DE102008031228B4

DE102008031228B4 - Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102008031228B4
Application number: DE102008031228A
Authority: DE
Inventors: Dr. Reif Thomas; Klaus Schmidt
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: US8127634B2; JP2010014274A; DE102008031228A1; US20100162839A1

Abstract

Antriebseinrichtung mit einer mit einem feststehenden Basisteil, insbesondere eine Fahrzeugkarosserie, oder mit einem bewegbaren Bauteil, insbesondere eine Fahrzeugklappe oder Fahrzeugtür, verbindbaren ersten Befestigungsvorrichtung, einer mit dem bewegbaren Bauteil oder mit dem feststehenden Basisteil verbindbaren zweiten Befestigungsvorrichtung, einem eine Gewindespindel und eine auf der Gewindespindel angeordneten Spindelmutter aufweisenden Spindeltrieb, durch den die erste und die zweite Befestigungsvorrichtung axial relativ zueinander bewegbar sind, und einem den Spindeltrieb über eine Überlastschutzeinrichtung drehbar antreibenden Drehantrieb, wobei deren drehfeste Verbindung miteinander bei Überschreitung eines bestimmten Drehmoments lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastschutzeinrichtung ein Ringelement (31) umfasst, das auf einer Antriebswelle des Drehantriebes (18) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit einer mit einem feststehenden Basisteil, insbesondere eine Fahrzeugkarosserie, oder mit einem bewegbaren Bauteil, insbesondere eine Fahrzeugklappe oder Fahrzeugtür, verbindbaren ersten Befestigungsvorrichtung, einer mit dem bewegbaren Bauteil oder mit dem feststehenden Basisteil verbindbaren zweiten Befestigungsvorrichtung, einem eine Gewindespindel und eine auf der Gewindespindel angeordneten Spindelmutter aufweisenden Spindeltrieb, durch den die erste und die zweite Befestigungsvorrichtung axial relativ zueinander bewegbar sind, und einem den Spindeltrieb über eine Überlastschutzeinrichtung drehbar antreibenden Drehantrieb, wobei deren drehfeste Verbindung miteinander bei Überschreitung eines bestimmten Drehmoments lösbar ist.
Bei derartigen Antriebseinrichtungen, wie beispielsweise in der DE 103 30 176 A1 gezeigt, ist es bekannt die Überlastkupplung als reibschlüssige Kupplung auszubilden. Bei einer eingenommenen Grundstellung oder Zwischenstellung kann eine manuelle Betätigung erfolgen, durch die der Reibschluss mit Kraftaufwand überwindbar ist. Die dabei nötigen Kräfte müssen von der Konstruktion aufgenommen werden, an der die Antriebseinrichtung angeordnet ist. Insbesondere bei hoher Kraftbeaufschlagung und/oder bei einer Beaufschlagung mit hoher Beschleunigung kann die Belastung so groß werden, dass die fahrzeugseitigen Anbindungselemente beschädigt werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die zu einer Vermeidung von Beschädigungen an den Bauteilkomponenten der Antriebseinrichtung und der fahrzeugseitigen Anbindungselemente bzw. des Fahrzeugrohbaus führt und gleichzeitig einen einfachen und somit kostengünstigen Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Insbesondere umfasst der Drehantrieb einen Elektromotor.
In weiterer Ausgestaltung umfasst der Drehantrieb ein Getriebe, wodurch die hohe Drehzahl des Motors bei einem geringen Drehmoment in eine niedrigere Drehzahl mit einem höheren Drehmoment übersetzbar ist.
Wie ein weiteres Merkmal der Erfindung zeigt, ragt die Antriebswelle in eine mit der Gewindespindel verbundene Adapterhülse hinein.
Erfindungsgemäß ist in dem Bereich der Antriebswelle, der sich in der Adapterhülse befindet, eine in der Mantelfläche der Antriebswelle radial umlaufende Nut mit einem Nutgrund und zwei Nutwandungen ausgebildet.
Damit im Betrieb eine lange Lebensdauer und somit ein sicherer Betrieb erreichbar ist, umfasst die Antriebswelle wenigstens teilweise gehärtetes Material.
Im Besonderen umfasst wenigstens der Bereich des Nutgrundes und der Nutwandungen gehärtetes Material.
Erfindungsgemäß ist das Ringelement in die Nut eingelegt, damit das Ringelement in axialer Richtung fixiert ist. Außerdem ist durch eine derartige Anordnung kein zusätzlicher Bauraum notwendig.
Vorteilhafterweise umfasst das Ringelement einen Metallstreifen, der mit Prägestegen versehen und zu einem Ring gebogen ist.
Erfindungsgemäß sind im eingebauten Zustand des Ringelements die Prägestege der Adapterhülse zugewandt.
Durch die vorstehend aufgeführten Merkmale werden die Kosten sehr niedrig gehalten, da keine Formschlussteile erforderlich sind und das Ringelement als Blechformteil ein sehr kostengünstiges Bauteil ist.
Das Gewicht des Ringelements liegt im Bereich von nur wenigen Gramm was einen großen Vorteil gegenüber anderen Überlastkupplungen darstellt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit schwenkbar angetriebenen Heckklappe
2 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung
3 Darstellung eines Abschnitts der Antriebseinrichtung nach 2
4 Detailansicht eines Bauteils der Antriebseinrichtung nach 2
Die 1 zeigt die Prinzipskizze eines Kraftfahrzeuges mit einer Karosserie als Basisteil 1 und einem eine Öffnung 2 des Basisteils 1 verschließenden oder öffnenden, bewegbaren Bauteils 3 in der Ausführung als Heckklappe.
Es sei bemerkt, dass es sich bei dem relativ zum Basisteil 1 bewegbaren Bauteils auch um eine Front- oder Motorhaube, eine Fahrzeugtür oder eine entsprechende Anwendung handeln kann.
Das bewegbare Bauteil 3 ist in einer quer zum Fahrzeug verlaufenden horizontalen Schwenkachse 4 gelagert. An einer Seite des bewegbaren Bauteils 3 ist eine erste Antriebseinrichtung 5, an der gegenüberliegenden Seite der Klappe 3 eine zweite Antriebseinrichtung 6 angeordnet.
Die 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer der beiden Antriebseinrichtungen in Form einer elektromechanischen Antriebseinrichtung, die in der nachstehenden Beschreibung der Einfachheit wegen der ersten Antriebseinrichtung 5 zugeordnet wird.
Die erste Antriebseinrichtung 5 besitzt ein rohrförmiges Gehäuse 7, das an einem Ende durch ein Bodenstück 8 verschlossen ist. Das Bodenstück 8 weist einen Gewindezapfen 9 auf, auf den eine erste Befestigungsvorrichtung 10 geschraubt ist.
Das Gehäuse 7 weist einen ersten Abschnitt 11, einen zweiten Abschnitt 12 und einen dritten Abschnitt 13 auf. Der erste Abschnitt 11 weist bei gleich bleibendem Außendurchmesser einen größeren Innendurchmesser als der zweite Abschnitt 12 auf. Der dritte Abschnitt 13 weist hingegen bei gleich bleibendem Innendurchmesser einen geringeren Außendurchmesser als der zweite Abschnitt 12 auf.
Über den dritten Abschnitt 13 des Gehäuses 7 ist ein Schutzrohr 14 angeordnet, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser des zweiten Abschnitts 12 des Gehäuses 7 entspricht. Das Schutzrohr 14 ist an seinem dem Gehäuse 7 abgewandten Ende durch ein Bodenstück 15 verschlossen. Das Bodenstück 15 weist ein Gewindezapfen 16 auf, auf den eine zweite Befestigungsvorrichtung 17 geschraubt ist.
Bei den Befestigungsvorrichtungen 10 und 17 kann es sich, wie in 2 dargestellt um Kugelpfannen handeln, jedoch können beispielsweise auch Gelenkaugen oder andere geeignete Bauteile angeschlossen werden. Alternativ können die Befestigungsvorrichtungen einstückig mit den jeweiligen Bodenstücken 8 und 15 verbunden sein oder durch andere, dem Fachmann bekannte Verbindungstechniken, beispielsweise Schweißen oder Knautschen, verbunden werden, damit die erste Antriebseinrichtung 5 an einem feststehenden Karosseriebauteil bzw. Basisteil 1 eines Kraftfahrzeugs und an einem als Klappe ausgebildeten bewegbaren Bauteil 3 des Kraftfahrzeugs gelenkig verbindbar ist.
Im Inneren des Gehäuses 7 ist im Bereich des ersten Abschnitts 11 ein Drehantrieb 18 angeordnet. Der Drehantrieb 18 umfasst einen Elektromotor 19, eine in einem Sensorgehäuse 20 untergebrachte Sensoreinrichtung und ein in einem Getriebegehäuse 21 untergebrachtes Getriebe 22. Der Elektromotor 19 stützt sich über das Sensorgehäuse 20 an dem durch das Bodenstück 8 verschlossenen Ende des Gehäuses 7 ab. Über ein Adapterelement 23 stützt sich das Getriebegehäuse 21 an dem Elektromotor 19 ab. Das in dem Getriebegehäuse 21 angeordnete Getriebe 22 wird von einer Motorantriebswelle 24 angetrieben. Die Motorantriebswelle 24 ragt außerdem auf der dem Getriebegehäuse 22 gegenüberliegenden Seite in das Sensorgehäuse 20. Vom Sensorgehäuse 20 erstrecken sich die nicht gezeigten, Energieversorgungs- und Steuerleitungen umfassenden Anschlussleitungen durch das Bodenstück 8 aus dem Gehäuse 7.
Das Getriebegehäuse 21 ist an der dem Elektromotor 19 gegenüberliegenden Seite durch einen Gehäusedeckel 25 verschlossen, durch den sich eine die Antriebswelle des Drehantriebes 18 bildende Getriebewelle 26 erstreckt und in eine Adapterhülse 27 hineinragt.
Je nach Aufbau des Elektromotors kann auf ein Getriebe 22 verzichtet werden, wobei dann die Motorantriebswelle 24 die Antriebswelle des Drehantriebes 18 bildet.
Wie besser aus der 3 zu entnehmen ist, ist im Wesentlichen in dem Bereich der Getriebewelle 26, der sich in der Adapterhülse 27 befindet, eine in der Mantelfläche der Getriebewelle 26 radial umlaufende Nut 28 mit einem Nutgrund 29 und zwei Nutwandungen 30 ausgebildet. Erfindungsgemäß umfasst wenigstens der Bereich des Nutgrundes 29 und gegebenenfalls der Nutwandungen 30 gehärtetes Material. Jedoch kann auch die gesamte Getriebewelle 26 gehärtetes Material umfassen. In die Nut 28 ist ein Ringelement 31 eingelegt, das dafür sorgt, dass eine Kraftübertragung von der Getriebewelle 26 auf die mit einem Spindeltrieb verbundene Adapterhülse 27 stattfinden kann.
Die Adapterhülse 27 durchragt ein Lager 32 und ist mit diesem drehfest verbunden. An der der Getriebewelle 26 gegenüberliegenden Seite der Adapterhülse 27 ist diese mit einer Gewindespindel 33 drehfest verbunden. Das Lager 32 wiederum ist in einer Lagerhülse 34 angeordnet, die sich einerseits am Getriebegehäuse 22 oder am Gehäusedeckel 25 abstützt und andererseits an einer Stufe 35 anliegt, die durch die unterschiedlichen Innendurchmesser der Abschnitte 11 und 12 gebildet werden. Somit sind der Drehantrieb 18 zusammen mit dem Lager 32 der Gewindespindel 33 in axialer Richtung innerhalb des ersten Abschnitts 11 des Gehäuses 7 fixiert. Mittels Schrauben 36 oder Knaggen können Teile des Drehantriebs 18 so mit dem Gehäuse 7 verbunden werden, dass diese sich gegenüber dem Gehäuse nicht verdrehen können.
An dem Lager 32 oder an der Lagerhülse 34 stützt sich, im Wesentlichen im zweiten Abschnitt 12, an der Innenwand des Gehäuses 7 anliegend, eine Federhülse 37 ab. Im Inneren der Federhülse 37 ist eine Wandung 38 mit einer Bohrung 39 ausgebildet, durch welche die Gewindespindel 33 hindurchragt. Die Federhülse 37 wird ausgehend vom zweiten Abschnitt 12 des Gehäuses 7 in Richtung dritter Abschnitt 13 durch ein Führungsrohr 40 bis zum Ende des Gehäuses 7 verlängert. Die Federhülse 37 weist an ihrem dem Führungsrohr 40 nahen Ende Ausnehmungen 41 auf, in welche an dem der Federhülse 37 nahen Ende des Führungsrohrs 40 ausgebildete Vorsprünge 42 eingreifen und sind somit verhindern, dass sich Federhülse 37 und Führungsrohr 40 gegeneinander verdrehen können. Das Führungsrohr 40 weist des Weiteren wenigstens eine sich in axialer Richtung erstreckende, als Schlitz ausgebildete Führungseinrichtung 43 auf, in den ein an einer Spindelmutter 44 ausgebildeter Vorsprung 45 hineinragt.
Ein die Gewindespindel 33 teilweise umgebendes Federelement 46 erstreckt sich von der dem Lager 32 abgewandten Seite der Wandung 38 in Richtung dritter Abschnitt 13 des Gehäuses 7 und kommt an der auf der Gewindespindel 33 laufenden Spindelmutter 44 zur Anlage, insbesondere dann, wenn die erste Antriebsrichtung 5 eingeschoben ist, d. h. sich die Klappe 3 in ihrer nahezu vollständig geschlossenen Position befindet. Das Federelement 46 versucht die Spindelmutter 44 beim Öffnen der Klappe 3 aus deren vollständig geschlossenen Position von der Wandung 38 wegzudrängen und unterstützt somit den Drehantrieb 18 wenigstens die ersten Zentimeter der Klappenöffnungsbewegung.
Mit der Spindelmutter 44 wird ein Spindelrohr 47 in dem Führungsrohr 40 axial beweglich geführt, wobei sich das Spindelrohr 47 mit einem Ende an der Spindelmutter 44 und mit seinem anderen Ende an dem Bodenstück 15 des Schutzrohres 14 angebracht ist. Die Gewindespindel 33 weist an dem dem Bodenstück 15 nahen Ende ein in dem Spindelrohr 47 angeordneten Führungsring 48 auf, wodurch ein radiales Schwingen der Gewindespindel 33 vermieden wird.
Zwischen Spindelrohr 47 und dem dem Anschlusselement 17 nahen Ende des Gehäuses 7 ist ein weiterer Führungsring 49 angeordnet, der ebenfalls ein radiales Schwingen der teleskopisch ausfahrbaren Bauteile verhindert und einen stabilen Knickschutz bildet.
Im eingefahrenen Zustand überdeckt das zweite Gehäuseteil 14 den gesamten Abschnitt 13, wobei sich in dieser Stellung der Abschnitt 13 im Wesentlichen vollständig durch das zweite Gehäuseteil erstreckt.
In der 4 ist das Ringelement 31 im Detail dargestellt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Metallstreifen mit Prägestegen 50 versehen und zu einem Ring gebogen, dessen Innendurchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser des Nutgrundes 29 der in der Getriebewelle 26 ausgebildeten Nut 28 entspricht oder geringfügig kleiner ist. Im eingebauten Zustand des Ringelements 31 sind die Prägestege 50 der Adapterhülse 27 zugewandt.
Bei Überbeanspruchung der Antriebseinrichtung, beispielsweise dadurch, dass die Klappe mit einer Handkraft beaufschlagt wird, die entgegengesetzt zu der durch die Antriebseinrichtung erzeugte Antriebskraft wirkt, oder dass die Klappe ruckartig mit über den Antriebskräften liegenden Handkräften betätigt wird. Dadurch wird die an dem Ringelement 31 wirkende Kraft größer als die Reibkraft zwischen dem Ringelement 31 und der Getriebewelle 26 bzw. der Adapterhülse 27, wodurch das Ringelement 31 auf der Getriebewelle 26 in der Nut 28 durchrutscht und die Kraftübertragung von der Getriebewelle 26 auf die mit der Gewindespindel 33 verbundene Adapterhülse 27 unterbrochen wird.
Über die geometrische Kontur (Länge, Durchmesser, Oberflächenkontur) des Ringelementes 31 kann die Größe des Reibschlusses zwischen der Getriebewelle 26 und der Adapterhülse 27 definiert werden. Damit lässt sich speziell im Spindelantrieb eine Überlastentkopplung zwischen dem Drehantrieb 18 aus Elektromotor 19 und Getriebe 22 von dem Spindeltrieb und der Klappe einsetzen.
Ein weiterer Vorteil dieser Überlastkupplung ist die stufenlose Einsetzbarkeit des Ringelementes. Nach Auslösen der Überlastkupplung ist diese wieder sofort spielfrei und ohne Neupositionierung einsetzbar.
Bezugszeichenliste

1: Basisteil
2: Öffnung
3: Klappe
4: Schwenkachse
5: erste Antriebseinrichtung
6: zweite Antriebseinrichtung
7: Gehäuse
8: Bodenstück
9: Gewindezapfen
10: erste Befestigungsvorrichtung
11: erster Abschnitt
12: zweiter Abschnitt
13: dritter Abschnitt
14: Schutzrohr
15: Bodenstück
16: Gewindezapfen
17: zweite Befestigungsvorrichtung
18: Drehantrieb
19: Elektromotor
20: Sensorgehäuse
21: Getriebegehäuse
22: Getriebe
23: Adapterelement
24: Motorantriebswelle
25: Gehäusedeckel
26: Getriebewelle
27: Adapterhülse
28: Nut
29: Nutgrund
30: Nutwandung
31: Ringelement
32: Lager
33: Gewindespindel
34: Lagerhülse
35: Stufe
36: Schraube
37: Federhülse
38: Wandung
39: Bohrung
40: Führungsrohr
41: Ausnehmung
42: Vorsprung
43: Führungseinrichtung
44: Spindelmutter
45: Vorsprung
46: Federelement
47: Spindelrohr
48: Führungsring
49: Führungsring
50: Prägesteg

Claims

Antriebseinrichtung mit einer mit einem feststehenden Basisteil, insbesondere eine Fahrzeugkarosserie, oder mit einem bewegbaren Bauteil, insbesondere eine Fahrzeugklappe oder Fahrzeugtür, verbindbaren ersten Befestigungsvorrichtung, einer mit dem bewegbaren Bauteil oder mit dem feststehenden Basisteil verbindbaren zweiten Befestigungsvorrichtung, einem eine Gewindespindel und eine auf der Gewindespindel angeordneten Spindelmutter aufweisenden Spindeltrieb, durch den die erste und die zweite Befestigungsvorrichtung axial relativ zueinander bewegbar sind, und einem den Spindeltrieb über eine Überlastschutzeinrichtung drehbar antreibenden Drehantrieb, wobei deren drehfeste Verbindung miteinander bei Überschreitung eines bestimmten Drehmoments lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastschutzeinrichtung ein Ringelement (31) umfasst, das auf einer Antriebswelle des Drehantriebes (18) angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb einen Elektromotor (19) umfasst.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb ein Getriebe (22) umfasst.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle in eine mit der Gewindespindel (33) verbundene Adapterhülse (27) hineinragt.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bereich der Antriebswelle, der sich in der Adapterhülse (27) befindet, eine in der Mantelfläche der Antriebswelle radial umlaufende Nut (28) mit einem Nutgrund (29) und zwei Nutwandungen (30) ausgebildet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle wenigstens teilweise gehärtetes Material umfasst.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Bereich des Nutgrundes 29 und der Nutwandungen (30) gehärtetes Material umfasst.
Antriebseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (31) in die Nut (28) eingelegt ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (31) einen Metallstreifen umfasst, der mit Prägestegen (50) versehen und zu einem Ring gebogen ist.
Antriebseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass im eingebauten Zustand des Ringelements (31) die Prägestege (50) der Adapterhülse (27) zugewandt sind.