DE102014117008A1

DE102014117008A1 - Spindelantrieb

Info

Publication number: DE102014117008A1
Application number: DE102014117008.3A
Authority: DE
Inventors: Harald Krüger; Sebastian Heinze
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-05-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb (1) für ein Verschlusselement (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Antriebseinheit (3) und ein der Antriebseinheit (3) antriebstechnisch nachgeschaltetes Spindel-Spindelmuttergetriebe (6) mit geometrischer Spindelachse (7) zur Erzeugung von linearen Antriebsbewegungen zwischen zwei Antriebsanschlüssen (8, 9) vorgesehen sind, wobei das Spindel-Spindelmuttergetriebe (6) eine Spindel (10) mit Spindel-Außengewinde (11) und eine Spindelmutter (12) mit Spindelmutter-Innengewinde (13) aufweist, die miteinander einen Schraubeingriff (14) bilden. Es wird vorgeschlagen, dass der Schraubeingriff (14) eine Nachgiebigkeit aufweist derart, dass im Überlastfall eine axiale Belastung zwischen Spindel (10) und Spindelmutter (12) oberhalb einer vorbestimmten Überlastgrenze den Schraubeingriff (14) auflöst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spindelantrieb für ein Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Der Begriff „Verschlusselement” ist vorliegend weit zu verstehen. Er umfasst beispielsweise eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Motorhaube, eine Seitentür, eine Laderaumklappe, eine Fensterscheibe, ein Hubdach o. dgl. eines Kraftfahrzeugs. Im Folgenden steht der Anwendungsbereich der motorischen Verstellung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs im Vordergrund.
Die motorische Verstellung einer Heckklappe o. dgl. hat sich in den letzten Jahren insbesondere im Bereich der Kombi-Kraftfahrzeuge durchgesetzt. Neben einer zuverlässigen und geräuscharmen motorischen Verstellung spielt eine hohe Robustheit gegenüber Fehlfunktionen und Fehlbedienungen eine wichtige Rolle.
Ein Beispiel für eine obige Fehlfunktion ist der Ausfall der Versorgungsspannung des Kraftfahrzeugs bei geöffneter Heckklappe. Hier ist eine unkomplizierte, manuelle Verstellung der Heckklappe zu ermöglichen. Ein Beispiel für eine obige Fehlbedienung besteht beispielsweise in einer manuellen Verstellung der Heckklappe während eines motorischen Verstellvorgangs, insbesondere bei einer manuellen Verstellung mit übermäßiger Verstellgeschwindigkeit. Hier ist sicherzustellen, dass der Antriebsstrang des der Heckklappe zugeordneten Antriebs keinen Schaden davonträgt.
Ein bekannter Antrieb ( DE 20 2008 016 929 U1 ), der in einer Variante als Spindelantrieb ausgestaltet ist und von dem die Erfindung ausgeht, zeigt eine elektrische Antriebseinheit und ein der elektrischen Antriebseinheit nachgeschaltetes Spindel-Spindelmuttergetriebe. Der Antriebsstrang des Antriebs ist nicht selbsthemmend ausgestaltet, jedoch mit einer Zusatzbremse ausgestattet. Damit ist einerseits eine manuelle Verstellung der Heckklappe und andererseits ein Halten der Heckklappe in Zwischenstellungen gewährleistet.
Für den Schutz des Antriebsstrangs vor einer übermäßig schnellen manuellen Verstellung weist der Antriebsstrang zusätzlich zu den ohnehin vorhandenen Antriebskomponenten eine Überlastkupplung auf, die beispielsweise nach Art einer Reibkupplung aufgebaut sein kann. Dies führte zu einem sicheren Schutz des Antriebsstrangs vor einer oben angesprochenen Fehlbedienung. Allerdings stellt die Auslegung des bekannten Antriebs mit der zusätzlichen Kupplung angesichts der bei Spindelantrieben stets beschränkten Bauraumverhältnisse eine Herausforderung dar.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den bekannten Antrieb derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine Überlastkupplung im Antriebsstrang auf besonders kompakte und gleichzeitig kostengünstige Weise realisierbar ist.
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 grundsätzliche Überlegung, dass sich der bei Spindelantrieben stets vorgesehene Schraubeingriff zwischen Spindel und Spindelmutter gut für die Realisierung einer Überlastkupplung eignet, ohne dass eine separate Komponente in den Antriebsstrang geschaltet werden muss.
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass der Schraubeingriff zwischen Spindel und Spindelmutter eine Nachgiebigkeit aufweist derart, dass im Überlastfall eine axiale Belastung zwischen Spindel und Spindelmutter oberhalb einer vorbestimmten Überlastgrenze den Schraubeingriff auflöst. Mit „axialer Belastung” ist hier eine irgendwie geartete, entlang der Spindelachse verlaufende Kraftwirkung zwischen Spindel und Spindelmutter gemeint. Dabei kann diese Kraftwirkung auch eine Komponente eines Kraftvektors sein, der weitere Komponenten in anderen Richtungen, beispielsweise in radialer Richtung aufweist.
Mit der vorschlagsgemäßen Überlastkupplung lässt sich die obige Überlastkupplung unabhängig von der Stellung des Spindelantriebs, also von der Relativlage zwischen Spindel und Spindelmutter gewährleisten.
Die Nachgiebigkeit des Schraubeingriffs lässt sich vorzugsweise durch eine entsprechende Nachgiebigkeit der Spindel und/oder der Spindelmutter realisieren (Anspruch 2). Für beide Varianten bewirkt der Überlastfall eine Verformung der am Schraubeingriff beteiligten Komponenten derart, dass der Schraubeingriff zumindest vorübergehend aufgelöst wird.
Bei der bevorzugten, ersten Alternative von Anspruch 3 ist die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit elastisch, so dass der Überlastfall zerstörungsfrei von Statten gehen kann. In einer zweiten Alternative von Anspruch 3 dagegen ist die Nachgiebigkeit plastisch vorgesehen, so dass sich zumindest ein Teil des durch Überlastfall aufgelösten Schraubeingriffs nicht wieder herstellen lässt. Bei der zweitgenannten Alternative wird davon ausgegangen, dass einem Überlastfall ein Werkstattaufenthalt folgt, in dem der Schraubeingriff durch den Austausch des jeweiligen, plastisch verformten Teils wiederhergestellt wird. Die erstgenannte Alternative dagegen kann, wie oben angedeutet, je nach Auslegung wiederholt werden, so dass sie sich auch für die Gewährleistung einer normalbetriebsgemäßen manuellen Verstellbarkeit des Verschlusselements eignet.
Die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit kann gemäß Anspruch 4 auf eine nachgiebige Auslegung des Materials von Spindel bzw. Spindelmutter zurückgehen, was einen konstruktiv besonders einfachen Aufbau ermöglicht. Allerdings ist die resultierende Lebensdauer gewissen Beschränkungen unterworfen.
Eine besonders bevorzugte Möglichkeit für die Erzeugung der für den Überlastfall vorgesehenen Nachgiebigkeit ist Gegenstand von Anspruch 5, bei der die Spindel und/oder Spindelmutter wenigstens zwei Gewindesegmente aufweisen, die insbesondere durch deren Anordnung die geforderte Nachgiebigkeit zeigen. Hierfür ist in weiter bevorzugter Ausgestaltung eine Federanordnung gemäß Anspruch 8 vorgesehen, die auf die oben genannten Gewindesegmente wirkt.
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen für die Federanordnung sind Gegenstand der Ansprüche 11 bis 14. Dabei bietet die Verwendung von Schraubendruckfedern gemäß Anspruch 11 eine kostengünstige und gleichzeitig reproduzierbare mechanische Vorspannung der Gewindesegmente, während das Umgreifen zumindest eines Teils der Spindelmutter durch die Federanordnung gemäß den Ansprüchen 12 und 13 eine konstruktiv einfache und montagetechnisch vorteilhafte Ausführungsform ermöglicht. Mit der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 14, der eine Getriebeanordnung zwischen Federanordnung und Gewindeabschnitte vorsieht, lassen sich die erforderlichen Vorspannkräfte mit kostengünstigen Federelementen der Federanordnung realisieren.
Bei einer besonders bevorzugten Alternative von Anspruch 15 ist es vorgesehen, dass die obige mechanische Vorspannung der Gewindesegmente eine Bremsung einer Drehung der Spindel gegenüber der Spindelmutter verursacht. Damit lässt sich mit der vorschlagsgemäßen Realisierung der Überlastfunktion gleichzeitig eine oben angesprochene, ständige Bremsung des Antriebsstrangs erreichen, um das zugeordnete Verschlusselement im Falle eines nicht selbsthemmenden Antriebsstrangs in Zwischenstellungen zu halten. Durch den Wegfall einer ansonsten zusätzlich vorhandenen Bremse ergibt sich eine weitere Steigerung der Kompaktheit des Spindelantriebs.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 in einer ganz schematischen Darstellung den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer Heckklappe, der ein vorschlagsgemäßer, in einer Detailansicht dargestellter Spindelantrieb zugeordnet ist,
2 in einer perspektivischen Ansicht den Schraubeingriff zwischen der Spindel und der Spindelmutter des vorschlagsgemäßen Spindelantriebs a) im Normalfall und b) im Überlastfall,
3 verschiedene Ausführungsformen für den Schraubeingriff des Spindelantriebs gemäß 1a) in einer Ausführungsform gemäß 2 mit radial wirkenden Schraubendruckfedern, b) in einer Ausführungsform mit radial wirkender Federklammer und c) in einer Ausführungsform mit axial wirkenden Druckfedern, und
4 den Spindelantrieb gemäß 1 in einer weiteren Ausführungsform.
Der in der Zeichnung dargestellte Spindelantrieb 1 dient der motorischen Verstellung eines Verschlusselements 2 eines Kraftfahrzeugs. Hinsichtlich des weiteren Verständnisses des Begriffs „Verschlusselement” darf auf den einleitenden Teil der Beschreibung verwiesen werden. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines als Heckklappe ausgestalteten Verschlusselements 2 erläutert, da die Möglichkeit des manuellen Verstellens bei motorischen Heckklappen stets eine wichtige Rolle spielt.
Der Spindelantrieb ist mit einer hier und vorzugsweise elektrischen Antriebseinheit 3 ausgestattet, die einen elektrischen Antriebsmotor 4 und ein dem Antriebsmotor 4 nachgeschaltetes Zwischengetriebe 5 aufweist. Der Antriebseinheit 3 insgesamt antriebstechnisch nachgeschaltet ist ein Spindel-Spindelmuttergetriebe 6 mit geometrischer Spindelachse 7 zur Erzeugung von linearen Antriebsbewegungen zwischen zwei Antriebsanschlüssen 8, 9. Das Spindel-Spindelmuttergetriebe 6 weist in an sich üblicher Weise eine Spindel 10 mit Spindel-Außengewinde 11 und eine Spindelmutter 12 mit Spindelmutter-Innengewinde 13 auf, die miteinander einen Schraubeingriff 14 bilden.
Der Spindelantrieb 1 ist in dem in 1 dargestellten montierten Zustand antriebstechnisch mit dem Verschlusselement 2 gekoppelt. Dabei übernimmt der Spindelantrieb 1 die Verstellung des Verschlusselements 2, hier der Heckklappe, zwischen der in 1 dargestellten Offenstellung und einer nicht dargestellten Schließstellung. Je nach Anwendungsfall kann zusätzlich eine Federanordnung 15 vorgesehen sein, die das Verschlusselement 2 in die Offenstellung drängt. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist eine solche Federanordnung 15 in den Spindelantrieb 1 integriert.
Bei dem in 1 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind insgesamt zwei Spindelantriebe 1 vorgesehen, die an zwei gegenüberliegenden Randbereichen einer Klappenöffnung 16 angeordnet sind. Grundsätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass lediglich ein Spindelantrieb 1 vorgesehen ist, der an einem der Randbereiche der Klappenöffnung 16 angeordnet ist. In diesem Fall muß jedwede manuelle Belastung auf die Heckklappe 2 von dem einem Spindelantrieb 1 aufgenommen werden.
Wesentlich ist nun, dass der Schraubeingriff 14 zwischen Spindel 10 und Spindelmutter 12 eine Nachgiebigkeit aufweist derart, dass im Überlastfall eine axiale Belastung zwischen Spindel 10 und Spindelmutter 12 oberhalb einer vorbestimmten Überlastgrenze den Schraubeingriff 14 auflöst.
Den Schraubeingriff 14 im Normalfall zeigt die Darstellung gemäß 2a, während die Darstellung gemäß 2b die Situation bei gerade aufgelöstem Schraubeingriff 14 zeigt. Bei aufgelöstem Schraubeingriff 14 ist es der Spindelmutter 12 möglich, entlang der Spindel 10 zu gleiten. Dabei kommt es zu einem Überspringen des Spindel-Außengewindes 11 und des Spindelmutter-Innengewindes 13, so dass eine entsprechend lineare Verstellung der beiden Antriebsanschlüsse 8, 9 zueinander möglich ist, ohne dass die Spindel 10 dreht.
Bei dem dargestellten Spindelantrieb 1 handelt es sich vorzugsweise um einen Spindelantrieb mit nicht selbsthemmendem, also rücktreibbarem Antriebsstrang zwischen den beiden Antriebsanschlüssen 8, 9, so dass eine manuelle Verstellung des Verschlusselements 2 unter einem Rücktreiben des Antriebsmotors 4 möglich ist. Bei einer übermäßig schnellen manuellen Verstellung des Verschlusselements 2 stellt sich allerdings der oben angesprochene Überlastfall ein, so dass sich der Schraubeingriff 14 auflöst und die Spindelmutter 12 weitgehend frei von der Spindel 10 verstellbar ist. Dadurch wird bei übermäßig schneller manueller Verstellung des Verschlusselements 2 der Antriebsstrang im Übrigen vor Zerstörung geschützt.
Alternativ kann es vorteilhaft sein, dass der Spindelantrieb 1 selbsthemmend ausgestaltet ist. Dies bedeutet, dass der Antriebsstrang zwischen den beiden Antriebsanschlüssen 8, 9 nicht rücktreibbar ausgestaltet ist. Für eine manuelle Verstellung ist eine den Antriebsstrang auftrennende Kupplung dann sogar zwingend notwendig. Diese Kupplung kann von der vorschlagsgemäßen Überlastkupplung bereitgestellt werden, indem jede manuelle Verstellung des Verschlusselements 2 einen oben angesprochenen Überlastfall mit resultierender Auflösung des Schraubeingriffs 14 erzeugt.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass die vorschlagsgemäße Lösung auf alle möglichen strukturellen Varianten von Spindelantrieben 1 anwendbar ist. 1 zeigt einen Spindelantrieb 1, bei dem eine schlanke Spindel 10 eine weitaus kürzere Spindelmutter 12 durchdringt. Hier weist die Spindelmutter 12 die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit auf. 4 dagegen zeigt eine gedrungene Spindel 10, die eine weitaus längere Spindelmutter 12 durchdringt. Hier ist es vorzugsweise so, dass die Spindel 10 die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit aufweist. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit sowohl in der Spindel 10 als auch in der Spindelmutter 12 des Spindelantriebs 1 vorgesehen ist.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Spindel-Außengewinde 11 und das Spindelmutter-Innengewinde 13 derart ausgestaltet, dass eine bezogen auf die Spindelachse 7 axiale Belastung zwischen Spindel 10 und Spindelmutter 12 durch die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit zu einem Aufweiten des Innenquerschnitts der Spindelmutter 12 führt. Dies ist am besten in einer Zusammenschau der 2a und 2b zu entnehmen. Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform dagegen ist es so, dass das Spindel-Außengewinde 11 und Spindelmutter-Innengewinde 13 derart ausgestaltet sind, dass eine bezogen auf die Spindelachse 7 axiale Belastung zwischen Spindel 10 und Spindelmutter 12 durch die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit zu einem Komprimieren des Außenquerschnitts der Spindel 10 führt. Grundsätzlich können, wie oben angedeutet, das Aufweiten des Innenquerschnitts der Spindelmutter 12 und das Komprimieren des Außenquerschnitts der Spindel 10 im Überlastfall auch miteinander kombiniert werden.
Hier und vorzugsweise sind die Ausgestaltung des Spindel-Außengewindes 11 und die Ausgestaltung des Spindelmutter-Innengewindes 13 ursächlich für die obige Verformung von Spindel 10 bzw. Spindelmutter 12. Hierfür ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Spindel-Außengewinde 11 und/oder das Spindelmutter-Innengewinde 13 einen Flankenwinkel aufweisen, der oberhalb von 30° liegt. Damit ergibt sich bei einer axialen Belastung zwischen Spindel 10 und Spindelmutter 12 eine Keilwirkung mit resultierenden, bezogen auf die Spindelachse 7 radialen Kräften, die eine oben angesprochene Verformung erzeugen.
Vorzugsweise ist die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit elastisch, so dass sich der Schraubeingriff 14 nach einem Überlastfall durch elastische Rückstellung wieder herstellt. Dies ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispielen dadurch realisiert, dass die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit auf eine elastische Federvorspannung von Teilen der Spindel 10 oder der Spindelmutter 12 zurückgeht, wie noch gezeigt wird. Alternativ dazu kann es jedoch vorgesehen sein, dass die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit plastisch ist, so dass sich zumindest ein Teil des Schraubeingriffs 14 nach einem Überlastfall nicht wiederherstellt. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass das überlastbedingte Auflösen des Schraubeingriffs 14 auf eine Zerstörung zumindest eines Teils des Spindel-Außengewindes 11 und/oder des Spindelmutter-Innengewindes 13 zurückgeht. Die Vorzüge beider Varianten wurden im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits erläutert.
Grundsätzlich kann die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit auf eine nachgiebige Auslegung des Materials von Spindel 10 und/oder Spindelmutter 12 zurückgehen. Hierfür kann die Spindel 10 bzw. die Spindelmutter 12 aus einem zumindest teilweise elastischen Material hergestellt sein. Auf die Herausforderungen hinsichtlich der Lebensdauer wurde im allgemeinen Teil der Beschreibung hingewiesen.
Für die Realisierung der für den Überlastfall vorgesehenen Nachgiebigkeit sind zahlreiche vorteilhafte Varianten denkbar. Hier und vorzugsweise weist für die Erzeugung der für den Überlastfall vorgesehenen Nachgiebigkeit die Spindelmutter 12 mindestens zwei, hier und vorzugsweise vier, Gewindesegmente 17 auf, die sich bezogen auf die Spindelachse 7 über einen Winkelbereich α erstrecken und die zumindest bezogen auf die Spindelachse 7 radiale Richtung nachgiebig angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Gewindesegmente 17 selbst nachgiebig ausgestaltet sein. Vorzugsweise erstrecken sich die Gewindesegmente 17 jeweils über einen Winkelbereich zwischen 30° und 180°. Bei dem in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Gewindesegmente 17 jeweils über einen Winkelbereich von 25°. Die Gewindesegmente 17 sind vorzugsweise als voneinander separate Komponenten ausgestaltet.
Alternativ oder zusätzlich zu der Zuordnung der Gewindesegmente 17 zu der Spindelmutter 12 können die oben angesprochenen Gewindesegmente 17 der Spindel 10 zugeordnet sein. Dies ist in der Darstellung gemäß 4 lediglich angedeutet.
Die Gewindesegmente 17 weisen bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Segment-Innengewinde 18 auf, während die in dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 vorgesehenen Gewindesegmente 17 jeweils ein Segment-Außengewinde 19 aufweisen.
Hier und vorzugsweise ist es so, dass sich die Gewindesegmente 17 zu einem bezogen auf die Spindelachse 7 umlaufenden Schraubgewinde ergänzen. Dabei kann es gegebenenfalls vorgesehen sein, dass in dem umlaufenden Schraubgewinde einzelne Winkelbereiche ausgelassen sind, insbesondere solche Winkelbereiche, die zwischen zwei Gewindesegmenten 17 gelegen sind.
Im Sinne einer symmetrischen Anordnung ist es, wie in 2 gezeigt, vorzugsweise vorgesehen, dass sich die Gewindesegmente 17 bezogen auf die Spindelachse 7 jeweils über einen identischen Winkelabschnitt α, hier und vorzugsweise über einen Winkelabschnitt von 90°, erstrecken. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass sich die Gewindesegmente 17 über unterschiedliche Winkelabschnitte erstrecken, insbesondere um durch eine unregelmäßige Massenverteilung einer eventuellen Schwingungsneigung entgegen zu wirken.
Die Gewindesegmente 17 sind hier und vorzugsweise als starre Komponenten ausgestaltet. Die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit wird dadurch erzielt, dass die Gewindesegmente 17 mittels einer Federanordnung 20 mechanisch vorgespannt sind. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es dabei so, dass die Federanordnung 20 mindestens ein Federelement 21 aufweist, das auf mindestens ein Gewindesegment 17 wirkt. Bei dem in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jedem Gewindesegment 17 mindestens ein Federelement 21, hier genau ein Federelement 21, zugeordnet, das auf das Gewindesegment 17 wirkt. Dadurch lässt sich eine besonders gleichmäßige Vorspannung der einzelnen Gewindesegmente 17 erzielen.
Die Federanordnung 20 kann in unterschiedlicher Weise auf die Gewindesegmente 17 wirken. Bei den in den 2 und 3a, b gezeigten Ausführungsbeispielen wirkt die Federanordnung 20 zumindest in bezogen auf die Spindelachse 7 radialer Richtung auf die Gewindesegmente 17. Damit kann auf eine eventuelle Umlenkung der von der Federanordnung 20 erzeugten Federkraft verzichtet werden. Dies lässt sich konstruktiv besonders einfach realisieren, wenn die Federanordnung 20 zumindest in bezogen auf die Spindelachse 7 radial nach innen weisender Richtung auf die Gewindesegmente 17 wirkt.
Bei dem in 3c dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel dagegen ist es vorgesehen, dass die Federanordnung 20 zumindest in bezogen auf die Spindelachse 7 axialer Richtung auf die Gewindesegmente 17 wirkt. Hierfür sind zusätzliche konstruktive Maßnahmen erforderlich, was weiter unten erläutert wird.
Eine Zusammenschau der 1, 2 und 3 zeigt, dass die Spindelmutter 12 über ein Spindelmutterrohr 22 mit einem Antriebsanschluss 8 gekoppelt ist, wobei sich die Spindel 10 in Abhängigkeit von der Stellung des Spindelantriebs 1 innerhalb des Spindelmutterrohrs 22 erstreckt. Die Spindelmutter 12 ist im Spindelmutterrohr 22 verdrehsicher gelagert (nicht dargestellt). Die 2 und 3 zeigen, dass sich eine besonders einfache konstruktive Anordnung ergibt, wenn sich, wie dargestellt, die Federanordnung 20 zur Erzeugung der mechanischen Vorspannung der Gewindesegmente 17 am Spindelmutterrohr 22 abstützt.
Eine besonders kostengünstige und in den 2 und 3 in verschiedenen Varianten dargestellte Anordnung ergibt sich dadurch, dass die Federanordnung 20 mindestens ein als Schraubendruckfeder ausgestaltetes Federelement 21 aufweist. Dabei ist es im Sinne eines kompakten Aufbaus vorzugsweise so, dass die Schraubendruckfeder eine Schraubenlängsachse 23 aufweist, die bezogen auf die Spindelachse 7 radial (2, 3a) oder axial (3c) ausgerichtet ist.
Eine besonders kompakte Ausgestaltung ergibt sich gemäß 3b dadurch, dass die Federanordnung 20 mindestens zwei Gewindesegmente 17 zumindest über einen Winkelabschnitt um die Spindelachse 7 herum umgreift. 3b zeigt eine entsprechende Anordnung, bei der die Federanordnung 20 einen Teil der Spindelmutter 12, hier zwei Gewindesegmente 17 der Spindelmutter 12, über einen Winkelabschnitt, hier und vorzugsweise über eine Winkelabschnitt von 180°, um die Spindelachse 7 herum umgreift. Dabei kann die Federanordnung 20, wie in 3b dargestellt, als Federklammer ausgestaltet sein, wodurch sich eine besonders kostengünstige Herstellbarkeit ergibt. Alternativ kann die Federanordnung 20 als Schlingfeder ausgestaltet sein, die die entsprechenden Gewindesegmente 17 umschlingt. In beiden Fällen ist es vorgesehen, dass die Federklammer 24 zumindest auf die beiden angesprochenen Gewindesegmente 17 eine mechanische Vorspannung in bezogen auf die Spindelachsen 7 radialer Richtung ausübt. Dies kann, wie in 3b gezeigt, für die Spindelmutter 12 gelten. Eine entsprechende Anwendung einer Federklammer 24 oder einer Schlingfeder ist auf die in 4 dargestellte Spindel 10 denkbar.
Für die Ausgestaltung der Federanordnung 20 sind je nach Anwendungsfall auch andere vorteilhafte Varianten denkbar. Beispielsweise kann die Federanordnung 20 Federelemente 21 aufweisen, die jeweils als Blattfeder, als Federzunge, als Torsionsfeder o. dgl. ausgestaltet sind.
Für den Fall, dass die Federelemente 21 der Federanordnung 20 nicht in radialer Richtung auf die Gewindesegmente 17 wirken, sind konstruktive Maßnahmen für die Umleitung der Federkraft erforderlich. Bei dem in 3c dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen die Federanordnung 20 und die Gewindesegmente 17 eine Getriebeanordnung 25 geschaltet. Dabei ist es hier und vorzugsweise so, dass die Federanordnung 20 in bezogen auf die Spindelachse 7 axialer Richtung auf die Getriebeanordnung 25 wirkt, während die Getriebeanordnung 25 jeweils zumindest in bezogen auf die Spindelachse 7 radialer Richtung auf die Gewindesegmente 17 wirkt. Hier und vorzugsweise ist die Getriebeanordnung 25 als Keilgetriebe ausgestaltet. Dabei wirken die als Schraubendruckfedern ausgestalteten Federelemente 21 axial auf einen ersten Keil 26, der auf ein rückseitig keilförmiges Gewindesegment 17 wirkt und eine radiale Vorspannung des Gewindesegments 17 bewirkt. Die hohe resultierende Getriebeübersetzung bewirkt, dass sich mit einer geringen Federkraft eine hohe mechanische Vorspannung der Gewindesegmente 17 erzielen lässt. Besonders vorteilhaft dabei ist die Tatsache, dass ein in axialer Richtung eventuell vorhandener Bauraum gut ausgenutzt werden kann, um eine hohe mechanische Vorspannung der Gewindesegmente 17 zu erzielen.
Mit der in 2 dargestellten Ausgestaltung lässt es sich ohne weiteres realisieren, dass die Spindel 10 und die Spindelmutter 12 im Leerlaufzustand, also ohne axiale Belastung zwischen Spindel 10 und Spindelmutter 12, über den Schraubeingriff 14 in ausschließlich formschlüssigem Eingriff miteinander stehen. Die Anordnung ist also so getroffen, dass die obige, mechanische Vorspannung durch die Federanordnung 20 nicht zu einem Kraftschluss zwischen der Spindel 10 und der Spindelmutter 12 führt. Insoweit ergibt sich auch keine ungewünschte Bremsung einer Drehung der Spindel 10 gegenüber der Spindelmutter 12.
Grundsätzlich kann die obige, mechanische Vorspannung aber gerade für die Bremsung einer Drehung der Spindel 10 gegenüber der Spindelmutter 12 genutzt werden. Entsprechend ist es dann vorzugsweise vorgesehen, dass die Spindel 10 und die Spindelmutter 12 im Leerlaufzustand, also ohne axiale Belastung zwischen Spindel 10 und Spindelmutter 12, über den Schraubeingriff 14 durch die mechanische Vorspannung der Gewindesegmente 17 nicht nur in formschlüssigem Eingriff miteinander stehen, sondern auch in kraftschlüssigem Eingriff miteinander stehen. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die mechanische Vorspannung durch den resultierenden Reibschluss eine Bremsung einer Drehung der Spindel 10 gegenüber der Spindelmutter 12 verursacht. Damit lässt sich die in manchen Anwendungsfällen ohnehin gewünschte, ständige Bremsung des Antriebsstrangs des Spindelantriebs 1 ohne zusätzlichen Aufwand realisieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202008016929 U1 [0005]

Claims

Spindelantrieb (1) für ein Verschlusselement (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Antriebseinheit (3) und ein der Antriebseinheit (3) antriebstechnisch nachgeschaltetes Spindel-Spindelmuttergetriebe (6) mit geometrischer Spindelachse (7) zur Erzeugung von linearen Antriebsbewegungen zwischen zwei Antriebsanschlüssen (8, 9) vorgesehen sind, wobei das Spindel-Spindelmuttergetriebe (6) eine Spindel (10) mit Spindel-Außengewinde (11) und eine Spindelmutter (12) mit Spindelmutter-Innengewinde (13) aufweist, die miteinander einen Schraubeingriff (14) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubeingriff (14) eine Nachgiebigkeit aufweist derart, dass im Überlastfall eine axiale Belastung zwischen Spindel (10) und Spindelmutter (12) oberhalb einer vorbestimmten Überlastgrenze den Schraubeingriff (14) auflöst.
Spindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (10) und/oder die Spindelmutter (12) die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit aufweist bzw. aufweisen, vorzugsweise, dass das Spindel-Außengewinde (11) und/oder das Spindelmutter-Innengewinde (13) derart ausgestaltet ist bzw. sind, dass im Überlastfall die bezogen auf die Spindelachse (7) axiale Belastung zwischen Spindel (10) und Spindelmutter (12) durch die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit zu einem Aufweiten des Innenquerschnitts der Spindelmutter (12) und/oder einem Komprimieren des Außenquerschnitts der Spindel (10) führt.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit elastisch ist, so dass sich der Schraubeingriff (14) nach einem Überlastfall durch elastische Rückstellung wiederherstellt, oder, dass die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit plastisch ist, so sich zumindest ein Teil des Schraubeingriffs (14) nach einem Überlastfall nicht wiederherstellt
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Überlastfall vorgesehene Nachgiebigkeit auf eine nachgiebige Auslegung des Materials von Spindel (10) und/oder Spindelmutter (12) zurückgeht.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erzeugung der für den Überlastfall vorgesehenen Nachgiebigkeit die Spindel (10) und/oder die Spindelmutter (12) mindestens zwei Gewindesegmente (17) aufweist bzw. aufweisen, die sich bezogen auf die Spindelachse (7) über einen Winkelbereich (α) erstrecken und die zumindest in radialer Richtung nachgiebig ausgestaltet und/oder angeordnet sind, vorzugsweise, dass sich die Gewindesegmente (17) jeweils über einen Winkelbereich (a) zwischen 30° und 180°, erstrecken.
Spindelantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gewindesegmente (17) zu einem bezogen auf die Spindelachse (7), ggf. unter Auslassung von Winkelbereichen, umlaufenden Schraubgewinde ergänzen.
Spindelantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gewindesegmente (17) bezogen auf die Spindelachse (7) jeweils über einen identischen Winkelabschnitt (α) erstrecken.
Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindesegmente (17) zur Erzeugung der für den Überlastfall vorgesehenen Nachgiebigkeit mittels einer Federanordnung (20) mechanisch vorgespannt sind, vorzugsweise, dass die Federanordnung (20) mindestens ein Federelement (21) aufweist, das auf mindestens ein Gewindesegment (17) wirkt, weiter vorzugsweise, dass jedem Gewindesegment (17) mindestens ein Federelement (21) zugeordnet ist, das auf das Gewindesegment (17) wirkt.
Spindelantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (20) zumindest in bezogen auf die Spindelachse (7) radialer Richtung auf die Gewindesegmente (17) wirkt, vorzugsweise, dass die Federanordnung (20) zumindest in bezogen auf die Spindelachse (7) radial nach innen weisender Richtung auf die Gewindesegmente (17) wirkt.
Spindelantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (12) über ein Spindelmutterrohr (22) mit einem Antriebsanschluss (8) gekoppelt ist, wobei sich die Spindel (10) innerhalb des Spindelmutterrohrs (22) erstreckt, vorzugsweise, dass sich die Federanordnung (20) zur Erzeugung der mechanischen Vorspannung der Gewindesegmente (17) am Spindelmutterrohr (22) abstützt.
Spindelantrieb nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (20) mindestens eine Schraubendruckfeder aufweist, vorzugsweise, dass die Schraubendruckfeder eine Schraubenlängsachse (23) aufweist, die bezogen auf die Spindelachse (7) radial oder axial ausgerichtet ist.
Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (20) zumindest einen Teil der Spindelmutter (12), insbesondere mindestens zwei Gewindesegmente (17), zumindest über einen Winkelabschnitt um die Spindelachse (7) herum umgreift.
Spindelantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (20) als Federklammer (24) oder als Schlingfeder ausgestaltet ist, die zumindest auf zwei Gewindesegmente (17) eine mechanische Vorspannung in bezogen auf die Spindelachse (7) radialer Richtung ausübt.
Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Federanordnung (20) und die Gewindesegmente (17) eine Getriebeanordnung (25) geschaltet ist, vorzugsweise, dass die Federanordnung (20) in bezogen auf die Spindelachse (7) axialer Richtung auf die Getriebeanordnung (25) wirkt und dass die Getriebeanordnung (25) zumindest in bezogen auf die Spindelachse (7) radialer Richtung auf die Gewindesegmente (17) wirkt, weiter vorzugsweise, dass die Getriebeanordnung (25) als Keilgetriebe ausgestaltet ist.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (10) und die Spindelmutter (12) im Leerlaufzustand ohne axiale Belastung zwischen Spindel (10) und Spindelmutter (12) über den Schraubeingriff (14) in ausschließlich formschlüssigem Eingriff miteinander stehen, oder, dass die Spindel (10) und die Spindelmutter (12) im Leerlaufzustand ohne axiale Belastung zwischen Spindel (10) und Spindelmutter (12) über den Schraubeingriff (14) durch die mechanische Vorspannung der Gewindesegmente (17) auch in kraftschlüssigem Eingriff miteinander stehen, vorzugsweise, dass die mechanische Vorspannung eine Bremsung einer Drehung der Spindel (10) gegenüber der Spindelmutter (12) verursacht.