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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen
Verbindung zwischen zwei um eine Achse zueinander schwenkbaren Teilen,
insbesondere Fahrzeugteilen, über
wenigstens ein Scharnier, das ein erstes Scharnierteil und ein zweites
Scharnierteil aufweist, wobei beide Scharnierteile über wenigstens
ein Verbindungsglied miteinander verbunden sind und wobei die beiden Scharnierteile
jeweils mit Strom- und/oder
Signalleitungen versehen sind.
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Eine
Vorrichtung dieser Art ist zum Beispiel in der WO 2005/027279 A1
beschrieben. Die vorbekannte Vorrichtung ist für schwenkbare Teile von Fahrzeugen
vorgesehen, wie zum Beispiel Fahrzeugtüren, Motorhauben oder Heckklappen.
Insbesondere bei der Verbindung einer Heckklappe mit dem Fahrzeugrahmen
sind eine Vielzahl von Strom- und Signalleitungen erforderlich,
die von dem Fahrzeugrahmen aus in die Heckklappe geführt werden müssen. Dies
gilt zum Beispiel für
Brems- und Schlussleuchten, für
Nummernschildbeleuchtung, Innenbeleuchtung, Rücklichter und dergleichen.
In der Praxis können
dabei zehn, zwanzig oder noch mehr Leitungsverbindungen erforderlich
werden. Zur Leitungsverbindung werden bisher feste Verdrahtungen, zum
Teil mit Druck- oder Stiftkontakten vorgesehen, wobei ein Kabelbaum
mit einer Vielzahl von Kabeln für
die Weiterleitung von einem Fahrzeugteil zum anderen Fahrzeugteil
vorgesehen ist.
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Aufgrund
der Schwenkbewegung eines Teiles muss der Kabelbaum mit entsprechendem
Spiel verlegt werden. Nachteilig ist dabei, dass durch die Schwenkbewegung
die Gefahr von Beschädigungen und
sogar von Brüchen
von Kabeln besteht. Darüber hinaus
bestehen Abdichtprobleme. Aufgrund von eindringender Feuchtigkeit
kann es zu Korrosion und zum Ausfall einzelner oder mehr Verbindungsleitungen
kommen.
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Ein
wesentlicher Nachteil der bisher bekannten elektrischen Verbindungsarten
besteht auch darin, dass die Montage relativ aufwändig und
umständlich
ist. Bei einer Montage des Fahrzeuges kann zum Beispiel eine Tür oder eine
Heckklappe nicht nach einer Vormontage, zum Beispiel mit einer Innenverkleidung,
in fertigem oder halbfertigem Zustand eingebaut werden, sondern
es muss vorher der Kabelbaum gelegt und eingesetzt werden und erst
anschließend
kann die entsprechende Innenverkleidung der Tür oder der Heckklappe angebracht
werden. Dies bedeutet auch, dass der Kabelbaum erst am sogenannten
Hauptmontageband montiert werden kann und dass das an das Fahrzeug
bzw. den Fahrzeugrahmen anzubringende Teil, wie zum Beispiel die
Tür oder
die Heckklappe, ebenfalls erst am Hauptmontageband fertiggestellt
werden kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Herstellen einer elektrischen Verbindung der eingangs erwähnten Art
zu schaffen, durch die zum Einen eine Vielzahl von unterschiedlichen
Strom- und/oder Signalleitungen zwischen zwei schwenkbar bzw. beweglich zueinander
angeordneten Teilen, insbesondere Fahrzeugteilen, ohne die Nachteile
des Standes der Technik möglich
werden und zum Anderen auch eine Montagevereinfachung geschaffen
wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten
Merkmale gelöst.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen
sich eine Vielzahl von elektrischen Verbindungsleitungen zwischen
den beiden Teilen bei geringem Raumbedarf her stellen. Darüber hinaus
können
auf diese Weise Kabelbäume
mit ihren Nachteilen entfallen.
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Ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
dass eine erhebliche Montageerleichterung erreicht wird. Im Unterschied zu
den bisherigen Verbindungsvorrichtungen und Verbindungsverfahren
können
beide Teile, insbesondere im Falle von Fahrzeugteilen mit einer
Tür oder einer
Heckklappe, vollständig
vormontiert werden. Beide Teile können anschließend über ein
Verbindungsglied, z. B. durch Einsetzen eines Achsstiftes in das
Scharnier miteinander verbunden werden, da ja in den Scharnierteilen
die Kontaktelemente bereits vorgesehen sind. Es ist dann lediglich
noch erforderlich, Anschlussstecker und Buchsen für eine jeweilige
Weiterleitung der Strom- oder
Signalleitung anzubringen bzw. vorzusehen.
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Eine
vorteilhafte konstruktive Lösung
kann darin bestehen, dass eines der beiden Scharnierteile mit wenigstens
einer Lagerwelle und das andere Scharnierteil mit wenigstens einem
Lagerstuhl versehen ist, wobei die Kontaktelemente jeweils in der
wenigstens einen Lagerwelle oder in dem wenigstens einen Lagerstuhl
angeordnet sind.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass das erste Scharnierteil mit wenigstens einer Lasche versehen
ist, die wenigstens eine Achsbohrung aufweist, durch die ein Achsstift
als Verbindungsglied geführt
ist, welcher in der wenigstens als Lagerauge ausgebildeten Lagerwelle
des ersten Scharnierteils gelagert ist, wobei in dem wenigstens
einen Lagerauge mehrere in Achsrichtung nebeneinander liegende Kontaktelemente vorgesehen
sind, die mit Kontaktelementen zusammenarbeiten, welche in wenigstens
einem Lagerstuhl angeordnet sind, in welchem das wenigstens eine Lagerauge
gelagert ist.
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Dabei
können
in der Umfangswand des wenigstens einen Lagerauges Kontaktelemente
in Form von Schleifkontakten angeordnet sein, die derart elastisch
mit Kontaktelementen im Lagerstuhl zusammenarbeiten, dass entweder
die Kontaktelemente mit den Schleifkontakten und/oder die Kontaktelemente
im Lagerstuhl federelastisch ausgebildet sind.
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Eines
der Hauptvorteile dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Kontaktelemente
einzeln derart ausgebildet sein können, dass sich – je nach Vorgabe – in einer
Endstellung, in beiden Endstellungen und/oder in Zwischenstellungen
oder auch während
des gesamten Schwenkbereichs der Verschwenkung der beiden Fahrzeugteile
zueinander jeweils eine Kontaktierung der Kontaktelemente zur elektrischen
Verbindung ergibt.
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Dies
bedeutet, dass sich die einzelnen Strom- und/oder Signalverbindungen
individuell schalten bzw. steuern lassen. So kann zum Beispiel dafür gesorgt
werden, dass eine Verbindung zu einem Heckscheibenwischer, der sich
in der Heckklappe befindet, beim Öffnen der Heckklappe unterbrochen
wird, womit der Heckscheibenwischer außer Funktion gesetzt wird.
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Ebenso
ist es auch möglich,
in beiden Endstellungen Strom- und/oder Signalverbindungen bestehen
zu lassen, für
zum Beispiel wichtige Funktionen, wie zum Beispiel Rücklichter.
Selbstverständlich sind
auf diese Weise auch Schaltverbindungen für Zwischenpositionen oder auch über den
gesamten Schwenkbereich möglich.
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Die
elastische Verbindung über
entsprechend ausgestaltete Kontaktelemente kann auf verschiedene
Weise erfolgen. So können
zum Beispiel hierfür
in vorteilhafter Weise Federglieder vorgesehen werden, die sich
umfangsseitig entlang der Lagerstelle des Lagerstuhles über wenigstens
einen Teilbereich der Schwenkbewegung erstrecken.
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Selbstverständlich sind
hier auch elastische Ausgestaltungen der Lagerstellen und/oder des
Lagerauges oder der Kontaktelemente in den Lageraugen möglich.
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Durch
diese Ausgestaltung wird zum Einen eine federnde Anpressung zwischen
den jeweils zusammenarbeitenden Kontaktelementen und damit eine
gute elektrische Verbindung geschaffen.
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Die
Kontaktelemente in dem Lagerauge können in das Lagerauge eingebettet
sein, was insbesondere bei einer Ausgestaltung des Lagerauges aus
Kunststoff auf einfache Weise möglich
ist, wie zum Beispiel Einbringen beim Kunststoffspritzvorgang.
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Bei
dieser Ausgestaltung können
die im Lagerstuhl angeordneten Kontaktelemente zusammen mit den
Kontaktelementen in dem Lagerauge auch nach außen durch wenigstens ein Dichtglied
abgedichtet werden, wodurch eine staub- und feuchtigkeitssichere
Abdichtung erreicht wird.
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Wie
ersichtlich, sind mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die elektrische
und die mechanische Verbindung zwischen einem feststehenden und
einem drehbaren Teil oder auch zwischen zwei relativ zueinander
drehbaren bzw. schwenkbaren Teilen in einer Vorrichtung zusammengefasst
bzw. integriert. Die mechanische Verbindung dient gleichzeitig auch zur
Ankopplung bzw. Übertragung
der elektrischen Verbindung.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und
aus dem anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Es
zeigt:
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1 eine
perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (teilweise
im Schnitt dargestellt) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung über ein
Scharnier mit einem drehbaren und einem feststehenden Scharnierteil
in einer Endstellung;
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2 die
Vorrichtung nach 1 in einer perspektivischen
Darstellung in der anderen Endstellung;
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3 bis 8 jeweils
eine Seitenansicht mit zwei als Kontaktpaar zusammenarbeitenden Kontaktelementen
in verschiedenen Kontakt- bzw. Verbindungspositionen;
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9 ein
Scharnierteil mit zwei mit Dichtungen versehenen Lagerstühlen, in
denen Kontaktelemente eingeformt sind in perspektivischer Darstellung;
und
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10 das
Scharnierteil nach 8 mit eingesetzter Lasche und
einer Bohrung für
einen Achsstift.
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Das
nachfolgend dargestellte Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung bezieht
sich auf ein Fahrzeugteil, an welchem ei ne Heckklappe schwenkbar
angeordnet ist. Selbstverständlich
lässt sich
die erfindungsgemäße Vorrichtung
jedoch auch zur Verbindung von anderen schwenkbar zueinander angeordneten
Teilen verwenden, bei denen Strom- oder Signalleitungen zwischen
den beiden schwenkbaren Teilen vorzusehen sind.
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Um
eine Schwenkbarkeit einer Heckklappe 1 (siehe ausschnittsweise
gestrichelte Darstellung der Heckklappe in der 2)
und einem Fahrzeugteil 2, zum Beispiel einem Fahrzeugrahmen,
dient wenigstens ein Scharnier 3 mit einem ersten drehbaren Scharnierteil 4,
das an beiden axialen Enden mit Lagerwellen in Form von Lageraugen 5 versehen
ist. Das drehbare erste Scharnierteil 4 ist mit einer Platte 6 mit
Bohrungen versehen, in die Verbindungsschrauben 7 für eine nicht
näher dargestellte Schraubverbindung
zu der Heckklappe 1 gesteckt sind.
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Mit
dem drehbaren ersten Scharnierteil 4 arbeitet ein feststehendes
zweites Scharnierteil 8 zusammen, das eine Lasche 9 mit
einer in axialer Richtung verlaufenden Achsbohrung 10 und
jeweils einen seitlich davon angeordneten Lagerstuhl 11 aufweist.
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Zum
Herstellen einer schwenkbaren Verbindung der Heckklappe 1 zu
dem Fahrzeugteil 2 wird ein Achsstift 12 durch
die Bohrungen in den Lageraugen 5 und durch die Achsbohrung 10 der
Lasche 9 geschoben. Die Lasche 9 und die beiden
Lagerböcke sind
in nicht näher
dargestellter Weise fest mit dem Fahrzeugteil 2 verbunden.
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Die
Funktion des Achsstifts 12 als Verbindungsglied kann auch
als konstruktiver Bestandteil von einem der beiden Scharnierteile 4 bzw. 8 übernommen
werden. Ebenso sind auch andere Verbindungsglieder zur schwenkbaren
Verbindung der beiden Scharnierteile 4 und 8 möglich.
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Über diese
grundsätzlich
bekannte Scharnierverbindung erfolgt nunmehr auch die erfindungsgemäße elektrische
Verbindung.
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Die
Integrierung der hierzu erforderlichen Kontaktleitungen 13,
welche auf nicht näher
dargestellte Weise über
Stecker und Buchsen in dem jeweiligen Fahrzeugteil 2 oder
der Heckklappe 1 weitergeleitet werden, erfolgt auf folgende
Weise:
Kontaktelemente 14 der Kontaktleitungen 13 der Heckklappe 1 werden
axial nebeneinanderliegend über
den Außenumfang
der Lageraugen 5 über
einen Bereich von beispielsweise ca. 180° geführt. Am vorderen Ende jedes
den Umfang des Lagerauges 5 teilweise umschlingenden Kontaktelementes 14 ist
dieses mit einer Kontaktschleife bzw. einem Schleifkontakt 15 als
Kontaktstelle bzw. Kontaktfläche
versehen.
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Die
Schleifkontakte 15 der nebeneinanderliegenden Kontaktelemente 14 sind
so ausgebildet, dass sie, je nach Ausbildung und Anordnung, von Kontaktelementen 16,
die in die halbschalenförmigen Lager 17 der
beiden Lagerstühle 11 eingelegt
sind, diese kontaktieren oder auf Abstand dazu liegen. Die Kontaktelemente 16 sind
elastisch in Form von Federgliedern ausgebildet und erstrecken sich über einen
Umfangsbereich der Lager 17, welcher mindestens dem Schwenkbereich
der Heckklappe 1 von einer Endstellung 18 bis
zur anderen Endstellung 19 entspricht.
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Aus
den 3 bis 8 sind in Prinzipdarstellung
verschiedene Verbindungsmöglichkeiten bzw.
Kontaktmöglichkeiten
für verschiedene
Stellungen der Heckklappe 1 gegenüber dem Fahrzeugteil 2 dargestellt.
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So
zeigt zum Beispiel die 3 eine Ausgestaltung mit einem
Kontaktelement 14 mit einem Schleifkontakt 15 in
einem Lagerauge 5, wobei der Schleifkontakt 15 in
der Endstellung 18, die die geschlossene Stellung der Heckklappe 1 darstellt,
das damit zusammenarbeitende Kontaktelement 16 zur Bildung
eines Kontaktpaars kontaktiert. Auf diese Weise wird der Strom in
der geschlossenen Stellung von dem Fahrzeugteil 2 aus in
die Heckklappe 1 eingeleitet. Gleiches gilt für die andere
Endstellung 19, wenn sich die Heckklappe 1 in
der geöffneten
Position befindet, da auch hier das Kontaktelement 16 am Außenumfang
des Lagerauges 5 anliegt und damit der Schleifkontakt 15 in
dieser Position kontaktieren kann (siehe auch 5).
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Wie
aus der 4 ersichtlich ist, besitzt das Kontaktelement 16 eine
derart geschwungene Form, dass damit in der Zwischenstellung während der Öffnungsbewegung
der Heckklappe 1 keine Kontaktierung mit dem Schleifkontakt 15 erfolgt.
Hierzu liegt der Bereich des Kontaktelements 16 entsprechend auf
Abstand zu dem Außenumfang
des Lagerauges 5. Durch die wenigstens in beiden Endstellungen 18 und 19 federartige
Ausgestaltung des Kontaktelements 16, erfolgt in beiden
Endstellungen 18 und 19 eine Anpressung an den
Schleifkontakt 15. Die doppelfederartige Ausbildung des
Kontaktelements 16 sowohl in der Endstellung 18 als
auch in der Endstellung 19 wird durch eine Ausbildung mit
zwei Federarmen 16a und 16b erreicht (siehe 3).
Eine Schleifenform des Federarms 16a, der das Lagerauge 5 teilweise
umschlingt, wird so gewählt,
dass sich dessen Fortsetzung 16 über den Federarm 16b zur Strom- oder Signalverbindung
teilweise wenigstens annähernd
zum Verlauf des Federarmes 16a entlang der Umfangswand
des Lagerauges 5 in Gegenrichtung erstreckt.
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Selbstverständlich ist
diese federartige Ausgestaltung des Kontaktelements 16 mit
den beiden Federarmen 16a und 16b, um eine gute
Anpressung und damit Stromverbindung zu schaffen, ebenso wie die
Ausgestaltung des Kontaktelements 14 mit dem Schleifkontakt 15 lediglich beispielsweise
genannt. Im Bedarfsfall sind hier auch andere elastische bzw. federartige
sowie auch starre Verbindungen möglich.
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Die 6 zeigt
eine Variante einer Kontaktverbindung zwischen dem Schleifkontakt 15 und
dem dazugehörigen
Kontaktelement 16 in der Endstellung 18, in der
sich die Heckklappe 1 im geschlossenen Zustand befindet,
wobei dann im geöffneten
Zustand aufgrund der Ausgestaltung des Kontaktelements 16 in
der Endstellung 19 mit einem entsprechenden Abstand zur
Umfangswand des Lagerauges 5 keine Kontaktierung mit dem
Schleifkontakt 15 und damit keine elektrische Verbindung
zur Heckklappe 1 besteht.
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Die 7 zeigt
die umgekehrte Variante zu 6 mit einer
Position der Heckklappe 1 in voll geöffnetem Zustand und einer Kontaktierung
in dieser Endstellung 19 zwischen dem Schleifkontakt 15 und dem
dazugehörigen
Kontaktelement 16. Wie aus dieser Figur weiterhin ersichtlich
ist, findet jedoch aufgrund des Abstandes des Kontaktelements 16 von der
Umfangswand des Lagerauges 5 in der anderen Endposition 18,
nämlich
im geschlossenen Zustand der Heckklappe 1, keine Kontaktierung
und damit keine elektrische Verbindung statt.
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Die 8 zeigt
eine Ausführungsvariante
für ein
Kontaktpaar, wobei eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement 14 und
dem Kontaktelement 16 über
den Schleifkontakt 15 über den
gesamten Schwenkbereich erfolgen kann. Wie ersichtlich, liegt der
erste Federarm 16a des Kontaktelements 16 über den
gesamten Schwenkbereich an der Umfangswand des Lagerauges 5 an,
womit der Schleifkontakt 15 stets mit dem Federarm 16a in Kontakt
ist.
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Wie
aus den vorangegangenen Beispielen mit verschiedenen Kontaktierungsmöglichkeiten
ersichtlich ist, können
diese jeweils einzeln bzw. individuell für jede Kontaktpaarung der mehreren
in den beiden Lageraugen 5 axial nebeneinander liegenden Kontaktelementen 14 und
den in den Lagern 17 der Lagerstelle 11 nebeneinanderliegenden
Kontaktelementen 16 hergestellt werden. Damit können auf engstem
Raum die unterschiedlichsten Strom- oder Signalleitungsverbindungen
einzeln bzw. individuell gesteuert jeweils ohne Beeinflussung der
anderen Verbindungen vorgenommen werden.
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Die 9 und 10 zeigen
das feststehende Scharnierteil 8 mit der Lasche 9 und
den beiden Lagerstühlen 11 mit
ihren Lagern 17. Aus der 10 ist
gleichzeitig auch ersichtlich, wie diese Scharnierteile an dem Fahrzeugteil 2 in
nicht näher erläuterter
Weise über
Lagerplatten 21 und/oder Schraubverbindungen befestigt
sind. Aus der 9 ist auch ersichtlich, dass
die in den Lagerstühlen 11 bzw.
deren Lagern 17 eingelegten Kontaktelemente nach außen zu durch
ein umlaufendes Dichtglied 20 umschlossen sind.
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Damit
sind gleichzeitig im zusammengebauten Zustand die Kontaktelemente 14 und 16 abgedichtet.
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Da
die Kontaktelemente 16 in die Lager 17 bereits
vor der Verbindung mit dem Heckteil 1 eingelegt werden
können
und auch die Kontaktelemente 14 in die beiden Lageraugen 5,
welche zum Beispiel aus Kunststoff bestehen können, eingespritzt oder montiert
werden können,
lassen sich alle elektrischen Verbindungen in der Heckklappe 1 und
im Fahrzeugteil 2 unabhängig
voneinander elektrisch verdrahten. Anschließend lässt sich die Heckklappe 1 auf
einfache Weise mit dem Fahrzeugteil 2 verbinden. Hierzu
ist es lediglich erforderlich, die Heckklappe 1 mit dem
daran befestigten beweglichen Scharnierteil 4 und den beiden
seitlich daran angeordneten Lageraugen 5 und den Kontaktelementen 14 in
die Lager 17 der beiden Lagerböcke 11 einzulegen.
Dabei sind gleichzeitig auch entsprechend die axial nebeneinander
liegenden Kontaktelemente 14 den entsprechend dazugehörigen Kontaktelementen 16 in richtiger
Weise zugeordnet. Zur mechanischen Verbindung ist es dann lediglich
erforderlich, den Achsstift 12 von einer Seite aus durch
die Bohrung in einem Lagerauge 5 durchzuschieben, anschließend durch
die Achsbohrung 10 der Lasche 9 und durch die
andere Bohrung in dem gegenüberliegenden
Lagerauge 5, womit eine feste Verbindung bei gleichzeitiger
Verschwenkungsmöglichkeit
der Heckklappe 1 gegenüber
dem Fahrzeugteil 2 gegeben ist. Dies bedeutet, die Heckklappe 1 kann
zum Beispiel vollständig
vorgefertigt sein und wird anschließend als komplette Einheit
am Hauptmontageband mit dem Fahrzeugteil 2 bzw. an dem
Fahrzeugrahmen durch das Scharnier 3 verschwenkbar verbunden.
Weitere Arbeiten zur Strom- oder Signalweiterleitung sind dann an
keinem der beiden Teile mehr erforderlich.
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Wie
ersichtlich, ist grundsätzlich
die Anzahl der elektrischen Strom- oder Signalleitungen nahezu beliebig.
Mit einer höheren
Anzahl von Verbindungsleitungen wird lediglich die axiale Baulänge des Scharnieres
im Bereich der Lageraugen 5 und der Lagerstühle 11 entsprechend
breiter.