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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit einer Zwei-Komponenten-Überlastkupplung, welche insbesondere bei Scheinwerferverstellsystemen im Kfz-Bereich zum Einsatz kommen kann.
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Aus der
DE 199 20 689 A1 ist eine Vorrichtung zur Einstellung der Distanz zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil, insbesondere zur Horizontal- und Vertikaleinstellung von Kfz-Scheinwerfern, bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Einstellschraube, welche axial unverschieblich, aber drehbar mit dem ersten Bauteil verbindbar ist, mit einem sich zumindest teilweise über ihre Länge erstreckenden Gewinde, welches in ein komplementäres Gegengewinde des zweiten Bauteils oder eines mit dem zweiten Bauteil verbindbaren Führungsteils eingreift. Die Vorrichtung umfasst weiterhin einen Antrieb für die Einstellschraube. Der Antrieb oder die Einstellschraube weisen dabei eine Überlastkupplung auf. Die Überlastkupplung umfasst ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil, welche axial unverschieblich zueinander angeordnet sind und welche bis zu einem maximalen Drehmoment durch erste Rastmittel an dem ersten Kupplungsteil und komplementär ausgebildete, zweite Rastmittel an dem zweiten Kupplungsteil verdrehfest miteinander verbunden sind. Diese Vorrichtung ist an sich einfach in der Handhabung und arbeitet robust und zuverlässig. Eine einfachere und kompaktere Bauweise sowie ggf. eine variablere Einstellbarkeit der Überlastkupplung wären jedoch wünschenswert.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinheit, insbesondere für Scheinwerferverstellsysteme im Kfz-Bereich bereitzustellen, welche eine einfachere Montage der Überlastkupplung an der Einstellschraube ermöglicht und mit der ggf. auch das maximale Drehmoment der Kupplung besser auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst und variiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antriebseinheit, insbesondere für Scheinwerferverstellsysteme im Kfz-Bereich, mit einer Einstellschraube und einer Zwei-Komponenten-Überlastkupplung, welche auf die Einstellschraube aufbringbar ist, wobei die Zwei-Komponenten-Überlastkupplung aufweist: a) einen Grundkörper mit ersten Rastmitteln zum Aufrasten auf komplementär ausgebildete, zweite Rastmittel der Einstellschraube, und b) einen Antriebskörper mit Antriebsmitteln auf die ein Drehmoment aufbringbar ist, wobei der Antriebskörper bis zum Erreichen eines maximalen Drehmoments kraft- und/oder formschlüssig mit dem Grundkörper verbunden ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Antriebskörper dritte Rastmittel auf, welche mit komplementär ausgebildeten, vierten Rastmitteln des Grundkörpers formschlüssig verbunden sind. Dabei sind weiter bevorzugt die dritten Rastmittel des Antriebskörpers in Form von (vorzugsweise höckerförmigen) Nocken ausgebildet und die vierten Rastmittel des Grundkörpers sind regelmäßig in Form von (vorzugsweise muldenförmigen) Ausnehmungen ausgebildet, welche mit den Nocken in Eingriff stehen. Es können allerdings auch die Nocken am Grundkörper und die Ausnehmungen am Antriebskörper angeordnet sein. Die dritten und vierten Rastmittel können auch eine andere geometrische Ausgestaltung aufweisen welche im Überlastfall ein sicheres Überrasten gewährleistet, z.B. in Form von komplementär ausgebildeten Stegen und Rillen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Antriebskörper und der Grundkörper vermittels eines Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahrens kraftschlüssig miteinander verbunden.
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Für die Zwei-Komponenten-Überlastkupplung ergeben sich somit drei Varianten. In der ersten Variante liegt eine rein kraftschlüssig wirkende Überlastkupplung vor, die durch das Aufspritzen des Antriebskörpers auf den Grundkörper (oder umgekehrt) entsteht und die auf den Reibungskräften an den Anlageflächen zwischen Antriebskörper und Grundkörper basiert. Das maximale Drehmoment kann hier durch die geometrische Ausgestaltung bzw. die Größe der Anlageflächen zwischen Antriebskörper und Grundkörper variiert werden. In der zweiten Variante liegt eine formschlüssig wirkende Überlastkupplung vor, die im Wesentlichen auf dem Eingriff der (höckerartigen) Nocken des Antriebskörpers in die (muldenförmigen) Ausnehmungen des Grundkörpers basiert. Das maximale Drehmoment kann hier durch die Anzahl und/oder die geometrische Ausgestaltung der Nocken und Ausnehmungen variiert werden. In der dritten Variante liegt eine kraft- und formschlüssig wirkende Überlastkupplung vor, die durch die Spritzgussverbindung von Antriebskörper und Grundkörper sowie durch die Bereitstellung von Nocken bzw. Ausnehmungen auf Antriebskörper bzw. Grundkörper entsteht und die sowohl auf den Reibungskräften an den Anlageflächen zwischen Antriebskörper und Grundkörper als auch auf dem Eingriff der Nocken in die Ausnehmungen basiert.
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Wird das jeweilige maximale Drehmoment überschritten, rutscht bzw. rastet der Antriebskörper über den Grundkörper. Die Überlastkupplung funktioniert jeweils in beiden Drehrichtungen der Einstellschraube bzw. Antriebseinheit. Durch die Nocken wird das maximale Drehmoment gesteigert, zusätzlich geben diese beim Überrasten einen Impuls an den Werker, der hierdurch den Eingriff der Kupplung bemerkt. Es kann somit eine optimale Anpassungsfähigkeit bzw. Variationsbreite der Überlastkupplung für unterschiedliche Anwendungen erreicht werden. Zudem können Bauteil- bzw. Systembeschädigungen sicher vermieden werden.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Grundkörper eine zentrale Öffnung auf, innerhalb derer die ersten Rastmittel angeordnet sind. Die ersten Rastmittel sind besonders bevorzugt in Form von zumindest einem elastischen Haken mit zumindest einem dazwischen liegenden Schlitz ausgebildet. Mittels dem zumindest einem elastischen Haken kann eine axiale Lagesicherung an korrespondierenden zweiten Rastmitteln der Einstellschraube gewährleistet werden. Der Schlitz dient wiederum der Aufnahme von einem korrespondierenden zweiten Rastmittel am Schaft der Einstellschraube, um eine optimale Drehmomentübertragung vom Grundkörper auf die Einstellschraube zu ermöglichen. Besonders bevorzugt sind dabei die zweiten Rastmittel der Einstellschraube in Form eines konischen Schaftabschnitts (welcher mit dem elastischen Haken zusammenwirkt) und von zumindest einem umfänglichen, nasenartigen Vorsprung (welcher mit dem Schlitz in der Art einer Keilwelle zusammenwirkt) ausgebildet. Im Regelfall sind drei oder vier elastische Haken sowie drei oder vier Schlitze innerhalb der zentralen Öffnung angeordnet. Je nach Anwendungsfall können aber auch mehr Haken bzw. Schlitze - und entsprechend mehr nasenartige Vorsprünge - vorgesehen sein. Durch die vorstehend beschriebene Ausgestaltung kann eine besonders einfache Montage durch axiales Aufdrücken bzw. Aufrasten des Grundkörpers auf die Einstellschraube ermöglicht werden. Aufgrund der geschlitzten Bauform und des verwendeten Materials ist zudem eine Montage mit einer definierten Montagekraft möglich. Die Drehmomentübertragung von der Antriebseinheit auf die Einstellschraube erfolgt über die Keilwellengeometrie. Als Materialien für die einzelnen Komponenten kommen etwa technische Thermoplaste, wie z.B. POM oder PBT in Betracht sowie gefüllte Thermoplaste.
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In einer wiederum anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der konische Schaftabschnitt der Einstellschraube einen ringförmigen Anschlag für den zumindest einen elastischen Haken des Grundkörpers auf. Auf diese Weise kann die axiale Lagesicherung des Grundkörpers an der Einstellschraube weiter optimiert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Antriebsmittel des Antriebskörpers in Form von Zacken eines Tellerrads ausgebildet. Hierdurch wird eine einfache und unempfindliche Möglichkeit der Drehmomentübertragung auf die Antriebseinheit bereitgestellt. Die Drehmomentübertragung auf die Antriebseinheit bzw. den Antriebskörper erfolgt üblicher Weise mittels eines korrespondierenden Kegelrads, welches seinerseits eine Aufnahme für z.B. einen Innensechskant, Torx oder Kreuzschlitz aufweist.
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In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Ausnehmungen am äußeren Umfang eines Flanschelements des Grundkörpers auf der dem Antriebskörper zugewandten Seite des Grundkörpers angeordnet. Im Einklang damit sind bevorzugt die Nocken am äußeren Umfang des Antriebskörpers auf der dem Flanschelement des Grundkörpers zugewandten Seite des Antriebskörpers angeordnet (allerdings können die Nocken auch am Grundkörper und die Ausnehmungen am Antriebskörper angeordnet sein). Hierdurch kann auf besonders effiziente Weise das formschlüssige Zusammenwirken der dritten und vierten Rastmittel erreicht werden. Das Flanschelement weist regelmäßig eine gewisse Flexibilität auf, um ggf. das Überrasten des Antriebskörpers bzw. der Nocken zu ermöglichen.
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Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Ansicht einer Zwei-Komponenten-Überlastkupplung für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit;
- 2: eine perspektivische Ansicht einer Zwei-Komponenten-Überlastkupplung für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit mit teilweise weg gebrochenem Antriebskörper;
- 3: eine Querschnittsansicht entsprechend der Schnittlinie III - III in 1, durch eine Zwei-Komponenten-Überlastkupplung für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit;
- 4: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit auf einer Einstellschraube mit teilweise weg gebrochenem Antriebskörper und teilweise weg gebrochenem Grundkörper, entsprechend der Schnittlinie IV - IV in 2.
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In
1 wird eine Zwei-Komponenten-Überlastkupplung für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit, wie sie insbesondere bei Scheinwerferverstellsystemen im Kfz-Bereich (wie z.B. in
DE 199 20 689 A1 beschrieben) zum Einsatz kommt, veranschaulicht. Die Zwei-Komponenten-Überlastkupplung umfasst einen Grundkörper 3 sowie einen Antriebskörper 4, welche regelmäßig vermittels eines Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahrens miteinander verbunden werden. Der Antriebskörper 4 ist in der Form eines Tellerrades mit zackenartigen Antriebsmitteln 6 ausgebildet und sitzt auf einem buchsenartigen Ansatz 14 (vgl.
2) des kreiselförmigen Grundkörpers 3. Auf den Antriebskörper 4 bzw. die Antriebsmittel 6 wird etwa von einem Kegelrad (nicht gezeigt) ein Drehmoment übertragen, wobei das Kegelrad eine Aufnahme in Form eines Innensechskants, Torx oder eines Kreuzschlitz aufweisen kann. Mit seiner Rückseite liegt der Antriebskörper 4 an einem Flanschelement 9 des Grundkörpers 3 an. An das Flanschelement 9 des Grundkörpers 3 schließt sich, auf der vom Antriebskörper 4 abgewandten Seite des Flanschelements 9, ein zylinderförmiger Abschnitt 15 an. Der Grundkörper 3 weist weiterhin eine zentrale Öffnung 10 auf, an deren Innenseite erste Rastmittel in Form von Haken 5 (vgl.
3) und dazwischen liegenden Schlitzen 11 angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils vier Haken 5 und vier dazwischen liegende Schlitze 11 vorgesehen.
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Das Zusammenwirken des Grundkörpers 3 und des Antriebskörpers 4, welche die Zwei-Komponenten-Überlastkupplung bilden, wird anhand von 2 dargestellt. Das Flanschelement 9 des Grundkörpers 3 weist an seiner dem Antriebskörper 4 zugewandten Seite an seinem äußeren Umfang angeordnete vierte Rastmittel in Form von muldenförmigen Ausnehmungen 8 auf. Diese stehen (bis zum Erreichen eines maximalen Drehmoments) in Eingriff mit komplementär ausgebildeten dritten Rastmitteln des Antriebskörpers 4, welche in Form von höckerartigen Nocken 7 am äußeren Umfang der Rückseite bzw. der dem Flanschelement 9 zugewandten Seite des Antriebskörpers 4 angeordnet sind. Das Flanschelement 9 ist aufgrund seiner Geometrie und/oder aufgrund des verwendeten Materials flexibel ausgebildet, so dass ein Überrasten der Nocken 7 ermöglicht wird, sobald das maximale Drehmoment der Überlastkupplung überschritten wird. Der buchsenartige Ansatz 14 des Grundkörpers 3 umfasst einen ersten umlaufenden Ring 16 an seinem vorderen Ende, einen zweiten umlaufenden Ring 17 angrenzend an das Flanschelement 9 sowie eine dazwischen angeordnete umlaufende Vertiefung 18. In der gezeigten Ausführungsform weist der erste umlaufende Ring 16 einen kleineren Durchmesser aber eine größere Breite (in axialer Richtung X) auf als der zweite umlaufende Ring 17. Die Innenseite und die Rückseite des Antriebskörpers 4 sind jeweils komplementär zu der Geometrie des buchsenartigen Ansatzes 14 ausgebildet. Diese geometrische Ausgestaltung kann je nach Anwendungsfall variiert werden und dient somit der Einstellung der kraftschlüssigen Komponente der Überlastkupplung.
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Die Querschnittsdarstellung gemäß 3 veranschaulicht insbesondere das Innere des Grundkörpers 3. An der Innenseite des buchsenförmigen Ansatzes 14 sind die Haken 5 an ihrer Basis befestigt, wobei die Haken 5 dann freistehend bzw. unbefestigt in den Bereich des zylinderförmigen Abschnitts 15 hineinragen, welcher die Haken 5 in ihrem unbefestigten Bereich umgibt. Der Durchmesser des zylinderförmigen Abschnitts 15 entspricht in etwa dem Durchmesser des zweiten umlaufenden Rings 17. Zwischen den vier Haken 5 liegen die vier Schlitze 11. Die Haken 5 weisen jeweils an ihrem dem buchsenartigen Ansatz 14 abgewandten Ende 5a eine konische Ausgestaltung auf. Die Haken 5 weisen somit eine Flexibilität auf, welche auch durch das verwendete Material variiert werden kann. Zwischen den Haken 5 wird die zentrale Öffnung 10 gebildet. Der Antriebskörper 4 liegt an seinem vorderen Ende mit seiner Innenseite auf dem ersten umlaufenden Ring 16 auf. Ein umlaufender Vorsprung 19 auf der Innenseite des Antriebskörpers 4 wird von der Vertiefung 18 aufgenommen. Die Rückseite des Antriebskörpers 4 fügt sich im Übrigen an den zweiten umlaufenden Ring 17 und an das Flanschelement 9 an.
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In 4 wird schließlich eine auf eine Einstellschraube 2 aufgedrückte bzw. eine mit der Einstellschraube 2 verrastete Überlastkupplung dargestellt. Die Einstellschraube 2 weist (üblicher Weise an ihrem gewindefreien Abschnitt 2a) zweite Rastmittel auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines konischen Schaftabschnitts 2b und von vier umfänglichen, nasenartigen Vorsprüngen 12 ausgebildet sind. Der konische Schaftabschnitt 2b der Einstellschraube ist mit den flexiblen Haken 5 verrastet und das konische Ende 5a der Haken 5 liegt an einem ringförmigen Anschlag 13 an (axiale Lagesicherung). Die nasenartigen Vorsprünge 12 werden von den korrespondierenden Schlitzen 11 zwischen den Haken 5 aufgenommen (Keilwellengeometrie). Auf diese Weise wird (ggf. im Zusammenspiel mit dem verwendeten Material) eine Montage mit einer definierten Montagekraft ermöglicht. Die Drehmomentübertragung von der Überlastkupplung auf die Einstellschraube 2 erfolgt über die Keilwellengeometrie. Die Überlastkupplung kann im Übrigen lösbar oder festsitzend auf die Einstellschraube 2 aufgebracht werden.
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Bezugszeichenliste [nicht zur Einreichung bestimmt]:
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- 1
- Antriebseinheit
- 2
- Einstellschraube
- 2a
- gewindefreier Abschnitt
- 2b
- nasenartige Vorsprünge
- 3
- Grundkörper
- 4
- Antriebskörper
- 5
- elastische Haken
- 5a
- konisches Ende der Haken
- 6
- Antriebsmittel
- 7
- Nocken
- 8
- Ausnehmungen
- 9
- Flanschelement
- 10
- zentrale Öffnung
- 11
- Schlitze
- 12
- nasenartige Vorsprünge
- 13
- ringförmiger Anschlag
- 14
- buchsenartiger Ansatz
- 15
- zylinderförmiger Abschnitt
- 16
- erster umlaufender Ring
- 17
- zweiter umlaufender Ring
- 18
- umlaufende Vertiefung
- 19
- umlaufender Vorsprung
- X
- Achse
