führungswindungen 9b zugeordnete Führungsfläche 19 bereitstellt.
- In
Fig. 5 sind die durch das Führungsrohr 13 einerseits und das Innenrohr 10a andererseits bereitgestellten Führungsflächen 19,20 schematisch dargestellt. Aus dieser Darstellung geht hervor, dass die Führungswindungen 9b des Innenabschnitts 16 mit der vom Führungsrohr 13 bereitgestellten Führungsfläche 19 in Eingriff stehen oder bringbar sind und dass die Führungswindungen 9c des Außenabschnitts 18 mit der vom Innenrohr 10a bereitgestellten Führungsfläche 20 in Eingriff stehen oder bringbar sind. - Es fällt auf, dass in dem jeweiligen Längenabschnitt 16, 18 der Schraubendruckfeder 8 die Anzahl der freien Windungen 9a weitaus größer als die Anzahl der Führungswindungen 9b, 9c ist. Hier und vorzugsweise liegt das Verhältnis der Anzahl der freien Windungen 9a zu der Anzahl der Führungswindungen 9b, 9c in einem Bereich zwischen 3:1 und 5:4, insbesondere in einem Bereich zwischen 2:1 und 3:2. Damit wird erreicht, dass ein Großteil der Federwindungen 9 überhaupt nicht in Eingriff mit den Führungsflächen 19, 20 kommt, was vorteilhafte Auswirkungen auf die Geräuschentwicklung hat.
- Ferner ist insbesondere im Hinblick auf die Führung der Schraubendruckfeder 8 im Außenabschnitt 18 vorteilhaft zu erwähnen, dass eine mit dem Spannen der Schraubendruckfeder 8 grundsätzlich verbundene Durchmesserzunahme kein Verklemmen gegenüber dem Gehäuse 10 verursacht, da mit der Durchmesserdifferenz zwischen den Führungswindungen 9c und den freien Windungen 9a stets eine hinreichende "Durchmesserreserve" vorhanden ist.
- Vor allem wird aus der Darstellung in
Fig. 5 aber deutlich, dass die Schraubendruckfeder 8 durch eine geeignete Auslegung der Führungswindungen 9b, 9c auf nahezu beliebige Geometrien von außenliegenden Führungsflächen 19 und innenliegenden Führungsflächen 20 angepasst werden kann. - Ein Blick auf die Darstellung in
Fig. 5 zeigt auch, dass der Übergangsabschnitt 17 mit Führungswindungen und freien Windungen im obigen Sinne nicht ausgestattet worden ist. Der Grund hierfür besteht darin, dass die potentiellen, dem Übergangsabschnitt 17 zurechenbaren Führungsflächen jedenfalls bei ausgefahrenem Spindelantrieb im Bereich des Führungsrohrs 13 den Spindelmutterabsatz 14 und im Bereich der Gehäuseinnenwand den Gehäuseabsatz 15 aufweisen. Es wurde weiter oben erläutert, dass ein Eingriff der Schraubendruckfeder 8 mit diesen Absätzen 14,15 zu vermeiden ist, so dass der Übergangsabschnitt 17 vorzugsweise ein Windungsmuster mit konstantem Durchmesser für alle Windungen aufweist. Dabei entspricht der Durchmesser der Federwindungen 9a des Übergangsabschnitts 17 vorzugsweise dem Durchmesser der freien Windungen 9a des Außenabschnitts 18 und des Innenabschnitts 16. - Im Hinblick auf die Darstellung gemäß
Fig. 5 darf darauf hingewiesen werden, dass zum leichteren Verständnis die freien Federwindungen des Außenabschnitts 18 und des Innenabschnitts 16 mit dem Symbol "0" versehen sind, dass die Führungswindungen 9b des Innenabschnitts 16 mit dem Symbol "-" versehen sind und dass die Führungswindungen 9c des Außenabschnitts 18 mit dem Symbol "+" versehen sind. Damit sind kleinere "-", mittlere "0" und größere "+" Durchmesser auf den ersten Blick erkennbar. - Es wurde weiter oben erläutert, dass der vorschlagsgemäße Spindelantrieb bei allen möglichen Verstellelementen 1 eines Kraftfahrzeugs Anwendung finden kann. In besonders bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei dem Verstellelement 1 um eine Klappe, insbesondere um eine Heckklappe, um einen Heckdeckel, eine Tür, insbesondere eine Seitentür, um eine Motorhaube o. dgL eines Kraftfahrzeugs.
Claims (14)
- Spindelantrieb für ein Verstellelement (1) eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor (2), einem dem Antriebsmotor (2) nachgeschalteten Spindel-Spindelmuttergetriebe (3) zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen und mit zwei Anschlüssen (4, 5) zum Ausleiten der Antriebsbewegungen, wobei mindestens eine auf die Spindellängsachse (7) ausgerichtete, einstückige Schraubendruckfeder (8) zur Vorspannung des Spindelantriebs, insbesondere in die ausgefahrene Stellung, vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schraubendruckfeder (8) zu deren Anpassung an die im Spindelantrieb herrschenden geometrischen Gegebenheiten Federwindungen (9) unterschiedlichen Durchmessers aufweist. - Spindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (10) vorgesehen ist, in dem das Spindel-Spindelmuttergetriebe (3), die Schraubendruckfeder (8) und vorzugsweise der Antriebsmotor (2) angeordnet sind, vorzugsweise, dass das Gehäuse (10) ein mit einem der beiden Anschlüsse (4) verbundenes Innenrohr (10a) und ein mit dem jeweils anderen Anschluss (5) verbundenes, teleskopartig gegenüber dem Innenrohr (10a) verschiebbares Außenrohr (10b) aufweist.
- Spindelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (11) des Spindel-Spindelmuttergetriebes (3) gegenüber einem der beiden Anschlüsse (4, 5), insbesondere dem mit dem Innenrohr (10a) verbundenen Anschluss (4), axialfest und drehbar gelagert ist, dass die Spindelmutter (12) des Spindel-Spindelmuttergetriebes (3) mit dem jeweils anderen Anschluss (5), insbesondere dem mit dem Außenrohr (10b) verbundenen Anschluss (5), über ein Führungsrohr (13) verbunden ist und dass ein Spindelabschnitt außerhalb des Führungsrohrs (13) und ein Spindelabschnitt innerhalb des Führungsrohrs gelegen ist.
- Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schraubendruckfeder (8) zumindest über einen Längenabschnitt der Spindel (11), vorzugsweise im wesentlichen über die gesamte Länge der Spindel (11), die Spindel (11) jeweils umschließend, erstreckt und/oder, dass sich die Schraubendruckfeder (8) zumindest über einen Längenabschnitt des Führungsrohrs (13), vorzugsweise im wesentlichen über die gesamte Länge des Führungsrohrs (13), das Führungsrohr (13) jeweils umschließend, erstreckt.
- Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (12) und/oder das Führungsrohr (13) und/oder eine das Führungsrohr (13) umgebende Führungshülse endseitig einen Spindelmutterabsatz (14) bildet, der einen radialen, zu der Spindel (11) hin gerichteten Absatz definiert, und dass mit der Verstellung des Spindelantriebs eine axiale Verlagerung des Spindelmutterabsatzes (14) relativ zu den Federwindungen (9) der Schraubendruckfeder (8) einhergeht.
- Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (10a) endseitig einen Gehäuseabsatz (15) bildet, der einen radialen, zum Außenrohr (10b) hin gerichteten Absatz definiert, und dass mit der Verstellung des Spindelantriebs eine axiale Verlagerung des Gehäuseabsatzes (15) relativ zu den Federwindungen (9) der der Schraubendruckfeder (8) einhergeht
- Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder (8) Längenabschnitte aufweist, die zumindest zum Teil unterschiedliche mittlere Durchmesser aufweisen derart, dass die Schraubendruckfeder (8) frei von vorbestimmten Teilen des Spindelantriebs, insbesondere von dem Spindelmutterabsatz (14) und/oder dem Gehäuseabsatz (15), bleibt, vorzugsweise, dass die Schraubendruckfeder (8) einen Innenabschnitt (16), der einen Längenabschnitt kleineren mittleren Durchmessers definiert, und sich an einer Übergangsstelle oder über einen Übergangsabschnitt (17) daran anschließend einen Außenabschnitt (18), der einen Längenabschnitt grösseren mittleren Durchmessers definiert, aufweist, vorzugsweise, dass der mittlere Durchmesser des Übergangsabschnitts (17) zwischen dem mittleren Durchmesser des Innenabschnitts (16) und dem mittleren Durchmesser des Außenabschnitts (18) liegt.
- Spindelantrieb nach Anspruch 5 und ggf. nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelmutterabsatz (14) in der ausgefahrenen Stellung im Außenabschnitt (18) oder im Übergangsabschnitt (17) oder im Bereich der Übergangsstelle gelegen ist und, vorzugsweise, dass der Spindelmutterabsatz (14) in der eingefahrenen Stellung im Außenabschnitt (18) gelegen ist, so dass der Spindelmutterabsatz (14) auch bei einem geringfügigen, auf das Spannen der Schraubendruckfeder (8) zurückgehenden seitlichen Ausbeulen der Schraubendruckfeder (8) frei von der Schraubendruckfeder (8) bleibt.
- Spindelantrieb nach Anspruch 6 und ggf. nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseabsatz (15) in der ausgefahrenen Stellung im Innenabschnitt (18) oder im Übergangsabschnitt (17) gelegen ist und, vorzugsweise, dass der Gehäuseabsatz (15) in der eingefahrenen Stellung im Innenabschnitt (16) gelegen ist, so dass der Gehäuseabsatz (15) auch bei einem geringfügigen, auf das Spannen der Schraubendruckfeder (8) zurückgehenden seitlichen Ausbeulen der Schraubendruckfeder (8) frei von der Schraubendruckfeder (8) bleibt.
- Spindelantrieb nach den Ansprüchen 3 und 7 und ggf. nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (13) eine Führungsfläche (19) für einen Längenabschnitt (16), insbesondere den Innenabschnitt (16) der Schraubendruckfeder (8), und die Gehäuseinnenwand, insbesondere die Innenfläche des Innenrohrs (10a), eine Führungsfläche (20) für einen anderen Längenabschnitt (18), insbesondere den Außenabschnitt (18) der Schraubendruckfeder (8) bildet.
- Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder (8) mindestens ein Windungsmuster aufweist, dass mindestens ein Längenabschnitt (17) ein Windungsmuster mit Federwindungen von konstantem Durchmesser aufweist und/oder, dass mindestens ein Längenabschnitt (16, 17) ein Windungsmuster mit Federwindungen (9) von periodisch sich abwechselnden unterschiedlichen Durchmessern aufweist.
- Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Längenabschnitt (16, 18) der Schraubendruckfeder (8) Führungswindungen (9b, 9c) aufweist, die zur Führung der Schraubendruckfeder (8) in Eingriff mit einer Führungsfläche (19, 20) stehen oder bringbar sind und dass dieser Längenabschnitt (16, 18) im übrigen im Hinblick auf die Führungsfläche (19, 20) radial zurückversetzte, freie Federwindungen (9a) aufweist, die ausser Eingriff von der Führungsfläche (19, 20) stehen, vorzugsweise, dass der Außenabschnitt (18) der Schraubendruckfeder (8) Führungswindungen (9c) und freie Federwindungen (9a) aufweist und dass eine Gehäuseinnenwand, insbesondere die Innenfläche des Innenrohrs (10a), die diesen Führungswindungen (9c) zugeordnete Führungsfläche (20) bereitstellt, und/oder, dass der Innenabschnitt (16) der Schraubendruckfeder (8) Führungswindungen (9b) und freie Federwindungen (9a) aufweist und dass die Außenfläche des Führungsrohrs (13) die diesen Führungswindungen (9b) zugeordnete Führungsfläche (19) bereitstellt.
- Spindelantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem jeweiligen Längenabschnitt (16, 18) der Schraubendruckfeder (8) die Anzahl der freien Federwindungen (9a) größer als die Anzahl der Führungswindungen (9b, 9c) ist, vorzugsweise, dass das Verhältnis der Anzahl der freien Federwindungen (9a) zu der Anzahl der Führungswindungen (9b, 9c) in einem Bereich zwischen 3:1 und 5:4, insbesondere in einem Bereich zwischen 2:1 und 3:2, liegt.
- Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (1) eine Heckklappe, ein Heckdeckel, eine Tür, insbesondere eine Seitentür, eine Motorhaube o. dgl., eines Kraftfahrzeugs ist.
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