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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zum Bewegen eines Karosserieelements
an einem Aufbau eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verbindungselement,
mittels welchem das Karosserieelement mit dem Aufbau verbunden ist,
einer Antriebseinheit zum Bewegen des Karosserieelements, einem
Kopplungselement, mittels welchem das Verbindungselement mit der
Antriebseinheit gekoppelt ist, und mit Mitteln zum automatischen
Entkoppeln des Verbindungselements von der Antriebseinheit bei einer nicht
durch die Antriebseinheit bewirkten Kraftbeaufschlagung des Karosserieelements.
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Die
DE 103 18 674 A1 beschreibt
eine Anordnung zum elektromotorischen Schließen einer Heckklappe
eines Kraftfahrzeugs. Hierbei ist die Heckklappe mittels eines Seilzugs
aus einer Offenstellung in eine Schließstellung bewegbar.
Eine Antriebseinheit der Anordnung umfasst einen Elektromotor, mittels
welchem ein Antriebskupplungsrad antreibbar ist. Beim elektromotorischen
Schließen der Heckklappe steht das Antriebskupplungsrad
mit einem als Mitnehmerkupplungsrad ausgebildeten Kopplungselement
in Eingriff. Bei einer Kraftbeaufschlagung der Heckklappe entgegen
der Schließrichtung werden das Mitnehmerkupplungsrad und
das Antriebskupplungsrad mechanisch entkoppelt. Mittel zum Entkoppeln
des Seilzugs von der Antriebseinheit umfassen hierbei trapezförmige
Ansätze an dem Mitnehmerkupplungsrad, welche beim Schließen
der Heckklappe mittels der Antriebseinheit mit korrespondierenden
trapezförmigen Ausnehmungen in Eingriff stehen. Bei einer
Kraftbeaufschlagung der Heckklappe entgegen der Schließrichtung
bewirkt der Seilzug ein Herausbewegen der Ansätze aus den korrespondierenden
Ausnehmungen und somit ein Entkoppeln von der Antriebseinheit.
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Als
nachteilig bei dieser Anordnung ist der Umstand anzusehen, dass
diese aufgrund der Vielzahl der miteinander gekoppelten oder koppelbaren Bautei le
vergleichsweise aufwändig aufgebaut und somit auch verschleißanfällig
ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung der eingangs
genannten Art zu schaffen, welche auf besonders einfache Weise ein
Entkoppeln des Verbindungselements von der Antriebseinheit ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen
angegeben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Anordnung sind die Mittel
zum Entkoppeln ausgelegt, die Kopplung zwischen der Antriebseinheit
und dem Verbindungselement über eine Dauer der Kraftbeaufschlagung
hinaus zu unterbrechen. Dadurch ist bei einem etwa durch einen Unfall
oder eine Störung verursachten Ausfall der Antriebseinheit
ein Bewegen des Karosserieelements ermöglicht, sobald die
Kopplung zwischen der Antriebseinheit und dem Verbindungselement
durch die Kraftbeaufschlagung unterbrochen ist. Ist das Karosserieelement
beispielsweise als Heckklappe des Kraftfahrzeugs ausgebildet, so
lässt sich die Heckklappe nach dem Unfall, auch bei ausgefallener
Antriebseinheit, sicher und leicht öffnen, z. B. um ein
Warndreieck aus einem Kofferraum des Kraftfahrzeugs entnehmen zu
können.
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Zusätzlich
lässt sich nach dem Unterbrechen der Kopplung zwischen
der Antriebseinheit und dem Verbindungselement die Heckklappe besonders
wert öffnen, wodurch etwa im Falle eines Einklemmens eines
Hindernisses, insbesondere eines Körperteils einer Person,
das Hindernis besonders sicher herausnehmbar ist.
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Des
Weiteren ist durch die vorliegend beschriebene Anordnung vermieden,
dass Kräfte, welche bei einem von außen auf das
Karosserieelement ausgeübten starken Stoß oder
Zug wirken, in den Aufbau, in das Verbindungselement, in die Antriebseinheit
und/oder in das Karosserieelement eingeleitet werden und so zu einem
Schädigen dieser Elemente führen können.
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Ein
Stoß, welcher während des Bewegens des Karosserieelements
oder in einer unveränderten Öffnungsstellung des
Karosserieelements von außen auf das Karosserieelement
einwirkt, bewirkt ein dauerhaftes Unterbrechen der Kopplung zwischen
der Antriebseinheit und dem Verbindungselement über die
Kraftbeaufschlagung hinaus. Die Mittel zum Entkoppeln wirken somit
in Form einer Überlastsicherung die von dem Stoß ausgehenden
Kräfte begrenzend.
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Durch
die vorliegend beschriebene Anordnung ist auf baulich besonders
einfach zu realisierende Weise ein Entkoppeln des Verbindungselements von
der Antriebseinheit ermöglicht.
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Die
Mittel zum Entkoppeln können an dem Kopplungselement ausgebildet
sein, sind jedoch bevorzugt in dem Kopplungselement ausgebildet.
Dadurch ist ein manuelles Bewegen des Karosserieelements auch nach
dem Unterbrechen der Kopplung zwischen der Antriebseinheit und dem
Verbindungselement weiterhin ermöglicht, da das Karosserieelement
weiterhin mittels des Verbindungselements mit dem Aufbau verbunden
ist. Darüber hinaus kann das Kopplungselement besonders
einfach und kostengünstig ersetzbar und/oder reparierbar
ausgebildet sein.
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Des
Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Mittel zum Entkoppeln ein
Auskoppelelement umfassen, wobei das Auskoppelelement bei Kopplung
der Antriebseinheit mit dem Verbindungselement in Eingriff mit einem
Halteelement steht und durch die Kraftbeaufschlagung außer
Eingriff bringbar ist. Das Auskoppelelement kann hierbei eine elastisch
verformbare Halbschale umfassen, welche einen Kugelkopf eines Kugelbolzens
bereichsweise umgreift. Infolge der Kraftbeaufschlagung schnappt
der als Halteelement wirkende Kugelkopf aus der Halbschale heraus.
In vorteilhafter Weise kann hierbei die Kopplung zwischen der Antriebseinheit
und dem Verbindungselement durch ein Wieder-in-Eingriff-Bringen
des Auskoppelelements mit dem Halteelement einfach wiederhergestellt
werden. Hierbei ist der Kugelkopf in die Halbschale einzuschnappen,
etwa bei einem Werkstattbesuch oder durch einen Nutzer des Kraftfahrzeugs
selber. Die Halbschale kann an dem Kopplungselement, an dem Verbindungselement
oder an der Antriebseinheit angeordnet sein.
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In
einer ergänzenden, bevorzugt aber alternativen Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Mittel zum Entkoppeln eine Sollbruchstelle.
Dadurch ist eine Drehmomentschwelle, bei welcher die Mittel zum
Entkoppeln bei Kraftbeaufschlagung die Antriebseinheit von dem Verbindungselement
entkoppeln, besonders gut einzustellen. Des weiteren ist so eine
besonders kostengünstige Überlastsicherung geschaffen.
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Hierbei
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Kopplungselement über
einen Teil seiner Erstreckung einen konstanten Querschnitt aufweist, und
die Sollbruchstelle durch einen Teilbereich mit gegenüber
dem konstanten Querschnitt reduziertem Querschnitt des Kopplungselements
bereitgestellt ist. Durch die Reduzierung des Querschnitts des Kopplungselements
in dem Teilbereich kann ein besonders genau definiertes Entkoppeln
des Verbindungselements von der Antriebseinheit bei Kraftbeaufschlagung
realisiert werden. Das Kopplungselement ist vorliegend besonders
kostengünstig und mit besonders niedrigem Aufwand ersetzbar
ausgebildet.
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Des
Weiteren hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Kopplungselement
wenigstens zwei durch die Kraftbeaufschlagung voneinander trennbare
Kopplungselementteile umfasst, welche mittels wenigstens eines durch
die Kraftbeaufschlagung lösbaren oder zerstörbaren
Befestigungsmittels miteinander verbunden sind. So kann etwa ein
als Kopplungsstange zum Koppeln eines Antriebshebels der Antriebseinheit
mit dem Verbindungselement ausgebildetes Kopplungselement zweiteilig
aufgebaut sein. Hierbei definiert eine zum Lösen oder Zerstören
des wenigstens einen Befestigungsmittels aufzubringende Kraft einen
Schwellwert, bei dessen Überschreiten die Kopplung zwischen
der Antriebseinheit und dem Verbindungselement unterbrochen wird.
Nach dem Unterbrechen der Kopplung ist somit lediglich das zerstörte
Befestigungsmittel zu ersetzen oder das gelöste Befestigungsmittel
zum erneuten Aneinanderfestlegen der Kopplungselementteile wieder
in Funktion zu setzen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist hierbei das wenigstens eine
Befestigungsmittel in einer Durchtrittsöffnung wenigstens
eines der Kopplungselementteile aufgenommen. Hierbei kann das wenigstens
eine Befestigungsmittel als Niet, Bolzen oder Schraube ausgebildet
sein, welcher bzw. welche infolge der Kraftbeaufschlagung definiert
abschert. Durch Verwenden von mehr als einem Niet ist eine besonders
hohe Stabilität beim Festlegen der voneinander trennbaren
Kopplungselementteile erzielbar.
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In
einer ergänzenden oder alternativen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Befestigungsmittel die
Kopplungselementteile zumindest bereichsweise umgreift. Hierbei
können die Kopplungselementteile mittels einer Ummantelung,
insbesondere aus einem Kunststoff, miteinander verbunden sein. Hierbei
bestimmt die Scherfestigkeit des Kunststoffs die Kraftschwelle,
bei deren Überschreiten die Kopplung zwischen der Antriebseinheit
und dem Verbindungselement unterbrochen wird. Das die Kopplungselementteile
zumindest bereichsweise umgreifende Befestigungsmittel kann auch
als sich durch die Kraftbeaufschlagung lösende oder abscherende
Klammer oder dergleichen ausgebildet sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst
das wenigstens eine Befestigungsmittel ein einem der wenigstens
zwei Kopplungselementteile zugeordnetes Rastelement, welches mit
dem korrespondierenden Kopplungselementteil in Eingriff steht und
durch die Kraftbeaufschlagung außer Eingriff bringbar ist.
Hierbei kann ein erstes der wenigstens zwei Kopplungselementteile
als eine das zweite der wenigstens zwei Kopplungselementteile bereichsweise
umgebende Hülse ausgebildet sein, wobei das Rastelement
in einer Vertiefung oder Durchtrittsöffnung in der Hülse
formschlüssig aufgenommen ist. Durch die Kraftbeaufschlagung
ist ein Formschluss zwischen dem Rastelement und der Vertiefung
oder Durchtrittsöffnung lösbar. Hierbei ist vorteilhaft,
dass beim Lösen des Formschlusses die Mittel zum Entkoppeln
nicht zerstört werden.
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Schließlich
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Drehmomentschwelle,
bei welcher die Mittel zum Entkoppeln bei Kraftbeaufschlagung die
Antriebseinheit von dem Verbindungselement entkoppeln, um wenigstens
100 Prozent, bevorzugt um wenigstens 200 Prozent, besonders bevorzugt
um 250 Prozent bis 350 Prozent größer ausgelegt
ist als das höchste von der Antriebseinheit beim Bewegen
des Karosserieelements aufbringbare Drehmoment. Dadurch ist sichergestellt,
dass die Kopplung zwischen der Antriebseinheit und dem Verbindungselement
lediglich bei einem erheblichen Überschreiten des von der
Antriebseinheit beim Bewegen des Karosserieelements aufgebrachten
Drehmoments unterbrochen wird.
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Ist
das Karosserieelement als Heckklappe einer Limousine ausgebildet,
so kann das beim Bewegen der Heckklappe von der Antriebseinheit
aufgebrachte Drehmoment 20 Nm betragen. Die Drehmomentschwelle,
bei welcher die Kopplung zwischen der Antriebseinheit und dem Verbindungselement unterbrochen
wird, ist vorliegend beispielsweise auf einen Wert von 50 Nm bis
70 Nm, bevorzugt von 60 Nm ausgelegt. Bei einem als Kombinationskraftwagen
(Kombi) ausgebildeten Kraftfahrzeug kann eine Antriebseinheit pro
Seite der Heckklappe beispielsweise 80 Nm zum Öffnen und
Schließen der Heckklappe aufbringen. Hierbei ist die Drehmomentschwelle,
bei welcher die Kopplung zwischen der Antriebseinheit und dem Verbindungselement
unterbrochen wird, beispielsweise auf einen Wert von 175 Nm bis
225 Nm, bevorzugt von 200 Nm ausgelegt.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Anordnung zum Bewegen einer Heckklappe
eines Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
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2 eine
schematisierte Seitenansicht in Richtung einer Schwenkachse eines
Verbindungselements bei einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung;
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3 einen
Ausschnitt eines schematisierten Kopplungselements gemäß 2 in
einem Schnitt senkrecht zu der Schwenkachse;
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4 ein
Auskoppelelement, welches bei einer dritten Ausführungsform
der Erfindung eingesetzt wird;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform des
Kopplungselements; und
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6 einen
Ausschnitt des Kopplungselements gemäß 5 im
Schnitt.
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1 zeigt
in perspektivischer Ansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichneten
Anordnung zum Bewegen einer Heckklappe 12 an einem Aufbau 14 eines
Kraftfahrzeugs. Mittels eines vorliegend als Schwanenhals-Scharnier
ausgebildeten Verbindungselements 16 ist die Heckklappe 12 mit
dem Aufbau 14 verbunden, wobei die Heckklappe 12 um eine
Schwenkachse A schwenkbar ist. Gemäß 1 ist
zum Schwenken des Verbindungselements 16 um die Schwenkachse
A und somit zum Bewegen der Heckklappe 12 eine Antriebseinheit 18 vorgesehen. Die
Antriebseinheit 18 weist einen Elektromotor auf, mittels
welchem eine Antriebswelle 20 antreibbar ist.
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Mit
der Antriebswelle 20 ist ein Antriebshebel 22 drehfest
verbunden. Mittels eines vorliegend als Schubstange ausgebildeten
Kopplungselements 24 ist das Verbindungselement 16 mit
der Antriebseinheit 18 gekoppelt. In dem Kopplungselement 24 sind Mittel 26 zum
Entkoppeln des Verbindungselements 16 von der Antriebseinheit 18 ausgebildet.
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Die
Mittel 26 zum Entkoppeln unterbrechen die Kopplung zwischen
der Antriebseinheit 18 und dem Verbindungselement 16 bei
einer Kraftbeaufschlagung der Heckklappe 12, etwa bei einem
von außen auf die Heckklappe 12 wirkenden starken Stoß oder
Zug.
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Hierbei
sind die in 1 lediglich schematisch dargestellten
Mittel 26 zum Entkoppeln ausgelegt, die Kopplung zwischen
der Antriebseinheit 18 und dem Verbindungselement 16 über
eine Dauer der Kraftbeaufschlagung hinaus zu unterbrechen.
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Die
Mittel 26 zum Entkoppeln umfassen bei einer ersten Ausführungsform
gemäß 1 eine Sollbruchstelle in dem
Kopplungselement 24. Das Kopplungselement 24 weist
hierbei über einen Teil seiner Erstreckung einen konstanten
Querschnitt auf und die Sollbruchstelle ist durch eine Reduzierung des
Querschnitts des Kopplungselements 24 in einem Teilbereich
bereitgestellt.
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Selbstverständlich
kann in alternativen Ausführungsformen vorgesehen sein,
die Sollbruchstelle als entsprechende Einschnürung an einem
von zwei endseitigen Kugelbolzen 28 auszubilden, mittels
welchen das Kopplungselement 24 jeweils an dem Verbindungselement 16 und
an dem Antriebshebel 22 festgelegt ist. Hierbei ist ein
Kopf des Kugelbolzens 28 von einem an dem Antriebshebel 22 beziehungsweise
an dem Verbindungselement 16 festgelegten Halteelement 30 gehalten.
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Gemäß einer
zweiten, in 2 gezeigten Ausführungsform
einer Anordnung 10' umfasst ein Kopplungselement 24' zwei
durch die Kraftbeaufschlagung voneinander trennbare Kopplungselementteile 32,
welche mittels zweier Niete 34 miteinander verbunden sind.
Bei Kraftbeaufschlagung der Heckklappe 12 scheren die beispielsweise
aus Aluminium bestehenden Niete 34 ab, und die Kopplung zwischen
der Antriebseinheit 18 und dem Verbindungselement 16 ist
unterbrochen.
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In 2 ist
mittels eines Pfeils 36 die Richtung einer Schwenkbewegung
des Verbindungselements 16 beim Bewegen um Schwenkachse
A dargestellt.
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Nach
einem Abscheren der Niete 34 infolge der Kraftbeaufschlagung
kann die Heckklappe 12 manuell durch Bewegen um die Schwenkachse
A geöffnet werden. Dadurch ist auch bei einem beispielsweise
unfallbedingten Ausfall der Antriebseinheit 18 ein Öffnen
der Heckklappe 12 und somit ein Zugang zu einem Innenraum
des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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In 3 ist
in einer Schnittdarstellung eines Ausschnitts des Kopplungselements 24' erkennbar, dass
die Kopplungselementteile 32 Durchtrittsöffnungen
aufweisen, in welchen die zwei Niete 34 aufgenommen sind.
Die Durchtrittsöffnungen sind, wie in 3 gezeigt,
in beiden Kopplungselementteilen 32 ausgebildet und jede
der zwei Niete 34 tritt durch beide Kopplungselementteile 32 vollständig
hindurch. So ist ein besonders einfaches Ersetzen der Niete 34 nach
einem Abscheren der Niete 34 infolge der Kraftbeaufschlagung
ermöglicht.
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Es
können anstelle der Niete 34 auch andere Befestigungsmittel
wie etwa Schrauben, Bolzen oder dergleichen vorgesehen sein.
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4 zeigt
perspektivisch einen Ausschnitt eines Kopplungselements 24'' gemäß einer
dritten Ausführungsform, in der das Kopplungselement 24'' ein
Auskoppelelement aufweist. Das Auskoppelelement ist als seitlich
geschlitzte, elastisch verformbare Halbschale 38 ausgebildet,
welche ein als Kugelkopf 39 ausgebildetes Halteelement
eines Kugelbolzens 40 bereichsweise umgreift. Bei Kraftbeaufschlagung der
Heckklappe 12 durch einen von außen auf die Heckklappe 12 wirkenden
starken Stoß oder Zug wirkt entlang der Längsachse
B des Kopplungselements 24'' eine Kraft, welche zu einem
Verformen des Auskoppelelements in die strichlierte Gestalt führt.
Die Halbschale 38 verformt sich, und der Kugelkopf 39 bewegt
sich aus der Halbschale 38 heraus. Der Kugelbolzen 40 kann
an dem Verbindungselement 16 oder an dem Antriebshebel 22 festgelegt sein.
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5 zeigt
perspektivisch eine vierte Ausführungsform eines Kopplungselements 24''',
in der das Kopplungselement 24''' die zwei durch die Kraftbeaufschlagung
voneinander trennbaren Kopplungselementteile 42 und 44 umfasst.
Hierbei ist ein erstes der zwei Kopplungselementteile 42 als
Hülse ausgebildet, in welche ein Endbereich des zweiten
Kopplungselementteils 44 eingeführt ist. Das zweite
Kopplungselementteil 44 weist zwei radial abstehende Rastelemente 46 auf,
welche gemäß 5 in Durchtrittsöffnungen 48 des
als Hülse ausgebildeten, korrespondierenden Kopplungselementteils 42 formschlüssig
aufgenommen sind. Bei Kraftbeaufschlagung des Kopplungselements 24''' entlang
seiner Längsachse B ist der Formschluss zwischen den Rastelementen 46 und
den Durchtrittsöffnungen 48 lösbar.
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6 zeigt
einen Ausschnitt des entlang seiner Längsachse B geschnittenen
Kopplungselements 24''' gemäß 5.
Hierbei ist erkennbar, dass die zwei Rastelemente 46 sich
diametral gegenüberliegend und einstückig mit
dem zweiten Kopplungselementteil 44 ausgebildet sind. Des
weiteren ist 6 zu entnehmen, dass der Endbereich
des zweiten Kopplungselementteils 44 hohl ausgebildet ist.
Bei Kraftbeaufschlagung der Heckklappe 12 durch einen von
außen auf die Heckklappe 12 wirkenden starken Stoß oder
Zug werden die zwei radial abstehenden Rastelemente 46 in
einen inneren Hohlraum des zweiten Kopplungselementteils 44 bewegt.
Danach sind die zwei Kopplungselementteile 42 und 44 gegeneinander
verschiebbar bzw. voneinander trennbar.
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Die
Antriebseinheit 18 ist vorliegend dazu ausgelegt, ein Drehmoment
von 20 Nm zum Bewegen der Heckklappe 12 aufzubringen.
Dementsprechend ist eine Drehmomentschwelle, bei welcher die Mittel 26 zum
Entkoppeln bei der Kraftbeaufschlagung die Antriebseinheit 18 von
dem Verbindungselement 16 entkoppeln, auf 60 Nm festgelegt.
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Die
vorliegend zum Bewegen der Heckklappe 12 beschriebene Anordnung 10, 10 ist
in ihrer Funktion auf andere bewegte Karosserieelemente wie Seitentüren,
Schiebetüren, Spoiler oder Flügel des Kraftfahrzeugs übertragbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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