DE102014114311A1

DE102014114311A1 - Spindelantrieb

Info

Publication number: DE102014114311A1
Application number: DE102014114311.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Buchheim; Sebastian Heinze
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2016-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb für eine Klappe (2) eines Kraftfahrzeugs mit einer Motor-Antriebsanordnung (6), mit einem der Motor-Antriebsanordnung (6) antriebstechnisch nachgeschalteten Schraubgetriebe (7) und mit zwei Antriebsanschlüssen (8, 9) zum Ausleiten von Antriebsbewegungen, wobei das Schraubgetriebe (7) eine von der Motor-Antriebsanordnung (6) um eine geometrische Spindelachse (10) drehbare Spindelanordnung (11) mit einem Antriebs-Außengewinde (12) und eine drehfeste Spindelmutter (13) mit einem Spindelmutter-Innengewinde (14), das mit dem Antriebs-Außengewinde (12) in Schraubeingriff steht, aufweist, wobei eine Spindeldrehung je nach Drehrichtung durch den Schraubeingriff eine axiale Einfahrbewegung (15) der Spindelmutter (13), bei der sich der Abstand der beiden Antriebsanschlüsse (8, 9) verringert, und eine axiale Ausfahrbewegung (16) der Spindelmutter (13), bei der sich der Abstand der beiden Antriebsanschlüsse (8, 9) vergrößert, verursacht. Es wird vorgeschlagen, dass ein Laufelement (17) vorgesehen ist, das, getrieben von der Spindelanordnung (11), über ein weiteres Schraubgetriebe (18) in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Spindelanordnung (11) eine Laufbewegung in zwei zueinander entgegengesetzten Laufrichtungen (19, 20) vollzieht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spindelantrieb für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 15.
Der Begriff „Klappe” ist vorliegend weit zu verstehen. Er umfasst beispielsweise eine Heckklappe, einen Heckdeckel, eine Motorhaube, eine Seitentür, eine Laderaumklappe, ein Hubdach o. dgl. eines Kraftfahrzeugs. Im Folgenden steht der Anwendungsbereich der motorischen Verstellung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs im Vordergrund. Dies ist nicht beschränkend zu verstehen.
Der bekannte Spindelantrieb ( DE 10 2012 014 135 A1 ), von dem die Erfindung ausgeht, ist einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs zugeordnet. Er befindet sich in einem seitlichen Bereich der Heckklappe, so dass der verfügbare Bauraum außerordentlich gering ist. Dies betrifft insbesondere den Durchmesser des Spindelantriebs quer zu dessen Längserstreckung.
Neben den beschränkten Bauraumverhältnissen stellt die Bewegungssteuerung des bekannten Spindelantriebs eine Herausforderung dar. Dazu gehört nicht nur die elektrische Ansteuerung, sondern auch die mechanische Realisierung eines Endanschlags insbesondere in der vollständig ausgefahrenen Stellung. Der Endanschlag für die vollständig ausgefahrene Stellung ist bei dem bekannten Spindelantrieb von besonderer Bedeutung, da hier eine Federanordnung vorgesehen ist, die den Spindelantrieb in die ausgefahrene Stellung drängt. Die Realisierung eines solchen Endanschlags bei dem bekannten Spindelantrieb ist regelmäßig mit einer Vergrößerung des Durchmessers des Spindelantriebs verbunden, was mit der oben angesprochenen Bauraumsituation nicht zu vereinbaren ist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den bekannten Spindelantrieb derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Bewegungssteuerung insbesondere im Hinblick auf den Durchmesser des Spindelantriebs auf kompakte Weise verbessert wird.
Das obige Problem wird bei einem Spindelantrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Die vorschlagsgemäße Lösung basiert auf der grundsätzlichen Überlegung, zusätzlich zu dem Schraubgetriebe, das der Erzeugung von Antriebsbewegungen dient, ein weiteres Schraubgetriebe vorzusehen, das ein Laufelement antreibt. Die Stellung des Laufelements repräsentiert dann gewissermaßen die jeweilige Antriebsstellung des Spindelantriebs. Wird beispielsweise dem Laufelement eine Laufbegrenzung zugeordnet, so wirkt diese Laufbegrenzung auf den Spindelantrieb insgesamt als Endanschlag. Alternativ oder zusätzlich kann dem Laufelement aber auch eine Sensoranordnung zugeordnet sein, mit der auf die jeweilige Antriebsstellung des Spindelantriebs geschlossen wird.
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass das Laufelement, getrieben von der Spindelanordnung, über ein weiteres Schraubgetriebe in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Spindelanordnung eine Laufbewegung in zwei zueinander entgegengesetzten Laufrichtungen vollzieht. Eine Drehung der Spindelanordnung bewirkt also eine axiale Laufbewegung des Laufelements. Eine Drehrichtungsumkehr der Spindelanordnung bewirkt entsprechend eine Laufrichtungsumkehr des Laufelements. Die Stellung des Laufelements ist also wie oben angesprochen ein Indikator für die Antriebsstellung des Spindelantriebs insgesamt.
Vorteilhaft bei der vorschlagsgemäßen Lösung ist die Tatsache, dass sich das Laufelement und das zugeordnete, weitere Schraubgetriebe in einfacher Weise in den Antriebsstrang eines Spindelantriebs, insbesondere in den Antriebsstrang zwischen Antriebsmotor und Spindelanordnung, integrieren lassen. Eine Vergrößerung des Durchmessers des Spindelantriebs ist hiermit nicht verbunden. Der Antrieb des Laufelements mittels eines weiteren Schraubgetriebes lässt sich bei geeigneter Auslegung besonders reibungsarm und damit verlustarm realisieren. Umgekehrt ist es aber auch denkbar, das Laufelement im Rahmen einer dauernd wirkenden Bremse einzusetzen, wie weiter unten erläutert wird.
Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 dient das Laufelement für die Realisierung mindestens eines Endanschlags des Spindelantriebs insgesamt. Hierfür ist eine mindestens einseitige Laufbegrenzung für das Laufelement vorgesehen, wobei die Laufbegrenzung gleichzeitig eine Blockierung einer weitergehenden Spindeldrehung verursacht. Die Blockierung des Laufelements wirkt damit als Blockierung des Spindelantriebs insgesamt.
Die bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 betrifft die Verschachtelung der Motor-Antriebsanordnung mit der Spindelmutter, was zu einer besonders kompakten Ausgestaltung führt. Gleichzeitig steht bei dieser Ausgestaltung ein gewisser Bauraum innerhalb der Spindelmutter zur Verfügung, um das Laufelement und das zugeordnete, weitere Schraubgetriebe unterzubringen.
Die bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 7 bis 11 betreffen mechanisch besonders robuste und gleichzeitig kompakte Möglichkeiten zur Erzeugung der Laufbewegung des Laufelements.
Bei dem bevorzugten Spindelantrieb gemäß Anspruch 7 ist das Laufelement bezogen auf die Spindelachse drehfest, jedoch axial verschieblich gelagert. Die hierfür erforderliche Drehmomentabstützung des Laufelements lässt sich leicht dadurch realisieren, dass das Laufelement mit einer Gehäusekomponente in abstützendem Eingriff steht.
Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 weist die Spindelanordnung zur Erzeugung des weiteren Schraubgetriebes ein Steuer-Außengewinde auf, das speziell auf den verfügbaren Bewegungsbereich des Laufelements hin ausgelegt sein kann. Die Ausstattung der Spindelanordnung mit einem Antriebs-Außengewinde einerseits und einem Steuer-Außengewinde andererseits erlaubt insoweit eine besonders flexible Auslegung.
Bei der ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 ist es dagegen so, dass das Laufelement mit der Spindelanordnung mitdrehend, jedoch axial verschieblich, gelagert ist. Zur Erzeugung des weiteren Schraubgetriebes ist dann vorzugsweise ein insbesondere ortsfestes Außen-Steuergewinde vorgesehen. Diese Variante kann dadurch vorteilhaft sein, dass die Verdrehsicherung des Laufelements gegenüber der Spindelanordnung unabhängig von irgendwelchen Gehäusekomponenten erfolgen kann.
Zwei bevorzugte Varianten für die Realisierung der Laufbegrenzung des Laufelements zeigt Anspruch 13. Zunächst kann die Laufbegrenzung als Anschlaganordnung mit mindestens einem axialen Anschlag für das Laufelement ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Laufbegrenzung als Schraubbegrenzung in dem jeweiligen Steuergewinde ausgestaltet ist. Beide Varianten lassen sich konstruktiv unter Nutzung ohnehin vorhandener Komponenten realisieren.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 15, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Klappe zum Verschließen einer Klappenöffnung und mit mindestens einem, der Klappe zugeordneten, vorschlagsgemäßen Spindelantrieb beansprucht. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Spindelantrieb, die geeignet sind, die Klappenanordnung zu beschreiben, darf verwiesen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 in einer schematischen Seitenansicht das Heck eines Kraftfahrzeugs mit einem vorschlagsgemäßen Spindelantrieb,
2 einen Spindelantrieb gemäß 1 a) in der vollständig eingefahrenen Stellung in einem Längsschnitt und b) in der vollständig ausgefahrenen Stellung in einem Längsschnitt und
3 eine ausschnittsweise Darstellung des Spindelantriebs gemäß 1 a) in der Ausführungsform gemäß 2, b) in einer zweiten Ausführungsform und c) in einer dritten Ausführungsform, jeweils in einem Längsschnitt und in einem Querschnitt.
Der in der Zeichnung dargestellte Spindelantrieb 1 dient der motorischen Verstellung einer Klappe 2 eines Kraftfahrzeugs, die hier als Heckklappe ausgestaltet ist. Auf die oben angesprochene, weite Auslegung des Begriffs „Klappe” darf verwiesen werden.
Die Klappe 2 dient in üblicher Weise dem Verschließen einer Klappenöffnung 3. Dabei ist der Spindelantrieb 1 seitlich der Klappenöffnung 3, hier und vorzugsweise in einer seitlich der Klappenöffnung 3 gelegenen Regenrinne 4 angeordnet. 1 zeigt zwar nur einen einzigen Spindelantrieb 1. Hier und vorzugsweise ist es allerdings vorgesehen, dass beidseits der Klappenöffnung 3 jeweils ein Spindelantrieb 1 angeordnet ist. Die beiden Spindelantriebe 1 sind konstruktiv im Wesentlichen identisch ausgestaltet.
Es lässt sich der Darstellung gemäß 1 entnehmen, dass der dort dargestellte Spindelantrieb 1 einenends an der Karosserie 5 des Kraftfahrzeugs und anderenends an der Klappe 2 angelenkt ist. Der Spindelantrieb 1 weist vorteilhafterweise eine nur geringe Länge auf, was sich aus dem vorschlagsgemäßen Aufbau des Spindelantriebs 1 ergibt.
Der Spindelantrieb 1 weist eine Motor-Antriebsanordnung 6 auf, der antriebstechnisch ein als Spindelgetriebe ausgestaltetes Schraubgetriebe 7 nachgeschaltet ist. Ferner ist der Spindelantrieb 1 mit zwei Antriebsanschlüssen 8, 9 zum Ausleiten von Antriebsbewegungen ausgestattet.
Das Schraubgetriebe 7 weist eine von der Motor-Antriebsanordnung 6 um eine geometrische Spindelachse 10 drehbare Spindelanordnung 11 auf, die mit einem Antriebs-Außengewinde 12 ausgestattet ist. Das Schraubgetriebe 7 weist ferner eine drehfeste Spindelmutter 13 mit einem Spindelmutter-Innengewinde 14 auf, das mit dem Antriebs-Außengewinde 12 der Spindelanordnung 11 in Schraubeingriff steht. Es ergibt sich aus einer Zusammenschau von 2a und 2b, dass eine Spindeldrehung je nach Drehrichtung durch den Schraubeingriff eine axiale Einfahrbewegung 15 der Spindelmutter 13, bei der sich der Abstand der beiden Antriebsabschlüsse 8, 9 verringert, und eine axiale Ausfahrbewegung 16 der Spindelmutter 13, bei der sich der Abstand der beiden Antriebsanschlüsse 8, 9 vergrößert, verursacht. Die Spindelmutter 13 ist hier und vorzugsweise rohrförmig ausgestaltet, wodurch sich eine noch zu erläuternde Verschachtelung mit der Motor-Antriebsanordnung 6 ergibt.
Es darf an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass der Begriff „axial” stets auf die geometrische Spindelachse 10 bezogen ist. Der Begriff „axiale Bewegung” bedeutet also eine Bewegung in Richtung der geometrischen Spindelachse 10. Entsprechend ist der Begriff „radial” vorliegend ebenfalls stets auf die geometrische Spindelachse 10 bezogen.
Wesentlich ist nun, dass ein Laufelement 17 vorgesehen ist, das, getrieben von der Spindelanordnung 11, über ein weiteres Schraubgetriebe 18 in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Spindelanordnung 11 eine Laufbewegung in zwei zueinander entgegengesetzten Laufrichtungen 19, 20 vollzieht. In Abhängigkeit von der konstruktiven Ausgestaltung ist das Laufelement 17 hierfür drehfest (3a, 3b) oder mitdrehend mit der Spindelanordnung 11 (3c) ausgestaltet. Dies wird weiter unten im Detail erläutert.
Erkennbar ist in 2, dass die Laufbewegung in den zueinander entgegengesetzten Laufrichtungen 19, 20 eine axiale Bewegung relativ zu der Spindelanordnung 11 ist. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Laufbewegung in einem Winkel zu der geometrischen Spindelachse 10 ausgerichtet ist oder dass die Laufbewegung eine rotatorische Bewegung ist.
Interessant bei den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Tatsache, dass das weitere Schraubgetriebe 18 eine Bewegungskopplung zwischen dem Laufelement 17 mit seiner Laufbewegung und der Spindelanordnung 11 mit ihrer Drehbewegung bereitstellt. Dies bedeutet vorliegend, dass jede Drehbewegung der Spindelanordnung 11 eine entsprechende Laufbewegung des Laufelements 17 verursacht. Dies bedeutet aber auch, dass sich eine Drehbewegung der Spindelanordnung 11 durch ein Bremsen oder Blockieren des Laufelements 17 entsprechend bremsen oder blockieren lässt. Dies wird bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen ausgenutzt, indem eine mindestens einseitige Laufbegrenzung 17a, 17b für das Laufelement 17 vorgesehen ist, die das Laufelement 17 beim Erreichen einer axialen Grenzstellung, die einer Laufrichtung 19, 20 zugeordnet ist, blockiert und dadurch eine weitergehende Spindeldrehung blockiert.
Hier und vorzugsweise ist die Laufbegrenzung 17a, 17b beidseitig ausgestaltet, wobei das Laufelement 17 beim Erreichen einer der jeweiligen Laufrichtung 19, 20 zugeordneten Grenzstellung blockiert. Das Erreichen der ersten Grenzstellung, die dem vollständig eingefahrenen Zustand des Spindelantriebs 1 entspricht, zeigt 2a. Eine zweite Grenzstellung, die der vollständig ausgefahrenen Stellung des Spindelantriebs 1 entspricht, zeigt 2. Wie das Blockieren des Laufelements 17 in der jeweiligen Grenzstellung erreicht wird, ergibt sich aus den noch folgenden Erläuterungen.
Der grundsätzliche Aufbau des Spindelantriebs 1 lässt sich am besten der Darstellung gemäß 2 entnehmen. Zur näheren Erläuterung dieses Aufbaus darf auf die deutsche Patentanmeldung DE 10 2012 014 135 A1 verwiesen werden, die auf die Anmelderin zurückgeht und deren Inhalt insoweit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Im Einzelnen weist die Motor-Antriebsanordnung 6 ein rohrförmiges Antriebsgehäuse 21 auf, wobei das Laufelement 17 in dem Antriebsgehäuse 21 untergebracht ist. Ferner nimmt das Antriebsgehäuse 21 einen Antriebsmotor 22 der Motor-Antriebsanordnung 6 und hier und vorzugsweise ein dem Antriebsmotor 22 nachgeschaltetes Zwischengetriebe 23 auf. Das derart rohrförmige Antriebsgehäuse 21 wird auch als „Antriebspatrone” bezeichnet und ist vorzugsweise als vormontierbare Komponente ausgestaltet. Damit ergibt sich eine besonders einfache Endmontage des Spindelantriebs 1.
Der strukturelle Aufbau des in 2 dargestellten Spindelantriebs 1 zeichnet sich weiter dadurch aus, dass sich das Spindelmutter-Innengewinde 14 zumindest in der vollständig eingefahrenen Stellung (2a) in Richtung der Einfahrbewegung 15 über das Antriebs-Außengewinde 12 hinaus erstreckt und zumindest einen Teil der Motor-Antriebsanordnung 6, hier die gesamte Motor-Antriebsanordnung 6, umschließt. Wie oben angedeutet, ist die Spindelmutter 13 hier und vorzugsweise rohrförmig ausgestaltet mit einem Innendurchmesser 24, der zumindest geringfügig größer ist als die entsprechende Ausdehnung des von der Spindelmutter 13 umschlossenen Teils der Motor-Antriebsanordnung 6.
Der Spindelantrieb 1 ist ferner mit einer Federanordnung 25 ausgestattet, die die beiden Antriebsanschlüsse 8, 9 gegeneinander vorspannt. Die Federanordnung 25 ist hier und vorzugsweise als Schraubenfederanordnung, insbesondere als Schraubendruckfederanordnung ausgestaltet, die konzentrisch zu der geometrischen Spindelachse 10 ausgerichtet ist und die, vorzugsweise, die Spindelmutter 13 umschließt. Die Federanordnung 25 spannt die beiden Antriebsanschlüsse 8, 9 gegeneinander in Richtung der vollständig ausgefahrenen Stellung vor. Um hier einen definierten Anschlag zu garantieren, ist eine oben angesprochene Laufbegrenzung 17a, 17b des Laufelements 17 vorgesehen, deren blockierende Wirkung sich in 2b realisiert.
Eine erste bevorzugte Variante für die Erzeugung der Laufbewegung des Laufelements 17 zeigen 2 und 3a. Hier ist das Laufelement 17 bezogen auf die Spindelachse 10 drehfest, jedoch axial verschieblich gelagert. Dem in 3a gezeigten Querschnitt lässt sich entnehmen, dass das Laufelement 17 hier an eine Gehäusekomponente 26, hier und vorzugsweise an dem Antriebsgehäuse 21, bezogen auf die Spindelachse 10 drehfest, jedoch axial verschieblich gelagert ist. Hierfür weist die Gehäusekomponente 26, hier und vorzugsweise das Antriebsgehäuse 21, mindestens eine Ausnehmung 27 auf, in die mindestens eine Ausformung 28 des Laufelements 17 bezogen auf die Spindelachse 10 drehfest, jedoch axial verschieblich, eingreift. Vorzugsweise ist es weiter so, dass die mindestens eine Ausformung 28 des Laufelements 17 durch die mindestens eine Ausnehmung 27 im Antriebsgehäuse 21 hindurchragt und in drehfesten Eingriff mit mindestens einer Ausformung 29 in der Spindelmutter 13, insbesondere im Spindelmutter-Innengewinde 14, kommt. Hier und vorzugsweise ist die Ausformung des Laufelements 28 eine im Querschnitt radial nach außen gerichtete, also konvexe Ausformung. Bei der mindestens einen Ausnehmung 27 im Antriebsgehäuse 21 und der mindestens einen Ausformung 29 in der Spindelmutter 13 handelt es sich jeweils um eine entlang der geometrischen Spindelachse 10 verlaufende, längliche Ausformung, um die axiale Verschieblichkeit des Laufelements 17 zu gewährleisten.
Zur Erzeugung des weiteren, dem Laufelement 17 zugeordneten Schraubgetriebes 18 weist die Spindelanordnung 11 ein Steuer-Außengewinde 30 auf, das zu einem Lauf-Innengewinde 31 des Laufelements 17 korrespondiert. 3a zeigt, dass das Steuer-Außengewinde 30 der Spindelanordnung 11 mit dem Lauf-Innengewinde 31 des Laufelements 17 in Schraubeingriff steht und so das weitere Schraubgetriebe 18 bildet. Eine Spindeldrehung geht angesichts der oben angesprochenen, drehfesten Lagerung des Laufelements 17 mit einer Laufbewegung des Laufelements 17 in einer der Laufrichtungen 19, 20 einher.
Eine hinsichtlich der Erzeugung der Laufbewegung des Laufelements 17 grundsätzlich identische, jedoch gegenüber der in 3a gezeigten Variante leichter herzustellende Ausführungsform zeigt 3b. Hier weist das Antriebsgehäuse 21 mindestens eine Ausformung 32 auf, in die mindestens eine Ausformung 33 des Laufelements 17 bezogen auf die Spindelachse 10 drehfest, jedoch axial verschieblich, eingreift. Dabei ist es weiter vorzugsweise so, dass die mindestens eine Ausformung 32 des Antriebsgehäuses 21 in drehfesten Eingriff mit mindestens einer Ausformung 34 in der Spindelmutter 13, hier und vorzugsweise im Spindelmutter-Innengewinde 14, kommt. Auch hier sind die Ausformung 32 des Antriebsgehäuses 21 und die Ausformung 34 der Spindelmutter 13 länglich entlang der geometrischen Spindelachse 10 ausgestaltet, um die Verschieblichkeit des Laufelements 17 zu gewährleisten.
Eine andere, ebenfalls bevorzugte Möglichkeit zur Erzeugung der Lautbewegung des Laufelements 17 zeigt 3c. Hier ist das Laufelement 17 mit der Spindelanordnung 11 mitdrehend, jedoch axial verschieblich gelagert. Bei dem in 3c dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist im Querschnitt ein Formschluss zwischen der Spindelanordnung 11 und dem Laufelement 17 vorgesehen, der jedoch ein axiales Verschieben des Laufelements 17 erlaubt. Hier und vorzugsweise ist die Spindelanordnung 11 im Bewegungsbereich des Laufelements 17 mehreckig ausgestaltet. Das Laufelement 17 zeigt eine zu diesem mehreckigen Querschnitt korrespondierende Ausformung 35.
Das dem Laufelement 17 zugeordnete, weitere Schraubgetriebe 18 ergibt sich nun dadurch, dass ein Lauf-Außengewinde 36 vorgesehen ist, das mit einem hier und vorzugsweise ortsfesten Steuer-Innengewinde 37 in Schraubeingriff steht. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Steuer-Innengewinde 37 an dem Antriebsgehäuse 21 angeordnet.
Das Steuer-Innengewinde 37 ist vorzugsweise als Einsatz ausgestaltet, der mindestens eine Ausformung 38 aufweist, die in mindestens eine Ausformung 39 im Antriebsgehäuse 21 eingesetzt ist, und zwar derart, dass sich eine bezogen auf die geometrische Spindelachse 10 drehfeste Anordnung des Einsatzes ergibt. Weiter vorzugsweise ragt die mindestens eine Ausformung 38 durch die mindestens eine Ausnehmung 39 im Antriebsgehäuse 21 hindurch und kommt in drehfesten Eingriff mit mindestens einer Ausformung 40 in der Spindelmutter 13, hier und vorzugsweise im Spindelmutter-Innengewinde 14. Dadurch bildet der oben angesprochene Einsatz nicht nur das Steuer-Innengewinde 37, sondern auch eine Verdrehsicherung der Spindelmutter 13, wie in ähnlicher Weise zu den Ausführungen in 3a und 3b erläutert worden ist.
Eine fertigungstechnisch besonders bevorzugte Variante sieht vor, dass der in 3 dargestellte Einsatz, der das Steuer-Innengewinde 37 sowie die mindestens eine Ausformung 38 aufweist, an das Antriebsgehäuse 21 im Kunststoff-Spritzgießverfahren angespritzt ist. Durch die mindestens eine Ausnehmung 39 in dem Antriebsgehäuse 21 ergibt sich eine gute Verankerung dieses angespritzten Kunststoffteils.
Wie weiter oben angesprochen, überträgt sich ein Bremsen des Laufelements 17 über das weitere Schraubgetriebe 18 auf die Spindelanordnung 11. Dies kann genutzt werden, um eine weitergehende Spindeldrehung zu bremsen. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist eine nicht dargestellte Bremsanordnung vorgesehen, die das Laufelement 17 gegenüber dem Steuergewinde 30, 37, insbesondere gegenüber den oben angesprochenen Steuer-Außengewinde 30 bzw. dem ebenfalls oben angesprochenen Steuer-Innengewinde 37, vorzugsweise ständig, bremst. Dies kann bereits dadurch realisiert sein, dass für den Schraubeingriff zwischen dem Laufelement 17 und dem Steuergewinde 30, 37 eine Reibpaarung gewählt wird, die eine entsprechende Bremswirkung erzeugt. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es jedoch so, dass das Laufelement 17 mindestens zwei Scheiben mit jeweils einem Laufgewinde aufweist, wobei die Laufgewinde in Schraubeingriff mit dem jeweiligen Steuergewinde stehen und wobei die Laufgewinde zur Erzeugung einer Reib-Bremskraft zwischen den Laufgewinden und dem Steuergewinde mittels einer Brems-Federanordnung axial gegeneinander vorgespannt sind. Hierdurch lässt sich durch eine geeignete Wahl der Brems-Federanordnung die resultierende Reib-Bremskraft in einem weiten Bereich einstellen.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass für die dem Laufelement 17 zugeordnete Laufbegrenzung 17a, 17b zahlreiche konstruktive Realisierungen denkbar sind. Bei den dargestellten Ausführungsformen ist es durchweg so, dass die Laufbegrenzung 17a, 17b als Anschlaganordnung mit mindestens einem axialen Anschlag 41, 42 ausgestaltet ist. Grundsätzlich können für die Anschläge 41, 42 bereits vorhandene Komponenten, wie hier die Spindelanordnung 11 selbst, Anwendung finden. Denkbar ist aber auch, dass die Anschläge 41, 42 von Gehäusekomponenten, insbesondere vom Antriebsgehäuse 21, bereitgestellt werden. In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, dass es je nach Anwendungsfall vorteilhaft sein kann, dass die Anschlaganordnung nur einen einzigen Anschlag, insbesondere einen der vollständig ausgefahrenen Stellung zugeordneten Anschlag, aufweist.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Laufbegrenzung 17a, 17b als Schraubbegrenzung im Steuergewinde 30, 37, also in dem oben angesprochenen Steuer-Außengewinde 30 oder in dem ebenfalls oben angesprochenen Steuer-Innengewinde 37 vorgesehen ist. Im Einzelnen kann hier im jeweiligen Gewinde ein umlaufender Bund und/oder ein Gewindeauslauf vorgesehen sein.
Für die Auslegung des weiteren Schraubgewindes 18 sind zahlreiche Varianten denkbar. Hier und vorzugsweise ist es so, dass die axiale Laufrichtung des Laufelements 17 stets entgegengesetzt zu der axialen Bewegungsrichtung der Spindelmutter 13 ist. Alternativ kann es aber auch vorgesehen sein, dass die axiale Laufrichtung des Laufelements 17 stets gleichgerichtet zu der axialen Bewegungsrichtung der Spindelmutter 13 ist. In Abhängigkeit von den konstruktiven Gegebenheiten lässt sich hiermit ein optimaler Kraftfluss für die beim Erreichen der obigen Grenzstellungen auftretenden Anschlagkräfte realisieren.
Eine Zusammenschau von 2a mit 2b zeigt ferner, dass ein bestimmter Verstellweg der Spindelmutter 13 einem geringeren Verstellweg des Laufelements 17 entspricht. Auch dies lässt sich mit der Auslegung des weiteren Schraubgetriebes 18 einstellen. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass es bei der Auslegung des weiteren Schraubgetriebes 18 auf eine Rücktreibbarkeit nicht ankommt. Das für die Erzeugung der Antriebsbewegungen vorgesehene Schraubgetriebe 7 dagegen ist hier und vorzugsweise rücktreibbar ausgestaltet, um eine manuelle Verstellbarkeit der Klappe 2 des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
Bei den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen stellt das Laufelement 17 einen insbesondere beidseitigen Endanschlag für den Spindelantrieb 1 insgesamt bereit. Alternativ oder zusätzlich kann das Laufelement 17 eine steuerungstechnische Funktion erfüllen. Dabei ist es vorzugsweise so, dass dem Laufelement 17 eine in 3c lediglich angedeutete Sensoranordnung 43 zugeordnet ist, die der Erfassung der Stellung des Laufelements 17 und damit der Erfassung der jeweiligen Spindelantriebsstellung dient. In besonders bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei der Sensoranordnung 43 um einen Absolutsensor. Denkbar ist aber auch, dass hier ein relativ messender, insbesondere inkrementeller Sensor Anwendung findet. In einer besonders kostengünstigen Variante kann auch vorgesehen sein, dass der mindestens einen axialen Grenzstellung ein entsprechender Endschalter zugeordnet ist, der das Erreichen der jeweiligen Grenzstellung erfasst.
Aus den obigen Erläuterungen ergibt sich, dass verschiedene Varianten für eine besonders kompakte Ausgestaltung des Laufelements 17 mit dem zugeordneten, weiteren Schraubgetriebe 18 denkbar sind. Die Kompaktheit der Gesamtanordnung wird insbesondere dadurch unterstützt, dass die Motorwelle 22a des Antriebsmotors 22, die Spindelanordnung 11 mit ihrer geometrischen Spindelachse 10, die Spindelmutter 13 und das Laufelement 17 koaxial zueinander angeordnet sind. Hinzu kommt, dass die Spindelanordnung 11 und die Motor-Antriebsanordnung 6 entlang der geometrischen Spindelachse 10 unmittelbar hintereinander angeordnet sind.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Klappe 2 zum Verschließen einer Klappenöffnung 3 und mit mindestens einem, der Klappe 2 zugeordneten, oben erläuterten Spindelantrieb 1 beansprucht. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Spindelantrieb 1 darf verwiesen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012014135 A1 [0003, 0032]

Claims

Spindelantrieb für eine Klappe (2) eines Kraftfahrzeugs mit einer Motor-Antriebsanordnung (6), mit einem der Motor-Antriebsanordnung (6) antriebstechnisch nachgeschalteten Schraubgetriebe (7) und mit zwei Antriebsanschlüssen (8, 9) zum Ausleiten von Antriebsbewegungen, wobei das Schraubgetriebe (7) eine von der Motor-Antriebsanordnung (6) um eine geometrische Spindelachse (10) drehbare Spindelanordnung (11) mit einem Antriebs-Außengewinde (12) und eine drehfeste Spindelmutter (13) mit einem Spindelmutter-Innengewinde (14), das mit dem Antriebs-Außengewinde (12) in Schraubeingriff steht, aufweist, wobei eine Spindeldrehung je nach Drehrichtung durch den Schraubeingriff eine axiale Einfahrbewegung (15) der Spindelmutter (13), bei der sich der Abstand der beiden Antriebsanschlüsse (8, 9) verringert, und eine axiale Ausfahrbewegung (16) der Spindelmutter (13), bei der sich der Abstand der beiden Antriebsanschlüsse (8, 9) vergrößert, verursacht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laufelement (17) vorgesehen ist, das, getrieben von der Spindelanordnung (11), über ein weiteres Schraubgetriebe (18) in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Spindelanordnung (11) eine Laufbewegung in zwei zueinander entgegengesetzten Laufrichtungen (19, 20) vollzieht.
Spindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbewegung eine axiale Bewegung relativ der Spindelanordnung (11) ist.
Spindelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Schraubgetriebe (18) eine Bewegungskopplung zwischen dem Laufelement (17) mit seiner Laufbewegung und der Spindelanordnung (11) mit ihrer Drehbewegung bereitstellt.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mindestens einseitige Laufbegrenzung (17a, 17b) für das Laufelement (17) vorgesehen ist, die das Laufelement (18) beim Erreichen einer axialen Grenzstellung, die einer Laufrichtung (19, 20) zugeordnet ist, blockiert und dadurch eine weitergehende Spindeldrehung blockiert, vorzugsweise, dass die Laufbegrenzung (17a, 17b) beidseitig ausgestaltet ist und das Laufelement (17) beim Erreichen einer der jeweiligen Laufrichtung (19, 20) zugeordneten Grenzstellung blockiert.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Antriebsanordnung (6) ein rohrförmiges Antriebsgehäuse (21) aufweist und dass das Laufelement (17) in dem Antriebsgehäuse (21) untergebracht ist, vorzugsweise, dass das Antriebsgehäuse (21) einen Antriebsmotor (22) der Motor-Antriebsanordnung (6) und ggf. ein dem Antriebsmotor (22) nachgeschaltetes Zwischengetriebe (23) aufnimmt.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Spindelmutter-Innengewinde (14) zumindest in der vollständig eingefahrenen Stellung in Richtung der Einfahrbewegung (15) über das Antriebs-Außengewinde (12) hinaus erstreckt und zumindest einen Teil der Motor-Antriebsanordnung (6) umschließt, vorzugsweise, dass die Spindelmutter (13) rohrförmig ausgestaltet ist mit einem Innendurchmesser (24), der zumindest geringfügig größer ist als die entsprechende Ausdehnung des von der Spindelmutter (13) umschlossenen Teils der Motor-Antriebsanordnung (6).
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufelement (17) bezogen auf die Spindelachse (10) drehfest, jedoch axial verschieblich gelagert ist, vorzugsweise, dass das Laufelement (17) an einer Gehäusekomponente (26), vorzugsweise an dem Antriebsgehäuse (21), bezogen auf die Spindelachse (10) drehfest, jedoch axial verschieblich gelagert ist.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgehäuse (21) mindestens eine Ausnehmung (27) aufweist, in die mindestens eine Ausformung (28) des Laufelements (17) bezogen auf die Spindelachse (10) drehfest, jedoch axial verschieblich, eingreift, vorzugsweise, dass die mindestens eine Ausformung (28) des Laufelements (17) durch die mindestens eine Ausnehmung (27) im Antriebsgehäuse (21) hindurchragt und in drehfesten Eingriff mit mindestens einer Ausformung (29) in der Spindelmutter (13), insbesondere im Spindelmutter-Innengewinde (14), kommt.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des weiteren Schraubgetriebes (18) die Spindelanordnung (11) ein Steuer-Außengewinde (30) aufweist und das Laufelement (17) ein Lauf-Innengewinde (31) aufweist, das mit dem Steuer-Außengewinde (30) in Schraubeingriff steht, vorzugsweise, dass das Steuer-Außengewinde (30) axial versetzt zu dem Antriebs-Außengewinde (12) an der Spindelanordnung (11) angeordnet ist.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgehäuse (21) mindestens eine Ausformung (32) aufweist, in die mindestens eine Ausformung (33) des Laufelements (17) bezogen auf die Spindelachse (17) drehfest, jedoch axial verschieblich, eingreift, vorzugsweise, dass die mindestens eine Ausformung (32) des Antriebsgehäuses (21) in drehfesten Eingriff mit mindestens einer Ausformung (34) in der Spindelmutter (13), insbesondere im Spindelmutter-Innengewinde (14), kommt.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufelement (17) mit der Spindelanordnung (11) mitdrehend, jedoch axial verschieblich, gelagert ist, vorzugsweise, dass zur Erzeugung des weiteren Schraubgetriebes (18) das Laufelement (17) ein Lauf-Außengewinde (36) aufweist, das mit einem insbesondere ortsfesten Steuer-Innengewinde (37) in Schraubeingriff steht, weiter vorzugsweise, dass das Lauf-Außengewinde (36) an dem Antriebsgehäuse (21) angeordnet ist.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremsanordnung vorgesehen ist, die das Laufelement (17) gegenüber einem Steuergewinde (30, 37), vorzugsweise ständig, bremst, vorzugsweise, dass das Laufelement (17) mindestens zwei Scheiben mit jeweils einem Laufgewinde aufweist, dass die Laufgewinde in Schraubeingriff mit dem Steuergewinde (30, 37) stehen und dass die Laufgewinde zur Erzeugung einer Reib-Bremskraft zwischen den Laufgewinden und dem Steuergewinde (30, 37) mittels einer Brems-Federanordnung axial gegeneinander vorgespannt sind.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbegrenzung (17a, 17b) als Anschlaganordnung mit mindestens einem axialen Anschlag (41, 42) ausgestaltet ist und/oder, dass die Laufbegrenzung (17a, 17b) als Schraubbegrenzung, insbesondere als Bund oder Gewindeauslauf, im Steuergewinde (30, 37) ausgestaltet ist.
Spindelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Laufelement (17) eine Sensoranordnung (43) zur Erfassung der Spindelantriebsstellung zugeordnet ist, vorzugsweise, dass dem Laufelement (17) ein Absolutsensor zugeordnet ist.
Klappenanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einer Klappe (2) zum Verschließen einer Klappenöffnung (3) und mit mindestens einem, der Klappe (2) zugeordneten Spindelantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.