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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung einer Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 17, der eine solche Antriebsanordnung zugeordnet ist.
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Die in Rede stehende Antriebsanordnung findet Anwendung im Rahmen der motorischen Verstellung jedweder Klappen eines Kraftfahrzeugs. Bei solchen Klappen kann es sich beispielsweise um Heckklappen, Heckdeckel, Motorhauben, Laderaumböden, aber auch um Türen, insbesondere Schiebetüren, eines Kraftfahrzeugs handeln. Insoweit ist der Begriff „Klappe” vorliegend weit zu verstehen.
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Die bekannte Antriebsanordnung (
DE 10 2014 100 125 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, ist mit einem Spindelantrieb aus Antriebsmotor und nachgeschaltetem Spindel-Spindelmutter-Getriebe ausgestattet. Im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und den jeweils einen Kugelkopf aufweisenden Antriebsanschlüssen weist die bekannte Antriebsanordnung eine Überlastkupplung mit zwei klauenartigen Kupplungselementen auf, die im Überlastfall eine Auskuppelbewegung relativ zueinander ausführen.
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Ein solcher Überlastfall kann durch eine missbräuchliche Betätigung der Klappe verursacht sein. Beispielsweise kann eine missbräuchliche manuelle Verstellung der Klappe während der motorischen Verstellung der Klappe durch die Antriebsanordnung zu hohen auf die Antriebsanschlüsse der Antriebsanordnung wirkenden Kräften führen, die mit der Beschädigung von Antriebskomponenten des Antriebsstrangs einhergehen können. Ein Überlastfall kann aber auch dadurch verursacht sein, dass die Klappe des Kraftfahrzeugs während ihrer motorischen Verstellung durch die Antriebsanordnung mit einem feststehenden Gegenstand kollidiert.
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Die Auskuppelbewegung geht bei der bekannten Antriebsanordnung darauf zurück, dass eine von außen auf die Antriebsanschlüsse wirkende, axiale Kraft über den Eingriff zwischen Spindel und Spindelmutter des Vorschubgetriebes ein Drehmoment auf die Spindel erzeugt, das in die Überlastkupplung eingeleitet wird. Dadurch, dass die Klauen der klauenartigen Kupplungselemente angeschrägt sind, führt dieses Drehmoment im Überlastfall zu einem Auseinanderdrücken der Kupplungselemente gegen eine Federvorspannung, so dass der Antriebsstrang an einer Auftrennstelle zwischen Spindel und Antriebsmotor aufgetrennt ist.
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Zwar ist die bekannte Antriebsanordnung und insbesondere die dortige Überlastkupplung von einfachem und mechanisch robustem Aufbau. Allerdings ist das Auskuppelverhalten der Überlastkupplung abhängig von dem Übertragungsverhalten des Spindel-Spindelmutter-Getriebes, da die den Überlastfall auslösende, auf die Antriebsanschlüsse wirkende Kraft bei der bekannten Antriebsanordnung zunächst über den Eingriff zwischen Spindel und Spindelmutter in ein Drehmoment gewandelt werden muss.
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Ferner gleiten die klauenartigen Kupplungselemente der bekannten Antriebsanordnung im Überlastfall ratschenartig aneinander ab, was zu verschleißerhöhenden Wechsellasten sowie zu einer ungewünschten Geräuschentwicklung führt.
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Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, die bekannte Antriebsanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass das Betriebsverhalten im Überlastfall verbessert wird.
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Das obige Problem wird bei einer Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass im Überlastfall, der auf eine von außen auf die Antriebsanschlüsse wirkende, bezogen auf die Antriebsachse axiale Kraft zurückgeht, ein und dieselbe axiale Auskuppelbewegung von den Antriebsanschlüssen über zumindest einen Teil des Antriebsstrangs in zumindest eines der Kupplungselemente eingeleitet werden kann derart, dass die axiale Auskuppelbewegung die Überlastkupplung auskuppelt. Eine Bewegungsänderung, insbesondere hinsichtlich der Bewegungsrichtung, ist beim vorschlagsgemäßen Einleiten der axialen Auskuppelbewegung von den Antriebsanschlüssen in die Überlastkupplung, also in zumindest eines der Kupplungselemente, nicht vorgesehen.
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Mit der vorschlagsgemäßen Lehre kann auf ein Rücktreiben des Vorschubgetriebes verzichtet werden, da es sich bei der in die Überlastkupplung eingeleiteten Auskuppelbewegung gerade um die Bewegung zwischen den Antriebsanschlüssen handelt. Damit ist das Auskuppelverhalten der Überlastkupplung vorschlagsgemäß unabhängig von dem Übertragungsverhalten des Vorschubgetriebes, so dass sich das Auskuppelverhalten unabhängig von dem Vorschubgetriebe einstellen lässt.
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Dadurch, dass es sich bei der für das Auskuppeln maßgeblichen, in die Überlastkupplung eingeleiteten Bewegung um eine lineare, nämlich axiale Auskuppelbewegung handelt, sind zahlreiche konstruktive Möglichkeiten der Realisierung der Überlastkupplung denkbar, die ohne ein ratschendes aneinander Entlanggleiten der Kupplungselemente im Überlastfall auskommen.
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Damit lässt sich durch die vorschlagsgemäße Lösung das Betriebsverhalten der Antriebsanordnung im Überlastfall besonders genau einstellen, ohne dass sich eine störende Geräuschentwicklung im Überlastfall ergibt.
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Die vorschlagsgemäße, in obiger Weise schaltende Überlastkupplung ist nach dem Überlastfall wieder einkuppelbar, was vorzugsweise mit einer axialen Einkuppelbewegung der beiden Kupplungselemente relativ zueinander einhergeht (Anspruch 2). Der Einkuppelweg entspricht vorzugsweise dem Auskuppelweg, jedoch mit umgekehrter Bewegungsrichtung, was sich konstruktiv besonders leicht umsetzen lässt.
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Mit der vorschlagsgemäßen Lösung lassen sich grundsätzlich mehrere Überlastfälle berücksichtigen, denen jeweils eine entsprechende Überlastkraft zugeordnet ist. In einer bevorzugten Variante von Anspruch 3 sind zwei Überlastfälle vorgesehen, wobei der eine Überlastfall einer auf die Antriebsanschlüsse wirkenden Zugkraft und der andere Überlastfall einer auf die Antriebsanschlüsse wirkenden Druckkraft entspricht. Die Überlastkupplung wirkt also bidirektional, so dass alle denkbaren Überlastfälle durch die vorschlagsgemäße Lösung abgedeckt werden können.
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Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 handelt es sich bei den Kupplungselementen vorzugsweise um drehbare Kupplungselemente, die bei eingekuppelter Überlastkupplung der Übertragung rotatorischer Antriebsbewegungen dienen. Dadurch, dass die Kupplungselemente vorzugsweise um die Antriebsachse drehbar sind und ferner dadurch, dass die Auskuppelbewegung der Kupplungselemente relativ zueinander eine bezogen auf die Antriebsachse axiale Auskuppelbewegung ist, lässt sich die Überlastkupplung mechanisch besonders einfach umsetzen.
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Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 bildet die Antriebsanordnung einen Spindelantrieb aus, bei dem es sich bei dem Vorschubgetriebe um ein Spindel-Spindelmutter-Getriebe handelt. Dabei ist die Spindel des Spindel-Spindelmutter-Getriebes vorzugsweise auf die geometrische Antriebsachse der Antriebsanordnung ausgerichtet. Die Verwendung eines Spindel-Spindelmutter-Getriebes ermöglicht eine besonders schlanke Ausgestaltung der Antriebsanordnung insgesamt. Dabei ist es in einer strukturell besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass Spindel und Spindelmutter jeweils einem Antriebsabschnitt zugeordnet sind, die bei der motorischen Verstellung gegeneinander laufen. In einer besonders bevorzugten strukturellen Variante gemäß Anspruch 6 ist der spindelmutterseitige Antriebsanschluss über ein Führungsrohr mit der Spindelmutter verbunden. Dies ermöglicht grundsätzlich die Anordnung der Antriebsanschlüsse im Wesentlichen auf der geometrischen Antriebsachse.
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Alternativ oder zusätzlich wird in Anspruch 6 vorgeschlagen, dass der spindelseitige Antriebsabschnitt mit einem Torsionsrohr verbunden oder verbindbar ist, gegenüber dem die Spindelmutter drehfest, aber längsverschieblich ist. Dies ermöglicht eine ganz besonders einfache Umsetzung einer Drehmomentstütze für die Spindelmutter.
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Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 7 bis 9 betreffen die Anordnung der der Überlastkupplung zugeordneten Auftrennstelle im Antriebsstrang zwischen Spindel und Antriebsmotor. Dies ist in konstruktiver Hinsicht besonders vorteilhaft, da im Bereich zwischen Antriebsmotor und Spindel regelmäßig Komponenten vorhanden sind, die sich für die Realisierung der Überlastkupplung eignen. Ein Beispiel hierfür ist eine Lagerbaugruppe zur Lagerung der Spindel.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die der Überlastkupplung zugeordnete Auftrennstelle im Antriebsstrang zwischen dem spindelmutterseitigem Antriebsanschluss und der Spindelmutter angeordnet ist. Hiermit lässt sich eine besonders kompakte Ausgestaltung speziell für den Fall realisieren, dass der spindelmutterseitige Antriebsanschluss eine Verdrehsicherung für die Spindelmutter bereitstellt, so dass mit dem Auftrennen des Antriebsstrangs an der letztgenannten Auftrennstelle die Drehmσmentstütze für die Spindelmutter wegfällt. Mit dem Auflösen der Drehmomentstütze für die Spindelmutter ist auch keine Übertragung von Antriebsbewegungen mehr möglich.
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Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 ist die der Überlastkupplung zugeordnete Auftrennstelle zwischen dem spindelseitigen Antriebsabschnitt und dem Torsionsrohr angeordnet, so dass bei ausgekuppelter Überlastkupplung wiederum die Drehmomentstütze für die Spindelmutter wegfällt.
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Die bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 12 bis 16 betreffen vorteilhafte konstruktive Realisierungsmöglichkeiten für die Überlastkupplung.
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Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 14 ist es in einer Alternative so, dass die Kupplungselemente bezogen auf die Antriebsachse jeweils Ausformungen aufweisen, bei denen es sich insbesondere um radiale Ausformungen handelt. Dabei kann es sich bei den Kupplungselementen einerseits um eine Vielzahnwelle und andererseits um eine Vielzahnnarbe handeln, wodurch sich das Auskuppeln der Überlastkupplung durch eine axiale Auskuppelbewegung besonders leicht realisieren lässt.
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Die ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 15 und 16 betreffen die Ausstattung der Überlastkupplung mit einer Federanordnung, die dafür sorgt, dass die Auskuppelbewegung jeweils gegen die Federvorspannung der Federanordnung erfolgt. Alle Ausgestaltungen sind speziell darauf gerichtet, dass die Überlastkupplung die beiden weiter oben beschriebenen Überlastfälle abdeckt. Bei einer optionalen Ausgestaltung gemäß Anspruch 16 ist die Federanordnung mit zwei Federelementen ausgestattet, die jeweils einem der beiden Überlasfälle zugeordnet sind. Damit ist es ohne Weiteres möglich, das Auskuppelverhalten der Überlastkupplung in Abhängigkeit von dem Überlastfall unterschiedlich auszulegen.
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Nach einer weiteren Lehre, gemäß Anspruch 17, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs als solche beansprucht.
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Die vorschlagsgemäße Klappenanordnung ist mit einer Klappe, die zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist, und mit mindestens einer der Klappe zugeordneten, vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung ausgestattet. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung darf verwiesen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
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1 in einer ganz schematischen Darstellung den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer vorschlagsgemäßen Antriebsanordnung,
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2 die Antriebsanordnung gemäß 1 in einem teilweisen Längsschnitt,
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3 die Überlastkupplung der Antriebsanordnung gemäß 2 in einer reduzierten Explosionsdarstellung,
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4 die Überlastkupplung gemäß 3a) im Normalfall bei eingekuppelter Überlastkupplung, b) in einem ersten Überlastfall bei ausgekuppelter Überlastkupplung und c) in einem zweiten Überlastfall bei ausgekuppelter Überlastkupplung und
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5 weitere, vorschlagsgemäße Alternativen a) bis e) zu einer vorschlagsgemäßen Überlastkupplung.
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Die in 1 dargestellte Antriebsanordnung 1 ist einer Klappenanordnung 2 eines Kraftfahrzeugs 3 zugeordnet. Die Klappenanordnung 2 weist eine als Heckklappe ausgestaltete Klappe 4 auf, die mittels der Antriebsanordnung 1 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist. Dabei kann es grundsätzlich vorgesehen sein, dass die Antriebsanordnung 1 die Klappe 4 nur in einem Abschnitt des gesamten Verstellbereichs der Klappe 4 verstellt.
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Der Begriff „Klappe” ist vorliegend weit zu verstehen. Insoweit darf auf den einleitenden Teil der Beschreibung verwiesen werden. Entsprechend betrifft der Begriff „Klappe” insbesondere solche Komponenten, die einer Verschlusselementeinrichtung eines Kraftfahrzeugs zugeordnet sind.
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2 zeigt, dass die Antriebsanordnung 1 einen Antriebsmotor 5, ein dem Antriebsmotor 5 nachgeschaltetes Vorschubgetriebe 6 zur Erzeugung linearer Antriebsbewegungen entlang einer geometrischen Antriebsachse 7 und zwei mechanische Antriebsanschlüsse 8, 9 zum Ausleiten der Antriebsbewegungen aufweist. Zwischen den Antriebsmotor 5 und das Vorschubgetriebe 6 ist hier und vorzugsweise ein Zwischengetriebe 10 geschaltet, auf das je nach Auslegung auch verzichtet werden kann.
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Zwischen dem Antriebsmotor 5 und den Antriebsanschlüssen 8, 9 verläuft ein Antriebsstrang 11. Der Antriebsstrang 11 umfasst alle Kraftwirkungsketten, über die sich während der motorischen Verstellung ein Kraftfluss einstellt. Dies schließt nicht nur alle Komponenten ein, die Antriebsbewegungen übertragen, sondern auch stützende Komponenten, wie die Komponenten einer noch zu erläuternden Drehmomentstütze.
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In dem Antriebsstrang 11 zwischen dem Antriebsmotor 5 und den Antriebsanschlüssen 8, 9 ist eine schaltbare Überlastkupplung 12 mit zwei Kupplungselementen 13, 14 angeordnet. Dabei können auch mehr als zwei Kupplungselemente 13, 14 vorgesehen sein. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Kupplungselemente 13, 14, 14a vorgesehen, wobei die Kupplungselemente 13, 14 und 13, 14a jeweils paarweise zusammenwirken. Dies wird weiter unten noch erläutert. Der Begriff „schaltbar” bedeutet im Hinblick auf die Überlastkupplung 12, dass die Überlastkupplung 12 dafür ausgebildet ist, zwischen mindestens einem ausgekuppelten Zustand und mindestens einem eingekuppelten Zustand zu schalten.
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Ein obiges Schalten der Überlastkupplung 12 wird bei der vorschlagsgemäßen Lösung durch einen Überlastfall ausgelöst. Ein Überlastfall ist hier dadurch definiert, dass eine von außen auf die Antriebsanschlüsse 8, 9 wirkende, bezogen auf die Antriebsachse 7 axiale Kraft, die eine vorbestimmte, dem jeweiligen Überlastfall zugeordnete Überlastkraft übersteigt, die Überlastkupplung 12 auskuppelt und dadurch den Antriebsstrang 11 auftrennt. Das Auftrennen des Antriebsstrangs 11 führt im Ergebnis dazu, dass der Antriebsmotor 5 antriebstechnisch von den Antriebsanschlüssen 8, 9 entkoppelt ist. Damit lässt sich eine Beschädigung von Antriebskomponenten des Antriebsstrangs 11 in einem Überlastfall wirksam vermeiden.
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Es darf darauf hingewiesen werden, dass der Begriff „axial” und der Begriff „radial” vorliegend stets auf die geometrische Antriebsachse 7 bezogen sind. Insoweit wird im Folgenden dieser Bezug stets vorausgesetzt und nicht explizit mit angegeben.
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Die Überlastkupplung 12 ist bei der vorschlagsgemäßen Lösung mit einer dem jeweiligen Überlastfall zugeordneten axialen Auskuppelbewegung 15 der beiden Kupplungselemente 13, 14 relativ zueinander auskuppelbar. Die Auskuppelbewegung ist in 4 mit dem Bezugszeichen 15 dargestellt. Sie betrifft bei dieser Ausgestaltung lediglich das Kupplungselement 13, da das Kupplungselement 13, nicht jedoch das Kupplungselement 14, axial beweglich ausgestaltet ist.
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Wesentlich ist nun, dass in dem jeweiligen Überlastfall die axiale Auskuppelbewegung 15 von den Antriebsanschlüssen 8, 9 über zumindest einen Teil des Antriebsstrangs 11 in zumindest eines der Kupplungselemente 13, 14 eingeleitet wird und die Überlastkupplung 12 auskuppelt. Der Übergang vom eingekuppelten Zustand in den ausgekuppelten Zustand ergibt sich für einen ersten Überlastfall aus dem Übergang von 4a) auf 4b) und für einen zweiten Überlastfall aus dem Übergang von 4a) auf 4c). Eine Zusammenschau der 2, 3 und 4 zeigt, dass die Auskuppelbewegung 15 von den Antriebsanschlüssen 8, 9 ohne getriebetechnische Übersetzung in die Überlastkupplung 12 eingeleitet wird. Insoweit kommt bei der Überlastkupplung 12 unabhängig vom Vorschubgetriebe 6 stets genau die Auskuppelbewegung 15 an, die bereits zwischen den Antriebsanschlüssen 8, 9 vorliegt. Damit ist das Auskuppelverhalten der Überlastkupplung 12 bei der vorschlagsgemäßen Lösung unabhängig von dem Übersetzungsverhalten des Vorschubgetriebes 6.
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Vorzugsweise ist die Überlastkupplung 12 nach dem Überlastfall, also nach dem Wegfall der Überlast, mit einer dem Überlastfall zugeordneten axialen Einkuppelbewegung der beiden Kupplungselemente 13, 14 relativ zueinander einkuppelbar. Das Einkuppeln geht nach dem Wegfall der Überlast vorzugsweise selbsttätig, insbesondere federgetrieben, von Statten. In besonders bevorzugter Ausgestaltung entspricht der Einkuppelweg dem Auskuppelweg mit umgekehrter Bewegungsrichtung, wie sich beispielsweise aus der Darstellung gemäß 4 ergibt.
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Es wurde schon darauf hingewiesen, dass die Überlastkupplung 12 auf das Auskuppeln bei unterschiedlichen Überlastfällen ausgelegt sein kann. Vorzugsweise ist ein erster Überlastfall vorgesehen, in dem eine von außen auf die Antriebsanschlüsse 8, 9 wirkende axiale Kraft eine vorbestimmte, diesem ersten Überlastfall zugeordnete Überlastkraft übersteigt. Bei Eintritt dieses ersten Überlastfalls kuppelt die Überlastkupplung 12 wie oben angesprochen aus, wobei der Antriebsstrang 11 durch die dem ersten Überlastfall zugeordnete Auskuppelbewegung 15a aufgetrennt wird. Der erste Überlastfall ist für die in 3 dargestellte Überlastkupplung 12 in 4b) gezeigt.
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Für die in den 3 und 4 dargestellte und insoweit bevorzugte Überlastkupplung 12 ist ein zweiter Überlastfall vorgesehen, in dem eine von außen auf die Antriebsanschlüsse 8, 9 wirkende axiale Kraft eine vorbestimmte, diesem zweiten Überlastfall zugeordnete Überlastkraft übersteigt. Auch bei Eintreten des zweiten Überlastfalls kuppelt die Überlastkupplung 12 aus, wobei der Antriebsstrang 11 auch durch die dem zweiten Überlastfall zugeordnete Auskuppelbewegung 15b aufgetrennt wird. Dieser zweite Überlastfall ist in 4c) gezeigt.
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Vorzugsweise ist es so, dass im ersten Überlastfall (4b)) die von außen auf die Antriebsanschlüsse 8, 9 wirkende Kraft entgegengesetzt zu der im zweiten Überlastfall (4c)) von außen auf die Antriebsanschlüsse 8, 9 wirkenden Kraft ist. Im Einzelnen bedeutet dies, dass der erste Überlastfall eine übermäßige, auf die Antriebsanschlüsse 8, 9 wirkende, axiale Druckkraft und der zweite Überlastfall eine übermäßige, auf die Antriebsanschlüsse 8, 9 wirkende, axiale Zugkraft ist. Interessant dabei ist die Tatsache, dass in den beiden oben genannten Überlastfällen die axiale Auskuppelbewegung 15, 15a, 15b stets gleichgerichtet mit der von außen auf die Antriebsanschlüsse 8, 9 wirkenden Kraft ist.
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Bei allen dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Kupplungselemente 13, 14 bei eingekuppelter Überlastkupplung 12 zur Übertragung von Antriebsmomenten miteinander drehmomentgekuppelt. Bei ausgekoppelter Überlastkupplung 12 dagegen sind die Kupplungselemente 13, 14 voneinander vorzugsweise drehmomentfrei. Dabei kann es wie im Ausführungsbeispiel gemäß den 3, 4 sowie im Ausführungsbeispiel gemäß 5a) vorgesehen sein, dass die Kupplungselemente 13, 14 der Übertragung von Antriebsbewegungen innerhalb des Antriebsstrangs 11 dienen. Dann ist es vorgesehen, dass beide Kupplungselemente 13, 14 jeweils drehbar ausgestaltet sind.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 5b)–e) ist es dagegen vorgesehen, dass die Kupplungselemente 13, 14 Bestandteil einer Drehmomentstütze für das Vorschubgetriebe 6 sind. Hier ist im Normalfall eine Drehung der Kupplungselemente 13, 14 nicht vorgesehen, wohl aber im Überlastfall, wie noch erläutert wird.
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Bei allen dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen ist es weiter vorzugsweise vorgesehen, dass im Überlastfall die Auskuppelbewegung 15 von den Antriebsanschlüssen 8, 9 ohne ein Rücktreiben des Antriebsstrangs 11, insbesondere ohne ein Rücktreiben des Vorschubgetriebes 6, in das jeweilige Kupplungselement 13, 14 einleitbar ist. Wie oben angesprochen, entfällt dadurch die Abhängigkeit des Kupplungsverhaltens von dem Übertragungsverhalten des Vorschubgetriebes 6.
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Es lässt sich der Darstellung gemäß 2 entnehmen, dass das Vorschubgetriebe 6 als Spindel-Spindelmutter-Getriebe mit zwei gegeneinander laufenden Antriebsabschnitten 16, 17 ausgestaltet ist, wobei ein Antriebsabschnitt 16 eine auf die Antriebsachse 7 ausgerichtete Spindel 18 mit Spindel-Außengewinde und der andere Antriebsabschnitt 17 eine mit der Spindel 18 kämmende Spindelmutter 19 mit Spindelmutter-Innengewinde aufnimmt. Hier und vorzugsweise ist der spindelmutterseitige Antriebsanschluss 17 über ein Führungsrohr 20 mit der Spindelmutter 19 verbunden.
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Bei dem in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden Antriebsabschnitte 16, 17 mittels einer Federanordnung F, die hier und vorzugsweise von einer Schraubendruckfeder bereitgestellt wird, gegeneinander vorgespannt. Die Federvorspannung wirkt dabei vorzugsweise so, dass die beiden Antriebsanschlüsse 8, 9 auseinandergedrückt werden. Sie wirkt vorzugsweise gegen die Gewichtskraft der Klappe 4.
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Eine besonders schlanke Ausgestaltung des Vorschubgetriebes 6 ergibt sich vorliegend dadurch, dass die Spindel 18 von dem Antriebsmotor 5 antreibbar ist, während die Spindelmutter 19 über eine Drehmomentstütze gegenüber dem spindelseitigen Antriebsabschnitt 16 bezogen auf eine Drehung um die Antriebsachse 7 abgestützt ist und sich entsprechend in axialer Richtung bewegt.
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Bei der in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsform ist der spindelseitige Antriebsabschnitt 16 mit einem Torsionsrohr 21 verbunden bzw. verbindbar, gegenüber dem die Spindelmutter 19 drehfest, aber längsverschieblich ist, so dass das Torsionsrohr 21 die Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19 bildet. Das mit der Spindelmutter 19 verbundene Führungsrohr 20 weist hierfür eine Führungsausformung 20c auf, die axial in einer nicht dargestellten Gegenausformung des Torsionsrohrs 21 läuft.
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In einer nicht dargestellten, aber ebenso bevorzugten Alternative kann es grundsätzlich vorgesehen sein, dass die für die Spindelmutter 19 erforderliche Drehmomentstütze über zwei ein Außengehäuse bildende Gehäuserohre 22, 23 bereitgestellt wird, die jeweils mit einem Antriebsabschnitt 16, 17 verbunden sind und die axial ineinander teleskopierbar sind, jedoch drehfest miteinander in Eingriff stehen. 2 zeigt zwar Gehäuserohre 22, 23, die allerdings nicht drehfest miteinander in Eingriff stehen.
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Während die 3 und 4 Detailansichten der in 2 dargestellten Antriebsanordnung 1 zeigen, betreffen die in 5a)–e) gezeigten Detailansichten Antriebsanordnungen 1, die lediglich vom grundsätzlichen Aufbau her der in 2 dargestellten Antriebsanordnung 1 entsprechen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei den in 5a)–d) gezeigten Ausführungsbeispielen eine Drehmomentstütze vorgesehen ist, die nicht auf einen Eingriff zwischen dem Torsionsrohr 21 und dem Führungsrohr 20 oder der Spindelmutter 19, sondern beispielsweise auf einen Eingriff zwischen den Gehäuserohren 22, 23 zurückgeht. Weiter ist zu berücksichtigen, dass bei dem in 5e) gezeigten Ausführungsbeispiel eine Drehmomentstütze vorgesehen ist, die auf einen Eingriff zwischen dem Torsionsrohr 21 und der Spindelmutter 19 zurückgeht, wie dies grundsätzlich in 2 gezeigt ist.
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Es sind unterschiedliche Varianten für die Lage der der Überlastkupplung 12 zugeordneten Auftrennstelle für das Auftrennen des Antriebsstrangs 11 denkbar. Einerseits kann die Auftrennstelle an einem Abschnitt des Antriebsstrangs 11 vorgesehen sein, der der Übertragung von Antriebsbewegungen dient (3, 4, 5a)). Andererseits kann die Auftrennstelle an einem Abschnitt des Antriebsstrangs 11 vorgesehen sein, der Bestandteil einer Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19 des Vorschubgetriebes 6 ist (5b)–e)).
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Im erstgenannten Fall ist es vorzugsweise so, dass die der Überlastkupplung 12 zugeordnete Auftrennstelle im Antriebsstrang 11 zwischen zumindest einem Abschnitt, vorzugsweise einem Endabschnitt, der Spindel 18, hier und vorzugsweise mit dem antriebsmotorseitigen Endabschnitt der Spindel 18, und dem Antriebsmotor 5 angeordnet ist. Das ist bei den in 3, 4 sowie in 5a) gezeigten Ausführungsbeispielen so vorgesehen. In diesem Sinne kann es vorgesehen sein, dass die Überlastkupplung 12 als Wellenabschnitt ausgestaltet ist, der rotatorische Antriebsbewegungen überträgt, wobei, vorzugsweise, die Überlastkupplung 12 auch einen Abschnitt der Spindel 18 selbst bereitstellen kann.
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Sowohl bei dem in 3, 4 als auch bei dem in 5a) dargestellten Ausführungsbeispiel ist es so, dass ein Kupplungselement 13 (3, 4) und 14 (5a)) mit der Spindel 18 verbunden ist. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass das betreffende Kupplungselement 13, 14 von der Spindel 18 ausgebildet wird, was die Kompaktheit der Anordnung weiter erhöht.
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Sofern die der Überlastkupplung 12 zugeordnete Auftrennstelle an einem Abschnitt des Antriebsstrangs 11 angeordnet ist, der Bestandteil einer Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19 des Vorschubgetriebes 6 ist, ergeben sich andere bevorzugte Anordnungen der Auftrennstelle.
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Vorzugsweise ist die der Überlastkupplung 12 zugeordnete Auftrennstelle im Antriebsstrang 11 dann zwischen zumindest einem Abschnitt des spindelmutterseitigen Antriebsanschlusses 9 und zumindest einem Abschnitt der Spindelmutter 19 angeordnet. Das ist in verschiedenen bevorzugten Varianten in 5b)–d) gezeigt.
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Bei dem in 5b) gezeigten Ausführungsbeispiel ist die der Überlastkupplung 12 zugeordnete Auftrennstelle zwischen zumindest einem Abschnitt der Spindelmutter 19 und zumindest einem Abschnitt des Führungsrohrs 20 angeordnet. 5c) dagegen zeigt, dass die der Überlastkupplung 12 zugeordnete Auftrennstelle zwischen zwei Abschnitten 20a, 20b des Führungsrohrs 20 angeordnet ist. 5d) dagegen zeigt, dass die der Überlastkupplung 12 zugeordnete Auftrennstelle zwischen dem spindelmutterseitigen Antriebsanschluss 9 und dem Führungsrohr 20 angeordnet ist. Diese in 5b)–d) gezeigten Varianten gehen darauf zurück, dass bei diesen Ausführungsbespielen die Verbindung zwischen der Spindelmutter 19 und dem spindelmutterseitigen Antriebsanschluss 9 einen Bestandteil der Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19 bildet, so dass ein Auftrennen dieser Verbindung das Auflösen der Drehmomentstütze und damit das antriebstechnische Entkuppeln des Antriebsmotors 5 von den Antriebsanschlüssen 8, 9 bedeutet.
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Eine andere bevorzugte Variante, die in 5e) gezeigt ist, sieht eine weitere bevorzugte Möglichkeit für das Auflösen der Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19 des Vorschubgetriebes 6 im Überlastfall vor. Hier ist ein oben angesprochenes Torsionsrohr 21 vorgesehen, das eine Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19 bereitstellt, indem die Spindelmutter 19 eine Führungsausformung 19a aufweist, die in einer Führungsnut 21a des Torsionsrohrs 21 läuft. Die Funktion der Führungsausformung 19a entspricht grundsätzlich der Funktion der in 2 dargestellten Führungsausformung 20c des Führungsrohrs 20.
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Bei der letztgenannten Variante mit Torsionsrohr 21 ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die der Überlastkupplung 12 zugeordnete Auftrennstelle zwischen dem spindelseitigen Antriebsabschnitt 16 und dem Torsionsrohr 21 angeordnet ist. Im Einzelnen ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Überlastkupplung 12 die Verbindung zwischen dem spindelseitigen Antriebsabschnitt 16 und dem Torsionsrohr 21 im eingekuppelten Zustand herstellt (5e)) und im ausgekuppelten Zustand (nicht dargestellt) trennt.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung stehen die Kupplungselemente 13, 14 bei eingekuppelter Überlastkupplung 12 formschlüssig miteinander in Eingriff, wobei die Kupplungselemente 13, 14 durch die axiale Auskuppelbewegung 15, 15a, 15b außer formschlüssigen Eingriff voneinander kommen. Dabei ist es bei allen Ausführungsbeispiele vorgesehen, dass die Kupplungselemente 13, 14 bei eingekuppelter Überlastkupplung 12 drehfest, jedoch axial beweglich miteinander in Eingriff stehen.
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Mit Ausnahme des in 5c) dargestellten Ausführungsbeispiels sind die Kupplungselemente 13, 14 relativ zueinander aus einer Kuppelstellung heraus mit einer ersten Auskuppelbewegung 15a in eine erste Auskuppelstellung und mit einer zweiten, der ersten Auskuppelbewegung 15a entgegengesetzten Auskuppelbewegung 15b in eine zweite Auskuppelstellung verstellbar.
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Weiter ist es bei allen dargestellten Ausführungsbespielen vorgesehen, dass bei eingekuppelter Überlastkupplung 12 ein Kupplungselement 14 das jeweils andere Kupplungselement 13 bezogen auf die Antriebsachse 7 zumindest zum Teil umschließt. Alternativ oder zusätzlich und bei allen Ausführungsbeispielen dargestellt, ist es weiter vorzugsweise vorgesehen, dass die Kupplungselemente 13, 14 bezogen auf die Antriebsachse 7 jeweils, hier und vorzugsweise radiale, Ausformungen 24, 25 aufweisen, die bei eingekuppelter Überlastkupplung 12 formschlüssig miteinander in Eingriff stehen. In einfach zu realisierender und mechanisch robuster Ausgestaltung bilden die Ausformungen 24, 25 der Kupplungselemente 13, 14 jeweils Zahngeometrien aus. Es wurde schon darauf hingewiesen, dass es sich bei dem Kupplungselement 13 vorzugsweise um eine Vielzahnwelle und bei dem Kupplungselement 14 vorzugsweise um eine Vielzahnnarbe handelt.
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Eine Zusammenschau der 3 und 4 zeigt weiter, dass im ersten Überlastfall die Spindel 18 das Kupplungselement 13 in 4b) nach unten drückt, so dass die Ausformung 24 außer Eingriff von der Ausformung 25 kommt und die Kupplungselemente 13, 14 frei gegeneinander drehbar sind. Damit ist eine Übertragung von Antriebsbewegungen über die beiden Kupplungselemente 13, 14 nicht mehr möglich. Im zweiten Überlastfall ergibt sich die entgegengesetzte Auskuppelbewegung 15b, so dass der Antriebsstrang 11 wiederum aufgetrennt ist.
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Interessant bei dem in 4 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Tatsache, dass die Überlastkupplung 12 ohne weiteres auch die Lagerbaugruppe für die Spindel 18 ausbilden kann. Durch diese mögliche Doppelfunktion der Überlastkupplung 12 ergibt sich eine besonders kompakte Ausgestaltung.
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Eine ganz ähnliche Funktionsweise zeigt die in 5a) gezeigte, bevorzugte Ausgestaltung. Hier ist die Überlastkupplung 12 als Fortsatz der Spindel 18 ausgestaltet, wobei in den beiden oben genannten Überlastfällen die Spindel 18 die Auskuppelbewegungen 15a, 15b verursacht. Eine Lagerung der Spindel 18 durch die Überlastkupplung 12 ist hier nicht vorgesehen.
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5b) zeigt, dass das Kupplungselement 13 hier von der Spindelmutter 19 und das Kupplungselement 14 von einem Abschnitt des Führungsrohrs 20 bereitgestellt wird. In Abhängigkeit vom Überlastfall ergibt sich eine Auskuppelbewegung 15a, 15b des Führungsrohrs 20 relativ zu der Spindelmutter 19, wodurch die Ausformungen 24, 25 an Spindelmutter 19 und Führungsrohr 20 außer Eingriff voneinander kommen. Dadurch wird die Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19 aufgelöst, so dass der Antriebsstrang 11 wiederum aufgetrennt ist.
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5e) zeigt eine ähnliche Anordnung, wobei die Überlastkupplung lediglich auf den ersten Überlastfall hin ausgelegt ist. Dabei führt das Einwirken einer übermäßigen Druckkraft in die Antriebsanschlüsse 8, 9 zu der Auskuppelbewegung 15a, so dass wiederum die Ausformungen 24, 25 außer Eingriff voneinander kommen und die Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19 aufgelöst wird.
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Bei dem in 5d) dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Überlastkupplung 12 gewissermaßen in den spindelmutterseitigen Antriebsanschluss 9 integriert. Hier ist es so, dass sich das Gehäuse 9a des spindelmutterseitigen Antriebsanschlusses 9 im Überlastfall relativ zu dem Führungsrohr 20 bewegt derart, dass die Ausformungen 24, 25 außer Eingriff kommen und wiederum die Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19 wegfällt. Dabei bilden ein Abschnitt des Führungsrohrs 20 das Kupplungselement 13 und das Gehäuse 9a des spindelmutterseitigen Antriebsanschlusses 9 das Kupplungselement 14 aus.
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Schließlich zeigt 5e), wie oben erläutert, eine andere bevorzugte Variante für das Auflösen der Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19, indem das Torsionsrohr 21 von dem spindelseitigen Antriebsabschnitt 16 entkuppelt wird. Hierfür ist ein erstes Kupplungselement 13 vorgesehen, das über die Spindel 18 axial verstellbar ausgestaltet ist. Die Spindel 18 ist gegenüber dem ersten Kupplungselement 13 frei drehbar.
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Ein zu dem obigen, ersten Kupplungselement 13 korrespondierendes, zweites Kupplungselement 14 wird von einem Abschnitt des Torsionsrohrs 21 gebildet. Im dargestellten Normalfall sind die beiden Kupplungselemente 13, 14 drehfest zueinander angeordnet, jedoch axial zueinander verstellbar. Hierfür weisen die beiden Kupplungselemente 13, 14 die miteinander in Eingriff stehenden Ausformungen 24, 25 auf.
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Am spindelseitigen Antriebsabschnitt 16 ist ein drittes Kupplungselement 14a vorgesehen, das eine Ausformung 26 aufweist. Im Normalfall sind das erste Kupplungselement 13 und das dritte Kupplungselement 14a ebenfalls drehfest zueinander angeordnet, jedoch axial zueinander verstellbar. Hierfür stehen die Ausformung 24 des ersten Kupplungselements 13 und die Ausformung 26 des dritten Kupplungselements 14a miteinander in Eingriff.
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Im ersten Überlastfall bewirkt die Auskuppelbewegung 15a des Kupplungselements 13, dass die Ausformungen 24, 25 der beiden Kupplungselemente 13, 14 außer Eingriff voneinander kommen, so dass die Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19 aufgelöst ist. Im zweiten Überlastfall bewirkt die Auskuppelbewegung 15b des Kupplungselements 13, dass die Ausformungen 24, 26 der beiden Kupplungselemente 13, 14a außer Eingriff voneinander kommen, so dass wiederum die Drehmomentstütze für die Spindelmutter 19 aufgelöst ist.
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Im Normalfall sorgt das Kupplungselement 13 also dafür, dass das Torsionsrohr 21 mit dem spindelseitigen Antriebsabschnitt 16 drehfest gekuppelt ist. Im Überlastfall wird durch die jeweilige Auskuppelbewegung 15a, 15b diese Drehmomentkupplung aufgelöst. Hierfür sind bei dem in 5e) dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt drei Kupplungselemente 13, 14, 14a vorgesehen.
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Von Bedeutung für die vorschlagsgemäße Lehre ist weiter, dass die jeweilige Auskuppelbewegung 15a, 15b gegen eine Federvorspannung vorgesehen ist, wobei die Federvorspannung die dem jeweiligen Überlastfall zugeordnete, jeweilige Überlastkraft bestimmt. Im Einzelnen ist es so, dass die Überlastkupplung 12 eine entsprechende Federanordnung 27 zur Erzeugung der Federvorspannung aufweist, die auf zumindest ein Kupplungselement 13, 14 wirkt, und zwar so, dass jede Auskuppelbewegung 15a, 15b gegen die Federvorspannung der Federanordnung 27 erfolgt.
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Bei allen dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsformen ist die Federvorspannung in axialer Richtung ausgerichtet. Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen wirkt die Federanordnung 27 ferner auf zumindest ein Kupplungselement 13, 14 derart, dass die Kupplungselemente 13, 14 in die Kuppelstellung vorgespannt sind. Dabei ist es insbesondere bei dem in den 3, 4 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Federanordnung 27 zwei Federelemente 28, 29 aufweist, die in axialer Richtung auf gegenüberliegenden Seiten zumindest eines Kupplungselements 13, 14, hier des Kupplungselements 13, angeordnet sind.
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Es zeigt sich am besten in der Darstellung gemäß 4, dass die den beiden Überlastfällen zugeordneten Überlastkräfte leicht dadurch eingestellt werden können, dass die beiden Federelemente 28, 29 entsprechend ausgelegt werden. Insoweit ist eine auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Auslegung der beiden Überlastfälle ohne Weiteres möglich.
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Es darf noch darauf hingewiesen werden, dass in bevorzugter Ausgestaltung der Antriebsmotor 5 und/oder das dem Antriebsmotor 5 ggf. nachgeschaltete Zwischengetriebe 10 selbsthemmend ausgestaltet oder zumindest durch eine Bremse gebremst ist bzw. sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist die vorschlagsgemäße Überlastkupplung 12 von besonderem Nutzen, da das Auftreten einer Überlast unmittelbar zu einer hohen Belastung des Antriebsstrangs 11 insgesamt führt.
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Für die manuelle Verstellbarkeit der Klappe 4 ist zwischen den Antriebsmotor 5 und das Vorschubgetriebe 6 vorzugsweise eine Rutschkupplung 10a geschaltet, die bereits bei einer von außen auf die Antriebsanschlüsse 8, 9 wirkenden axialen Kraft, die unterhalb der Überlastkraft liegt, in den Rutschbetrieb übergeht. Damit ist die manuelle Verstellbarkeit der Klappe 4 speziell für den Fall gewährleistet, dass eine oben angesprochene Selbsthemmung oder Bremsung vorgesehen ist.
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Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Klappenanordnung 2 eines Kraftfahrzeugs als solche beansprucht. Auf alle Ausführungen, die geeignet sind, die vorschlagsgemäße Klappenanordnung zu erläutern, darf verwiesen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014100125 A1 [0003]