DE102006007892A1 - Fliehkraftkupplung und Verwendung der Fliehkraftkupplung innerhalb eines Antriebsstranges zur Betätigung der Fahrzeugtür oder der Fahrzeugklappe eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftkupplung (1) zur Anordnung zwischen einem Elektromotor (2) und einer Last (3), wobei die Fliehkraftkupplung (1) auf ihrer dem Elektromotor (2) zugewandten Seite ein mit einer Abtriebswelle (4) des Elektromotors (2) drehfest verbindbares und um eine Drehachse (5) drehbares erstes Kupplungsteil (6) sowie ein mit der Last (3) verbindbares, eine Welle (7) enthaltendes zweites Kupplungsteil (8) besitzt und wobei das erste Kupplungsteil (6) um mindestens zwei durch Fliehkräfte gegen die Rückstellkraft mindestens eines elastischen Elementes (11) von einer Ruheposition in eine nach außen betätigte Position verschieb- oder verschwenkbar ausgebildete Fliehgewichte (9, 10) umfaßt. Um eine kompakt aufbaubare Fliehkraftkupplung (1) zu erhalten, die insbesondere innerhalb eines Antriebsstranges zur Betätigung einer Kraftfahrzeugtür derart anordbar ist, daß eine Beschädigung des Elektromotors (2) des Antriebsstranges bei einer manuellen Betätigung der Fahrzeugtür sicher vermieden wird, schlägt die Erfindung vor, daß die Fliehgewichte (9, 10) backenförmig ausgebildet sind und in ihrer Ruheposition das zweite Kupplungsteil (8) außenseitig kraftschlüssig umfassen, wobei die Kraft des elastischen Elementes (11) derart gewählt ist, daß in einem vorgegebenen unteren Drehzahlbereich beide Kupplungsteile (6, 8) kraftschlüssig miteinander verbunden sind und bei Überschreiten dieses Drehzahlbereiches eine Entkupplung der beiden Kupplungsteile (6, 8) erfolgt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftkupplung zur Anordnung zwischen einem Elektromotor und einer Last. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Verwendung der Fliehkraftkupplung innerhalb eines Antriebsstranges zur Betätigung der Fahrzeugtür oder der Fahrzeugklappe eines Kraftfahrzeuges.
• Bei Kraftfahrzeugen mit automatisch betätigbaren Fahrzeugtüren oder Fahrzeugklappen (im folgenden auch zusammenfassend nur als Fahrzeugtür bezeichnet) ist ein aus einem Elektromotor und einem nachgeschalteten Getriebe bestehender Antriebsstrang vorgesehen. Soll die Fahrzeugtür automatisch betätigt, d.h. z.B. geschlossen oder geöffnet werden, wird der Elektromotor mittels eines entsprechenden Schaltsignales aktiviert und wirkt dann über das Getriebe auf die Fahrzeugtür.
• In dem Falle, daß ein Benutzer z.B. die Heckklappe des entsprechenden Fahrzeuges manuell schließen will und innerhalb des Antriebsstranges keine Kupplung zum Entkuppeln des Elektromotors von der Heckklappenbewegung vorgesehen ist, erfährt der Läufer des Elektromotors durch die Heckklappenbewegung und die Übersetzung des Getriebes eine sehr hohe Drehzahl, die zur Zerstörung des Elektromotors führen kann.
• Es ist beispielsweise aus den Druckschriften DE 101 17 934 A1 , DE 101 52 697 A1 , DE 102 25 580 A1 bekannt, innerhalb des Antriebsstranges schaltbare Kupplungen vorzusehen, so daß bei einer manuellen Betätigung der Fahrzeugtür der Läufer des Elektromotors sich nicht dreht. Derartige schaltbare Kupplungen sind allerdings relativ kostenaufwendig und erfordern für ihre Betätigung eine elektrische bzw. elektronische Steuereinrichtung.
• Aus den Patentschriften US 4,736,829 und 4,926,986 sind ferner selbsttätig schaltende Fliehkraftkupplungen für die Betätigung der Verriegelung eines Kraftfahrzeug-Türschlosses bekannt. Dabei besitzen die bekannten Fliehkraftkupplungen auf ihrer dem jeweiligen Elektromotor zugewandten Seite ein mit einer Abtriebswelle des Elektromotors drehfest verbindbares und um eine Drehachse drehbares erstes Kupplungsteil sowie ein mit der Last (Getriebe mit Einrichtungen zur Umformung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung) verbindbares, als Welle ausgebildetes zweites Kupplungsteil. Das erste Kupplungsteil umfaßt mindestens zwei durch Fliehkräfte senkrecht zur Drehachse gegen den Druck von elastischen Elementen von einer Ruheposition in eine nach außen verschobene Position verschiebbare Fliehgewichte, so daß bei steigender Drehzahl des Elektromotors die Fliehgewichte nach außen bewegt werden und ein Kontakt zur Innenwandung des Kupplungsgehäuses (Kupplungsglocke) hergestellt wird, welches gleichzeitig als Abtrieb dient.
• Diese bekannten Fliehkraftkupplungen sind daher derart ausgebildet, daß in der Ruheposition der Fliehgewichte die Kupplungsteile getrennt und beim Erreichen einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit der Fliehgewichte miteinander kraft- und/oder formschlüssig verbunden sind.
• Die Verwendung einer derartigen Fliehkraftkupplung in einem Antriebsstrang zur Betätigung (Verschwenken oder Verschieben) der Fahrzeugtür ist aus den vorstehend erwähnten Druckschriften nicht bekannt, obwohl sie auch in diesem Fall einsetzbar wäre, weil eine Drehmomentübertragung von dem Antriebsmotor auf das nachgeschaltete Getriebe nur dann erfolgt, wenn der Läufer des Antriebsmotors eine bestimmte Drehzahl besitzt. Ist der Elektromotor hingegen ausgeschaltet und wird die Fahrzeugtür manuell verschwenkt, verbleiben die Fliehgewichte in ihrer Ruheposition und es kommt zu keiner Verbindung der beiden Kupplungsteile. Allerdings ist eine derartige Fliehkraftkupplung aufgrund des als Glocke ausgebildeten Abtriebes relativ platzaufwendig.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt aufbaubare Fliehkraftkupplung zu offenbaren, die insbesondere bei ihrer Verwendung innerhalb eines Antriebsstranges zur Betätigung einer Kraftfahrzeugtür eine Vermeidung von Beschädigungen des Elektromotors bei einer manuellen Betätigung der Fahrzeugtür sicherstellt und im Ruhezustand eine Momentübertragung zum Zweck des Festhaltens des Antriebsstranges und damit der Fahrzeugtür ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
• Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, daß die Fliehgewichte backenförmig ausgebildet sind und daß sie in ihrer Ruheposition das zweite Kupplungsteil außenseitig kraftschlüssig umfassen, wobei die Rückstellkraft der die Fliehgewichte in ihrer Ruhestellung haltenden elastischen Element derart gewählt ist, daß in einem vorgegebenen unteren Drehzahlbereich beide Kupplungsteile kraftschlüssig miteinander verbunden sind und bei Überschreiten dieses Drehzahlbereiches eine Entkupplung der beiden Kupplungsteile erfolgt.
• Anders als bei den bekannten Fliehkraftkupplungen handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Kupplung also um eine ruhebetätigte Kupplung, d.h. um eine Kupplung, die normalerweise eingekuppelt und erst beim Erreichen einer bestimmten Fliehkraft ausgekuppelt ist. Dabei wird im Falle der Verwendung eines Antriebsstranges zur Betätigung einer Fahrzeugtür das elastische Element, bei dem es sich in der Regel um eine Feder handelt, derart gewählt, daß sowohl eine sichere Übertragung der Drehmomente von dem Elektromotor auf die die Fahrzeugtür betätigenden Einrichtungen erfolgt als auch sichergestellt ist, daß beim manuellen Schließen der Fahrzeugtür bei einem Überschreiten einer bestimmten Drehgeschwindigkeit der Kupplungsteile diese ihre Verbindung lösen.
• Da der Kraftschluß zwischen den beiden Kupplungsteilen durch Reibschluß erfolgt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zur Sicherstellung einer guten Reibschlußverbindung die backenförmig ausgebildeten Fliehgewichte auf ihren der äußeren Oberfläche des zweiten Kupplungsteiles zugewandten Flächen und/oder das zweite Kupplungsteil auf seiner den Fliehgewichten zugewandten äußeren Oberfläche jeweils mit einem Reibbelag versehen sind.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
• 1 die teilweise im Querschnitt dargestellte Anordnung einer erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung mit zwei backenförmig ausgebildeten Fliehgewichten, wobei sich die Fliehgewichte in ihrer Ruheposition befinden;
• 2 einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Fliehkraftkupplung entlang der dort mit III-III bezeichneten Schnittlinie, wobei sich Fliehgewichte in einer nach außen geschwenkten Position befinden;
• 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Fliehkraftkupplung;
• 4 einen Querschnitt durch die in 2 dargestellte Fliehkraftkupplung entlang der dort mit III-III bezeichneten Schnittlinie.
• In 1 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Fliehkraftkupplung bezeichnet, welche zwischen einem gestrichelt angedeuteten Elektromotor 2 und einer ebenfalls gestrichelt angedeuteten Last 3 (z.B. einem Getriebe) zur Betätigung einer Fahrzeugtür angeordnet ist.
• Die Fliehkraftkupplung 1 besitzt auf ihrer dem Elektromotor 2 zugewandten Seite ein mit einer Abtriebswelle 4 des Antriebsmotors 2 drehfest verbindbares und um eine Drehachse 5 drehbares erstes Kupplungsteil 6 sowie ein mit der Last 3 verbindbares, eine Welle 7 umfassendes zweites Kupplungsteil 8.
• Das erste Kupplungsteil 6 enthält zwei backenförmig ausgebildete Fliehgewichte 9, 10, die bei Drehung des ersten Kupplungsteiles 6 durch Fliehkräfte gegen die Rückstellkraft einer Feder 11 von der in 1 dargestellten Ruheposition in eine nach außen geschwenkte Position betätigt werden (2).
• Erfindungsgemäß umfassen die backenförmig ausgebildeten Fliehgewichte 9, 10 in ihrer Ruheposition die äußere Oberfläche 12 der Welle 7 des zweiten Kupplungsteiles 8 reib schlüssig. Dabei ist die Rückstellkraft der Feder 11 derart gewählt, daß beide Kupplungsteile 6, 8 in einem vorgegebenen unteren Drehzahlbereich kraftschlüssig miteinander verbunden bleiben. Erst beim Überschreiten dieses Drehzahlbereiches erfolgt dann eine Entkupplung der beiden Kupplungsteile 6, 8, so daß bei einem schnellen Verschwenken der Fahrzeugtür eine Zerstörung des Elektromotors 2 durch einen sich zu schnell drehenden Läufer sicher vermieden wird.
• Um einen guten Reibschluß zwischen den backenförmig ausgebildeten Fliehgewichten 9, 10 und der äußeren Oberfläche 12 des zweiten Kupplungsteiles 8 sicherzustellen, sind sowohl die der Welle 7 zugewandten Flächen der Fliehgewichte 9, 10 als auch die Welle 7 des zweiten Kupplungsteiles 8 auf ihrer den Fliehgewichten 9, 10 zugewandten äußeren Oberfläche 12 jeweils mit einem Reibbelag 13, 14 versehen.
• Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise vorgesehen werden, daß die Fliehgewichte beim Einwirken von Fliehkräften nicht verschwenkt, sondern radial verschoben werden. Statt die beiden Fliehgewichte durch eine Feder miteinander zu verbinden, kann auch jedes einzelne Fliehgewicht von mindestens einer nur diesem Fliehgewicht zugeordneten Feder beaufschlagt werden, wobei sich diese Feder dann jeweils an einem nicht verschieb- oder verschwenkbaren Bereich des ersten Kupplungsteiles abstützt.
• In den 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fliehkraftkupplung 1' zur Anordnung zwischen dem Elektromotor 2 und der Last 3 dargestellt.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel ist diese Fliehkraftkupplung 1' als arbeitsbetätigte Kupplung ausgebildet, d.h., in der Ruheposition der Fliehgewichte sind die Kupplungsteile 6' und 8' voneinander getrennt und beim Erreichen einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit der Fliehgewichte sind sie miteinander reibschlüssig verbunden.
• Hierzu umfaßt das erste Kupplungsteil 6' wiederum zwei durch Fliehkräfte gegen die Rückstellkraft einer Feder 11' von einer Ruheposition in eine nach außen verschwenkte Position verschwenkbare Fliehgewichte 9', 10'. Bei steigender Drehzahl des Läufers des Elektromotors 2 werden dann die Fliehgewichte 9', 10' nach außen bewegt, und es wird ein reibschlüssiger Kontakt zwischen den Fliehgewichten 9', 10' und der Innenwandung 15 des Kupplungsgehäuses 16 (Kupplungsglocke) hergestellt, welches ein Bauteil des zweiten Kupplungsteiles 8' ist.
• Um die Fahrzeugtür in ihrer jeweiligen Position nach dem Abschalten des Elektromotors 2 zu halten, ist eine magnetische Bremse 17 vorgesehen, die eine entsprechende, relativ geringe Reibung auf die Kupplungsglocke 16 ausübt. Diese magnetische Bremse 17 arbeitet vorzugsweise nach dem Hystereseprinzip, das die Einhaltung geringer Toleranzen ermöglicht.

1, 1'

Fliehkraftkupplungen

2

Elektromotor

3

Last

4

Abtriebswelle

5

Drehachse

6, 6'

erste Kupplungsteile

7

Welle

8, 8'

zweite Kupplungsteile

9, 10

Fliehgewichte

9', 10'

Fliehgewichte

11, 11'

Federn, elastische Element

12

äußere Oberfläche

13, 14

Reibbeläge

15

Innenwandung

16

Kupplungsgehäuse, Kupplungsglocke

17

magnetische Bremse

Claims (4)

1. Fliehkraftkupplung zur Anordnung zwischen einem Elektromotor (2) und einer Last (3) mit den Merkmalen: a) die Fliehkraftkupplung (1) besitzt auf ihrer dem Elektromotor (2) zugewandten Seite ein mit einer Abtriebswelle (4) des Elektromotors (2) drehfest verbindbares und um eine Drehachse (5) drehbares erstes Kupplungsteil (6) sowie ein mit der Last (3) verbindbares, eine Welle (7) umfassendes zweites Kupplungsteil (8); b) das erste Kupplungsteil (6) umfaßt mindestens zwei durch Fliehkräfte gegen die Rückstellkraft mindestens eines elastischen Elementes (11) von einer Ruheposition in eine nach außen betätigte Position verschieb- oder verschwenkbare, backenförmig ausgebildete Fliehgewichte (9, 10); c) die backenförmig ausgebildeten Fliehgewichte (9, 10) umfassen in ihrer Ruheposition das zweite Kupplungsteil (8) außenseitig kraftschlüssig, wobei die Druckkraft des elastischen Elementes (11) derart gewählt ist, daß in einem vorgegebenen unteren Drehzahlbereich beide Kupplungsteile (6, 8) kraftschlüssig miteinander verbunden sind und bei Überschreiten dieses Drehzahlbereiches eine Entkupplung der beiden Kupplungsteile (6, 8) erfolgt.
2. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die backenförmig ausgebildeten Fliehgewichte (9, 10) auf ihren der äußeren Oberfläche des zweiten Kupplungsteiles (8) zugewandten Flächen und/oder das zweite Kupplungsteil (8) auf seiner den Fliehgewichten (9, 10) zugewandten äußeren Oberfläche (12) jeweils mit einem Reibbelag (13, 14) versehen sind.
3. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den elastischen Elementen (11) um Federn handelt.
4. Verwendung der Fliehkraftkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Antriebsstrang zur automatischen Betätigung der Fahrzeugtür oder der Fahrzeugklappe eines Kraftfahrzeuges.