DE202019100595U1

DE202019100595U1 - Bremseinrichtung

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Publication number: DE202019100595U1
Application number: DE202019100595.5U
Authority: DE
Original assignee: Edscha Engineering GmbH
Current assignee: Edscha Engineering GmbH
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-05-04
Anticipated expiration: 2029-02-01
Also published as: DE112020000648A5; WO2020156619A1; CN113423911B; CN113423911A; US20220098914A1

Abstract

Bremseinrichtung für ein antreibbares Teil, insbesondere zum Einsatz für eine Fahrzeugklappe, insbesondere in einem Automobil, umfassend
eine antreibbare Belastungseinrichtung (11), die mit einer Scheibe (90) des antreibbaren Teils radial in Kontakt bringbar ist, mit einer ersten metastabilen Haltestellung und einer zweiten metastabilen Freigabestellung,
wobei in der Haltestellung zumindest ein Bremsglied (31; 32) an einem Umfang (92) der Scheibe (90) reibend anliegt und diese (90) gegen eine Verdrehung mit einer voreinstellbaren Kraft sichert,
wobei in der Freigabestellung das zumindest eine Bremsglied (31; 32) von dem Umfang (92) der Scheibe (90) beabstandet ist und einen Freilauf der Scheibe (90) zulässt,
wobei die Belastungseinrichtung (11) zwischen der Haltestellung und der Freigabestellung, vorzugsweise von einem Motor (12), verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für ein antreibbares Teil, insbesondere zum Einsatz für eine Fahrzeugklappe, insbesondere in einem Automobil. Die Erfindung betrifft weiter einen rotierenden Antrieb.
Aus der Praxis sind Linearantriebe bekannt, die antreibbare Bauteile, insbesondere um eine Schwenkachse, verlagern, wobei ein Elektromotor ein ausreichend hohes Drehmoment abliefert, um die von der Masse der Bauteile herrührende Last zu überwinden. Beispielsweise bei Fahrzeugklappen wie Kofferraumdeckeln verfährt der Antrieb diese aus der Schließposition in die geöffnete Position und zurück. Da das Fahrzeug eine Neigung einnehmen kann, ist der Motor so ausgelegt, dass er ein ausreichend hohes Drehmoment abliefert, um die Klappe auch bei ungünstigen Parametern öffnen und/oder schließen zu können. Die bekannten Antriebe weisen häufig Rutschkupplungen auf, damit im Falle einer Störung das anzutreibende Bauteil händisch geöffnet oder geschlossen werden kann. Nachteilig bei den bekannten Antrieben ist der Umstand, dass für das Halten des antreibbaren Bauteils in einer Zwischenposition eine permanente Bestromung des Antriebs erforderlich ist. Dies führt zu einem hohen Energieaufwand und zu einer unnötigen Erwärmung der Antriebe sowie zu einer verkürzten Lebensdauer der Bauteile.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Bremseinrichtung bzw. einen rotierenden Antrieb anzugeben, mit dem auch bei nicht-bestromten oder abgeschaltetem Motor ein antreibbares Teil des Antriebs gegen eine Verlagerung aufgrund der Masse des zu verlagernden Bauteils gesichert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremseinrichtung bzw. einen rotierenden Antrieb mit den Merkmalen eines unabhängigen Anspruchs gelöst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Bremseinrichtung für ein antreibbares Teil, insbesondere zum Einsatz für eine Fahrzeugklappe, insbesondere in einem Automobil, geschaffen, umfassend eine antreibbare Belastungseinrichtung, die mit einer Scheibe des antreibbaren Teils radial in Kontakt bringbar ist, mit einer ersten metastabilen Haltestellung und einer zweiten metastabilen Freigabestellung, wobei in der Haltestellung zumindest ein Bremsglied an einem Umfang der Scheibe reibend anliegt und diese gegen eine Verdrehung mit einer voreinstellbaren Kraft sichert, wobei in der Freigabestellung das zumindest eine Bremsglied von dem Umfang der Scheibe beabstandet ist und einen Freilauf der Scheibe zulässt, wobei die Belastungseinrichtung zwischen der Haltestellung und der Freigabestellung z.B. von einem Motor verstellbar ist. Die Bremseinrichtung kann vorteilhaft baueinheitlich mit einem Gehäuse des antreibbaren Teils ausgebildet sein. Die Bremseinrichtung ermöglicht es, die Scheibe des antreibbaren Teils zu fixieren und wirkt damit wie eine zuschaltbare Bremse, ohne dass der Antrieb bei einer Zwischenstellung permanent bestromt werden muss. Das durch die Reibung aufgebrachte Bremsmoment wird hierbei so ausgelegt, dass das resultierende Bremsmoment auf eine Klappe oder dergleichen hoch genug ist, die Klappe in extremen Steigungssituationen zu halten, jedoch niedrig genug, dass die Klappe noch kraftvoll von Hand bewegt werden kann. Soweit handelt es sich um eine Überlastkupplung, die eine Notfallbetätigung ermöglicht. Die Scheibe des antreibbaren Teils, die zweckmäßigerweise auf einem rotierbaren Schaft unverdrehbar angeschlossen ist, wird durch die Belastungseinrichtung arretiert. Es ist aber auch möglich, dass die Scheibe selbst eine Spindelmutter ist, die wiederrum eine Spindelstange antreibt, also gerade nicht mit dem rotierbaren Schaft unverdrehbar verbunden ist.
Zweckmäßigerweise umfasst die Belastungseinrichtung ein Federglied, das das Bremsglied in Richtung auf die Haltestellung belastet. Das Federglied stellt im gespannten Zustand eine Anpresskraft zur Verfügung, die das Bremsglied gegen den Umfang der Scheibe drückt. Je nach Auslegung des Federglieds ist damit die Haltekraft höher oder niedriger. Die Belastungseinrichtung ermöglicht es, das Federglied zu spannen, um das Bremsglied in die Freigabestellung zu verlagern, oder aber das Federglied zu entspannen, um das Bremsglied in die Haltestellung zu verlagern. Die Belastungseinrichtung hat also den Vorteil, dass sie die Feder als bremsendes oder haltendes Element zuschaltet oder abschaltet, je nach Betätigung des Motors.
Vorzugsweise weist das Federglied wenigstens einen Belastungsschenkel auf, der das Bremsglied gegen die Scheibe belastet. Der Belastungsschenkel ist beispielsweise der Belastungsschenkel einer Schenkelfeder, deren anderer Schenkel bzw. dessen Basis an einem Gehäuseteil festgelegt ist.
Vorzugsweise weist das Federglied noch einen zweiten Belastungsschenkel auf, der ein zweites Bremsglied gegen die Scheibe belastet. In diesem Fall ist eine Basis des Bremsglieds ortsfest angeordnet und die beiden als Belastungsschenkel ausgebildeten Schenkel stehen an entgegengesetzten Enden von der Basis ab. In diesem Fall wird vorteilhaft die Scheibe von einem ersten Bremsglied und einem zweiten Bremsglied reibend fixiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass der erste Belastungsschenkel einen ersten Hebel verlagert, in dem das Bremsglied angeordnet ist. Vorzugsweise verlagert der zweite Belastungsschenkel des Federglieds einen zweiten Hebel, an dem das zweite Bremsglied angeordnet ist. Es ist aber alternativ möglich, dass das Bremsglied jeweils unmittelbar an dem Belastungsschenkel des Federglieds angeschlossen ist, beispielsweise in der Form, dass der Belastungsschenkel einen Bremsabschnitt aufweist, der radial gegen den Umfang der Scheibe angelegt werden kann. Dieser Abschnitt des Belastungsschenkel ist zweckmäßigerweise gehärtet, beispielsweise durch eine Laserhärtung, um Abrieb zu verhindern.
Der erste Hebel und/oder der zweite Hebel ist zweckmäßigerweise um ein Schwenkgelenk gelenkig verschwenkbar, um einen definierten Schwenkweg des Hebels und damit des Bremsglieds sicherzustellen.
In günstiger Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Hebel ein Widerlager bzw. für eine Aufnahme für den ersten Belastungsschenkel aufweist. Hierbei wird vorteilhaft erreicht, dass der Belastungsschenkel und der Hebel sich gemeinsam hin und her bewegen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der erste Hebel auf seiner der Scheibe abgekehrten Seite lediglich eine Auflagefläche für den Belastungsarm aufweist, sodass ein etwaiger Austausch des Federglieds erleichtert ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Bremsglied an dem ersten Hebel angeordnet ist. Das Bremsglied ist hierbei gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung als Bremsfläche des ersten Hebels ausgebildet. Vorteilhaft kann durch Bilden einer Vertiefung oder einer abgerundeten Kontur die Bremsfläche des ersten und gegebenenfalls zweiten Hebels vergrößert werden, damit nicht nur ein linienmäßiger Kontakt, sondern flächenmäßiger Kontakt zwischen Bremsfläche und Umfang der Scheibe erreicht wird. Alternativ kann anstelle einer Bremsfläche auch eine Eingriffsrolle, ein Zahnsegment oder dergleichen vorgesehen sein, das zusätzlich zu der reibenden Festlegung der Scheibe auch noch einen Formschluss mit einer beispielsweise Außenverzahnung der Scheibe ermöglicht. Die ausschließlich reibende Sicherung der Scheibe ist jedoch bevorzugt, da diese praktisch geräuschfrei erfolgen kann und leicht von Hand überwunden werden kann.
Alternativ zu der Ausgestaltung eines Abschnitts des Hebels als Bremsfläche kann der Hebel auch eine Rolle, einen Fortsatz oder dergleichen vorweisen, der das Bremsglied verkörpert.
Zweckmäßigerweise ist der Abstand der Anlenkung des Hebels von dem Bremsglied kleiner als der Durchmesser der Scheibe, wodurch sich ein günstiges Kräfteverhältnis ergibt.
Zweckmäßigerweise ist dem Bremsglied ein Führungsglied zugeordnet, das außer Kontakt mit der Scheibe steht. Das Führungsglied ermöglicht es, das Bremsglied außerhalb des Bereichs des Kontaktes zwischen Bremsglied und Scheibe auszurücken und damit die Belastungskraft des Federglieds zu überwinden beziehungsweise das Federglied zu spannen. Das Führungsglied befindet sich zweckmäßigerweise in einer Ebene, die axial von der Scheibe beabstandet ist.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung ist das Führungsglied als Führungsabschnitt an dem Belastungsschenkel oder dem Hebel ausgebildet. Vorzugsweise ist das Führungsglied jedoch als rotierbare Rolle ausgebildet, die mit dem Belastungsschenkel oder dem Hebel verbunden ist. Reibungswiderstand und Geräuschentwicklung einer Rolle sind gegenüber einer Führungsfläche reduziert, insbesondere wenn die Rolle einen Umfang aus möglicherweise nachgiebigem Kunststoff aufweist.
Zweckmäßigerweise ist das Führungsglied an dem Hebel vorgesehen. Alternativ kann das Führungsglied auch an dem Federglied vorgesehen oder angeschlossen sein, insbesondere wenn es keinen Hebel gibt.
In bevorzugter Ausgestaltung ist jeweils nicht nur ein erstes Bremsglied bzw. Belastungsschenkel bzw. Hebel bzw. Führungsglied vorgesehen, sondern auch jeweils ein zweites Bremsglied bzw. Belastungsschenkel bzw. Hebel bzw. Führungsglied. Hierdurch wird die Scheibe von zwei Seiten gehalten und die resultierende Haltekraft ist entsprechend höher. Für eine funktionierende Bremseinrichtung ist grundsätzlich jedoch nur ein Bremsglied erforderlich, ein zweites und jeweils weiteres drittes, etc. Bremsglied verbessert jedoch die Haltekräfte und ermöglicht es, auch schwächer ausgelegte Federglieder einzusetzen.
Durch das reibende in Kontakt bringen der Bremsglieder mit dem radialen Umfang der Scheibe kann mit manueller Kraft die Haltekraft der Belastungseinrichtung überwunden werden, ohne dass hierbei die Scheibe oder die Bremsglieder beschädigt werden. Ein Eingriff mit Eingriffsnase und Verzahnung, ähnlich einer Ratsche oder Feststellbremse, ist möglich, beinhaltet aber die Gefahr der Beschädigung bei Überlastung.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Exzenterscheibe mit dem Führungsglied zusammenwirkt, wobei je nach Schwenkwinkel der Exzenterscheibe das Führungsglied stärker insbesondere gegen die Rückstellkraft des Federglieds ausgelenkt ist, wenn die Exzenterscheibe mit einem ersten Umfangsabschnitt mit dem Führungsglied in Kontakt steht, oder weniger stark ausgelenkt ist und eine Reibungskraft mit der Scheibe erzeugt, wenn die Exzenterscheibe mit einem zweiten Umfangsabschnitt dem Führungsglied zugekehrt ist. Der erste Umfangsabschnitt und der zweite Umfangsabschnitt sind jeweils als lokale Minima der Auslenkung ausgebildet, sodass auch beim Hin- und Herbewegen des antreibbaren Teils beziehungsweise einer hieran angeschlossenen Klappe die Haltestellung und/oder die Freigabestellung nicht von dem Führungsglied verlassen wird. Hierzu weist die Exzenterscheibe zwischen dem ersten Umfangsabschnitt und dem zweiten Umfangsabschnitt jeweils einen mittleren Umfangsabschnitt auf, der eine stärkere Auslenkung des Führungsglieds erfordert.
Der Umfangsabschnitt der Exzenterscheibe muss nicht zwangsläufig am äußeren Umfang der Exzenterscheibe vorgesehen sein, es kann sich auch um einen Innenumfangsabschnitt handeln, beispielsweise einer in der Exzenterscheibe ausgesparten Kulissenbahn. Ist das Führungsglied in der Kulissenbahn fixiert, kann durch Verschwenkung der Exzenterscheibe der Anpressradius des Bremsgliedes in Bezug auf die Scheibe eingestellt werden. Hingegen gestaltet sich die Notbetätigung schwieriger, es besteht die Gefahr, dass sich die Exzenterscheibe unter der Einwirkung von Erschütterungen und dergleichen das Führungsglied in der Kulissenbahn verlagert.
Vorzugsweise weist die Exzenterscheibe eine Lagerachse auf, die zumindest zu der Achse der Scheibe parallel und vorzugsweise koaxial zu dieser ist. Hierdurch wird günstig insbesondere bei mehreren Bremsgliedern eine gleichmäßige und synchrone Einleitung von Haltekräften durch die Bremsglieder erreicht. Zugleich kann die Exzenterscheibe parallel zu der Scheibe montiert werden.
Vorzugsweise weist die Exzenterscheibe eine zentrische Durchbrechung für einen mit der Scheibe rotierenden Stangenabschnitt, eine Welle, einen Fortsatz oder dergleichen auf, sodass die Exzenterscheibe das rotierende Teil mit einem Abstand umbaut. Damit ist es möglich, die Exzenterscheibe in einen Antrieb wie beispielsweise einen Spindelantrieb zu integrieren oder sogar nachzurüsten.
Die Exzenterscheibe weist zweckmäßigerweise einen ersten Umfangsabschnitt auf, in dem das Führungsglied in der Haltestellung angeordnet ist, und einen zweiten Umfangsabschnitt, in dem das Führungsglied in der Freigabestellung anliegt. Sind mehrere Führungsglieder vorgesehen, ist für jedes der Führungsglieder zumindest ein erster Umfangsabschnitt und ein zweiter Umfangsabschnitt zweckmäßig vorgesehen. In der Freigabestellung liegt das Führungsglied fest an dem zweiten Umfangsabschnitt an, während in der Haltestellung der erste Umfangsabschnitt auch einen Spalt zu dem Führungsglied aufweisen kann.
Die Exzenterscheibe weist zweckmäßigerweise einen Antriebsabschnitt auf, über den eine Verdrehung um die Lagerachse der Exzenterscheibe eingeleitet werden kann. Der Antriebsabschnitt ist hierbei zweckmäßigerweise an einem von der Lagerachse maximal beabstandeten Ende angeordnet, um zum einen ein günstiges Hebelverhältnis zu erreichen und zum anderen eine Verstellung von außen zu erleichtern.
Vorzugsweise weist der Antriebsabschnitt ein außen verzahntes Scheibensegment auf, über das ohne Schlupf eine reproduzierbare Verstellung der Exzenterscheibe ermöglicht ist. Alternativ kann der Antriebsabschnitt auch verstellt werden, beispielsweise über ein Koppelmehrgelenk, eine Kulissenführung ein Getriebe, und dergleichen. Es ist auch möglich, den Antriebsabschnitt von einer Feder wahlweise in die Haltestellung oder in die Freigabestellung zu beaufschlagen, und diese Vorspannkraft durch den Motor zu überwinden. Der Motor, der die Belastungseinrichtung verstellt, ist in einer besonders günstigen Ausgestaltung zugleich der Motor, der die Scheibe antreibt, wenn in günstiger Konstellation während des Antriebs der Scheibe der Motor die Belastungseinrichtung in die Freigabestellung verlagert und bei Beendigung des Antriebs die Belastungseinrichtung durch ein entsprechendes Federelement oder den Motor in die Haltestellung verlagert wird. Zweckmäßig weisen der Motor und der Antrieb eine gemeinsame Steuerung auf.
Weist der Antriebsabschnitt ein außen verzahntes Scheibensegment auf, ist dieses günstig mit einem von dem Motor angetriebenen Zahnrad in getriebeeingriff, sodass der Motor die Exzenterscheibe und damit die Belastungseinrichtung antreibt.
In einer alternativen Ausgestaltung ohne Hebel und ohne Führungsglied ist vorgesehen, dass die Bremsglieder unmittelbar axial an der Exzenterscheibe angeschlossen sind und je nach Drehwinkel der Exzenterscheibe mit der Scheibe radial in Kontakt gelangen oder nicht. Eine Feder kann hierbei die Bremsglieder in Richtung auf die Haltestellung vorspannen.
Eine günstige Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass die Exzenterscheibe einen ersten Umfangsabschnitt aufweist, in dem das Führungsglied in der Haltestellung anliegt, und benachbart und beabstandet hiervon beiderseits einen zweiten und einen dritten Umfangsabschnitt aufweist, indem das Führungsglied jeweils in der Freigabestellung anliegt. Hierdurch kann günstig erreicht werden, dass zwischen der Bewegungsantrieb in die eine Richtung und der Bewegungsantriebs in die andere Richtung jeweils die Halteposition überfahren werden muss.
Vorzugweise weist die Exzenterscheibe einen eingeschnürten Abschnitt auf, wobei der Antriebsabschnitt einerseits des eingeschnürten Abschnitts und der erste Umfangsabschnitt sowie vorzugsweise die weiteren Umfangsabschnitte andererseits des eingeschnürten Abschnitt vorgesehen ist. Die Einschnürung ist vorzugsweise in etwa in Höhe der Anlenkung der Hebel vorgesehen und ermöglicht es, die Bremseinrichtung kleinbauend auszubilden. Zugleich kann der Antriebsabschnitt mit einem kleinen Radius ausgebildet sein, und entsprechend einen vergleichsweise großen Weg bereitstellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein rotierender Antrieb geschaffen, der sich durch eine Bremseinrichtung mit einem oder mehreren Merkmalen, die vorstehend beschrieben wurden, auszeichnet. Der rotierende Antrieb zeichnet sich weiter dadurch aus, dass im angetriebenen Zustand die Scheibe angetrieben ist, und im nicht angetriebenen Zustand die Scheibe steht.
Vorzugsweise weist der Antrieb eine Spindelstange auf, die mit der Scheibe gekoppelt ist. Hierdurch wird die Spindelstange mit einer effektiven Bremseinrichtung ausgestattet, die es ermöglicht, den Antrieb auch im stromlosen Zustand mit einer Haltekraft zu fixieren, die entsprechend der Auslegung des Federglieds überwunden werden kann.
Vorzugweise ist die Haltekraft der Bremseinrichtung höher als das maximale Drehmoment, das das von dem Antrieb bewegte Bauteil aufgrund seiner Masse bereitstellt.
Alternativ zu der Ausgestaltung des Motors als rotierender Motor kann der Motor auch ein axial verstellbarer Elektromotor, insbesondere ein Elektromagnet sein, der beispielsweise mit einem weiteren Hebelarm des oder der Hebel in Verbindung steht oder der das Widerlager, alternativ die Basis des Federglieds verstellt, um die Vorspannung zu überwinden oder zu erhöhen oder zu verringern.
Zweckmäßigerweise wandelt der rotierende Antrieb eine Drehbewegung, beispielsweise die Drehbewegung eines Antriebsmotors, in eine axiale Bewegung um, beispielsweise durch Auseinanderfahren oder Zusammenschieben eines teleskopartigen Spindelantriebs. Die Bremseinrichtung erhöht dann die Selbsthemmung des Antriebs, die häufig nicht ausreicht, um das Drehmoment der Masse des von dem Antrieb bewegten Bauteils eine Haltekraft entgegenzurichten.
Zweckmäßigerweise weist ein die Scheibe umgebendes Gehäuse des Antriebs radiale Aussparungen auf, die die Zustellung der Bremsglieder zu der Scheibe ermöglichen. Hierdurch ist es möglich, die Bremseinrichtung auch teilweise außerhalb des Gehäuses vorzusehen und nur den Bereich des Gehäuses auszusparen, der für das Arretieren der Scheibe erforderlich ist.
Eine günstige Verwendung des Antriebs erfolgt für das Verschwenken einer Klappe um eine Anlenkung. Insbesondere kann der Antrieb für das Verschwenken der Klappe eines Automobils um eine Anlenkung der Klappe an einer Karosserie des Automobils verwendet werden. Die Klappe kann sowohl eine Heckklappe oder eine Motorklappe des Automobils als auch eine Tür, Schiebetür, Ausstelldach oder Spoiler des Automobils sein. Das Automobil kann sowohl ein durch Verbrennungsmotor als auch durch Elektromotor angetriebenes Automobil sein.
Weitere Vorteile, Eigenschaften, Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremseinrichtung.
2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Bremseinrichtung aus 1.
3 zeigt eine Draufsicht auf die Bremseinrichtung aus 1 und 2 in Freigabestellung.
4 zeigt einen Schnitt durch die Bremseinrichtung aus 3 entlang der Linie IV-IV.
5 zeigt eine Draufsicht auf die Bremseinrichtung aus 1 bis 3 in der Haltestellung.
6 zeigt einen Schnitt durch die Bremseinrichtung aus 5 entlang der Linie VI-VI.

1 zeigt die insgesamt mit 10 bezeichnete Bremseinrichtung in einer perspektivischen Ansicht. Die Einzelteile der Bremseinrichtung sind in der Explosionsdarstellung gemäß 2 deutlicher in ihrer Ausgestaltung zu erkennen. Die Bremseinrichtung 10 weist eine Belastungseinrichtung 11 auf, die mit einer nicht zu der Belastungseinrichtung 11 gehörenden Scheibe 90, die Teil eines Antriebs bzw. eines antreibbaren Teils ist, wahlweise in Kontakt bringbar ist. Die Scheibe 90 weist eine zentrale Bohrung 91 auf, mit der die Scheibe 90 an eine rotierbare Stange anschließbar ist. Ferner weist die Scheibe 90 einen vollständig kreisförmigen Außenumfang 92 auf, über den die rotierende oder eine Rotierung zulassende Scheibe 90 durch die Belastungseinrichtung 11 gebremst bzw. arretiert werden soll.
Die Belastungseinrichtung 11 weist einen Motor 12 auf, der als konventioneller Elektromotor mit zwei Drehrichtungen ausgebildet ist und dessen Ausgangswelle 13 ein Ritzel oder Zahnrad 14 aufweist, welches eine Verstellung der Belastungseinrichtung 11 von einer Haltestellung in eine Freigabestellung und umgekehrt ermöglicht. Der Motor 12 dient somit einer Verstellung oder Umschaltung der Belastungseinrichtung 11 zwischen der Haltestellung und der Freigabestellung und umgekehrt.
Die Belastungseinrichtung 11 weist ferner einen ersten Hebel 21 und einen zweiten Hebel 22 auf, die als Kunststoffspritzgussteile ausgebildet sind und die jeweils einander zugekehrte Innenseiten 21 i, 22i und einander abgekehrte Außenseiten 21a, 22a aufweisen. Die Hebel 21, 22 sind jeweils um eine Schwenkachse 21b, 22b schwenkbar ausgebildet, wobei die Schwenkachse im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zapfen verkörpert ist. Der Zapfen kann beispielsweise an einem Gehäuseteil des antreibbaren Teils angeschlossen sein. Die Höhe der Hebel 21, 22 ist hierbei etwas größer als die Höhe der Scheibe 90 bemessen, sodass im eingebauten Zustand die Hebel 21, 22, die in der Ebene der Scheibe 90 liegen, die Scheibe 90 wenigstens in eine axiale Richtung, vorzugsweise in beide axiale Richtungen überragen, wie insbesondere in 4 und 6 erkennbar.
Die Hebel 21, 22 weisen an Ihrer Innenseite 21i, 22i jeweils ein als Bremsfläche ausgebildetes Bremsglied 31, 32 auf, welches dazu bestimmt ist, mit dem Umfang 92 der Scheibe 90 in Kontakt zu gelangen und die Scheibe 90 zu arretieren. Die Bremsfläche 31, 32 ist hierbei leicht konkav mit dem Radius des Umfangs 92 ausgebildet.
An ihrem dem Lager 21b, 22b abgekehrten Ende weist der Hebel 21, 22 jeweils eine Aufnahme 21z, 22z auf, in der das Ende eines nachstehend beschriebenen Federglieds 40 eingesetzt werden kann.
Das Federglied 40 weist einen ersten Belastungsschenkel 41 und einen zweiten Belastungsschenkel 42 auf, deren Ende eine S-förmige Ausgestaltung aufweisen, um in die vorstehenden Aufnahmen 21z, 22z aufgenommen werden zu können. Das Federglied 40 ist nach Art einer Schenkelfeder mit zwei Belastungsschenkeln 41, 42 ausgebildet, die beiderseits einer Basis 43 des Federglieds 40 und der hieran anschließenden Windungen anschließen. Die Basis 43 ist hierbei ebenso wie die Zapfen der Lager 21b, 22b an dem Gehäuse des Teils angeschlossen. Der Belastungsschenkel 41, 42 spannt die Hebel 21, 22 in Richtung auf den Umfang 92 der Scheibe 90 vor, und die Vorspannung des Federglieds 40 bzw. der Belastungsschenkel 41, 42 muss überwunden werden, um die Hebel 21, 22 und damit die Bremsglieder 31, 32 von dem Umfang 92 der Scheibe 90 fortzudrücken. Die Federkraft des Federglieds 40 definiert hierbei die Haltekraft für das antreibbare Teil bzw. dessen Scheibe 90 und wird hierbei durch Auslegung so ausgewählt, dass die Haltekraft die Masse eines von dem antreibbaren Teils bewegten Bauteils bei stromlosem Antrieb zu halten vermag, jedoch bei händischer Betätigung des Bauteils überwunden werden kann. Dies kann durch einfaches Experimentieren eingestellt werden.
Auf einer Oberseite der Hebel 21, 22 ist jeweils ein als Kunststoffrolle ausgebildetes, an dem Hebel 21, 22 gelagertes Führungsglied 51, 52 angeschlossen, das mit den Umfang einer nachstehend beschriebenen Exzenterscheibe 60 in Anlage bringbar ist, um die Bremsglieder 31, 32 über die Hebel 21, 22 gegen die Vorspannung der beiden Belastungsschenkel 41, 42 von dem Umfang 92 der Scheibe 90 fortzuschwenken. Man erkennt, dass die Führungsglieder 51, 52 in einer gemeinsamen Ebene liegen, in der auch die nachstehend zu beschreibende Exzenterscheibe 60 angeordnet ist.
Die Exzenterplatte 60 ist konzentrisch und axial beabstandet zu der Scheibe 90 angeordnet und weist eine zentrale, vorliegend kreisförmige Durchbrechung 60a, durch die eine mit der Scheibe 90 verbundene Welle oder Schaft mit Abstand zu der Durchbrechung 60a hindurchgeführt werden kann, auf. Die Exzenterscheibe 60 kann hierbei über die Durchbrechung 60a an einem Gehäuseteil schwenkbeweglich geführt sein, vorzugsweise ist die Exzenterplatte 60 jedoch umfangsmäßig um einen äußeren Kragen 60b, der die Durchbrechung 60a verlängert und axial von der der Scheibe 90 abgekehrten Seite der Exzenterscheibe 60 vorsteht, umfangsmäßig an dem Gehäuse des Antriebs geführt.
Die Exzenterscheibe 60 weist an ihrem von der Durchbrechung 60a beabstandetem Ende ein außen verzahntes Scheibensegment 61 mit einer Mehrzahl von Zähnen auf, von denen der erste Zahn 61a einen Endanschlag für das Zahnrad 14 bildet. Es ist möglich, auch das andere Ende des Zahnsegments 61 mit einem entsprechenden Anschlag auszustatten. Das Zahnsegment 61 und das Zahnrad 14 kämmen miteinander, sodass bei Betätigung des Motors beziehungsweise der Welle 13 die Exzenterscheibe 60 in die entsprechende Richtung um die gemeinsame Achse A von Scheibe 90 und Exzenterscheibe 60 verschwenkt wird. Zwischen der Durchbrechung 60a und dem Scheibensegment 61 ist ein eingeschnürter Abschnitt 62 vorgesehen, der die Verschwenkung zwischen den beiden Achsen 21b, 22b ermöglicht.
Die Exzenterscheibe 60 weist zwei erste Umfangsabschnitte 71 auf, die am Außenumfang 60u der Exzenterplatte in gegenüberliegenden Positionen derart angeordnet sind, dass die beiden Führungsglieder 51, 52 gleichzeitig mit den entsprechenden ersten Umfangsabschnitt 71 in Überdeckung gelangen und die der Haltestellung entsprechen. Der Umfang 60u der Exzenterscheibe 60 weist ferner 2 zweite Umfangsabschnitte 72, die einer Freigabestellung entsprechen.
Insbesondere in 3 und 4 erkennt man, dass bei maximalem Abstand des Zahns 61a von dem Zahnrad 14 die beiden Führungsglieder 51, 52 jeweils an dem zweiten Umfangsabschnitt vorgespannt von dem Federglied 40, anliegen, wobei Vorsprünge 79 am Umfang 60u der Exzenterscheibe 60 verhindern, dass die Exzenterscheibe 60 über die Freigabestellung hinaus deutlich verlagert wird. Man erkennt, dass der Abstand des zweiten Umfangsabschnitts 72 von der Achse A der Exzenterscheibe 60 größer ist als der Abstand des ersten Umfangsabschnitts 71 der Exzenterscheibe 60.
In 5 und 6 liegen die Führungsglieder 51, 52 im Bereich des ersten Umfangsabschnitts 71, wobei die Hebel 21, 22 unter der Vorspannung der Belastungsschenkel 41, 42 in Richtung auf den Außenumfang 92 der Scheibe 90 verlagert werden. Man erkennt, dass die Führungsglieder 51, 52 nicht mehr an den Außenumfang 60u an der Exzenterscheibe 60 anliegen, sondern hiervon geringfügig beabstandet sind, da nunmehr die Bremsglieder 31, 32 an dem Außenumfang 92 der Scheibe 90 reibend und unter der Vorspannung des Federglieds 40 anliegen. Die Scheibe 90 ist von dem Federglied 40 gebremst beidseitig gehalten und entsprechend sind die Führungsglieder 51, 52 von dem ersten Umfangsabschnitt 71, 72 beabstandet positioniert. Man erkennt, dass der Außenumfang 60u einen dritten Umfangsabschnitt 73 aufweist, der einen größeren Abstand zu der Achse A der Exzenterscheibe 90 aufweist als der erste Umfangsabschnitt 71 und/oder der zweite Umfangsabschnitt 72, sodass zum Überführen der Führungsglieder von dem einen Umfangsabschnitt 71 zu dem anderen Umfangsabschnitt 72 jeweils ein erhöhter Widerstand des Federglieds 40 überwunden werden muss. Der erste Umfangsabschnitt 71 und der zweite Umfangsabschnitt 72 bilden soweit metastabile Positionen aus, die den Übergang von der einen zu der anderen ohne erhöhten Kraftaufwand nicht zulassen. Man erkennt ferner, dass am Außenumfang 60u der Exzenterscheibe 60 noch zwei Anschläge 79 radial vorstehen, die ein Verschwenken über den gewünschten Schwenkbereich hinaus verhindern.
Die Erfindung funktioniert nun wie folgt: Befindet die sich di (nicht dargestellt) Welle des antreibbaren Teils, die mit der Scheibe 90 drehfest verbunden ist, in einem bestromten Zustand, wird der Motor 12 so angesteuert, dass er die in 3 und 4 dargestellte Freigabestellung einnimmt. In diesem Fall befinden sich die Führungsglieder 51, 52 in Anlage mit dem jeweiligen zweiten Umfangsabschnitt 72 der Exzenterscheibe 60. Wird der Antrieb stromlos gestellt, bewirkt der Motor 12 das Verschwenken der Exzenterscheibe 60 über den verzahnten Abschnitt 61, bis die Exzenterscheibe 60 die in 5 und 6 dargestellte Position eingenommen hat. Die Führungsglieder 51, 52 befinden sich dann vorzugsweise mit einem Abstand im Bereich der ersten Umfangsabschnitte 71, und die Bremsglieder 31, 32 fassen den Umfang 92 der Scheibe 90 reibend ein. Hierdurch wird eine der Federkraft der beiden Belastungsschenkel 41, 42 entsprechende Haltekraft auf die Scheibe 90 ausgeübt, die dazu führt, dass auch bei Abschalten des Antriebs dieser keine Verdrehung mehr zulässt.
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert worden, bei dem die Hebel 21, 22 die Belastungsschenkel 41, 42, die Bremsglieder 31, 32 und die Führungsglieder 51, 51 jeweils spiegelbildlich und damit doppelt vorgesehen sind. Hierdurch wird die Betriebssicherheit insgesamt erhöht. Es versteht sich jedoch, dass zum Halten der Scheibe 90 auch die Ausführung mit jeweils nur einfacher Ausgestaltung der gesamten Teile ausreichen kann.
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem ein Federglied 40 beide Hebel 21, 22 belastet. Es versteht sich, dass für jeden Hebel auch ein eigenes Federglied, also ein erstes Federglied und ein zweites Federglied, vorgesehen sein kann.
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert worden, bei dem ein rotatorischer Motor 12 die Verstellung der Exzenterscheibe 60 und damit das Spannen der Belastungsschenkel 41, 42 bewirkt. Es versteht sich, dass alternativ auch die Belastungsschenkel 41, 42 in anderer Weise belastet und entlastet werden können, beispielsweise durch einen axialen Aktor, der die entsprechende Basis 43 des Federglieds 40 verlagert.
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert worden, bei dem Hebel 21, 22 eingesetzt werden, um einen reproduzierbaren Kontakt zwischen dem Außenumfang 92 der Scheibe 90 und den Bremsgliedern 31, 32 zu erreichen. Es versteht sich, dass die Hebel 21, 22 hierfür nicht unbedingt erforderlich sind, wenn beispielsweise die Bremsglieder 31, 32 an den Belastungsschenkeln 41, 42 vorgesehen sind, und weiter zweckmäßigerweise die Führungsglieder 51, 52 ebenfalls an den Belastungsschenkel 41, 42 angeordnet sind.
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem ein Reibschluss zwischen den Bremsgliedern 31, 32 und der Scheibe 90 erreicht wird. Es versteht sich, dass alternativ und/oder kumulativ auch durch das Vorsehen von Eingriffsnasen, -zähnen oder -flanken ein formschlüssiger Kontakt hergestellt sein kann, der bei manueller Betätigung allerdings schwerer zu überwinden ist.
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert worden, bei dem das Federglied 40 als doppelschenkelige Schenkelfeder ausgebildet ist, die bauraummäßig günstig eine hohe Federkraft bereitstellt. Es versteht sich, dass das Federglied auch in anderer Weise, beispielsweise als Torsionsfeder bereitgestellt werden kann.
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert worden, bei dem die Scheibe 90 mit einer Welle eines Antriebs drehfest verbindbar ist. Es versteht sich, dass die Scheibe 90 auch mit einem anderen bewegten Teil, beispielsweise einem Scharnierzapfen oder dergleichen, in einem Scharnier oder einer gelenkigen Verbindung zum Blockieren der Verschwenkung verbunden werden kann.

Claims

Bremseinrichtung für ein antreibbares Teil, insbesondere zum Einsatz für eine Fahrzeugklappe, insbesondere in einem Automobil, umfassend eine antreibbare Belastungseinrichtung (11), die mit einer Scheibe (90) des antreibbaren Teils radial in Kontakt bringbar ist, mit einer ersten metastabilen Haltestellung und einer zweiten metastabilen Freigabestellung, wobei in der Haltestellung zumindest ein Bremsglied (31; 32) an einem Umfang (92) der Scheibe (90) reibend anliegt und diese (90) gegen eine Verdrehung mit einer voreinstellbaren Kraft sichert, wobei in der Freigabestellung das zumindest eine Bremsglied (31; 32) von dem Umfang (92) der Scheibe (90) beabstandet ist und einen Freilauf der Scheibe (90) zulässt, wobei die Belastungseinrichtung (11) zwischen der Haltestellung und der Freigabestellung, vorzugsweise von einem Motor (12), verstellbar ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungseinrichtung (11) ein Federglied (40) umfasst, das das Bremsglied (31; 32) in Richtung auf die Haltestellung belastet.
Bremseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federglied (40) einen ersten Belastungsschenkel (41; 42) aufweist, der das Bremsglied (31; 32) gegen die Scheibe (90) belastet.
Bremseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Belastungsschenkel (41; 42) einen ersten Hebel (21; 22) verlagert, an dem das Bremsglied (31; 32) angeordnet ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebel (21; 22) um ein erstes Schwenkgelenk (21a; 22a) gelenkig verschwenkbar ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebel (21; 22) ein Widerlager (21z; 22z) für den ersten Belastungsschenkel (41; 42) umfasst.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsglied (31; 32) an dem ersten Hebel (21; 22) angeordnet ist.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsglied als Bremsfläche (31; 32) des ersten Hebels (21; 22) ausgebildet ist.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Anlenkung (21a; 22a) des Hebels (21; 22) von dem Bremsglied (31; 32) kleiner als der Durchmesser der Scheibe (90) ist.
Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bremsglied (31; 32) ein Führungsglied (51; 52) zugeordnet ist, das außer Kontakt mit der Scheibe (90) steht.
Bremseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsglied als rotierbare Rolle (51; 52) ausgebildet ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, soweit auf Anspruch 4 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsglied (51; 52) an dem Hebel (21; 22) vorgesehen ist.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Exzenterscheibe (60) vorgesehen ist, die mit dem Führungsglied (51; 52) zusammenwirkt.
Bremseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterscheibe (60) eine Lagerachse (A) aufweist, die mit der Achse (A) der Scheibe (90) koaxial ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterscheibe (60) einen ersten Umfangsabschnitt (71) aufweist, in dem das Führungsglied (51; 52) in der Haltestellung angeordnet ist, und dass die Exzenterscheibe (60) einen zweiten Umfangsabschnitt (72) aufweist, in dem das Führungsglied (51; 52) in der Freigabestellung angeordnet ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterscheibe (60) einen Antriebsabschnitt (61) aufweist, über den eine Verdrehung um die Lagerachse (A) eingeleitet werden kann.
Bremseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsabschnitt ein außenverzahntes Scheibensegment (61) aufweist.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterscheibe (60) einen Vorsprung (79) aufweist, der einen Anschlag für das Führungsglied (51; 52) bildet.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterscheibe (60) einen eingeschnürten Abschnitt (62) aufweist, und dass der Antriebsabschnitt (61) einerseits des eingeschnürten Abschnitts (62) und der erste Umfangsabschnitt (71) andererseits des eingeschnürten Abschnitts (62) vorgesehen ist.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsabschnitt (61) von einem von dem Motor (12) angetriebenem Zahnrad (14) antreibbar ist.
Rotierender Antrieb, gekennzeichnet durch eine Bremseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Rotierender Abtrieb nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb eine Spindelstange aufweist, die mit der Scheibe (90) gekoppelt ist.
Rotierender Abtrieb nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekraft der Bremseinrichtung (10) höher ist als die maximale durch die Masse eines angetriebenen Teils eingeleitete Gegenkraft.
Rotierender Abtrieb nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Drehbewegung in eine axiale Bewegung umwandelt.
Rotierender Abtrieb nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Scheibe (90) umgebendes Gehäuse radiale Aussparungen für die Zustellung der Bremsglieder (31; 32) zu der Scheibe (90) aufweist.
Rotierender Abtrieb nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (90) radial über ein umgebendes Gehäuse vorsteht und die Zustellung der Bremsglieder (31; 32) zu der Scheibe (90) ermöglicht.
Verwendung eines Antriebs nach einem der Ansprüche 21 bis 26 zum Verschwenken einer Klappe um eine Anlenkung.
Verwendung eines Antriebs nach einem der Ansprüche 21 bis 26 zum Verschwenken einer Klappe eines Automobils um eine Anlenkung der Klappe an einer Karosserie des Automobils.