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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Deckel zum Verschließen einer Öffnung an einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Deckel kann in Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugen zum Einsatz kommen. Besonders bevorzugt ist jedoch der Einsatz in Kraftfahrzeugen.
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Stand der Technik
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In Kraftfahrzeugen werden beispielsweise im Bereich der Mittelkonsole Staufächer vorgesehen, deren Öffnungen mit einem Deckelkörper abdeckbar bzw. verschließbar sind, indem der Deckelkörper an eine Aufnahme angelegt wird. Verbreitet werden verschließbare Staufächer auch als Handschuhfach im Bereich des Armaturenbretts vorgesehen.
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Um den Inhalt des Staufachs vor unberechtigtem Zugriff zu schützen ist der Deckel beispielsweise mit einem Schloss versehen, das es ermöglicht, den Deckelkörper in einer Schließstellung zu arretieren. Andere Verriegelungseinrichtungen ermöglichen ein einfaches Verrasten des Deckelkörpers in seiner Schließstellung. Solche Verriegelungseinrichtungen bestehen üblicherweise aus einem Schnappverschluss oder einem gesondert zu betätigenden Riegelelement.
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Als Nachteil von Schnappverschlüssen ohne gesondert zu betätigendes Riegelelement hat sich gezeigt, dass sich bei Unfällen oder Überschlägen des Kraftfahrzeugs der Deckelkörper auf Grund der großen wirkenden Kräfte ungewollt öffnet und der Inhalt des Staufachs durch das Fahrzeug geschleudert wird. Daraus ergibt sich ein erhebliches Verletzungsrisiko für die Insassen des Kraftfahrzeugs.
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Deckel mit gesondert zu betätigenden Riegelelementen bieten zwar in der Regel einen größeren Widerstand gegen ein unbeabsichtigtes Öffnen, sind aber umständlich zu bedienen.
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Es wurden verschiedene technische Lösungen entwickelt, um einen Deckel zum Verschließen einer Öffnung eines Staufachs von einem Kraftfahrzeug in einer Schließstellung zu halten, ohne dass ein Riegelelement gesondert betätigt werden muss. Aus der
DE 10 2008 030 384 A1 ist beispielsweise ein Deckel mit einem Deckelkörper bekannt, der wenigstens in einer Zwischenstellung zwischen einer Grundstellung und einer Offenstellung mittels einer Kugelrasteinrichtung zu arretieren ist. Die Rasteinrichtung weist ein Kugelelement auf, das in einer korrespondierenden Rastaufnahme aufnehmbar ist. Die Kugelrasteinrichtung wird hierbei lediglich zur Realisierung einer Arretierung des Deckelkorpers in der Zwischenstellung verwendet.
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Aus der
DE 103 42 578 B3 ist eine Überschlagssicherung für ein Staufach bekannt, bei dem eine in einer Pfanne gelagerte Kugel bei einem Fahrzeugcrash oder Fahrzeugüberschlag derart aus der Pfanne bewegt wird, dass ein Verriegelungshebel beeinflusst wird, der das Staufach im vorderen Bereich verschließt. Diese technische Lösung berücksichtigt Trägheitskräfte, die bei einem Überschlag oder Fahrzeugcrash entstehen, um eine Verriegelung des Staufachs mittels einer Hebelkinematik zu realisieren. Diese technische Lösung ist aufwändig und aufgrund der großen Anzahl an beweglichen Elementen fehleranfällig. Neben Staub kann auch eine Deformation der Anordnung zu einem Ausfall im Einsatzfall führen. Eine Arretierung des Deckels in der Schließstellung erfolgt durch Eingreifen des Verriegelungshebels in eine entsprechende Verzahnung in einer Schließraste. Diese Realisierungsform bedarf daher auch eines nicht geringen Einbauplatzes.
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Der Oberbegriff der vorliegenden Erfindung ist aus der
DE 90 14 254 U1 bekannt.
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Darstellung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Deckel zum Verschließen einer Öffnung an einem Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, der einen Deckelkörper zum Verschließen der Öffnung und eine Aufnahme aufweist, wobei der Deckelkörper relativ zur Aufnahme in eine Schließstellung verlagerbar, durch Druckbetätigung mit der Aufnahme verrastbar und durch Zugbetätigung von der Aufnahme lösbar ist, und das im Falle eines Überschlags oder Unfalls des Fahrzeugs automatisch arretierbar ist. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Deckel der genannten Art bereitzustellen, der technisch möglichst einfach und dabei zuverlässig ist. Ferner soll er kompakt realisierbar sein und daher einen geringen Einbauraum beanspruchen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Deckel zum Verschließen einer Öffnung an einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßer Deckel, im Folgenden auch verrastbares Fahrzeugelement bezeichnet, zum Verschließen einer Öffnung an einem Fahrzeug, umfasst einen Deckelkörper und eine Aufnahme, wobei der Deckelkörper relativ zur Aufnahme verlagerbar ist. Der Deckelkörper dient beispielsweise zum Verschließen eines Staufachs in der Mittelkonsole oder eines Handschuhfachs von einem Kraftfahrzeug. Erfindungsgemäß ist eine zwischen Deckelkörper und Aufnahme wirkende Rastverbindung zur Arretierung des Deckelkörpers in einer Stellung vorgesehen. Der Deckelkörper wird bevorzugt verrastet, wenn er zum Verschließen einer Öffnung, z. B. eines Staufachs von einem Fahrzeug in eine Schließstellung gedrückt wird. Der Deckelkörper wird dabei durch Andrücken mit einer gewissen Mindestkraft zum Verrasten mit der Aufnahme gebracht. Nachfolgend wird der Deckelkörper mittels der Rastverbindung in der Schließstellung gehalten. Um den Deckelkörper aus der Schließstellung zu verlagern, ist es erforderlich, eine Trennkraft durch Ziehen am Deckelkörper auf die Rastverbindung auszuüben, die den Deckelkörper dann wieder von der Aufnahme trennt. Zum Lösen des Deckelkörpers aus der Verrastung ist wiederum eine Mindestzugkraft erforderlich, die den Deckelkörper von der Aufnahme löst.
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Die Rastverbindung weist dazu eine Rastöffnung mit einer Hinterschneidung, einen Sperrkörper und ein Sperrelement mit einer inneren Aufnahme, in die der Sperrkörper verlagerbar ist, auf. Das Sperrelement ist eingerichtet, in die Rastöffnung eingeführt zu werden, um darin verrastet zu werden, wobei das Sperrelement beim Einführen in die Rastöffnung oder Herausführen aus der Rastöffnung zum Passieren der Hinterschneidung in einem Komprimierungsbereich komprimierbar ist und der Sperrkörper so in die innere Aufnahme verlagerbar ist, dass das Sperrelement in dem Komprimierungsbereich im Wesentlichen nicht komprimierbar ist und in der Rastöffnung gehalten wird. Die Rastverbindung des erfindungsgemäßen verrastbaren Fahrzeugelementes weist somit gewissermaßen zwei Betriebsarten auf. Die erste wurde im Vorhergehenden bereits beschrieben und ist dann gegen, wenn der Sperrkörper nicht in die innere Aufnahme des Sperrelements verlagert ist. In diesem Fall nämlich, lässt sich die Rastverbindung durch Aufbringen einer Zugkraft lösen. Das Sperrelement wird dabei beim Passieren der Hinterschneidung an der Rastöffnung elastisch komprimiert, kann dann aber die Rastöffnung verlassen. Zum Komprimieren des Sperrelements zum Passieren der Hinterschneidung ist eine gewisse Kraft erforderlich. Daraus resultiert eine Fixierung der Verrastung in der Schließstellung. Ein zweiter Betriebszustand der Rastverbindung liegt dann vor, wenn der Sperrkörper in die innere Aufnahme des Sperrelements verlagert ist. In diesem Fall ist das elastische Komprimieren des Sperrelements, um den Hinterschneidungsbereich in der Rastöffnung zu passieren, weitgehend verhindert. Dadurch kann bei diesem Betriebszustand die Rastverbindung nicht getrennt werden. Ein praktischer Anwendungsfall für das verrastbare Fahrzeugelement, bzw. die Rastverbindung liegt in der Sicherung von Deckeln zum Verschließen der Öffnung z. B. von Staufächern in Fahrzeugen. Im normalen Betriebszustand befindet sich der Sperrkörper nicht in der inneren Aufnahme des Sperrelements. Der Deckel kann dann unter Aufbringung einer leichten Druckkraft verrastend geschlossen und durch Aufbringen einer leichten Zugkraft wieder geöffnet werden. Im Fall eines Überschlags des Fahrzeugs ist es nun nicht gewollt, dass sich der Deckel einfach öffnet und der Inhalt des Staufachs unkontrolliert in den Innenraum des Fahrzeugs fliegt. Daher ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sperrkörper bevorzugt durch sein Eigengewicht oder Trägheitskräfte in die innere Aufnahme des Sperrelements verlagert wird. Dies geschieht aufgrund der anliegenden Kräfte relativ schnell. Ein Lösen der Rastverbindung und damit ein Öffnen des Deckels ist damit wirksam verhindert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des verrastbaren Fahrzeugelements gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Rastöffnung am Deckelkörper vorgesehen und das Sperrelement an der Aufnahme vorgesehen. Es ist ebenfalls im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die Rastöffnung an der Aufnahme vorgesehen ist und das Sperrelement am Deckelkörper vorgesehen ist. Die Anordnung erfolgt bevorzugt in Abhängigkeit davon, in welcher Richtung Beschleunigungskräfte oder Gewichtskräfte zu erwarten sind, die zum Verlagern des Sperrkörpers in die innere Aufnahme des Sperrelements genutzt werden sollen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Sperrelement im Komprimierungsbereich federelastisch komprimierbar. Die federelastische Komprimierbarkeit kann dabei zum einen durch die Wahl des Materials, z. B. eines elastischen Kunststoffs oder durch konstruktive Gestaltungsmaßnahmen erreicht werden. Dazu können im Komprimierungsbereich Schlitze im Sperrelement vorgesehen werden, die einzelne Materialsegmente des Sperrelements voneinander trennen, die dann relativ elastisch aufeinander zu oder voneinander wegbewegt werden können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Sperrkörper im Wesentlichen die Form einer Kugel auf. Dadurch ist die Funktionsweise der Erfindungsgemäßen Rastverbindung des verrastbaren Fahrzeugelements unabhängig von der Dreh- bzw. Winkellage des Sperrkörpers. Dies erlaubt einen besonders einfachen Aufbau und sicheren Betrieb, da die Winkellage des Sperrkörpers nicht berücksichtigt werden braucht. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann der Sperrkörper auch andere Formen aufweisen, z. B. wenigstens teilweise als Rotationsparaboloid oder als Rotationsellipsoid gestaltet sein.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Sperrkörper mittels eines Halteelements, besonders bevorzugt eines Magneten, in der Aufnahme fixierbar. Dadurch kann der arretierte Zustand der Rastverbindung sicher aufrechterhalten werden. Ein Lösen der Rastverbindung ist nur dann wieder leicht möglich, wenn der Sperrkörper gegen die Haltekraft des Halteelements aus der Aufnahme verlagert wird. Bevorzugt ist der Sperrkörper auch mittels eines Aktors, besonders bevorzugt eines Magneten aus der Aufnahme verlagerbar. Mit dieser Maßnahme lässt sich der Arretierungszustand der Rastverbindung relativ automatisiert wiederaufheben. Der Aktor drückt bzw. der Magnet zieht dabei den Sperrkörper aus der Aufnahme des Sperrelements heraus.
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Dadurch kann das Sperrelement wieder im Komprimierungsbereich komprimiert werden und ist damit aus der Rastöffnung verlagerbar.
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Bevorzugt wird der Sperrkörper durch Formschluss in der Aufnahme gehalten. Das Sperrelement weist dazu bevorzugt eine Hinterschneidung an der inneren Aufnahme auf. Beim Einführen des Sperrkörpers in die innere Aufnahme wird dieser Bereich der des Sperrelements besonders stark geweitet. Durch den elastischen Widerstand des Sperrelements gegen eine Verformung wird ein Passieren des Sperrkörpers an diesem Hinterschneidungsbereich und austreten des Sperrkörpers aus der inneren Aufnahme vermieden. Dadurch bleibt der Arretierungszustand der Rastverbindung bevorzugt auch dann bestehen, wenn der Sperrkörper einmal in die innere Aufnahme verlagert ist und keine Beschleunigungs- und Zugkräfte mehr wirken. Die Dauer der Arretierung der Rastverbindung ist damit gewährleistet, bis die Arretierung durch einen Bediener manuell oder automatisiert durch ein entsprechendes System gelöst wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Rastöffnung schwimmend am Deckelkörper bzw. der Aufnahme gelagert und/oder das Sperrelement schwimmend gelagert. Dadurch können beim Ineinanderfügen von Rastöffnung und Sperrelement relative Lagetoleranzen zueinander ausgeglichen werden. Ist beispielsweise das Sperrelement am Deckel zum Verschließen einer Öffnung an einem Fahrzeug vorgesehen, kann das Sperrelement durch seine schwimmende Lagerung Lagetoleranzen ausgleichen, die z. B. aus einer ungenauen Montage des Deckels und damit bedingte Lagetoleranzen des Deckels zur Aufnahme herrühren. Unter schwimmender Lagerung wird hier verstanden, dass das Sperrelement bzw. die Rastöffnung in einem gewissen Bereich bevorzugt elastisch verlagerbar sind, so dass auch bei Lagetoleranzen in einem gewissen Bereich ein Ineinanderfügen von Sperrelement und Rastöffnung möglich ist. Um ein sicheres Ineinanderfügen von Rastöffnung und Sperrelement zu ermöglichen, kann dazu bevorzugt eine Zentrieranschrägung an der Rastöffnung oder auch eine Zentrierphase am Sperrelement vorgesehen sein, um eine Zentrierung gegeneinander zu ermöglichen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Deckelkörper im Bereich der Rastöffnung oder die Aufnahme im Bereich der Rastöffnung elastisch ausgeführt. Durch diese Elastizität kann die Haltekraft der Rastverbindung begrenzt werden. Beim Überschreiten einer bestimmten Kraft wird die Rastöffnung durch das Sperrelement auch im Bereich der Hinterschneidung so geweitet, dass das Sperrelement aus der Rastöffnung selbst dann verlagerbar ist, wenn sich der Sperrkörper in der inneren Aufnahme befindet. Dadurch lässt sich die Rastverbindung im Notfall manuell trennen. Dazu kann die Rastöffnung bevorzugt in einem elastischen, die Rastöffnung umgebenden und auf die Komponente mit dem Rastelement zugewandten Raststeg ausgebildet sein. Mittels eines solchen Raststegs lässt sich besonders gut ein elastisches Verhalten der Rastöffnung realisieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnungen näher erläutert.
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Von den Figuren zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen verrastbaren Fahrzeugelements gemäß einer ersten Ausführungsform; und
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2 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen verrastbaren Fahrzeugelements gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts gegenteiliges gegeben ist.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen verrastbaren Fahrzeugelements 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Im Bild oben dargestellt ist ein Deckelkörper 10, an dem ein Sperrelement 35 vorgesehen ist. Das Sperrelement 35 ist in einem elastischen Komprimierungsbereich 37 fingerförmig um eine innere Aufnahme 36 herum ausgeführt. Unterhalb des Sperrelements 35 ist ein Sperrkörper 38, hier als Kugel ausgeführt, dargestellt. Ferner ist im unteren Teil des Bildes eine Aufnahme 20 dargestellt. Die Aufnahme 20 weist eine Rastöffnung 32 auf. An der Rastöffnung 32 ist eine Hinterschneidung 33 vorgesehen. Die Rastöffnung 32 bildet zusammen mit dem Sperrkörper 38 und dem Sperrelement 35 die zwischen dem Deckelkörper 10 und der Aufnahme 20 wirkende Rastverbindung 30.
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Im dargestellten Zustand sind der Deckelkörper 10 und die Aufnahme 20 mittels der Rastverbindung 30 miteinander verrastet. Der Deckelkörper 10, hier ein Deckel, befindet sich in seiner Schließstellung, d. h. er liegt nahe an der Aufnahme 20 an. Das Sperrelement 35 konnte durch Komprimieren in seinem Komprimierungsbereich 37 an der Hinterschneidung 33 vorbei in die Rastöffnung 32 eingeführt werden. Aus dieser Verrastungsstellung ist das Sperrelement 35 nur mit einer gewissen Kraft wieder herausführbar, da es im Bereich der Hinterschneidung 33 in seinem Komprimierungsbereich 37 komprimiert werden muss, um aus der Rastöffnung 32 herausgeführt zu werden. Um ein Fügen des Sperrelements 35 in die Rastöffnung 32 auch bei Lagetoleranzen zwischen Deckelkörper 10 und Aufnahme 20 zu ermöglichen, ist an der Rastöffnung 32 eine Zentrieranschrägung 52 und am Sperrelement 35 eine Zentrierphase 55 vorgesehen, die beim Ineinanderfügen beide Elemente gegeneinander zentrieren.
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Wird nun der Sperrkörper 38 in die innere Aufnahme 36 verlagert, kann das Sperrelement 35 in seinem Komprimierungsbereich 37 nicht mehr so weit komprimiert werden, da es vom Sperrkörper 38 blockiert wird. Dadurch kann das Sperrelement 35 den Bereich der Hinterschneidung 33 der Rastöffnung 32 nicht mehr passieren. Damit ist die Rastverbindung 30 gegen ein Lösen arretiert. Ein Magnet 39 ist vorgesehen, der den Sperrkörper 38 im Bereich der inneren Aufnahme 36 fixiert. Dadurch bleibt die Rastverbindung 30 auch bei Erschütterungen arretiert. Ein Aktor 40 ist vorgesehen, um den Sperrkörper 38 wieder aus der inneren Aufnahme 36 herauszudrücken, wenn die Rastverbindung 30 gelöst werden soll.
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Das erfindungsgemäße verrastbare Fahrzeugelement 1 aus Deckelkörper 10, Aufnahme 20 und der zwischen Deckelkörper 10 und Aufnahme 20 wirkenden Rastverbindung 30 ermöglicht es, ein einfaches Verrasten, z. B. eines Deckels zum Verschließen einer Öffnung an einem Fahrzeug im Normalbetrieb zu ermöglichen und gleichzeitig einen hohen Sicherheitsstandard zu bieten, in dem die Rastverbindung 30 im Notfall durch den Sperrkörper 38 arretiert werden kann. Dadurch kann es im Notfall verhindert werden, dass sich der Deckel öffnet und Gegenstände, die im Staufach abgelegt sind durch die Öffnung des Staufachs in den Innenraum des Fahrzeugs geschleudert werden und dort z. B. zu Verletzungen der Fahrgäste führen.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen verrastbaren Fahrzeugelements 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform. In 2 ist das Sperrelement 35 an der Aufnahme 20 vorgesehen und die Rastöffnung 32 am Deckelkörper 10 angeordnet. Die Rastöffnung 32 ist hierbei in einem Raststeg 34 vorgesehen, der sich vom Deckelkorper 10 aus in Richtung auf die Aufnahme 20 zu erstreckt. Der Raststeg 34 ist elastisch ausgebildet und kann daher in begrenztem Umfang radial nachgeben, so dass sich die Rastöffnung 32 weiten kann. Das Verhalten des verrastbaren Fahrzeugelements 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2 verhält sich in weiten Teilen so, wie es zum Ausführungsbeispiel von 1 ausgeführt wurde. Der elastische Raststeg 34 ermöglicht es allerdings, das Sperrelement 35 mit dem sich in seiner inneren Aufnahme 36 befindendem Sperrkörper 38 aus der Rastöffnung 32 herauszuführen, wenn eine bestimmte Betätigungskraft überschritten wird. Dabei federt der Raststeg 34 elastisch auf. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die mittels des Sperrkörpers 38 arretierte Rastverbindung 30 z. B. im Notfall zerstörungsfrei wieder zu trennen. Dies kann sogar manuell geschehen und ist daher besonders einfach realisiert. Ferner kann mittels des elastischen Raststegs 34 das Schließ- und Öffnungsverhalten der Rastverbindung 30 auch für den Fall eingestellt werden, wenn sich der Sperrkörper 38 nicht in der inneren Aufnahme 36 befindet. Dazu können neben der Geometrie von Sperrelement 35, innerer Aufnahme 36 und insbesondere Hinterschneidung 33 auch die Materialien von Raststeg 34 und Sperrelement 35 entsprechend ausgewählt werden. Das Verhalten der Rastverbindung 30 wird dann durch das Komprimieren des Sperrelements 35 beim Passieren der Hinterschneidung 33 und dem dabei auftretenden Aufweiten des Raststegs 34 bestimmt. Bei dieser Ausführungsform ergeben sich weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung in dem größeren Gestaltungsspielraum bei der Einstellung des Verhaltens der Rastverbindung 30. Ferner besteht die Möglichkeit die Rastverbindung 30 auch bei einem sich in der inneren Aufnahme 36 befindenden Sperrkörper 38 durch die Nachgiebigkeit des Raststegs 34 wieder zu trennen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verrastbares Fahrzeugelement
- 10
- Deckelkörper
- 20
- Aufnahme
- 30
- Rastverbindung
- 32
- Rastöffnung
- 33
- Hinterschneidung
- 34
- Raststeg
- 35
- Sperrelement
- 36
- innere Aufnahme
- 37
- Komprimierungsbereich
- 38
- Sperrkörper
- 39
- Halteelement
- 40
- Aktor
- 52
- Zentrieanschrägung
- 55
- Zentrierfase
