DE112008002124B4

DE112008002124B4 - Linearantriebsaktuator für ein bewegliches Fahrzeugpaneel

Info

Publication number: DE112008002124B4
Application number: DE112008002124.4T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey S. Hamminga; Waldemar Wawrzyniec Gmurowski
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2028-08-07
Also published as: WO2009020610A1; US10273735B2; US9222296B2; KR101467422B1; US20160251887A1; KR20100051848A; DE112008002124T5; US20120000304A1

Abstract

Antriebseinheit für ein bewegliches Fahrzeugpaneel (16, 90, 140), umfassend:ein drehbares Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244);ein relativ nicht drehbares Antriebselement (36, 106, 206), das mit dem drehbaren Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) für eine gesteuerte, bidirektionale, axiale Verschiebung davon in Gewindeeingriff steht, wobei eines der Antriebselemente langgestreckt ist;einen Elektromotor (50, 64, 74, 122, 166, 266), der mit dem drehbaren Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) antriebstechnisch in Eingriff steht;eine erste Befestigungseinrichtung, die das drehbare Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) schwenkbar mit einem relativ festen Punkt des Fahrzeugs verbindet, wobei das drehbare Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) axial festgehalten ist, sich aber um seine Erstreckungsachse herum frei drehen kann;eine zweite Befestigungseinrichtung, die das nicht drehbare Antriebselement (36, 106, 206) schwenkbar mit dem beweglichen Paneel (16, 90, 140) verbindet, wobei das nicht drehbare Antriebselement (36, 106, 206) sowohl axial als auch rotatorisch festgehalten ist;ein Mittel, das dazu dient, den Motor mit Energie zu beaufschlagen, um eine bidirektionale Steuerung der Antriebseinheit zu bewirken; undein Mittel, das dazu dient, die relative Winkelstellung des drehbaren Antriebselements (34, 104, 154, 204, 244) zu erfassen und somit als eine Funktion davon ein Steuersignal zu erzeugen und den Motor als eine Funktion des Steuersignals mit Energie zu beaufschlagen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Mechanismen zum Steuern beweglicher Paneele, die an Kraftfahrzeugen mitgeführt werden. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung Motorantriebsmechanismen für Kofferraumklappen- und Hubtürbaugruppen, die steuerbar sind, um ein bewegliches Paneel wahlweise zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung anzutreiben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Da Kraftfahrzeuge, die sich durch ihren Nutzwert auszeichnen, eine beliebte Produktpalette werden, verlangen Verbraucher gewisse Luxusgegenstände vorwiegend in Verbindung mit Personenkraftwagen wegen der ihnen eigenen Konstruktion und/oder Größe. Eine der Einrichtungen, die von Verbrauchern gewünscht wird, ist die automatisierte Bewegung solcher Gegenstände, wie etwa Schiebetüren und Hubtüren. Obgleich Einrichtungen, die eine automatisierte Bewegung bieten, erhältlich sind, fehlt es den Konstruktionen für Mechanismen, die dazu verwendet werden, ein manuelles Überbrücken zu ermöglichen, an Tauglichkeit und Funktionalität. Darüber hinaus brauchen die Systeme in dem Kraftfahrzeug Platz, was den Innenraum weniger effizient und ästhetisch weniger ansprechend macht.
Die andauernde Nachfrage nach erhöhter Bequemlichkeit und Komfort für den Fahrgast hat bewirkt, dass Automobilhersteller Motorunterstützungsfunktionen in die meisten Fahrzeugsysteme, die bewegliche Paneele umfassen, ausweiten. In den meisten Fällen wird die Motorunterstützung über einen Elektromotor und ein Zahnradgetriebe implementiert, das mechanisch mit einem zugeordneten beweglichen Paneel gekoppelt ist, wodurch der Fahrzeugbediener das System steuern kann, indem er einfach einen Steuerschalter betätigt. Ein solches System offenbart beispielsweise US 2007/0194599 A1 .
Zusätzlich zu traditionelleren, Lkw-artigen, beweglichen Paneelen umfassen Kraftfahrzeuge von der Schrägheck- bzw. Steilheck- und Van- bzw. Kleintransporterkonfiguration typischerweise eine Zugangsöffnung am Heck der Fahrzeugkarosserie und eine Hubtür, die die Zugangsöffnung wahlweise öffnet und schließt. Die Hubtür wird typischerweise manuell betätigt und erfordert speziell manuelle Anstrengung, um die Tür zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung zu bewegen. Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, eine Motorbetätigung für die Hubtür vorzusehen, aber keines der Motorbetätigungssysteme aus dem Stand der Technik hat irgendeinen signifikanten Grad an kommerziellen Erfolg realisiert, da sie entweder übertrieben kompliziert, relativ teuer oder wartungsbedürftig waren.
Es ist allgemein bekannt, ein Motorantriebssystem zum Antreiben eines beweglichen Paneels, wie etwa einer Schiebetür, bei einer Bewegung zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung vorzusehen, wobei die Antriebsanordnung ein Umschalten zwischen manuellem Betrieb und kraftgetriebenem, motorischem Betrieb des Paneels an jeder beliebigen Stelle entlang seines Bewegungsweges ermöglicht, während eine Steuereinrichtung, die auf eine Überlast anspricht, vorgesehen ist, um die Bewegung des Paneels in dem Fall zu stoppen, dass ein Objekt durch das sich schließende Paneel eingefangen wird. Diese Arten von Motorantriebssystemen sind insbesondere gut zur Verwendung bei der Bedienung der Schiebetür eines Fahrzeugs vom Kleintransportertyp angepasst. Typischerweise ist ein Motorantriebssystem in der Lage, ein Abtriebspaneel, das mit der Tür gekoppelt ist, anzutreiben, um die Tür in jeder Richtung über einen relativ langen Arbeitshub anzutreiben. Die Kopplung zwischen dem Abtriebselement und der Tür kann die Form einer festen mechanischen Verbindung zwischen dem Motor und der Tür annehmen, die in jeder Bewegungsrichtung wie erforderlich bedient werden kann. Zusätzliche Probleme können aufgeworfen werden, wenn das Motorantriebssystem die Schiebetür eines Fahrzeugs vom Kleintransportertyp motorisch beaufschlagen soll jenseits der und über die vorstehenden Erwägungen hinaus, die auf Schiebetüren im Allgemeinen anwendbar sind.
Das Motorantriebssystem einer Schiebetür in einer Anwendung eines Fahrzeugs vom Kleintransportertyp ist herkömmlich an jeder sich längs erstreckenden Seite des Kleintransporters montiert, und das System kann durch Steuerschalter bedient werden, die vom Fahrersitz aus zugänglich sind. Es gibt jedoch viele Gelegenheiten, zu denen der Fahrer wünschen kann, die Tür manuell zu öffnen oder zu schließen, etwa wenn der Fahrer sich außerhalb des Kleintransporters befindet und Gegenstände durch die Schiebetür einlädt oder auslädt und die Steuereinrichtungen außerhalb der Reichweite sind. Eine fest mechanisch verknüpfte Verbindung zwischen der Tür und der Leistungsquelle wird die manuelle Bedienung der Tür behindern und kann eine Beziehung zwischen der Tür und dem Antrieb, auf der sich das Steuersystem stützt, um die Stellung der Tür entlang ihres Verfahrweges zu erfassen, stören.
Das Umsetzen eines Fahrzeugpaneels erfordert typischerweise einen wirksamen Satz von Maschinenelementen und Kupplungen, um zuzulassen, dass das Paneel das System übergehen kann. Dennoch muss das Antriebssystem effizient antreiben und darf keinen signifikanten Widerstand bieten, wenn es übergangen wird. Eine weiche Kopplungseinrichtung kann angewandt werden, um sicherzustellen, dass Systemlasten in dem Bereich annehmbarer Maschinenelementlasten bleiben. Eine Kugelmutter ist ein hoch effizientes Maschinenelement, wenn es mit einer Kugelumlaufspindel verwendet wird. Jedoch ist die Kugelumlaufspindel starr und teuer, wenn sie in Anwendungen, die ein signifikantes Verfahren erfordern, benutzt wird, während sie im Allgemeinen nicht in der Lage ist, eine Bewegung entlang eines nicht geradlinigen Weges zu ermöglichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Antriebseinheit für ein bewegliches Paneel, wie etwa eine Fahrzeugkofferraumklappe, bereit, die ein drehbares Antriebselement und ein nicht drehbares Antriebselement umfasst, das mit dem drehbaren Antriebselement für eine gesteuerte, bidirektionale Verschiebung des Paneels in Gewindeeingriff steht. Eines der oder beide Antriebselemente ist/sind langgestreckt. Ein Elektromotor steht antriebstechnisch mit dem drehbaren Antriebselement in Eingriff. Eine erste Befestigungseinrichtung verbindet das drehbare Antriebselement schwenkbar mit einem relativ festen Punkt eines Wirtfahrzeugs, wobei das drehbare Element axial festgehalten ist, sich aber frei um die Ausdehnungsachse drehen kann. Eine zweite Befestigungseinrichtung verbindet das nicht drehbare Antriebselement schwenkbar mit dem beweglichen Paneel, wobei das nicht drehbare Antriebselement sowohl axial als auch rotatorisch festgehalten ist. Es sind Mittel vorgesehen, um den Motor mit Energie zu beaufschlagen und somit eine bidirektionale Steuerung der Antriebseinheit zu bewirken. Schließlich ist ein Mittel vorgesehen, das dazu dient, die relative Winkelstellung des drehbaren Antriebselements zu erfassen und somit als eine Funktion davon ein Steuersignal zu erzeugen und den Motor als eine Funktion des Steuersignals mit Energie zu beaufschlagen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung sind Vorspannmittel, wie etwa konzentrische Druck-/Zugschraubenfedern, vorgesehen, um die Belastung, die durch das bewegliche Paneel auferlegt wird, auszugleichen. Diese Anordnung hat den Vorteil, zuzulassen, dass der Motor und bestimmte Antriebseinheitskomponenten kleiner bemessen werden können.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Kupplung vorgesehen, die dazu dient, den Elektromotor in Ansprechen auf das Erfassen übermäßiger Lasten in dem System vorübergehend von der zweiten Befestigungseinrichtung zu trennen. Diese Anordnung schützt das Antriebssystem und das zugehörige Fahrzeug vor Beschädigung/Ausfall aufgrund missbräuchlichen manuellen Überbrückens des beweglichen Paneels.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein elastischer Dämpfer zwischen die Motorankerausgangswelle und die konzentrische Schneckenwelle eingesetzt. Dieses Merkmal hat den Vorteil, vorübergehende Torsionslasten zu absorbieren, um das Antriebssystem zu schützen.
Gemäß nochmals einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein elastischer Dämpfer in Reihe zwischen die Motorankerausgangswelle und die konzentrische Schneckenwelle eingesetzt. Dieses Merkmal hat den Vorteil, die Ausgangs- und Schneckenwellen axial zu isolieren, indem sie ständig axial auseinander gedrängt werden, wodurch Rücktriebskräfte von dem Motoranker isoliert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Antriebseinheit für ein bewegliches Paneel, wie etwa eine Fahrzeugkofferraumklappe, bereit, die ein drehbares Antriebselement und ein nicht drehbares Antriebselement umfasst, das mit dem drehbaren Antriebselement für eine gesteuerte, bidirektionale Verschiebung des Paneels in Gewindeeingriff steht. Eines der oder beide Antriebselemente ist/ sind langgestreckt. Ein Elektromotor steht antriebstechnisch mit dem drehbaren Antriebselement in Eingriff. Eine erste Befestigungseinrichtung verbindet das drehbare Antriebselement schwenkbar mit dem beweglichen Paneel, wobei das drehbare Element mit Bezug auf das Paneel axial festgehalten ist, aber frei ist, sich um seine Erstreckungsachse herum zu drehen. Eine zweite Befestigungseinrichtung verbindet das nicht drehbare Antriebselement schwenkbar mit einem relativ festen Punkt des Fahrzeugs, wobei das nicht drehbare Antriebselement sowohl axial als auch rotatorisch festgehalten ist. Es sind Mittel vorgesehen, um den Motor mit Energie zu beaufschlagen und somit eine bidirektionale Steuerung der Antriebseinheit zu bewirken. Schließlich ist ein Mittel vorgesehen, das dazu dient, die relative Winkelstellung des drehbaren Antriebselements zu erfassen und somit als eine Funktion davon ein Steuersignal zu erzeugen und den Motor als eine Funktion des Steuersignals mit Energie zu beaufschlagen.
Diese und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung leicht deutlich werden, die, zusammen mit den Zeichnungen, bevorzugte und alternative Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschreibt.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 eine herausgebrochene Teilansicht einer Fahrzeugkarosserie und eines Kofferraumklappenscharniers ist, die durch einen Motorlinearaktuator verbunden sind;
2A eine herausgebrochene Detailansicht des Zahnradkastenabschnitts der Motorbaugruppe des Linearaktuators von 1 in einem vergrößerten Maßstab ist;
2B eine herausgebrochene Detailansicht einer alternativen Konstruktion des Zahnradkastenabschnitts der Motorbaugruppe von 2A ist;
3 eine herausgebrochene Teilansicht einer Fahrzeugkarosserie und eines Kofferraumklappenscharniers ist, die durch einen Motorlinearaktuator einer ersten alternativen Konstruktion verbunden sind;
4 eine herausgebrochene Teilansicht einer Fahrzeugkarosserie und eines Kofferraumklappenscharniers ist, die durch einen Motorlinearaktuator einer zweiten alternativen Konstruktion verbunden sind;
5 eine herausgebrochene Schnittansicht des Zahnradkastenabschnitts eines Motorlinearaktuators einer dritten alternativen Konstruktion in einem vergrößerten Maßstab ist;
6 eine herausgebrochene Schnittansicht eines Endbefestigungsabschnitts eines Motorlinearaktuators einer vierten alternativen Konstruktion ist;
7 eine schematische Ansicht eines Motorlinearaktuators einer fünften alternativen Konstruktion ist, der eine konzentrische Hilfsfeder umfasst; und
8 eine Explosionsperspektivansicht des nachgiebigen Motorkopplungsabschnitts eines Motorlinearaktuators einer sechsten alternativen Konstruktion ist.

Obwohl die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen, sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstäblich, und bestimmte Merkmale können übertrieben sein, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen und zu erläutern. Die hierin dargelegte Erläuterung veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung in einer Form, und derartige Erläuterungen sollen nicht als den Schutzumfang der Erfindung auf irgendeine Weise einschränkend betrachtet werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Fahrzeuge im Allgemeinen, und im Besonderen Personenkraftfahrzeuge, wie etwa Automobile, wenden zahlreiche bewegliche Paneele für verschiedene Anwendungen an, um Öffnungen bereitzustellen und Zugang in und durch definierte Abschnitte der Fahrzeugkarosserie vorzusehen. Um die Bequemlichkeit und Sicherheit für den Bediener zu verbessern, wendet die Automobilindustrie häufig verschiedene Steuersysteme für solche Funktionen, wie etwa Heckhubtüren, Kofferraum- und Motorhaubenklappen, Schiebe- und angelenkte Türen, Sonnendächer, Fensterheber und dergleichen, an. Ein Hebelarm wird häufig durch Sektor-(Zahnrad-)antriebe, Seilantriebene Kettenantriebe, Riemenantriebe und Schraubspindelantriebe bereitgestellt. Derartige Antriebe können manuell, mit Motorunterstützung oder durch beides betrieben sein. Der Fokus der gegenwärtigen Entwicklung in der Automobilindustrie liegt weitgehend auf der Verbesserung beliebter Systeme über Gewichts- und Teilezahlverringerung, Bauraumeffizienz, Systemgeräusch, Rücktriebsaufwand, Kosten (Teile und Arbeit) und Einfachheit der Montage und der Wartung. Die vorliegende Erfindung ist auf all diese Probleme gerichtet.
Der Klarheit der Beschreibung wegen wird die vorliegende Erfindung hierin im Kontext einer spezifischen Anwendung, nämlich dem motorunterstützten Öffnen und Schließen der Kofferraumklappe (Laderaumklappe) eines herkömmlichen Personenkraftfahrzeugs, beschrieben. Beim Lesen der vorliegenden Beschreibung wird deutlich werden, dass die vorliegende Erfindung mit Erfolg in zahlreichen Systemen und Anwendungen angewandt werden kann. Dementsprechend soll die Anwendung als von beschreibender Natur und nicht als einschränkend betrachtet werden. Darüber hinaus sind die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung in einer quasi schematischen Form gezeigt, um die Beschreibung zu vereinfachen und zu verkürzen, ohne von einer vollständigen und überzeugenden Darstellung abzuweichen.
Unter Bezugnahme auf 1 stellt ein Kraftfahrzeug 10, das eine Karosserie 12 aufweist, einen hinteren Kofferraum 14 bereit. Eine Heck- oder Kofferraumklappe 16 ist durch ein Paar angelenkte Armbaugruppen 18 (nur eine ist veranschaulicht) zur Bewegung zwischen einer offenen Stellung (gestrichelt), die einen Zugang zu dem Kofferraum 14 gestattet, und einer geschlossenen Stellung (in durchgezogenem Linienzug), die einen Zugang zu dem Kofferraum 14 verschließt, abgestützt.
Die angelenkte Armbaugruppe 18, die nicht veranschaulicht ist, umfasst einen Arm, der ein Ende aufweist, das an der Kofferraumklappe 12 angebracht ist, und ein Ende, das an der Fahrzeugkarosserie 12 durch einen Drehstift für eine Schwenkbewegung um eine Achse herum angelenkt ist, die sich quer zur Fahrzeugkarosserie 12 erstreckt. Die zweite (veranschaulichte) angelenkte Armbaugruppe 18 weist einen ähnlichen Arm 20 auf, der ebenfalls ein Ende 24 aufweist, das an der Fahrzeugkarosserie 12 durch einen Befestigungsträger 28 für eine Schwenkbewegung um die gleiche Querachse herum angelenkt ist. Die Heckklappe 16 ist starr an den beiden Armen 20 an entgegengesetzten Enden 22 befestigt.
Die Arme 20 weisen jeweils ein entgegengesetztes Ende 24 auf, das schwenkbar an dem Körper 12 über einen Stift 26 und einen Befestigungsträger 28 innerhalb des hinteren Kofferraums 14 befestigt ist. Die veranschaulichte angelenkte Armbaugruppe 18 wird häufig als Schwanenhalsscharnier bezeichnet.
Ein Heckklappen- [engl.: deckled] Motorantriebssystem 30 ist in dem hinteren Kofferraum 14 befestigt und betreibbar, um den Arm 20 und die Kofferraumklappe 16 um die Achse des Stifts 26 zwischen der geschlossenen und der offenen Stellung in Ansprechen auf vom Bediener eingegebene Signale, die von einem Controller 32 empfangen werden, zu verschwenken. Das Antriebssystem 30 umfasst ein langgestrecktes, mit einem Außengewinde versehenes, drehbares Antriebselement oder eine Schraubspindel 34, die mit einer mit einem Innengewinde versehenen, konzentrischen Kunststoffmutter 36 in Gewindeeingriff steht, die fest an einem zweiten, relativ nicht drehbaren Antriebselement oder einem Schraubspindelführungsrohr 38 getragen ist. Die Schraubspindel 34 weist eine Spiralzahnradform mit einem Steigungswinkel auf, der derart gewählt ist, dass sie ohne die Notwendigkeit für eine Kupplung rücktreibbar ist. Das freie Ende (am weitesten rechts wie veranschaulicht) der Schraubspindel 34 trägt eine Spindelführung 40 in Gleiteingriff mit der Innendurchmesserfläche des Führungsrohrs 38. Die Spindelendführung 40 ist aus Nylon oder einem anderen geeigneten Material gebildet und hat die Funktion, ein Krümmen zu verhindern, sowie Systemgeräusch zu verringern und einen gleichmäßigen gleitenden Betrieb sicherzustellen.
Eine Elektromotorbaugruppe 42 ist durch einen Motorträger 44 getragen, der wiederum mit der Karosserie 12 durch einen Verbindungsstift 46 und einen Befestigungsträger 48 verbunden ist. Die Motorbaugruppe 42 umfasst einen Elektromotor 50 in einem Schaltkreis mit dem Controller 32 und ein Zahnradgetriebe oder einen Ausgangsantrieb 52. Der linksseitige Abschnitt der Schraubspindel 34 erstreckt sich durch den Motorausgangsantrieb 52, um mit einem nach rechts weisenden Drucklager 54 in Eingriff zu stehen, das durch den Motorträger 44 gebildet ist. Der Motorausgangsantrieb 52 steht mit der Schraubspindel 34 für eine gesteuerte, bidirektionale Drehung um seine Erstreckungsachse in Ansprechen auf Steuersignale von dem Controller 32 in Eingriff.
Das am weitesten rechts liegende Ende des Führungsrohrs 38 endet in einer Endkappe 56, die mit einem Träger 58 verbunden ist, der an einem Zwischenabschnitt des Arms 20 durch einen Verbindungsstift 60 befestigt ist. Der Träger 58 ist von dem Ende 24 des Arms 20 beabstandet, um einen geeigneten Hebelarm vorzusehen.
Wahlweise kann ein Encoderrad zur Drehung mit der Schraubspindel 34 mitgeführt werden, das mit einem relativ feststehenden optischen Sensor ausgerichtet ist, der ausgestaltet ist, um eine Rückkopplung der Stellung der Schraubspindel für den Controller 32 zu liefern.
Wie es in 1 gezeigt ist, bilden der Motorträger 44, der Verbindungsstift 46 und der Befestigungsträger 48 eine erste Befestigungseinrichtung, die eine axiale Verschiebung der drehbaren Einrichtung oder Schraubspindel 34 verhindert, während sie eine Drehung der Schraubspindel 34 um ihre Achse, die den Antriebswirkungen der Motorbaugruppe 42 ausgesetzt ist, gestattet. Darüber hinaus weisen der Motorträger 44, die Motorbaugruppe 42 und die Schraubspindel 34 eine begrenzte Drehungsfreiheit um die Achse des Verbindungsstifts 46 herum auf. Zusätzlich bilden die angelenkte Armbaugruppe 18, der Befestigungsträger 58, der Verbindungsstift 60 und die Endkappe 56 eine zweite Befestigungseinrichtung, die verhindert, dass die nicht drehbare Einrichtung oder das Schraubspindelführungsrohr sich axial oder rotatorisch verschieben, während sie das Führungsrohr 38 mit dem beweglichen Paneel oder Kofferraum oder der Kofferraumklappe 16 verbindet. Darüber hinaus weisen das Führungsrohr 38 und die Endkappe 58 eine begrenzte Drehungsfreiheit um die Achse des Verbindungsstifts 60 herum auf.
Bei der Anwendung wird der Motor 50 typischerweise von einer geeigneten Steuereinrichtung betätigt, auf die von dem Bediener des Fahrzeugs 10 leicht zugegriffen werden kann, wie etwa beispielsweise ein in der Hand gehaltener Schlüsselanhänger (nicht veranschaulicht) von der Art, der angewandt wird, um die Fahrzeugschlüssel mitzuführen. Die Steuereinrichtung ist derart, dass, wenn die Heckklappe 16 geschlossen ist, der Betrieb des Motors 50 die Schraubspindel 34 in einer Richtung dreht, sodass das Führungsrohr 38 axial weggeschoben wird, was den Trennungsabstand zwischen den Verbindungsstift 46 und 60 an entgegengesetzten Enden des Antriebssystems 30 erhöht, um die Kofferraumklappe 16 zu öffnen, und wenn die Kofferraumklappe 16 offen ist, dreht die Steuereinrichtung die Schraubspindel 34 umgekehrt, um den Trennungsabstand zwischen den Verbindungsstiften 46 und 60 zu verkleinern und somit die Kofferraumklappe 16 zu schließen. Empirische Testdaten haben gezeigt, dass für ein typisch ausgestaltetes Fahrzeug 10 ein Nennbereich einer Umsetzung der Betätigungsachse des Antriebssystems 30 um Drehstift 46 herum annähernd 10° beträgt. Die Steigung der Gewindegänge, die in der Schraubspindel 34 und der Mutter 36 ausgebildet sind, ist derart gewählt, dass eine minimale Rücktriebskraft bewirkt wird, um einen manuellen Überbrückungsbetrieb des Antriebssystems ohne Gefahr für den Bediener oder das System zu ermöglichen.
Im Betrieb treibt die Elektromotorbaugruppe 42 die Schraubspindelanordnung 34 an. Infolge einer Drehung der Schraubspindel 34 setzen sich die Mutter 36 und das Führungsrohr 38 axial um, um die Gesamtlänge des Antriebssystems 30 auszudehnen oder zu verringern. Die Anordnung von 1 bietet eine Anzahl von Vorteilen, die umfassen: Rücktriebsfähigkeit ohne die Verwendung eines Kupplungsmechanismus, geringe Masse, kompakter direkter Antrieb, geringes Geräusch aufgrund des Fehlens von Hochgeschwindigkeits-Stirnrädern für Zahnradreduktionen, niedriger Rücktriebsaufwand aufgrund eines Einstufen-Zahnradkastens, niedrige Kosten mit konstruktiver Einfachheit, einfache Montage und Flexibilität des Einbaus.
Unter Bezugnahme auf 2A ist ein vereinfachtes, schematisches Detail einer Elektromotorbaugruppe 62 veranschaulicht, die zur Verwendung in dem Heckklappen- [engl.: deckled] Motorantriebssystem 30 von 1 anwendbar ist. Der Einfachheit und des Verständnisses halber ist der Zahnradkasten in dieser Ansicht gelöscht. Ein Elektromotor 64 weist einen Ausgangsantrieb in der Form einer Schnecke 66 auf, die um eine mit A - A bezeichnete Achse rotiert. Die Schnecke 66 ist mit einem charakteristischen Steigungswinkel α gebildet. Die Schnecke steht antriebstechnisch mit einem Schrägstirnrad 68 in Eingriff, das an einer Schraubspindel 70 zur Rotation damit um eine mit X - X bezeichnete Achse befestigt ist. Die Achse A - A ist senkrecht zur Achse X - X angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 2B ist ein alternatives, vereinfachtes, schematisches Detail einer Elektromotorbaugruppe 72 veranschaulicht, die zur Verwendung in dem Heckklappen- [engl.: deckled] Motorantriebssystem 30 von 1 anwendbar ist. Der Einfachheit und des Verständnisses halber ist das Zahnradkastengehäuse auch in dieser Ansicht gelöscht. Ein Elektromotor 74 weist einen Ausgangsantrieb in der Form einer Schnecke 76 auf, die um eine mit A' - A' bezeichnete Achse rotiert. Die Schnecke 76 ist mit einem charakteristischen Steigungswinkel ω gebildet. Die Schnecke steht antriebstechnisch mit einem Schrägstirnrad 78 in Eingriff, das an einer Schraubspindel 80 zur Rotation damit um eine mit X' - X' bezeichnete Achse herum fixiert ist. Die Achse A' - A' ist um einen Winkel ω winkelversetzt zu der Achse X' - X' angeordnet.
Die Ausführungsform von 2B ist im Wesentlichen ähnlich wie die Ausführungsform von 2A mit der Ausnahme des Motors/Zahnradkastens. In der Version von 2B ist der Träger um den Steigungswinkel der Schnecke verringert, anstatt einen Querachsenwinkel von Schnecke / Schrägstirnrad von 90° zu besitzen. Dies lässt zu, dass das Schrägstirnrad 68 durch ein geradverzahntes Stirnrad 78 ersetzt sein kann.
Man geht davon aus, dass der in 2B gezeigte Zahnradsatz für einen Motorbetrieb und für ein manuelles Rücktreiben der Antriebseinheit 30 effizienter ist. Dies ist der Fall, weil die Normalkraft, die durch die Schnecke 76 erzeugt wird, in der gleichen Richtung wie die Drehung des Geradstirnrades 78 erfolgt. Mit typischen Zahnradkästen mit einer 90°-Querachse von Schnecke/Schrägstirnrad rotiert nur eine Komponente der Normalkraft das Schrägstirnrad 68, der Rest ist Verlust in der Form von Druckkräften entlang der Achse des Schrägstirnrades. Dies führt dazu, dass mehr Leistung an die Schraubspindel 80 abgegeben wird, wenn diese motorisch angegeben wird, und dass weniger Kraft auf die Schraubspindel 80 aufgebracht werden muss, um die Antriebseinheit 30 rückzutreiben.
Definitionsgemäß soll ein „Einstufen-Zahnradkasten“ eine Zahnradkraft-übertragung einschließen, die einen einzigen Zahnradsatz enthält. Die Zahnräder stehen zusammenwirkend in Eingriff, um Kräfte dazwischen zu übertragen. Ein angetriebener Eingang ist einem der Zahnräder zugeordnet, und ein treibender Ausgang ist dem anderen der Zahnräder zugeordnet.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine alternative Ausführungsform eines Heckklappen- [engl.: deckled] Motorantriebssystems 82 veranschaulicht. Wie in dem Fall der Ausführungsform von 1 wird das Antriebssystem 82 mit einem Kraftfahrzeug 84 angewandt, das eine Karosserie 86 aufweist, die einen hinteren Kofferraum 88 bereitstellt. Eine Heck- oder Kofferraumklappe 90 ist durch ein Paar angelenkter Armbaugruppen 92 (nur eine ist veranschaulicht) für eine Bewegung zwischen einer offenen Stellung (gestrichelt), die einen Zugang zu dem Kofferraum 88 gestattet, und einer geschlossenen Stellung (in durchgezogenem Linienzug), die einen Zugang zu dem Kofferraum 88 verschließt, abgestützt.
Außer wie es hierin beschrieben ist, arbeitet die alternative Ausführungsform der Erfindung, die in 3 gezeigt ist (sowie andere alternative Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden), im Wesentlichen ähnlich wie die von 1. Die veranschaulichte angelenkte Armbaugruppe 92 weist einen Arm 94 auf, der ein Ende 96 aufweist, das an der Fahrzeugkarosserie 86 durch einen Befestigungsträger 100 und einen Stift 102 für eine Schwenkbewegung um eine Querachse herum angelenkt ist. Die Heckklappe 90 ist starr an den beiden Armen 94 an entgegengesetzten Enden 98 befestigt.
Das Heckklappen- [engl.: deckled] Motorantriebssystem 82 ist in dem hinteren Kofferraum 88 befestigt und arbeitet, um den Arm 94 und die Kofferraumklappe 90 über einen Bereich von etwa 90° um die Achse des Stifts 102 herum zwischen der geschlossenen und der offenen Stellung in Ansprechen auf vom Bediener eingegebene Signale, die von einem Controller (nicht veranschaulicht) empfangen werden, zu verschwenken. Das Antriebssystem 82 umfasst ein langgestrecktes, mit einem Außengewinde versehenes, drehbares Antriebselement oder eine Schraubspindel 104, die mit einer mit einem Innengewinde versehenen, konzentrischen Schraubspindelmutter 106 in Gewindeeingriff steht, die durch den Arm 94 an einer Zwischenstellung dort entlang relativ nicht drehend fest getragen ist. Die Schraubspindel 104 weist eine Spiralzahnradform mit einem Steigungswinkel auf, der derart gewählt ist, dass sie ohne die Notwendigkeit einer Kupplung rücktreibbar ist. Die Schraubspindelmutter 106 ist funktional zur Bewegung mit dem Mittelabschnitt des Arms 94 durch eine kardanische Einrichtung 108 verbunden, die ein sich seitlich erstreckendes, gegenüberliegendes Paar Drehstifte 110 (parallel zu Stift 102) und ein sich vertikal verstreckendes, gegenüberliegendes Paar Drehstifte 112 aufweist. Diese Anordnung bietet die Freiheit einer Relativdrehung in zwei senkrechten Achsen zwischen der Schraubspindelmutter 106 und dem benachbarten Abschnitt des zugehörigen Arms 94. Das freie Ende (das am weitesten rechts liegende Ende, wie veranschaulicht) der Schraubspindel 104 trägt einen Endanschlag 114, der dazu dient, einen relativen Hub nach rechts der Schraubspindelmutter 106 zu begrenzen, wenn sie axial entlang der Schraubspindel 104 wandert.
Eine Elektromotorbaugruppe 114 ist durch einen Motorträger 116 getragen, der wiederum mit der Karosserie 86 durch einen Verbindungsstift 118 und einen Befestigungsträger 120 verbunden ist. Die Motorbaugruppe 114 umfasst einen Elektromotor 122 in einem Schaltkreis mit dem Controller und einen Zahnradgetriebe- oder Ausgangsantrieb 124. Der linksseitige Abschnitt der Schraubspindel 104 erstreckt sich durch den Motorausgangsantrieb 124, um mit einem nach rechts weisenden Drucklager 126 in Eingriff zu stehen, das durch den Motorträger 120 gebildet ist. Der Motorausgangsantrieb 124 steht mit der Schraubspindel 104 für eine gesteuerte bidirektionale Drehung um ihre Erstreckungsachse in Ansprechen auf Steuersignale von dem Controller in Eingriff.
Ein Encoderrad 128 kann zur Drehung mit der Schraubspindel 104 mitgeführt werden, welches mit einem relativ feststehenden optischen Sensor 130 ausgerichtet ist, der ausgestaltet ist, um eine Rückkopplung der Stellung der Schraubspindel für den Controller zu liefern. Optional könnte der Encoder ein magnetisches Encoderrad mit Hall-Effekt-Sensoren oder andere geeignete Einrichtungen sein.
Wie es in 3 gezeigt ist, bilden der Motorträger 116, der Verbindungsstift 118 und der Befestigungsträger 120 eine erste Befestigungseinrichtung, die eine axiale Verschiebung der drehbaren Einrichtung oder Schraubspindel 104 verhindert, während sie eine Drehung der Schraubspindel 104 um ihre Achse, die den Antriebswirkungen der Motorbaugruppe 114 ausgesetzt ist, gestattet. Darüber hinaus weisen der Motorträger 116, die Motorbaugruppe 114 und die Schraubspindel 104 eine begrenzte Drehungsfreiheit um die Achse des Verbindungsstifts 118 herum auf. Zusätzlich bilden die angelenkte Armbaugruppe 92 und die Kardaneinrichtung 108 eine zweite Befestigungseinrichtung, die verhindert, dass die nicht drehbare Einrichtung oder Schraubspindelmutter 6 sich axial oder rotatorisch verschiebt, und zwar durch eine Verbindung mit dem beweglichen Paneel oder der Kofferraumklappe 90. Darüber hinaus weist die Schraubspindelmutter zwei Achsen einer begrenzten Drehungsfreiheit um die Achsen der Verbindungsstifte 110 und 112 herum auf.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 3 gezeigt ist, arbeitet im Wesentlichen ähnlich wie die oben beschriebenen Ausführungsformen. In der Ausführungsform von 3 ist das Führungsrohr 38 (1) beseitigt worden, und die Schraubspindelmutter 106 ist direkt an dem sich bewegenden Paneel oder dem Fahrzeugpaneel 16/Arm 94 angebracht. Diese Anordnung hat die gleichen Vorteile, wie sie oben aufgeführt wurden. Zusätzlich verringert die in 3 gezeigte Ausführungsform den erforderlichen Betrag an Bauraum, wohingegen die Motorbaugruppe 114 in der Nähe des Scharniers 92 in seiner geschlossenen Stellung gelegen sein kann.
Unter Bezugnahme auf 4 ist eine zweite alternative Ausführungsform eines Heckklappen- [engl.: deckled] Motorantriebssystems 132 veranschaulicht. Wie in dem Fall der Ausführungsform der 1 und 3 wird das Antriebssystem 132 mit einem Kraftfahrzeug 134 angewandt, das eine Karosserie 136 aufweist, die einen hinteren Kofferraum 138 bereitstellt. Eine Heck- oder Kofferraumklappe 140 ist durch ein Paar angelenkter Armbaugruppen 142 (nur eine ist veranschaulicht) für eine Bewegung zwischen einer offenen Stellung (gestrichelt), die einen Zugang zu dem Kofferraum 138 gestattet, und einer geschlossenen Stellung (in durchgezogenem Linienzug), die einen Zugang zu dem Kofferraum 138 verschließt, abgestützt.
Außer wie es hierin beschrieben ist, arbeitet die zweite alternative Ausführungsform der Erfindung, die in 4 veranschaulicht ist, im Wesentlichen ähnlich wie die der 1 und 3. Die veranschaulichte angelenkte Armbaugruppe 142 weist einen Arm 144 auf, der ein Ende 146 besitzt, das an der Fahrzeugkarosserie 136 durch einen Befestigungsträger 148 und einen Stift 150 für eine Schwenkbewegung um eine Querachse herum angelenkt ist. Die Heckklappe 140 ist starr an den beiden Armen 144 an entgegengesetzten Enden 152 befestigt.
Das Heckklappen- [engl.: deckled] Motorantriebssystem 132 ist in dem hinteren Kofferraum 138 befestigt und arbeitet, um den Arm 144 und die Kofferraumklappe 140 über einen Bereich von etwa 90° um die Achse des Stifts 150 herum zwischen der geschlossenen und der offenen Stellung in Ansprechen auf vom Bediener eingegebene Signale, die von einem Controller (nicht veranschaulicht) empfangen werden, zu verschwenken. Das Antriebssystem 132 umfasst ein langgestrecktes, mit einem Außengewinde versehenes, drehfestes Antriebselement oder eine Schraubspindel 154, die mit einer mit einem Innengewinde versehenen, konzentrischen Schraubspindelmutter in Eingriff steht, die mit einem Schneckenrad 156 integriert ist, das in einer Elektromotorbaugruppe 158 getragen ist. In dieser alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Schraubspindel 154 durch einen Arm 144 an einer Zwischenstellung dort entlang relativ nicht drehend getragen. Genauer ist das rechtsseitige Ende der Schraubspindel 154 geteilt, um eine Gabel 160 zu bilden, die an einem Zwischenabschnitt des Arms 144 durch einen Befestigungsträger 162 und einen Verbindungsstift 164 zur Umsetzung damit befestigt ist.
Die Schraubspindel 154 weist eine Spiralzahnradform mit einem Steigungswinkel auf, der so gewählt ist, dass sie ohne die Notwendigkeit für eine Kupplung rücktreibbar ist. Die Motorbaugruppe 158 umfasst einen Elektromotor 166 und einen Zahnradausgangsantrieb 168, der das Schneckenrad 156 umfasst. An der Außenumfangsfläche des Schneckenrads 156 ist ein Geradstirn- oder Schrägzahnrad zum Antriebseingriff mit einer Schnecke gebildet, die an dem Anker des Motors gebildet ist (siehe 2A und 2B). Der zentrale Abschnitt des Schneckenrades 156 weist einen mit einem Gewinde versehenen Durchgang 170 auf, der sich axial dort hindurch erstreckt und mit der Gewindeform der Schraubspindel 154 in Gewindeeingriff steht. Umformuliert bildet der zentrale Abschnitt des Schneckenrades 156 eine Antriebsmutter, die, wenn sie antreibend von dem Elektromotor 166 gedreht wird, die Schraubspindel 154 als Funktion der Drehrichtung des Elektromotors 166 nach rechts oder nach links verschiebt. Das freie Ende (am weitesten links, wie veranschaulicht) der Schraubspindel 154 trägt einen Endanschlag 172, der dazu dient, ein relatives Verfahren der Schraubspindel 154 nach rechts zu begrenzen, wenn sie axial entlang durch den Schraubspindelmutterabschnitt des Schneckenrads 156 wandert.
Die Elektromotorbaugruppe 158 ist durch einen Schwenkträger 174 getragen, der wiederum mit der Karosserie 136 durch einen Verbindungsstift 176 und einen Befestigungsträger 178 verbunden ist. Die Motorbaugruppe 158 umfasst den Elektromotor 166 in einem Schaltkreis mit dem Controller (nicht veranschaulicht) und dem Zahnradgetriebe oder Ausgangsantrieb 168. Der Motorausgangsantrieb 168 steht mit der Schraubspindel 154 für eine gesteuerte bidirektionale Drehung um ihre Erstreckungsachse in Ansprechen auf Steuersignale von dem Controller in Eingriff.
Wie es in 4 gezeigt ist, bilden der Motorträger 174, der Verbindungsstift 176 und der Befestigungsträger 178 eine erste Befestigungseinrichtung, die eine axiale Verschiebung der drehbaren Einrichtung oder des Schneckenrades/der Mutter 156 verhindert, während sie eine Drehung des Schneckenrades/der Mutter 156 um ihre Achse, die den Antriebswirkungen der Motorbaugruppe 158 ausgesetzt ist, gestattet. Darüber hinaus weisen der Motorträger 174, die Motorbaugruppe 158 und das Schneckenrad/die Mutter 156 eine begrenzte Drehungsfreiheit um die Achse des Verbindungsstifts 176 herum auf. Zusätzlich bilden die angelenkte Armbaugruppe 142, der Träger 162 und der Stift 164 eine zweite Befestigungseinrichtung, die verhindert, dass die nicht drehbare Einrichtung oder die Schraubspindel 154 durch eine Verbindung mit dem beweglichen Paneel oder der Kofferraumklappe 140 sich axial oder rotatorisch verschieben.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 4 gezeigt ist, arbeitet im Wesentlichen ähnlich wie die oben beschriebenen Ausführungsformen. In der Ausführungsform von 4 kann die Schraubspindel 154 sich insofern nicht mehr drehen, als sie an dem Scharnierarm 144 schwenkbar angebracht ist. Die Schraubspindelmutter ist nun in das Schneckenrad 156 des Zahnradkastens 168 integriert. Wenn sich der Anker des Motors 166 dreht, dreht die Schnecke das Schrägzahnrad/die Mutter 156 gemeinsam, um zu bewirken, dass die Schraubspindel 154 durch die Schraubspindelmutter 156 „gezogen“ und „geschoben“ wird, was bewirkt, dass sich das Scharnier 142 dreht. Die Anordnung der Ausführungsform der Erfindung von 4 hat die gleichen Vorteile wie die oben beschriebenen Ausführungsformen. Darüber hinaus verringert die vorliegende Ausführungsform die Gesamtlänge des Antriebssystems 132. Die charakteristische axiale Länge der Schraubspindelmutter 156, die als „toter Raum“ anzusehen ist, ist nun in den „toten Raum“ des Motorzahnradkastens 168 gepackt.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine dritte alternative Ausführungsform eines Heckklappen- [engl.: deckled] Motorantriebssystems 180 veranschaulicht. Das Antriebssystem 180 ist in den meisten Aspekten ähnlich wie das Antriebssystem 30 von 1 mit den einzigen Ausnahmen, die nachstehend beschrieben sind. Das Antriebssystem 180 weist einen Zahnradausgangsantrieb 182 auf, der durch ein Zahnradkastengehäuse 184 und ein Endanschlussstück 186 definiert ist, die durch Gewindebefestigungselemente/Schrauben 188 verbunden sind. Ein Ausgangszahnrad 190, das zur Drehung in dem Gehäuse 184 getragen ist, ist durch eine zugehörige Elektromotorankerschnecke (nicht veranschaulicht) steuerbar angetrieben. Das Ende der Schraubspindel 192 ist für eine Relativdrehung in dem Gehäuse 184 durch eine Lageranordnung 194 abgestützt. Ein Rutschkupplungsmechanismus 196 ist axial zwischen einem Absatz 198 in der Schraubspindel 192 und einer Haltemutter 200 und einer Haltescheibe 199 gefangen.
Die Rutschkupplung 196 verbindet das Ende der Schraubspindel 192 lösbar mit dem Ausgangszahnrad 190, wodurch während des normalen Betriebs das Ausgangszahnrad 190 und die Schraubspindel 192 gemeinsam während des motorbeaufschlagten Öffnens und Schließens der zugehörigen Kofferraumklappe rotieren. Wenn hohe Torsionskräfte auf die Schraubspindel 192 durch Rücktreiben des Antriebssystems 180 in Ansprechen auf einen missbräuchlichen manuellen Bedienung der zugehörigen Kofferraumklappe und des Scharniers aufgebracht werden, löst die Rutschkupplung 196 vorübergehend ihren wechselseitigen Eingriff zwischen der Schraubspindel 192 und dem Ausgangszahnrad 190, um eine mechanische Beschädigung an dem System zu vermeiden. Wenn die transienten Überkräfte aufhören, bringt die Rutschkupplung die Schraubspindel 192 und das Ausgangszahnrad 190 wieder in Eingriff. Wenn die Rutschkupplung freibricht, gibt es noch Reibung, so dass das Paneel nicht frei fallen wird. Alternativ kann auch eine Freilaufkupplung angewandt werden.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine vierte alternative Ausführungsform eines Heckklappen- [engl.: deckled] Motorantriebssystem 202 veranschaulicht. Das Antriebssystem 202 ist in den meisten Aspekten ähnlich wie das Antriebssystem 30 von 1 mit den einzigen Ausnahmen, die nachstehend beschrieben sind. Das Antriebssystem 202 weist eine angetriebene Schraubspindel 204 auf, die mit einer Antriebsmutter 206 in Gewindeeingriff steht, die an einem Führungsrohr 108 getragen ist. Das Ende des Führungsrohrs 208 entgegengesetzt zu der Antriebsmutter 206 ist mit einem Endanschlussstück 210 verbunden, das zur Befestigung an einer zugehörigen Fahrzeugkarosserie oder einem beweglichen Paneel über einen Gelenkkugelansatz 212 ausgebildet ist. Der Gelenkkugelansatz 212 weist eine mit Y - Y bezeichnete Symmetrieachse auf, entlang der eine geformte Ausnehmung 214 des Endanschlussstücks 210 mit dem Ansatz 212 in Eingriff steht. Der Ansatz 212 ist fest an dem Wirtsfahrzeug befestigt und befestigt das Führungsrohr 208 starr entlang seiner Erstreckungsachse, während er eine begrenzte Drehungsfreiheit um seine Achse Y - Y gestattet.
Eine Rutschkupplungsanordnung 216 verbindet das freie, am weitesten links liegende Ende des Führungsrohrs 208 und das Endanschlussstück 210. Die Rutschkupplungsanordnung 216 umfasst ein inneres Basiselement 218, das an dem Endanschlussstück 210 befestigt ist und sich von dort nach rechts erstreckt. Ein äußeres Rutschkupplungsgehäuselement 220 ist konzentrisch außerhalb des Basiselements 218 getragen und wird axial in seiner Stellung durch einen nach rechts weisenden Absatz 222, der in dem Basiselement 218 ausgebildet ist, und einen gegenüberliegenden Sprengring 224 festgehalten. Die Außenumfangsfläche des äußeren Kupplungsgehäuses 220 ist in das hohle Ende des Führungsrohrs 208 eingepasst und wird durch linke und rechte Stauchungen 226 bzw. 228, die in dem Führungsrohr ausgebildet sind, axial in seiner Stellung festgehalten.
Die Rutschkupplung 216 verbindet das Ende des Führungsrohrs 208 lösbar mit dem Endanschlussstück 210, wodurch während des normalen Betriebs das Führungsrohr 208 und das Endanschlussstück während des motorisch beaufschlagten Öffnens und Schließens der zugehörigen Kofferraumklappe miteinander verriegelt sind. Wenn hohe Torsionskräfte auf die Schraubspindel 204 durch Rücktreiben des Antriebssystems 202 in Ansprechen auf eine missbräuchliche manuelle Bedienung der zugehörigen Kofferraumklappe und des Scharniers aufgebracht werden, löst die Rutschkupplung 216 vorübergehend ihren wechselseitigen Eingriff zwischen dem Führungsrohr 208 und dem Endanschlussstück, um eine mechanische Beschädigung an dem System zu vermeiden. Wenn die transienten Überkräfte aufhören, bringt die Rutschkupplung 216 das Führungsrohr 208 und das Endanschlussstück 210 wieder in Eingriff.
Beide Rutschkupplungen 196 und 216 der 5 bzw. 6 werden jeweils mit missbräuchlichen Lasten an dem System umgehen und werden eine Überbelastung und Beschädigung an den Antriebskomponenten verhindern. In dem Fall der Ausführungsform von 5 wird die Schraubspindel 192 durch den inneren Abschnitt der Rutschkupplung 196 verlaufen und mit der Rutschkupplung 196 mittels einer D-förmigen oder kerbverzahnten Welle 192 in Eingriff stehen. Der äußere Abschnitt der Rutschkupplung 196 wird an dem Ausgangszahnrad 190 direkt oder über ein nachgiebiges Element (das kleinere Aufpralllasten an dem Zahnradstrang absorbiert) angebracht sein. Wenn eine missbräuchliche Last aufgebracht wird, wird die Rutschkupplung 196 rutschen (sich drehen), so dass die Schraubspindel 192 und das Ausgangszahnrad 190 sich relativ zueinander drehen. In dem Fall der Ausführungsform von 6 wird das Rutschkupplungsgehäuse 220 axial und rotatorisch an dem Antriebsrohr 208 befestigt sein. Der innere Abschnitt 218 der Rutschkupplung 216 wird an dem Endanschlussstück 210 angebracht sein. Wenn es dementsprechend eine missbräuchliche Last gibt, wird die Kupplung 216 das Führungsrohr 208 relativ zu dem Endanschlussstück 210 rutschen lassen, was zulassen wird, dass sich die Mutter 206 entlang der Schraubspindel 204 dreht.
Unter Bezugnahme auf 7 umfasst ein Heckklappen- (engl.: deckled) Motorantriebssystem 229 als ein zusätzliches Merkmal der vorliegenden Erfindung eine Druck- und/oder Zugfeder 230, die sich zwischen einer Elektromotorbaugruppe 232 und einem Endanschlussstück 234 erstreckt. Die Feder 230 wird als ein Ausgleich für das bewegliche Paneel (nicht veranschaulicht) wirken, das an der Kofferraumklappen-Scharnierbaugruppe 236 angebracht ist. Wie bei den anderen Ausführungsformen ist die Motorbaugruppe 232 mit der Fahrzeugkarosserie 238 durch einen Schwenkträger 250, einen festen Träger 252 und einen Drehstift 254 verbunden. Das Endanschlussstück 234 ist mit dem Träger 256, der an einem Kofferraumscharnierarm 258 getragen ist, durch einen Drehstift 260 verbunden. Ein äußeres Führungsrohr 240 ist an der Motorbaugruppe 232 durch Baugruppe 232 durch Schweißen, eine mechanische Anbringung oder dergleichen befestigt und erstreckt sich wie ein Ausleger in Richtung des Endanschlussstücks 234 konzentrisch mit der Feder 230 und einer Schraubspindel 244. Ähnlich ist ein inneres Führungsrohr 242 an dem Endanschlussstück 234 durch Schweißen, eine mechanische Anbringung oder dergleichen befestigt und erstreckt sich wie ein Ausleger in Richtung der Motorbaugruppe 232 konzentrisch mit dem äußeren Führungsrohr 240. Das innere und das äußere Führungsrohr 242 und 240 sind teleskopartig gegenübergestellt und radial derart bemessen, dass sie einen radialen Spalt 243 dazwischen bereitstellen, um die Feder 230 zu führen, wobei verhindert wird, dass sie sich krümmt oder auf andere Weise mit der Schraubspindel 244 oder externen Mechanismen in Kontakt gelangt. Sollte die Feder 230 als eine Zugfeder 230 angewandt werden, dienen integrale Rückhaltelaschen 246 und 248, die an Basiselementen 247 und 249 des inneren bzw. des äußeren Führungsrohrs 242 bzw. 240 ausgebildet sind, dazu, die Feder 230 zu jeder Zeit in einer vollständig ausgestreckten Orientierung zu halten, wobei die Motorbaugruppe 232 ständig in Richtung des Endanschlussstücks 234 gedrängt wird. Sollte die Feder als eine Druckfeder 230 angewandt werden, sind keine Rückhaltelaschen erforderlich, wobei angenommen wird, dass die Feder 230 ständig mit Druck belastet ist.
Unter Bezugnahme auf 8 ist als ein zusätzliches Merkmal der vorliegenden Erfindung eine nachgiebige Kopplungseinrichtung zwischen die Motorankerwelle und die Antriebsschnecke eingesetzt. Mit dieser Anordnung werden rückgetriebene Drucklasten von dem Motorgetriebekastengehäuse absorbiert. Der Motor wird nur ein Drehmoment an die Schneckenwelle liefern.
8 zeigt einen Heckklappen- [engl.: deckled] Motorantriebsaktuator 262, der in den meisten Aspekten ähnlich wie der Antriebsaktuator 229 von 7 ist. Der Antriebsaktuator 262 umfasst eine Elektromotorbaugruppe 264, die einen Elektromotor 266 und ein Zahnradkastengehäuse 268 enthält. Ein erstes Endanschlussstück 270 ist starr an dem Zahnradkastengehäuse 268 befestigt. Das Endanschlussstück 270 trägt einen Gelenkkugelansatz 272, der zur Befestigung an einer ersten Stelle an einem Wirtsfahrzeug ausgebildet ist. Das Ende des Antriebsaktuators 262 entgegengesetzt zu der Elektromotorbaugruppe 264 weist ein zweites Endanschlussstück 274 auf, das daran befestigt ist. Das Endanschlussstück 274 trägt einen Gelenkkugelansatz 276, der zur Befestigung an einer zweiten Stelle an dem Wirtsfahrzeug ausgebildet ist, die steuerbar von der ersten Stelle verschiebbar sein soll. Eine Schraubspindel (nicht veranschaulicht), eine Druckfeder 278 und ein Federführungsrohr 280 sind konzentrisch zwischen den Endanschlussstücken 270 und 274 angeordnet und erstrecken sich dazwischen.
Der Elektromotor 266 umfasst eine Statoranordnung 282, die mechanisch mit dem Zahnradkastengehäuse 268 gekoppelt ist, und einen Anker, der zur Drehung darin angeordnet ist. Der Anker weist eine Ausgangswelle 284 auf, die axial mit einer Schneckenwelle 286 ausgerichtet ist, die sich durch das Zahnradkastengehäuse 268 erstreckt, um mit einem Antriebszahnrad (nicht veranschaulicht) in Eingriff zu stehen. Siehe 2A und 2B. Die Schneckenwelle 286 ist an jedem Ende durch ein Lager 288 (nur eines ist veranschaulicht) zur Drehung in dem Zahnradkastengehäuse 268 gelagert. Eine erste Kopplungseinrichtungshälfte 290 ist an einer Schlüsselfläche 292 an dem Ende der Schneckenwelle 286 zur Drehung darin verkeilt. Eine zweite Kopplungseinrichtungshälfte 294 ist ähnlich an einer Schlüsselfläche 296 an der entgegengesetzten Ankerausgangswelle 284 verkeilt. Die Koppeleinrichtungshälften 290 und 294 weisen jeweils zusammenwirkende integrale Finger 298 bzw. 300 auf, die nach der Montage ineinander greifen, um bei der Aufbringung eines Antriebsdrehmoments durch den Motor 266 selbst miteinander in Eingriff zu gelangen, während sie einen geringen Grad einer begrenzten relativen Drehungsfreiheit zulassen. Die Kopplungseinrichtungshälften 290 und 294 sind aus einem relativ harten Material, wie etwa Pressmetall, gebildet. Ein Kreuz 302, das aus elastischem Material, wie etwa Gummi mit hoher Durometerhärte, gebildet ist, weist einen ringförmigen Basisabschnitt 304 und eine Anzahl von integralen, sich von dort erstreckenden Fingerabschnitten 306 auf.
Bei der Montage dient das Kreuz 302 dazu, die gegenüberliegenden Kopplungseinrichtungshälften zu beabstanden, wobei der Basisabschnitt 304 eine axiale Isolation bereitstellt und die Fingerabschnitte 304 zwischen benachbarten Paaren ineinander greifender Finger 298 und 300 angeordnet sind, um eine Isolation in Umfangsrichtung vorzusehen.
Bei der Anwendung wird vom Motor 282 eingeleitetes Drehmoment von den Fingern 300 der Kopplungseinrichtungshälfte 294 auf die Finger 298 der Kopplungseinrichtungshälfte 290 zum Antreiben der Schneckenwelle 286 übertragen. Transiente oder Torsionsstoßlasten werden durch vorübergehende Kompression und Entspannung der Fingerabschnitte 306 des Kreuzes 302 absorbiert. Die axiale Komponente von Kräften, die auf die Schneckenwelle 286 von dem Motor 266 übertragen werden, werden in das Gehäuse 268 hinein durch eine Buchsenfläche (nicht veranschaulicht) übertragen. Der Basisabschnitt 304 des Kreuzes 302 stellt einen begrenzten axialen Freiheitsgrad der Schneckenwelle 286 in der Richtung des Motors 266 bereit. Somit werden axiale Stoßlasten, die aus einem Rücktreiben des Antriebssystems 262 resultieren, von der Schneckenwelle 286 auf das Zahnradkastengehäuse 268 übertragen und darin aufgenommen. Es ist somit kein zusätzlicher Axialschutz für den Motor 266 erforderlich. Diese Anordnung trennt einiges der Vibration des Motors von der Schnecke, so dass weniger Vibration durch den Zahnradkasten für eine ruhigere Antriebseinheit übertragen wird. Ferner stellt sie eine Modularität für die Konstruktion bereit, hält die Kosten niedriger und ermöglicht ein Auslagern unterschiedlicher Motoren mit unterschiedlichen Motorleistungskennlinien, um unterschiedliche Leistung von Antriebseinheiten zu erreichen. Dies hat einen bestimmten Vorteil, dass zugelassen wird, dass Elektromotoren mit einer Standardkonstruktion bei der vorliegenden Erfindung angewandt werden können, was die Systemkosten weiter verringert.
Es ist zu verstehen, dass die Erfindung anhand spezifischer Ausführungsformen und Abwandlungen beschrieben worden ist, um die zuvor beschriebenen Merkmale und Vorteile vorzusehen, und dass die Ausführungsformen Gegenstand einer Abwandlung sein können, wie sie Fachleuten deutlich werden können.
Darüber hinaus ist in Betracht zu ziehen, dass viele alternative, übliche, kostengünstige Materialien angewandt werden können, um die zugrunde liegenden Bestandteile zu bauen. Dementsprechend ist das Vorstehende nicht in einem einschränkenden Sinn aufzufassen.
Die Erfindung ist auf eine veranschaulichende Weise beschrieben worden, und es ist zu verstehen, dass die Terminologie, die verwendet worden ist, vielmehr die Natur eines beschreibenden Wortlauts haben, statt einschränkend sein soll.
Es ist offensichtlich, dass viele Abwandlungen und Veränderungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren möglich sind. Beispielsweise könnten die veranschaulichten Ausführungsformen an ihren jeweiligen Enden unter Verwendung von Gelenkkugelansätzen angebracht sein, wie etwa jene, die in Heckklappen-Gasdruckfedern angewandt werden. Es ist daher zu verstehen, dass innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche, wobei die Bezugszeichen lediglich zu Darstellungszwecken und der Bequemlichkeit dienen und in keiner Weise einschränkend sind, die Erfindung, die durch die folgenden Ansprüche definiert ist, die gemäß den Grundsätzen des Patentgesetzes, einschließlich der Äquivalenzlehre, zu interpretieren sind, auf andere Weise als speziell beschrieben praktisch ausgeführt werden kann.

Claims

Antriebseinheit für ein bewegliches Fahrzeugpaneel (16, 90, 140), umfassend: ein drehbares Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244); ein relativ nicht drehbares Antriebselement (36, 106, 206), das mit dem drehbaren Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) für eine gesteuerte, bidirektionale, axiale Verschiebung davon in Gewindeeingriff steht, wobei eines der Antriebselemente langgestreckt ist; einen Elektromotor (50, 64, 74, 122, 166, 266), der mit dem drehbaren Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) antriebstechnisch in Eingriff steht; eine erste Befestigungseinrichtung, die das drehbare Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) schwenkbar mit einem relativ festen Punkt des Fahrzeugs verbindet, wobei das drehbare Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) axial festgehalten ist, sich aber um seine Erstreckungsachse herum frei drehen kann; eine zweite Befestigungseinrichtung, die das nicht drehbare Antriebselement (36, 106, 206) schwenkbar mit dem beweglichen Paneel (16, 90, 140) verbindet, wobei das nicht drehbare Antriebselement (36, 106, 206) sowohl axial als auch rotatorisch festgehalten ist; ein Mittel, das dazu dient, den Motor mit Energie zu beaufschlagen, um eine bidirektionale Steuerung der Antriebseinheit zu bewirken; und ein Mittel, das dazu dient, die relative Winkelstellung des drehbaren Antriebselements (34, 104, 154, 204, 244) zu erfassen und somit als eine Funktion davon ein Steuersignal zu erzeugen und den Motor als eine Funktion des Steuersignals mit Energie zu beaufschlagen.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, die ferner ein Mittel umfasst, das ausgestaltet ist, um die erste und zweite Befestigungseinrichtung entlang einer Wirklinie, die im Allgemeinen parallel zu einer Ausdehnungslinie der Antriebselemente liegt, kontinuierlich elastisch vorzuspannen.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, wobei das elastische Vorspannmittel eine langgestreckte Schraubenfeder (230) umfasst, die konzentrisch mit den Antriebselementen angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 3, wobei die langgestreckte Schraubenfeder (230) eine Druckfeder ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 3, wobei die langgestreckte Schraubenfeder (230) eine Zugfeder ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, die ferner einen Einstufen-Zahnradkasten umfasst, der antriebstechnisch einen Ankerausgangsantrieb des Motors und das drehbare Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) verbindet.
Antriebseinheit nach Anspruch 6, wobei der Einstufen-Zahnradkasten eine Schnecke und ein Schrägstirnrad, die zusammenwirken, umfasst.
Antriebseinheit nach Anspruch 6, wobei der Einstufen-Zahnradkasten eine Schnecke und ein Geradstirnrad, die zusammenwirken, umfasst.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei das relativ nicht drehbare Antriebselement (36, 106, 206) langgestreckt ist und konzentrisch mit dem drehbaren Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, die ferner eine Kupplung umfasst, die dazu dient, den Elektromotor (50, 64, 74, 122, 166, 266) in Ansprechen auf das Erfassen übermäßiger Drehmomentlasten in der Antriebseinheit vorübergehend von der zweiten Befestigungseinrichtung zu trennen.
Antriebseinheit nach Anspruch 10, wobei die Kupplung angeordnet ist, um den Elektromotor (50, 64, 74, 122, 166, 266) und das drehbare Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) antriebstechnisch zu verbinden.
Antriebseinheit nach Anspruch 10, wobei die Kupplung angeordnet ist, um das nicht drehbare Antriebselement (36, 106, 206) und die zweite Befestigungseinrichtung antriebstechnisch zu verbinden.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (50, 64, 74, 122, 166, 266) eine Ankerausgangswelle umfasst, die antriebstechnisch mit einer konzentrischen Schneckenwelle in Eingriff steht, und wobei die Antriebseinheit ferner einen elastischen Dämpfer umfasst, der die Ausgangs- und Schneckenwellen verbindet, um die Ausgangs- und Schneckenwellen ständig axial voneinander weg zu drängen.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (50, 64, 74, 122, 166, 266) eine Ankerausgangswelle umfasst, die antriebstechnisch mit einer konzentrischen Schneckenwelle in Eingriff steht, und wobei die Antriebseinheit ferner einen elastischen Dämpfer umfasst, der die Ausgangs- und Schneckenwellen verbindet, um transiente Torsionslasten dazwischen elastisch zu absorbieren.
Antriebseinheit für ein bewegliches Fahrzeugpaneel (16, 90, 140), umfassend: ein drehbares Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244); ein relativ nicht drehbares Antriebselement (36, 106, 206), das mit dem drehbaren Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) für eine gesteuerte, bidirektionale, axiale Verschiebung davon in Gewindeeingriff steht; einen Elektromotor (50, 64, 74, 122, 166, 266), der antriebstechnisch mit dem drehbaren Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) in Eingriff steht; eine erste Befestigungseinrichtung, die das drehbare Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) schwenkbar mit dem beweglichen Paneel (16, 90, 140) verbindet, wobei das drehbare Antriebselement (34, 104, 154, 204, 244) mit Bezug auf das Paneel (16, 90, 140) axial festgehalten ist, aber frei ist, sich um seine Erstreckungsachse herum zu drehen; eine zweite Befestigungseinrichtung, die das nicht drehbare Antriebselement (36, 106, 206) schwenkbar mit einem relativ festen Punkt des Fahrzeugs verbindet, wobei das nicht drehbare Antriebselement (36, 106, 206) sowohl axial als auch rotatorisch festgehalten ist; ein Mittel, das dazu dient, den Motor mit Energie zu beaufschlagen, um eine bidirektionale Steuerung der Antriebseinheit zu bewirken; und ein Mittel, das dazu dient, die relative Winkelstellung des drehbaren Antriebselements (34, 104, 154, 204, 244) zu erfassen und somit als eine Funktion davon ein Steuersignal zu erzeugen und den Motor als eine Funktion des Steuersignals mit Energie zu beaufschlagen.