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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungs-Vorrichtung
zum Betätigen
von Karosserie-Bauteilen, insbesondere einer Heckklappe, eines Fahrzeuges. Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betätigen von Karosserie-Bauteilen, insbesondere
einer Heckklappe, eines Fahrzeuges.
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Aus
der
DE 10 2005
042 408 A1 ist eine Betätigungs-Vorrichtung
zum Betätigen
einer Heckklappe eines Fahrzeuges bekannt. Die Betätigungs-Vorrichtung weist
eine Antriebs-Einheit mit ersten Anschlag-Elementen und eine Kraftübertragungs-Einheit
mit zweiten Anschlag-Elementen auf. Die ersten Anschlag-Elemente
sind relativ zu dem jeweils zugehörigen zweiten Anschlag-Element
entlang einer Kraftübertragungs-Richtung
verlagerbar, so dass die Antriebs-Einheit und die Kraftübertragungs-Einheit koppelbar
und entkoppelbar sind. Der Antriebs-Motor der Antriebs-Einheit ist
seitlich an dem Gehäuse
der Betätigungs-Vorrichtung
angeordnet. Die Drehbewegung des Antriebs-Motors wird über ein
als Zahnrad ausgebildetes Antriebs-Element und zugehörige Zahnstangen
in eine translatorische Bewegung der ersten Anschlag-Elemente umgewandelt.
Nachteilig bei einer derartigen Betätigungs-Vorrichtung ist, dass diese
eine große
Bauhöhe
aufweist, was den Einsatzbereich in einem Fahrzeug stark einschränkt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungs-Vorrichtung und ein
Verfahren zum Betätigen
von Karosserie-Bauteilen eines Fahrzeuges derart weiterzubilden,
dass die Einsatzmöglichkeiten
der Betätigungs-Vorrichtung in einem
Kraftfahrzeug verbessert werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Betätigungs-Vorrichtung und ein
Verfahren zum Betätigen
von Karosserie-Bauteilen eines Fahrzeuges mit den Merkmalen der
unabhängigen Ansprüche 1 und
8. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Antriebs-Einheit
derart ausgebildet ist, dass die Drehachse des Antriebs-Motors im
Wesentlichen parallel zu der Kraftübertragungs-Richtung verläuft. Durch
eine derartige Ausbildung der Antriebs-Einheit ist es möglich, den
Antriebs-Motor stirnseitig an dem Gehäuse der Betätigungs-Vorrichtung anzuordnen,
so dass die Bauhöhe
der Betätigungs-Vorrichtung
reduziert wird. Die damit verbundene Erhöhung der Baulänge der
Betätigungs-Vorrichtung
ist in den meisten Anwendungsfällen
unproblematisch. Dadurch, dass die Bauhöhe reduziert wird, ist die
Betätigungs-Vorrichtung
flexibler einsetzbar, so dass die Einsatzmöglichkeiten der Betätigungs-Vorrichtung
verbessert werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispieles
anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Betätigungs-Vorrichtung zum Betätigen einer
Heckklappe eines Fahrzeuges bei geschlossener Heckklappe.
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2 eine
schematische Darstellung der Betätigungs-Vorrichtung
gemäß 1 bei
geöffneter Heckklappe.
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3 eine
Schnittdarstellung durch die Betätigungs-Vorrichtung
in einer Ruhestellung bei geschlossener Heckklappe gemäß 1,
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4 eine
Schnittdarstellung durch die Betätigungs-Vorrichtung
in einer Öffnungsstellung
bei geöffneter
Heckklappe gemäß 2,
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5 eine
Schnittdarstellung durch die Betätigungs-Vorrichtung
in einer Schließstellung
bei geschlossener Heckklappe gemäß 1,
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6 eine
Schnittdarstellung durch die Betätigungs-Vorrichtung
gemäß 5 entlang
der Schnittlinie VI-VI, und
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7 eine
Schnittdarstellung durch eine Betätigungs-Vorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
in einer Schließstellung
bei geschlossener Heckklappe.
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In
den 1 und 2 ist eine in ein Kraftfahrzeug 1 montierte
Betätigungs-Vorrichtung 2 zum Betätigen eines
als Heckklappe ausgebildeten Karosserie-Bauteils 3 schematisch
dargestellt. Nachfolgend wird das Karosserie-Bauteil 3 als Heckklappe bezeichnet.
Die Heckklappe 3 ist mit Schwenk-Bügeln 4 verbunden,
die zum Öffnen
und Schließen
der Heckklappe 3 um eine Schwenkachse 5 schwenkbar an
dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet sind. Zum Verriegeln der
Heckklappe 3 im geschlossenen Zustand ist eine in den 1 und 2 lediglich
angedeutete Verriegelungs-Einheit 6 in Form eines Heckklappen-Schlosses
vorgesehen. Die Verriegelungs-Einheit 6 ist in bekannter
Weise ausgebildet und an der Heckklappe 3 des Kraftfahrzeuges 1 angeordnet.
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Zum
selbsttätigen Öffnen der
Heckklappe 3 sind Energiespeicher-Elemente 7 vorgesehen,
die als Schraubenfedern ausgebildet sind. Die Energiespeicher-Elemente 7 sind
jeweils mit einem ersten Ende an dem Kraftfahrzeug 1 und
mit einem zweiten Ende an einer Befestigungs-Lasche 8 des
jeweiligen Schwenk-Bügels 4 befestigt.
Die Energiespeicher-Elemente 7 sind derart ausgelegt, dass
das durch die Gewichtskraft der Heckklappe 3 erzeugte Drehmoment
um die Schwenkachse 5 von den Energiespeicher-Elementen 7 überkompensiert
wird, so dass die Heckklappe 3 selbsttätig aus einer geschlossenen
Position gemäß 1 in
eine geöffnete Position
gemäß 2 schwenkt,
sobald die Verriegelungs-Einheit 6 entriegelt wird. Eine
derartige Auslegung der Energiespeicher-Elemente 7 ist
für den Einsatz
der nachfolgend beschriebenen Betätigungs-Vorrichtung 2 zwingend.
Die Energiespeicher-Elemente 7 können je nach Anwendung und Auslegung
beliebig, beispielsweise in Form von Zugfedern, Druckfedern, Gasdruckfedern,
Drehstabfedern oder Zusatzgewichten, ausgebildet sein.
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Die
Betätigungs-Vorrichtung 2 wird
aus einer elektromechanischen Antriebs-Einheit 9 zum Erzeugen
von Betätigungs-Kräften und
einer Kraftübertragungs-Einheit 10 zum Übertragen
dieser Betätigungs-Kräften auf
die Heckklappe 3 gebildet. Die Antriebs-Einheit 9 weist
einen elektronisch ansteuerbaren Antriebs-Motor 11 auf,
der außerhalb
und im Wesentlichen mittig an einem quaderförmigen Gehäuse 12 angeordnet
ist. Das Gehäuse 12 ist
zweiteilig ausgebildet und weist einen Gehäuse-Grundkörper 13 und einen
an diesem befestigbaren Gehäuse-Deckel 14 auf.
wobei der Gehäuse-Grundkörper 13 und
der Gehäuse-Deckel 14 einen
Gehäuse-Innenraum 15 begrenzen.
Der Antriebs-Motor 11 ist an der dem Gehäuse-Deckel 14 abgewandten
Seite des Gehäuse-Grundkörpers 13 angeordnet,
wobei der Antriebs-Motor 11 zur Verdrehsicherung gegenüber dem
Gehäuse 12 einteilig
angeformte und stufenförmig
ausgebildete Befestigungs-Stifte 16 aufweist, die in entsprechend
ausgeformte Gehäuse-Ausnehmungen 17 eingreifen.
Die Befestigung des Antriebs-Motors 11 an dem Gehäuse 12 erfolgt
mittels bekannter Befestigungs-Mittel.
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Eine
um eine Drehachse 18 drehantreibbare Antriebs-Welle 19 des
Antriebs-Motors 11 ist durch eine den Gehäuse-Grundkörper 13 durchbrechende und
als erstes Lager ausgebildete Gehäuse-Bohrung 20 in
den Gehäuse-Innenraum 15 geführt. Die
Antriebs-Welle 19 erstreckt sich durch den Gehäuse-Innenraum 15 bis
zu dem Gehäuse-Deckel 14 und
ist in einer als zweites Lager ausgebildeten Gehäuse-Deckel-Bohrung 21 drehbar
um die Drehachse 18 aufgenommen. Zwischen dem Gehäuse-Grundkörper 13 und
dem Gehäuse-Deckel 14 ist
im Gehäuse-Innenraum 15 auf
der Antriebs-Welle 19 ein als Zahnrad ausgebildetes Antriebs-Element 22 angeordnet,
das mit der Antriebs-Welle 19 verbunden und mittels des
Antriebs-Motors 11 um
die Drehachse 18 drehantreibbar ist. Das Antriebs-Element
wird nachfolgend als Zahnrad 22 bezeichnet. Zur Lagerung des
Zahnrades 22 in dem Gehäuse-Grundkörper 13 weist
dieses einen einteilig angeformten Lager-Fortsatz 23 auf,
der in einer entsprechend ausgeformten und konzentrisch zu der Drehachse 18 angeordneten Lager-Ausnehmung 24 aufgenommen
ist. Alternativ können
auch mehrere Zahnräder 22 oder
zusätzlich ein
in den Antriebs-Motor 11 integriertes Getriebe vorgesehen
sein.
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Der
Gehäuse-Innenraum 15 ist
im Wesentlichen H-förmig
ausgebildet, wobei sich ausgehend von dem Gehäuse-Grundkörper 13 zwei einteilig
mit diesem ausgebildete Gehäuse-Stege 25 in
den Gehäuse-Innenraum 15 bis
zu dem Zahnrad 22 erstrecken. Der Gehäuse-Grundkörper 13, der Gehäuse-Deckel 14 und
die Gehäuse-Stege 25 bilden
Führungen
für eine
erste Zahnstange 26 und eine zweite Zahnstange 27 aus,
die in dem Gehäuse- Innenraum 15 angeordnet
sind. Die Zahnstangen 26, 27 sind mit dem Zahnrad 22 verzahnt,
wobei bei einer Drehung des Zahnrades 22 in einer Dreh-Richtung 28 die
erste Zahnstange 26 in eine erste Kraftübertragungs-Richtung 29 und die zweite
Zahnstange 27 in eine zweite Kraftübertragungs-Richtung 30 verlagerbar
ist. Die Drehachse 18 des Antriebs-Motors 11 verläuft quer,
insbesondere senkrecht, zu den Kraftübertragungs-Richtungen 29, 30.
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Die
erste Zahnstange 26 weist an einer dem Zahnrad 22 abgewandten
Seite ein erstes Anschlag-Element 31 auf, das quer zu der
ersten Kraftübertragungs-Richtung 29 hervorspringend
und einteilig an einem – in
der ersten Kraftübertragungs-Richtung 29 betrachtet – ersten
Ende der Zahnstange 26 ausgebildet ist. Das erste Anschlag-Element 31 weist
eine entlang der ersten Kraftübertragungs-Richtung 29 verlaufende
Anschlag-Element-Nut 32 auf, die das erste Anschlag-Element 31 vollständig durchbricht.
Das hervorspringend ausgebildete erste Anschlag-Element 31 erstreckt
sich in eine durch den Gehäuse-Grundkörper 13 und
den Gehäuse-Deckel 14 gebildete
Aufnahme-Nut 33. Die Aufnahme-Nut 33 bildet entlang der
ersten Kraftübertragungs-Richtung 29 einen
Freiraum für
die Bewegung des ersten Anschlag-Elements 31 aus. Die zweite
Zahnstange 27 ist mit einem entsprechend ausgebildeten
und angeordneten ersten Anschlag-Element 31 versehen.
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Die
Antriebs-Einheit 9 umfasst im den Antriebs-Motor 11,
das Gehäuse 12,
das Zahnrad 22 und die erste und zweite Zahnstange 26, 27 mit
dem jeweils ersten Anschlag-Element 31.
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Die
Kraftübertragungs-Einheit 10 weist
ein der ersten Zahnstange 26 zugeordnetes erstes Betätigungs-Element 34 und
ein der zweiten Zahnstange 27 zugeordnetes zweites Betätigungs-Element 35 auf.
Die Betätigungs-Elemente 34, 35 sind
jeweils an einem dem Gehäuse 12 abgewandten
Ende an der Befestigungs-Lasche 8 des zugehörigen Schwenk-Bügels 4 der
Heckklappe 3 befestigt. Die Betätigungs-Elemente 34, 35 sind
als Bowdenzüge ausgebildet
und ermöglichen
eine Übertragung
von Zugkräften.
Die Betätigungs-Elemente
werden nachfolgend als Bowdenzüge 34, 35 bezeichnet.
Die Bowdenzüge 34, 35 sind
in bekannterweise aufgebaut und weisen eine flexible Bowdenzug-Hülle 36 und
ein darin geführtes
Bowdenzug-Seil 37 auf.
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Das
Bowdenzug-Seil 37 des ersten Bowdenzugs 34 ist
durch eine den Gehäuse-Grundkörper 13 durchbrechende
erste Durchführungs-Öffnung 38 in den
Gehäuse-Innenraum 15 geführt. Die
erste Durchführungs-Öffnung 38 erstreckt
sich entlang der ersten Kraftübertragungs-Richtung 29 und
ist an der dem ersten Anschlag-Element 31 zugewandten Seite des
Gehäuse-Grundkörpers 13 derart
angeordnet, dass diese im Wesentlichen mit der Anschlag-Element-Nut 32 fluchtet.
Das Bowdenzug-Seil 37 weist an seinem in den Gehäuse-Innenraum 15 geführten Ende
ein zweites Anschlag-Element 39 auf.
Das zweite Anschlag-Element 39 ist mit dem Bowdenzug-Seil 37 verbunden
und in der ersten Kraftübertragungs-Richtung 29 dem
ersten Anschlag-Element 31 derart nachgeordnet, dass das
Bowdenzug-Seil 37 im Wesentlichen geradlinig durch den
Gehäuse-Innenraum 15 und
die Anschlag-Element-Nut 32 geführt ist. Das zweite Anschlag-Element 39 weist
einen im Vergleich zu der Anschlag-Element-Nut 32 größeren Durchmesser
auf, so dass das erste Anschlag-Element 31 und das zweite
Anschlag-Element 39 eine Hinterschneidung ausbilden. Das
erste Anschlag-Element 31 wirkt zur Übertragung einer Betätigungs-Kraft
von der Antriebs-Einheit 9 auf die Kratübertragungs-Einheit 10 mit
dem zweiten Anschlag-Element 39 zusammen. Die Kraftübertragung von
dem ersten Anschlag-Element 31 auf das zweite Anschlag-Element 39 erfolgt
dabei durch Anliegen der Anschlag-Elemente 31, 39 aneinander.
Das Bowdenzug-Seil 37 des zweiten Bowdenzugs 35 ist
in entsprechender Weise in den Gehäuse-Innenraum 15 geführt und
mit einem zweiten Anschlag-Element 39 versehen.
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Zwischen
den Anschlag-Elementen 31, 39 ist jeweils ein
elastisches Dämpfungs-Element 40 angeordnet.
Die Dämpfungs-Elemente 40 dienen
zur Dämpfung
des Anschlagens der Anschlag-Elemente 31, 39 aneinander.
Das zur Kraftübertragung
erforderliche Anliegen der Anschlag-Elemente 31, 39 aneinander – wie oben
beschrieben – umfasst
somit das mittelbare Anliegen der Anschlag-Elemente 31, 39 aneinander,
wobei die Anschlag-Elemente 31, 39 unmittelbar
gegen das jeweilige Dämpfungs-Element 40 anliegen.
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Die
zweiten Anschlag-Elemente 39 sind an einer den Dämpfungs-Elementen 40 abgewandten Seite
jeweils mit einem Feder-Element 41 in Form einer Schraubenfeder
verbunden. Die Feder-Elemente 41 erstrecken sich im Wesentlichen
entlang der jeweiligen Kraftübertragungs-Richtung 29, 30 und
sind relativ zu den ersten Anschlag-Elementen 31 gegenüberliegend
zu der jeweiligen ersten Durchführungs-Öffnung 38 an
dem Gehäuse-Grundkörper 13 befestigt.
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Die
Kraftübertragungs-Einheit 10 umfasst die
Betätigungs-Elemente 34, 35,
die zweiten Anschlag-Elemente 39, die Dämpfungs-Elemente 40 und
die Feder-Elemente 41.
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Zum
Ausgleichen der mittels der Bowdenzüge 34, 35 auf
die Heckklappe 3 übertragenen
Betätigungs-Kräfte weist
die Betätigungs-Vorrichtung 2 ein Synchronisations-Element 42 auf.
Das Synchronisations-Element 42 ist außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet
und umgibt dieses. Das Synchronisations-Element 42 weist
einen sich im Wesentlichen entlang der Kraftübertragungs-Richtungen 29, 30 erstreckenden
Führungs-Abschnitt 43 und
zwei quer zu dem Führungs-Abschnitt 43 verlaufende
Halte-Abschnitte 44 auf. Der Führungs-Abschnitt 43 umfasst zwei
U-förmige
Führungs-Schienen 45,
die das Gehäuse 12 seitlich
umgreifen. Der Führungs-Abschnitt 43 liegt
gegen das Gehäuse 12 an
und ist entlang der Kraftübertragungs-Richtungen 29, 30 verlagerbar. Der
Führungs-Abschnitt 43 weist
entlang der Kraftübertragungs-Richtungen 29, 30 eine
um den Betrag ΔL
größere Länge als
das Gehäuse 12 auf.
Die Halte-Abschnitte 44 sind an einander gegenüberliegenden
Seiten des Führungs-Abschnittes 43 angeordnet und
an den freien Enden der Führungs-Schienen 45 befestigt.
Das Synchronisations-Element 42 ist als Blechbiegeteil
ausgebildet.
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Die
Halte-Abschnitte 44 weisen jeweils eine zweite Durchführungs-Öffnung 46 zum Durchführen der
Bowdenzug-Seile 37 der Bowdenzüge 34, 35 auf. Die
zweiten Durchführungs-Öffnungen 46 fluchten
zu der jeweils zugehörigen
ersten Durchführungs-Öffnung 38.
Die Bowdenzug-Seile 37 der
Bowdenzüge 34, 35 sind
durch die jeweilige zweite Durchführungs-Öffnung 46 durch die
Halte-Abschnitte 44 des Synchronisations-Elements 42 geführt. Die
Bowdenzug-Hüllen 36 der
Bowdenzüge 34, 35 liegen
an der jeweils dem Gehäuse 12 abgewandten
Seite der Halte-Abschnitte 44 gegen
diese an.
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Die
Betätigungs-Vorrichtung 2 ist
im Kraftfahrzeug 1 im Bereich unterhalb der Heckablage
angeordnet und dort befestigt. Zur Ansteuerung der Antriebs-Einheit 9 ist
eine nicht dargestellte Steuer-Einheit vorgesehen. Die Steuer-Einheit
ist im Bereich des Antriebs-Motors 11 angeordnet und steht
in Signalverbindung mit Sensoren und mit einer Zentral-Steuer-Einheit
für das
Kraftfahrzeug 1. Alternativ kann die Antriebs-Einheit 9 auch
von der Zentral-Steuer-Einheit ansteuerbar sein.
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Je
nach gewünschtem
Funktionsumfang der Betätigungs-Vorrichtung 2 sind
verschiedene in Signalverbindung mit der Steuer-Einheit stehende
Sensoren vorgesehen. In der einfachsten Ausführung weist die Betätigungs-Vorrichtung 2 als
Sensoren-Endschalter zur Detektion der Ruhestellung gemäß 3 und
der Schließstellung
gemäß 5 auf.
Zur Erfassung der Position der Heckklappe 3 kann ferner
ein Positionssensor in die Betätigungs-Vorrichtung 2 integriert
werden. Weiterhin kann zur Erfassung der Geschwindigkeit des Antriebs-Motors 11 ein
Geschwindigkeitssensor, beispielsweise ein Hall-Sensor, vorgesehen
sein.
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Im
Folgenden wird die Funktion der Betätigungs-Vorrichtung 2 beim
manuellen und automatischen Betätigungen
der Heckklappe 3 beschrieben. Zunächst wird ausgehend von 1 und 3 das Öffnen der
Heckklappe 3 betrachtet. Die Heckklappe 3 ist
zunächst
geschlossen und durch die Verriegelungs-Einheit 6 verriegelt.
Die Energiespeicher-Elemente 7 sind in der geschlossenen
Position der Heckklappe 3 vorgespannt. Die Betätigungs-Vorrichtung 2 ist
in der in 3 gezeigten Ruhestellung, wobei
die jeweils zusammenwirkenden ersten und zweiten Anschlag-Elemente 31, 39 entlang
der jeweiligen Kraftübertragungs-Richtung 29, 30 maximal
voneinander beabstandet sind. Die Bowdenzüge 34, 35 sind durch
die Zugkraft der Feder-Elemente 41 maximal in den Gehäuse-Innenraum 15 gezogen.
Die Zahnstangen 26, 27 sind derart in dem Gehäuse-Innenraum 15 angeordnet.
dass die ersten Anschlag-Elemente 31 unmittelbar zu der
jeweiligen ersten Durchführungs-Öffnung 38 benachbart
angeordnet sind. Das Synchronisa tions-Element 42 ist relativ
zu dem Gehäuse 12 mittig
angeordnet, so dass der jeweilige Halte-Abschnitt 44 von
dem Gehäuse 12 um ΔL/2 beabstandet
ist. Zum Öffnen
der Heckklappe 3 wird zunächst die Verriegelungs-Einheit 6 entriegelt.
Dies kann entweder rein manuell oder ferngesteuert erfolgen. Nach
dem Entriegeln der Heckklappe 3 öffnet diese aufgrund der vorgespannten
Energiespeicher-Elemente 7 selbsttätig und schwenkt in die in 2 gezeigte
Position. Durch das Verschwenken der Heckklappe 3 werden
die an den Befestigungs-Laschen 8 der Schwenk-Bügel 4 befestigten Bowdenzug-Seile 37 der
Bowdenzüge 34, 35 mitgenommen
und aus dem Gehäuse-Innenraum 15 gezogen.
Erreicht die Heckklappe 3 die in 2 gezeigte Position,
so schlagen die zweiten Anschlag-Elemente 39 gegen das
jeweilige Dämpfungs-Element 40 an, wobei
durch das Herausziehen der Bowdenzug-Seile 37 die Feder-Elemente 41 vorgespannt
werden. Diese Öffnungsstellung
der Betätigungs-Vorrichtung 2 ist
in 4 gezeigt. Dadurch, dass die Anschlag-Elemente 31, 39 beim Öffnen der
Heckklappe 3 nicht gegeneinander anliegen, ist die Antriebs-Einheit 9 von der
Kraftübertragungs-Einheit 10 beim Öffnen entkoppelt.
Das Öffnen
der Heckklappe 3 wird somit durch die Betätigungs-Vorrichtung 2 nicht
beeinflusst.
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Nachfolgend
wird ausgehend von den 2 und 4 das manuelle
Schließen
der Heckklappe 3 beschrieben. Die Heckklappe 3 befindet
sich in der in 2 gezeigten geöffneten
Position. Die Betätigungs-Vorrichtung 2 weist
die in 4 gezeigte Öffnungsstellung
auf. Beim Schließen
der Heckklappe 3 wird diese manuell in die in 1 gezeigte
Position verschwenkt. Beim Verschwenken werden die an den Befestigungs-Laschen 8 der
Schwenk-Bügel 4 befestigten
Bowdenzüge 34, 35 entlastet
und durch die vorgespannten Feder-Elemente 41 wieder in
den Gehäuse-Innenraum 15 gezogen,
bis sie die in 3 gezeigte Ruhestellung erreichen.
Beim Schließen entfernen
sich die zweiten Anschlag-Elemente 39 wieder von den zugehörigen ersten
Anschlag-Elementen 31. Das Schließen ist durch das Verriegeln der
Heckklappe 3 mittels der Verriegelungs-Einheit 6 abgeschlossen.
Dadurch, dass die Anschlag-Elemente 31, 39 beim
manuellen Schließen
beabstandet voneinander sind, ist die Antriebs-Einheit 9 von der
Kraftübertragungs-Einheit 10 auch
beim Schließen
der Heckklappe 3 entkoppelt, so dass ein uneingeschränktes manuelles
Schließen
der Heckklappe 3 möglich
ist. Die Antriebs-Einheit 9 wird weder beim Öffnen noch
beim manuellen Schließen
der Heckklappe 3 aktiviert.
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Nachfolgend
wird das automatische Öffnen und
Schließen
der Heckklappe 3 beschrieben. Das automatische Öffnen der
Heckklappe 3 unterscheidet sich in einer ersten Betriebsweise
der Betätigungs-Vorrichtung 2 von
dem manuellen Öffnen nicht.
Somit wird auf die Ausführungen
zum manuellen Öffnen
verwiesen.
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Ausgehend
von den 2 und 4 wird nachfolgend
das automatische Schließen
der Heckklappe 3 beschrieben. Das Schließen der
Heckklappe 3 wird zunächst
manuell aktiviert, beispielsweise durch das Drücken eines Tasters, woraufhin
die Steuer-Einheit die Antriebs-Einheit 9 aktiviert. Die
Antriebs-Einheit 9 wird von der Steuer-Einheit derart angesteuert,
dass der Antriebs-Motor 11 die Antriebs-Welle 19 und
das darauf befestigte Zahnrad 22 in der Dreh-Richtung 28 antreibt.
Durch das Drehen des Zahnrades 22 werden die Zahnstangen 26, 27 in die
jeweils zugehörige
Kraftübertragungs-Richtung 29, 30 bewegt,
wobei die ersten Anschlag-Elemente 31 die zweiten Anschlag-Elemente 39 mitnehmen. Die
mit den zweiten Anschlag-Elementen 39 verbundenen
Bowdenzug-Seile 37 der Bowdenzüge 34, 35 werden
somit in der jeweiligen Kraftübertragungs-Richtung 29, 30 in
den Gehäuse-Innenraum 15 gezogen.
Die durch den Antriebs-Motor 11 erzeug ten Betätigungs-Kräfte werden
durch das Anliegen der Anschlag-Elemente 31, 39 aneinander
von der Antriebs-Einheit 9 auf die Kraftübertragungs-Einheit 10 übertragen,
wobei die Betätigungs-Kräfte in der
jeweiligen Kraftübertragungs-Richtung 29, 30 als Zugkraft
auf die mit den zweiten Anschlag-Elementen 39 verbundenen
Bowdenzug-Seile 37 wirken. Durch die Bowdenzug-Seile 37 werden
die Betätigungs-Kräfte auf
die Schwenk-Bügel 4 der
Heckklappe 3 übertragen.
Die Heckklappe 3 wird somit durch die Betätigungs-Vorrichtung 2 in
die in 1 gezeigte geschlossene Position verschwenkt.
Durch das Schließen
der Heckklappe 3 werden die Feder-Elemente 41 entlastet.
Das Schließen
ist durch das Verriegeln der Heckklappe 3 mittels der Verriegelungs-Einheit 6 abgeschlossen.
Die Betätigungs-Vorrichtung 2 weist
nach dem automatischen Schließen die
in 5 gezeigte Schließstellung auf.
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Beim
automatischen Schließen
der Heckklappe 3 erfolgt ein Ausgleich der Betätigungs-Kräfte über das
relativ zu dem Gehäuse 12 schwimmend gelagerte
Synchronisations-Element 42. Durch die von der Antriebs-Einheit 9 erzeugten
und auf die Bowdenzug-Seile 37 wirkenden Betätigungs-Kräfte wird
jeweils eine Reaktions-Kraft erzeugt, die über den jeweiligen Halte-Abschnitt 44 von
der zugehörigen
Bowdenzug-Hülle 36 auf
das Synchronisations-Element 42 übertragen wird. Sind die über die Bowdenzüge 34, 35 übertragenen
Betätigungs-Kräfte ungleich,
so führt
dies zu entsprechend ungleichen Reaktions-Kräften, die in entgegengesetzter
Richtung auf das Synchronisations-Element 42 wirken. Dadurch,
dass das Synchronisations-Element 42 relativ
zu dem Gehäuse 12 schwimmend
gelagert und entlang der Kraftübertragungs-Richtungen 29, 30 verlagerbar
ist, wird das Synchronisations-Element 42 solange verlagert,
bis sich die Reaktions-Kräfte und
dementsprechend die Betätigungs-Kräfte ausgleichen.
Das Synchroni sations-Element 42 ist dann nicht langer mittig
zu dem Gehäuse 12 angeordnet. Dies
ist in 5 gezeigt.
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Zum
erneuten Öffnen
der Heckklappe 3 wird die Antriebs-Einheit 9 derart
angesteuert, dass das Zahnrad 22 entgegen die Dreh-Richtung 28 angetrieben
wird und die Zahnstangen 26, 27 entgegen die jeweilige
Kraftübertragungs-Richtung 29, 30 bewegt werden.
Dadurch, dass die zweiten Anschlag-Elemente 39 aufgrund
der geschlossenen Heckklappe 3 in ihrer Position verharren,
entfernen sich die ersten Anschlag-Elemente 31 von diesen.
Dieser Vorgang wird als Reversieren bezeichnet. Das Reversieren wird
unmittelbar nach dem Verriegeln der Heckklappe 3 mittels
der Verriegelungs-Einheit 6 eingeleitet, um ein erneutes Öffnen der
Heckklappe 3 sofort zu ermöglichen. Das Reversieren der
Betätigungs-Vorrichtung 2 ist
abgeschlossen, wenn diese die in 3 gezeigte
Ruhestellung erreicht. Beim Reversieren verharrt das Synchronisations-Element 42 in
seiner Stellung.
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Zusätzlich kann
die Betätigungs-Vorrichtung 2 beim
automatischen Schließen
der Heckklappe 3 mit einer elektromechanischen Zuzieh-Vorrichtung zusammenwirken,
die an der Verriegelungs-Einheit 6 angreift. Durch eine
derartige bekannte Zuzieh-Vorrichtung muss bei der Antriebs-Einheit 9 keine
zusätzliche
Kraft vorgehalten werden, um den kurz vor dem Schließen der
Heckklappe 3 auftretenden Kraftanstieg aufgrund der Deformation
von Dichtungen und aufgrund von der Luftverdrängung im Innenraum des Kraftfahrzeuges 1 aufzubringen.
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Die
Betätigungs-Vorrichtung 2 erlaubt
einerseits ein uneingeschränktes
manuelles Betätigen
der Heckklappe 3 und andererseits ein automatisches Betätigen der
Heckklappe 3, wobei eine elektromechanische Kupplung zur Entkopplung
der Antriebs-Einheit 9 und der Kraftübertragungs-Einheit 10 nicht
erforderlich ist. Dadurch, dass die Anschlag-Elemente 31, 39 voneinander
beabstandet anordenbar sind, wird einerseits eine Entkopplung der
Antriebs-Einheit 9 von der Kraftübertragungs-Einheit 10 ermöglicht und
dadurch, dass die Anschlag-Elemente 31, 39 aneinander
anliegend anordenbar sind, ist eine Übertragung der Betätigungs-Kräfte von
der Antriebs-Einheit 9 auf
die Kraftübertragungs-Einheit 10 möglich. Das
Synchronisations-Element 42 stellt einen Ausgleich der
Betätigungs-Kräfte bei
Fertigungstoleranzen der Betätigungs-Vorrichtung 2 oder
der Heckklappe 3 sicher.
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Bei
einer zweiten Betriebsweise der Betätigungs-Vorrichtung 2 kann
die Antriebs-Einheit 9 zur Regelung der Geschwindigkeit
der Heckklappe 3 beim selbsttätigen Öffnen genutzt werden. Die Betätigungs-Vorrichtung 2 verharrt
dabei nicht in der 3 gezeigten Ruhestellung, sondern
wird derart angesteuert, dass die ersten Anschlag-Elemente 31 den
zweiten Anschlag-Elementen 39 beim Öffnen in der jeweiligen Kraftübertragungs-Richtung 29, 30 vorauslaufen
und dadurch die freie Bewegung der zweiten Anschlag-Elemente 39 bremsen
und den zweiten Anschlag-Elementen 39 eine gewünschte Geschwindigkeit
aufzwingen. Ist die Antriebs-Einheit 9 zusätzlich selbsthemmend
ausgelegt oder mit einem zusätzlichen
Brems-Element versehen,
so kann die Heckklappe 3 auch in beliebigen Zwischenstellungen angehalten
werden. Das Synchronisations-Element 42 stellt auch in
dieser Betriebsweise einen Ausgleich der Betätigungs-Kräfte sicher.
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Mittels
der Steuer-Einheit kann die Antriebs-Einheit 9 zusätzlich derart
angesteuert werden, dass ein Einklemmschutz beim Schließen der Heckklappe 3 realisiert
wird. Hierzu wird von der Steuer-Einheit die Stromauf nahme des Antriebs-Motors 11 überwacht
und ausgewertet. Positionssensoren, Geschwindigkeitssensoren und/oder
taktile Sensorleisten an der Heckklappe 3 können zusätzlich zur Realisierung
eines Einklemmschutzes verwendet werden.
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Die
Betätigungs-Vorrichtung 2 kann
zum Betätigen
beliebiger verschwenkbarer oder verschiebbarer Karosserie-Bauteile 3 eingesetzt
werden, beispielsweise für
Klappen, Türen,
Spoiler oder Abdeckungen. Weiterhin können die zu betätigenden
Karosserie-Bauteile 3 mit einem Eingelenk-Scharnier oder Mehrgelenk-Scharnier,
in einer Linearführung oder
in einer Führung
mit beliebigem Bahnverlauf gelagert sein.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 7 ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten
dieselben Bezugszeichen wie in der vorangegangenen Beschreibung,
auf die hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch
funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen
mit einem nachgestellten a. Der Kern der Erfindung besteht darin,
dass die Antriebs-Einheit 9a der Betätigungs-Vorrichtung 2a derart
ausgebildet ist, dass die Drehachse 18 des Antriebs-Motors 11a im
Wesentlichen parallel zu den Kraftübertragungs-Richtungen 29, 30 verläuft. Der
Antriebs-Motor 11a ist mit einem Getriebe 47 gekoppelt,
das stirnseitig an dem Gehäuse 12a befestigt
ist. Das Getriebe 47 ist mit dem Antriebs-Element 22a gekoppelt,
das als Verlängerungs-Welle ausgebildet
ist. Das Antriebs-Element 22a ist durch die Gehäuse-Bohrung 20a in
den Gehäuse-Innenraum 15a geführt, wobei
das Antriebs-Element 22a in
der Gehäuse-Bohrung 20a gleichzeitig
gelagert wird. Das Antriebs-Element 22a weist eine Antriebs-Element-Drehachse 48 auf,
die parallel zu der Drehachse 18 verläuft und von dieser beabstandet
ist. Die Antriebs-Element-Drehachse 48 verläuft im Wesentlichen
parallel zu den Kraftübertragungs-Richtungen 29, 30.
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Die
Antriebs-Einheit 9a weist ferner eine erste Schnecken-Welle 49 und
eine zweite Schnecken-Welle 50 auf. Das Antriebs-Element 22a ist
an einer dem Antriebs-Motor 11a gegenüberliegenden Seite mit der
ersten Schnecken-Welle 49 konzentrisch verbunden. Eine
erste Schnecken-Welle-Drehachse 51 der
ersten Schnecken-Welle 49 fluchtet somit mit der Antriebs-Element-Drehachse 48.
Die erste Schnecken-Welle 49 ist mit der zweiten Schnecken-Welle 50 über eine
Stirnrad-Verzahnung 52 gekoppelt. Die Stirnrad-Verzahnung 52 weist
ein erstes Stirn-Zahnrad 53 und ein zweites Stirn-Zahnrad 54 auf,
die ineinander greifen. Das erste Stirn-Zahnrad 53 ist an einem dem
Antriebs-Element 22a abgewandten freien Ende der ersten
Schnecken-Welle 49 einteilig an diese angeformt. Entsprechend
ist das zweite Stirn-Zahnrad 54 an ein freies Ende der
zweiten Schnecken-Welle 50 einteilig angeformt. Die zweite
Schnecken-Welle 50 weist eine zweite Schnecken-Welle-Drehachse 55 auf,
die parallel zu der ersten Schnecken-Welle-Drehachse 51 verläuft und
beabstandet zu dieser ist. Die Schnecken-Wellen 49, 50 und
das Antriebs-Element 22a sind in einem Lager-Bauteil 56 aufgenommen,
das ortsfest in dem Gehäuse 12a befestigt
ist und die Schnecken-Wellen 49, 50 sowie das
Antriebs-Element 22a drehbar lagert.
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Die
Schnecken-Wellen 49, 50 weisen gewindeförmig verlaufende
Schneckenstege auf, die mit einer Schnecken-Verzahnung der jeweils
zugehörigen Zahnstange 26a, 27a in
Eingriff stehen. Die Schnecken-Stege und die Schnecken-Verzahnung
sind im Querschnitt trapezförmig
ausgebildet.
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Das
Synchronisations-Element 42a liegt mit dem Führungs-Abschnitt 43a gegen
das Gehäuse 12a an
und ist entlang der Kraftübertragungs-Richtungen 29, 30 verlagerbar.
Die Halte-Abschnitte 44a dienen jeweils als Widerlager
für die
Bowdenzug-Hüllen 36 der
Bowdenzüge 34, 35.
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Zum
Schließen
der Heckklappe 3 treibt der Antriebs-Motor 11a über das
Getriebe 47 das Antriebs-Element 22a an, so dass
dieses um seine Antriebs-Element-Drehachse 48 rotiert.
Die mit dem Antriebs-Element 22a verbundene erste Schnecken-Welle 49 rotiert
entsprechend um die erste Schnecken-Welle-Drehachse 51,
wobei die Schneckenstege die Schnecken-Verzahnung der ersten Zahnstange 26a kämmen und
die erste Zahnstange 26a in der Kraftübertragungs-Richtung 29 verlagert wird.
Die erste Schnecken-Welle 49 treibt über die Stirnrad-Verzahnung 52 die
zweite Schnecken-Welle 50 an, so dass diese um die zweite
Schnecken-Welle-Drehachse 55 rotiert.
Aufgrund der Stirnrad-Verzahnung 52 rotiert die zweite
Schnecken-Welle 50 in entgegengesetzter Richtung zu der
ersten Schnecken-Welle 49. Die Schneckenstege der zweiten Schnecken-Welle 50 kämmen die
Schnecken-Verzahnung der zweiten Zahnstange 27a, wobei
diese in der Kraftübertragungs-Richtung 30 verlagert
wird. Die Zahnstangen 26a, 27a werden somit gegenläufig zueinander
verlagert. Die an den Zahnstangen 26a, 27a befestigten
ersten Anschlag-Elemente 31a nehmen in bekannter Weise
die zweiten Anschlag-Elemente 39a mit. Dadurch, dass die
zweiten Anschlag-Elemente 39a jeweils an dem zugehörigen Bowdenzug-Seil 37 der
Bowdenzüge 34, 35 befestigt sind,
wird die Heckklappe 3 betätigt und geschlossen.
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Dadurch,
dass der Antriebs-Motor 11a stirnseitig an dem Gehäuse 12a angeordnet
ist, wird die Bauhöhe
der Betätigungs-Vorrichtung 2a reduziert, so
dass diese wesentlich flexibler in ein Kraftfahrzeug 1 eingebaut
werden kann. Zusätzlich
ist die Flächenpressung
der Schnecken-Wellen 49, 50 und der Zahnstangen 26a, 27a im
Vergleich zu einer Zahnrad-/Zahnstangen-Anordung deutlich geringer, da mehrere
Gewindegänge
der Schnecken-Wellen 49, 50 mit
den Zahnstangen 26a, 27a in Eingriff stehen.
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Das
Synchronisations-Element 42a gleicht in bekannter Weise
die Betätigungs-Kräfte aus,
die über
die Bowdenzüge 34, 35 auf
die Heckklappe 3 übertragen
werden. Dadurch, dass die Bowdenzug-Hüllen 36 an einander
gegenüberliegenden
Seiten des Synchronisations-Elementes 42a gegen die Halte-Abschnitte 44a anliegen,
können
sich die Betätigungs-Kräfte über die
auf das Synchronisations-Element 42a wirkenden Reaktions-Kräfte ausgleichen.